JP2013511056A - オートステレオスコピック・ディスプレイ - Google Patents

Abstract

オートステレオスコピック・ディスプレイ（１）は、それぞれ少なくとも２つの平行な光ストリップ（６、７）を有し第１のグリッド寸法（ピッチ）で互いに隣接して配置される複数の平行な光ストリップ群を有する背景照明部（２）と、背景照明部（２）の前に配置され、第２のグリッド寸法（ピッチ）で互いに隣接するよう配置された複数の平行なレンズ・ストリップ（８）を有するレンズ・グリッド（３）と、レンズ・グリッド（３）の前に配置され映像情報を表示する光変調器（４）と、を含む。背景照明部（２）の第１のグリッド寸法がレンズ・グリッド（３）の第２のグリッド寸法と異なることが示唆される。
【選択図】図１

Description

本発明は、主要請求項の前文部分（preamble：前提部分）に記載のオートステレオスコピック・ディスプレイに関する。

立体映像再生装置は、従来技術で知られたものであり、観察者（viewer：視聴者）の両眼に、互いに僅かにオフセット（ずら）された各視点から記録または撮影された異なる映像（イメージ、画像）を表示することによって、３次元の視覚的な印象（impression：感じ）を観察者に与えるものである。ここで重要なことは、観察者が３次元の視覚的な印象を受けるように行われる、観察者の両眼に対する各映像の間の映像分離である。映像分離のための１つの可能性は、観察者が両眼用の異なった配向性の偏光フィルタを有する偏光眼鏡を装着することによるものである。映像分離のための別の１つの可能性は、観察者が赤／緑の眼鏡を装着することによるものである。従って、このタイプ（種類）の立体映像再生装置では、観察者は、映像分離を達成するために眼鏡を装着する必要があり、これは望ましくない。

さらに、立体映像再生装置は、観察者が、例えば偏光眼鏡のようなこのタイプの補助手段を用いずに３次元の視覚的な印象を受ける形態のものについても、従来技術で知られている。このタイプのオートステレオスコピック・ディスプレイ（autostereoscopic display：自己立体視表示装置、裸眼立体表示装置、自動立体視表示装置、３次元表示装置）の例は、独国特許出願公開公報ＤＥ１０ ２００５ ０２９ ４３１ Ａ１で知られており、これは、基本的に、ＯＬＥＤ背景照明部（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode、有機発光ダイオード）、レンズ・グリッド（レンズ格子、レンズ・ラスタ）、および光変調器としてのＬＣＤ表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display、液晶表示装置）で構成される。この公報は基本的に幾分か異なる方向を目標としているが、この公報で、ＬＣＤ表示装置が時系列的に交互に観察者の両眼に対する各映像を表示することができること、が知られている。これに対して、ＯＬＥＤ背景照明には、レンズ・グリッドに関連して、ＬＣＤ表示装置によって現在それぞれ（各回に）映像が表示されている側の（対象の）観察者の一方の眼だけを照明するという課題（task：任務、仕事）がある。このようにして、現在表示される映像が指定されていない観察者の他方の眼が、この映像を同様に知覚することが、防止される。一方では、３次元の視覚的な印象を達成するのに必要な映像分離は、従って、ＬＣＤ表示装置が時系列的に観察者の両眼に対して各映像を表示することによって、達成される。しかし、他方、映像分離は、ＯＬＥＤ背景照明部がレンズ・グリッドと共にそれぞれの適正な方の眼だけを照明または照射して、他方の眼がＬＣＤ表示装置によって表示された映像を知覚しないようにすることによって、達成される。

独国特許出願公開第１０ ２００５ ０２９ ４３１号明細書

不充分な視覚的な印象は、この既知のオートステレオスコピック・ディスプレイには不利である。

従って、本発明は、前述の通常のオートステレオスコピック・ディスプレイを改善することを目的とする。

この目的は、主要な請求項に記載の本発明によるオートステレオスコピック・ディスプレイによって達成される。

本発明は、ＯＬＥＤ背景照明部の複数の異なる光ストリップ（細条、細片、線条）群（グループ）が、それぞれレンズ・グリッドの丁度１つのレンズ・ストリップに割り当てられ、同じグリッド（格子）寸法（dimension：間隔、ピッチ、次元）を有する、という技術的洞察に基づくものである。これは、ＯＬＥＤ背景照明部の丁度１つの光ストリップ群が、正確に整列されまたは方向合わせされた形態でレンズ・グリッドの各レンズ・ストリップの背後に位置すること、を意味する。その結果、表示中心に位置する各光ストリップ群が、表示の端縁における外側の光ストリップ群とは異なる観察面（観測面）の領域を照明する。しかし、良好な視覚的な印象を達成するためには、全ての光ストリップ群が、表示装置内のその空間的な位置に関係なく、“アイボックス（eye box）”または“観察ゾーン（観察領域）”という関連する専門用語で表される観察面における同じ領域を照明することが、望ましい。

従って、本発明は、背景照明部の複数の光ストリップ群がレンズ・グリッドのストリップ・レンズのグリッド寸法（間隔、ピッチ）とは異なるグリッド寸法を有することを教示する大まかな（概略的）技術を含み、その２つのグリッド寸法の間の差（偏差）は、背景照明部の全ての光ストリップ群が、表示装置内のそれぞれの位置に関係なく、観察面における同じ領域（“アイボックス”）を照明する形態で、選択されることが好ましい。背景照明部の複数の光ストリップ群のグリッド寸法は、従って、レンズ・グリッドのレンズ・ストリップのグリッド寸法よりも僅かに大きいことが好ましい。例えば、背景照明部のその光ストリップ群のグリッド寸法は、レンズ・グリッドのレンズ・ストリップのグリッド寸法よりも少なくとも１％、２％、３％または少なくとも５％分大きくすることができる。

しかし、背景照明部そのものが一定のグリッド寸法（間隔、ピッチ）を有するように（のと同様に）、レンズ・グリッドそのものが一定のグリッド寸法を有することが好ましいことに、言及すべきである。

さらに、個々のレンズ・ストリップの光軸と、個々の光ストリップ群の中心軸との間に或るオフセット（ずれ、偏差）が存在し、好ましい例示的な実施形態においてそのオフセットが表示装置の活動（有効、アクティブ）面内で変化することに、言及すべきである。光ストリップ群の中心軸とレンズ・グリッドの対応のレンズ・ストリップの光軸との間のオフセットが、表示中心において最小限であり、表示端縁に向かって外側方向に増加することが、好ましい。相異なる光ストリップ群が、表示装置内のその位置に関係なく、観察面における同じ領域（“アイボックス”）を照明することが、達成できる。

さらに、本発明は、レンズ・グリッドに対する相対的な背景照明部の調整に関する別の観点をも含んでいる。従って、背景照明部は、所望の３次元の視覚的な印象を達成するために、レンズ・グリッドに対して相対的に正確に配置される必要がある。この調整を容易にするために、１つの例示的な実施形態では、背景照明部の少なくとも１つの光ストリップは、他の光ストリップより長くなっており、長手方向に背景照明部から突出している。この突出する光ストリップは、その後、レンズ・グリッドとの関係で背景照明部を調整するのに使用できる。

本発明の好ましい例示的な実施形態では、その調整を容易にするのに使用されるそのより長い光ストリップが背景照明部の中心に正確に配置される。

さらに、本発明の文脈において、より長い光ストリップが、それぞれの調整を容易にするために、背景照明部の各端縁に外側に配置される、という可能性もある。

さらに、本発明は、光ストリップへの給電（電力供給）に関連するさらに別の観点をも含んでいる。従って、光ストリップへの給電は導体レール（横棒、バー）によって行われることが好ましく、（一方の）調整を容易にするために使用される複数の光ストリップと、（他方の）残りの複数の光ストリップとは、別々の導体レールによって給電されることが好ましい。これによって、調整を容易にするのに使用される光ストリップへの給電用の導体レールが、残りの光ストリップへの給電用の導体レールよりも小さい電流流通断面積で実現される可能性が提供される。

さらに、背景照明部が、互いに別々に制御可能な複数の領域に分割されることが好ましいことに、言及すべきである。これらの別々に制御可能な各領域は４つの象限（領域）であることが好ましい。この技術的手段の背景には、ＬＣＤ表示装置の制限されたリフレッシュ（refresh：更新、書換）レート（rate：速度、周波数、頻度）があり、その制限されたリフレッシュ・レートは、背景照明部が著しく簡単化された“スクロール・バックライト（scrolling backlight）”を可能にするという点で（するため）、背景照明部の設計の対応する適応化を必要とする。

本発明によるオートステレオスコピック・ディスプレイは、（一方の）背景照明部と（他方の）光変調器（例えば、ＬＣＤ表示装置）とを、時間同期的形態で制御する制御器（コントローラ）をも有することが、好ましい。この時間同期的な制御は、重要であり、光変調器（例えば、ＬＣＤ表示装置）によって現在映像が表示されている側の（対象の）観察者の一方の眼を、背景照明部がレンズ・グリッドとの関係で（と共に）或る時点で正確に照明するようにするものである。従って、その制御器は、光変調器が時系列的に（順に）観察者の両眼に相異なる各映像を表示するような形態で、光変調器（例えば、ＬＣＤ表示装置）を制御する。さらに、制御器は、相異なる光ストリップが時系列的に（順に）観察者の両眼を照明する形態で、背景照明部を制御する。

さらに、本発明は、構造設計と光変調器の機能とに関して、ＬＣＤ表示装置に限定されるものでなく、基本的に他のタイプの光変調器で実現することも可能であることに、言及すべきである。

さらに、背景照明部が、互いに独立に制御可能な好ましくは多数の光ストリップを有するＯＬＥＤ照明部であることが好ましいことに、言及すべきである。

最後に、本発明による表示装置は、医療用映像処理における使用に特に適していることにも、留意すべきである。但し、本発明は、娯楽産業のアプリケーション（適用例）をも含んでいる。例えば、本発明によれる表示装置は、ゲーム・コンソールにおいて使用することができる。

本発明の他の有利な展開形態は、従属請求項の特徴を有し、または図面に基づく本発明の好ましい例示的な実施形態の説明と共に以下でより詳しく説明する。

図１は、ＯＬＥＤ背景照明部、レンズ・グリッドおよびＬＣＤ表示装置を有する、本発明によるオートステレオスコピック・ディスプレイの簡略化された斜視図を示している。 図２は、図１によるオートステレオスコピック・ディスプレイの或る図を示している。 図３は、相異なる光ストリップ群を有する、図１によるオートステレオスコピック・ディスプレイの中央領域の拡大図を示している。 図４は、レンズ・グリッドおよび背景照明部の異なるグリッド寸法を明確にするための簡略化された概略図を示している。

図面は、独国特許出願公開ＤＥ１０ ２００５ ０２９ ４３１Ａ１に開示されているオートステレオスコピック・ディスプレイに或る程度対応するオートステレオスコピック・ディスプレイ１を示しており、繰り返しを避けるために、この特許出願が参照されその内容全体が本明細書に組み込まれる。

オートステレオスコピック・ディスプレイ１は、ＯＬＥＤ背景（background：背後）照明部２、レンズ・グリッド（レンズ格子、レンズ・ラスタ）３およびＬＣＤ表示装置４を有し、これらは、それぞれ、平坦な形態で組み立てられ、一方が他方の前に互いに平行に層状（多層）に配置される。

ＯＬＥＤ背景照明部２は平行な多数の光ストリップ群（グループ）５を有し（図４参照）、個々の光ストリップ群５は、それぞれ、観察者の両眼（異なる眼）を照明するための平行な１対の光ストリップ６、７を有する。

但し、代替形態として、個々の光ストリップ群５が、それぞれ、複数ユーザ用の動作を可能にするために、複数対の光ストリップを有するという可能性もある。これは、それに対応して、多数の観察者が同時に３次元の視覚的印象（映像印象）を受けることを意味する。

さらに、個々の光ストリップ群５が、或るグリッド寸法（間隔、ピッチ）ｒｍ１で互いに隣接して平行に配置されていることに、言及すべきである。

それに対して、レンズ・グリッド３は、或るグリッド寸法（間隔、ピッチ）ｒｍ２で互いに隣接して平行に配置された多数のレンズ・ストリップ８を有する。

ここで重要なことは、ＯＬＥＤ背景照明部２のグリッド寸法ｒｍ１が、レンズ・グリッド３のグリッド寸法ｒｍ２よりも僅かに大きいことである。その結果、（一方の）レンズ・ストリップ８の光軸９と、（他方の）光ストリップ群５の中心軸１０との間に、横方向のオフセット（ずれ）ｖが形成されていることである。

レンズ・グリッド３は、ここでは、レンズ・ストリップ８の光軸９と光ストリップ群５の中心軸１０との間のオフセット（オフセット量、オフセット距離）ｖが、表示中心１１において最小限であり、かつ表示中心１１から各表示端縁までの距離ａが増大するに従って外向きに増大するような形態で、ＯＬＥＤの背景照明部２に対して配置され整列され方向合わせされている。

ＯＬＥＤ背景照明部２のグリッド寸法ｒｍ１とレンズ・グリッド３のグリッド寸法ｒｍ２との間の差は、ここで、各端縁に近い位置の各光ストリップ群５が、レンズ・グリッド３と協働して、表示中心１１に近い中央の光ストリップ群の観察者面（観察面、観測面）の領域と同じ観察者面の領域を照明するように、寸法が調整されている。

さらに、図３から、個々の光ストリップ群５の異なる光ストリップ６、７は、別々の導体レール（rails：横棒）１２〜１５によって給電されることが、分かる。

さらに、ＯＬＥＤ背景照明部は、表示中心において調整の目的で使用される光ストリップ１６、１７を有しており、それらの光ストリップは、図３からは直接的には見えないが、他の光ストリップに対して（with respect to：と比較して）より長くされている。調整の目的で使用されるこれらの光ストリップ１６、１７は、別々の導体レール１８〜２１によって電力が供給される。

通常（標準）の光ストリップ６、７への給電用の導体レール１２〜１５は、調整目的のみ（専用）に使用される光ストリップ１６、１７への給電用の導体レール１８〜２１より大きい電流流通（通電）断面積を有する。

さらに、ＯＬＥＤ背景照明部は、図２から分かるように、同様に調整の目的のために使用される２本の長い（細長い）光ストリップ２２、２３をも、横方向の外側の各端縁に有する。

さらに、本発明によるオートステレオスコピック・ディスプレイ１が、（一方で）ＯＬＥＤ背景照明部２と、（他方で）ＬＣＤ表示装置４とを制御する制御器２４（図１参照）を有し、その制御が時間同期的に（in a time-synchronised manner）行われることにも、言及すべきである。

従って、制御器２４は、ＬＣＤ表示装置４が時系列的に（in a time-sequential manner：時間的順序で）観察者の両眼用の各映像を表示する形態で、ＬＣＤ表示装置４を制御する。

ＯＬＥＤ背景照明部２は、この場合、ＬＣＤ表示装置４によって現在映像が表示されている側の（対象の）各一方の眼を照明するための光ストリップ６および７が、時系列的に活動化（activate：アクティブに、活動状態に）される形態で、制御器２４によって制御される。

例えば、ＬＣＤ表示装置４が観察者の右眼用の映像を表示する場合には、ＯＬＥＤ背景照明部２は、観察者の右眼が位置する観察者面における領域（“アイボックス”）を照明する。これに対して、観察者の左眼が位置する観察者面における領域は、照明されず、左眼は右眼用に向けられた（指定された）映像を知覚しないようにもなっている。

これに対して、ＬＣＤ表示装置４が観察者の左眼用の映像を表示する場合には、ＯＬＥＤ背景照明部２は、観察者の左眼が位置する観察者面における領域（“アイボックス”）を照明する。これに対して、観察者の右眼が位置する観察者面内の領域は、照明されず、右眼は左眼用に向けられた（指定された）映像を知覚しないようにもなっている。

従って、ＬＣＤ表示装置４によるこの時系列的な映像の表示によって、ＯＬＥＤ背景照明部２の時系列的な制御に関連して（と共に）、所望の映像分離が実現される。

さらに、図２から分かるように、オートステレオスコピック・ディスプレイ１の有効（活動、アクティブ）面が４つの象限Ｉ、II、IIIおよびIVに分割されていることに、言及すべきである。個々の象限Ｉ、II、IIIおよびIVは、別々に互いに独立に制御することができ、従って、ＬＣＤ表示装置４の限られたリフレッシュ・レートを補償するために、著しく簡単化された“スクロール・バックライト”が可能になる。

本発明の場合に特に有利なことは、ＬＣＤ表示装置４による時系列的な映像の表示によって、光学的な解像度が失われないまたは損なわれないことである。

さらに、本発明によるオートステレオスコピック・ディスプレイ１によって、複数の観察者が、同時に同じ３次元のシーン（場面）を見て、そのプロセスにおいて３次元の視覚的な印象を受けることができる、複数ユーザ用の動作が可能になる。しかし、この目的のためには、既に簡単に述べたように、複数の光ストリップ群５の各光ストリップ群が複数対の光ストリップを有する必要がある。

最後に、ＯＬＥＤ背景照明部２の列単位の制御によって、観察者の両眼用の効果的な映像分離が可能になる。

本発明は、本発明の前述の例示的な好ましい実施形態に限定されるものではない。むしろ、同様に発明の思想を利用し従って保護の範囲内に入る多数の変更形態および変形形態が、可能である。

１ オートステレオスコピック・ディスプレイ
２ ＯＬＥＤ背景照明部
３ レンズ・グリッド
４ ＬＣＤ表示装置
５ 光ストリップ群
６ 光ストリップ
７ 光ストリップ
８ レンズ・ストリップ
９ 前記レンズ・ストリップの光学軸
１０ 光ストリップ群の中心軸
１１ 表示中心
ｒｍ１ 光ストリップ群のグリッド寸法 （ピッチ）
ｒｍ２ レンズ・グリッドのグリッド寸法（ピッチ）
１２〜１５ 導体レール
１６、１７ 調整用の光ストリップ
１８〜２１ 調整用の光ストリップ用の導体レール
２２、２３ 調整用の光ストリップ
２４ 制御器

Claims (10)

1. ａ） 少なくとも２つの平行な光ストリップ（６、７）をそれぞれ有する複数の平行な光ストリップ群（５）を有し、個々の前記光ストリップ群（５）が第１のグリッド寸法（ｒｍｌ）で互いに隣接して配置されている、背景照明部（２）と、
   ｂ） 前記背景照明部（２）の前のビーム経路（光路）に配置されたレンズ・グリッド（３）であって、第２のグリッド寸法（ｒｍ２）で互いに隣接するよう配置された複数の平行なレンズ・ストリップ（８）を有するレンズ・グリッド（３）と、
   ｃ） 前記レンズ・グリッド（３）の前の前記ビーム経路に配置され、映像情報を表示する光変調器（４）と、
   を含み、
   ｄ） 前記背景照明部（２）の前記第１のグリッド寸法（ｒｍｌ）が前記レンズ・グリッド（３）の前記第２のグリッド寸法（ｒｍ２）と異なること
   を特徴とするオートステレオスコピック・ディスプレイ（１）。
2. ａ） 前記背景照明部（２）の個々の前記光ストリップ群（５）はそれぞれ中心軸（１０）を有し、
   ｂ） 前記レンズ・グリッド（３）の個々の前記レンズ・ストリップ（８）はそれぞれ１つの光学軸（９）を有し、
   ｃ） 前記レンズ・ストリップ（８）の前記光学軸（９）と前記光ストリップ群（５）の前記中心軸（１０）の間に或るオフセット（ｖ）が存在すること
   を特徴とする、請求項１に記載のオートステレオスコピック・ディスプレイ（１）。
3. ａ） 前記レンズ・ストリップ（８）の前記光学軸（９）と前記レンズ・ストリップ群（５）の前記中心軸（１０）の間の前記オフセット（ｖ）が、表示中心（１１）から外側方向に表示端縁まで増大し、および／または
   ｂ） 前記レンズ・ストリップ（８）の前記光学軸（９）と前記レンズ・ストリップ群（５）の前記中心軸（１０）の間の前記オフセット（ｖ）が、前記表示中心（１１）において最小であること
   を特徴とする、請求項２に記載のオートステレオスコピック・ディスプレイ（１）。
4. 前記レンズ・ストリップ（８）の前記光学軸（９）と前記レンズ・ストリップ群（５）の前記中心軸（１０）の間の前記オフセット（ｖ）は、異なる前記レンズ・ストリップ群（５）が観察面における同じ領域を照明するような形態で、前記ディスプレイ（１）内のそれらの位置に関係なく、寸法が定められていることを特徴とする、請求項２または３に記載のオートステレオスコピック・ディスプレイ（１）。
5. ａ） 前記背景照明部（２）の少なくとも１つの光ストリップ（１６、１７；２２、２３）は、前記背景照明部（２）に対して（相対的に）前記レンズ・グリッド（３）の調整が容易になるよう、他の光ストリップ（６、７）より長く、前記背景照明部（２）から長手方向に突出し、および／または
   ｂ） 調整を容易にするために使用される前記より長い１つの光ストリップ（１６、１７）は前記表示中心に配置されており、および／または
   ｃ） 或るより長い光ストリップ（２２、２３）が、調整を容易にするために、前記背景照明部（２）の端縁の各々に外側に配置されていること
   を特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のオートステレオスコピック・ディスプレイ（１）。
6. ａ） 複数の導体レール（１２〜１５、１８〜２１）が、前記光ストリップ（６、７）への給電のために設けられ、
   ｂ） 調整を容易にするために使用される前記光ストリップ（１６、１７）と、残りの光ストリップ（６、７）とは、別々の導体レール（１２〜１５、１８〜２１）によって給電され、
   ｃ） 調整を容易にするために使用される前記光ストリップ（１６、１７；２２、２３）への給電用の導体レール（１８〜２１）は、前記残りの光ストリップ（６、７）への給電用の前記導体レール（１２〜１５）より小さい断面積を有すること
   を特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のオートステレオスコピック・ディスプレイ（１）。
7. ａ） 前記背景照明部（２）は、互いに別々に制御可能な複数の領域（Ｉ、II、III、IV）に分割され、および／または
   ｂ） 前記背景照明部（２）の種々の前記領域（Ｉ、II、III、IV）は４つの象限であること
   を特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載のオートステレオスコピック・ディスプレイ（１）。
8. 複数の観察者に同時に自己立体的な視覚的印象を与えるために、前記光ストリップ群（５）の各々が複数対の光ストリップ（６、７）を含んでいることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載のオートステレオスコピック・ディスプレイ（１）。
9. ａ） 前記背景照明部（２）および前記光変調器（４）を制御するための制御器（２４）が設けられ、
   ｂ） 前記制御器（２４）は、前記背景照明部（２）および前記光変調器（４）を時間同期的な形態で制御し、
   ｃ） 前記制御器（２４）は、前記光変調器（４）が前記観察者の両眼用の異なる映像を時系列的に表示する形態で、前記光変調器（４）を制御し、
   ｄ） 前記制御器（２４）は、前記背景照明部（２）における個々の前記光ストリップ群（５）の異なる光ストリップ（６、７）を時系列的に活動化し、これらの光ストリップが前記観察者の両眼を時系列的に照明すること、
   を特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載のオートステレオスコピック・ディスプレイ（１）。
10. ａ） 前記光変調器（４）はＬＣＤ表示装置であり、および／または
    ｂ） 前記背景照明部（２）はＯＬＥＤ照明部であること
    を特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載のオートステレオスコピック・ディスプレイ（１）。

Images