JP2013515277A - 裸眼立体視を可能にする光学フィルム - Google Patents

Abstract

３Ｄ裸眼立体視ディスプレイにおいて使用される光学フィルムは、光学フィルムの一方の面上に、光学フィルムの反対側の面上の複数のプリズムと位置合わせされた複数のレンズを含む。複数のレンズは、複数の非円柱状のレンズ又は複数の円柱状のレンズであってよく、複数のレンズの回転は光学フィルムの面上における位置とともに変化しうる。複数のプリズムは、連続的であっても非連続的であってもよい。光学フィルムの複数のプリズムは、複数のレンズのピッチとは異なるピッチを有してもよく、あるいはプリズムのピッチは複数のレンズのピッチとほぼ同じであってもよい。

Description

３次元画像を与えるディスプレイは技術的な進歩を遂げており、消費者の関心も高まっている。立体視ディスプレイ技術には、シャッター眼鏡、偏光眼鏡、及び更なる機器の装用を使用者に求める他の技術がある。更なる機器を必要としない裸眼立体視ディスプレイに関心が集まっている。裸眼立体視ディスプレイを実現するための技術の１つに、ディスプレイ内の画素の数を左眼画像用の画素と右眼画像用の画素に分割する、空間的に多重化された手法を含むものがある。この手法ではディスプレイの解像度は１／２となり、視覚的効果が低下する。

一部の裸眼立体視ディスプレイでは、光学フィルムの両面に形成部を有する光学フィルムを使用する。これらの手法では、画像の時間的多重化を行うことで、空間的多重化で必要となる解像度の低下を回避している。しかしながら、一部のフィルムは幅の広いステレオエッジを有するため、画像のクロストークにつながり、観測者によって観測される画像が劣化する。ディスプレイのサイズが大型化し、かつ／又はディスプレイからの観測者の距離が大きくなるに従って、ステレオエッジの幅及び画像のクロストークの量が益々重要となっている。

いくつかの実施形態は、光学フィルムの第１の面上に配置された複数の非円柱状のレンズ、及び光学フィルムの第２の面上に配置された複数のプリズムを含む光学フィルムに関する。第１の面上の各レンズは、第２の面上のプリズムと位置合わせされる。複数のプリズムは、連続的であっても非連続的であってもよい。いくつかの実現形態では、光学フィルムの複数のプリズムは、複数のレンズのピッチと異なるピッチを有する。他の実現形態では、プリズムのピッチは、複数のレンズのピッチとほぼ同じである。

一部のフィルムでは、複数の非円柱状のレンズは実質的に回転していないのに対して、他のフィルムでは、複数の非円柱状のレンズは第１の面上における位置とともに変化する回転を有する。例えば、複数のレンズは、非円柱状のレンズの頂点の下方かつ回転した非円柱状のレンズの中心線上の回転点を中心として回転させることができる。回転の点は、レンズの焦点であってよい。いくつかの実現形態では、光学フィルムは、正方向に回転した複数の非円柱状のレンズ及び負方向に回転した複数の非円柱状のレンズを含む。正方向に回転した非円柱状のレンズのそれぞれは、正方向に回転した非円柱状のレンズの中心線に対して正の角度で回転し、負方向に回転した非円柱状のレンズのそれぞれは、負方向に回転した非円柱状のレンズの中心線に対して負の角度で回転している。

いくつかの実施形態は、二面を有する光学フィルムを組み込む裸眼立体視ディスプレイモジュールに関する。裸眼立体視ディスプレイモジュールは、第１の側部、第１の側部の反対側の第２の側部、第１の側部と第２の側部との間に延びる第１のライトガイド面、及び第１のライトガイド面の反対側の第２のライトガイド面を有するライトガイドを備える。第１のライトガイド面は光を実質的に再偏向し、第２のライトガイド面は光を実質的に放射する。第１の光源がライトガイドの第１の側部に沿って配置され、第２の光源がライトガイドの第２の側部に沿って配置される。同期駆動要素が第１の光源及び第２の光源に電気的に接続され、第１の光源又は第２の光源のそれぞれを交互にオン又はオフすることを同期する。二面を有する光学フィルムが、ライトガイドの第２のライトガイド面から放射される光を受光するように配置される。光学フィルムは、光学フィルムの第１の面上に配置された複数の非円柱状のレンズ、及び光学フィルムの第２の面上に配置された複数のプリズムを含む。光学フィルムの第１の面上の各レンズは、光学フィルムの第２の面上のプリズムと位置合わせされる。複数の非円柱状のレンズは、推定される観測者の位置に向かって回転させることができる。例えば、複数の第１のレンズ群を、推定される観測者の位置に向かってそれらの中心線に対して正の角度で回転させることができる。複数の第２のレンズ群を、それらの中心線に対して負の角度で、推定される観測者の位置に向かって回転させることができる。

別の実施形態は、光学フィルムの第１の面上に、光学フィルムの第２の面上に配置された複数のプリズムと位置合わせされた複数のレンズが配置された二面を有する光学フィルムに関する。第１の面上の複数のレンズの回転は、第１の面上における位置とともに変化する。複数のレンズは、それぞれの焦点を中心として回転させることができる。複数のレンズは、円柱状又は非円柱状であってよい。光学フィルムは、第１のレンズ群の中心線に対して正の角度で回転した複数の第１のレンズ群、及び第２のレンズ群の中心線に対して負の角度で回転した複数の第２のレンズ群を含んでよい。光学フィルムの複数のプリズムは、連続的であっても非連続的であってもよい。複数のプリズムのピッチはレンズのピッチと異なってもよく、あるいはプリズムのピッチとレンズのピッチとがほぼ等しくともよい。

別の実施形態は、変化する回転を有する複数のレンズを備えた光学フィルムを有する裸眼立体視ディスプレイモジュールに関する。裸眼立体視ディスプレイは、第１の側部、第１の側部の反対側の第２の側部、第１の側部と第２の側部との間に延びる第１のライトガイド面、及び第１のライトガイド面の反対側の第２のライトガイド面を有するライトガイドを備える。第１のライトガイド面は光を実質的に再偏向し、第２のライトガイド面は光を実質的に放射する。第１の光源がライトガイドの第１の側部に沿って配置され、第２の光源がライトガイドの第２の側部に沿って配置される。同期駆動要素が、第１の光源及び第２の光源に電気的に接続される。同期駆動要素は、第１の光源又は第２の光源のそれぞれを交互にオン又はオフすることを同期するように構成される。二面を有する光学フィルムが、ライトガイドの第２のライトガイド面から放射される光を受光するように配置される。光学フィルムは、光学フィルムの第２の面上に配置された複数のプリズムと位置合わせされ、光学フィルムの第１の面上に配置された複数のレンズを含む。複数のレンズは、光学フィルムの第１の面上における位置とともに変化する回転を有する。複数のレンズは、円柱状又は非円柱状であってよい。複数のプリズムは、連続的であっても非連続的であってもよい。場合により、複数のプリズムは、複数のレンズのピッチと異なるピッチを有する。

以下の本発明の異なる実施形態の詳細な説明を、添付の図面と併せて考慮することで、本発明のより完全な理解が可能である。
例示的なディスプレイ装置の概略側面図。 図１Ａのバックライトの図。 左眼画像用光源が作動し、右眼画像用光源が停止している場合のバックライトの動作を示す。 左眼画像用光源が作動し、右眼画像用光源が停止している場合のバックライトからの角度光出力のグラフ。 右眼画像用光源が作動し、左眼画像用光源が停止している場合のバックライトの動作を示す。 右眼画像用光源が作動し、左眼画像用光源が停止している場合のバックライトからの角度光出力のグラフ。 ライトガイドから出射する光の方向に対する２種類の光学フィルムの効果を比較したもの。 ライトガイドから出射する光の方向に対する２種類の光学フィルムの効果を比較したもの。 光学フィルムの一方の面上に、光学フィルムの反対側の面上の連続的な複数のプリズムと位置合わせされた複数の非円柱状のレンズを含み、レンズのピッチがプリズムのピッチにほぼ等しい光学フィルムの断面図。 光学フィルムの一方の面上に、光学フィルムの反対側の面上の連続的な複数のプリズムと位置合わせされた複数の非円柱状のレンズを含み、プリズムのピッチがレンズのピッチよりも大きい光学フィルムの断面図。 光学フィルムの一方の面上に、光学フィルムの反対側の面上の非連続的な複数のプリズムと位置合わせされた複数の非円柱状のレンズを含み、レンズのピッチがプリズムのピッチにほぼ等しい光学フィルムの断面図。 光学フィルムの一方の面上に、光学フィルムの反対側の面上の非連続的な複数のプリズムと位置合わせされた複数の非円柱状のレンズを含み、プリズムのピッチがレンズのピッチよりも大きい光学フィルムの断面図。 レンズの回転を示す。 光学フィルムの一方の面上に、光学フィルムの反対側の面上の連続的な複数のプリズムと位置合わせされた回転した複数の円柱状又は非円柱状のレンズを含み、レンズのピッチがプリズムのピッチにほぼ等しい光学フィルムの断面図。 光学フィルムの一方の面上に、光学フィルムの反対側の面上の連続的な複数のプリズムと位置合わせされた回転した複数の円柱状又は非円柱状のレンズを含み、プリズムのピッチがレンズのピッチよりも大きい光学フィルムの断面図。 光学フィルムの一方の面上に、光学フィルムの反対側の面上の非連続的な複数のプリズムと位置合わせされた回転した複数の円柱状又は非円柱状のレンズを含み、レンズのピッチがプリズムのピッチにほぼ等しい光学フィルムの断面図。 光学フィルムの一方の面上に、光学フィルムの反対側の面上の非連続的な複数のプリズムと位置合わせされた回転した複数の円柱状又は非円柱状のレンズを含み、プリズムのピッチがレンズのピッチよりも大きい光学フィルムの断面図。 実施例１〜３で使用されるディスプレイの構成を示す。 実施例１〜３で使用される光学フィルムの異なる部分の厚さ（キャリパー量）を示す断面図。 実施例１においてシミュレートしたディスプレイについて、０°における左眼画像用光源及び右眼画像用光源からの光の角度出力分布のグラフを示す。 実施例１においてシミュレートしたディスプレイについて、７．５°における左眼画像用光源及び右眼画像用光源からの光の角度出力分布のグラフを示す。 円柱状のレンズ及び非円柱状のレンズの断面形状を示す。 実施例２においてシミュレートしたディスプレイについて、０°における左眼画像用光源及び右眼画像用光源からの光の角度出力分布のグラフ。 実施例２においてシミュレートしたディスプレイについて、７．５°における左眼画像用光源及び右眼画像用光源からの光の角度出力分布のグラフ。 実施例３においてシミュレートしたディスプレイについて、０°における左眼画像用光源及び右眼画像用光源からの光の角度出力分布のグラフ。 実施例３においてシミュレートしたディスプレイについて、７．５°における左眼画像用光源及び右眼画像用光源からの光の角度出力分布のグラフ。

図の縮尺は必ずしも正しくない。図中用いられる同様の数字は、同様の要素を示す。しかしながら、ある図面のある要素を指した数字の使用は、同じ数字で示された別の図の要素を限定するものではないことは理解されよう。

以下の説明文では、本明細書の一部を構成し、複数の実施形態を例として示した添付の図面を参照する。本発明の範囲から逸脱しない他の実施形態も想到され、実施することが可能である点は理解されるはずである。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で解釈されるべきではない。

「裸眼立体視」なる用語は、使用者又は観測者が特殊なヘッドギア又は眼鏡を使用することなく見ることが可能な３次元（３Ｄ）画像のことを指す。これらの方法は、画像が平面的な装置によって生成されるものであっても、観測者に奥行き感を生じさせるものである。「立体視３Ｄ」なる用語には、裸眼立体視装置の分野のみではなく、平面的な装置から立体視３Ｄを見るために特殊なヘッドギア、通常はシャッター眼鏡を必要とする立体視３Ｄディスプレイの場合も含まれる。

本明細書において述べる裸眼立体視装置は、左右の視差視点に対応した２つの画像を観測者に与えることによって、２次元ディスプレイから３次元画像をシミュレートするものである。左右の画像は、それぞれ左眼視野及び右眼視野に対応した第１の時間長さ及び第２の時間長さの間に、人間の眼が解像可能な速度よりも早い速度で時間的に多重化される。この３Ｄディスプレイは、第１の時間長さの間は観測者の左眼の位置の方向に、第２の時間長さの間は観測者の右眼の位置の方向に画像を振り向ける。左右の眼の位置への画像の指向性の変更は、ディスプレイを照射する２個の光源を切り換えることによって実現することができる。

本明細書において述べる裸眼立体視ディスプレイは、フィルムの一方の面上に複数の円柱状又は非円柱状のレンズを有する二面を有する光学フィルムを有する。複数のレンズのそれぞれは、フィルムの反対側の面上の対応するプリズムと位置合わせされている。レンズ及びそれに対応するプリズムを、本明細書ではレンズ／プリズムペアと呼ぶものとする。

いくつかの実施形態では、レンズ／プリズムペアの形態は、フィルムの面全体にわたって変化する。例えば、レンズ／プリズムペアの形態は、フィルムの面にわたった複数のレンズの回転の変化のために変化しうる。いくつかの実現形態では、レンズ／プリズムペアの形態の変化は、レンズのピッチとプリズムのピッチとの差によって生じうる。例えばプリズムのピッチがレンズのピッチよりも大きいか又は小さい場合、複数のレンズと対応する複数のプリズムとの間のオフセットが光学フィルムの面全体にわたって変化する。

本明細書において述べる一部の二面を有する光学フィルムは、光学フィルムの一方の面上に、光学フィルムの反対側の面上の複数のプリズムと位置合わせされた複数の非円柱状のレンズを含む。これらのレンズ／プリズムペアは、フィルム全体にわたってその形態は大きく変化しない場合がある。例えば、複数のレンズのピッチが複数のプリズムのピッチにほぼ等しいか、複数のレンズが回転していないか、あるいはほぼ均一な回転を有してもよく、その場合、複数のレンズ／プリズムペアは位置によって大きく変化しない断面を有することになる。

本発明の実施形態に基づく裸眼立体視ディスプレイ１００を図１Ａに示す。ディスプレイ１００は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルのようなディスプレイパネル１２０、及び、液晶ディスプレイパネル１２０に光を供給するように配置されたバックライト１３０を有している。バックライト１３０は、１以上のライドガイド１５０、例えば固体光源のような１以上の右眼画像用光源１３２、及び例えば固体光源のような１以上の左眼画像用光源１３４を有している。第１及び第２の光源１３２、１３４はそれぞれ、光源１３２、１３４が光出力をまったく生じないかあるいは極めて少量の光出力を生じるオフ状態と、光源１３２、１３４が相当量の光出力を生じるオン状態との間で、人の眼には知覚できない速度、例えば片方の眼当たり少なくとも３０Ｈｚ、又は好ましくは片方の眼当たり少なくとも６０Ｈｚの速度で繰り返し移行することが可能である。

光源１３２、１３４は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザーダイオードなどの無機固体光源であるか、かつ／又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）であってよい。例えば複数のプリズム、レンズ状形成部、白点、ヘイズコーティング及び／又は他の形成部のような光抽出形成部１９９を、ライトガイド１５０の一方又は両方の面１５１、１５２上に配置することができる。本明細書においてより詳細に述べる二面を有する光学フィルム１４０が、液晶ディスプレイパネル１２０とバックライト１３０との間に配置される。二面を有する光学フィルム１４０は、ライトガイド１５０から遠ざかる方向を向いた光学フィルム１４０の面上に複数のレンズ１４２を含む。複数のレンズ１４２のそれぞれは、ライトガイド１５０に向かう方向を向いた光学フィルム１４０の面上の対応するプリズム１４１と位置合わせされている。一般に、複数のレンズ及び複数のプリズムのピッチの寸法は、例えば、ディスプレイ１００のモアレ模様を防止又は低減するようなピッチを選択することによって決定することができる。レンズ及びプリズムのピッチは、製造の容易性に基づいて決定してもよい。ＬＣＤパネルは異なる画素のピッチで製造されるため、光学フィルムのピッチは、ＬＣＤパネルの異なる画素ピッチに適合するように変化させることが望ましい。裸眼立体視光学フィルム１４０の有用なピッチ範囲は、例えば約１０マイクロメートル〜約１４０マイクロメートルである。

ディスプレイ１００は、任意の有用な形状又は形態を有してよい。多くの実施形態では、液晶ディスプレイパネル１２０及び／又はライトガイド１５０は正方形又は長方形の形状を有する。しかしながら、実施形態によっては、液晶ディスプレイパネル１２０及び／又はライトガイド１５０のいずれかが、４つよりも多い辺を有するか、かつ／又は湾曲した形状を有する。ライトガイド１５０の面１５１、１５２がほぼ平行であるか、あるいはライトガイド１５０は楔形であってもよい。いくつかの例では、それぞれの光源を有する２個の楔形のライトガイドが使用される。

同期駆動要素１６０は、右眼画像及び左眼画像用光源１３２、１３４並びに液晶ディスプレイパネル１２０に電気的に接続されている。同期駆動要素１６０は、画像フレームが液晶ディスプレイパネル１２０に供給される際に右眼画像用光源１３２及び左眼画像用光源１３４の作動及び停止を同期させることによって、画像を形成する。画像は例えば、静止画像のシークエンス、ビデオストリーム、及び／又はレンダリングされたコンピュータグラフィクスなどであってよい。画像ソース１７０は同期駆動要素１６０に接続され、液晶ディスプレイパネル１２０に画像フレーム（例えば、右眼画像及び左眼画像）を供給する。

液晶ディスプレイパネル１２０は、任意の有用な透過型液晶ディスプレイパネルであってよい。多くの実施形態では、液晶ディスプレイパネル１２０は、１６ミリ秒未満、又は１０ミリ秒未満、又は５ミリ秒未満、又は３ミリ秒未満のフレーム応答時間を有する。適切なフレーム応答時間を有する市販の透過型液晶ディスプレイパネルとしては、例えば、Ｔｏｓｈｉｂａ Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ Ｄｉｓｐｌａｙ（ＴＭＤ）光学補償ベンド（ＯＣＢ）モードパネルＬＴＡ０９０Ａ２２０Ｆ（東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社、日本）が挙げられる。

ライトガイド１５０は、右眼画像用光源１３２に隣接する第１の光入力側部１３１、及び、左眼画像用光源１３４に隣接する反対側の第２の光入力側部１３３を有している。第１のライトガイド面１５１は、第１の側部１３１と第２の側部１３３との間に延びている。第１の面１５１の反対側の第２のライトガイド面１５２は、第１の側部１３１と第２の側部１３３との間に延びている。光はライトガイド１５０の面１５１、１５２のどちらからも反射又は放射されうるが、一般的には面１５２から放射され、面１５１から反射される。多くの実施形態では、高反射性面が第１の面１５１上、又は第１の面１５１に隣接して設けられることにより、第２の面１５２から光を偏向させる助けとなる。

いくつかの実施形態では、第１のライトガイド面１５１は、複数のプリズム、レンズ状形成部、白点、ヘイズコーティング及び／又は他の形成部のような複数の抽出要素１９９を有している。抽出形成部の長手方向軸は、第１の側部１３１及び第２の側部１３３にほぼ平行な方向か、若しくは二面を有する光学フィルム１４０の複数のプリズム及び複数のレンズにほぼ平行な方向に延びてよく、又は抽出形成部は他の角度で配されてもよい。

複数の光源１３２、１３４は、各光源１３２、１３４の光出力を、例えば片方の眼当たり少なくとも３０Ｈｚ、又は好ましくは片方の眼当たり６０Ｈｚ以上の速度でオン（比較的高い光出力）からオフ（０か又は無視できる光出力）に変調することが可能な任意の有用な光源であってよい。多くの実施形態では、複数の光源１３２、１３４は、Ｎｉｃｈｉａ ＮＳＳＷ０２０Ｂ（日亜化学工業株式会社、日本）などの複数のＬＥＤである。いくつかの実施形態では、複数の光源１３２、１３４は複数のレーザーダイオード又はＯＬＥＤを含む。複数の光源１３２、１３４は、赤、青、及び／又は緑といった任意の数の可視光線の波長、又は波長の範囲若しくは組み合わせを放射することによって、例えば白色光を生成することができる。

ライトガイド１５０は、ライトガイド１５０の両面に隣接して光源が配された光学的に透明な材料の単一層であってもよく、あるいは、各層について光源を有する、所望の方向に選択的に光を抽出する光学的に透明な材料の２（又はそれよりも多い）層であってもよい。

画像ソース１７０は、例えば、ビデオソース又はコンピュータでレンダリングされたグラフィックソースなどの画像フレーム（例えば、右眼画像及び左眼画像）を与えることができる任意の有用な画像ソースであってよい。多くの実施形態では、ビデオソースは、５０〜６０ヘルツ、又は１００〜１２０Ｈｚ又はそれ以上の画像フレームを与えることができる。

コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースは、ゲームコンテンツ、医療用画像コンテンツ、コンピュータ支援設計コンテンツなどを与えることができる。コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースには、例えばＮｖｉｄｉａ ＦＸ５２００グラフィックカード、Ｎｖｉｄｉａ ＧｅＦｏｒｃｅ ９７５０ ＧＴＸグラフィックカード、又は、ノートパソコンなどの携帯型端末用にはＮｖｉｄｉａ ＧｅＦｏｒｃｅ ＧＯ ７９００ ＧＳグラフィックカードなどのグラフィック処理ユニットが含まれうる。コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースには更に、例えば、ＯｐｅｎＧＬ、ＤｉｒｅｃｔＸ、又はＮｖｉｄｉａが特許を保有する３Ｄステレオドライバーなどの適切なステレオドライバーソフトウェアが含まれうる。

画像ソース１７０は、ビデオコンテンツを与えるものでもよい。画像ソースには、例えばＮｖｉｄｉａ Ｑｕａｄｒｏ ＦＸ１４００グラフィックスカードなどのグラフィックス処理装置が含まれうる。ビデオソースには更に、例えば、ＯｐｅｎＧＬ、ＤｉｒｅｃｔＸ、又はＮｖｉｄｉａが特許を保有する３Ｄステレオドライバーなどの適切なステレオドライバーソフトウェアが含まれうる。

同期駆動要素１６０は、右眼画像用光源１３２及び左眼画像用光源１３４の作動及び停止（すなわち、光出力の変調）を、例えば３０Ｈｚ又は好ましくは６０Ｈｚ又はそれ以上の速度で液晶ディスプレイパネル１２０に供給される画像フレームと同期させることによって、ビデオ又はレンダリングされたコンピュータグラフィックスを生成する任意の有用な駆動要素を含むことができる。同期駆動要素１６０には、例えばカスタム光源駆動電子要素と接続されるＷｅｓｔａｒ ＶＰ−７ビデオアダプタ（ウェスター・ディスプレイ・テクノロジーズ社（Westar Display Technologies,Inc.））（ミズーリ州セントチャールズ）などのビデオインターフェースが含まれうる。

図１Ｂは、ライトガイド１５０、光学フィルム１４０、及び右眼画像用光源１３２を示すバックライト１３０の３次元図である。光学フィルム１４０は、ライトガイド１５０から遠ざかる方向を向いた複数のレンズ１４２、及び頂点がライトガイド１５０の方向を向いた複数のプリズム１４１を含む。レンズ又はプリズムの長手方向軸１５５は、レンズ又はプリズムの頂点にほぼ平行に延びる。

図２Ａ〜Ｄは、裸眼立体視ディスプレイの一般的な動作を示したものである。図２Ａ及び２Ｃは正確な縮尺ではなく、図２Ｂ及び２Ｄに示されるデータは実際のデータではない点に留意されたい。図２Ａ及び２Ｃの構造の特定の特徴、並びに図２Ｂ及び２Ｄのデータの一部の態様は、裸眼立体視ディスプレイの一般的な動作をより効果的に説明するために強調されている。

図２Ａ及び図２Ｃは、動作中のディスプレイ装置の一部の概略側面図である。図２Ａでは、左眼画像用光源２３４が作動しており、右眼画像用光源２３２は作動していない。この状態では、左眼画像用光源２３４から放射された光は、バックライト２３０（ライトガイド２５０及び二面を有する光学フィルム２４０を含む）及び液晶パネル（図１Ａに示される１２０）を通って伝播し、観測者の左眼２６４に向かう左眼画像を与える。図２Ｃでは、右眼画像用光源２３２が作動しており、左眼画像用光源２３４は作動していない。この状態では、右眼画像用光源２３２から放射された光が、バックライト２３０（ライトガイド２５０及び二面を有する光学フィルム２４０を含む）及び液晶パネル（図１Ａに示される１２０）を通って伝播し、観測者の右眼２６２に向かう右眼画像を与える。右眼画像用光源２３２はライトガイド２５０の右側に配置され、左眼画像用光源２３４はライトガイド２５０の左側に配置されているが、いくつかの実施形態では、右眼画像用光源２３２がライトガイド２５０の左側に配置されてもよく、左眼画像用光源２３４がライトガイド２５０の右側に配置されてもよい点は理解されるであろう。

光源２３２、２３４は、ライトガイド２５０と空気を介して結合又は屈折率整合させることができる。例えば、パッケージ化された光源装置（例えばＬＥＤ）をライトガイド２５０内部に屈折率整合材料を使用せずにエッジ結合することができる。また、効率を高めるために、パッケージ化された又はベアダイＬＥＤを、ライトガイド２５０の側部２３１、２３３内に屈折率整合させるか、かつ／又は封入することもできる。この形成部には、入力光を効率的に搬送するためのライトガイド２５０の側部２３１、２３３上の例えば注入楔形状などの更なる光学的形成部が挙げられる。また、ＬＥＤは、ＬＥＤ光をライトガイド２５０の全反射（ＴＩＲ）モードに効率的に集光及びコリメートするための適切な形成部を有するライトガイド２５０の側部２３１、２３３内に埋め込むこともできる。

液晶ディスプレイパネル１２０（図１Ａを参照）は、変動しうるリフレッシュ又は画像更新レートを有するが、この例の目的では、１２０Ｈｚのリフレッシュレートと仮定する。これは、新しい画像が１／１２０秒ごと、つまり８．３３３ミリ秒（ｍｓｅｃ）ごとに観測者に示されることを意味する。３Ｄシステムでは、これは、時間ｔ＝０（ゼロ）においてフレーム１の右画像が示されることを意味する。時間ｔ＝８．３３３ミリ秒において、フレーム１の左画像が示される。時間ｔ＝２×８．３３３ミリ秒において、フレーム２の右画像が示される。時間ｔ＝３×８．３３３ミリ秒において、フレーム２の左画像が示され、このプロセスが繰り返される。各画像について、その画像を左眼で見たもの及び右眼で見たものが示されることから、有効なフレームレートは通常のイメージングシステムのフレームレートの半分である。

この例では、時間ｔ＝０において複数の第１の光源をオンして右（又は左）画像を点灯することで、それぞれ右（又は左）画像に光を与える。時間ｔ＝８．３３３ミリ秒において、第２の画像（左又は右）が所定位置に示されはじめる。この画像は、ＬＣＤパネルの上部からＬＣＤの下部へと「時間ｔ＝０の画像」に置き換わり、この例では完了までに８．３３３ミリ秒かかる。

毎秒少なくとも４５個の左眼画像及び少なくとも４５個の右眼画像が観測者に与えられることにより（右眼用画像と左眼用画像が交互に示され、画像はその前の画像ペアの繰り返しであってよい）、ちらつきがほとんどない３Ｄ画像が観測者に与えられる。したがって、コンピュータによりレンダリングされた画像、又は静止画像カメラ若しくはビデオ画像カメラから得られた画像から異なる右視点画像及び左視点画像のペアが表示されることで、光源２３２と２３４との切り替えと同期して表示される場合に観測者が２つの異なる画像を視覚的に融合することが可能であり、フラットパネルディスプレイから奥行き感が生まれる。このような視覚的にちらつきのない動作の制約の１つとして、液晶ディスプレイパネル上に表示されつつある新たな画像が安定化するまでバックライトがオンされてはならず、そうでない場合には、クロストーク及び低品質の立体視画像が知覚されるという点がある。

本明細書において述べるバックライト２３０（ライトガイド２５０、光源２３２、２３４、及び光学フィルム２４０を含む）は、例えば、５ミリメートル未満、又は０．２５〜５ミリメートル、又は０．５〜４ミリメートル、又は０．５〜２ミリメートルのように極めて薄いものでよい。

図２Ａは、左眼画像用光源２３４がオンであり、右眼画像用光源２３２がオフである第１のタイムフレームａにおけるバックライト２３０の動作を示す。光源２３４からの光線２８０は、面２３３からライトガイド２５０に進入する。最初に、光線２８０はライトガイド２５０の面２５２に、全反射（ＴＩＲ）に必要な臨界角よりも大きな角度γ_１で入射する。したがって光線２８０は全反射し、ライトガイド２５０を通って伝播していく。その後、光線２８０は、ライトガイド２５０の面２５１上に配置された抽出形成部２９９によって再偏向される。抽出形成部２９９によって光線２８０が再偏向されることによって、ライトガイド面２５２上への光線２８０の入射角が全反射（ＴＩＲ）の臨界角よりも小さい角度に変化するため、光線２８０はライトガイド２５０の面２５２から放射されるようになる。

次に光線２８０は、光学フィルム２４０の複数のプリズム形成部２４１に入射する。光学フィルム２４０の複数のプリズムは偏向フィルムとして動作し、光線２８０の角度を、光学フィルム２４０の平面に垂直な軸２４３の方向に変化させる。光線２８０は、レンズ２４２に入射する際に更に屈折する。その後、光線２８０は光学フィルム２４０から出射角θ_１で出射する。

図２Ｂは、第１の時間長さの間に光学フィルム２４０からｘｚ平面に出射する光線の角度出力分布の例を示すグラフである。例えば、出射角θ＝０では、光線は軸２４３に沿って光学フィルム２４０から出射する。図２Ｂの横軸に示される負の角度で光学フィルム２４０から出射する光線は、図２Ａにおいて左方向を向いている。図２Ｂの横軸に示される正の角度で光学フィルム２４０から出射する光線は、図２Ａにおいて右方向を向いている。この例では、左眼画像用光源２３４がオンであり、右眼画像用光源２３２がオフである場合のバックライト２３０からの角度出力分布は、約−８°におけるオフピークである。

図２Ｃを参照すると、第２の時間長さにおいて、左眼画像用光源２３４はオフされており、右眼画像用光源２３２はオンされている。光源２３２からの光線２９０は、面２３１からライトガイド２５０に進入する。光線２９０は全反射（ＴＩＲ）によりライトガイド２５０を通って伝播し、ライトガイド２５０の面２５１上に配置された抽出形成部２９９によって反射される。抽出形成部２９９による光線２９０の屈折によって、光線２９０はライトガイド２５０の面２５２から放射される。次に光線２９０は光学フィルム２４０に入射して、更に屈折する。その後、光線２９０は光学フィルム２４０から出射角θ_２で出射する。

図２Ｄは、第２の時間長さの間に光学フィルム２４０からｘｚ平面に出射する光線の角度出力分布の例を示すグラフである。図２Ｄの横軸に示される負の角度で光学フィルム２４０から出射する光線は、図２Ｃにおいて左方向を向いている。図２Ｄの横軸に示される正の角度で光学フィルム２４０から出射する光線は、図２Ｃにおいて右方向を向いている。この例では、右眼画像用光源２３２がオンであり、左眼画像用光源２３４がオフである場合のバックライト２３０からの角度出力分布は、約８°おけるオフピークである。

本明細書において述べる二面を有する光学フィルムは、一方の面上の複数のレンズが反対側の面上の対応する複数のプリズムと位置合わせされている。上記に述べたように、光学フィルム上の各レンズ及びそれに対応するプリズムは本明細書ではレンズ／プリズムペアと呼ぶ。光学フィルムの複数のレンズは、円柱状又は非円柱状であってよい。複数のプリズムは、連続的であっても非連続的であってもよい。実施形態によっては、レンズ／プリズムペアの形態は、光学フィルムの面全体にわたった位置の関数として変化する。例えば、レンズが位置の関数として回転してもよく、かつ／又はレンズ／プリズムペアの複数のレンズと複数のプリズムとの間のオフセットが位置の関数として変化してもよい。複数のレンズとそれらに対応する複数のプリズムとの間のオフセットの変化は、複数のレンズのピッチと異なる、例えば複数のレンズのピッチよりも大きいプリズムのピッチを用いることによって実現することができる。複数の非円柱状のレンズの使用、及び／又はレンズ／プリズムの形態の、位置の関数としての変化により、光出力が光学フィルムから観測者に向けられることになり、これにより光出力分布の「ステレオエッジ」（後述する）が鋭くなり、クロストークが低減されることによって、これらの光学フィルムを組み込んだ裸眼立体視ディスプレイの性能が向上する。

裸眼立体視ディスプレイは、画像が平面的な装置によって生成されるものであっても、観測者に奥行き感を生じさせるものである。基本的なレベルにおいて、裸眼立体視ディスプレイは、それぞれの眼にそれぞれの視差視野を与えるものでなければならない。最適な動作のためには、左眼を対象とした光は左眼によってのみ受光されることが望ましい。左眼によって受光される右眼を対象としたすべての光は、３Ｄ視覚体験を劣化させることになる。左眼によって受光される右眼を対象とした光、又は右眼を対象とした、左眼を対象とした光は、ある種のクロストークである。したがって、ディスプレイから放射され、眼によって受光される光分布は充分に分離していなければならない。しかしながら、高品質の視覚体験のためには、視覚的アーチファクトを低減し、良好な２Ｄ視覚体験を可能とするために、２つの光分布は互いにできるだけ近くなければならない。

ディスプレイに対する観測者の位置によって、実現可能な最小のクロストークレベルは制限される。観測者の両眼間の距離は固定されている（名目上６３．５ｍｍとする）ため、両眼によって定められる角度は、見る距離が大きくなるに従って小さくなり、その結果、左右の光分布間の分離はより鮮明とならなければならない。これは別の言い方をすれば、見る距離を大きくするとクロストークが増大するということである。左又は右の光分布のいずれかの縁部（エッジ）の角度幅は、「ステレオエッジ」と呼ばれる場合がある。実際には、ステレオエッジの幅は、光分布のピーク値の１０％と光分布のピーク値の９０％との間の幅を角度で表したものとして測定することができる。見る距離が大きくなるに従って、ステレオエッジの幅は小さくなることが望ましい。ステレオエッジがより鋭いほど、見る距離を大きくすることが可能となる。

ステレオエッジに関連した別の効果として視認自由度がある。快適な３Ｄ体験のためには、観測者が頭をある程度の距離だけ左右に動かせることが望ましい。より大きく頭を動かしてもなお３Ｄを知覚することができれば、視認自由度は大きいということになる。ステレオエッジが比較的広い場合、頭を左右に動かすことでクロストークが増大し、３Ｄ効果が低下する。したがって、ステレオエッジが鋭いほど視認自由度は大きくなる。

ディスプレイのサイズも、３Ｄ視覚体験の品質を決定する因子の１つである。観測者の眼によって受光されるためには、ディスプレイの縁部からの光分布は、ディスプレイの中央付近の光よりも鋭い角度で照準されなければならない。ディスプレイの幅が広いほど、この照準角度は鋭くなる。したがって、裸眼立体視ディスプレイは、ステレオエッジを犠牲にすることなく、ディスプレイの幅の関数として光を観測者に照準することが重要である。

本明細書において述べる複数の非円柱状のレンズ及び／又は可変レンズ／プリズム形態を有する二面を有する光学フィルムは、クロストークを低減し、ステレオエッジの幅を小さくし、光分布の照準性を高めるものである。これらの光学フィルムは、より高い視認自由度、より大きなディスプレイサイズ、及び／又はより遠い視認距離を含む、より向上した３Ｄ視覚体験を与えるものである。

図３及び図４は、光学フィルム３４０を含むバックライト３３０の光出力を、光学フィルム４４０を含むバックライト４３０の光出力と比較したものである。光学フィルム３４０は、光学フィルム３４０の一方の面上に一定の間隔で配置された複数の円柱状のレンズ３４２を、光学フィルム３４０の反対側の面上に、対応する一定の間隔で配置された複数のプリズム３４１を有している。複数のレンズ３４２及びそれらに対応する複数のプリズム３４１（レンズ／プリズムペア）の形態は、ｘ軸に沿ってほぼ一様である。ｘｚ平面内で複数のレンズ３４２の断面は一様であり、複数のプリズム３４１の断面は一様である。複数のレンズ３４２は回転しておらず、複数のレンズ３４２のピッチは一定であり、複数のプリズム３４１のピッチに等しい。バックライト３３０は、図２Ａ〜２Ｄに関連して述べた同等の要素と同様に動作するライトガイド３５０、並びに右及び左眼画像用光源３３２、３３４を含む。

光学フィルム４４０は、ｘ軸に沿って変化する形態を有するレンズ／プリズムペアを含む。例えば、レンズの回転がｘの関数として変化してもよく、かつ／又はプリズムのピッチがレンズのピッチと異なってもよい。レンズのピッチと異なるプリズムのピッチ、例えばレンズのピッチよりも大きなプリズムのピッチにより、複数のレンズとそれらに対応する複数のプリズムとの間のオフセットがｘ軸に沿って変化することになる。バックライト４３０は、図２Ａ〜２Ｄに関連して述べた同等の要素と同様に動作するライトガイド４５０、並びに右及び左眼画像用光源４３２、４３４を含む。

左眼画像用光源３３４がオンであり、右眼画像用光源３３２がオフである場合の光学フィルム３４０上の異なる点における光出力の角度分布（ピーク光出力角度によって表される）を、図３に破線３７４によって示す。例えば、図２Ｂに示される角度出力分布を有するバックライトの場合、ピーク光出力角度はｚ軸に対して約−８°である。右眼画像用光源３３２がオンであり、左眼画像用光源３３４がオフである場合の光学フィルム３４０上の異なる点における光出力の角度分布を、図３に実線３７２によって示す。例えば、図２Ｄに示される角度出力分布を有するバックライトの場合、ピーク光出力角度はｚ軸に対して約８°である。バックライト３３０からの光出力は、右眼画像用光源２３２が作動しているか左眼画像用光源３４２が作動しているかに応じて、右眼３８２又は左眼３８４に向けて方向が変化する。光学フィルム３４０全体にわたって一様な形態を有する円柱状のレンズ／プリズムペアは、光源が交互に切り換えられる際に光の方向を変化させる、すなわち、光源が交互に切り換えられる際にｚ軸に対して負の角度から正の角度に光の方向が変化するが、光学フィルムは、光学フィルム３４０上における位置の関数として右眼３８２又は左眼３８４に向かって光を実質的に照準しない。

図４は、光の方向を変化させ、時間多重化された時間長さの間に、位置の関数として左眼又は右眼に向けて光を照準する光学フィルム４４０を含むバックライト４３０を示す。光学フィルム４４０は、ｘ軸に沿って変化する形態を有するレンズ／プリズムペアを含む。光学フィルム４４０は、ライトガイド４５０から遠ざかる方向を向いた光学フィルム４４０の面上に複数のレンズ４４２を含む。各レンズ４４２は、光学フィルム４４０の反対側の面上に対応するプリズム４４１を有している。光学フィルム４４０は、複数のレンズ４４２及び複数のプリズム４４１の長手方向軸がライトガイド４５０内の光の伝播軸４５９にほぼ垂直な向きとなるように配置されている。図４に示される例では、複数のレンズ４４２及び複数のプリズム４４１の長手方向軸（図１Ｂに要素１５５としても示される）は、ｙ軸に沿っている。光学フィルムは、複数のレンズの長手方向軸が光の伝播方向に垂直となるように配置される必要はない。いくつかの実現形態では、複数のレンズ及び複数のプリズムの長手方向軸と光の伝播方向との間のバイアス角を利用して、光学フィルム、ライトガイド、及びＬＣＤパネル間のモアレを低減させることができる。バイアス角は、例えば１５°未満、又は１０°未満、又は５°未満であってよい。

光学フィルム４４０のレンズ／プリズムペアの形態は、ｘ軸に沿った位置とともに変化する。レンズ／プリズムペアの形態の変化によって、光学フィルム４４０の角度光出力分布はｘ軸に沿った位置の関数として改変される。簡単のため、左眼画像用光源４３４が作動している場合のｘ軸に沿った位置に対する光出力の角度分布を、ピーク出力における光出力の方向を示す破線４７４によって表す。

右眼画像用光源４３２が作動している場合のｘ軸に沿った位置に対する光出力の角度分布を、ピーク出力における光出力の方向を示す実線４７２によって表す。ピーク光出力４７２の角度は、光を右眼の位置４８２に向けて照準するようにｘの関数として変化する。

バックライト４３０からの光出力は、右眼画像用光源４３２が作動している場合には右眼の位置４８２の方向に向けられる。ピーク光出力４７２の角度は、光を右眼の位置４８２に向けて照準するようにｘの関数として変化する。バックライト４３０からの光出力は、左眼画像用光源４３４が作動している場合には左眼の位置４８４の方向に向けられる。ピーク光出力４７４の角度は、光を左眼の位置４８４に向けて照準するようにｘの関数として変化する。

したがって、位置の関数としてのレンズ／プリズムペアの形態のこのような変化によって、左眼画像用光源がオンである場合には観測者の左眼の方向にフィルムからの光出力が照準され、右眼画像用光源がオンである場合には観測者の右眼の方向に光学フィルムからの光出力が照準される。左眼又は右眼の方向に光を照準することにより左画像と右画像との間のクロストークが低減され、これにより３Ｄ視角体験が向上する。すなわち、左眼又は右眼の方向に光を照準することにより、右眼によって受光される左眼を対象とした光の量が低減され、かつ左眼によって受光される右眼を対象とした光の量が低減される。

一部の光学フィルムの実施形態では、光学フィルムの一方の面上に、光学フィルムの反対側の面上の複数のプリズムと位置合わせされた複数の非円柱状のレンズを含むレンズ／プリズムペアを使用する。一般的に、複数の非円柱状のレンズは円柱状以外の任意の形状を有しうる。裸眼立体視フィルムにおいて有用な例示的な非円柱状のレンズの形状を図９Ａに示す。複数の非円柱状のレンズは、左右の光分布の重なりが少量であり、重なりの傾きが比較的大きくなるよう、光学フィルムのステレオエッジを低減するように機能するスティグマティックフォーカスを有する。複数の非円柱状のレンズは、光学フィルム全体にわたってほぼ一様な形態を有するレンズ／プリズムペアにおいて使用してもよく、あるいは光学フィルム上における位置の関数として変化する形態を有するレンズ／プリズムペアにおいて使用してもよい。

図５Ａ〜５Ｄ及び６Ｂ〜６Ｅは、裸眼立体視ディスプレイシステムにおいて使用することが可能な例示的な光学フィルムの断面図である。実際の光学フィルムは、これらの図に示されるよりもはるかに多くのレンズ／プリズムペアを有するであろうことは理解される。便宜上、これらの断面図には、数個のレンズ／プリズムペアのみが示されている。図５Ａ〜５Ｄは、複数の非円柱状のレンズを含む光学フィルムを示す。複数の非円柱状のレンズは、任意の非円柱状の断面形状を有しうる。裸眼立体視ディスプレイにおいて使用される光学フィルムにおいて有用な非円柱状のレンズの形状の一例を図９Ａに示す。図６Ｂ〜６Ｅは、複数の非円柱状のレンズ又は複数の円柱状のレンズを使用した光学フィルムの変形例を示す。複数の円柱状のレンズは、円の一部である断面を有する。

図５Ａは、レンズ／プリズムペア５１１ａ／５１２ａ、５１１ｂ／５１２ｂ、５１１ｃ／５１２ｃ、５１１ｄ／５１２ｄ、５１１ｅ／５１２ｅ、５１１ｆ／５１２ｆ、５１１ｇ／５１２ｇ、５１１ｈ／５１２ｈ、５１１ｉ／５１２ｉを有する、本発明の実施形態に基づく光学フィルム５１５を示したものである。複数のレンズ５１１ａ〜５１１ｉは非円柱状であり、例えば図９Ａに示されるような断面を有してもよく、あるいは別の非円柱状の断面を有してもよい。光学フィルム５１５の面上のそれぞれの非円柱状のレンズ５１１ａ〜５１１ｉは、光学フィルム５１５の反対側の面上の対応するプリズム５１２ａ〜５１２ｉと位置合わせされている。複数の非円柱状のレンズのピッチＰ_Ｌは一定であり、複数のプリズムのピッチＰ_Ｐにほぼ等しい。複数の非円柱状のレンズ５１１ａ〜５１１ｉ及び複数のプリズム５１２ａ〜５１２ｉはいずれも連続的である。レンズ／プリズムペア５１１ａ／５１２ａ、５１１ｂ／５１２ｂ、５１１ｃ／５１２ｃ、５１１ｄ／５１２ｄ、５１１ｅ／５１２ｅ、５１１ｆ／５１２ｆ、５１１ｇ／５１２ｇ、５１１ｈ／５１２ｈ、５１１ｉ／５１２ｉの断面はほぼ一様、すなわち、ｘ軸に沿ってペアごとに大きく変化しない。

図５Ｂは、光学フィルム５２５の一方の面上に、反対側の面上の複数のプリズム５２２ａ〜５２２ｉと位置合わせされた複数の非円柱状のレンズ５２１ａ〜５２１ｉを含む光学フィルム５２５を示したものである。複数の非円柱状のレンズ５２１ａ〜５２１ｉの断面はｘ軸に沿って一様である。複数のプリズム５２２ａ〜５２２ｉの断面はｘ軸に沿って一様である。複数の非円柱状のレンズ５２１ａ〜５２１ｉ及び複数のプリズム５２２ａ〜５２２ｉはいずれも連続的である。複数のプリズムのピッチＰ_Ｐは、複数の非円柱状のレンズのピッチＰ_Ｌよりも大きい。プリズムのピッチとレンズのピッチとの差により、複数のプリズム５２２ａ〜５２２ｉはそれらに対応する複数の非円柱状のレンズ５２１ａ〜５２１ｉからオフセットしている。例えば図５Ｂでは、非円柱状のレンズ５２１ｅの頂点は、対応するプリズム５２２ｅの頂点と整列している。Ｐ_ＬとＰ_Ｐとの差のため、レンズ／プリズムペア５２１ｅ／５２２ｅのすぐ隣のレンズ／プリズムペア５２１ｄ／５２２ｄ、５２１ｆ／５２２ｆの複数のレンズと複数のプリズムとは、Ｐ_ＰとＰ_Ｌとの差の１／２だけオフセットしている。レンズ／プリズムペア５２１ｃ／５２２ｃ、５２１ｇ／５２２ｇ、５２１ｂ／５２２ｂ、５２１ｈ／５２２ｈ、５２１ａ／５２２ａ、５２１ｉ／５２２ｉの複数のレンズと複数のプリズムとの間のオフセットは、この例では整列したレンズ／プリズムペア５２１ｅ／５２２ｅである始点からの距離の関数としてｘ軸に沿って各方向に増大している。

図５Ｂ（及び本明細書の他の図）には、整列したレンズ／プリズムペアが１つのみ示されているが、任意の数の整列したレンズ／プリズムペアを含むか、あるいは整列したレンズ／プリズムペアを含まない光学フィルムを構成することができる点は理解されるはずである。複数の整列したレンズ／プリズムペアの場合では、フィルムは、複数のレンズと複数のプリズムとの間のオフセットがそれぞれの整列したレンズ／プリズムペアからの距離とともに増大するような、レンズのピッチと異なるプリズムのピッチを有しうる。

特定のディスプレイの実現形態では、整列したレンズ／プリズムペアをディスプレイのほぼ中央に配置することにより、整列したレンズ／プリズムペアの両側に生じる複数のレンズと複数のプリズムとの間の増大するオフセットが、光学フィルムからの光出力をディスプレイの中央に向けて照準するように機能するようにしてもよい。

本明細書において述べる一部の裸眼立体視用二面を有するフィルムは、光学フィルムの両面に連続的な形成部を有するものである。しかしながら、フィルムの両面の連続的な形成部はいくつかの難点を有しうる。複数のレンズと基板との間、及び／又は複数のプリズムと基板との間の薄いランド部の厚さはフィルムの光学的性質によって決まるが、ランド部の尖った角及び薄さによって層間剥離が生じうる。更に、二面を有するフィルム上の形成部の大きさ及び構造における差によってフィルムの反りが悪化しうる。光学的な観点からは、連続的な形成部を有する二面を有するフィルムは、望ましい値よりも広い水平方向の視野範囲も有する。裸眼立体視の光学的効果は、複数のプリズムの頂点に一部依拠するものであることから、本明細書において述べられる光学的フィルムの一部のものでは、複数のプリズムの底部の間に複数の断続部を有することによって、複数のプリズムを非連続的としている。複数の断続部の付近の複数のプリズムの形状は、複数のプリズムと基板との間の複数の断続部における移行の急激さを和らげるように調整することができる。例えば、急な移行部ではなく湾曲した移行部を用いることによってフィルムの機械的安定性を向上させることで、割れ及び層間剥離を防止し、かつ／又はフィルムの反りを低減することができる。

図５Ｃ及び５Ｄに示される光学フィルム５３５及び４５４はそれぞれ、複数の非円柱状のレンズ及び複数の非連続的プリズムを含む。図５Ｃは、光学フィルム５３５の一方の面上に、光学フィルム５３５の反対側の面上の複数の非連続的プリズム５３２ａ〜５３２ｉと位置合わせされた複数の非円柱状のレンズ５３１ａ〜５３１ｉを有する光学フィルム５３５の断面図である。複数の非円柱状のレンズ５３１ａ〜５３１ｉの断面及び複数のプリズム５３２ａ〜５３２ｉの断面は、ｘ軸に沿ってほぼ一様である。複数のプリズムのピッチは、複数の非円柱状のレンズのピッチにほぼ等しい。

各プリズム５３２ａ〜５３２ｈとその隣のプリズム５３２ｂ〜５３２ｉとの間に断続部５７５が設けられている。複数の断続部５７５によって、複数のプリズム５３２ａ〜５３２ｉは非連続的となっている。図５Ｃ及びその他の説明において複数の断続部５７５における光学フィルムの形状は平坦なものとして示されているが、複数の断続部５７５における光学フィルムの形状は、例えば湾曲形状などの任意の形状をとりうる。

図５Ｄに示される光学フィルム５４５は、光学フィルム５４５の一方の面上に、光学フィルム５４５の反対側の面上の複数の非連続的プリズム５４２ａ〜５４２ｉと位置合わせされた複数の非円柱状のレンズ５４１ａ〜５４１ｉを含む。複数のプリズム５４２ａ〜５４２ｉの間には複数の断続部５４５が設けられ、複数の非連続的プリズムとなっている。この例では、複数の非円柱状のレンズ５４１ａ〜５４１ｉの断面はｘ軸に沿ってほぼ一様であり、複数のプリズム５４２ａ〜５４２ｉの断面はｘ軸に沿ってほぼ一様である。複数のプリズムのピッチＰ_Ｐは複数のレンズのピッチＰ_Ｌよりも大きいために、複数の非円柱状のレンズ５４１ａ〜５４１ｉとそれらに対応する複数のプリズム５４２ａ〜５４２ｉとの間に光学フィルム５４５上における位置の関数としてオフセットが生じている。オフセットは、整列したレンズ／プリズムペアからの距離の関数として増大する。

特定の光学フィルムの実現形態では、光学フィルム上における位置とともに変化する回転を有する複数の円柱状又は非円柱状のレンズを含む。複数の円柱状又は非円柱状のレンズの回転は、図４に関連して述べたように、光を左眼又は右眼の方向に適切に照準するように機能する。図６Ａは、回転前（６５１）及び回転後（６５２）のレンズの位置を示している。この回転は、複数のレンズの長手方向の頂点にほぼ垂直な平面内（図６Ａのｘｚ平面）であり、レンズ頂点６５４の下方かつレンズ中心線６５５上の回転点６５３を中心としたものである。例えば、回転点６３３はレンズの焦点であってもよく、又はレンズの頂点６５４の約１１４マイクロメートル下方であってもよく、又はレンズ／プリズムペアのプリズムの頂点（図６Ａには示されていない）と一致してもよい。

図６Ｂは、ｘ軸上の位置の関数として回転する複数のレンズ６１１ａ〜６１１ｉを含む二面を有する光学フィルム６１５の断面図である。複数のレンズ６１１ａ〜６１１ｉは、複数の非円柱状又は円柱状のレンズであってよい。複数のレンズ６１１ａ〜６１１ｉのそれぞれは、光学フィルム６１５の反対側の面上のプリズム６１２ａ〜６１２ｉと位置合わせされている。この例では、プリズムのピッチＰ_Ｐは一定であり、レンズのピッチＰ_Ｌに等しい。複数のレンズ６１１ａ〜６１１ｉは、ｘ軸上の位置の関数として回転している。例えば、複数のレンズ６１１ａ〜６１１ｉの回転度は、光学フィルム６１５上の始点の両側で増大しうる。図６Ｂでは、レンズ６１１ｅがレンズの回転の始点である。始点は特定のレンズである必要はなく、複数のレンズの間に存在してもよい。レンズ６１１ｅの回転は０°であるが、これもまたそうである必要はない。特定のレンズが始点として用いられる場合、始点のレンズは０°の回転を含む任意の回転を有しうる。複数の回転の始点が１つの光学フィルム上に存在してもよい。

いくつかのディスプレイ用途では、レンズ回転の始点はディスプレイの中央付近であってもよく、あるいは視野角を調節するためにオフセットしていてもよい。始点の一方の側の複数のレンズを、それらの中心線に対して負の角度で回転させ、始点の他方の側の複数のレンズをそれらの中心線に対して正の角度で回転させることができる。ディスプレイに組み込まれる場合、光学フィルムは想定される観測者の位置と同一線上となる１個の始点を有してもよい。この始点の一方の側の複数のレンズを、それらの中心線に対して負の角度で回転させ、始点の他方の側の複数のレンズをそれらの中心線に対して正の角度で回転させることができる。複数のレンズの回転角を始点からの距離とともに大きくすることによって、ディスプレイの縁部のより近くでは光をより鋭角で照準することができる。

光学フィルム６１５は、この例では０°の回転を有する、始点としてのレンズ６１１ｅからの距離とともに増大する回転角αを説明したものである。上記に述べたように、一部の光学フィルムでは、始点の両側の複数のレンズを反対方向に回転させることができる。例えば図６Ｂでは、始点レンズ６１１ｅの右側の複数のレンズは、それらの中心線に対して負の角度で回転している。始点レンズ６１１ｅの左側の複数のレンズは、それらの中心線に対して正の角度で回転している。複数のレンズ６１１ｅの両側に配置されたレンズ６１１ｄ及び６１１ｆは、それぞれ角度＋α_１又は−α_１だけ回転している。図６Ａに関連して説明したように、複数のレンズはｘｚ平面内において、レンズ頂点の下方かつレンズ中心線上の回転点に対して回転している。複数のレンズ６１１ｄ及び６１１ｆは、｜α_１｜＜｜α_２｜であるような角度＋α_２又は−α_２だけ回転した隣の複数のレンズ６１１ｃ及び６１１ｇをそれぞれ有している。複数のレンズ６１１ｃ及び６１１ｇは、｜α_２｜＜｜α_３｜であるような角度＋α_３又は−α_３だけ回転した隣の複数のレンズ６１１ｂ及び６１１ｈをそれぞれ有している。複数のレンズ６１１ｂ及び６１１ｈは、｜α_３｜＜｜α_４｜であるような角度＋α_４又は−α_４だけ回転した隣のレンズ６１１ａ及び６１１ｉをそれぞれ有している。

用途に応じて、複数のレンズを光学フィルム上の位置に対して線形的又は非線形的に回転させることができる。始点の両側における回転が対称的である必要はない。

図６Ｃは、図６Ｂに関連して上記に述べたように回転させた複数のレンズ６２１ａ〜６２１ｉを有する光学フィルム６２５を示している。複数のレンズは、複数の非円柱状又は円柱状のレンズであってよい。始点レンズ６２１ｅの右側の複数のレンズは、それらの中心線に対して負の角度で回転している。始点レンズ６２１ｅの左側の複数のレンズは、それらの中心線に対して正の角度で回転している。レンズ６２１ｅの両側に配置された複数のレンズ６２１ｄ及び６２１ｆは、それぞれ角度＋α_１又は−α_１だけ回転している。複数のレンズ６２１ｄ及び６２１ｆは、｜α_１｜＜｜α_２｜であるような角度＋α_２又は−α_２だけ回転した隣の複数のレンズ６２１ｃ及び６２１ｇをそれぞれ有している。複数のレンズ６２１ｃ及び６２１ｇは、｜α_２｜＜｜α_３｜であるような角度＋α_３又は−α_３だけ回転した隣の複数のレンズ６２１ｂ及び６２１ｈをそれぞれ有している。複数のレンズ６２１ｂ及び６２１ｈは、｜α_３｜＜｜α_４｜であるような角度＋α_４又は−α_４だけ回転した隣の複数のレンズ６２１ａ及び６２１ｉをそれぞれ有している。

複数のレンズ６２１ａ〜６２１ｉの回転に加えて、図６Ｃの光学フィルム６２５は、レンズのピッチＰ_Ｌと異なるプリズムのピッチＰ_Ｐを更に有している。図６Ｃに示されるように、プリズムのピッチがレンズのピッチよりも大きくてもよい。あるいは、レンズのピッチがプリズムのピッチよりも大きくてもよい。プリズムのピッチがレンズのピッチと異なる場合、レンズ／プリズムペアの複数のレンズ６２１ａ〜６２１ｉと複数のプリズム６２２ａ〜６２２ｉとの間の可変オフセットは、整列したレンズ／プリズムペアからの距離とともに増大する。図６Ｃの例では、整列したレンズ／プリズムペアはレンズ／プリズムペア６２１ｅ／６２２ｅであり、このレンズ／プリズムペアは回転の始点でもある。プリズムの回転、並びにプリズム及びレンズの不均等なピッチの両方が同時に用いられる場合、整列したレンズ／プリズムペア（複数のレンズと複数のプリズムとの間の増大するオフセットの始点）とレンズの回転の始点とは光学フィルム上の同じ点であってもよく、あるいは光学フィルム上の異なる点であってもよい。回転する複数のレンズ、及びレンズのピッチよりも大きいプリズムのピッチの両方を用いることにより、光は所望の位置に向かって更に適切に照準され、クロストーク及びステレオエッジが低減されて３Ｄ視角的結果の向上につながる。

図６Ｄは、図６Ｂ及び６Ｃに関連して上記に述べたように回転させた複数のレンズ６３１ａ〜６３１ｉを有する光学フィルム６３５を示している。複数のレンズ６３１ａ〜６３１ｉは、非円柱状又は円柱状のレンズであってよい。複数のプリズム６３２ａ〜６３２ｉは、各プリズム６３２ａ〜６３２ｉ間に断続部６７５を有する非連続的なものである。複数のプリズムのピッチは、複数のレンズのピッチにほぼ等しい。

図６Ｅに示される光学フィルム６４５は、図６Ｂ及び６Ｃに関連して上記に述べたように回転させた複数のレンズ６４１ａ〜６４１ｉを含む。複数のレンズ６３１ａ〜６３１ｉは、複数の非円柱状又は円柱状のレンズであってよい。複数のプリズム６４２ａ〜６４２ｉは、各プリズム６４２ａ〜６４２ｉ間に断続部６７５を有する非連続的なものである。この構成では、複数のプリズムのピッチは複数のレンズのピッチよりも大きくなっている。あるいは、レンズのピッチがプリズムのピッチよりも大きくてもよい。

複数の非円柱状のレンズを使用するか、かつ／又は、位置の関数として円柱状のレンズ／プリズムペア若しくは非円柱状のレンズ／プリズムペアのレンズ／プリズム形態を変化させることにより、光学フィルムから出射する光の角度分布が変化する。例えばディスプレイ用途において、光の角度出力分布は、より左眼の位置に向かって、あるいはより右眼の位置に向かって光を照準する機能を有しうる。これらの光学フィルムを使用することで、より先鋭なステレオエッジを与えるとともに、左眼画像と右眼画像との間のクロストークの量を低減する光出力分布を実現することができる。以下の実施例１を参照することで、ディスプレイの中心上に位置する観測者によって知覚されるであろう光出力分布のシミュレーションを考慮することによって、ステレオエッジ及び左眼画像と右眼画像との間のクロストークの概念の更なる理解が可能である。

（実施例１）：
レイトレーシングを用いて、複数の円柱状のレンズ及び変化するプリズムのピッチを有する光学フィルムを備えたディスプレイをシミュレートした。使用したレイトレーシングソフトウェアは、非連続的レイトレーシングパッケージであるＴｒａｃｅＰｒｏ（ラムダ・リサーチ社（Lambda Research Corporation）マサチューセッツ州リトルトン）である。

ディスプレイの特性：ＷＶＧＡ（８００×４８０画素）；１９６．８ｍｍ（幅）×１１８．０８ｍｍ（高さ）；観測距離＝７５０ｍｍであり、これは、観測者の名目上の両眼の間の分離が±２．４°であることを意味する。

図７Ａに示されるように、ディスプレイ幅を１９６．４ｍｍ、観測位置をディスプレイ７２０の上方７５０ｍｍと仮定すると、７１０に位置する観測者に対してディスプレイ７２０の左縁部７２２は垂線から７．５°の角度にある。

光学フィルムの特性：一方の面上に複数の円柱状のレンズを、反対側の面上に複数のプリズムを有する二面を有する光学フィルム。円柱状のレンズの半径＝３６．３マイクロメートル、円柱状のレンズのピッチ＝５２．００００マイクロメートル、プリズムのピッチ＝５２．００５１マイクロメートル。図７Ｂは、二面を有する光学フィルムの異なる厚さを示す断面図である（キャリパー量（caliper budget）と呼ぶ）。光学フィルムの全体の厚さ７３０（ｔ）＝１１４マイクロメートル、基板の厚さ７３１＝５０．８マイクロメートル、プリズムの厚さ７３２＝４５．０３３３マイクロメートル、レンズの厚さ７３３＝１０．９７８７マイクロメートル、ランド部の全体の厚さ（レンズのランド部の厚さ７３４＋プリズムのランド部の厚さ７３５）＝７．１８７９８マイクロメートル。

観測者の位置７１０（図７Ａを参照）において知覚されるであろう光学フィルムの光出力分布には以下が含まれる。すなわち、１）左眼及び右眼画像用光源についてディスプレイの中心７２１（垂線から０°）から到達する光の角度出力分布、及び、２）左眼及び右眼画像用光源についてディスプレイの縁部７２２（垂線から７．５°）から到達する光の角度出力分布、である。

図８Ａは、０°（ディスプレイの中心）における角度出力分布のシミュレーションを示す。分布８５１は、左眼画像用光源がオンであり、右眼画像用光源がオフである場合の光出力分布である。分布８５２は、右眼画像用光源がオンであり、左眼画像用光源がオフである場合の光出力分布である。分布８５１及び８５２のステレオエッジは、分布８５１と分布８５２との０°における交点８５３である。図８Ａは、０°では、角度分布８５１及び８５２の傾きが０ではなく、分布８５１と８５２との間に重なり合う領域があるために、左眼画像から右眼画像への（及びその逆の）クロストーク寄与が生ずることを示している。

クロストークは、観測者の左眼又は右眼の位置（典型的な観測者及び上記に示したディスプレイのパラメータについて、ディスプレイの中心から±２．４°）で測定することができる。図７Ａに示されるように、観測者の右眼（２．４°）では、クロストークの量は、望ましい光（右眼画像出力８５２）に対する望ましくない光（左眼画像出力８５１）の比である。分布８５１及び８５２では、２．４°におけるクロストークは約９％である。

図８Ｂは、７．５°（ディスプレイの左縁部から）における角度出力分布のシミュレーションを示す。分布８５４は、左眼画像用光源がオンであり、右眼画像用光源がオフである場合の光出力分布である。分布８５５は、右眼画像用光源がオンであり、左眼画像用光源がオフである場合の光出力分布である。分布８５４及び８５５のステレオエッジは、分布８５４と分布８５５との７．５°における交点８５６である。図８Ｂは、ステレオエッジ８５６では、角度分布８５４及び８５５の傾きが０ではなく、分布８５４と８５５との間に重なり合う領域があるために、左眼画像から右眼画像に（及びその逆に）約２７％のクロストーク寄与が生ずることを示している。

分布８５４と８５５との間のクロストークは、観測者の右眼の位置（典型的な観測者及び上記に示したディスプレイのパラメータについて、ディスプレイの中心から９．９°）で測定することができる。図８Ｂに示されるように、観測者の右眼では、クロストークの量は、右眼画像出力に対する左眼画像出力の比である。分布８５４及び８５５では、９．９°におけるクロストークは約２７％である。

（実施例２）：
ＴｒａｃｅＰｒｏを用いたレイトレーシングにより、複数の非円柱状のレンズ及び変化するプリズムのピッチを有する光学フィルムを備えたディスプレイをシミュレートした。ディスプレイの特性は実施例１に示したものと同じであるが、読者の便宜上以下に繰り返す。

ディスプレイの特性：ＷＶＧＡ（８００×４８０画素）；１９６．８ｍｍ（幅）×１１８．０８ｍｍ（高さ）；観測距離＝７５０ｍｍであり、これは、観測者の名目上の両眼の間の分離が±２．４°であることを意味する。図７Ａに示されるように、ディスプレイ幅を１９６．４ｍｍ、観測位置をディスプレイ７２０の上方７５０ｍｍと仮定すると、観測者７１０に対してディスプレイ７２０の縁部７２２は垂線から７．５°の角度にある。

光学フィルムの特性：一方の面上に複数の非円柱状のプリズムを、反対側の面上に複数のプリズムを有する二面を有する光学フィルム。複数の非円柱状のレンズは、このシステムのスティグマティックフォーカスについて設計されたものである。レンズは、変化する曲率半径を有するが、その頂点においては、曲率半径は３６．３マイクロメートルである（実施例１において試験した複数の円柱状のレンズと同じ）。レンズのピッチは５２．００００マイクロメートルである。ディスプレイの縁部における垂線との交差角７．５°を得るために５２．００５０マイクロメートルのプリズムのピッチを用いた。キャリパー量：（図７Ｂを参照）光学フィルムの全体の厚さ７３０（ｔ）＝１１４マイクロメートル、基板の厚さ７３１＝５０．８マイクロメートル、プリズムの厚さ７３２＝４５．０３３３マイクロメートル、レンズの厚さ７３３＝１０．９７８７マイクロメートル、ランド部の全体の厚さ（レンズのランド部の厚さ７３４＋プリズムのランド部の厚さ７３５）＝８．０５１９４マイクロメートル。

図９Ａは、実施例２において使用される非円柱状のレンズの断面形状９８０を、頂点において同じ曲率半径（３６．３マイクロメートル）を有する円柱状のレンズの断面形状９９０と比較したものである。

観測者の位置７１０（図７Ａを参照）において知覚されるであろう光出力分布には以下が含まれる。すなわち、１）左眼及び右眼画像用光源についてディスプレイの中心７２１（垂線から０°）から到達する光の角度出力分布、及び、２）左眼及び右眼画像用光源についてディスプレイの縁部７２２（図７Ａに示されるように垂線から７．５°）から到達する光の角度出力分布、である。

図９Ｂは、０°（ディスプレイの中心）における角度出力分布のシミュレーションを示す。分布９５１は、左眼画像用光源がオンであり、右眼画像用光源がオフである場合の光出力分布である。分布９５２は、右眼画像用光源がオンであり、左眼画像用光源がオフである場合の光出力分布である。分布９５１及び９５２のステレオエッジは、分布９５１と分布９５２との０°における交点９５３である。図９Ｂは、０°では、角度分布９５１及び９５２がステレオエッジ８５３における８５１及び８５２の分布（図８Ａ）よりも大幅に鋭い（傾きが無限大により近い）ことを示している。分布９５１及び９５２は、０°において重なり合う領域が極めて小さいために、左眼画像から右眼画像への（及びその逆の）クロストーク寄与が最小となる。分布９５１及び９５２では、２．４°（観測者の右眼の位置）におけるクロストークは０％に近い。

図９Ｃは、７．５°（図７Ａに示されるようにディスプレイの左縁部７２２から）における角度出力分布のシミュレーションを示す。分布９５４は、左眼画像用光源がオンであり、右眼画像用光源がオフである場合の光出力分布である。分布９５５は、右眼画像用光源がオンであり、左眼画像用光源がオフである場合の光出力分布である。分布９５４及び９５５のステレオエッジは、分布９５４と分布９５５との７．５°における交点９５６である。図７Ｃは、ステレオエッジ９５６では、角度分布９５４、９５５の傾きが０ではなく、分布９５４と９５５との間に重なり合う領域があるために、左眼画像から右眼画像に（及びその逆に）クロストーク寄与が生ずることを示している。分布９５４及び９５５では、９．９°（観測者の右眼の位置）におけるクロストークは３％に近い。

（実施例３）：
ＴｒａｃｅＰｒｏを用いたレイトレーシングにより、回転した複数の非円柱状のレンズ及び一定のプリズムのピッチを有する光学フィルムを備えたディスプレイをシミュレートした。ディスプレイの特性は実施例１に示したものと同じであるが、読者の便宜上以下に繰り返す。

ディスプレイの特性：ＷＶＧＡ（８００×４８０画素）；１９６．８ｍｍ（幅）×１１８．０８ｍｍ（高さ）；観測距離＝７５０ｍｍであり、これは、観測者の名目上の両眼の間の分離が±２．４°であることを意味する。図７Ａに示されるように、ディスプレイ幅を１９６．４ｍｍ、観測位置をディスプレイ７２０の上方７５０ｍｍと仮定すると、観測者７１０に対してディスプレイ７２０の縁部７２２は垂線から７．５°の角度にある。

光学フィルムの特性：一方の面上に複数の非円柱状のプリズムを、反対側の面上に複数のプリズムを有する二面を有する光学フィルム。複数の非円柱状のレンズは、このシステムのスティグマティックフォーカスについて設計されたものである。複数のレンズは、変化する曲率半径を有するが、その頂点においては曲率半径は３６．３マイクロメートルである（実施例２において試験した複数の非円柱状のレンズと同じ）。レンズのピッチは５２．００００マイクロメートルであり、プリズムのピッチはレンズのピッチと同じ５２．００００マイクロメートルであった。各レンズは、ディスプレイの縁部における垂線との交差角として７．５°が得られるように、ディスプレイの中心における０°の回転を始点とし、ディスプレイ縁部における７．５°の回転にまで徐々に増加するようにディスプレイの中心の方向に回転させた。回転は、非円柱状のレンズの頂点の下方約１１４マイクロメートルかつ非円柱状のレンズの中心線上の点で行った。回転は、パターン中心から外側に、０°〜ディスプレイ縁部における７．５°まで線形に変化させた。各非円柱状のレンズの頂点は、ディスプレイの中心の方向を向いていた。キャリパー量：（図７Ｂを参照）光学フィルムの全体の厚さ７３０（ｔ）＝１１４マイクロメートル、基板の厚さ７３１＝５０．８マイクロメートル、プリズムの厚さ７３２＝４５．０３３３マイクロメートル、レンズの厚さ７３３＝１０．１１４７マイクロメートル、ランド部の全体の厚さ（レンズのランド部の厚さ７３４＋プリズムのランド部の厚さ７３５）＝８．０５１９４マイクロメートル。

観測者の位置７１０（図７Ａを参照）において知覚されるであろう光出力分布には以下が含まれる。すなわち、１）左眼及び右眼画像用光源についてディスプレイの中心７２１（垂線から０°）から到達する光の角度出力分布、及び、２）左眼及び右眼画像用光源についてディスプレイの左縁部７２２（垂線から７．５°）から到達する光の角度出力分布、である。

図１０Ａは、０°（ディスプレイの中心）における角度出力分布のシミュレーションを示す。分布１０５１は、左眼画像用光源がオンであり、右眼画像用光源がオフである場合の光出力分布である。分布１０５２は、右眼画像用光源がオンであり、左眼画像用光源がオフである場合の光出力分布である。分布１０５１及び１０５２のステレオエッジは、分布１０５１と分布１０５２との０°における交点１０５３である。図１０Ａは、０°では、角度分布１０５１及び１０５２の傾きは９５１及び９５２の分布（図９Ｂ）と同じであることを示している。分布１０５１及び１０５２は、０°において重なり合う領域が実質上ないため、左眼画像から右眼画像への（及びその逆の）クロストーク寄与は実質上０である。分布１０５１及び１０５２では、２．４°（観測者の右眼の位置）におけるクロストークは０％である。

図１０Ｂは、７．５°（ディスプレイの左縁部７２２から）における角度出力分布のシミュレーションを示す。分布１０５４は、左眼画像用光源がオンであり、右眼画像用光源がオフである場合の光出力分布である。分布１０５５は、右眼画像用光源がオンであり、左眼画像用光源がオフである場合の光出力分布である。分布１０５４及び１０５５のステレオエッジ１０５６は、分布１０５４と分布１０５５との７．５°における交点である。図１０Ｂは、ステレオエッジ１０５６では、角度分布１０５４、１０５５の傾きもほぼ垂直に極めて近いため、左眼画像から右眼画像への（及びその逆の）クロストーク寄与は０％に近く極めて低いことを示している。

本明細書において述べる裸眼立体視ディスプレイの一部のものは、フィルムの一方の面上に複数の円柱状又は非円柱状のレンズを有する二面を有する光学フィルムを有する。複数のレンズのそれぞれは、フィルムの反対側の面上の対応するプリズムと位置合わせされる。いくつかの例では、複数のプリズムのピッチは複数のレンズのピッチと同じである。他の例では、複数のプリズムのピッチは複数のレンズのピッチとは異なる。複数のプリズムは、連続的であっても非連続的であってもよい。

複数のレンズは、光学フィルム上における位置とともに変化する回転で回転させることができる。フィルムの設計が、レンズの焦点距離が対応するプリズムの頂点となるようなものである場合、プリズムの頂点がレンズに対して中心がずれるに従って、ステレオエッジの角度位置は、レンズ及びプリズムが整列している場合の０°から正及び負の角度へと変化する。これは、従来のレンズ系において物体を光軸から外れるように動かすことと似ている。しかしながら、プリズムがそれに対応するレンズに対して中心がずれるのに従って、レンズの焦点は完全とは言い難いものとなる。回転する複数のレンズを有する光学フィルムにおいては、各レンズはその焦点、例えば対応するプリズムの頂点を中心として回転させることができる。プリズムの頂点からの光を、スティグマティックフォーカスを保存しつつ幅広い所望の角度に向けることができる。

３Ｄ裸眼立体視用フィルムの複数のレンズ及び複数のプリズムは、例えば連続鋳造及び硬化（３Ｃ）などの微細複製プロセスを使用して製造することが可能である。３Ｃプロセスの例は、以下の特許、すなわち、米国特許第４，３７４，０７７号、同第４，５７６，８５０号、同第５，１７５，０３０号、同第５，２７１，９６８号、同第５，５５８，７４０号、及び同第５，９９５，６９０号に述べられている。回転する複数のレンズのマスター型の形成においても、ダイヤモンドの切削チップの回転を、マスター型上の水平位置と正確に同期させる必要がある。フィルム上の形成部は、圧縮成形、射出成形、押出成形、及び例えば米国特許第７５３０７２１号に見られるような２回通過コーティング（two pass coating）などの上記に述べた３Ｃ法以外の方法によって製造することも可能である。

複数のレンズは、米国特許第７，１６５，９５９号及び同第７，２２４，５２９号に述べられる、互いに反対となる面上に微細複製された位置合わせパターンを有する光学フィルムを製造するための方法を使用して光学フィルムの複数のプリズムと位置合わせすることが可能である。微細複製構造を形成する液体は、通常は紫外線硬化性のアクリレートなどの硬化性光重合性材料である。例えば重合性材料などの他のコーティング材料の使用も可能であり、材料の選択は微細複製構造の所望の特性に応じて決めることができる。このプロセスにおいて使用される硬化方法の例としては、反応性硬化、熱硬化、又は放射線硬化が挙げられる。

Claims (35)

1. 二面を有する光学フィルムであって、
   前記光学フィルムの第１の面上に配置された複数の非円柱状のレンズと、
   前記光学フィルムの第２の面上に配置された複数のプリズムと、を含み、前記第１の面上の各レンズが、前記第２の面上のプリズムと位置合わせされている、光学フィルム。
2. 前記複数のプリズムが連続的である、請求項１に記載の光学フィルム。
3. 前記複数のプリズムが非連続的である、請求項１に記載の光学フィルム。
4. 前記複数のプリズムが、前記複数のレンズのピッチと異なるピッチを有する、請求項１に記載の光学フィルム。
5. 前記複数のプリズムが、前記複数のレンズのピッチとほぼ同じピッチを有する、請求項１に記載の光学フィルム。
6. 前記複数の非円柱状のレンズが、前記第１の面上における位置とともに変化する回転を有する、請求項１に記載の光学フィルム。
7. 前記複数の非円柱状のレンズが、
   正方向に回転した複数の非円柱状のレンズであって、それぞれが、前記正方向に回転した非円柱状のレンズの中心線に対して正の角度で回転している、正方向に回転した複数の非円柱状のレンズと、
   負方向に回転した複数の非円柱状のレンズであって、それぞれが、前記負方向に回転した非円柱状のレンズの中心線に対して負の角度で回転している、負方向に回転した複数の非円柱状のレンズと、を含む、請求項６に記載の光学フィルム。
8. 前記回転した非円柱状のレンズのそれぞれの回転が、前記非円柱状のレンズの頂点の下方かつ前記回転した非円柱状のレンズの中心線上の回転点を中心としたものである、請求項６に記載の光学フィルム。
9. 前記回転点が前記レンズの焦点である、請求項８に記載の光学フィルム。
10. 前記レンズの回転が、前記第１の面上における位置とともに大きく変化しない、請求項１に記載の光学フィルム。
11. 裸眼立体視ディスプレイモジュールであって、
    第１の側部、前記第１の側部の反対側の第２の側部、前記第１の側部と前記第２の側部との間に延びる第１のライトガイド面、及び前記第１のライトガイド面の反対側の第２のライトガイド面を有するライトガイドであって、前記第１のライトガイド面が光を実質的に再偏向し、前記第２のライトガイド面が光を実質的に放射する、ライトガイドと、
    前記ライトガイドの前記第１の側部に沿って配置された第１の光源と、
    前記ライトガイドの前記第２の側部に沿って配置された第２の光源と、
    前記第１の光源及び前記第２の光源に電気的に接続された同期駆動要素であって、前記第１の光源又は前記第２の光源のそれぞれを交互にオン又はオフすることを同期するように構成された、同期駆動要素と、
    前記第２のライトガイド面から放射される光を受光するように配置された二面を有する光学フィルムであって、
    前記光学フィルムの第１の面上に配置された複数の非円柱状のレンズと、
    前記ライトガイドの方向を向いた前記光学フィルムの第２の面上に配置された複数のプリズムと、を含み、前記光学フィルムの前記第１の面上の各レンズが、前記光学フィルムの前記第２の面上のプリズムと位置合わせされている、光学フィルムと、
    を備える、ディスプレイモジュール。
12. 前記複数のプリズムが連続的である、請求項１１に記載のディスプレイモジュール。
13. 前記複数のプリズムが非連続的である、請求項１１に記載のディスプレイモジュール。
14. 前記複数のプリズムが、前記複数のレンズのピッチと異なるピッチを有する、請求項１１に記載のディスプレイモジュール。
15. 前記複数のプリズムが、前記複数のレンズのピッチとほぼ同じピッチを有する、請求項１１に記載のディスプレイモジュール。
16. 前記複数のレンズが、前記光学フィルムの前記第１の面上における位置とともに変化する回転を有する、請求項１１に記載のディスプレイモジュール。
17. 前記非円柱状のレンズのそれぞれの回転が、前記非円柱状のレンズの頂点の下方かつ前記非円柱状のレンズの中心線上の点を中心としたものである、請求項１６に記載のディスプレイモジュール。
18. 前記複数の非円柱状のレンズが、
    複数の第１のレンズであって、前記第１のレンズの中心線に対して正の角度で、推定される観測者の位置に向かって回転した複数の第１のレンズと、
    複数の第２のレンズであって、前記第２のレンズの中心線に対して負の角度で、前記推定される観測者の位置に向かって回転した複数の第２のレンズと、を含む、請求項１１に記載のディスプレイモジュール。
19. 前記複数のレンズの前記回転が、前記光学フィルムの前記第１の面上における位置とともに変化しない、請求項１１に記載のディスプレイモジュール。
20. 二面を有する光学フィルムであって、
    前記光学フィルムの第１の面上に配置された複数のレンズと、
    前記光学フィルムの第２の面上に配置された複数のプリズムと、を含み、前記第１の面上の前記複数のレンズの回転が、前記第１の面上における位置とともに変化し、前記第１の面上の各レンズが、前記第２の面上のプリズムと位置合わせされている、光学フィルム。
21. 前記複数のレンズが複数の円柱状のレンズを含む、請求項２０に記載の光学フィルム。
22. 前記複数のレンズが複数の非円柱状のレンズを含む、請求項２０に記載の光学フィルム。
23. 前記複数のレンズが、
    複数の第１のレンズであって、それぞれが前記第１のレンズの前記中心線に対して正方向に回転した、複数の第１のレンズと、
    複数の第２のレンズであって、それぞれが前記第２のレンズの前記中心線に対して負方向に回転した、複数の第２のレンズと、を含む、請求項２０に記載の光学フィルム。
24. 前記複数のプリズムが連続的である、請求項２０に記載の光学フィルム。
25. 前記複数のプリズムが非連続的である、請求項２０に記載の光学フィルム。
26. 前記複数のプリズムが、前記複数のレンズのピッチと異なるピッチを有する、請求項２０に記載の光学フィルム。
27. 前記複数のプリズムが、前記複数のレンズのピッチとほぼ同じピッチを有する、請求項２０に記載の光学フィルム。
28. 前記複数のプリズムが、前記複数のレンズのピッチと異なるピッチを有する、請求項２０に記載の光学フィルム。
29. 各レンズが、前記レンズの焦点を中心として回転している、請求項２０に記載の光学フィルム。
30. 裸眼立体視ディスプレイモジュールであって、
    第１の側部、前記第１の側部の反対側の第２の側部、前記第１の側部と前記第２の側部との間に延びる第１のライトガイド面、及び前記第１のライトガイド面の反対側の第２のライトガイド面を有するライトガイドであって、前記第１のライトガイド面が光を実質的に再偏向し、前記第２のライトガイド面が光を実質的に放射する、ライトガイドと、
    前記ライトガイドの前記第１の側部に沿って配置された第１の光源と、
    前記ライトガイドの前記第２の側部に沿って配置された第２の光源と、
    前記第１の光源及び前記第２の光源に電気的に接続された同期駆動要素であって、前記第１の光源又は前記第２の光源のそれぞれを交互にオン又はオフすることを同期するように構成された、同期駆動要素と、
    前記第２のライトガイド面から放射される光を受光するように配置された、二面を有する光学フィルムであって、
    前記光学フィルムの第１の面上に配置された複数のレンズと、
    前記光学フィルムの第２の面上に配置された複数のプリズムと、を含み、前記複数のレンズの回転が、前記光学フィルムの前記第１の面上における位置とともに変化し、前記光学フィルムの前記第１の面上の各レンズが、前記光学フィルムの前記第２の面上のプリズムと位置合わせされている、光学フィルムと、
    を備える、ディスプレイモジュール。
31. 前記複数のレンズが円柱状である、請求項３０に記載のディスプレイモジュール。
32. 前記複数のレンズが非円柱状である、請求項３０に記載のディスプレイモジュール。
33. 前記複数のプリズムが連続的である、請求項３０に記載のディスプレイモジュール。
34. 前記複数のプリズムが非連続的である、請求項３０に記載のディスプレイモジュール。
35. 前記複数のプリズムが、前記複数のレンズのピッチと異なるピッチを有する、請求項３０に記載のディスプレイモジュール。

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