JP2022536933A - 角度フィルタリングに基づく裸眼立体視3dディスプレイの画像を強化するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、「Method for Enhancing Image of Autostereoscopic 3D Displays Based on Angular Filtering」と題する、2019年6月21日に出願された米国仮特許出願第62/864,846号の非仮出願であり、米国特許法第119条の下でこの仮出願の利益を主張するものであり、この非仮出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
図1Aは、1つ以上の開示された実施形態が実装され得る例示的な通信システム100を示す図である。通信システム100は、音声、データ、ビデオ、メッセージング、ブロードキャストなどのコンテンツを複数の無線ユーザに提供するマルチアクセスシステムであり得る。通信システム100は、複数の無線ユーザが、無線帯域幅を含むシステムリソースの共有を通じてそのようなコンテンツにアクセスすることを可能にし得る。例えば、通信システム100は、符号分割多重アクセス(CDMA)、時分割多重アクセス(TDMA)、周波数分割多重アクセス(FDMA)、直交FDMA(OFDMA)、シングルキャリアFDMA(SC-FDMA)、ゼロテールユニークワードDFT-スプレッドOFDM(ZT UW DTS-s OFDM)、ユニークワードOFDM(UW-OFDM)、リソースブロックフィルタリングOFDM、フィルタバンクマルチキャリア(FBMC)などの1つ以上のチャネルアクセス方式を採用し得る。
いくつかの現在利用可能なフラットパネルタイプのゴーグルレスマルチビューディスプレイの機能は、空間多重化のみに基づいている。1つのインテグラルイメージング手法では、発光ピクセルの行またはマトリックスがレンチキュラーレンズシートまたはマイクロレンズアレイの背後に置かれ、各ピクセルがディスプレイ構造の前で固有のビュー方向に投影される。発光層上にある発光ピクセルが多いほど、より多くのビューが生成され得る。高品質の3D画像を得るために、角度分解能は1つのビュー当たり少なくとも1.0°~1.5°の範囲とすることができる。ただし、高解像度ディスプレイでは迷光の問題が発生する可能性があり、鮮明な立体画像を創出するには、隣接するビューを適切に分離する必要があるが、同時に、高角度分解能を提供し、1つのビューから次のビューへスムーズに移行するためには、それらを密接にパックする必要がある。
薄膜フィルタは、光の波長を選択的に透過するために使用できる光学コンポーネントの一種である。これらのフィルタには、光の波長と同じサイズ範囲(例えば、約1/4波長以上)で屈折率を変え、厚さを正確に制御した薄膜コーティングの積層が含まれる。光の入射角、偏光、波長の特定の組み合わせにより、コーティング積層は、光波の建設的/破壊的な干渉により、入射光を透過または遮断/反射する。
本開示は、角度フィルタリングを利用することによって、インテグラルイメージング3Dマルチビューシステムにおいて迷光を抑制するためのシステムおよび方法を提示する。レンチキュラーシートまたはマイクロレンズアレイの上に薄膜スタックがコーティングされている。薄膜積層の特性は、コーティングされた光学界面への入射角に基づいて、光線を選択的に遮断または透過するように選択される。光源がレンズの光軸に近い場合よりもレンズの光軸から離れている場合の方が、光線の入射角は大きいため、角度フィルタコーティングは、3D画像形成に使用される光よりも多くの迷光を選択的に遮断するように動作する。いくつかの実施形態では、角度フィルタコーティングは、実質的に連続的なコーティング層である。
本開示は、角度フィルタリングを利用することによって、インテグラルイメージング3Dマルチビューシステムにおいて迷光を抑制するための実施形態を提示する。レンチキュラーシートまたはマイクロレンズアレイの上に薄膜積層がコーティングされている。薄膜積層の特性は、コーティングされた光学界面への入射角に基づいて、光線を選択的に遮断または透過するように選択される。光源がレンズの光軸に近い場合よりもレンズの光軸から離れている場合の方が、光線の入射角は大きいため、角度フィルタコーティングは、3D画像形成に使用される光よりも多くの迷光を選択的に遮断することができる。
いくつかの実施形態では、角度フィルタは、誘電体薄膜干渉フィルタを用いて実装されている。誘電体薄膜干渉フィルタは、屈折率の異なる少なくとも2つの材料の複数の層を、それぞれの材料内の所定波長の光の波長の約4分の1の厚さで含んでもよい。このような各層は、4分の1波長層と呼ばれることがある。薄膜干渉フィルタは、比較的高い屈折率と比較的低い屈折率を有する2つの異なる材料の交互の層を含み得る。いくつかの実施形態では、誘電体薄膜干渉フィルタは、少なくとも4つの4分の1波長層を含む。
図13は、いくつかの実施形態による、卓上44インチマルチビュー3Dディスプレイが3人の観察者によって2mの距離から見られる例示的なシステムを例示する概略平面図である。図13は、例示的な使用例の視聴条件を例示する平面図である。図13の実施形態では、44インチのマルチビュー3Dスクリーンを有するディスプレイ1302が、3人の視聴者1304、1406、1308から2mの視聴距離1314に置かれている。ディスプレイのFOV1312は41°であり、複数の視聴者に同時に画像を表示し、体験を共有することが可能である。ディスプレイは、指定された視聴距離でディスプレイ領域のすべての部分から投影されたビュー方向と重なるように湾曲している。カスタムモノクロOLEDパネルおよびレンチキュラーシートをベースにしたディスプレイ構造で、合計47個の水平ビューが創出される。このディスプレイは、無制限の視聴者が3Dイメージングを共有できるように設計されているため、アイトラッキングは使用せず、すべてのビューを同時に生成している。二次ビュー1316、1318は、意図した視聴窓の両側へ、中心方向から24°ずれた角度(1320)から迷光として投影される。
Claims (15)
- ディスプレイデバイスであって、
発光素子のアドレス可能なアレイを含む発光層と、
前記発光層の上に置かれている光学層であって、前記光学層が前記発光層からの光を実質的にコリメートするように動作するレンズのアレイを含む、光学層と、
前記発光層から前記ディスプレイデバイスの外部までの光路に沿った透明な角度フィルタ層であって、前記角度フィルタが、閾値角度より大きい入射角を有する光を実質的に遮断し、かつ閾値角度未満の入射角を有する光を実質的に透過するように動作する、角度フィルタ層と、を備える、ディスプレイデバイス。 - 前記光学層が、収束レンズの実質的に二次元のアレイである、請求項1に記載のディスプレイ。
- 前記光学層が、レンチキュラーアレイである、請求項1に記載のディスプレイ。
- 前記角度フィルタ層が、前記光学層の少なくとも1つの表面上のコーティングを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載のディスプレイ。
- 前記角度フィルタ層が、複数の誘電体層を有する干渉フィルタを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のディスプレイ。
- 前記角度フィルタ層が、バンドパス干渉フィルタ層を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のディスプレイ。
- 前記バンドパス干渉フィルタ層が、異なるパスバンドを有する異なる干渉層領域を含む、請求項6に記載のディスプレイ。
- 前記バンドパス干渉フィルタ層が、
赤色の光用に実質的に調整されたパスバンドを有する、赤色調整された干渉層領域のセットと、
緑色の光用に実質的に調整されたパスバンドを有する、緑色調整された干渉層領域のセットと、
青色の光用に実質的に調整されたパスバンドを有する、青色調整された干渉層領域のセットと、を備える、請求項6または7に記載のディスプレイ。 - 各発光素子が、対応する干渉層領域の下にあり、
前記赤色調整された干渉層領域の下にある前記発光素子が、実質的に赤色の光を発するように構成されており、
前記緑色調整された干渉層領域の下にある前記発光素子が、実質的に緑色の光を発するように構成されており、
前記青色調整された干渉層領域の下にある前記発光素子が、実質的に青色の光を発するように構成されている、請求項8に記載のディスプレイ。 - 前記光学層が、収束レンズの実質的に二次元のアレイであり、
前記角度フィルタ層が、バンドパス干渉フィルタ層を含み、
前記バンドパス干渉フィルタ層が、異なるパスバンドを有する異なる干渉層領域を含み、
各干渉層領域が、前記収束レンズのうちのそれぞれの1つに対応する、請求項1に記載のディスプレイ。 - ディスプレイデバイスを動作させる方法であって、
光を発するための発光素子のアドレス可能なアレイを含む発光層を選択的に動作させることと、
前記発光層の上に置かれている光学層において、レンズのアレイを使用して、前記発光層からの前記光の少なくとも一部分を実質的にコリメートすることと、
前記発光層から前記ディスプレイデバイスの外部までの光路に沿った透明な角度フィルタ層に前記光を透過させることであって、前記角度フィルタ層が、閾値角度より大きい入射角を有する光を実質的に遮断し、かつ閾値角度未満の入射角を有する光を実質的に透過するように動作する、透過させることと、を含む、方法。 - 前記角度フィルタ層が、前記光学層の少なくとも1つの表面上のコーティングを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記光学層が、収束レンズの実質的に二次元のアレイであり、
前記角度フィルタ層が、バンドパス干渉フィルタ層を含み、
前記バンドパス干渉フィルタ層が、異なるパスバンドを有する異なる干渉層領域を含み、
各干渉層領域が、前記収束レンズのうちのそれぞれの1つに対応する、請求項11または12に記載の方法。 - 前記角度フィルタ層が、バンドパス干渉フィルタ層を含む、請求項11または12に記載の方法。
- 前記バンドパス干渉フィルタ層が、
赤色の光用に実質的に調整されたパスバンドを有する、赤色調整された干渉層領域のセットと、
緑色の光用に実質的に調整されたパスバンドを有する、緑色調整された干渉層領域のセットと、
青色の光用に実質的に調整されたパスバンドを有する、青色調整された干渉層領域のセットと、を備える、請求項14に記載の方法。
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