JP4404311B2 - Multi-view directional display - Google Patents
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Description
本発明は、マルチビュー指向性ディスプレイに関する。このような指向性ディスプレイは、2つ以上のイメージを同時に表示することができ、各イメージは、異なった方向に表示される。本発明は、さらに、マルチビュー指向性ディスプレイを組み込むデュアルビューディスプレイおよび自動立体視ディスプレイに関する。 The present invention relates to a multi-view directional display. Such directional displays can display two or more images simultaneously, with each image displayed in a different direction. The invention further relates to a dual view display and autostereoscopic display incorporating a multi-view directional display.
マルチビュー指向性ディスプレイの一般的原理は、非特許文献1に記載され、従来のマルチビュー指向性ディスプレイ1の模式的部分平面図である図1に示される。図1のディスプレイ1は、イメージ表示デバイス2および視差光学素子3を備える。イメージ表示デバイス2は、第1の光透過性基板5と第2の光透過性基板6との間に配置されたピクセル化されたイメージ表示層4を備える。このピクセル化されたディスプレイ層4は、例えば、液晶層であり得、かつ、2つ以上のインターレースされたイメージを表示する任意の従来技術によりアドレス指定可能である。図1は、ディスプレイ層4に表示された2つのイメージを示し、2つのイメージは、ピクセルの交互のカラムに表示される。一方のイメージは、ピクセルカラムC1、C3、C5に表示され、第2のイメージは、ピクセルカラムC2、C4、C6上に表示される。(ピクセルカラムは紙面に向かって延びる。)イメージ表示デバイスは、光源(図示せず)からの光7によって照射される。光源は、例えば、低い空間コヒーレンスを有する拡散源等の任意の適切な光源であり得る。コンポーネント8および9は線形偏光子である。
The general principle of the multi-view directional display is described in Non-Patent
マルチビュー指向性ディスプレイ1の視差光学素子3は、イメージ表示層4上に表示された2つ以上のイメージを分離し、これにより、各イメージは、異なった方向に表示される。図1において、視差光学素子は、不透明領域11によって分離された複数の透明スリット10を備える視差バリアによって形成される。透明スリット10は、ピクセルのカラムと平行に延びる(従って、図1の紙面に対して垂直に延びる)。視差バリアは、透明基板12上に取り付けられ、物理的サポートを提供し得る。
The parallax
2つの観察ウィンドウ13および14は、視差バリアのイメージ分離効果に基づいて図1に示されるように設定される。第1の観察ウィンドウ13において、ピクセルカラムC1、C3、C5上に表示されたイメージは可視であるが、ピクセルカラムC2、C4、C6上に表示されたイメージは不可視である。なぜなら、視差バリアの不透明領域11が、光がピクセルカラムを第1の観察ウィンドウの方向に通過することをブロックするからである。逆に、第2の観察ウィンドウ14において、ピクセルカラムC2、C4、C6上に表示されたイメージは可視であるが、ピクセルカラムC1、C3、C5上に表示されたイメージは不可視である。なぜなら、視差バリア3の不透明領域11が、光がピクセルカラムを第2の観察ウィンドウの方向に通過することをブロックするからである。
The two
図1は、自動立体視ディスプレイに組み込まれたマルチビュー指向性ディスプレイを示す。使用に際して、観察者は、右眼が第2の観察ウィンドウ14と一致し、かつ、左眼が第1の観察ウィンドウ13と一致するような位置につく。従って、図1において、観察ウィンドウは「右観察ウィンドウ」および「左観察ウィンドウ」と呼ばれる。立体イメージの対は、イメージ表示デバイス1上に表示され、右眼用イメージは、ピクセルカラムC2、C4、C6上に表示され、左眼用イメージは、ピクセルC1、C3、C5上に表示される。従って、左観察ウィンドウおよび右観察ウィンドウとそれぞれ一致するように左眼および右眼を位置付けた観察者は、左眼で左眼用イメージを、右眼で右眼用イメージを見、従って、3次元イメージを知覚する。
FIG. 1 shows a multi-view directional display incorporated in an autostereoscopic display. In use, the observer is positioned such that the right eye coincides with the
図1のディスプレイ1の視差光学素子は、不透明領域によって分離された透明細片からなる視差バリアである。他のタイプの視差光学素子も知られている。例えば、レンチキュラアレイを視差光学素子として用いることも知られており、レンチキュラアレイは、通常、ピクセル化されたイメージ表示層4の異なった領域からのイメージを異なった方向に方向付け、これにより、指向性効果を取得するように機能するコラム状レンズを備える。
The parallax optical element of the
マルチビュー指向性ディスプレイは、代替的に、「デュアルビュー」ディスプレイに組み込まれ得る。デュアルビューディスプレイは、あるイメージを1人の観察者に表示し、別のイメージを別の観察者に表示するように意図される。例えば、自動車内のデュアルビューディスプレイは、自動車のドライバに地図を表示し、テレビ番組または映画を同乗者に表示し得る。デュアルビューディスプレイの原理は、一般に、自動立体視ディスプレイの原理と同様であるが、デュアルビューディスプレイのイメージ表示層上に表示される2つのイメージは、立体イメージペアの左眼用および右眼用イメージではなく、独立したイメージである。さらに、デュアルビューディスプレイによって表示された2つのイメージは、異なった観察者によって見られるように意図され、観察角分離V(これは、2つのイメージの観察ウィンドウの中心と中心との間の角度の分離である)は、与えられる視距離については、自動立体視ディスプレイよりもデュアルビューディスプレイのほうが大きいことが必要である。 A multi-view directional display may alternatively be incorporated into a “dual view” display. Dual view displays are intended to display one image to one viewer and another image to another viewer. For example, a dual view display in a car may display a map to the driver of the car and display a television program or movie to the passengers. The principle of the dual view display is generally the same as the principle of the autostereoscopic display, but the two images displayed on the image display layer of the dual view display are the images for the left eye and the right eye of the stereoscopic image pair. It is not an independent image. In addition, the two images displayed by the dual view display are intended to be viewed by different observers, and the viewing angle separation V (this is the angle between the center of the viewing window of the two images). (Separation) requires that the dual view display be larger than the autostereoscopic display for a given viewing distance.
観察角分離Vは、2つのイメージの観察ウィンドウの中心間の角度分離であり、従って、ディスプレイ上の2つの異なったビュー間で移動するために、ビュワーが移動される必要がある角度である。視差光学素子として視差バリアを有するマルチビューディスプレイについては、ラジアンで表される観察角分離Vが
V=np/s (1)
によっておおよそ求められ、ここで、nは、視差バリア3とイメージ表示層4とを分離する材料の屈折率であり(図1において、nは、イメージ表示デバイスの後方透明基板5の屈折率である)、pは、イメージ表示層のピクセルピッチであり、sは、視差バリア3とイメージ表示層4との間の分離距離である。所与のイメージの質(解像度)について、ピクセルピッチpは、通常、固定される。指向性ディスプレイ1の基板は、通常、ガラス製であり、ガラスの屈折率nは、通常、ほとんどの市販のガラスについて差はほとんどない。
The viewing angle separation V is the angular separation between the centers of the two image viewing windows, and thus the angle at which the viewer needs to be moved in order to move between two different views on the display. For a multi-view display having a parallax barrier as a parallax optical element, the observation angle separation V expressed in radians is V = np / s (1)
Where n is the refractive index of the material that separates the
観察角分離を拡大するあるアプローチは、イメージ表示デバイスの後方基板5の厚さを低減し、これにより、視差光学素子3とイメージ表示層4との間の分離を低減することである。しかしながら、基板5の厚さは、損傷する傾向を有し、製造し難く、かつ、十分な構造的サポートを提供することができなくなるので、0.5mm未満に著しく低減し得ない。従って、後方基板5の厚さを、観察角を実質的に拡大し得る厚さに低減することは、実質的に困難である。
One approach to expand the viewing angle separation is to reduce the thickness of the
観察角分離を低減することが所望される場合もある。例えば、ディスプレイを大きい視距離で表示することが意図される場合、ディスプレイの観察角分離は、所望の観察角分離よりも大きくなり得る。従来、観察角分離は、厚い基板を用いて、sを拡大することによって低減されるが、これは、ディスプレイの重量を著しく増加させる。 It may be desirable to reduce viewing angle separation. For example, if the display is intended to be displayed at a large viewing distance, the viewing angle separation of the display can be greater than the desired viewing angle separation. Traditionally, viewing angle separation is reduced by using a thick substrate and enlarging s, but this significantly increases the weight of the display.
本発明は、視差光学素子またはイメージディスプレイパネルをイメージングするイメージング手段を用いて、観察角分離を拡大または縮小するマルチビュー指向性ディスプレイを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a multi-view directional display that enlarges or reduces the observation angle separation by using an imaging unit that images a parallax optical element or an image display panel.
本発明により、マルチビュー指向性ディスプレイであって、視差光学素子(3)と、ピクセル化されたイメージ表示層(4)と、該視差光学素子および該イメージ表示層の一方のイメージと、該視差光学素子および該イメージ表示層の他方との間の分離距離が、該視差光学素子と該イメージ表示層との間の分離距離よりも小さくなるように、該視差光学素子(3)および該イメージ表示層(4)の該一方をイメージングし、これにより、該ディスプレイによって生成された2つの観察ウィンドウ(13、14)間の角度分離を拡大するイメージング手段(29;29’;39;43、44、45;47、48;61)と、該ディスプレイと観察者との間の距離を決定する第1のトラッキング手段、及び該ディスプレイに対する観察者の横方向の位置を決定する第2のトラッキング手段の少なくとも一方のトラックング手段(41)とを備え、該イメージング手段の焦点距離を該第1のトラッキング手段により決定された距離に応じて制御する第1の制御と、該イメージング手段の横方向の位置を該第2のトラッキング手段により決定された観察者の横方向の位置に応じて制御する第2の制御の少なくとも一方の制御を行う、マルチビュー指向性ディスプレイが提供され、これにより上記目的が達成される。
According to the present invention, a multi-view directional display comprising a parallax optical element (3), a pixelated image display layer (4), one image of the parallax optical element and the image display layer, and the parallax The parallax optical element (3) and the image display so that the separation distance between the optical element and the other of the image display layer is smaller than the separation distance between the parallax optical element and the image display layer. Imaging means (29; 29 ′; 39; 43, 44, which images the one of the layers (4), thereby expanding the angular separation between the two observation windows (13, 14) generated by the display. 45; 47, 48; 61) and a first tracking means for determining the distance between the display and the viewer, and the lateral direction of the viewer relative to the display A first control for controlling the focal length of the imaging means in accordance with the distance determined by the first tracking means; and at least one tracking means (41) of the second tracking means for determining the position A multi-view directional display that performs at least one of the second control for controlling the lateral position of the imaging means according to the lateral position of the observer determined by the second tracking means This achieves the above objective.
本発明により、マルチビュー指向性ディスプレイであって、視差光学素子(3)と、ピクセル化されたイメージ表示層(4)と、該視差光学素子(3)のイメージ(30、30’)と該イメージ表示層(4)との分離距離が、該視差光学素子(3)と該イメージ表示層(4)との間の分離距離よりも小さいか、または大きくなるように、該視差光学素子(3)をイメージングし、これにより、該ディスプレイによって生成された2つの観察ウィンドウ(13、14)間の角度分離をそれぞれ拡大または縮小するイメージング手段(29;29’;39;43、44、45;47、48;61)と、該ディスプレイと観察者との間の距離を決定する第1のトラッキング手段、及び該ディスプレイに対する観察者の横方向の位置を決定する第2のトラッキング手段の少なくとも一方のトラッキング手段とを備え、該イメージング手段の焦点距離を該第1のトラッキング手段により決定された距離に応じて制御する第1の制御と、該イメージング手段の横方向の位置を該第2のトラッキング手段により決定された観察者の横方向の位置に応じて制御する第2の制御の少なくとも一方の制御を行う、マルチビュー指向性ディスプレイが提供され、これにより上記目的が達成される。 According to the present invention, a multi-view directional display includes a parallax optical element (3), a pixelated image display layer (4), an image (30, 30 ′) of the parallax optical element (3), and the The parallax optical element (3) so that the separation distance from the image display layer (4) is smaller or larger than the separation distance between the parallax optical element (3) and the image display layer (4). Imaging means (29; 29 ′; 39; 43, 44, 45; 47), respectively, thereby enlarging or reducing the angular separation between the two observation windows (13, 14) generated by the display. , 48; and 61), the second you want to determine that the display first tracking means for determining the distance between the observer and the lateral position of the observer relative to the display A first control unit for controlling a focal length of the imaging unit according to a distance determined by the first tracking unit, and a lateral position of the imaging unit. There is provided a multi-view directional display that performs at least one of the second controls that are controlled in accordance with the lateral position of the observer determined by the second tracking means , thereby achieving the above-described object. The
前記イメージング手段は、前記視差光学素子または前記イメージ表示層のピッチと実質的に等しいピッチを有する該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成するように構成され得る。 The imaging means may be configured to generate an image of the parallax optical element or image display layer having a pitch substantially equal to the pitch of the parallax optical element or image display layer.
前記視差光学素子(3)は、前記イメージ表示層(4)の後方に配置され、前記イメージング手段は、該視差光学素子(3)と該イメージ表示層(4)との間に配置され、かつ、使用中に、該視差光学素子(3)のイメージ(30、30’)を形成され得る。 The parallax optical element (3) is arranged behind the image display layer (4), the imaging means is arranged between the parallax optical element (3) and the image display layer (4), and In use, an image (30, 30 ′) of the parallax optic (3) may be formed.
前記イメージ表示層(4)は、前記視差光学素子(3)の後方に配置され、前記イメージング手段は、該イメージ表示層(4)と該視差光学素子(3)との間に配置され、かつ、使用中に、該イメージ表示層のイメージを形成され得る。 The image display layer (4) is disposed behind the parallax optical element (3), the imaging means is disposed between the image display layer (4) and the parallax optical element (3), and In use, an image of the image display layer can be formed.
前記イメージング手段は、前記視差光学素子の要素または前記イメージ表示層のピクセルの幅と実質的に等しい幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。 The imaging means is configured to generate an image of an element of the parallax optical element or a pixel of the image display layer having a width substantially equal to a width of the element of the parallax optical element or the pixel of the image display layer. obtain.
前記イメージング手段は、前記視差光学素子の要素または前記イメージ表示層のピクセルの幅よりも大きい幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。 The imaging means may be configured to generate an image of the parallax optical element element or the image display layer pixel having a width greater than the parallax optical element element or the image display layer pixel width.
前記イメージング手段は、前記視差光学素子の要素または前記イメージ表示層のピクセルの幅の実質的に整数倍である幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。 The imaging means generates an image of the elements of the parallax optic or pixels of the image display layer having a width that is substantially an integer multiple of the width of the elements of the parallax optic or pixels of the image display layer. Can be configured.
前記イメージング手段は、視差光学素子または前記イメージ表示層の幅よりも小さい幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。 The imaging means may be configured to generate an image of a parallax optic element or an element of the parallax optic element having a width smaller than a width of the image display layer or a pixel of the image display layer.
前記イメージング手段は、前記整数によって除算される前記視差光学素子の要素または前記イメージ表示層のピクセルの幅と実質的に等しい幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。 The imaging means outputs an image of the parallax optic element or the image display layer pixel having a width substantially equal to the width of the parallax optic element or the image display layer pixel divided by the integer. May be configured to generate.
前記視差光学素子の1つ以上の要素のイメージをブロックするためのブロッキング手段をさらに備え得る。 It may further comprise blocking means for blocking an image of one or more elements of the parallax optic.
前記ブロッキング手段は、前記イメージング手段と、前記視差光学素子および前記イメージ表示層の一方との間に延びる複数の不透明領域を備え得る。 The blocking unit may include a plurality of opaque regions extending between the imaging unit and one of the parallax optical element and the image display layer.
ディフューザ層であって、前記視差光学素子のイメージまたは前記イメージ表示層のイメージの平面と実質的に一致するように位置付けられるディフューザ層を備え得る。 A diffuser layer may be provided that is positioned to substantially coincide with an image plane of the parallax optical element or an image plane of the image display layer.
前記イメージング手段は、可変の焦点距離を有し得る。 The imaging means may have a variable focal length.
前記イメージング手段の前記焦点距離を制御するためのコントローラを有し得る。 There may be a controller for controlling the focal length of the imaging means.
前記ディスプレイと観察者との間の距離を決定するための第1のトラッキング手段をさらに備え、前記コントローラは、使用中に、該トラッキング手段からの出力を受け取り、これにより、該ディスプレイと該観察者との間の該距離に基づいて、該イメージング手段の該焦点距離を制御し得る。 A first tracking means for determining a distance between the display and the observer, wherein the controller receives an output from the tracking means during use, whereby the display and the observer; The focal length of the imaging means may be controlled based on the distance between the imaging means.
前記イメージング手段は、可変の焦点距離および可変の倍率を有し得る。 The imaging means may have a variable focal length and a variable magnification.
前記イメージング手段の前記焦点距離および倍率を制御するためのコントローラを有し得る。 There may be a controller for controlling the focal length and magnification of the imaging means.
ディフューザ層をさらに備え得る。 A diffuser layer may further be provided.
前記イメージング手段は、レンズアレイを備え得る。 The imaging means may comprise a lens array.
前記イメージング手段は、第1および第2の無効にすることが可能なレンズアレイを備え、該第1のレンズアレイは、該第2のレンズアレイに対して横方向にずらされ、該ディスプレイは、該第1のレンズアレイまたは該第2のレンズアレイを有効にする一方で、該第1および該第2のレンズアレイの他方を無効にするためのコントローラを備え得る。 The imaging means comprises first and second disabling lens arrays, the first lens array being offset laterally with respect to the second lens array, the display comprising: A controller may be provided for enabling the first lens array or the second lens array while disabling the other of the first and second lens arrays.
前記イメージング手段は、前記視差光学素子および前記イメージ表示層の一方に対して横方向に移動可能であり得る。 The imaging means may be movable laterally with respect to one of the parallax optical element and the image display layer.
観察者の横方向の位置を前記ディスプレイに対して決定するための第2のトラッキング手段を備え得る。 Second tracking means may be provided for determining the lateral position of the viewer relative to the display.
観察者の横方向の位置を前記ディスプレイに対して決定するための第2のトラッキング手段を備え、前記コントローラは、使用中に、該第2のトラッキング手段からの出力を受け取り得る。 A second tracking means is provided for determining an observer's lateral position relative to the display, and the controller may receive an output from the second tracking means during use.
観察者の横方向の位置を前記ディスプレイに対して決定するための第2のトラッキング手段を備え、前記視差光学素子およびイメージ表示層の一方に対する、前記イメージング手段の横方向の位置は、該第2のトラッキング手段からの出力に基づいて制御され得る。 A second tracking means for determining a lateral position of an observer with respect to the display, wherein the lateral position of the imaging means with respect to one of the parallax optical element and the image display layer is the second position; Based on the output from the tracking means.
前記ディスプレイの観察者を識別するための手段をさらに備え得る。 Means may further be provided for identifying an observer of the display.
前記イメージング手段は、前記視差光学素子および前記イメージ表示層の一方に対して固定され、かつ、該視差光学素子および該イメージ表示層の他方に対して可動であり得る。 The imaging means may be fixed with respect to one of the parallax optical element and the image display layer and movable with respect to the other of the parallax optical element and the image display layer.
前記イメージング手段は、前記イメージ表示層または前記視差光学素子に対して横方向にオフセットされる該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成し、これにより、該ディスプレイは、使用中に、第1のイメージおよび第2のイメージであって、該第1のイメージの角度の広がりは、該第2のイメージの角度の広がりと異なる、第1のイメージおよび第2のイメージを表示するように構成され得る。 The imaging means generates an image of the parallax optic or image display layer that is laterally offset with respect to the image display layer or the parallax optic, whereby the display is in first use. And the second image, wherein the angular spread of the first image is different from the angular spread of the second image, and is configured to display the first image and the second image. obtain.
前記イメージング手段は、非対称イメージング手段であり得る。 Said imaging means may be asymmetric imaging means.
前記イメージング手段の各要素は、第1の焦点距離を有する第1の部分と、該第1の焦点距離とは異なった第2の焦点距離を有する第2の部分とを備え得る。 Each element of the imaging means may comprise a first portion having a first focal length and a second portion having a second focal length different from the first focal length.
前記イメージング手段は、前記視差光学素子またはイメージ表示層のイメージが仮想イメージであるように構成され得る。 The imaging means may be configured such that the image of the parallax optical element or the image display layer is a virtual image.
前記視差光学素子またはイメージ表示層は、前記イメージング手段と連係して不均一なピッチを有する該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成し得る。 The parallax optical element or the image display layer may generate an image of the parallax optical element or the image display layer having a non-uniform pitch in cooperation with the imaging unit.
前記視差光学素子またはイメージ表示層は、前記イメージング手段と連係して、該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを、該視差光学素子またはイメージ表示層に対して、該視差光学素子および該イメージ表示層の他方の反対側に生成し得る。 The parallax optical element or the image display layer is linked with the imaging means, and the parallax optical element or the image display layer displays an image of the parallax optical element or the image display layer with respect to the parallax optical element or the image display layer. It can be produced on the other side of the layer.
前記視差光学素子またはイメージ表示層は、前記イメージング層と連係して、前記ディスプレイの外側に該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成し得る。 The parallax optical element or the image display layer may cooperate with the imaging layer to generate an image of the parallax optical element or the image display layer outside the display.
本発明の第1の局面は、視差光学素子と、ピクセル化されたイメージ表示層と、イメージング手段とを備えるマルチビュー指向性ディスプレイを提供し、このイメージング手段は、視差光学素子およびイメージ表示層の一方をイメージングし、これにより、視差光学素子およびイメージ表示層の一方のイメージと、視差光学素子およびイメージ表示層の他方との間の分離が、視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さくなり、これにより、ディスプレイにより生成された2つの観察ウィンドウ間の角度分離を拡大する。 A first aspect of the present invention provides a multi-view directional display comprising a parallax optical element, a pixelated image display layer, and an imaging means, the imaging means comprising a parallax optical element and an image display layer. One is imaged so that the separation between one image of the parallax optical element and the image display layer and the other of the parallax optical element and the image display layer is greater than the separation between the parallax optical element and the image display layer. This also increases the angular separation between the two viewing windows generated by the display.
本発明のディスプレイにおいて、観察角分離は、視差光学素子およびイメージ表示層の一方のイメージと、イメージングされない視差光学素子およびイメージ表示層の他方との間の距離によって決定される。この距離を視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さくすることによって、観察角分離が拡大し得る。本発明は、ディスプレイの基板のいずれかの厚さが低減されることを必要とせず、これにより、厚く、構造的にロバストな基板が用いられ得る。 In the display of the present invention, the observation angle separation is determined by the distance between one image of the parallax optical element and the image display layer and the other of the parallax optical element and the image display layer that are not imaged. By making this distance smaller than the separation between the parallax optical element and the image display layer, the observation angle separation can be expanded. The present invention does not require that the thickness of any of the substrates of the display be reduced, so that thicker and structurally robust substrates can be used.
イメージング手段を組み込む多数の従来技術のディスプレイが存在する。しかしながら、従来技術のディスプレイのいずれにおいても、観察角分離を拡大するために、視差光学素子またはイメージディスプレイパネルをイメージングするイメージング手段が用いられることはなかった。 There are a number of prior art displays that incorporate imaging means. However, in any of the prior art displays, no imaging means for imaging the parallax optic or the image display panel has been used to increase the viewing angle separation.
指向性ディスプレイにおけるレンズに関する一般的な従来技術(例えば、Starkesらによる上述の記載)は、レンズ自体がイメージスプリッタとして用いられるレンチキュラシステムを記載する。換言すると、レンズはビューを分離し、かつ、ピクセルの複数のセットを複数のウィンドウにイメージングすることが記載される。従って、このレンズアレイの特徴は、ビュワーの眼の位置でピクセルを平面に再イメージングすることである。 General prior art on lenses in directional displays (eg, the above description by Starkes et al.) Describes lenticular systems in which the lens itself is used as an image splitter. In other words, the lens is described as separating the view and imaging multiple sets of pixels into multiple windows. Thus, the feature of this lens array is to re-image the pixels in a plane at the position of the viewer's eye.
図2Aは、欧州特許出願公開第0597629号明細書に記載され、かつイメージング手段LS1を組み込む従来技術の指向性ディスプレイ15の模式図である。この従来のディスプレイにおいて、インターレースされた2つのイメージが、ピクセル化された表示パネル16上に表示され、イメージは、視差光学素子LS2によって分離される。ディスプレイは、スイッチングイルミネータ18によって照射され、イルミネータからの光は、イメージング手段LS1によってディフューザ17上にフォーカスされ、この光がイメージング手段LS1からディフューザに通過するときに、ピクセル化された表示パネル16によって変調される。従って、この従来技術のディスプレイにおいて、イメージング手段LS1は、大幅に縮小されたスイッチングイルミネータ18のイメージをピクセル平面上に生成する。この目的は、拡張されたイルミネータ上のすべてのポイントからの光が、ピクセルおよび視差光学素子LS2を適切に通過することを保証することである。イメージング手段LS1は、観察角分離の拡大をもたらさない。
FIG. 2A is a schematic view of a prior art
図2Bは、欧州特許出願公開第0597629号明細書に記載されるさらなる従来技術のディスプレイ15’を示す。これは、ピクセル化されたディスプレイパネル16がスイッチングイルミネータ18とイメージング手段LS1との間に配置されることを除いて、概して、図2Aのディスプレイに対応する。このディスプレイにおいて、イメージング手段LS1は、交換イルミネータと同期した時系列ディスプレイと共に全解像度3D表示をもたらすディフューザ平面上にイルミネータを再イメージングする。レンズアレイLS2は、イメージスプリッタである。
FIG. 2B shows a further prior art display 15 'as described in EP 0 597 629. This generally corresponds to the display of FIG. 2A, except that a
図3は、欧州特許出願公開第0656555号明細書に示されるように、さらなる従来技術の自動立体視ディスプレイを示す。このディスプレイは、可動式イルミネータのアレイを有する自動立体視投影ユニット20によって照射される。イメージは、ダブルレンチキュラスクリーン21上に投影される。スクリーン21の2つのレンチキュラアレイ22、23は、異なった焦点距離を有し、レンチキュラスクリーン21は、投影されたイメージの観察角分離を変更する。この従来技術のディスプレイにおいて、第1のレンチキュラスクリーンは、スイッチングイルミネータ18のイメージを生成する。このような従来技術のディスプレイは、ディスプレイのコンポーネントが異なる投影タイプのディスプレイにのみ適切であり、比較的小さい一体型「デスクトップ」または「ダイレクトビュー」タイプのディスプレイには適さない。
FIG. 3 shows a further prior art autostereoscopic display, as shown in EP 0 655 555. This display is illuminated by an
図4は、Yamamotoらによる「Reduction of the Thickness of Lenticular Stereoscopic Display Using Full Colour LED Panel」(Proc.SPIE Vol.4660、236頁、2002年)に記載されるタイプのさらなる従来技術の指向性ディスプレイ24の模式的平面図である。ディスプレイ24は、2つのレンズアレイ25、26が非常に大きいポスターサイズのLEDディスプレイ27の前面に配置される自動立体視点ディスプレイである。ディスプレイ27は、大きいピッチを有し、視距離が短く、従って、通常、大きいスクリーンのポスター/広告スタイルの用途において自動立体視ディスプレイとして使用することには適していない。なぜなら、意図された(長い)視距離のビュー間の分離は、ヒトの2つの眼間の平均的分離よりも大きいからである。観察角分離を低減するために、第1のレンチキュラバリア25は、表示パネル27のピクセルを縮小し、はるかに小さいピクセルピッチを有するディスプレイのイメージを形成する。第2のレンチキュラシート26は、LEDパネル上に表示されたインターレースされた2つのビューを分離するが、イメージングされたLEDパネルのピクセルピッチが低減されるために、観察角分離が小さく、これにより、2つのイメージは、観察者の左眼および右眼によって快適に見られ得る。
FIG. 4 is a further description of “Reduce of the Thickness of Lenticular Stereoscopic Display Using Full Color LED Panel” (Proc. SPIE Vol. 4660, page 236, 2002) by Yamamoto et al. FIG. The
米国特許出願公開第2002/008096号明細書は、複数の光源を用いるボリュメトリック(volumetric)3次元ディスプレイを開示する。各光源には、ミラーおよびマイクロレンズ素子等の光線走査手段が提供される。光源の移動イメージは、ビュワーとディスプレイとの間の空間に3次元イメージを生成する。ディスプレイは、ピクセル化されたイメージ表示層を有しない。 US 2002/008096 discloses a volumetric three-dimensional display using multiple light sources. Each light source is provided with light beam scanning means such as a mirror and a microlens element. The moving image of the light source generates a three-dimensional image in the space between the viewer and the display. The display does not have a pixelated image display layer.
Parkらは、「Analysis of Viewing parameters for two display methods based on integral photography」(Applied Optics Vol.40 No.29、5217頁、2001年)に、集積イメージング(integral imaging)の原理で動作する自動立体視ディスプレイを開示する。この原理は、ディスプレイ上の小さい領域が、レンズアレイ(各領域ごとに1つのレンズ)によってビューとディスプレイとの間のイメージ平面にイメージングされることを含む。集積イメージングは、多数のビューを有するマルチビューディスプレイであると考えられ得、ここで、ビュー間の分離は、ヒトの眼の分離よりもはるかに小さい。レンズアレイは、視差光学素子と考えられ得るが、このレンズは、ピクセル平面領域を、観察者の平面にではなく、観察者とディスプレイとの間のイメージ平面にフォーカスする。しかしながら、このイメージの位置は、ディスプレイの観察角に影響を及ぼさない。 Park et al., “Analysis of Viewing parameters for two display methods based on integral photography” (Applied Optics Vol. 40, No. 29, 5217). A display is disclosed. This principle involves a small area on the display being imaged to the image plane between the view and the display by a lens array (one lens for each area). Integrated imaging can be thought of as a multi-view display with multiple views, where the separation between views is much smaller than that of the human eye. A lens array can be thought of as a parallax optic, but this lens focuses the pixel plane area to the image plane between the viewer and the display, not to the plane of the viewer. However, the position of this image does not affect the viewing angle of the display.
特開平10−206795号公報は、視差光学素子としてレンチキュラレンズアレイが用いられ、表示された2つのビュー間に角度分離を提供する自動立体視ディスプレイを開示する。このディスプレイは、さらに、レンズアレイを通過する光を制限し、これにより、クロストークを低減し、観察ウィンドウの形成を支援する視差バリアを備える。このバリアおよびレンズアレイは、ほぼ同じ平面にある。レンズアレイは、イメージスプリッタであり、バリアは、レンズを通る光を制限することによって系のクロストークを低減する。レンズ゛は、バリアまたはピクセルを再イメージングしない(通常のレンチキュラがピクセルを表示平面にイメージングする場合を除く)。 Japanese Patent Laid-Open No. 10-206795 discloses an autostereoscopic display that uses a lenticular lens array as a parallax optical element and provides angular separation between two displayed views. The display further comprises a parallax barrier that limits the light passing through the lens array, thereby reducing crosstalk and assisting in the formation of the observation window. The barrier and lens array are in substantially the same plane. The lens array is an image splitter and the barrier reduces system crosstalk by limiting the light passing through the lens. The lens does not re-image the barrier or pixel (unless the normal lenticular images the pixel to the display plane).
米国特許第6304288号明細書は、1つがイメージディスプレイパネルの前面にあり、もう1つがイメージディスプレイパネルの後方にある、2つのレンチキュラバリアを有する、トラッキングされる自動立体視ディスプレイシステムを開示する。このディスプレイは、光源アレイによって照射され、イメージディスプレイパネルの後方のレンチキュラバリアは、光源要素をピクセル平面にフォーカスする。イメージ表示パネルの前方のレンチキュラバリアは、イメージ表示パネル上に表示された2つのイメージ間に角度分離を提供する。 US Pat. No. 6,304,288 discloses a tracked autostereoscopic display system having two lenticular barriers, one at the front of the image display panel and the other at the rear of the image display panel. The display is illuminated by a light source array, and a lenticular barrier behind the image display panel focuses the light source elements on the pixel plane. A lenticular barrier in front of the image display panel provides angular separation between the two images displayed on the image display panel.
米国特許第6061179号明細書は、2D表示モードと3D表示モードとの間でスイッチング可能であるディスプレイを開示する。ある実施形態において、ディスプレイは、単一のマスクおよび単一のレンチキュラバリアを備え、表示モード間のスイッチングは、レンチキュラバリアをマスクに向かってか、またはマスクから離れるように移動させることによって行われる。 U.S. Pat. No. 6,061,179 discloses a display that is switchable between a 2D display mode and a 3D display mode. In certain embodiments, the display comprises a single mask and a single lenticular barrier, and switching between display modes is performed by moving the lenticular barrier toward or away from the mask.
米国特許第5682215号明細書は、セル内レンズを備える液晶ディスプレイパネルを開示する。これらは、ゲートまたはソース線等の不透明コンポーネントに入射する光を再方向付けすることによって、表示パネルの輝度を向上させるために提供される。このディスプレイは、指向性ディスプレイではない。 U.S. Pat. No. 5,682,215 discloses a liquid crystal display panel with an in-cell lens. These are provided to improve the brightness of the display panel by redirecting light incident on opaque components such as gate or source lines. This display is not a directional display.
欧州特許出願公開第1089115号明細書は、外部マイクロレンズが提供された液晶セルを開示する。このディスプレイは、指向性ディスプレイではなく、ビューを分離するためにマイクロレンズが提供されない。むしろ、このディスプレイは、投影ディスプレイで用いるための反射ディスプレイである。 EP-A-1089115 discloses a liquid crystal cell provided with an external microlens. This display is not a directional display and no microlens is provided to separate the views. Rather, the display is a reflective display for use in a projection display.
欧州特許出願公開第0721132号明細書は、マクロ視レンズおよびマクロ視投影レンズが、異なった偏光状態の光を放つ2つの光源およびピクセル化されたイメージ表示層に応じて、2つのウィンドウ領域を形成する自動立体視ディスプレイを開示する。イメージ表示層は、マクロ視レンズと投影レンズとの間に配置される。ピクセルのイメージは、レンチキュラスクリーンによって再投影される。 EP 0721132 discloses that a macro-view lens and a macro-projection lens form two window regions depending on two light sources emitting different polarization states and a pixelated image display layer. An autostereoscopic display is disclosed. The image display layer is disposed between the macro viewing lens and the projection lens. The pixel image is reprojected by the lenticular screen.
本発明の第2の局面は、視差光学素子と、ピクセル化されたイメージ表示層と、イメージング手段とを備えるマルチビュー指向性ディスプレイを提供し、このイメージング手段は、視差光学素子をイメージングし、これにより、視差光学素子のイメージとイメージ表示層との間の分離を、視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さくするか、または大きくし、これにより、ディスプレイによって生成された2つの観察ウィンドウ間の角度分離をそれぞれ拡大または縮小する。 A second aspect of the present invention provides a multi-view directional display comprising a parallax optical element, a pixelated image display layer, and an imaging means, the imaging means images the parallax optical element, The separation between the image of the parallax optical element and the image display layer is made smaller or larger than the separation between the parallax optical element and the image display layer, so that the two generated by the display Enlarge or reduce the angular separation between the observation windows, respectively.
本発明の第3の局面は、視差光学素子と、ピクセル化されたイメージ表示層と、イメージング手段とを備えるマルチビュー指向性ディスプレイを提供し、このイメージング手段は、視差光学素子およびイメージ表示層の一方をイメージングして、これにより、視差光学素子またはイメージ表示層のイメージが、視差光学素子またはイメージ表示層のピッチと実質的に等しいピッチを有する。 A third aspect of the present invention provides a multi-view directional display comprising a parallax optical element, a pixelated image display layer, and an imaging means, the imaging means comprising a parallax optical element and an image display layer. One is imaged so that the image of the parallax optical element or image display layer has a pitch substantially equal to the pitch of the parallax optical element or image display layer.
本発明の第2または第3の局面によるディスプレイは、観察角分離を縮小または拡大するために用いられ得る。特に、このディスプレイは、観察者によってディスプレイから遠く離れて観察されることを意図したディスプレイの場合、厚いガラス基板の使用を必要とせずに、観察角分離が縮小されることを可能する。本発明のこれらの局面は、さらに、ディスプレイが、所与の視距離では十分な角度分離を生成しないような用途において観察角分離を拡大するために用いられ得る。 The display according to the second or third aspect of the invention can be used to reduce or enlarge the viewing angle separation. In particular, this display allows viewing angle separation to be reduced without requiring the use of a thick glass substrate for displays that are intended to be viewed remotely from the display by an observer. These aspects of the invention can also be used to expand viewing angle separation in applications where the display does not produce sufficient angular separation at a given viewing distance.
第3の局面によるディスプレイにおいて、イメージング手段は、視差光学素子またはイメージ表示層のピッチと実質的に等しいピッチを有する視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成するように構成される。図4の従来技術のディスプレイ24において、ピクセル化された表示層のイメージのピッチは、観察角分離を低減するために、故意に表示層のピッチよりも小さくされる。しかしながら、視差光学素子のイメージのピッチ(またはイメージ表示層)が、視差光学素子(またはイメージ表示層)のピッチと著しく異なる場合、解像度等のディスプレイの表示特性が変更される。従って、視差光学素子(またはイメージ表示層)のイメージのピッチが視差光学素子(またはイメージ表示層)のピッチと同じか、または類似であることが所望される。なぜなら、これにより、本発明が、ディスプレイの他のコンポーネントを最小限改変することで実施されることが可能になるからである。
In the display according to the third aspect, the imaging means is configured to generate an image of the parallax optic or image display layer having a pitch substantially equal to the pitch of the parallax optic or image display layer. In the
第1または第2の局面によるディスプレイのイメージング手段は、視差光学素子またはイメージ表示層のピッチと実質的に等しいピッチを有する視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成するように構成され得る。 The imaging means of the display according to the first or second aspect may be configured to generate an image of the parallax optic or image display layer having a pitch substantially equal to the pitch of the parallax optic or image display layer.
第3の局面によるディスプレイのイメージング手段は、使用に際して、視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを形成し、これにより、視差光学素子およびイメージ表示層の一方のイメージと、視差光学素子およびイメージ表示層の他方との間の分離を視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さいか、または大きくし、これにより、ディスプレイによって生成された2つの観察ウィンドウ間の角度分離をそれぞれ拡大または縮小する。 The imaging means of the display according to the third aspect, in use, forms an image of the parallax optical element or the image display layer, whereby one image of the parallax optical element and the image display layer, and the parallax optical element and the image display layer The separation between the other of the two is smaller or larger than the separation between the parallax optic and the image display layer, thereby increasing or decreasing the angular separation between the two viewing windows generated by the display, respectively. To do.
視差光学素子は、イメージ表示層の後方にあり得、イメージング手段は、視差光学素子とイメージ表示層との間に配置され得、使用に際して、視差光学素子のイメージを形成し得る。あるいは、イメージ表示層は、視差光学素子の後方に配置され得、イメージング手段は、イメージ表示層と視差光学素子との間に配置され得、使用に際して、イメージ表示層のイメージを形成し得る。 The parallax optical element can be behind the image display layer, and the imaging means can be disposed between the parallax optical element and the image display layer, and in use can form an image of the parallax optical element. Alternatively, the image display layer can be disposed behind the parallax optical element, and the imaging means can be disposed between the image display layer and the parallax optical element, and in use can form an image of the image display layer.
本明細書中で用いられる「の後方」および「の前方」という用語は、ディスプレイの意図された観察位置からディスプレイを観察する人物が見るコンポーネントの順序のことである。 As used herein, the terms “backward” and “frontward” refer to the order of components viewed by a person viewing the display from the intended viewing position of the display.
イメージング手段は、視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルの幅と実質的に等しい幅を有する、視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。イメージング手段は、視差光学素子またはイメージ表示層の単位倍率(unit magnification)を生成するように構成され得る。 The imaging means may be configured to generate an image of the parallax optic element or image display layer pixel having a width substantially equal to the width of the parallax optic element or image display layer pixel. The imaging means may be configured to generate unit magnification of the parallax optic or image display layer.
あるいは、イメージング手段は、視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルの幅よりも大きい幅を有する視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。このイメージング手段は、視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルの幅の実質的に整数倍である幅を有する視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。イメージング手段は、視差光学素子またはイメージ表示層の非単位倍率(単位倍率よりも大きい)を生成するように構成され得る。 Alternatively, the imaging means may be configured to generate an image of a parallax optic element or image display layer pixel having a width greater than the width of the parallax optic element or image display layer pixel. The imaging means may be configured to generate an image of a parallax optic element or image display layer pixel having a width that is substantially an integer multiple of a parallax optic element or image display layer pixel width. . The imaging means may be configured to generate a non-unit magnification (greater than unit magnification) of the parallax optic or image display layer.
あるいは、イメージング手段は、視差光学素子またはイメージ表示層のピッチよりも小さい幅を有する視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。このイメージング手段は、視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルの整数で除算された幅と実質的に等しい幅を有する視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。このイメージング手段は、視差光学素子またはイメージ表示層の非単位倍率(単位倍率よりも小さいか、または、縮小倍率よりも小さい)を生成するように配置され得る。 Alternatively, the imaging means may be configured to generate an image of the elements of the parallax optic or the pixels of the image display layer having a width smaller than the pitch of the parallax optic or image display layer. The imaging means is configured to generate an image of a parallax optic element or image display layer pixel having a width substantially equal to a width divided by an integer number of parallax optic element or image display layer pixels. Can be done. The imaging means may be arranged to generate a non-unit magnification (smaller than unit magnification or smaller than reduction magnification) of the parallax optical element or the image display layer.
このディスプレイは、視差光学素子の1つ以上の要素のイメージをブロックするためのブロッキング手段を備え得る。ブロッキング手段は、例えば、2次観察ウィンドウの生成を抑制するように構成され得る。 The display may comprise blocking means for blocking the image of one or more elements of the parallax optic. The blocking means can be configured, for example, to suppress the generation of the secondary observation window.
ブロッキング手段は、イメージング手段と、視差光学素子およびイメージ表示層の一方との間に広がる複数の不透明領域を備える。不透明領域は、イメージング手段の要素が視差光学素子またはイメージ表示層の対応する要素のイメージを形成するが、イメージング手段の要素と視差光学素子またはイメージ表示層の他の要素との間の光路をブロックすることを可能にする。 The blocking means includes a plurality of opaque regions extending between the imaging means and one of the parallax optical element and the image display layer. The opaque region blocks the optical path between the imaging means element and the other elements of the parallax optic or image display layer, while the imaging means element forms an image of the corresponding element of the parallax optic or image display layer Make it possible to do.
イメージング手段は、可変の焦点距離を有し得、ディスプレイは、イメージング手段の焦点距離を制御するコントローラを有し得る。 The imaging means may have a variable focal length and the display may have a controller that controls the focal length of the imaging means.
ディスプレイはディフューザ層を備え得、このディフューザ層は、視差光学素子のイメージまたはイメージ表示層のイメージの平面と実質的に一致するように位置付けられる。 The display can comprise a diffuser layer, which is positioned to substantially coincide with the image plane of the parallax optic or the image display layer.
このディスプレイは、ディスプレイと観察者との間の距離を決定するための第1のトラッキング手段をさらに備え得、コントローラは、使用に際して、トラッキング手段からの出力を受取り、これにより、ディスプレイと観察者との間の距離に基づいてイメージング手段の焦点距離を制御する。 The display may further comprise a first tracking means for determining a distance between the display and the observer, and in use, the controller receives an output from the tracking means, whereby the display and the observer The focal length of the imaging means is controlled based on the distance between the two.
イメージング手段は、可変の焦点距離および可変の倍率を有し得、ディスプレイは、イメージング手段の焦点距離および倍率を制御するためのコントローラを有し得る。 The imaging means can have a variable focal length and variable magnification, and the display can have a controller for controlling the focal length and magnification of the imaging means.
ディスプレイは、ディフューザ層をさらに備え得る。ディフューザにおける視差光学素子の要素のイメージのサイズまたはイメージ表示層のピクセルのサイズが、イメージが形成される位置を制御することによって制御され得るディスプレイを提供するために、可変の焦点距離を有するディスプレイにディフューザ層が提供され得る。これにより、視差光学素子の要素のイメージの、またはピクセルのイメージの実効サイズを制御可能に変更することが可能である。 The display may further comprise a diffuser layer. To provide a display in which the image size of the elements of the parallax optic element in the diffuser or the pixel size of the image display layer can be controlled by controlling the position where the image is formed. A diffuser layer may be provided. Thereby, the effective size of the image of the element of the parallax optical element or the image of the pixel can be changed in a controllable manner.
イメージング手段は、レンズアレイを備え得る。 The imaging means may comprise a lens array.
イメージング手段は、第1および第2の無効にすることが可能なレンズアレイを備え得、第1のレンズアレイは、第2のレンズアレイに対して横方向にずらされ、ディスプレイは、第1のレンズアレイまたは第2のレンズアレイを有効にする一方で、第1および第2のレンズアレイの他方を無効にするためのコントローラを備え得る。 The imaging means may comprise a first and a second disabling lens array, the first lens array being offset laterally with respect to the second lens array, the display being a first A controller may be provided for enabling the lens array or the second lens array while disabling the other of the first and second lens arrays.
イメージング手段は、視差光学素子およびイメージ表示層の一方に対して横方向に可動であり得る。 The imaging means may be movable laterally with respect to one of the parallax optical element and the image display layer.
このディスプレイは、ディスプレイに対して横方向の観察者の位置を決定するための第2のトラッキング手段を備え得る。コントローラは、使用に際して、第2のトラッキング手段からの出力を受取り得る。視差光学素子およびイメージ表示層の一方に対するイメージング手段の横方向の位置は、第2のトラッキング手段からの出力に基づいて制御され得る。 The display may comprise a second tracking means for determining the position of the observer transverse to the display. In use, the controller can receive the output from the second tracking means. The lateral position of the imaging means relative to one of the parallax optic and the image display layer can be controlled based on the output from the second tracking means.
イメージング手段は、視差光学素子およびイメージ表示層の一方に対して固定され得、視差光学素子およびイメージ表示層の他方に対して可動であり得る。横方向および/または縦方向の相対運動が可能であり得る。相対運動は、ディスプレイに対する観察者の横方向および/または縦方向の移動をトラッキングする観察者のトラッキングデバイスに基づいて制御され得る。この実施形態において、イメージング手段の位置は、イメージングするコンポーネントに対して固定される。イメージング手段が視差光学素子をイメージングする実施形態において、例えば、イメージ表示層に対する視差光学素子のイメージの位置が、イメージ表示層に対してイメージング手段と視差光学素子とを一緒に移動させることによって制御され得る。 The imaging means may be fixed with respect to one of the parallax optical element and the image display layer, and may be movable with respect to the other of the parallax optical element and the image display layer. Lateral and / or longitudinal relative motion may be possible. The relative movement may be controlled based on an observer tracking device that tracks the lateral and / or vertical movement of the observer relative to the display. In this embodiment, the position of the imaging means is fixed relative to the component being imaged. In embodiments where the imaging means images the parallax optical element, for example, the position of the image of the parallax optical element relative to the image display layer is controlled by moving the imaging means and the parallax optical element together with respect to the image display layer. obtain.
ディスプレイは、ディスプレイの観察者を識別するための手段をさらに備え得る。 The display may further comprise means for identifying the viewer of the display.
イメージング手段は、イメージ表示層または視差光学素子に対して横方向にオフセットされた視差光学素子またはイメージディスプレイのイメージを生成するように調整され得、それによって、ディスプレイは、使用に際して、第1および第2のイメージを表示し、これにより、第1のイメージの角度の範囲が第2のイメージの角度の範囲と異なる。 The imaging means may be adjusted to produce an image of the parallax optic or image display that is laterally offset with respect to the image display layer or parallax optic, whereby the display is in first and second in use. Two images are displayed, whereby the range of angles of the first image is different from the range of angles of the second image.
イメージング手段は、非対称イメージング手段であり得る。これは、異なった角度の範囲の第1および第2のイメージが形成され得る別の方法である。 The imaging means can be an asymmetric imaging means. This is another way in which first and second images of different angular ranges can be formed.
イメージング手段の各要素は、第1の焦点距離を有する第1の部分と、第1の焦点距離と異なる第2の焦点距離を有する第2の部分とを備え得る。これにより、視差光学素子またはイメージ表示層の2つのイメージが生成され、従って、異なった角度の範囲の第1および第2のイメージがもたらされる。 Each element of the imaging means may comprise a first portion having a first focal length and a second portion having a second focal length different from the first focal length. This produces two images of the parallax optic or image display layer, thus providing first and second images in different angular ranges.
イメージング手段は、視差光学素子またはイメージ表示層のイメージが仮想イメージであるように構成され得る。 The imaging means may be configured such that the image of the parallax optical element or the image display layer is a virtual image.
視差光学素子またはイメージ表示層は、不均一なピッチを有する視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成するイメージング手段と連係し得る。 The parallax optical element or image display layer may be associated with an imaging means for generating an image of the parallax optical element or image display layer having a non-uniform pitch.
視差光学素子またはイメージ表示層は、視差光学素子またはイメージ表示層の他方の、視差バリアおよびイメージ表示層と反対側に視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成するイメージング手段と連係し得る。視差バリアがイメージ表示層の後方にあり、視差バリアのイメージが形成されるディスプレイにおいて、例えば、視差バリアのイメージは、イメージ表示層の視差バリアと反対側にあり得る。 The parallax optical element or the image display layer may be linked to an imaging means for generating an image of the parallax optical element or the image display layer on the other side of the parallax optical element or the image display layer on the side opposite to the parallax barrier and the image display layer. In a display in which the parallax barrier is behind the image display layer and the image of the parallax barrier is formed, for example, the image of the parallax barrier may be on the opposite side of the parallax barrier of the image display layer.
視差光学素子またはイメージ表示層は、イメージング手段と連係して、視差光学素子またはイメージ表示層のイメージをディスプレイの外側に生成し得る。 The parallax optical element or the image display layer may be linked with the imaging means to generate an image of the parallax optical element or the image display layer outside the display.
本発明の第4の実施形態は、視準されたバックライトと、ピクセル化されたイメージ表示層と、イメージ表示層においてか、またはその近傍で視準されたバックライトをイメージングするためのイメージング手段とを備えるマルチビュー指向性ディスプレイを提供する。 A fourth embodiment of the present invention comprises a collimated backlight, a pixelated image display layer, and an imaging means for imaging the collimated backlight at or near the image display layer A multi-view directional display comprising:
イメージング手段は、視準されたバックライトを実質的にイメージ表示層の平面にイメージングし得る。あるいは、イメージング手段は、バックライトとイメージ表示層との間の平面に、または、イメージ表示層のバックライトと反対側の平面に視準されたバックライトをイメージングし得る。 The imaging means may image the collimated backlight substantially in the plane of the image display layer. Alternatively, the imaging means may image the backlight collimated in a plane between the backlight and the image display layer, or in a plane opposite to the backlight of the image display layer.
バックライトは、選択的に、視準されたバックライトまたは視準されないバックライトとして動作し得る。これにより、指向性表示モードまたは2D表示モードを選択することが可能になる。 The backlight may optionally operate as a collimated backlight or a non-collimated backlight. As a result, the directional display mode or the 2D display mode can be selected.
本発明の第5の局面は、基板の一方の面と関連した視差光学素子と、基板の他方の面と関連したレンズアレイとを有する光透過性基板を備える光学デバイスを提供する。視差光学素子は、基板の一方の面上またはその付近に形成され得る。レンズアレイは、基板の他方の面上またはその付近に形成され得る。基板、視差光学素子、およびレンズアレイは、集積ユニットとして形成され得る。 A fifth aspect of the present invention provides an optical device comprising a light transmissive substrate having a parallax optical element associated with one surface of the substrate and a lens array associated with the other surface of the substrate. The parallax optical element may be formed on or near one surface of the substrate. The lens array can be formed on or near the other surface of the substrate. The substrate, parallax optic, and lens array can be formed as an integrated unit.
本発明の好ましい実施形態は、添付の図を参照して例示的に記載される。 Preferred embodiments of the present invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
本明細書および図面全体にわたって同じ参照符号は同じコンポーネントを示す。
本発明の第1の局面によるディスプレイにおいて、観察角分離は、視差光学素子およびイメージ表示層の一方のイメージと、イメージングされない視差光学素子およびイメージ表示層の他方との間の距離によって決定される。この距離を視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さくすることによって、観察角分離が拡大し得る。本発明は、ディスプレイの基板のいずれかの厚さが低減されることを必要とせず、これにより、厚く、構造的にロバストな基板が用いられ得る。 In the display according to the first aspect of the present invention, the observation angle separation is determined by the distance between one image of the parallax optical element and the image display layer and the other of the parallax optical element and the image display layer that are not imaged. By making this distance smaller than the separation between the parallax optical element and the image display layer, the observation angle separation can be expanded. The present invention does not require that the thickness of any of the substrates of the display be reduced, so that thicker and structurally robust substrates can be used.
本発明の第2または第3の局面によるディスプレイは、観察角分離を縮小または拡大するために用いられ得る。特に、このディスプレイは、観察者によってディスプレイから遠く離れて観察されることを意図したディスプレイの場合、厚いガラス基板の使用を必要とせずに、観察角分離が縮小されることを可能する。本発明のこれらの局面は、さらに、ディスプレイが、所与の視距離では十分な角度分離を生成しないような用途において観察角分離を拡大するために用いられ得る。 The display according to the second or third aspect of the invention can be used to reduce or enlarge the viewing angle separation. In particular, this display allows viewing angle separation to be reduced without requiring the use of a thick glass substrate for displays that are intended to be viewed remotely from the display by an observer. These aspects of the invention can also be used to expand viewing angle separation in applications where the display does not produce sufficient angular separation at a given viewing distance.
図5は、本発明の第1の実施形態による、マルチビュー指向性ディスプレイ28の平面断面図である。ディスプレイ28は、例えば、第1の光透過性基板5と第2の光透過性基板6との間に配置されたアクティブマトリクスTFT液晶表示層等のピクセル化されたイメージ表示層4を含むイメージ表示デバイス2を備える。ディスプレイ28は、ディスプレイの後方に配置された光源(図示せず)からの光7によって照射され、イメージ表示層は、任意の透過性表示層であり得、この実施形態において、イメージ表示層4は、液晶層であり、従って、表示デバイス2は、イメージ表示層の各側に1つ配置された第1および第2の偏光子8、9を備える。イメージ表示要素2は、液晶層のピクセルをアドレス指定するためのピクセル電極、スイッチング要素等のアドレス指定手段をさらに備えるが、これらは、完全に従来のものであり得、従って、図5から省略されている。
FIG. 5 is a plan sectional view of the multi-view
ディスプレイ28は、イメージ表示要素2の後方に配置された視差光学素子3をさらに備える。この実施形態において、視差光学素子3は、図5における紙面に向かって延びる、不透明部分11によって分離される光透過性スリット10を有する視差バリアである。動作中、駆動手段(図示せず)は、ピクセル化されたディスプレイ層4を駆動して、インターレースされた2つのイメージを表示し、これは、図5に、1つのイメージを示す1つおきのピクセルのカラムC1、C3、C5にグレーの陰影を付け、別のイメージを示す他のピクセルのカラムC2、C4、C6に陰影を付けないようにして、示される(ピクセルカラムは、図5における紙面に向かって延びる)。これは、1つのイメージがピクセルカラムC1、C3、C5上に表示され、第2のイメージは、他のピクセルカラムC2、C4、C6上に表示されることを示すことが意図される。視差バリア3は、イメージ表示層4上に表示された2つのイメージの角度分離を引き起こし、これにより、2つの観察ウィンドウが図5に示されるように形成される。ピクセルカラムC1、C3、C5上に表示されたイメージは、観察ウィンドウ13において可視であり、従って、このウィンドウは、グレーの陰影が付けられる。ピクセルカラムC2、C4、C6に表示された他のイメージは、右観察ウィンドウ14において可視である。
The
以上のように、ディスプレイ28の構造は、極めて従来のディスプレイに類似する。
As described above, the structure of the
視差バリア3は、第1の光透過性基板12と第2の光透過性基板12’との間に配置される。
The
本発明による表示デバイスは、視差光学素子3およびイメージ表示層4の一方のイメージを形成するためのイメージング手段をさらに備える。ここで、本発明は、視差光学素子がイメージ表示素子2の後方に配置される後方バリアディスプレイに適用され、図5の場合のように、イメージング手段は、視差光学素子3とイメージ表示層4との間に配置され、視差光学素子3のイメージを形成する。イメージング手段は、図5におけるレンチキュラレンズアレイ29によって構成され、これは、視差バリア3のイメージ30を形成する。レンチキュラレンズアレイ29の各レンズは、イメージ表示層4のピクセルカラムC1...C6と実質的に平行に延びる。
The display device according to the present invention further includes an imaging means for forming one image of the parallax
図5は、イメージング手段としてのレンチキュラレンズアレイを示すが、本発明は、この特定のタイプのイメージング手段に限定されない。基本的に、任意の収束回析または屈折微細構造(例えば、フレネルレンズ)が通常のレンズの位置で用いられ得る。イメージング手段は、さらに、ホログラフィ光学素子を用いて形成され得る。 Although FIG. 5 shows a lenticular lens array as an imaging means, the present invention is not limited to this particular type of imaging means. Essentially any convergent diffraction or refractive microstructure (eg, Fresnel lens) can be used at the normal lens position. The imaging means can further be formed using holographic optical elements.
イメージング手段がない場合、図5のディスプレイ28によって達成された観察角分離は、イメージ表示層4のピクセルのピッチp、イメージ表示4と視差光学素子3との間の分離、ならびに、イメージ表示層4および視差光学素子3を分離する材料の屈折率によって決定される。本発明により、視差光学素子のイメージ30は、図5にs’で示される視差光学素子のイメージ表示層4とイメージ30との間の分離が、イメージ表示層4と視差光学素子3との間の分離よりも小さくなるように形成され、すなわち、s’<sである。図5のディスプレイにおける観察角分離は、
V=np/s’ (2)
により、視差光学素子のイメージ30とイメージ表示層との間の分離によって決定され、ここで、nは、イメージ表示層4と視差光学素子のイメージ30とを分離する材料の屈折率であり(従って、図5において、nは、基板5の屈折率である)、pは、イメージディスプレイ4のピクセルピッチである。
In the absence of imaging means, the viewing angle separation achieved by the
V = np / s ′ (2)
Is determined by the separation between the
基板5の厚さは、式(2)によって与えられる観察角分離に影響を及ぼさない。従って、基板5は、比較的厚く、これにより、十分な構造強度を提供する。
The thickness of the
視差光学素子のイメージ30の位置は、レンチキュラレンズアレイのレンズの焦点距離によって(または、より一般的には、イメージング手段のイメージングパワーによって)、および、視差光学素子3とレンチキュラレンズアレイとの間(または、より一般的には、視差光学素子とイメージング手段との間)の分離によって決定される。イメージング手段と視差光学素子との間の分離は、視差光学素子3とイメージング手段とを分離する基板12’の厚さによって決定される。従って、視差光学素子のイメージ30は、イメージング手段のイメージングパワー、および、従って、イメージング手段と視差光学素子との間の分離を選択することによって、ディスプレイの軸に対して垂直な任意の所望の平面に位置するように構成され得る。
The position of the parallax
図5に示される第1の光透過性基板12が、ディスプレイの動作には必要でなく、従って、省略され得ることが理解される。視差光学素子3、第2の光透過性基板12’、およびレンズアレイ29は、集積ユニットとして製造されることが好ましい。
It will be appreciated that the first
図6は、本発明のさらなる実施形態による、ディスプレイ28’の模式的平面断面図を示す。この実施形態は、概して、図5の実施形態と類似であり、この実施形態の詳細な説明は繰返されない。 FIG. 6 shows a schematic plan cross-sectional view of a display 28 'according to a further embodiment of the present invention. This embodiment is generally similar to the embodiment of FIG. 5 and the detailed description of this embodiment will not be repeated.
図5のディスプレイにおいて、視差光学素子のイメージ30は、視差光学素子10と同じ側のイメージ表示層4上に形成される。これに代わって、視差光学素子のイメージ30は、イメージ表示層4の視差光学素子10と反対側に形成されてもよく、これは、図6のディスプレイに置ける場合に当てはまる。実際、図6のディスプレイ28’において、イメージング手段のイメージングパワー(レンチキュラレンズアレイ29によって構成される)、および視差光学素子3とイメージ表示層4とを分離する基板の厚さ12’、5が選択され、これにより、視差光学素子のイメージ30は、ディスプレイ28’内に形成されないが、ディスプレイと観察者との間に形成される。この実施形態におけるビュー分離は、視差光学素子のイメージ30とイメージ表示層4との間の分離(再び、s’と示される)によって再び決定される。
In the display of FIG. 5, the
視差光学素子のイメージ30がs’<sになるように配置されたと仮定する場合(ここで、sはイメージ表示層4と視差光学素子3との間の距離である)、図6の実施形態における観察角分離は拡大する。あるいは、視差光学素子のイメージ30がs’>sになるように配置された場合、この実施形態における観察角分離は低減され得る。これは、大きな視距離、従って、小さい観察角分離を必要とする用途にディスプレイが用いられる場合に有用である。なぜなら、本発明は、従来技術の非常に厚くて思いガラス基板の使用を避けるからである。
When it is assumed that the
視差光学素子のイメージが図5および図6におけるイメージ表示層の反対側に形成されるので、2つのイメージへのピクセルカラムの割り当ては、2つの図において同じではないことに留意されたい。例えば、図5において陰影を付けて示されたピクセルカラムC1、C3、C5を通過する光は、左観察ウィンドウ13に向かって方向付けられ、これに対して、図6において陰影を付けて示されたピクセルカラムC1、C3、C5を通過する光は、右観察ウィンドウ14に向かって方向付けられる。従って、図5における左観察ウィンドウ13は、陰影が付けられて示され、これに対して、図6において、右観察ウィンドウ14が陰影を付けて示される。
Note that the pixel column assignment to the two images is not the same in the two views, since the image of the parallax optic is formed on the opposite side of the image display layer in FIGS. For example, light passing through the pixel columns C1, C3, C5 shown shaded in FIG. 5 is directed toward the
図5および図6のディスプレイにおいて、イメージング手段は、視差光学素子のイメージのピッチが視差光学素子のピッチと等しいか、または実質的に等しいように構成され、従って、視差光学素子のイメージ30において、視差光学素子のイメージ30のアパーチャ10’間のピッチb’は、視差光学素子3のもとのピッチbと実質的に等しい。さらに、視差光学素子の要素のイメージの幅は、要素の幅とほぼ等しく、従って、図5および図6において、バリアスリットのイメージ10’の幅w’は、視差バリアの透過性スリット10の幅wとほぼ等しい。しかしながら、本発明は、視差光学素子のイメージ(または、イメージング手段がイメージ表示層のイメージを形成する実施形態においては、イメージ表示層のイメージ)がもとの視差光学素子(または、イメージ表示層)と比べて大幅には拡大されていないディスプレイに限定されることはない。図7Aは、本発明による、さらなる表示デバイス28’’の平面断面図であり、ここで、視差光学素子のイメージは、もとの視差光学素子と比べて(この場合、1より大きい分)拡大されている。
In the displays of FIGS. 5 and 6, the imaging means is configured such that the pitch of the parallax optic image is equal to or substantially equal to the pitch of the parallax optic, and thus in the
図7Aの表示デバイス28’’は、概して、図5の表示デバイス28に対応し、従って、これ以上、詳細に記載されない。しかしながら、表示デバイス28’’において、この実施形態においてもまたレンチキュラレンズアレイ29であるイメージング手段が視差光学素子3をイメージングし、これにより、視差光学素子の要素のイメージが、もとの要素と比べて拡大される。拡大率は、視差光学素子のイメージ30とレンズアレイとの間の距離が、視差光学素子とレンズアレイとの間の距離よりも大きくなるような焦点距離を有するレンズアレイ29を用いることによって達成される。これは、視差光学素子が、不透明領域11によって分離される透過性スリット10を有する視差バリア3であるディスプレイに関する図7Aに示されるが、本発明のこの実施形態は、この特定の形態の視差光学素子に限定されない。
The display device 28 '' of FIG. 7A generally corresponds to the
より詳細には、視差バリアの透過性スリット10のイメージ10’の幅w’は、もとの視差バリア3における透過性スリット10の幅wよりも大きい。しかしながら、視差バリアのイメージ30のピッチb’は、もとの視差バリア3のピッチbと等しいか、またはほぼ等しい。なぜなら、各レンズセグメントは、その特定のアパーチャをイメージングするからである。レンズアレイのピッチは、視差バリアのピッチbと同じであることが好ましい。
More specifically, the width w ′ of the
特定の好ましい実施形態において、視差バリアのスリットのイメージ10’の幅w’は、視差バリア3の透過性スリット10の幅wの整数倍とほぼ等しい。図7Aにおいて、視差バリアのイメージ30における透過性スリットのイメージ10’の幅w’は、視差バリア3における透過性スリット10の幅wのほぼ2倍であるが、任意のほぼ整数倍が用いられ得る。透過性スリットのイメージ10’の幅w’を視差バリアの透過性スリット10の幅wの整数倍にすることは、2次観察ウィンドウ31が、1次観察ウィンドウ13、14と重ならないことを意味する。従って、観察者は、クロストークに見まわれることなくディスプレイ28’’を観察し得る。透過性スリットのイメージ10’の幅w’を、視差バリア3の透過性スリット10の幅wよりも大きくするが、その整数倍と等しくないようにすることによって、クロストークが生じ得る。例えば、(自動立体視ディスプレイの場合)左眼用イメージによって形成された2次ウィンドウが、右眼用イメージの1次観察ウィンドウと重なった場合、観察者は、右眼が左眼用および右眼用のイメージの混合物を見るので、いくらかのクロストークを経験する。
In certain preferred embodiments, the width w ′ of the parallax barrier slit
しかしながら、いくつかの応用例において、クロストークが許容可能なレベルまで低下した状態で保たれると仮定して、透過性スリットの幅の非整数倍率が用いられ得る。 However, in some applications, a non-integer magnification of the width of the transmissive slit can be used, assuming that crosstalk is kept down to an acceptable level.
図7Bは、さらなるディスプレイ28’’の模式的平面断面図である。これは、再び、図5および図7Aのディスプレイと概して類似しており、従って、詳細には記載されない。
FIG. 7B is a schematic plan sectional view of a
再びレンチキュラレンズアレイ29である図7Bのディスプレイ28’’のイメージング手段が、ディスプレイの視差光学素子のイメージ30を生成する。視差光学素子は、再び、視差バリア3である。レンチキュラレンズアレイは、透過性スリットのイメージ10’の幅w’が透過性スリットの幅wよりも小さい視差バリアのイメージ30を生成する。さらに、視差バリアb’のイメージのピッチは、視差バリア3のピッチbよりも小さい。すなわち、w’<wおよびb’<bであり、スリット幅およびバリアピッチの両方が、同じ量だけ低減される。
The imaging means of the
図7Bにおいて、視差バリア3の透過性スリットのイメージ10の幅w’は、視差バリア3のスリット10の幅wの約半分である。
In FIG. 7B, the width w ′ of the
透過性スリットのイメージ10’の幅w’を、視差バリアの透過性スリット10の幅wよりも小さくすることは、視差バリア3における透過性スリットのイメージの空間的広がりが低減されることを意味し、これは、イメージ表示層4のピクセルの幅が小さい場合にディスプレイの輝度を高めるが、スリットがピクセルアパーチャよりも幅が広い場合、光は表示層のブラックマーク中に失われ、従って、スリット10のイメージの幅w’を低減することによって、より多くの光がピクセルを通る。さらに、より小さいピクセルアパーチャおよびバリアスリットにより、通常、クロストークが低減される。さらに、透過性スリットのイメージ10’の幅wが小さくされた場合、光の発散が増加し、ディスプレイの観察角の範囲が大きくなる。
Making the width w ′ of the
1よりも小さい倍率の視差光学素子のイメージを生成するイメージング手段を用いることが上述の利点を提供する一方で、かなり不利な点は、視差バリアのイメージ30のピッチb’も低減されるため、1次ウィンドウと重なる2次ウィンドウが生成され、これがクロストークをもたらすことである。図7Bにおいて、例えば、視差バリアのある透過性スリット10のイメージ10’は、Aで示される1次観察ウィンドウを生じさせる。視差バリアの透過性スリット10の隣接するイメージ10’bは、Bで示される2次観察ウィンドウを生じさせる。図7Bに見られ得るように、2つの観察ウィンドウが重なり合い、重なりの領域に位置する観察者は、クロストークにみまわれる。
While using the imaging means to generate an image of the parallax optic with a magnification of less than 1 provides the advantages described above, the significant disadvantage is that the pitch b ′ of the
図7Cは、本発明のさらなる実施形態による、表示デバイス32の模式的平面断面図である。図7Cのディスプレイは、概して、7Bのディスプレイに対応し、特に、イメージング手段(この実施形態においてレンチキュラレンズアレイ29)は、約半分の倍率を生成し、これにより、視差光学素子の要素のイメージの幅は、視差光学素子の要素のほぼ半分の幅になる。図7Cにおいて、視差光学素子は、透過性スリット10および不透明部分11を有する視差バリアとして示される。視差バリアのイメージ30における透過性スリットのイメージ10’の幅w’は、視差バリア3の透過性スリット10の幅wのほぼ半分
である。図7Bのディスプレイ28’’に対応する図7Cのディスプレイのコンポーネントは、もはや記載されない。
FIG. 7C is a schematic plan cross-sectional view of
図7Cのディスプレイ32は、視差光学素子の1つ以上の要素のイメージをブロックするためのブロッキング手段をさらに備える。図7Cのディスプレイ32において、ブロッキング手段は、視差バリア3の透過性スリット10の各1つおきのイメージをブロックする。従って、視差バリアのイメージ30は、視差バリアの透過性領域10の幅wの半分とほぼ等しい幅w’を有する透過性領域10’からなり、視差バリアのイメージ30のピッチb’は、視差バリア自体のピッチb(w’≒1/2w、b≒b)と等しいか、またはほぼ等しい。スリットのイメージ10’は、視差バリアのスリット10よりも小さい幅を有するので、図7Bに関してすでに記載された輝度の改善および観察角の改善という利点も、図7Cのディスプレイ32に当てはまる。しかしながら、透過性スリット10のイメージ10’のピッチは、視差バリアの透過性スリット10のピッチと等しいか、またはほぼ等しいので、2次観察ウィンドウは消去され、1次ウィンドウ13、14のみが残る。図7Bのディスプレイ28’’によって表示されたイメージに存在するクロストークが消去されている。従って、図7Cのディスプレイ32は、自動立体視ディスプレイとして用いるために特に適しており、1次ウィンドウ13、14は、左眼用および右眼用観察窓に対応する。
The
図7Cにおいて、ブロッキング手段は、パターニングされた偏光子33とパターニングされた半波長リターダー34との組み合わせを備え得る。パターニングされた偏光子33および偏光子8、9における斜線の方向は、この実施形態において、直線偏光子である偏光子の透過軸の方向を示す。パターニングされた偏光子33の要素は、透過軸がイメージ表示素子2の後方偏光子8の透過軸に対して平行と90°とが交互になるように構成される。すなわち、透過性スリット10Aの後方にあるパターニングされた偏光子の領域33Aは、後方偏光子8の透過軸と平行の透過軸を有し、視差バリアのスリット10Bを覆う領域33Bは、後方偏光子8の透過軸に対して90°の透過軸を有するといった具合である。
In FIG. 7C, the blocking means may comprise a combination of a patterned
パターニングされた半波長リターダー34は、半波長リターデーションをリターデーションがゼロの領域34Bと交互に提供する領域34A、34Cからなる。パターニングされたリターダー34の各領域34A、34B、34Cは、通常、レンチキュラレンズアレイの1つのレンズに対応する。図7Cにおける視差バリア3の中央スリット10Bを通る光は、後方偏光子8の中央部分を通過し得、この光は、+45°の透過軸を有するパターニングされた偏光子の一部分を通過し、光は、リターデーションがゼロの領域を通過して、その後、+45°の透過軸を有する偏光子8上に入射する。しかしながら、図7Cの上部または下部スリット10A、10Cを通過してくる光は、パターニングされた偏光子の上部または下部要素33A、33Cによって−45°偏光され、リターデーションのない領域を通過し、+45°の透過軸を有する偏光子8によってブロックされる。従って、視差バリアのスリットの1つおきのイメージがブロックされる。
The patterned half-
図7Dは、本発明による、さらなるディスプレイ32’を示す。これは、図7Cのディスプレイと一般に類似であり、2つのディスプレイの差のみが記載される。 FIG. 7D shows a further display 32 'according to the present invention. This is generally similar to the display of FIG. 7C, and only the difference between the two displays is described.
図7Dのディスプレイ32’は、視差光学素子の選択された要素のイメージをブロックするためのブロッキング手段を再び備える。視差光学素子は、再び、視差バリアであり、ブロッキング手段により、視差バリアのイメージ30は、視差バリアのスリットの幅の約半分の幅を有するが、視差バリアのピッチと同じか、ほぼ同じピッチを有する視差バリアのスリット10のイメージ10’を含む。しかしながら、図7Dの実施形態において、透明スリットのイメージ10’は、1次ウィンドウが生成されないように、および、左および右の2次ウィンドウ35、36が生成されるように配置される。左および右の2次ウィンドウは、イメージが不可視の暗い領域37によって分離される。従って、図7Dのディスプレイ32’は、2人の異なった観察者に2つの独立したイメージを表示することを意図したデュアルビューディスプレイにおいて用いるために特に適している。ディスプレイ32’は、デュアルビューディスプレイとして用いられる場合、第1の観察者が、左の2次ウィンドウ36に配置され、1つのイメージを見、右の2次ウィンドウ35に配置された第2の観察者は、異なったイメージを見る。中央の暗い領域の存在により、観察者が動くか、または頭部の向きを変えた場合、観察者が不注意にも不正確なイメージを見ることを防止する。
The display 32 'of FIG. 7D again comprises blocking means for blocking the image of selected elements of the parallax optic. The parallax optical element is again a parallax barrier, and due to the blocking means, the
図7Dのディスプレイ32’におけるブロッキング手段は、異なった領域が直交透過軸を有するパターニングされた直線偏光子33と、パターニングされた半波長リターダー34とによって再び形成される。パターニングされた直線偏光子33は、視差バリアの透過性スリット10を通る光の経路に配置され、パターニングされた半波長リターダーは、偏光子8と隣接して配置される。ブロッキング手段は、図7Cのブロッキング手段と類似の態様で動作する。
The blocking means in the
図7Eは、本発明によるさらなるディスプレイ28’’’の模式的平面断面図である。この実施形態は、通常、図7Bのディスプレイ28’’’に対応し、特に、イメージング手段(この実施例において、レンチキュラランズアレイ29)は、視差光学素子のイメージを生成し、ここで、視差光学素子の幅、および視差光学素子のピッチが、ほぼ1/2だけ低減される。図7Eのディスプレイ28’’’は、通常、図7Bのディスプレイ28’’と類似であり、ここでは、これらの相違のみが記載される。
FIG. 7E is a schematic plan sectional view of a
図7Eのディスプレイ28’’’において、視差光学素子は、不透明部分11によって分離された透過性スリット10を有する視差バリア3である。この実施形態において、視差バリアのスリット幅およびピッチは、スリットのイメージ10’の所望の幅、および視差バリアのイメージ30における所望のピッチb’を提供するように選択される。レンチキュラレンズアレイ29が約半分の倍率を有するイメージを生成する図7Eに示されるケースにおいて、視差バリア3のスリットの幅wは、所望のスリット幅のほぼ2倍の大きさにされる。これは、視差バリアのイメージ30におけるスリットのイメージ10’の幅w’が、所望の幅を有することを保証する。同様に、視差バリア3のピッチは、所望の大きさの約2倍の大きさにされ、これにより、視差バリアのイメージ30のピッチb’は、所望のピッチと等しくなる。その結果、2次観察ウィンドウの防止が抑制され、クロストークが防止される。しかしながら、視差バリアのイメージ30におけるスリットのイメージ10’の幅w’は、低減された幅を有するので、輝度が増加し、光の発散が強いという利点が保持される。
In the
図7Fは、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ60を示す。図7Fのディスプレイ60は、概して、図7Bのディスプレイ28’’に対応し、相違のみが記載される。図7Fのディスプレイ60は、視差光学素子3とイメージング手段29’’との間に広がる不透明な「フランジ」57を備える。このフランジは、ディスプレイの軸と実質的に平行に延び、実質的にディスプレイの垂直方向の高さ全体に広がる(すなわち、これらのフランジは、図7Fにおける紙面に向かって延びる)。隣接し合う57間の距離dは、イメージング手段29’のピッチと等しい。
FIG. 7F shows a
フランジ57は、イメージング手段の各要素29a、29b、29cが視差光学素子3の要素10a、10b、10cに対応するただ1つのイメージを形成し得るように構成される。図7Fにおいて、視差光学素子3は、透過性アパーチャ10a、10b、10cを有する視差バリアとして示され、イメージング手段は、レンズ素子29a、29b、29cを有するレンズアレイとして示される。図7Fに示される中央のレンズ素子29bは、例えば、図に示されるように、視差バリアの中心透過性アパーチャ10bのイメージを形成することができる。しかしながら、レンズアレイの中央のレンズ29bは、視差バリアの上部または下部アパーチャ10a、10cのイメージを形成することができない。なぜなら、フランジ57は、視差光学素子の上部アパーチャまたは下部アパーチャ10a、10cを通過する光がレンズアレイの中央のレンズ29bに達することを防止するからである。同様に、レンズアレイの上部レンズ素子29aは、視差バリアの上部スリット10aのイメージのみを形成し得、レンズアレイの下部レンズ29cは、視差バリアの下部スリット10cのイメージのみを形成し得る。
The
従って、視差バリアのイメージ30において、各透過スリット10a、10b、10cのイメージ10’は、レンズアレイの倍率分、幅が低減される(図7Fにおいて、レンズアレイは約1/2の倍率を提供するが、本実施形態は、1よりも小さい任意の倍率で適用され得る)。従って、図7Bのディスプレイとの関連ですでに述べられた利点が取得される。しかしながら、不透明フランジ57の存在は、視差バリアのイメージのピッチがもとの視差バリア3のピッチbと等しいか、またはほぼ等しいことを意味する。従って、2次ウィンドウの生成が回避され、クロストークが低減される。2次観察ウィンドウがないので、ディスプレイは、1次観察ゾーンの外側が暗く、これは、本発明がセキュリティスクリーンに適用される場合に有利であり得る。従って、フランジ57は、イメージング手段の各要素が視差光学素子の1つ以上の要素のイメージを形成することをブロックするブロッキング手段として機能する。これらは、図7Cの実施形態のパターニングされた偏光子33およびパターニングされた半波長リターダー34と同じ結果を達成する。
Therefore, in the
基板12’は、ガラスでできたいくつかのセクションで形成され得、不透明層が各セクションとセクションとの間に配置されてフランジを形成する。あるいは、基板に深い切り込みが作製され、それぞれの切り込みが不透明材料で充填されてフランジ57が形成される。
The substrate 12 'can be formed of several sections made of glass, and an opaque layer is placed between each section to form a flange. Alternatively, deep cuts are made in the substrate and each cut is filled with an opaque material to form the
図7Gは、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ62を示す。図7Gのディスプレイ62は、通常、図5のディスプレイ28および図7Aのディスプレイ28’’に対応し、従って、相違のみが記載される。図7Gの実施形態において、イメージング手段29は、イメージング手段29の前方の視差バリア3をイメージングしないが、その代わりに、イメージング手段29の後方に視差バリア3の仮想イメージ30を生成する弱い収束のレンズを備え、このとき、視差バリアイメージ30とディスプレイ層4との間の分離s’は、実際の視差バリア3とディスプレイ層4との間の分離sよりも大きい。その結果、イメージング手段29がない場合に、実際の視差バリア3および表示層4に関して生成されるよりも観察角分離が狭くなる。
FIG. 7G shows a
図7Hは、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ63を示す。図7Hのディスプレイ63は、通常、図7Gのディスプレイ62に対応し、従って、その相違のみが記載される。図7Hの実施形態において、イメージング手段29は、イメージング手段29の後方に、そしてこの実施形態において、さらに視差バリア3の前方に視差バリア3の仮想イメージ30を生成する発散レンズを備え、このとき、視差バリアイメージ30と表示層4との間の分離は、実際の視差バリア3と表示層4との間の分離よりも小さい。その結果、イメージング手段29がない場合に、実際の視差バリア3および表示層4に関して生成されるよりも観察角分離が大きくなる。
FIG. 7H shows a
図7Iは、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ64を示す。図7Iのディスプレイ64は、通常、図7Hのディスプレイ63に対応し、従って、相違のみが記載される。図7Iの実施形態において、イメージング手段29は、光透過性基板12’の前方ではなく、光透過性基板5の前方のイメージ表示層4の近傍に配置される。イメージング手段29は、イメージング手段29の後方、そして、この実施形態において、さらに視差バリア3の前方かつ光透過性基板5の内部に視差バリア3の仮想イメージ30を生成する発散レンズを備える。視差バリアイメージ30と表示層4との間の分離s’は、実際の視差バリア3と表示層4との間の分離sよりも小さい。これにより、イメージング手段29がない場合に、実際の視差バリア3および表示層4に関して生成されるよりも観察角分離が大きくなる。弱い収束レンズは、イメージング手段29においても用いられ得る。イメージング手段29は、さらに、イメージ表示層4と一体になるように形成され得、例えば、イメージング手段は、ピクセル平面それ自体の微細構造から形成され得る。
FIG. 7I shows a
図8Aは、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイの平面断面図である。図8Aのディスプレイ38は、概して、図5のディスプレイ28に対応し、従って、相違のみが記載される。
FIG. 8A is a cross-sectional plan view of a display according to a further embodiment of the present invention. The
図8Aのディスプレイ38において、イメージング手段(この実施形態において、視差光学素子のイメージを形成する)は、可変の焦点距離を有する。イメージング手段の焦点距離は、コントローラ40によって制御される。従って、視差バリアのイメージの位置を制御し、これにより、イメージ表示層4と、視差バリアのイメージとの間の分離を制御することが可能である。これは、ディスプレイの観察角分離が制御されることを可能にする。例えば、視差光学素子のイメージがある位置30aに形成されるように焦点距離が設定された場合、イメージとイメージ表示層4との間の分離は、比較的小さく、従って、大きい観察角が取得され、これは、イメージを異なった観察者が観察することが意図される場合にデュアルビューディスプレイとして動作するディスプレイに適している。逆に、視差バリアのイメージが別の位置30bに形成される場合、視差バリアのイメージとイメージ表示層4との間の分離は、より大きくなり(しかしながら、視差バリアとイメージ表示層との間の分離は依然として小さい)、これにより、視差バリアのイメージが第1の位置30aにある場合よりも観察角が小さくなり、そして、これは、自動立体視ディスプレイとして用いることが意図されたディスプレイに適し得る。ここで、観察角は、イメージ分離が人間の眼間の分離に対応するように選択されなければならない。従って、イメージング手段の焦点距離を適切に制御することによって、ディスプレイ38の観察角を変更することが可能である。これは、観察角を特定の用途に適応するように調整することを可能にし、特に、ディスプレイをデュアルビュー表示モードと自動立体視表示モードとの間でスイッチングすることを可能にする。視差光学素子のイメージがイメージ表示層4の後方に配置される後方バリアモードと、視差光学素子のイメージがイメージ表示層4の前方に配置される前方バリアモードとの間でディスプレイをスイッチングすることも可能である。
In the
可変の焦点距離を有する任意の適切なイメージング手段は、図8Aのディスプレイ38において用いられ得る。例えば、モード液晶レンズ、ピクセル化された液晶レンズ、または、液晶で充填されたマイクロレンズ構造が用いられ得る。それぞれの場合について、これらのレンズの焦点距離は、液晶レンズ間に印加される電圧に応じて異なる。この場合、コントローラ40は、レンズアレイ間に印加される電圧を制御する。従って、イメージング手段の焦点距離は、コントローラ40を用いて、レンズ間に印加された電圧の大きさ大きさを制御することによって簡単に制御され得る。
Any suitable imaging means having a variable focal length can be used in the
図8Bは、本発明によるさらなるディスプレイ38’の模式的平面断面図である。図8Bのディスプレイ38’は、概して、図8Aのディスプレイ38と類似であり、従って、ここでは相違のみが記載される。
FIG. 8B is a schematic plan cross-sectional view of a further display 38 'according to the present invention. The display 38 'of FIG. 8B is generally similar to the
図8Bのディスプレイ38’には、このディスプレイと観察者との間の縦方向の距離を決定するためのトラッキング手段41がさらに提供される。イメージング手段の焦点距離を制御するためのコントローラ40は、ディスプレイと観察者との間の縦方向の距離を示すトラッキング手段41からの出力信号を入力として受取る。従って、コントローラ40は、イメージング手段の焦点距離を変更することができ、従って、観察者とディスプレイとの間の縦方向の距離に基づいて、視差光学素子のイメージ30の位置を変更する。ディスプレイが、自動立体視モードで用いられる場合、観察角分離は、ディスプレイ38’と観察者との間の縦方向の距離に基づいて変更され得、これは、左観察ウィンドウと右観察ウィンドウとの間の分離を観察者の眼間の分離に等しくなるように保持することを可能にする。対照的に、従来の自動立体視ディスプレイは、このディスプレイから固定された距離に位置する観察者によって観察されることが意図され、観察角分離は、左眼用および右眼用イメージが、その距離に位置する観察者に対して正確に間隔を空けるように設定される。しかしながら、観察者が、ディスプレイに向かって移動するか、またはディスプレイから離れた場合、観察ウィンドウ間の横方向の分離が増減し、従って、観察者の眼間の分離と等しくなくなる。
The display 38 'of FIG. 8B is further provided with tracking means 41 for determining the longitudinal distance between the display and the viewer. A
図8Cは、本発明のさらなる実施形態による表示デバイス38’’の模式的平面断面図である。この実施形態において、イメージング手段は、さらにまた可変の焦点距離のイメージング手段であり、その焦点距離は、適切なコントローラ40によって制御される。
FIG. 8C is a schematic plan cross-sectional view of a
図8Cのディスプレイ38’’において、視差光学素子は、視差バリア3である。可変の焦点距離のイメージング手段39は、イメージ表示層4の平面における視差バリアのイメージを生成し得るように構成される。さらに、図8Cに模式的に示されるように、視差バリアの幅およびピッチ、ならびにイメージング手段39によって生成された倍率は、視差バリア30のイメージがイメージ表示層4の平面において、またはイメージ表示層4の平面の後方においてイメージングされたブラックエリアを有さないように構成される。(図8Cにおいて、視差バリアは、ブラックエリアと透過性スリットとの比率は2:1であり、位置30Cの視差バリアのイメージは、約3倍拡大される。)従って、視差バリア3は、効果的に無効にされて、2次元表示モードが取得され得る。従って、この表示デバイスは、イメージング手段を制御して視差バリア3の適切なイメージを提供することによって、3次元表示モードと2次元表示モードとの間でスイッチングされ得る。視差バリアのイメージは、図8Cにおける30Bに示されるように、ピクセル平面の後方にイメージングされたブラックエリアを提供する場合、3次元表示モードは、図5または図6に示されるような結果になる。
In the
図8Cの表示デバイス38’’は、異なった3次元表示モード間でさらにスイッチングされ得る。例えば、レンズアレイ39の焦点距離は、図8Bを参照してすでに説明されたように、デュアルビュー表示モードまたは自動立体視表示モード、ならびに、2D表示モード(しかしながら、これは、例えば、図9Aに示される光学系などのより複雑な光学系を必要とする)をもたらすように制御され得る。
The display device 38 '' of FIG. 8C can be further switched between different three-dimensional display modes. For example, the focal length of the
図9Aは、本発明のさらなる実施形態による、表示デバイス42の平面断面図である。この実施形態は、概して、図5の表示デバイス28に対応し、従って、相違のみが記載される。
FIG. 9A is a cross-sectional plan view of
図9Aの表示デバイス42は、多重レンズの層で形成されたイメージング手段を備える。図9Aにおいて、3つの層43、44および45が示され、各層は、レンチキュラレンズアレイを構成する。これらの層のうちの2つは、可変の焦点距離を有するレンズを備える。これらのレンズは、中央のレンズ44および1つの別のレンズ層である(図9Aにおいて、中央のレンズ層44および右側のレンズ層45が制御可能である)。図8Aのディスプレイに関してすでに記載されたように、可変の焦点距離を有するレンズは、液晶レンズであり得る。可変の焦点距離のレンズ層44、45の焦点距離が、適切なコントローラ(図示せず)によって互いに独立して制御される。この実施形態は、イメージング手段の焦点距離および倍率の独立した制御を可能にする。従って、図8A〜図8Cを参照してすでに記載されたように、ディスプレイ42は、2次元表示モードと3次元表示モードとの間、および/または、異なった3次元表示モード間でスイッチングされ得る。
The
図9Aの実施形態は、イメージング手段の焦点距離および倍率の両方に独立した制御を提供するので、視差光学素子(またはイメージ表示層)のイメージのピッチが、イメージの位置に関係なく、常に、視差光学素子(またはイメージ表示層)のピッチと等しいことを保証することが可能である。対照的に、イメージング手段の焦点距離のみが制御され得る8A、8Bおよび8Cの実施形態において、実際に、イメージング手段の焦点距離を変更することによって、イメージング手段の倍率の変更をともなわせることが可能であり、この場合、視差光学素子(またはイメージ表示層)のイメージのピッチは、イメージの位置によってわずかに変化する。これにより、視差光学素子(または、イメージ表示層)のイメージのいくつかの位置の2次ウィンドウの形成が引き起こされ得、これらの2次ウィンドウは、例えば、図7C、図7Dまたは図7Fの技術を用いて消去され得る。 The embodiment of FIG. 9A provides independent control of both the focal length and magnification of the imaging means, so that the image pitch of the parallax optic (or image display layer) is always parallax, regardless of the position of the image. It is possible to ensure that it is equal to the pitch of the optical element (or image display layer). In contrast, in 8A, 8B and 8C embodiments where only the focal length of the imaging means can be controlled, it is possible to actually change the magnification of the imaging means by changing the focal length of the imaging means. In this case, the image pitch of the parallax optical element (or the image display layer) slightly changes depending on the position of the image. This can cause the formation of secondary windows at several positions in the image of the parallax optic (or image display layer), which can be, for example, the techniques of FIG. 7C, FIG. 7D or FIG. 7F. Can be erased using.
図9Bは、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ43を示す。この実施形態のディスプレイ46は、ディスプレイに対して横方向に移動する観察者のトラッキングを可能にすることが意図される。
FIG. 9B shows a display 43 according to a further embodiment of the invention. The
ディスプレイ46のイメージング手段は、一方の後ろにもう一方が配置された2つの無効にすることが可能なレンズアレイ47、48を備える。2つのレンズアレイ47、48は、同じピッチを有するが、図9Bにおいてピッチの約1/8だけ互いに対して横方向にオフセットする。2つのレンズアレイの焦点距離は、ほぼ同じであり、これにより、アレイ47、48は、同じ縦方向の位置にあるが、ピッチの1/4分だけ互いに対して横方向にオフセットする視差光学素子3のそれぞれのイメージ30A、30Bを生成する。(図9Bにおいて、視差光学素子30A、30Bの2つのイメージは、縦方向にオフセットするように示されるが、これは、図面を明瞭にするためのものにすぎず、2つのイメージ30A、30Bは同じ平面上に位置することが望ましい)。
The imaging means of the
2つのレンズアレイ47、48は、コントローラ40の手段によって独立して制御可能である。特に、コントローラ40は、レンズアレイ47、48のどちらかを有効にし、もう一方のアレイを無効にし得る。
The two
ディスプレイ46は、ディスプレイに対する観察者の横方向の位置をトラッキングするためのトラッキング手段41をさらに備える。コントローラ40は、観察者の横方向の位置に関する情報を提供するトラッキング手段41からの出力信号を入力として受取る。ディスプレイに対する観察者の横方向の位置に応じて、コントローラ40は、レンズアレイ47、48のどちらかを選択し得る。2つのレンズアレイによって生成される視差光学素子のイメージ30A、30Bが、ピッチの1/4だけ横方向にオフセットするので、レンズアレイ47によって生成される観察ウィンドウは、レンズアレイ48によって生成された観察ウィンドウから角度的にずらされる。図9Bにおいて、レンズアレイ47によって生成された1次観察ウィンドウの中心の位置は、実線で示され、レンズアレイ48によって生成された観察ウィンドウの中心の位置は、破線で示される。
The
従って、あるレンズアレイから別のレンズアレイにスイッチングすることによって、観察ウィンドウを横方向にずらして、観察者の動きに追従することが可能である。 Therefore, by switching from one lens array to another, it is possible to shift the observation window in the horizontal direction and follow the movement of the observer.
スイッチング可能レンズアレイ47、48を提供するある方法がここで記載される。この方法では、各レンズアレイは、例えば、ガラス等の透過性基板47b、48bに配置された液晶レンズ47a、48aからなる。レンズ47a、48bの屈折率が、周囲の基板47b、48bの屈折率と整合する場合、レンズは、効果的に無効にされ、かつ、レンズ効果(lensing effect)を生成しないが、レンズ47a、48aの液晶材料の屈折率が、それぞれの基板47b、48bの屈折率と異なる場合、レンズ効果が生成される。従って、適切な電圧をレンズ47a、48aの液晶材料間に印加し、これにより、これらの屈折率を制御することによって、レンズアレイの1つを選択する一方で、もう1つのレンズアレイを無効にすることが可能である。
One method for providing
これに代わる実施形態(図示せず)において、レンズアレイ47、48は、制御できない。この実施形態において、一方のレンズアレイは、ある偏光に対して、液晶材料が周囲の基板と屈折率が整合し、もう一方のレンズアレイ48は、直交偏光状態の光に対して、レンズアレイが周囲の基板と屈折率が整合するように構成される。この場合、レンズアレイのどちらかが、レンズアレイへ入射する光の偏光を制御する適切な偏光スイッチ(図示せず)を制御することによって選択され得る。
In an alternative embodiment (not shown), the
図9Cは、本発明による、さらなるディスプレイ49を示す。このディスプレイ49は、さらにまた、観察ウィンドウの角度位置を変更して、例えば、観察者の横方向の動きに追従することができる。
FIG. 9C shows a
図9Cのディスプレイにおいて、ここでは従来のレンチキュラレンズアレイ29として示されるイメージング手段は、視差光学素子に対して横方向に移動可能であるように構成される。図9Cにおいて、イメージング手段は、機械的に移動可能であることが示されるが、イメージング手段に加えて、または、これの代わりに、視差バリアが横方向に可動であることが可能である。視差光学素子に対するイメージング手段の横方向の位置を変更することによって、視差光学素子の要素のイメージの横方向の位置もまた変更される。視差光学素子が視差バリアである場合、例えば、視差バリアに対するイメージング手段の横方向の位置を変更することによって、視差バリアの透過性スリット10のイメージ10’の横方向の位置が変更される。図9Bに関して説明されたように、これにより、ディスプレイ49によって生成された観察ウィンドウの角度位置が変更される。
In the display of FIG. 9C, the imaging means, here shown as a conventional
コントローラ40は、ディスプレイ49に対する観察者の横方向の位置をトラッキングするトラッカ41からの出力信号を入力として受取る。視差バリアに対するイメージング手段の横方向の位置は、トラッカ41からの入力に基づいて、コントローラ40によって制御され、これにより、観察ウィンドウの角度位置を変更して、観察者の横方向の動きに追従する。
The
ディスプレイ49の残りのコンポーネントは、図5のディスプレイ28のコンポーネントに対応し、従って、これ以上記載されない。
The remaining components of
この実施形態の改変において、視差バリア3は、例えば、液晶パネル等の空間光変調器として具現化される。この実施形態において、視差バリアの横方向の移動は、空間光変調器を再アドレス指定することによってシミュレートされ、視差バリアの透過性スリットの横方向の位置は、横方向に移動する。
In the modification of this embodiment, the
図9Dは、本発明のさらなる複数のビュー指向性ディスプレイ49’の平面断面図である。ディスプレイ49’は、概して、図9Cのディスプレイ49に対応し、従って、図9Cのディスプレイ49と共通のディスプレイ49’の特徴が再び記載される。 FIG. 9D is a cross-sectional plan view of a further plurality of view directional displays 49 'of the present invention. Display 49 'generally corresponds to display 49 of FIG. 9C, and thus features of display 49' common to display 49 of FIG. 9C are described again.
図9Dのディスプレイにおいて、ここでは従来のレンチキュラレンズアレイ29として示されるイメージング手段の位置は、ここでは視差バリアとして示される視差光学素子3に対して固定される。これは、視差光学素子の基板12’の1つにイメージング手段をマウントすることによって行われ得る。イメージング手段および視差光学素子は、イメージ表示デバイス2に対して一緒に動き得る。図9Dにおいて、イメージング手段および視差光学素子は、機械的に可動であることが示されるが、イメージング手段に加えて、または、これの代わりにイメージ表示デバイスが可動であることが可能である。
In the display of FIG. 9D, the position of the imaging means shown here as a conventional
イメージング手段29および視差光学素子3は、イメージ表示デバイス2に対して横方向および/または縦方向に一緒に移動可能であり得る。イメージング手段および視差光学素子の横方向の位置をイメージ表示デバイスに対して変化させることによって、視差光学素子の要素のイメージの横方向の位置も変化する。図9Bに関して説明されたように、これは、ディスプレイ49’によって生成された観察ウィンドウの角度位置を変更し、これにより、ディスプレイに対して横方向に移動する観測者をトラッキングすることを可能にする。
The imaging means 29 and the parallax
イメージング手段および視差光学素子の縦方向の位置をイメージ表示デバイスに対して変化させることによって、視差光学素子の要素のイメージの縦方向の位置も変化する。図8Bに関して説明されたように、これにより、ディスプレイ49’によって生成された観察ウィンドウの観察角分離が変更され、従って、ディスプレイがディスプレイに対して縦方向に動く観察者をトラッキングすることを可能にする。ディスプレイは、ディスプレイと観察者との間の縦方向の距離に関係なく、観察ウィンドウ間に一定の横方向の分離を提供し得る。
By changing the vertical position of the imaging means and the parallax optical element with respect to the image display device, the vertical position of the image of the element of the parallax optical element also changes. As described with respect to FIG. 8B, this modifies the viewing angle separation of the viewing window generated by the
イメージ表示デバイスに対するイメージング手段および視差光学素子の横方向および/または縦方向の移動は、コントローラ40によって制御される。イメージング手段および視差光学素子が、ディスプレイに対して横方向および縦方向の両方に移動し得る場合、コントローラ40は、互いに独立して横方向の移動および縦方向の移動を制御することが好ましい。
The horizontal and / or vertical movement of the imaging means and parallax optic with respect to the image display device is controlled by the
コントローラ40は、ディスプレイ49’に対する観察者の縦方向および/または横方向の位置をトラッキングする観察者トラッキングデバイス41からの出力信号を入力として受け取り得る。コントローラ40は、観察者トラッキングデバイス41からの出力に基づいて、イメージ表示デバイスに対する、イメージング手段および視差光学素子の縦方向および/または横方向の位置を制御することができる。
The
図10は、本発明のさらなるディスプレイ28’’’’の平面断面図である。この実施形態において、本発明は、前方バリアディスプレイに適用され、ここで、視差光学素子は、視差光学素子のイメージではなくピクセル化された表示層の前方に配置される。
FIG. 10 is a cross-sectional plan view of a
図10において、視差光学素子は、不透明領域11によって分離される光透過性スリット10を有する視差バリア3として示される。イメージング手段は、ピクセル化されたディスプレイ層4のピクセルピッチと実質的に等しいか、または、ピクセルピッチの整数倍であるピッチを有するレンチキュラレンズアレイとして示される。レンチキュラレンズアレイ29は、イメージ表示層4のイメージを形成し、これにより、視差バリア3と、イメージ表示層4のイメージ30との間の縦方向の分離s’が、視差バリア3とイメージ表示層4との間の縦方向の分離よりも小さくなる。従って図5を参照してすでに説明されたように、観察角分離は拡大する。
In FIG. 10, the parallax optical element is shown as a
図10のディスプレイ28’’’’の残りのコンポーネントは、概して、図5のディスプレイ28のコンポーネントに対応し、従って、これらのコンポーネントに関する記載は、ここでは繰返されない。しかしながら、この実施形態のイメージ表示層4は、バックライト(図示せず)あるいはプラズマまたは有機発光デバイス(OLED)表示層等の発光表示層によって照射される透過性イメージ表示層であり得ることに留意されたい。
The remaining components of the
図10のディスプレイにおいて、イメージ表示層のイメージ30は、ディスプレイ内に形成され、レンチキュラレンズアレイは、固定された焦点距離を有し、ほぼ1の倍率を生成する。しかしながら、基本的に、図6〜図9Cの実施形態は、すべて、図10に示されるタイプの前方バリアディスプレイに適用され得る(しかしながら、実際には、図7Cおよび図7Dのディスプレイを前方バリアディスプレイとして具現化する際に困難が生じ得る。なぜなら、1次イメージは、対向するピクセルの2次イメージと重なり得るからである)。
In the display of FIG. 10, the
図10のディスプレイにおいて、イメージ表示層のイメージ30は、ピッチがイメージ表示層4のピッチと実質的に同じである状態で形成される。レンズアレイ29が、イメージ表示層4に対して、より大きいか、またはより小さい異なったピッチを有するように構成することもまた可能である。レンズアレイ29のピッチが、より大きいピッチを有するように構成された場合、イメージ表示層のイメージ30の結果としてのピッチが、イメージ表示層4のピッチよりも大きくなり、その結果、観察角分離がさらに拡大する。
In the display of FIG. 10, the
図11は、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ50を示す。図5のディスプレイ28と共通であるディスプレイ50の特徴は、もはや記載されない。
FIG. 11 shows a
この実施形態において、イメージング手段は、レンズアレイ51を備える。レンズアレイのレンズ52に、ディスプレイの軸に対して垂直な平坦面が形成される。その代わりに、レンズ52は、微細構造53にマウントされ、これにより、レンズ52の平坦面は、ディスプレイに対して縦方向の軸と角度をなす。
In this embodiment, the imaging means includes a
レンズ52の焦点距離は、これらのレンズが、ピクセル化された表示層4のピクセル54と一致する視差光学素子の要素のイメージ(この場合、視差バリア3の透過性スリット10のイメージ10’)を生成するように構成される。すなわち、透過性スリットのイメージ10’は、ピクセル化されたディスプレイ層4の平面にあり、イメージ表示層4のピクセル54の表示領域と一致するか、または実質的に一致する。
The focal lengths of the
スリット10のイメージ10’は、図11に模式的に示されるように、イメージ表示層4の平面と角度をなす。これは、レンズ52が微細構造53にマウントされた結果である。その結果、ディスプレイ50は、法線方向の軸からディスプレイへ比較的大きい角度で良質の観察ウィンドウを提供し得る。従来のディスプレイにおいて広い観察角度で生じる収差は、図11のディスプレイ50において消去されるか、または、著しく低減される。スリットのイメージ10’は、イメージ表示層の平面にフォーカスされる。なぜなら、バリアスリットごとに2つのレンズが存在するからである。スリットのイメージ10’は、イメージ表示層の前方または後方にある場合、一般に、2倍のスリットイメージが生じ、3D観察ウィンドウに入りきらない(swapmped)。
The
図11の実施形態は、さらに、視差光学素子がイメージ表示層4の前方に配置される前方バリアディスプレイで具現化され得る。
The embodiment of FIG. 11 may further be embodied with a front barrier display in which the parallax optical element is disposed in front of the
上述の実施形態において、レンズ光の口径食によって描かれる円錐の視野角は、見られ得る最大観察角を決定する。これらの線は、この実施形態に関する図にマーキングされる。イメージサイズが、もとのスリット幅よりも大きい拡大イメージの場合、円錐角もまた低減されることに留意されたい。これは、図7Dを参照してすでに記載された実施形態の背後にある基本原理の一部分である。 In the embodiment described above, the viewing angle of the cone drawn by the vignetting of the lens light determines the maximum viewing angle that can be seen. These lines are marked in the figure for this embodiment. Note that for a magnified image where the image size is larger than the original slit width, the cone angle is also reduced. This is part of the basic principle behind the embodiment already described with reference to FIG. 7D.
図12は、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ55の平面断面図である。図5のディスプレイ28と共通であるディスプレイ55の特徴は、もはや記載されない。
FIG. 12 is a cross-sectional plan view of a
この実施形態において、ディフューザ層56は、イメージ表示デバイス2の基板の1つに配置される。図12において、ディフューザ層56は、第1の基板5内に配置されることが示され、これは、従って、ディフューザ層を間に鋏む2つの基板5a、5bで形成されるが、ディフューザ層56が、イメージ表示要素の第2の基板6に代替的に提供され得る。
In this embodiment, the
ディフューザ層は、ディスプレイの軸に対して実質的に垂直に配置される。図12のディスプレイ55は、イメージング手段(図12において、レンチキュラレンズアレイ29)が視差光学素子のイメージ30を形成する後方バリアディスプレイである。この実施形態において、ディフューザ層は、視差光学素子のイメージ30が、ディフューザ層と実質的に一致するように配置される。視差光学素子のイメージ30およびディフューザ層56は、図12に縦方向に分離されることが示されるが、これは、説明を明瞭にするためであり、ディフューザ層は、視差光学素子のイメージ30が、ディフューザ層の平面と一致するように配置されることが好ましい。
The diffuser layer is disposed substantially perpendicular to the axis of the display. The
ディスプレイの円錐角度は、焦点面にフォーカスされる光の発散角度に依存し、この角度の後ろに口径食が存在する。ディフューザ層56を提供することにより、ディスプレイの観察角が改善される。
The cone angle of the display depends on the divergence angle of the light focused on the focal plane, after which there is vignetting. By providing the
図12のディフューザ層56は、イメージング手段が視差光学素子のイメージを生成し、かつ、固定されたイメージングパワーを有し、これにより、視差光学素子のイメージの位置が固定され、ここで、視差光学素子のイメージがディスプレイ内に形成されるすでに記載された任意の実施形態に適用され得る。図12の実施形態は、イメージング手段のイメージングパワーが固定され、これにより、イメージ表示層のイメージの位置もまた固定されると仮定して、イメージング手段がイメージ表示層4のイメージを生成する前方バリアの実施形態にもまた適用され得る。
In the
図12のディフューザ層は、さらに、3Dモードと2Dモードとの間でスイッチング可能なディスプレイにも適用され得る。例えば、ディフューザ層56は、3Dまたはデュアルビュー表示モードおよび2D表示モードで動作可能である、図8Cに示されるタイプのディスプレイに組み込まれ得る。ディフューザ層は、3Dまたはデュアルビュー表示モードで視差光学素子のイメージと一致するように位置付けられ、拡大された観察角は、3Dまたはデュアルビュー表示モードで取得される。2Dモードで、視差バリアのイメージは、ディフューザ層から十分に離れて形成され、これにより、ディフューザ層は、2D表示モードで均一なバックライトになる。
The diffuser layer of FIG. 12 can also be applied to displays that are switchable between 3D and 2D modes. For example, the
図13Aは、本発明によるさらなるマルチビュー指向性ディスプレイ58の模式的平面断面図である。ディスプレイ58は、概して、図12のディスプレイ55に対応し、両方のディスプレイに共通の特徴は、もはや記載されない。
FIG. 13A is a schematic plan cross-sectional view of a further multi-view
図13Aのディスプレイ58において、イメージング手段29は、可変の焦点距離を有し、例えば、図13Aに示される可変の焦点距離を有するレンズアレイであり得る。視差光学素子3およびイメージング手段29は、視差光学素子の要素のイメージが小さい視差光学素子のイメージを提供するように構成される。視差光学素子が、視差バリアである場合、例えば、比較的幅が狭いスリットを有する視差バリアが用いられ得る。さらに、または、あるいは、1よりも小さい倍率を有するイメージング手段が用いられ得、これにより、図7B〜図7Eを参照してすでに記載されたように、視差バリアのイメージ30におけるスリット10’のイメージが視差バリアにおけるスリット10よりも幅が狭くなる。
In the
イメージング手段の焦点距離は、視差光学素子のイメージ30の位置を変更するために、適切なコントローラ(図示せず)を用いて制御可能である。従って、視差光学素子のイメージ30を、ディフューザの後方、または、ディフューザの平面に形成すことが可能である。従って、視差光学素子のイメージ30の位置を制御することによって、ディフューザにおける視差光学素子の要素のイメージのサイズを変更し、これにより、視差光学素子の要素のイメージの有効なサイズを変更することが可能であり、従って、視差光学素子の要素の有効なサイズが制御可能である。観察角分離は、視差光学素子の要素の有効なサイズに関係なく一定であり、ディフューザ層とイメージ表示層との間の分離によって決定される。
The focal length of the imaging means can be controlled using a suitable controller (not shown) to change the position of the
図13Aのディスプレイ58は、イメージング手段の焦点距離を制御し、これにより、ディフューザ層が均一なバックライトとして機能するように、視差光学素子のイメージがディフューザ層56から離れて形成されることによって、2D表示モードでも動作可能であり得る。
The
イメージング手段29が無効にすることが可能である場合、図13Aのディスプレイ58は、2D表示モードでも動作可能であり得る。イメージング手段を無効にすることによって、視差バリアのイメージは形成されない。図13Bに示されるように、視差バリア3からの光は、ディフューザ層56によって拡散され、2D表示モードが再び取得される。この実施形態の無効にすることが可能なイメージング手段は、例えば、図9Bの実施形態の無効にすることが可能なレンズアレイ47、48によって構成され得る。
If the imaging means 29 can be disabled, the
図12および図13の実施形態は、視差光学素子がイメージ表示層4の前方に配置される前方バリアディスプレイにも適用され得る。
The embodiment of FIGS. 12 and 13 can also be applied to a front barrier display in which a parallax optical element is disposed in front of the
図8A〜図13の実施形態において、視差光学素子のイメージ(またはイメージ表示層のイメージ)のピッチは、視差光学素子(またはイメージ表示層)のピッチと等しいか、または実質的に等しい。 In the embodiment of FIGS. 8A to 13, the pitch of the parallax optical element images (or the image display layer image) is equal to or substantially equal to the pitch of the parallax optical elements (or image display layer).
観察者トラッカを組み込む図8B、図9B、図9C、および図9Dの実施形態には、ディスプレイのユーザを識別するための手段がさらに提供され得る。例えば、ディスプレイは、ユーザの眼の位置をトラッキングし得、ユーザの識別もし得るトラッキング/識別デバイス26を有し得る。例えば、図8B、図9B、図9Cまたは図9Dのトラッキングデバイス41は、ディスプレイの認可されたユーザの虹彩または指紋パターンに関する情報を含む虹彩センサおよび/または指紋センサを備え得る。ある人が装置を起動しようとすると、トラッキングデバイス41は、その人がシステムの認可されたユーザであるかどうかを判定し、そのシステムが認可されたユーザによってのみ起動されることを可能にする。トラッキングデバイス41は、各認可されたユーザによって最も頻繁に用いられる表示モードに関する情報をさらに格納し得、そして、システムの起動時に、トラッキングデバイス41が、ユーザが好む表示モードのディスプレイを駆動するようにコントローラ40に命令することが望ましい。
The embodiments of FIGS. 8B, 9B, 9C, and 9D that incorporate an observer tracker may further be provided with means for identifying the user of the display. For example, the display may have a tracking /
上述のディスプレイにおいて、基板、偏光子、視差バリア、およびレンズアレイは、任意の適切な材料から作製され得る。イメージ表示層4は、基本的に、任意のピクセル化された表示層であり得る。イメージ表示層が、視差光学素子の前方に配置される実施形態において、任意の透過性イメージ表示層が用いられ得、イメージ表示層が視差光学素子の後方に配置される実施形態において、任意の透過性または発光イメージ表示層が用いられ得る。
In the above-described display, the substrate, polarizer, parallax barrier, and lens array can be made from any suitable material. The
イメージ表示層4の性質に応じて、イメージ表示デバイス2の偏光子8、9は不必要であり得る。
Depending on the nature of the
本発明は、さらに、非対称観察ウィンドウを取得すること、すなわち、一方の観察ウィンドウの角度の広がりが、もう一方の観察ウィンドウの角度の広がりと等しくないディスプレイを提供することにも用いられ得る。これは、イメージ表示層に対して横方向にオフセットした視差光学素子のイメージを生成するか、または、視差光学素子に対して横方向にオフセットしたイメージ表示層のイメージを生成するイメージングシステムの使用によって行われ得る。これは、イメージング手段の適切な横方向の位置合わせによって実現され得る。 The invention can also be used to obtain an asymmetric viewing window, i.e. to provide a display in which the angular spread of one observation window is not equal to the angular spread of the other observation window. This can be done by using an imaging system that generates an image of the parallax optic offset laterally with respect to the image display layer, or an image of the image display layer offset laterally with respect to the parallax optic. Can be done. This can be achieved by proper lateral alignment of the imaging means.
非対称観察ウィンドウの生成は、一部係属中の英国特許出願第0320365号に記載される。この一部係属中の出願にて開示される非対称観察ウィンドウを取得するためのある技術は、イメージ表示層に対して実質的に位置がずれた(misalign)視差バリアを用いることである。視差バリアのピッチが、ピクセル化されたイメージ表示パネルのピッチよりもわずかに小さくなり、「ビューポイント補正」を提供することが知られ、このようなディスプレイにおいて、視差バリアのアパーチャとイメージ表示パネルのピクセル(またはピクセルカラム)との間にいくらか少量の位置のずれがある。しかしながら、上述の同時係属中の出願において、視差バリアとイメージ表示層との間の位置のずれが、公知のディスプレイにおけるよりも著しく大きい。例えば、ディスプレイの中心において、視差バリアのアパーチャは、正確に位置合わせされた位置から約20°ずれている。この位置のずれの効果は、一方の観察ウィンドウを小さくし、したがって、もう一方に異なった角度の広がりを有する観察ウィンドウを生成する。 The generation of an asymmetric viewing window is described in partially pending UK patent application No. 0320365. One technique for obtaining the asymmetric viewing window disclosed in this partially pending application is to use a parallax barrier that is substantially misaligned with respect to the image display layer. It is known that the pitch of the parallax barrier is slightly smaller than the pitch of the pixelated image display panel, providing “viewpoint correction”. In such displays, the parallax barrier aperture and the image display panel There is a slight amount of misalignment between the pixel (or pixel column). However, in the above-mentioned co-pending application, the misalignment between the parallax barrier and the image display layer is significantly greater than in known displays. For example, in the center of the display, the aperture of the parallax barrier is offset by approximately 20 ° from the accurately aligned position. This misalignment effect makes one observation window smaller and thus produces an observation window with a different angular spread on the other.
本発明の上述の実施形態におけるイメージング手段の横方向の位置を適切にすることによって、イメージ表示層に対して実質的に位置がずれた視差光学素子のイメージを生成し(または、視差光学素子に対して実質的に位置がずれたイメージ表示層のイメージを生成し)、これにより、同時時係属中の英国特許出願第0320365.0において教示されるような非対称観察ウィンドウを生成することが可能である。 An image of the parallax optical element substantially displaced with respect to the image display layer is generated (or the parallax optical element in the parallax optical element) by appropriately adjusting the lateral position of the imaging unit in the above-described embodiment of the present invention. An image of the image display layer that is substantially misaligned to the other), thereby creating an asymmetric viewing window as taught in co-pending UK patent application No. 0320365.0. is there.
図9Cの実施形態は、対称観察ウィンドウまたは非対称観察ウィンドウを提供するように制御され得るディスプレイを提供し得る。レンズアレイが視差光学素子と正確に位置合わせされた場合、視差光学素子のイメージは、イメージ表示層と位置合わせされ、対称観察ウィンドウが取得される。レンズアレイを視差光学素子に対して横方向に移動させることによって、イメージ表示層に対して大きく位置がずれた視差光学素子のイメージを生成し、これにより、非対称観察窓を生成することが可能である。これは、さらに、図9Cの前方バリアの変形にも当てはまる。 The embodiment of FIG. 9C can provide a display that can be controlled to provide a symmetric or asymmetrical viewing window. When the lens array is accurately aligned with the parallax optical element, the image of the parallax optical element is aligned with the image display layer and a symmetric observation window is obtained. By moving the lens array laterally with respect to the parallax optical element, it is possible to generate an image of the parallax optical element that is largely displaced with respect to the image display layer, thereby generating an asymmetric observation window. is there. This is also true for the deformation of the front barrier of FIG. 9C.
図14は、非対称観察ウィンドウを生成し得る本発明のマルチビュー指向性ディスプレイ59を示す。ディスプレイ59は、概して、図5のディスプレイ28に対応し、したがって、図14のディスプレイと図5のディスプレイとの間の相違のみがここで記載される。
FIG. 14 shows a multi-view
図14のディスプレイ59において、イメージング手段は非対称であり、ここで、イメージングパワーは、イメージング手段の各要素について一定ではない。図14に示される特定のイメージング手段において、イメージング手段は、非対称レンズを有するレンズアレイ29である。各レンズは、長い焦点距離を有する部分29aおよび短い焦点距離を有する部分29bを備える。従って、レンズアレイ29は、視差バリアの2つのイメージを生成する。視差バリアの第1のイメージ30aは、長い焦点距離を有するレンズアレイのレンズの部分29aによって生成される。視差バリアの第2のイメージ30bは、短い焦点距離を有するレンズアレイのレンズの部分29bによって形成され、従って、視差バリアの第2のイメージ30bは、視差バリアの第1のイメージ30aとレンズアレイ29との間に位置する。視差バリアの2つのイメージ30a、30bは、互いに対して横方向に位置合わせされる。さらに、2つのイメージは、実質的に同じサイズである。
In the
2つのイメージは、イメージ表示層上にインターレースされる態様で表示され、図14は、ピクセルカラムC1、C3、C5上に表示された左眼用イメージと、ピクセルカラムC2、C4、C6上に表示された右眼用イメージとを示す。左眼用イメージを表示するピクセルカラムは、レンズの短い焦点距離領域29bを通過した光で照射されるのに対して、右眼用イメージを表示するピクセルカラムは、レンズの長い焦点距離領域29aを通過した光で照射される。従って、イメージ表示層4と、視差バリアのイメージとの間の分離は、左眼用イメージと右眼用イメージとの間で異なる。左眼用イメージ(SL)の分離は、視差バリアの短い焦点距離のイメージ30bとイメージ表示層4との間の分離と等しいが、右眼用イメージの分離(SR)は、視差バリアの長い焦点距離のイメージ30aとイメージ表示層4との間の分離であり、従って、SL>SRである。従って、右眼用イメージの観察ウィンドウ14は、左眼用イメージの観察ウィンドウ13よりも角度の広がりが大きい。
The two images are displayed in an interlaced manner on the image display layer, and FIG. 14 is displayed on the left eye image displayed on the pixel columns C1, C3, and C5 and on the pixel columns C2, C4, and C6. The right-eye image is shown. The pixel column that displays the image for the left eye is illuminated with light that has passed through the short
図14の実施形態は、イメージング手段がイメージ表示層のイメージを形成するディスプレイにも適用され得る。 The embodiment of FIG. 14 can also be applied to a display in which the imaging means forms an image of the image display layer.
図15は、本発明のさらなる実施形態による、マルチビュー指向性ディスプレイ63の平面断面図である。ディスプレイ63は、光透過性基板5上に配置されたピクセル化されたイメージ表示層4を含むイメージ表示デバイスを備える。ディスプレイ63は、ディスプレイの後方に配置された光源(図示せず)からの光7によって照射される。イメージ表示層は、任意の透過性表示層であり得、この実施形態において、イメージ表示層4は、例えば、アクティブマトリクスTFT液晶ディスプレイ層等の液晶層である。イメージ表示デバイスは、イメージ表示層4のそれぞれの側に1つずつ配置された第1および第2の偏光子と、図15に示されるイメージ表示層4の基板5と反対側に配置された第2の透明基板と、液晶層のピクセルをアドレス指定するためのピクセル電極、スイッチング素子等のアドレシング手段等のコンポーネントをさらに備えるが、これらは、全く従来のものであり得、従って、図15では省略されている。
FIG. 15 is a cross-sectional plan view of a multi-view
ディスプレイ63は、イメージ表示素子の後方に配置される視差光学素子3をさらに備える。この実施形態において、視差光学素子3は、不透明部分11によって分離された、図15における紙面に向かって延びる光透過性スリット10を有する視差バリアである。動作中、駆動手段(図示せず)は、ピクセル化された表示層4を駆動して、インターレースされた2つのイメージを表示し、これは、図15において、1つおきのピクセルのカラムC1、C3、C5が「R」でラベル付けされ、一方のイメージを示し、他のピクセルのカラムC2、C4、C6が「L」でラベル付けされ、もう一方のイメージを示す(ピクセルカラムは、図15における紙面に向かって延びる)。これは、一方のイメージがピクセルカラムC1、C3、C5上に表示され、右観察ウィンドウにおいて可視であることを示すことが意図される。第2のイメージは、他のピクセルカラムC2、C4、C6上に表示され、右観察ウィンドウにおいて可視である。
The
ディスプレイ63は、視差バリア3とイメージ表示層4との間に提供された2つのイメージング手段60、61をさらに備える。図15の実施形態において、各イメージング手段60、61は、レンチキュラレンズアレイで構成される。各レンチキュラレンズアレイの各レンズは、イメージ表示層4のピクセルカラムC1...C6と実質的に平行に延びる。2つのレンチキュラレンズアレイは、共通の光透過性基板62の対向面に形成されることが図15に示されるが、基本的に、各レンズアレイは、別個の基板上に形成され得る。
The
図15は、イメージング手段としてのレンチキュラレンズアレイを示すが、本発明は、この特定のタイプのイメージング手段に限定されない。基本的に、任意の収束回折または屈折微細構造(例えば、フレネルレンズ)が、通常のレンズの代わりに用いられ得る。イメージング手段は、さらに、ホログラフィ光学素子を用いて形成され得る。 FIG. 15 shows a lenticular lens array as the imaging means, but the invention is not limited to this particular type of imaging means. Basically, any convergent diffraction or refractive microstructure (eg, Fresnel lens) can be used in place of a regular lens. The imaging means can further be formed using holographic optical elements.
ディスプレイ63の動作の原理は、視差バリア3および第1のイメージング手段60が、指向性照明の領域を生成することである。第1のイメージング手段60がレンチキュラレンズアレイである図15の実施形態において、視差バリア3のアパーチャ10を通過する光の部分は、レンチキュラレンズの部分60R上に入射し、一般に、右観察ウィンドウに向かって方向付けられ、そして、光の部分は、隣接し合うレンチキュラレンズの部分60L上に入射し、一般に、左観察ウィンドウに向かって方向付けられる。(「右」、「左」という用語は、通常の観察位置からディスプレイを観察する観察者によって見られるディスプレイの配向のことである。)
第2のイメージング手段61は、視差バリア3および第1のイメージング手段60によって生成された指向性照明のパターンを、イメージ表示層4上(または、イメージ表示層の平面に近い平面上)にイメージングする。その結果、左のイメージを表示するピクセルカラムC2、C4、C6等は、左観察ウィンドウに向かって進む光によって主に照射され、右のイメージを表示するピクセルカラムC1、C3、C5等は、右観察ウィンドウに向かって進む光によって主に照射される。2つのイメージは、異なった方向に表示され、これにより、マルチビューディスプレイを生成する。
The principle of operation of the
The
図15のディスプレイ63は、(標準視差バリアディスプレイと比較して)より大きいイメージの輝度を提供する。図1に示されるタイプの従来のディスプレイにおいて、ピクセルが左のイメージを表示しているか、右のイメージを表示しているかに関わらず、イメージ表示層のピクセルは、左に方向付けられた光によって照射され、右に方向付けられた光によって照射される。しかしながら、図15のディスプレイ63において、レンズアレイは、視差バリア3の透過性領域10を通過する光を再分散させ、これにより、左(または右)のイメージを表示するイメージ表示層のピクセルが、左(または右)に方向付けられた光によって主に照射される。これは、視差バリアの透過性領域10が、従来の視差バリアディスプレイにおけるよりも幅広くなることを可能にする。図15のディスプレイ63のさらなる利点は、クロストークが低減されることである。
The
左(または右)のイメージを表示するピクセルカラムが左(または右)に方向付けられた光によって主に照射されるので、ディスプレイ63は、より小さいイメージ混合ゾーンをさらに提供する。さらに、第1のイメージング手段によって、わずかな光がディスプレイの軸に沿って方向付けられるか、または、光が全く方向付けられず、これは、左のイメージと右のイメージとの間に、強度が弱い領域を提供する。
Since the pixel column displaying the left (or right) image is mainly illuminated by light directed to the left (or right), the
イメージング手段60、61の焦点距離は、第1のイメージング手段60が、第2のイメージング手段61の平面にバリア3をイメージングし、かつ、第2のイメージング手段61が、第1のイメージング手段60をイメージ表示層4の平面にイメージングするようにされることが好ましい。従って、視差バリアのイメージとイメージ表示層との間の分離は、視差バリアとイメージ表示層との間の分離よりも小さく、これにより、左のビューと右のビューとの間の角度分離は、前の実施形態について記載されたように拡大する。これにより、ビュー間に大きい角度分離を達成することが可能である一方で、イメージング手段および視差バリア3は、イメージ表示層から比較的遠く離れている。これは、例えば、イメージング手段の基板5および基板62の両方が、比較的厚くかつロバストに作製されることを可能にすることによって、システムの製造をより容易にし得る。基板5、62は、例えば、約0.5mmの厚さを有し得る。
The focal lengths of the
レンズのピッチは、第1のイメージング手段60のピッチがイメージ表示層4のピクセルのピッチとほぼ同じであり、かつ、第2のイメージング手段61のピッチが、イメージ表示層4のピクセルのピッチとほぼ同じか、またはほぼ2倍であることが好ましい。
The pitch of the lenses is such that the pitch of the first imaging means 60 is substantially the same as the pixel pitch of the
第2のイメージング手段の素子は、第1のイメージング手段の素子と位置合わせされることが好ましい。例えば、イメージング手段がレンチキュラレンズアレイで構成される場合、第2のレンチキュラレンズアレイのレンチキュラレンズ61aは、第1のレンチキュラレンズアレイの対応するレンチキュラレンズ60aと直接位置合わせされることが好ましい。しかしながら、他の構成が可能である。視差光学素子3のピッチは、第1のイメージング手段のピッチの2倍であることが好ましい。視差光学素子の各要素は、第1のイメージング手段60の2つの素子間の境界とほぼ位置合わせされることが好ましく、従って、視差光学素子が視差バリアであり、第1のイメージング手段がレンズアレイである場合、図15に示されるように、視差バリア3の各透過性領域10の中心が、第1のレンズアレイ60の2つのレンズ素子間の境界とほぼ位置合わせされる。
The element of the second imaging means is preferably aligned with the element of the first imaging means. For example, when the imaging means is composed of a lenticular lens array, it is preferable that the
図15に示される視差光学素子と第1のレンズアレイと第2のレンズアレイとを位置合わせすることによって、ディスプレイの法線方向の軸の周りに対称的構成される左および右観察ウィンドウを提供する。視差光学素子、第1のレンズアレイまたは第2のレンズアレイのいずれかの間の横方向の位置のずれは、2つの観察ウィンドウの位置に影響を及ぼさないが、2つの観察ウィンドウ間にクロストークをもたらす。 Aligning the parallax optic shown in FIG. 15, the first lens array, and the second lens array provides left and right viewing windows that are symmetrically configured about the normal axis of the display. To do. A lateral misalignment between either the parallax optic, the first lens array or the second lens array does not affect the position of the two observation windows, but crosstalk between the two observation windows Bring.
スペーサ(図示せず)は、第1のイメージング手段60と視差バリア3との間の分離が所望の値で維持されることを保証するように提供され得る。例えば、第1のイメージング手段60は、(不定期な空間的間隔で)スペーサカラムを有し、第1のイメージング手段60と視差バリア3との間の分離を維持し得る。
A spacer (not shown) may be provided to ensure that the separation between the first imaging means 60 and the
視差バリア3は、不透明領域11が光透過性基板(図示せず)上に配置された、固定された視差バリアであり得る。あるいは、視差バリア3は、無効にすることが可能な視差バリアであり得、例えば、透明領域10および不透明領域11は、例えば、液晶層等のアドレス指定可能な層において規定され得、これにより、バリアは、その領域にわたって均一の透過性を有するように、液晶をスイッチングすることによって無効にされ得る。無効にすることが可能な視差バリアを使用することによって、ディスプレイ63を従来の2D表示モードにスイッチングすることが可能になる。
The
図16は、本発明のさらなるディスプレイ63’の平面断面図である。ディスプレイ63’は、多様な点で図15のディスプレイ63に対応し、従って、2つのディスプレイ間の相違のみが記載される。
FIG. 16 is a cross-sectional plan view of a further display 63 'of the present invention. The display 63 'corresponds in various ways to the
図16のディスプレイ63’において、図15の視差バリア3および別個のバックライトは存在しない。その代わりに、ディスプレイ63’に、導波管64と、この導波管の側面に沿って配置された1つ以上の光源65とから構成されるバックライト66が提供される。導波管64の両側の側面64a、64bに沿って配置される2つの光源65が、図16に示されるが、本発明は、図16に示されるバックライトの特定の構成に限定されず、1つの光源または3つ以上の光源が用いられ得る。光源65は、導波管のそれぞれの側面の全部または実質的に全部に沿って広がることが好ましく、例えば、蛍光灯であり得る。
In the display 63 'of FIG. 16, the
周知のように、光源65からの光は、導波管64に入り、内側の全反射の現象によって導波管64内に捕えられ、導波管64の前面67または後面68上に入射する導波管内に伝播する光は、内側の全反射を経て、導波管から発しない。
As is well known, light from the light source 65 enters the
図16の実施形態によると、拡散ドットは、導波管の後面68の選択された領域69に提供される。導波管内に伝播する光が導波管の後面68の領域69上に入射し、ここで、拡散ドットが提供された場合、光は、後面68から鏡面反射せず、むしろ、図16に示されるように、拡散ドットによって散乱させられる。従って、散乱光のいくらかは、法線に対する臨界角度よりも小さい角度をなす導波管の前面67に入射し、従って、導波管から外にイメージ表示層4に向かって反射する。
According to the embodiment of FIG. 16, diffusing dots are provided in selected
光は、拡散ドットが存在する領域69においてのみ導波管64から散乱され、拡散ドットがない導波管64からは発しない。従って、導波管64は、発光する領域(拡散ドットが存在する領域69に対応する)を有し、かつ、強く発光しない領域を有する。拡散ドットがある領域69が図16の紙面に向かって延びる細片の形態を有する場合、発光する導波管64の領域は、サイズ、形状、および位置が図15の視差バリア3の透過性領域10に対応し、発光しない導波管64の領域は、サイズ、形状、および位置が図15の視差バリア3の不透明領域11に対応する。従って、図16のディスプレイのバックライト66は、図15のディスプレイの従来のバックライトと視差光学素子3とを組み合わせ、第2のレンズアレイは、視差光学素子をイメージングするとして考えられ得る。視差光学素子のイメージとイメージ表示層との間の分離は、視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さく、これにより、左ビューと右ビューとの間の角度分離は、前の実施形態で記載されたように拡大し、上述の実施形態の利点が保持される。
Light is scattered from the
拡散ドットがない導波管64の領域69は、吸収性材料でコーティングされ、これらの領域から光が散乱されないことを保証し得る。これは、図15の視差バリア3の不透明領域11に対応することが意図される導波管の領域から発する光の強度を低減する。
The
拡散ドットは、導波管の前面67、および/または導波管の後面68に提供され得る。 The diffusing dots may be provided on the front surface 67 of the waveguide and / or the rear surface 68 of the waveguide.
拡散ドットは、拡散構造、回析構造、または微細屈折構造からなり得る。光は、拡散ドットが提供された領域69から散乱し、かつ、拡散ドットが提供されない領域においては強く散乱しないと仮定すると、これらのドットの構造が精密であるかどうかは重要でない。
The diffusing dots can consist of a diffusing structure, a diffractive structure, or a fine refractive structure. Assuming that light scatters from
導波管64の前面67および第1のイメージング手段の表面は、導波管64と第1のイメージング手段との間の正確な位置合わせが自動的に提供されるように形成され得る。
The front surface 67 of the
図17は、本発明のさらなるディスプレイ63’’の平面断面図である。ディスプレイ63’’は、概して、図15のディスプレイ63に対応し、従って、相違のみが記載される。
FIG. 17 is a cross-sectional plan view of a
図17のディスプレイ63’’には、再び、導波管64と、この導波管64の側面64a、64bに沿って配置された少なくとも2つの光源65a、65bとから構成されるバックライト66が提供される。導波管64の両方の側面に沿って配置される2つの光源65a、65bが図16に示されるが、本発明は、バックライトの特定の構成に限定されない。光源65a、65bは、導波管のそれぞれの側方エッジのすべて、または実質的にすべてに沿って広がることが好ましく、例えば、蛍光灯であり得る。
The
バックライト66は、可視スペクトルの光を発する少なくとも1つの光源65bを備える。このバックライトは、可視スペクトルの光を発せず、かつ、可視スペクトル外側の波長でのみ、例えば、スペクトルの紫外線領域の波長でのみ発する少なくとも1つの光源65aをさらに備える。可視光の光源65bおよび可視スペクトル外側の光の光源65aは、互いに独立して制御することができる。
The
バックライト66において、導波管64の後面68は平坦ではなく粗く作られ、これにより、導波管64内を伝播し導波管の後面68に入射する光は、鏡面反射するのではなく散乱される。その結果、光源65bが可視光を発する(かつ、他の光源65aがオフである)場合、導波管64は、この前面から、その領域全体にわたって実質的に均一な強度で可視光を発する。従って、ディスプレイ63’’は、従来の2Dディスプレイとして機能し、かつ、指向性効果は生じない。
In the
可視スペクトル外側の光の光源65aからの光によって照射された場合に可視光を発する材料70は、導波管70の後面68の選択された領域に提供される。光源65aが紫外線を発する実施形態において、材料70は、例えば、紫外線によって照射された場合に蛍光を発し、かつ可視光を発する材料であり得る。可視光の光源65bおよび材料70が発した光のスペクトルは、可視光の光源65bによってのみ照射された場合に、材料70が完全に不活性であるように選択されることが好ましい。
A material 70 that emits visible light when illuminated by light from a light source 65 a of light outside the visible spectrum is provided in selected areas of the rear surface 68 of the
光源65aがオンであり、可視光の光源65bがオフである場合、紫外線が導波管に入り、材料70の領域に入射する。可視光は、材料70から発するが、材料70が存在しない領域71では発しない。その結果、可視光は、材料70が存在する導波管64からのみ発し、材料70が存在しない導波管64から発しない。従って、導波管64は、可視光を発する領域(材料70が存在する領域に対応する)を有し、かつ可視光を強く発しない領域71を有する。材料70が存在する領域が図17の紙面に向かって延びる細片の形状を有する場合、可視光を発する導波管64の領域は、サイズ、形状および位置が図15の視差バリア3の透過性領域10に対応し、可視光を発しない導波管64の領域は、サイズ、形状、および位置が図15の視差バリア3の不透明領域に対応する。従って、図16のディスプレイのバックライト66は、図15のディスプレイの従来のバックライトおよび視差光学素子3の機能を組み合わせ、ディスプレイは、指向性モードで動作し、かつ、第2のレンズアレイ61は、視差光学素子をイメージングすると考えられ得る。視差光学素子のイメージとイメージ表示層との間の分離は、視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さく、これにより、上述の利点が得られる。
When the light source 65a is on and the visible
材料70は、導波管の前面67および/または導波管の後面68上に提供され得る。材料70として用いるために適切な蛍光細片は、同時係属中の英国特許出願第0401064.1号に記載され、その内容は、参考のため、本明細書中に援用される。
図17の実施形態における導波管67内に提供された材料70は、蛍光材料に限定されず、代替的に、例えば、燐光材料でもよい。 The material 70 provided in the waveguide 67 in the embodiment of FIG. 17 is not limited to a fluorescent material, but may alternatively be a phosphorescent material, for example.
ディスプレイ63’’は、2D表示モードから指向性表示モードに容易にスイッチングされ得る。これは、可視光源65bをオンにスイッチングし、かつ、他の光源65aをオフにスイッチングすることによって2Dモードで動作され得るか、または、可視光源65bをオフにスイッチングし、かつ、他の光源65aをオンにすることによって指向性モードで動作され得る。
The
図18は、本発明のさらなるディスプレイ72の平面断面図である。ディスプレイ72は、複数の点で図15のディスプレイ63に対応し、従って、相違のみが記載される。
FIG. 18 is a cross-sectional plan view of a
図18のディスプレイ72において、図15の視差バリア3および別個のバックライトは存在しない。その代わりに、ディスプレイ72には、視準光を発し、好ましくはディスプレイ72の軸に沿って視準されるバックライト73が提供されるか、または、このバックライトによって照射される。
In the
図18のディスプレイ72において、図15のディスプレイの第1のイメージング手段60は存在しない。その代わりに、視準光をバックライトから、一般に、右観察ウィンドウまたは左観察ウィンドウに向かって方向付けるために光指向性素子60’が提供される。さらに、光指向性素子および第2のイメージング手段61は、右観察ウィンドウに方向付けられた光が右イメージを表示するピクセルカラムC1、C3、C5等を通過し、かつ、左イメージを表示する左観察ウィンドウに方向付けられた光がピクセルカラムC2、C4、C6等を通過するように構成される。従って、図18のディスプレイは、図15のディスプレイ63を参照してすでに説明されたように、輝度が改善されている。
In the
図18の実施形態において、光指向性素子60’は、図18の紙面に向かって延びるプリズムのアレイである。プリズムアレイのピッチPpが、イメージ表示層4のピクセルのピッチのほぼ2倍であることが好ましい。プリズムアレイの一方の面76に入る光は、レンズアレイ61の1つ以上の素子に向かって方向付けられ、レンズアレイ61の各素子は、光をそれぞれのピクセルに向かってフォーカスする。光は、ピクセルの平面におけるポイント77、または、レンズアレイとピクセル4の平面との間の平面におけるポイント77でフォーカスされ得る。
In the embodiment of FIG. 18, the
バックライトからの光がフォーカスされるポイント77は、光透過性スリットとして機能する。ポイント77間の領域は暗い。左イメージと右イメージとの間の角度分離は、ポイント77の平面とイメージ表示層4との間の分離Svによって決定される。従って、この実施形態は、ビュー間に広い角度分離を達成することができる一方で、イメージング手段の基板5および基板75の両方を比較的厚くかつロバストに作製することを可能にする。基板5、75は、例えば、約0.5mmの厚さを有し得る。
The
光指向性素子は、プリズムアレイに限定されず、代替的に、例えば、レンチキュラレンズアレイで構成され得る。 The light directing element is not limited to the prism array, and may alternatively be constituted by, for example, a lenticular lens array.
図18の実施形態において、光指向性素子60’および第2のイメージング手段61は、共通の光透過性基板62を有するように示される。あるいは、光指向性素子60’および第2のイメージング手段61が別個の基板を有することが可能である。
In the embodiment of FIG. 18, the
好ましい実施形態において、バックライト73は、バックライトが視準光を発する視準モードと、バックライトが非視準光を発する非視準モードとの間でスイッチング可能である。バックライトが非視準光を発する場合、光指向性素子が光を左および右観察ウィンドウにのみ方向付けすることができず、かつ、ディスプレイは、従来の2Dモードで動作する。従って、この好ましい実施形態において、図18のディスプレイ72は、非視準光または視準光をそれぞれ発するようにバックライトを構成することによって、2D表示モードまたは指向性表示モードで動作され得る。これは、バックライト73の前方にスイッチング可能なディフューザを提供することによって行われ得る。上述のように、ディフューザがオフにスイッチングされた場合、バックライトの視準が保持され、指向性表示モードが取得される。ディフューザがオンにスイッチングされた場合、バックライトの視準が破壊されて2D表示モードが取得される。
In a preferred embodiment, the
図19は、本発明のさらなるディスプレイ72’の平面断面図である。図18の実施形態におけるように、この実施形態のディスプレイ72’には、視準され、好ましくはディスプレイ72’の軸に沿って視準される光を発するバックライト73が提供されるか、または、このバックライトによって照射される。
FIG. 19 is a cross-sectional plan view of a further display 72 'of the present invention. As in the embodiment of FIG. 18, the
バックライト73からの光をフォーカスするためにイメージング手段74が提供される。イメージング手段74は、バックライト73からの光を、バックライト73とイメージ表示層4との間に各々配置された、複数の横方向に分離されたポイント77にフォーカスする。図19のディスプレイにおいて、イメージング手段は、光透過性基板75上に形成されたレンチキュラレンズアレイによって形成される。各レンチキュラレンズアレイの各レンズは、イメージ表示層4のピクセルカラムC1...C6と実質的に平行に延び、光をバックライトのそれぞれの領域からポイント76の1つにフォーカスする。
Imaging means 74 is provided to focus the light from the
バックライトからの光がフォーカスされるポイント77は、光透過性スリットとして機能する。ポイント77間の領域は暗い。左イメージと右イメージとの間の角度分離がポイント77の平面とイメージ表示層4との間の分離Svによって決定される。従って、この実施形態は、ビュー間に広い角度分離を達成することを可能にする一方で、イメージング手段の基板5および基板75の両方を、それぞれ、厚くかつロバストに作製することを可能にする。基板5、75は、例えば、約0.5mmの厚さを有し得る。
The
バックライトからの光がフォーカスされるポイント77は、バックライト73とイメージ表示層4との間に位置することが図19に示される。バックライトからの光がフォーカスされるポイント77は、代替的に、イメージ表示層4のバックライト73に対して反対側に位置し得る。バックライトからの光がフォーカスされるポイント77がバックライト73に対してイメージ表示層4の反対側に位置する場合、これらのポイントは、ディスプレイのもう1つの基板内にあり得るか、または、ディスプレイと観察者との間にあり得る(図6の視差バリアのイメージ30’と類似の態様で)。図19における左イメージに割り当てられることが示されるピクセルは、バックライトからの光がフォーカスされるポイント77が、バックライト73に対してイメージ表示層4の反対側に位置する場合、図6を参照して記載されるように、右イメージに割り当てられ、その逆もあり得る。
FIG. 19 shows that the
好ましい実施形態において、イメージング手段の横方向のピッチは、イメージ表示層のピクセルピッチのほぼ2倍に作製される。この好ましい実施形態は、左(または右)イメージを表示するピクセルカラムが、左(または右)に方向付けられた光によって主に照射され、従って、ディスプレイ72’のイメージ混合ゾーンはより小さくなり、かつ、観察ウィンドウはより明るくなるという利点を有する。 In a preferred embodiment, the lateral pitch of the imaging means is made approximately twice the pixel pitch of the image display layer. In this preferred embodiment, the pixel column displaying the left (or right) image is mainly illuminated by light directed to the left (or right), thus the image mixing zone of the display 72 'is smaller, In addition, the observation window has the advantage of being brighter.
さらなる好ましい実施形態において、図19のディスプレイ72’のバックライト73は、このバックライトが視準光を発する視準モードと、バックライトが非視準光を発する非視準モードとの間でスイッチング可能である。バッライトが非視準光を発する場合、イメージング手段74は、光をバックライトからポイント76にフォーカスすることができず、ディスプレイは、従来の2Dモードで動作する。従って、この好ましい実施形態において、図19のディスプレイ72’は、2D表示モードまたは指向性モードで、バックライトが非視準光または視準光をそれぞれ発するように構成することによって動作され得る。これは、バックライト73の前方にスイッチング可能なディフューザを提供することによって行われ得る。ディフューザがオフにスイッチングされた場合、バックライトの視準が保持され、かつ、上述のように指向性表示モードが取得される。ディフューザがオンにスイッチングされた場合、バックライトの視準が破壊されて、2D表示モードが取得される。
In a further preferred embodiment, the
図19は、レンチキュラレンズアレイをイメージング手段として示すが、本発明は、この特定のタイプのイメージング手段に限定されない。基本的に、任意の収束回折または屈折微細構造(例えば、フレネルレンズ)が、通常のレンズの代わりに用いられ得る。イメージング手段は、さらに、ホログラフィ光学素子を用いて形成され得る。 Although FIG. 19 shows a lenticular lens array as the imaging means, the present invention is not limited to this particular type of imaging means. Basically, any convergent diffraction or refractive microstructure (eg, Fresnel lens) can be used in place of a regular lens. The imaging means can further be formed using holographic optical elements.
図15〜19の実施形態において、各レンズアレイ60、61、61’は、基板62と一体化されてもよいし、されなくてもよい。レンズアレイ60、61、61’が基板62と一体化されない場合、レンズアレイの屈折率は、基板62の屈折率と同じでもよいし、または異なってもよい。基板62は、例えば、ガラス基板でもよい。
In the embodiment of FIGS. 15 to 19, each
図15〜図19の実施形態において、イメージング手段60、60’、61(図に示されるレンズまたはプリズム層等)は、イメージ表示パネルの基板5に、および/またはバックライト73に接着剤を用いて取り付けられ得る。接着剤は、レンズまたはプリズム層の材料の屈折率よりもはるかに小さい屈折率を有することが好ましい。レンズまたはプリズムは、例えば、ガラスまたはプラスティック材料等の任意の適切な材料から作製され得る。
In the embodiment of FIGS. 15-19, the imaging means 60, 60 ′, 61 (such as the lens or prism layer shown in the figure) use an adhesive on the
上述の実施形態は、スリットがバリア全体にわたって繰り返されて配置される標準的形態の視差バリアを組み込むことが記載される。同時係属中の英国特許出願第0228644.1号、0306516.6号および0315170.1号は、視差バリアが非標準的形態であるディスプレイを開示する。例えば、同時係属中の出願第0306516.6号
が開示するのは、グループ間分離によってスリットの間隔が空けられたグループを繰り返して配置される視差バリアであり、各グループのスリットは、グループ間分離よりも小さいグループ内分離によって、間隔が空けられる。このような非標準的視差バリアは、視差光学素子およびイメージング手段が連係して、所望の非標準的形態の視差光学素子のイメージを生成することを保証することによって、本発明の実施形態に組み込まれ得る。これは、(a)上述のように、均一なレンズアレイ29と組み合わせられた非標準的設計の視差光学素子3を有することと、(b)非標準的レンズアレイ29と組み合わされた上述の標準的視差光学素子3を有することと(ここで、この非標準的レンズアレイ29は、適切にパターニングされ得、レンズは必ずしも円柱形でなく、必ずしも直線でなく、またはレンズ面に不透明なパッチを含み得る)、あるいは、(c)非標準的視差光学素子3および非標準的レンズアレイ29の両方を有することとによって達成され得る。
The above-described embodiments are described as incorporating a standard form of parallax barrier in which the slits are repeated throughout the barrier. Co-pending UK patent applications 0228644.1, 0306516.6 and 0315170.1 disclose displays where the parallax barrier is a non-standard form. For example, copending application No. 0306516.6 discloses a parallax barrier in which a group of slits spaced apart by separation between groups is repeatedly arranged, and each group of slits is separated between groups. Spaced by smaller intra-group separation. Such non-standard parallax barriers are incorporated into embodiments of the present invention by ensuring that the parallax optic and the imaging means work together to produce an image of the desired non-standard form of parallax optic. Can be. This includes (a) having a non-standard
レンズアレイを含む上記の実施形態のいずれにおいても、レンズアレイは、GRIN(グレーデッドインデックス)レンズのアレイであり得る。 In any of the above embodiments that include a lens array, the lens array may be an array of GRIN (Graded Index) lenses.
図20は、図16のディスプレイ63’のバックライトの改変例を示す。図20のバックライトは、第1の導波管94と、第1の導波管の側面に沿って配置される、1つ以上の第1の光源95とを含む。図20においては、第1の導波管の対抗する側面94aおよび94bに沿って配置されている2つの第1の光源95が示されているが、本発明は、この特定の構成に限定されず、光源が1つだけ、または2つより多く設けられてもよい。光源95は、第1の導波管のそれぞれの側面の全て、または実質的に全てにわたって延びることが好ましく、例えば、蛍光管であり得る。
FIG. 20 shows a modification of the backlight of the
第1の導波管94の背面94cの選択された領域84に拡散ドットが設けられる。拡散ドットがある領域84は、例えば、ストライプの形態であり、図20の紙の面に向かって延び得る。導波管の前面94cの拡散ドットが設けられた領域84に、第1の導波管内を伝播する光が入射する場合、その光は、鏡によるような反射をするのではなく、上記の図16を参照しながら説明したように、第1の導波管の外側に散乱される(図20においては、観察者は、ページの上にいると仮定され、光は、第1の導波管94の外側に、概して上方向に散乱される)。
A diffusion dot is provided in a selected
バックライトは、第2の導波管94’と、第1の導波管の側面に沿って配置される、1つ以上の第2の光源95’とをさらに含む。第2の導波管94’は、後ろに配置され、概して、第1の導波管94と平行である。第2の導波管94’は、サイズおよび形の面で第1の導波管94にほぼ相当する。図20においては、2つの第2の光源95’が、第2の導波管94’の対向する側面94a’および94b’に沿って配置されるが、本発明は、この特定の構成に限定されず、第2の光源が1つのみ、または2つより多く用いられてもよい。光源95’は、第2の導波管のそれぞれの側面の全て、または実質的に全てに沿って延びることが好ましく、例えば、蛍光管であり得る。
The backlight further includes a second waveguide 94 'and one or more second light sources 95' disposed along the side of the first waveguide. The
拡散ドット89が、第2の導波管94’の前面94d’の実質的に全てにわたって設けられる。従って、第2の光源95’が照射される場合、光は、第2の導波管の前面94d’の面積のほとんどにわたって、前面94d’の外側に散乱される。 A diffusing dot 89 is provided over substantially all of the front surface 94d 'of the second waveguide 94'. Thus, when the second light source 95 'is illuminated, the light is scattered outside the front surface 94d' over most of the area of the front surface 94d 'of the second waveguide.
従って、図20のバックライトは、「パターンモード」と「均一モード」との間でスイッチング可能である。「パターンモード」において、第1の光源95は照射され、第2の光源95’は照射されない。光は、第1の導波管94のみを伝播し、バックライトは、光を放射する領域(これらの領域は、拡散ドットがある領域84に対応する)を有し、光を放射しない領域(これらの領域は拡散ドットがない領域に対応する)を有する。「均一モード」において、第2の光源95’が照射され、光が第2の導波管を伝播する。拡散ドット89が第2の導波管94’の前面94d’の実質的に全体にわたって設けられているので、バックライトは、「均一モード」において、領域全体にわたって、実質的に均一な照明を提供する。図20のバックライトが設けられたディスプレイは、バックライトを「パターンモード」から「均一モード」にスイッチングすることによって、方向性表示モードから従来の2−D表示モードへとスイッチングされ得る。
Therefore, the backlight of FIG. 20 can be switched between the “pattern mode” and the “uniform mode”. In the “pattern mode”, the
「均一モード」において、第1の光源95は照射されてもよいし、照射されなくてもよい。所望される場合、第1の光源は、継続的にオンに維持されてもよいし、バックライトは、第2の光源95’をそれぞれオンまたはオフにスイッチングされることによって、「均一モード」または「パターンモード」のいずれかにされる。(パターニングされた導波管を均一モードで照射されるように維持することは、バックライトの領域にわたる強度のある程度のばらつきの原因となり得るが、いくつかの用途においては、この起こり得る欠点よりも、第2の光源95’のみをスイッチングされる必要性が重要となり得る。)
内部反射が第1の導波管の背面94cにおいて内部反射が発生することを確実にするため、第1の導波管94と第2の導波管94’との間の空間が、第1の導波管よりも低い屈折率を有することが必要である。これは、第1の導波管94と第2の導波管94’との間にエアギャップを設けることによって簡便に達成されてもよいし、あるいは、第1の導波管94と第2の導波管94’との間の空間が、低い屈折率を有する光透過材料で充填されてもよい。
In the “uniform mode”, the
In order to ensure that internal reflection occurs at the
第1の導波管94上に拡散ドットが設けられた領域84の背面は、例えば、金属コーティングを付与することによって、反射性にされてもよい。これが行われる場合、拡散ドットによって第2の導波管94’に向かって散乱される任意の光が、観察者に向かって戻るように反射される。(第1の導波管94上に拡散ドットが設けられた領域84の背面が反射性にされる場合、第2の導波管94’から上向きに散乱される光を反射面がブロックし得るので、第1の光源および第2の光源は均一モードを達成するように照射される。)
各導波管には、反射防止コーティング(図示せず)が設けられてもよい。
The back surface of the
Each waveguide may be provided with an anti-reflective coating (not shown).
図21は、本発明による他のバックライトを示す。このバックライトは、導波管94と、導波管の側面に沿って配置される1つ以上の光源95とを含む。図21には、導波管94の対向する側面94aおよび94bに沿って配置されている2つの光源95が示されているが、本発明はこの特定の構成に限定されず、用いられる光源は1つのみであってもよいし、2つより多くてもよい。光源95は、導波管のそれぞれの側面の全て、または実質的に全てに沿って延びることが好ましく、例えば、蛍光管であり得る。
FIG. 21 shows another backlight according to the present invention. The backlight includes a
導波管94は、2つの光透過基板92と93との間に挟まれる、液晶材料の層87を含む。液晶層は、例えば、液晶層87にわたって電界が印加されることを可能にする電極(図示せず)によってアドレス可能である。液晶層の領域87Aおよび87B(図21において破線で示す)は、例えば、液晶層の選択された領域にわたって電界が印加されることを可能にする適切にパターニングされた電極を用いることによって、互いに依存せずにアドレス可能である。液晶層の領域87Aおよび87Bは、例えば、ストライプの形態であり、図21の紙の面に向かって延び得る。
液晶層の領域87Aおよび87Bは、散乱モード、またはクリアな光透過モードへとスイッチングされ得る。全ての液晶領域が光透過モードにスイッチングされる場合、光は、散乱が最小限である状態で導波管を伝播する。すなわち、光は、上方基板92の上面92aで内部反射を受け、上方基板92および液晶層87を下方基板93に向かって通過し、下方基板93の底面93bで内部反射を受け、上方基板92に向かって戻るように反射する。導波管から放射される光は、少ないか、またはない。
The
導波管から光を放射させるため、1つ以上の液晶領域が、図21において参照符号85で模式的に示す領域を形成するようにスイッチングされる。第1の導波管内で伝播する光が散乱領域85に入射する場合、光は、上記の図16を参照しながら説明したように、導波管の外側に散乱される(図21において、観察者はページの上にいると仮定され、光は、導波管94の外側に、概して上方向に散乱される)。
In order to emit light from the waveguide, one or more liquid crystal regions are switched to form a region schematically indicated by
図21は、交互の液晶領域87Aの全てが散乱領域85を生成するようにスイッチングされている導波管を示す。他の液晶領域87Bは、散乱させないようにスイッチングされる。光は、導波管94の前面の散乱領域85にほぼ相当する領域のみから放射され、バックライトは「パターンモード」で動作する。
FIG. 21 shows a waveguide that has been switched so that all of the alternating
全ての液晶領域87Aおよび87Bが散乱領域を形成するようにスイッチングされる場合、液晶層87は、領域全体にわたって光を散乱させ、光が導波管94の領域の実質的に全体から放射されるようになる。従って、全ての液晶領域87Aおよび87Bが散乱領域を形成するようにスイッチングされる場合、バックライトは、「均一モード」で動作する。バックライトは、液晶領域をスイッチングすることによって、「パターンモード」と「均一モード」との間でスイッチングされ得る。図21のバックライトが設けられたディスプレイは、バックライトを「パターンモード」から「均一モード」にスイッチングすることによって、方向性表示モードから従来の2−D表示モードへとスイッチングされ得る。
When all the
図21のバックライトのある実施例において、上方基板92の背面92bはその領域全体にわたって平滑である。この実施例においては、大幅な散乱なしに光を透過する状態と光を散乱させる状態との間でスイッチングされ得る液晶材料、例えば、ポリマー分散液晶(PDLC)などを層87が含むことが必要である。散乱領域85は、液晶層の領域を散乱モードにスイッチングすることによって得られる。
In the embodiment of the backlight of FIG. 21, the back surface 92b of the upper substrate 92 is smooth throughout its area. In this embodiment,
例えば、液晶層の領域87Aは、散乱領域85を生成するように散乱モードにスイッチングされる。上方基板92から液晶層の領域87Aへと通過する光は、液晶材料によって散乱され、一部の光が上方向に反射され、導波管94の前面から外側へと通過し得る。反対に、液晶層の領域87Bが、散乱させないモードへとスイッチングされる。上方基板92から液晶層の領域87Bへと通過する光は、液晶によって散乱されることなく、下方基板へと通過するのみである。液晶層の領域87Bが散乱させないモードにある場合、バックライトは、「パターンモード」である。
For example, the
バックライトの「均一モード」を達成するため、液晶層の領域87Aおよび87Bの全ては、散乱モードにスイッチングされる。導波管94の背面は、面積の実質的に全体にわたって散乱させる。
In order to achieve a “uniform mode” of the backlight, all of the
この実施例において、散乱領域85および非散乱領域のサイズおよび位置を変更することが可能である。例えば、2つの隣接する液晶領域を散乱モードに、次の液晶領域を非散乱モードに、次の2つの液晶領域を散乱モードに、次の液晶領域を非散乱モードにスイッチングされて、2:1のアパーチャ対バリア比を有する視差バリアをシミュレートすることなどが可能である。
In this embodiment, it is possible to change the size and position of the
あるいは、散乱領域85の所望の位置に対応する、上方基板92の背面92bの領域は、これらの領域が常に光を散乱させるように、粗くされてもよい。バックライトは、液晶領域87Bを、それぞれ、散乱モードまたは非散乱モードにスイッチングされることによって、「均一モード」および「パターンモード」との間でスイッチングされ得る。
Alternatively, the areas of the back surface 92b of the upper substrate 92 that correspond to the desired position of the
さらなる別の例として、上方基板の背面92bは、その領域全体にわたって、光学的に粗くてもよい。この実施形態においては、液晶材料の層87が、変更され得る屈折率を有することが必要である。散乱領域85は、液晶の屈折率が導波管94の屈折率と一致しないように、対応する液晶領域87Aをスイッチングすることによって得られる。上方基板を伝播する光は、上方基板の上面の光学的に粗い表面を「見」、散乱する。
As yet another example, the upper substrate back surface 92b may be optically rough throughout its area. This embodiment requires that the
非散乱領域は、領域87Bの液晶の屈折率が上方基板92の屈折率に一致するように、対応する液晶領域87Bをスイッチングすることによって得られる。上方基板を伝播する光は、光学的に粗い表面を「見」ず、散乱されることなく、液晶層へと通過する(その後、下方基板の背面93bにおいて内部反射される)。 The non-scattering region is obtained by switching the corresponding liquid crystal region 87B so that the refractive index of the liquid crystal in the region 87B matches the refractive index of the upper substrate 92. The light propagating through the upper substrate does not “see” the optically rough surface and passes through the liquid crystal layer without being scattered (then it is internally reflected at the back surface 93b of the lower substrate).
反射面は、散乱領域の位置が固定される場合、散乱領域85の後ろに設けられ得、これは、図21において、参照符号86で示される。散乱領域85によって背面93に向かって散乱される任意の光は、反射面86によって、観察者に向かって反射される。
The reflective surface may be provided behind the
図22は、さらなるバックライトを示す。このバックライトは、導波管94と、導波管の側面に沿って配置される、1つ以上の光源95とを含む。図22において、導波管94の対抗する側面94aおよび94bに沿って配置されている、2つの光源95が示されているが、本発明はこの特定の構成に限定されず、用いられる光源は、1つのみであってもよいし、2つより多くてもよい。光源95は、導波管のそれぞれの側面の全て、または実質的に全てに沿って延びることが好ましく、例えば、蛍光管であり得る。
FIG. 22 shows a further backlight. The backlight includes a
導波管94の背面94cの選択された領域に拡散ドットが設けられる。拡散ドットがある領域84は、例えば、ストライプの形態であり、図22の紙の面に向かって延び得る。導波管の前面94cの拡散ドットが設けられた領域84に、第1の導波管内を伝播する光が入射する場合、その光は、鏡によるような反射をするのではなく、上記の図16を参照しながら説明したように、第1の導波管の外側に散乱される(図22においては、観察者は、ページの上にいると仮定され、光は、第1の導波管94の外側に、概して上方向に散乱される)。
Diffusion dots are provided in selected areas of the
レンズアレイ88は、導波管94の前面に配置される。レンズアレイは、導波管94によって放射される光を、主に、第1の方向(または方向の第1の範囲)90および第2の方向(または方向の第2の範囲)91に向ける。第1の方向(または方向の第1の範囲)90および第2の方向(または方向の第2の範囲)91は、垂直方向を含む方向の第3の範囲によって隔てられていることが好ましい。光が主に第1および第2の方向(または、方向の第1および第2の範囲)90および91に向けられるので、第1および第2の方向(または、方向の第1および第2の範囲)90および91の光の強度は、方向の第3の範囲の強度よりも高い。第1の方向(または方向の第1の範囲)90および第2の方向(または方向の第2の範囲)91は、垂直方向の対向する側にそれぞれあり、垂線に対して実質的に対称であることが好ましい。
The
図22のバックライトは、特に、方向性ディスプレイにおいて用いられることに適する。代表的なデュアルビューディスプレイは、垂直方向の対向する側にある方向に沿ってイメージが表示される状態で、例えば、2つのイメージを表示する。図22のバックライトは、光を、主に、2つのイメージがデュアルビューディスプレイによって表示される方向に向けて、明るいイメージを提供する。対照的に、従来のバックライトは、垂直方向に沿って最高の輝度を有し、軸からはずれた方向から観察される場合は、低い輝度を有する。 The backlight of FIG. 22 is particularly suitable for use in a directional display. A typical dual view display displays two images, for example, in a state where images are displayed along a direction on the opposite side in the vertical direction. The backlight of FIG. 22 provides a bright image by directing light primarily in the direction in which the two images are displayed by the dual view display. In contrast, conventional backlights have the highest brightness along the vertical direction and have lower brightness when viewed from off-axis directions.
4ビュー照明システムは、マイクロレンズの2Dアレイおよび拡散ドットの2Dアレイを用いることによって作製され得る。これは、2つのビューの上に2つのビューがあるように配置された4つのビューを提供し、ビューの水平間隔および垂直間隔の両方を提供する。 A four-view illumination system can be made by using a 2D array of microlenses and a 2D array of diffusing dots. This provides four views arranged so that there are two views above the two views, providing both horizontal and vertical spacing of the views.
図23は、さらなるバックライトを示す。このバックライトは、放射された光を2つの好ましい方向(または方向の範囲)90および91に向けるレンズアレイが設けられているという点で、図22のバックライトに類似する。図23のバックライトは、第2の導波管94’と、第2の導波管94’のそれぞれの側面に沿って配置される第2の光源95’とをさらに含む。拡散ドット89は、第2の導波管94’の前面の実質的に全体にわたって設けられる。図23の第2の導波管94’は、図20の第2の導波管94’にほぼ相当する。図23のバックライトは、図20のバックライトに関して上述したような様態で、「パターンモード」と「均一モード」との間でスイッチングされ得る。 FIG. 23 shows a further backlight. This backlight is similar to the backlight of FIG. 22 in that a lens array is provided that directs emitted light in two preferred directions (or range of directions) 90 and 91. The backlight of FIG. 23 further includes a second waveguide 94 'and a second light source 95' disposed along each side of the second waveguide 94 '. The diffusion dots 89 are provided over substantially the entire front surface of the second waveguide 94 '. The second waveguide 94 'in FIG. 23 substantially corresponds to the second waveguide 94' in FIG. The backlight of FIG. 23 can be switched between “pattern mode” and “uniform mode” in the manner described above with respect to the backlight of FIG.
図20〜23のバックライトは、例えば、図16のディスプレイ63’または図17のディスプレイ63’’に組み込まれ得る。 The backlights of FIGS. 20-23 can be incorporated into the display 63 'of FIG. 16 or the display 63' 'of FIG. 17, for example.
図20〜23の実施形態において、拡散ドットの密度は、光源95からの距離が増大するにつれて低減する、導波管内を伝播する光の強度を補償するように、空間照射均一性を変更するために調節され得る。これは、図20および図23の実施形態の両方の導波管に適用され得る。
In the embodiment of FIGS. 20-23, the density of the diffusing dots is reduced to compensate for the spatial illumination uniformity to compensate for the intensity of light propagating in the waveguide, which decreases as the distance from the
図20〜23の実施形態において、拡散ドットは、プリズム、突出部などの微細反射構造と置き換えられ得る。これは、例えば、導波管の拡散ドットが設けられた領域から放射の方向性を制御することによって用いられ得る。 In the embodiments of FIGS. 20-23, the diffusing dots can be replaced with fine reflective structures such as prisms, protrusions and the like. This can be used, for example, by controlling the radiation direction from the region of the waveguide where the diffusing dots are provided.
上述の実施形態は、多様に変更され得る一方で、依然として添付の請求項の範囲内に留まり得る。可能な変形は、以下の変形を含むが、これらに限定されない。 While the above-described embodiments may be varied in many ways, they may still remain within the scope of the appended claims. Possible variations include, but are not limited to, the following variations.
単一のレンズアレイで形成されたイメージング手段が提供されるすべての実施形態において、イメージング手段は、代替的に、リアルレンズのグループアレイによって構成され得る。このリアルレンズの有効な等価物は、この実施形態におけるイメージング手段に指定された位置に同じ有効焦点距離を有する単一のレンズアレイである。 In all embodiments where an imaging means formed of a single lens array is provided, the imaging means may alternatively be constituted by a group array of real lenses. An effective equivalent of this real lens is a single lens array having the same effective focal length at the location specified for the imaging means in this embodiment.
イメージング手段が視差光学素子をイメージングする上述の実施形態のすべてにおいて、ディスプレイは、複数の視差光学素子を備え得る。第1の視差光学素子は、上述のように、イメージング手段によってイメージングされる。他の視差光学素子は、光を改変して、クロストークを改善するか、または、2次観察ウィンドウを除去するために提供され得る。2次視差光学素子を提供することによって、例えば、図7Bに記載された問題が解決される。2次光学素子は、クロストークまたは2次観察ウィンドウを低減するために上述した他の技術と共に用いられ得る。 In all of the above embodiments where the imaging means images the parallax optical element, the display may comprise a plurality of parallax optical elements. As described above, the first parallax optical element is imaged by the imaging means. Other parallax optical elements can be provided to modify the light to improve crosstalk or eliminate the secondary viewing window. By providing a secondary parallax optical element, for example, the problem described in FIG. 7B is solved. Secondary optical elements can be used in conjunction with other techniques described above to reduce crosstalk or secondary observation windows.
上述のディスプレイは、2つのビューを表示する。しかしながら、記載された実施形態のいずれも、ただ2つのビューを表示することに限定されず、かつ、3つ以上のビューが表示されてもよい。さらに、上述のディスプレイは、横方向に分離された観察窓を提供するが、本発明は、垂直方向に分離された観察ウィンドウを提供するか、または、横方向に分離された観察ウィンドウおよび垂直に分離された観察ウィンドウの両方を提供するディスプレイにも適用され得る。 The display described above displays two views. However, any of the described embodiments are not limited to displaying just two views, and more than two views may be displayed. Furthermore, while the above-described display provides a laterally separated viewing window, the present invention provides a vertically separated viewing window or a laterally separated viewing window and a vertically It can also be applied to displays that provide both separate viewing windows.
図9Dのディスプレイのイメージング手段は、代替的に、図9Aのディスプレイのイメージング手段と類似の態様で3つのレンズアレイで形成され得る。 The imaging means of the display of FIG. 9D can alternatively be formed with three lens arrays in a manner similar to the imaging means of the display of FIG. 9A.
図11のディスプレイには、図7Fのディスプレイにおいて除去され、破壊された2次ウィンドウに提供されたものと類似の不透明フランジのルーバー構成が提供され得る。 The display of FIG. 11 may be provided with an opaque flange louver configuration similar to that provided in the secondary window removed and destroyed in the display of FIG. 7F.
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
(要約)
本発明によるマルチビュー指向性ディスプレイは、視差光学素子(3)と、ピクセル化されたイメージ表示層(4)と、視差光学素子およびイメージ表示層の一方をイメージングするためのイメージング手段(29)とを備える。イメージは、イメージと、視差光学素子およびイメージ表示層のもう一方との間の分離が、視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さく、これにより、ディスプレイによって生成された2つの観察ウィンドウ間の角度分離を拡大するように形成され得る。
As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, this invention should not be limited and limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments of the present invention. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.
(wrap up)
A multi-view directional display according to the present invention comprises a parallax optical element (3), a pixelated image display layer (4), and imaging means (29) for imaging one of the parallax optical element and the image display layer. Is provided. The image has a smaller separation between the image and the other of the parallax optic and the image display layer than the separation between the parallax optic and the image display layer, thereby allowing two observations produced by the display. It can be formed to increase the angular separation between windows.
イメージング手段(29)は、視差光学素子のイメージを形成し、これにより、イメージとイメージ表示層との間の分離が、視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さくなるか、または大きくなり、これにより、ディスプレイによって生成された2つの観察ウィンドウ間の角度分離を拡大または縮小し得る。 The imaging means (29) forms an image of the parallax optic, whereby the separation between the image and the image display layer is less than the separation between the parallax optic and the image display layer, or This can increase or decrease the angular separation between the two viewing windows generated by the display.
イメージング手段(29)は、視差光学素子およびイメージ表示層の一方のイメージを形成し、これにより、視差光学素子またはイメージ表示層のイメージは、視差光学素子またはイメージ表示層のピッチと実質的に等しいピッチを有し得る。 The imaging means (29) forms one image of the parallax optical element and the image display layer, whereby the image of the parallax optical element or the image display layer is substantially equal to the pitch of the parallax optical element or the image display layer. Can have a pitch.
2 イメージ表示要素
3 視差光学素子
4 イメージ表示層
5 第1の光透過性基板
6 第2の光透過性基板
7 バックライト
8 第1の偏光子
9 第2の偏光子
10 光透過性スリット
10’ 透過性スリットのイメージ
12 第1の光透過性基板
12’ 第2の光透過性基板
13 左観察ウィンドウ
14 右観察ウィンドウ
28 マルチビュー指向性ディスプレイ
29 レンチキュラレンズアレイ
2
Claims (34)
視差光学素子(3)と、
ピクセル化されたイメージ表示層(4)と、
該視差光学素子および該イメージ表示層の一方のイメージと、該視差光学素子および該イメージ表示層の他方との間の分離距離が、該視差光学素子と該イメージ表示層との間の分離距離よりも小さくなるように、該視差光学素子(3)および該イメージ表示層(4)の該一方をイメージングし、これにより、該ディスプレイによって生成された2つの観察ウィンドウ(13、14)間の角度分離を拡大するイメージング手段(29;29’;39;43、44、45;47、48;61)と、
該ディスプレイと観察者との間の距離を決定する第1のトラッキング手段、及び該ディスプレイに対する観察者の横方向の位置を決定する第2のトラッキング手段の少なくとも一方のトラックング手段(41)とを備え、
該イメージング手段の焦点距離を該第1のトラッキング手段により決定された距離に応じて制御する第1の制御と、該イメージング手段の横方向の位置を該第2のトラッキング手段により決定された観察者の横方向の位置に応じて制御する第2の制御の少なくとも一方の制御を行う、マルチビュー指向性ディスプレイ。 A multi-view directional display,
A parallax optical element (3);
A pixelated image display layer (4);
The separation distance between one image of the parallax optical element and the image display layer and the other of the parallax optical element and the image display layer is greater than the separation distance between the parallax optical element and the image display layer. Image one of the parallax optic (3) and the image display layer (4) such that the angular separation between the two viewing windows (13, 14) generated by the display is also reduced Imaging means (29; 29 ′; 39; 43, 44, 45; 47, 48; 61),
A first tracking means for determining a distance between the display and the observer, and at least one tracking means (41) of a second tracking means for determining a lateral position of the observer with respect to the display; Prepared,
A first control that controls the focal length of the imaging means in accordance with the distance determined by the first tracking means; and an observer whose lateral position of the imaging means is determined by the second tracking means. A multi-view directional display that performs at least one of the second controls that are controlled in accordance with the position in the horizontal direction .
視差光学素子(3)と、
ピクセル化されたイメージ表示層(4)と、
該視差光学素子(3)のイメージ(30、30’)と該イメージ表示層(4)との分離距離が、該視差光学素子(3)と該イメージ表示層(4)との間の分離距離よりも小さいか、または大きくなるように、該視差光学素子(3)をイメージングし、これにより、該ディスプレイによって生成された2つの観察ウィンドウ(13、14)間の角度分離をそれぞれ拡大または縮小するイメージング手段(29;29’;39;43、44、45;47、48;61)と、
該ディスプレイと観察者との間の距離を決定する第1のトラッキング手段、及び該ディスプレイに対する観察者の横方向の位置を決定する第2のトラッキング手段の少なくとも一方のトラッキング手段とを備え、
該イメージング手段の焦点距離を該第1のトラッキング手段により決定された距離に応じて制御する第1の制御と、該イメージング手段の横方向の位置を該第2のトラッキング手段により決定された観察者の横方向の位置に応じて制御する第2の制御の少なくとも一方の制御を行う、マルチビュー指向性ディスプレイ。 A multi-view directional display,
A parallax optical element (3);
A pixelated image display layer (4);
The separation distance between the image (30, 30 ′) of the parallax optical element (3) and the image display layer (4) is the separation distance between the parallax optical element (3) and the image display layer (4). Image the parallax optic (3) to be smaller or larger than this, thereby increasing or decreasing the angular separation between the two viewing windows (13, 14) generated by the display, respectively Imaging means (29; 29 ′; 39; 43, 44, 45; 47, 48; 61);
First tracking means for determining a distance between the display and an observer, and at least one tracking means for determining a lateral position of the observer with respect to the display;
A first control that controls the focal length of the imaging means in accordance with the distance determined by the first tracking means; and an observer whose lateral position of the imaging means is determined by the second tracking means. A multi-view directional display that performs at least one of the second controls that are controlled in accordance with the position in the horizontal direction .
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