JP4717778B2 - 多重奥行き表示装置および多重奥行き表示方法 - Google Patents
多重奥行き表示装置および多重奥行き表示方法 Download PDFInfo
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Description
70 プリズムフィルム(方向変更層)
78 ミラー層(方向変更層)
82 方向転換素子(方向変更層)
83 プリズム(方向変更層)
84 方向転換素子(方向変更層)
90 偏光ビームスプリッタ(方向変更層)
103 ミラー(方向変更層)
104 切り替え可能な液晶プリズム層(方向変更層)
114 回折素子(方向変更層)
130 プリズムフィルム(方向変更層)
Claims (36)
- 少なくとも2つの異なる知覚上の奥行きで画像を重ねて表示するための多重奥行き表示装置であって、
互いに独立した少なくとも第1の画像および第2の画像を表示するように構成された複数の画素を含み、当該第1の画像を形成する光を第1の範囲の方向に出射し、当該第2の画像を形成する光を第2の範囲の方向に出射する表示パネルと、
上記表示パネルから出射された上記第1の画像および上記第2の画像を形成する光の方向を変更する方向変更層とを備え、
上記方向変更層は、上記第1および第2の画像を形成する光が上記方向変更層に入射した後、上記方向変更層から1次元の焦点に向かって出射するように構成され、
上記第1の画像を形成する光は、上記表示パネルからユーザまで第1の行路に沿って進み、上記第2の画像を形成する光は、上記表示パネルからユーザまで第2の行路に沿って進み、
上記第1の画像を形成する光については、上記方向変更層から出射する光が上記方向変更層に入射した光に対して第1の角度だけ方向の変化した光となるように、当該第1の画像を形成する光の入射角度に応じて、上記方向変更層によって光の方向が変更され、
上記第2の画像を形成する光については、上記方向変更層から出射する光が上記方向変更層に入射した光に対して第2の角度だけ方向の変化した光となるように、当該第2の画像を形成する光の入射角度に応じて、上記方向変更層によって光の方向が変更され、
上記第1の角度と上記第2の角度とが異なり、
これらによって、ユーザが見たときに、上記第1の行路と第2の行路との行路差により多重化された複数の画像が生成され、当該複数の画像のうちの少なくとも一方が虚像であり、当該複数の画像が異なる奥行きで重なって見えることにより、上記第1の画像と第2の画像との間に、知覚上の奥行き差が生成されるようになっている多重奥行き表示装置。 - 上記方向変更層が、プリズム素子の繰り返しパターンを含むプリズムフィルムを備えている請求項1に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記プリズム素子の繰り返しパターンは、複数の繰り返し単位から形成され、各繰り返し単位は、多重奥行き表示装置によって表示される奥行きの数と等しい数のプリズム素子を含む請求項2に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記プリズムフィルムは、基板と一体的に形成されており、該基板は、基板内の全内部反射が、第1の画像を形成する光と第2の画像を形成する光との間の行路差を増大させるように構成されている請求項2に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記方向変更層が、複数のミラー素子を含むミラー層を備えている請求項1に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記ミラー素子間の間隔は、上記表示パネルの隣接画素間の間隔より狭い請求項5に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記方向変更層が、全内部反射がその内部で起こりうる複数の透明素子を含む全内部反射層を備える請求項1に記載の多重奥行き表示装置。
- 少なくとも2つの異なる知覚上の奥行きで画像を重ねて表示するための多重奥行き表示装置であって、
互いに独立した少なくとも第1の画像および第2の画像を表示するように構成された複数の画素を含み、当該第1の画像を形成する光を第1の範囲の方向に出射し、当該第2の画像を形成する光を第2の範囲の方向に出射する表示パネルと、
上記表示パネルから出射された上記第1の画像および上記第2の画像を形成する光の方向を変更する方向変更層とを備え、
上記表示パネルは、上記第1の画像を形成する光に第1の偏光を持たせ、上記第2の画像を形成する光に第1の偏光と異なる第2の偏光を持たせる偏光手段を備え、
上記方向変更層は、上記第1および第2の画像を形成する光が上記方向変更層に入射した後、上記方向変更層から1次元の焦点に向かって出射するように構成され、
上記第1の画像を形成する光は、上記表示パネルからユーザまで第1の行路に沿って進み、上記第2の画像を形成する光は、上記表示パネルからユーザまで第2の行路に沿って進み、
上記第1の画像を形成する光については、上記方向変更層から出射する光が上記方向変更層に入射した光に対して第1の角度だけ方向の変化した光となるように、上記第1の偏光に応じて、上記方向変更層によって光の方向が変更され、
上記第2の画像を形成する光については、上記方向変更層から出射する光が上記方向変更層に入射した光に対して第2の角度だけ方向の変化した光となるように、上記第2の偏光に応じて、上記方向変更層によって光の方向が変更され、
上記第1の角度と上記第2の角度とが異なり、
これらによって、ユーザが見たときに、上記第1の行路と第2の行路との行路差により多重化された複数の画像が生成され、当該複数の画像のうちの少なくとも一方が虚像であり、当該複数の画像が異なる奥行きで重なって見えることにより、上記第1の画像と第2の画像との間に、知覚上の奥行き差が生成されるようになっている多重奥行き表示装置。 - 第1の偏光と第2の偏光とが互いに直交している請求項8に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記方向変更層が、偏光に依存した屈折力を持つ素子を備えている請求項8または9に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記表示パネルの上記偏光手段の上方に配置された複屈折材料の層を上記方向変更層として備える請求項8〜10の何れか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記偏光手段が、パターン化移相子を含む請求項8〜11の何れか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記偏光手段が、表示パネルの各画素の偏光を第1の偏光と第2の偏光との間で切り替えることを可能とするように構成された切り替え可能な移相子を含む請求項8〜11の何れか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記切り替え可能な移相子が、液晶セルである請求項13に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記方向変更層は、複数のミラー素子を含むミラー層を備え、
さらに、上記方向変更層は、偏光子および追加の反射面を備え、これらミラー素子および追加の反射面は、第1および第2の画像を形成する光が、上記偏光子に到達する前に、上記ミラー素子および上記追加の反射面の両方によって奇数回または偶数回、反射されるように構成されている請求項8〜10の何れか1項に記載の多重奥行き表示装置。 - 上記ミラー層が、透明基材内に形成されている請求項15に記載の多重奥行き表示装置。
- 少なくとも2つの異なる知覚上の奥行きで画像を重ねて表示するための多重奥行き表示装置であって、
互いに独立した少なくとも第1の画像および第2の画像を表示するように構成された複数の画素を含み、当該第1の画像を形成する光を第1の範囲の方向に出射し、当該第2の画像を形成する光を第2の範囲の方向に出射する表示パネルと、
上記表示パネルから出射された上記第1の画像および上記第2の画像を形成する光の方向を変更する方向変更層とを備え、
上記表示パネルは、上記第1および第2の画像を時間的に交互に表示するように構成されており、
上記方向変更層は、上記第1の画像を形成する光の方向を第1の角度だけ修正する第1の状態と、第2の画像を形成する光の方向を第2の角度だけ修正する第2の状態との間で、交互に切り替わるように構成されており、上記第1および第2の画像を形成する光が上記方向変更層に入射した後、上記方向変更層から1次元の焦点に向かって出射するように構成され、
上記第1の画像を形成する光は、上記表示パネルからユーザまで第1の行路に沿って進み、上記第2の画像を形成する光は、上記表示パネルからユーザまで第2の行路に沿って進み、
上記第1の画像を形成する光については、上記方向変更層から出射する光が上記方向変更層に入射した光に対して第1の角度だけ方向の変化した光となるように、上記方向変更層によって光の方向が変更され、
上記第2の画像を形成する光については、上記方向変更層から出射する光が上記方向変更層に入射した光に対して第2の角度だけ方向の変化した光となるように、上記方向変更層によって光の方向が変更され、
上記第1の角度と上記第2の角度とが異なり、
これらによって、ユーザが見たときに、上記第1の行路と第2の行路との行路差により多重化された複数の画像が生成され、当該複数の画像のうちの少なくとも一方が虚像であり、当該複数の画像が異なる奥行きで重なって見えることにより、上記第1の画像と第2の画像との間に、知覚上の奥行き差が生成されるようになっている多重奥行き表示装置。 - 上記方向変更層が、切り替え可能な液晶プリズム層である請求項17に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記表示パネルは、上記第1の画像を形成する光に第1の偏光を持たせ、上記第2の画像を形成する光に第1の偏光と異なる第2の偏光を持たせる偏光手段を備え、
上記偏光手段が、表示パネルの各画素の偏光を第1の偏光と第2の偏光との間で切り替えることを可能とするように構成された切り替え可能な移相子を含み、
上記切り替え可能な移相子が、上記表示パネルによって第1の画像を第1の偏光で表示させ、上記表示パネルによって第2の画像を第2の偏光で表示させるように構成されている請求項17に記載の多重奥行き表示装置。 - 少なくとも2つの異なる知覚上の奥行きで画像を重ねて表示するための多重奥行き表示装置であって、
互いに独立した少なくとも第1の画像および第2の画像を表示するように構成された複数の画素を含み、当該第1の画像を形成する光を第1の範囲の方向に出射し、当該第2の画像を形成する光を第2の範囲の方向に出射する表示パネルと、
上記表示パネルから出射された上記第1の画像および上記第2の画像を形成する光の方向を変更する方向変更層とを備え、
上記表示パネルは、上記第1の画像を形成する光に第1の波長を持たせ、上記第2の画像を形成する光に第1の波長と異なる第2の波長を持たせる波長制御手段を備え、
上記方向変更層は、上記第1および第2の画像を形成する光が上記方向変更層に入射した後、上記方向変更層から1次元の焦点に向かって出射するように構成され、
上記第1の画像を形成する光は、上記表示パネルからユーザまで第1の行路に沿って進み、上記第2の画像を形成する光は、上記表示パネルからユーザまで第2の行路に沿って進み、
上記第1の画像を形成する光については、上記方向変更層から出射する光が上記方向変更層に入射した光に対して第1の角度だけ方向の変化した光となるように、上記第1の波長に応じて、上記方向変更層によって光の方向が変更され、
上記第2の画像を形成する光については、上記方向変更層から出射する光が上記方向変更層に入射した光に対して第2の角度だけ方向の変化した光となるように、上記第2の波長に応じて、上記方向変更層によって光の方向が変更され、
上記第1の角度と上記第2の角度とが異なり、
これらによって、ユーザが見たときに、上記第1の行路と第2の行路との行路差により多重化された複数の画像が生成され、当該複数の画像のうちの少なくとも一方が虚像であり、当該複数の画像が異なる奥行きで重なって見えることにより、上記第1の画像と第2の画像との間に、知覚上の奥行き差が生成されるようになっている多重奥行き表示装置。 - 上記第1および第2の行路における、上記方向変更層の外部に位置する部分は、互いに長さが異なり、それによって、第1の画像と第2の画像との間の知覚上の奥行き差を生成させる第1の行路と第2の行路との間の行路差が発生する請求項1〜20の何れか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記行路差が少なくとも部分的に、上記表示パネルと上記方向変更層との間に発生する請求項1〜21の何れか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記行路差が少なくとも部分的に、上記方向変更層における上記表示パネルと反対側に発生する請求項1〜22の何れか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 第1の画像を形成する光の方向を上記方向変更層が修正しないように、第1の角度が0となっている請求項1〜23の何れか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記方向変更層を通過した後は、第1の画像を形成する光が、第2の画像を形成する光とほぼ平行である請求項1〜24の何れか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 第1の画像を形成する光の方向を第3の角度だけ修正し、第2の画像を形成する光の方向を第4の角度だけ修正するように構成された第2の方向変更層をさらに備え、第3の角度と第4の角度とが異なる請求項1〜25の何れか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 第3の角度および第4の角度のいずれか一方が0である請求項26に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記方向変更層および第2の方向変更層の両方を通過した後は、第1の画像を形成する光が、第2の画像を形成する光とほぼ平行である請求項26または27に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記表示パネルの各画素が、第1の画像の基本構成単位および第2の画像の基本構成単位を表示する請求項1〜28の何れか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 第1の画像の各画素が第2の画像の少なくとも1つの画素に隣接するように、第1の画像を表示する画素と第2の画像を表示する画素とが織り交ぜられている請求項1〜28の何れか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 少なくとも第1および第2の多重奥行き画像を表示するように構成されており、上記表示パネルは、第1の多重奥行き画像を形成する第1および第2の画像を生成し、かつ第2の多重奥行き画像を形成する第3および第4の画像を生成する請求項1〜30のいずれか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 少なくとも第1および第2の多重奥行き画像を表示するように構成されており、上記表示パネルは、第1の多重奥行き画像を形成する第1および第2の画像を生成し、かつ第2の多重奥行き画像を形成する第3および第4の画像を生成し、
上記プリズムフィルムは、第1および第2の画像の1つと、第3および第4の画像の1つとの両方を生成するのに用いられる表面を有する少なくとも1つのプリズム素子を含んでいる請求項2に記載の多重奥行き表示装置。 - 上記表示パネルのほぼ全ての画素が、第1の画像に使用され、かつ第2の画像に使用される請求項17〜19のいずれか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 上記表示パネルは、第1の画像を第1の範囲の方向に表示し、第2の画像を第1の範囲の方向に表示するように構成されたマルチビューディスプレイパネルである請求項1〜33のいずれか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 第1および第2の画像が、単一の表示パネルのみによって生成される請求項1〜34のいずれか1項に記載の多重奥行き表示装置。
- 請求項1〜35のいずれか1項に記載の多重奥行き表示装置を用いて少なくとも1つの多重奥行き画像を生成する多重奥行き表示方法であって、
a)上記表示パネルを用いて、第1の範囲の方向に第1の画像を表示し、第2の範囲の方向に第2の画像を表示するステップと、
b)第1の画像を形成する光の方向を第1の角度だけ修正し、第2の画像を形成する光の方向を第2の角度だけ修正するステップとを含む多重奥行き表示方法。
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