JP5281015B2 - 自動立体的表示デバイス及び該デバイスを使用したシステム - Google Patents

Description

本発明は、イメージを表示する種類の表示デバイス及びシステムに関し、さらに詳しくは、複数のビューを表示するための自動立体的（オートステレオスコピック）表示デバイス及び表示システムに関する。

既知の自動立体的表示デバイスが図1に表わされている。この既知のデバイス1は、表示部を作成するための空間光変調器として作用する表示ピクセル3の行及び列のアレイを持つ2次元液晶表示パネル2を含む。明確化のため、ごく少数の表示ピクセル3が図3に表わされている。実際には、該表示パネル2は、約千行及び数千列の表示ピクセル3を含む。

液晶表示パネル2の構造は完全に従来型である。特に、そのパネル2は、1対の間隔が開けられた透明ガラス基板を含み、その間に配向されたツイスト・ネマチック又は他の液晶物質が備えられる。

それぞれの表示ピクセル3は、薄膜トランジスタ（TFT）又は薄膜ダイオードなどのスイッチ素子に結合されている。それらの表示ピクセルは、アドレッシングシグナルを該スイッチ素子に提供することによって表示部を作成するように操作され、適切なアドレッシング法は当業者に知られている。

表示パネル2は、光源5によって照射され、該光源5はこの場合、表示ピクセル・アレイの面積上に広がる平面型バックライトである。該光源5からの光は、表示パネル2を通るように方向づけられ、個々の表示ピクセル3は光を変調し表示部を作成するように駆動される。

表示デバイス1はまた、表示パネル2の表示側に配置されているレンティキュラーシート7を有し、それがビュー形成機能（view forming function）を実行する。レンティキュラーシート7は互いに平行に延在するレンティキュラーエレメント9の配列を含み、そのうちの1つだけが明確化のため拡大して示されている。

従って、互いに平行に延在する細長いレンティキュラーエレメント9の配列が表示ピクセル・アレイの上に置かれており、表示ピクセル3はこれらのレンティキュラーエレメント9を通して観察される。

レンティキュラーエレメント9は、表示パネル2から表示デバイス1の前に位置するユーザーの両眼に異なるイメージ又はビューを提供する光出力方向付け手段として作用する。上記で説明されたデバイスは、実効的な3次元表示デバイスを提供する。

それぞれのレンティキュラーエレメント9が、例えば表示ピクセル3の2列に結合している配列において、各列の表示ピクセル3が、該当する2次元のサブ・イメージの垂直のスライスを提供する。レンティキュラーシート7はこれらの2つのスライス及び他のレンティキュラーエレメント9に結合している表示ピクセルの列からの対応するスライスを、当該シートの前に位置するユーザーの左眼及び右眼へと方向づけ、そのユーザーが単一の立体的イメージを見るようにする。

しかし、液晶表示パネルの使用は一般的にある一定のサイズよりも小さいものに限定され、大型スクリーンでは費用効率が低い。従って、ホーム・シネマや公共の表示など、大型スクリーンを必要とする応用においては、費用効率の高い3次元（３D）表示デバイスの解決策が必要となる。

大型スクリーンを必要とする表示デバイスの応用では、投影に基づいた表示システムの使用が知られており、イメージが大型の平面パネル又はスクリーン上にプロジェクター（該パネル／スクリーンの前側又は裏側に位置する）を使用して投影される。

また、立体的なイメージの対から３D又は立体的投影ベースの表示を作成するために、プロジェクターを2台使用することが知られている。そのようなシステムでは、2台のプロジェクターはそれぞれ他のプロジェクターの光の偏光状態に直交する偏光状態である光を使用してイメージを投影する。投影スクリーンは、投影される光の偏光状態を保存するように構成され、一方の眼に1つの偏光状態を選択し、もう一方の眼に他の偏光状態を選択する偏光眼鏡によって、ユーザーが単一の立体的イメージを観測するように2つの重なり合ったイメージが感知される。

この方法は良い３Dの奥行き知覚を提供するが、該方法は特別な眼鏡をかけたユーザーを対象にするので、望ましくない。

他の既知の３D投影に基づく表示システムは、多数のプロジェクターの使用を必要とし、それぞれのプロジェクターは多くのビューを有するイメージのうち１つのビューの責任を持つ。非常に高費用であることに加え、これらのシステムは、各プロジェクターにおける光源（通常Ultra-High Performanceランプ）の寿命が限定されているという不利点を持ち、その耐用年数を予測するのは実質的に不可能である。

従って、大型スクリーンのサイズに適し、上記で述べた不利点に悩まされない３D表示システムを開発することが望ましい。

本発明によると、自動立体的表示デバイスが提供され：
少なくとも入射光の一部分を反射する反射層；
その反射層の上に置かれた偏光変換層；及び
少なくとも偏光変換層の一部分の上に置かれ、複屈折材料を含むレンティキュラーエレメントの配列；
を含む自動立体的表示デバイスであり、第1偏光状態を持つ光が、集束（レンティキュラーエレメントフォーカシング）されずにレンティキュラーエレメントの配列を通り抜けるようにされる。その偏光状態は、反射した光が、複数のビューを提供するように、レンティキュラーエレメントの配列を通り抜け且つそれにより集束（レンティキュラーエレメントフォーカシング）されるという条件を満たす第2偏光状態を持つように、偏光変換層によって変換される。

言うまでもなく当業者は、第1偏光状態の光のある程度のレンティキュラーエレメントフォーカシングは、いくつかのケースでは許容されることを理解している。

本発明のもう1つの観点によると、本発明では：イメージ・プロジェクター；及び該イメージ・プロジェクターが、第1偏光状態を持つ光を含むイメージを提供するように合わせられている、本発明による自動立体的表示デバイス；を含む自動立体的表示システムが提供されている。

その配置は、単一のプロジェクターが３Dの立体的投影表示のために使用されることを可能にする。イメージは、その偏光のおかげでレンティキュラーエレメントの配列によって変形することなく反射体に到達する。反射したイメージは、普通のイメージソースとして考えることができる。このイメージは、レンティキュラーエレメントの配列がそのフォーカシング機能を引き続き実施するように偏光変換される。３D表示の出力は、任意のビュー数で、LCD自動立体的表示デバイスと同じ方法で生成される。

第1偏光状態は複屈折材料の光学軸（または異常光軸（extraordinary axis））に実質的に直角であり、第2偏光状態は実質的に光学軸に平行であるのが望ましい。これは2つのモードを提供し、一方が入射光であり、もう一方が反射光である。偏光変換層は、望ましくは１／４波長リターダを含む。

少なくとも部分的に透明な拡散層を、反射層と偏光変換層との間に配置することができる。

第2偏光変換層がレンティキュラーエレメントの配列の上に配置され、円偏光された入射光を直線偏光に変換するようにすることができる。この層は、プロジェクターが、円偏光された光でイメージを表示することを可能にする。

レンティキュラーエレメントの配列は、レンティキュラーエレメントの上に配置された透明な平坦化層を含む。この場合、レンティキュラーエレメントを形成する物質は、複屈折材料であってよい。また、平坦化層は等方性であり、レンティキュラーエレメント複屈折材料の常光線屈折率に等しい屈折率を有する。従って、直線偏光の方向を1つだけ持つ光にとって、レンズの表面における屈折率の境界はない。逆の構成では、そのレンティキュラーエレメントを形成する物質は等方性であり、該平坦化層は複屈折層であり、その屈折率の1つがレンティキュラーエレメントの屈折率に等しい。

該複屈折材料は、２D動作モードと３D動作モードとの間で表示の切り替えをするために、電界の選択的な印加によって切り替え可能であってもよい。これは切り替え可能なLCD自動立体的表示デバイスと同じ方法で機能することができる。その材料は従ってLC材料を含んでもよい。

プロジェクターは、望ましくは、偏光された光を表示デバイスの反射層から最も遠い側に向けて投影するように配置され、（第1）偏光状態は実質的に複屈折材料の光学軸に対して直角である。

表示システムはさらに、投影光と表示デバイスとの幾何学的不整合を補正するキャリブレーション・システムを含んでもよく、それは例えば、該表示デバイスによって作成されるイメージを検出するためのカメラなどである。幾何学的補正ユニットは、該カメラから情報を受信し、表示デバイスと投影光との不整合を低減するために、受信した情報に従ってプロジェクターによって投影される光を修正するように構成されてもよい。

本発明はまた、３Dイメージを投影する方法を提供し、当該方法は：
第1偏光状態を持つ光を含むイメージを、反射体装置上に投影する段階；
その第1偏光状態の結果として、実質的に集束させることなく、該イメージを該反射体装置の複屈折レンティキュラーエレメント配列に通す段階；
該イメージを反射し、その光を第2偏光状態に偏光変換する段階；及び
その第2偏光状態の結果として、複屈折材料レンティキュラーエレメント配列に該イメージを通し且つそれにより集束させることで、異なったビュー位置に複数のビューを提供する段階；
を含む。

本発明はまた、表示デバイスをキャリブレートする方法を提供し、該表示デバイスは：第1偏光状態を持つ入射光を反射し、該第1偏光状態に直交する第2偏光状態を持つ光に変換することによって、複数のイメージを提供するように配置された自動立体的表示デバイス；及び該表示デバイスに向けて偏光された光を投影するように配置されたプロジェクターであり、当該方法は：
テスト模様を表示デバイスに向けて投影する段階；
投影されたテスト模様に応答して該表示デバイスによって形成されたイメージを検出する段階；及び
プロジェクターの少なくとも1つの投影特性を、その検出されたイメージに従って調節する段階；
を含む。

既知の自動立体的（オートステレオスコピック）表示デバイスを概略的に表わす； 本発明の第1実施形態による表示デバイスの断面図； 1／4波長リターダが偏光された光をどう変換するかという原理を描写する概略的な図； 図2の表示デバイスを本発明による正面投影表示システムの一部として表わす； 本発明の代替の実施形態による表示デバイスの断面図； 図4の表示システムの改良型を表わす； 投影されたテスト模様に対応し均一の模様を表示している、本発明による表示デバイスを表わす； 投影されたテスト模様に対応しモアレ模様を表示している、本発明による表示デバイスを表わす； キャリブレーション・マークを含む、本発明の実施形態による表示デバイス； 本発明によるキャリブレーション・システムのブロック図；

ここで、本発明の実施形態を、単に例を使用し添付図を参照しながら説明する。

本発明は、単一のプロジェクターから光が投影された時に3-Dイメージを表示するように適合された表示デバイスを提供する。該表示デバイスは、第1偏光状態を持つ入射光を、該第1偏光状態に対して直角の第2偏光状態を持つ出射光に反射及び変換することによって、複数のイメージを提供する。反射及び変換された第2偏光状態を持つ光が、その第2偏光状態に平行な光学軸を持つ複屈折レンティキュラー手段を通り抜けるように設定することによって、その反射及び変換された光が複屈折レンティキュラー手段によって屈折され、３Dイメージとして感知される複数のイメージを生成する。

図2を参照すると、本発明の第1実施形態による表示デバイス10の断面図が示されている。表示デバイス10は複屈折レンティキュラー層12を含み、そのレンティキュラー層は平行に配列した透明なレンティキュラーエレメント14及び該レンティキュラーエレメントの曲面に隣接している透明な平坦化層16を含んでいる。図2の実施形態では、レンティキュラーエレメント14は複屈折特性を有する。

該レンティキュラーエレメント14は、表示デバイスと同じ面（例えば、図2の平面から垂直に出ている平面）内で偏光された光に対して高い屈折率を有する。これはいわゆる異常光屈折率n_eであり、図2の実施形態ではレンティキュラーエレメント14が異常光屈折率のn_e=1.7を持つ。この方向に垂直に偏光された光の屈折率はより低く、常光屈折率n_oとして知られている。この垂直方向は実質的に、表示デバイスからの出力光の方向である。図2におけるレンティキュラーエレメント14は常光屈折率n_o＝1.5を持つ。図2の平坦化層16は、等方性光学特性を持ち、その屈折率nは該レンティキュラーエレメントの常光屈折率（すなわちn_o＝1.5）に一致する。

しかし、そのレンティキュラーエレメント14が複屈折特性を持つことは本質的要素ではない。代替の実施形態では、平坦化層16が複屈折である一方で、レンティキュラーエレメント14は等方性特性を有してもよい。

その表示デバイスはまた、少なくとも部分的に透明な拡散体（ディフューザ）18を含む。その拡散体18は、レンティキュラーエレメント14の配列に隣接し且つ複屈折レンティキュラー層12の平坦化層16の反対側（すなわち、複屈折レンティキュラー層12の見る方向から離れた側）にあるように、複屈折層12上に配置される。言い換えると、拡散体18は複屈折レンティキュラー層12の上に形成され、レンティキュラーエレメント14の配列が該拡散体18と平坦化層16との間に挟まれるようにする。

拡散体18は、それを通る光の偏光状態を壊すことなく、その光を拡散するようになっている。適切な拡散体18の例は、Microsharpと呼ばれる企業から入手可能な拡散フィルムである。

しかし、拡散体18の配設は望ましいが、完全に選択的である。

さらに拡散体の代わりに、垂直方向に溝の微細パターンを持つように反射層20を構成して、水平方向に拡散体の効果を持つようにすることができる。これは光の偏光状態に影響しない。

表示デバイス10は、さらに拡散体18から1／4波長リターダ22によって離隔された反射層20を含む。従って、反射層20は複屈折レンティキュラー層12を覆い、拡散体18及び1／4波長リターダ22によって複屈折レンティキュラー層12のレンティキュラーエレメント14から離隔されている。

反射層20は、可能な限り多くの光を反射するように構成されていることが望ましい。また、反射層20もその光の明確な偏光状態を壊さずに、ある程度拡散させるように構成するのが望ましく、例えば、拡散体18を含まない表示デバイスの実施形態においてそうするのが望ましい。

光学リターダは、偏光状態変換素子である。一般的に、光学リターダは、伸ばして複屈折になる合成物質である。通常、光学リターダは、酢酸酪酸セルロース基板にラミネートされた透明な配向ポリビニル・アルコール・フィルムである。光学リターダは遅軸及び速軸の2つの主軸を持ち、光ビームを2つの偏光成分（遅軸に平行なビームが速軸に平行なビームに遅れを取る）に分解するようにされている。そのリターダは次に、2つの偏光成分を再合成し、ある一定の偏光状態を持つ単一の新しいビームを形成する。

ここで図3を参照すると、1／4波長リターダを、遅軸S_A及び速軸F_Aが入射光の偏光軸P₁に対して45℃であるという条件を満たすように配置することによって、該リターダ22を通り抜ける偏光された入射光の光線は、らせん状のパターンH₁に動く振動を持つ。次に、同じ光線が反射層20などの反射面から反射する場合、振動の回転は逆転する（H₂で示される）。この回転は、リターダ22を通って戻る時に止まる。そして、該光線は元の偏光面P1に対して垂直に偏光P2される。

図2に戻ると、プロジェクターから出る光（一般的に「L」とラベル付けされた矢印で示される）は直線偏光されており、その偏光の方向はレンティキュラーエレメント14の異常光軸に垂直である。

従って、入射光Lは複屈折レンティキュラー層12を屈折せずに通り（すなわち、レンズ作用が無い）、拡散体18の中を通るとき部分的に拡散される。

直線偏光された光は次に、1／4波長リターダ22を通り、反射層20に入射し、それによって反射する前にその振動方向が回転する。図3を参照し上記で説明されたように、反射光の振動の回転は逆転し、反射した光は1／4波長リターダ22の中を戻って通り、偏光方向がその入射光Lに対して垂直及びレンティキュラーエレメント14の異常光軸に対して平行に、該1／4波長リターダから出現する。

従って、その光は、反射層20から反射し1／4波長リターダによって変換された後に、複屈折層12の中を戻る時に屈折する。言い換えれば、反射層20によって反射し、1／4波長リターダの中を戻った光にとって、複屈折層12は、３Dイメージとして感知される複数のイメージ又はビューを生成する真のレンティキュラーエレメントとして働く。

これはさらに、本発明による前面投影表示システムの一部として使用される、図2の表示デバイスを表す図4によって理解できる。

単一のプロジェクター24が使用され、直線偏光された光をスクリーンに向けて出力する。その光Lの偏光方向は、レンティキュラーエレメント14の異常光軸に垂直に配置される。その投影光Lは複屈折層12に入射し、平坦化層16とレンティキュラーエレメント14の配列との間の境界面を屈折せずに通過する。その光は、次に、その偏光方向がプロジェクター24からの光の偏光方向に実質的に垂直（及び複屈折層12の光学軸に実質的に平行）に複屈折層12の中を戻るように、変換及び反射される。

従って、複屈折層12の中を戻る光は、レンティキュラーエレメント14と平坦化層16の境界面において屈折し、表示デバイス10から該表示デバイスのプロジェクター24と同じ側に位置するユーザーに向けて、異なるイメージ又はビューを生成する。

さらに、複屈折層12は、レンティキュラーエレメント14の異常光軸の方向は切り替え可能であってもよく、それによって２D動作モードと３D動作モードとの間で表示デバイスを切り替えることを可能にする。1例として、そのような切り替えは、電界の選択的な印加によって達成してよい。

プロジェクターから出る光の偏光の方向は、望ましくは表示デバイスの方向に正確にアライメントされることを理解するべきである。この調節が十分でない場合、様々なビューの間でのクロストークが発生する。

この調節の問題に対処するために、調節可能な偏光・回転素子がプロジェクターの内部又はそのすぐ前に備えられてもよい。これを使用して、プロジェクターを出る光の偏光の方向を必要に応じて調節してもよい。

代替として図5の実施形態に示されるように、表示デバイスは、複屈折層12の反射層20の反対側に、平坦化層16に隣接して配置された（すなわち、複屈折層の見る方向に最も近い側）、第2の1／4波長リターダ26をさらに含んでもよい。

該第2の1／4波長リターダ26を、その遅軸及び速軸がレンティキュラーエレメント14の異常光軸に対して４５°であるように配置することによって、そこに入射する円偏光された光（すなわち、プロジェクターによって投影される）がレンティキュラーエレメントの異常光軸に実質的に垂直である偏光方向を持つ直線偏光された光に、必要に応じて変換されてもよい。

また、図5の表示デバイスはさらに図2の表示デバイスと、拡散体18の位置及び1／4波長リターダ22の位置が入れ替えられているという点で異なることに注意するべきである。

図4に示されるようなシステムの潜在的な問題点は、プロジェクター24と表示デバイス10との間に物理的な接続が無いことである。従って、プロジェクター24のスクリーンに関する位置はよく定義されていないことが可能である。その上さらに、投影されたイメージは、幾何学的な歪みに悩まされる。

そのような複数イメージの３D表示システムでは、投影されたイメージの形状がスクリーンの複屈折層12に対して良く並べられていることが望ましい。この整列（アライメント）は、イメージ・ピクセルの水平方向の寸法の水準又はそれ以上に正確であるのが望ましい。従って改善された整列を提供するために、フィードバック制御を有するキャリブレーション・システムを使用するのが望ましい。

本発明の実施形態による表示システムが図6に表わされている。

図4に示される実施形態に似ているが、さらにプロジェクター24の近辺にカメラ28を含む点で異なる表示システムが示されている。カメラ28はそのプロジェクターとは別に提供されているとして表わされているが、そのカメラは実際、プロジェクターの内部に合併されていてもよい。まさに、プロジェクター24がTTL方式のカメラと一緒に提供されるのは望ましい。

該表示システムをキャリブレートするために、テスト模様（テストパターン）が表示デバイス10の上に投影される。そのテスト模様は、他の全てのビューは黒く、1つのビューだけに相当する均一のイメージ（たとえば真ん中のビュー）であってもよい。そのようなテスト模様では、該システムの整列は、図7aに示されるように、カメラが均一に照射されている投影スクリーンを見るか確認することによって評価される。その投影されたイメージと表示デバイス（すなわち、レンティキュラーエレメント14）の形状との間に不一致がある場合、不均一の照射模様がカメラによって見られる。

該システムの不一致を示す不均一の照射模様は図7bに描写されている模様に似ていてもよい。図7bでは、描写された模様は、プロジェクターの水平倍率が表示デバイス10のレンティキュラーエレメント14のピッチによって適切に設定されていないという事実の結果もたらされる（例えば、プロジェクター24から表示デバイス10までの距離が所定距離に一致しないため）。

その結果としてもたらされる模様は、モアレ模様（エイリアシング又はビート模様とも呼ばれる）であり、その模様は、周期P_Mを持ち、レンティキュラーエレメント14のピッチはP_Lである。適切に構成されたプログラム又は処理ユニットとの併用で、P_MをP_Lに相対的なスケールで関係付ける。それに応じて、（P_M±P_L）/P_Mの比は、プロジェクターによって投影されたイメージの水平倍率の補正係数である。

この倍率の補正は従って、個別のビューを再スケールすることによって完成させることができ、各ビューは同じ補正を要すると推定される。

実際には、幾何学的エラーはより複雑である。しかし、そのようなエラーは、キャリブレーション・カメラで取った写真から、上記で説明したような方法で導き出すことができる。

代替のキャリブレーションの方法は、他の全てのイメージが黒いままで、テスト・イメージを投影する段階を含む。そのカメラは次に、結果として生じるイメージをとらえる。
これは、全てのビューで繰り返され、カメラの位置はその間固定される。テスト・イメージの幾何学的な歪みが無い場合、カメラは正しいイメージにおいては歪みなしのテスト・イメージを見るが、他全てのイメージは、黒いままである。幾何学的な歪みがある場合、このような方法で集められた情報は再構成される。

もう1つの方法は、異なるビューには異なる色を持つテスト・イメージを投影することである。もちろん、結果としてもたらされるイメージを分析することはモノクロのカメラの代わりにカラーカメラを必要とするが、この方法の利益は原則として、1つのテスト・イメージだけが必要なことである。

望ましくは、キャリブレーションは初期化及び表示システムの操作中に実施される。例えば、操作中のキャリブレーションはテスト模様を有する３Dマルチ・ビュー・イメージを所定の間隔において交互配置することである。

キャリブレーションの方法の第2の部類をここで図8に参照して説明する。これらのキャリブレーション方法は、表示デバイス10の所定の位置にあるパッシブ・キャリブレーション・マーク30を（すなわち、作動しているものよりむしろ、表示デバイスの部分を形成するマーク）を適用することである。これらのキャリブレーション・マーク30を使用することによって、テスト・イメージにおけるマークの相対的な位置が、カメラを使用することによって決定され、プロジェクターによってスクリーンに投影されている物体に関連づけられる。代替として、キャリブレーション・マークは周期的な模様で構成されるため、似た模様が投影されたテスト・イメージに使用されることができる。カメラで捕らえられたように、マーク及びテスト・イメージとの間の干渉の結果もたらされたモアレ模様は、次に、テスト・イメージの幾何学的な歪みを決定するために必要な幾何学的情報を提供する。

キャリブレーション方法の第3の部類は、アクティブ・キャリブレーション・マーク（すなわち、キャリブレーション法の一部として作動するマーク）を有する投影スクリーンの使用に依存する。例えば、フォトダイオードが所定の位置で表示デバイスに合併されてもよい。フォトダイオードによって生成される最大（又は最小）シグナルをもたらすなど、テスト・イメージを幾何学的に歪めることによって、シグナルがレンティキュラーエレメントの幾何学的情報に釣り合う時の最大（又は最小）値をもたらす。

もちろん、1つ以上のキャリブレーション方法が合成されてもよいことは言うまでもない。確かに、そのような方法の組み合わせを使用することは、改善された精度のレベルを提供するために望ましい。

図９は、本発明の実施形態によるキャリブレーション・システムの概略的なブロック図を表わす。キャリブレーション・システムは、ビデオ前処理ユニット35を含み、それはビデオ後処理ユニット40に接続ユニット45を経由して接続する。また、該接続ユニットに接続されているのはカメラ28であり、表示デバイスによって作成されたイメージを検出する。

ビデオ前処理ユニット35は入力としてVIDEO_INシグナルを受信するように配置されており、そのVIDEO_INシグナルで初期の処理を実施する。例えば、初期の処理はアナログの入力シグナルをデジタル変換する段階を含む。そのビデオ前処理ユニット35は次に、前処理されたシグナルを、補正ユニット45に出力する。

カメラ28から受信した情報に基づいて、補正ユニット45はさらに、付属するプロジェクターと表示デバイスとの間の如何なるずれを低減するために、ビデオ処理ユニット35から受信した前処理シグナルを処理する。そのような補正処理は、そのビデオ・シグナルの幾何学的な特性及び倍率を変える段階を含んでもよい。

補正されたビデオ・シグナルは次に、補正ユニット45からビデオ後処理ユニット40に出力され、後処理ユニット45はビデオ・シグナルの最終処理を実施する。例えば、ビデオ後処理ユニット40によって実施される最終処理は、ビデオ・シグナルがプロジェクターで投影するのに適切なフォーマットで出力されるのに必要な段階を含んでもよい。

従って、ビデオ後処理ユニット40によって、一旦ビデオ・シグナルが最終処理を受けると、ビデオ後処理ユニット40は表示のため、プロジェクター24に最終ビデオ・シグナルを出力する。本発明によると、そのプロジェクター24は、次に、表示デバイスに向けてそのビデオ・シグナルを投影し、投影されたビデオ・シグナルは、プロジェクター24と表示デバイスとの間のずれを低減するために、キャリブレーション・システムによって補正されている。

要約すると、自動立体的表示デバイスは、入射光の少なくとも一部分を反射する反射層、該反射層の上に置かれた偏光変換層、及び該偏光変換層の少なくとも一部分の上に置かれており、複屈折材料を含んだレンティキュラーエレメントの配列を含む。第1偏光状態を持つ光は実質的なレンティキュラーエレメントフォーカシング（集束）が無い状態で、該レンティキュラーエレメントの中を通るようにされており、その偏光状態は、反射した光が第2偏光状態を持ち、複数のビューを提供するように、レンティキュラーエレメントフォーカシングがある状態でレンティキュラーエレメントの配列の中を通るようにされている。

上記で説明された実施形態は、本発明を限定するよりも、むしろ説明していることに注目するべきであり、当業者は、請求項の請求範囲から出ることなしに、多くの代替の実施形態を設計することができる。請求項では、括弧内のいかなる参照符号も本請求を限定するものと解釈するべきではない。「有する」又は「含む」という表現は、請求項に記載されていない要素又は段階を除外していない。単数として表わされる要素は複数の同様の要素を除外しない。多数の方法を列挙しているデバイスの請求項では、これらの方法のいくつかはハードウェアの同一の部品において実施されてもよい。特定の基準が相互的に異なる請求項に記載されているという単なる事実はこれらの基準の組み合わせを利用してはいけないことは示していない。

1…既知のデバイス
2…2次元液晶表示パネル
3…表示ピクセル
5…光源
7…レンティキュラーシート
9…レンティキュラーエレメントの配列
10…表示デバイス
12…複屈折レンティキュラー層
14…レンティキュラーエレメント
16…平坦化層
18…拡散体
20…反射層
22…1／4波長リターダ
24…プロジェクター
26…第2の1／4波長リターダ
28…カメラ

Claims (18)

1. ‐入射光の少なくとも一部分を反射する反射層；
   ‐前記反射層の上に配置された偏光変換層；及び
   ‐前記偏光変換層の少なくとも一部分の上に配置され、複屈折材料を含むレンティキュラーエレメントの配列；
   を含むオートステレオスコピック表示デバイスであり、
   複数のビューを提供するために、第1偏光状態を持つ光が、集束されずに前記レンティキュラーエレメントの配列を通り抜けるようにされており、該偏光状態は、反射された光が、前記レンティキュラーエレメントの配列を通り抜け且つそれにより集束される第2偏光状態を持つように、前記偏光変換層によって変換される、
   オートステレオスコピック表示デバイス。
2. 前記第1偏光状態は前記複屈折材料の異常光軸に対して直交し、前記第2偏光状態は前記異常光軸に対して平行である、請求項1に記載の表示デバイス。
3. 前記偏光変換層は、1／4波長リターダを含む、請求項1又は2に記載の表示デバイス。
4. 前記反射層と前記偏光変換層との間に配置された、少なくとも部分的に透明な拡散層をさらに含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の表示デバイス。
5. 前記レンティキュラーエレメントの配列の上に配置され且つ円偏光された入射光を直線偏光された光に変換するように適合された第2偏光変換層をさらに含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の表示デバイス。
6. 前記レンティキュラーエレメントの配列は、前記レンティキュラーエレメントの上に配置された透明な平坦化層を含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の表示デバイス。
7. 前記レンティキュラーエレメントを形成する材料は複屈折性であり、前記平坦化層は、等方性であり、且つ前記レンティキュラーエレメントの複屈折材料の常光屈折率に等しい屈折率を有する、請求項6に記載の表示デバイス。
8. 前記レンティキュラーエレメントを形成する材料は等方性であり、前記平坦化層は、複屈折性であり、且つその屈折率のうちの1つが前記レンティキュラーエレメントの屈折率に等しい、請求項6に記載の表示デバイス。
9. 前記複屈折材料は、２D動作モードと３D動作モードとの間で当該表示デバイスを切替えるために、電界を選択的に印加することによって切替え可能である、請求項１乃至８のいずれかに記載の表示デバイス。
10. 前記複屈折材料の前記異常光軸は、前記レンティキュラーエレメントの長手方向軸に平行である、請求項１乃至９のいずれかに記載の表示デバイス。
11. ‐イメージ・プロジェクター；及び
    ‐請求項１乃至１０のいずれかに記載のオートステレオスコピック表示デバイス；
    を含み、
    前記イメージ・プロジェクターは、前記第1偏光状態を持つ光を有するイメージを提供するようにされている、
    オートステレオスコピック表示システム。
12. 前記プロジェクターは、円偏光された光を投影するように構成されている、請求項5に従属する場合の請求項11に記載の表示システム。
13. 投影光と前記表示デバイスとの幾何学的なミスアライメントを補正するためのキャリブレーション・システムをさらに含む、請求項11又は12に記載の表示システム。
14. 前記キャリブレーション・システムは、前記表示デバイスで形成されたイメージを検出するためのカメラを含む、請求項13に記載の表示システム。
15. 前記キャリブレーション・システムは更に幾何学的補正ユニットを有し、該幾何学的補正ユニットは、前記カメラから情報を受信し、且つ前記プロジェクターによって投影される光を、受信した前記情報に従って修正することで、前記投影光と前記表示デバイスとのミスアライメントを低減するように構成されている、請求項14に記載の表示システム。
16. ３Dイメージを投影する方法であり：
    第1偏光状態を持つ光を有するイメージを、プロジェクターから反射体装置上に投影する段階；
    前記第1偏光状態の結果として、前記イメージを、集束させることなく、前記反射体装置の複屈折レンティキュラーエレメントの配列に通す段階；
    前記イメージを反射し、前記イメージの光の第2偏光状態への偏光変換を実施する段階；及び
    前記第2偏光状態の結果として、前記イメージを、前記複屈折レンティキュラーエレメントの配列に通し且つそれにより集束させることで、複数のビューを異なるビュー位置に提供する段階；
    を含む方法。
17. 前記反射体装置を有するディスプレイに向けて前記プロジェクターからテストパターンを投影する段階；
    投影されたテストパターンに応答して前記ディスプレイによって生成されるイメージを検出する段階；及び
    検出されたイメージに従って、前記プロジェクターの少なくとも1つの投影特性を調節する段階；
    によってキャリブレーションを実行することを更に含む請求項16に記載の方法。
18. 前記検出する段階は、周期P_Mを有するモアレ模様を検出する段階を含み、前記調節する段階は、比（P_M±P_L）/P_Mを使用して前記プロジェクターの水平倍率を調節することを有し、P_Lは前記ディスプレイ内のレンティキュラーエレメントの配列のピッチである、請求項17に記載の方法。

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