JPH08237692A - 三次元ディスプレイ - Google Patents

三次元ディスプレイ

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JPH08237692A
JPH08237692A JP7347763A JP34776395A JPH08237692A JP H08237692 A JPH08237692 A JP H08237692A JP 7347763 A JP7347763 A JP 7347763A JP 34776395 A JP34776395 A JP 34776395A JP H08237692 A JPH08237692 A JP H08237692A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】自動立体モードと２Ｄモードとを有する三次元
（３Ｄ）ディスプレイにおいて、２Ｄモードのディスプ
レイの解像度を高くすること。 【解決手段】 自動立体ディスプレイは第１および第２
の空間光変調器（２、４）を有している。空間光変調器
からのイメージは、観察領域（３１）に提示される前に
ビームコンバイナ（３０）によって結合される。第１お
よび第２の空間光変調器（２、４）の相対的な位置は、
第２の空間光変調器（４）の画素が第１の空間光変調器
（２）の画素の間に配置されるように制御される。この
ような配置により、空間光変調器が三次元イメージに代
わって二次元イメージを生成するように動作させられる
ときに、解像度を有効に２倍にすることが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、三次元ディスプレ
イに関する。
【０００２】
【従来の技術】レンティキュラースクリーンを用いる三
次元ディスプレイ装置によって例示される数多くの三次
元（３Ｄ）ディスプレイ装置は、二次元（２Ｄ）イメー
ジを表示するように動作され得る。例えば、コンピュー
タ支援設計等の目的で３Ｄディスプレイが使用される
が、そのような用途に用いられる３Ｄディスプレイは、
３Ｄイメージとともに、文書等の２Ｄ情報も表示する必
要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、３Ｄデ
ィスプレイの解像度は、２Ｄモードでも３Ｄモードでも
同一である。一方、一般的に、文書などのようなイメー
ジデータは、見やすさを維持するために、できるだけ高
い解像度で提示されることが必要であるものがある。本
発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、２Ｄモ
ードにおいて高い解像度を有する三次元ディスプレイを
提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の三次元ディスプ
レイは、自動立体ディスプレイモードにおいて第１の解
像度を有し、二次元ディスプレイモードにおいて該第１
の解像度よりも高い第２の解像度を有すしており、その
ことによって上記目的が達成される。
【０００５】好ましくは、複数のウインドウを備えた出
力を生成するように構成され、該複数のウインドウは、
前記自動立体ディスプレイモードにおいては設定観察位
置で実質的に連続し、前記二次元ディスプレイモードに
おいて重複する。
【０００６】他の実施の形態では、前記二次元モードの
ときに、第１の空間光変調器によって生成されたイメー
ジの画像領域が、他の空間光変調器のうちの少なくとも
一つによって生成されるイメージの画像領域の間に配置
されるように、少なくとも２つの空間光変調器が配置さ
れ、そのことによって自動立体モードの解像度と比較し
て高い解像度が、該二次元モードにおいて得られる。
【０００７】さらに他の実施の形態では、前記自動立体
ディスプレイモードで動作するときに、前記空間光変調
器が第１の空間範囲を有する光源によって各々照明さ
れ、前記二次元モードで動作するときに、該第１の空間
範囲よりも大きい第２の空間範囲を有する該光源によっ
て各々照射される。
【０００８】さらに他の実施の形態では、前記空間光変
調器が共通光源によって照明される。
【０００９】さらに他の実施の形態では、前記共通光源
は、前記三次元ディスプレイが前記自動立体モードで動
作するときに第１の空間範囲を有し、該三次元ディスプ
レイが前記二次元モードで動作するときには該第１の空
間範囲よりも大きい第２の空間範囲を有する。
【００１０】さらに他の実施の形態では、前記各光源が
制御可能な複数の光照射エレメントを備えている、請求
項４から６のいずれかに記載の三次元ディスプレイ。
【００１１】さらに他の実施の形態では、前記自動立体
ディスプレイモードで動作するときに、前記空間光変調
器が第１の空間範囲を有する光源によって各々照明さ
れ、前記二次元モードで動作するときに、該第１の空間
範囲よりも大きい第２の空間範囲を有する該光源によっ
て各々照射され、前記光源が個別に制御可能な複数の光
照射エレメントを備えている。
【００１２】さらに他の実施の形態では、前記光源の前
記空間範囲は、同時に照明される前記光照射エレメント
の数を変えることによって制御される。
【００１３】さらに他の実施の形態では、実質的な非拡
散モードと拡散モードの間で切換え可能で、前記空間光
変調器に照射される光を制御可能に拡散する、該空間光
変調器と各々光学的に直列に配置された少なくとも２つ
の電気的に制御可能な拡散エレメントを備えた三次元デ
ィスプレイである。
【００１４】さらに他の実施の形態では、前記自動立体
ディスプレイモードで動作するときに、前記空間光変調
器が第１の空間範囲を有する光源によって各々照明さ
れ、前記二次元モードで動作するときに、該第１の空間
範囲よりも大きい第２の空間範囲を有する該光源によっ
て各々照射され、前記三次元ディスプレイが実質的な非
拡散モードと拡散モードの間で切換え可能で、前記空間
光変調器に照射される光を制御可能に拡散する、該空間
光変調器と各々光学的に直列に配置された少なくとも２
つの電気的に制御可能な拡散エレメントを備えている。
【００１５】さらに他の実施の形態では、前記制御可能
な拡散エレメントが、少なくとも１つの拡散領域と少な
くとも１つの非拡散領域を同時に有する。さらに他の実
施の形態では、前記光源からの光を前記空間光変調器を
介して所定方向に沿って導く、少なくとも１つの撮像シ
ステムを備え、該光源が該少なくとも１つの撮像システ
ムに対して可動であって、そのことによって前記自動立
体モードのときに該所定方向を変化させる。
【００１６】さらに他の実施の形態では、前記空間光変
調器によって生成されたイメージを結合させる、少なく
とも１つのビームコンバイナを備える三次元ディスプレ
イである。
【００１７】さらに他の実施の形態では、第１の向きに
偏光された光を選択的に透過するように構成された第１
の前記空間光変調器と、第２の向きに偏光された光を選
択的に透過するように構成された第２の前記空間光変調
器と、該第１および第２の向きに偏光された第１および
第２の重複しない偏光を生成する第１のモードと両方の
該空間光変調器によって透過される光を生成する第２の
モードとの間で切換え可能な光源とを備えた三次元ディ
スプレイである。
【００１８】さらに他の実施の形態では、前記第１およ
び第２の空間光変調器が、単一の空間光変調器内で空間
的に多重化される。
【００１９】さらに他の実施の形態では、前記第２のモ
ードで生成される前記光が偏光されていない。
【００２０】さらに他の実施の形態では、前記第１およ
び第２の向きがそれぞれ第１および第２の方向で、か
つ、互いに垂直であり、前記光源は、第２のモードにお
いて該第１および該第２の方向を二分する第３の方向に
沿って偏光された光を生成する。
【００２１】さらに他の実施の形態では、前記第１およ
び第２の向きは、それぞれに左向きと右向きの円偏光で
ある。
【００２２】本発明の三次元ディスプレイは、イメージ
平面で三次元イメージを生成する第１のディスプレイ手
段と、該イメージ平面内で該三次元イメージに隣接する
二次元イメージを生成する第２のディスプレイ手段とを
備えており、そのことによって上記目的を達成する。
【００２３】以下において作用を説明する。
【００２４】自動立体ディスプレイは、観察者の両眼に
各々異なるビューを提示することによって動作する。欧
州特許公開公報第0 602 934号は、とりわけ、ビームコ
ンバイナ型ディスプレイを開示している。基本的な形態
では、ディスプレイは複数の空間光変調器（ＳＬＭ）を
有し、各空間光変調器は各光源（複数の光照射エレメン
トを有していてもよい）によって照明される。各空間光
変調器によって変調された光源のイメージが所定の方向
に沿って導かれるように、より詳細には、イメージが公
称観察位置における「ウインドウ」で形成されるよう
に、撮像システムが含まれる。観察者の両眼は各々異な
るウインドウに位置し、各ウインドウは異なるビューを
表示する。
【００２５】例えば、（周期的な反復パターンを形成し
得る）２つのウインドウを有するシステムは、自動立体
モードのときに左眼が第１のウインドウを右眼が第２の
ウインドウを見るように配置され得る。二次元モードに
切換えると、（光源が拡大されるために）ウインドウが
拡大されて重なり、それによって観察者の各眼が第１お
よび第２のウインドウを同時に見ることになる。
【００２６】撮像システムに対する光源の位置は、観察
者の動きを補償するように変化させられ得る。この動き
は、光源の物理的な並進運動あるいは空間的に拡大され
た拡散光源に隣接した非透過性空間光変調器の光透過領
域の位置の制御などのシミュレートされた動きを含み得
る。観察者追従型ディスプレイの一例は、欧州特許公開
公報第0 656 555号に開示されている。
【００２７】少なくとも２つの空間光変調器は、フレネ
ルレンズやダブルレンティキュラースクリーン増幅器
（そのような増幅器はそれ自体公知であるが、欧州特許
公開公報第0 656 555号の図４に示されている）などの
光学エレメントを介して、あるいは共通光源によって照
明され得る。光源は、光学エレメントあるいは空間光変
調器に対して移動可能である。あるいは、光源は、個別
に制御可能な複数の光照射エレメントを有していてもよ
い。光照射エレメントは、複数のレンズに隣接していて
もよい。またあるいは、ディスプレイは、少なくとも第
１および第２の光源および少なくとも第１および第２の
空間光変調器を各々照明する光学エレメントをさらに備
えていてもよい。第１および第２の光源は、個別に制御
可能な複数の光照射エレメントを各々備えていてもよ
い。
【００２８】複数の光照射エレメントを備えた１つ以上
の光源を有するこれらの構成において、光源の空間範囲
は、同時にオンになるエレメントの数を変化させること
によって制御され得る。一つの光源あるいは複数の光源
の各々は、拡大光源に隣接する別の空間光変調器を備え
ていてもよい。
【００２９】ディスプレイは、実質的な非拡散モードと
拡散モードとの間で切換え可能で、空間光変調器に照射
される光を制御可能に拡散させる空間光変調器の各々と
直列に光学的に配置される、電気的に制御可能な少なく
とも２つの拡散エレメントを都合よく備え得る。電気的
に制御可能な拡散エレメントは、ポリマー分散型液晶パ
ネルであってもよい。各パネルは、連関された空間光変
調器に隣接していもよい。
【００３０】あるいは、少なくとも２つの空間光変調器
は、単一の空間光変調器内で空間的に多重化されてもよ
い。このような構成は、チェス盤様に配置されている個
々の画素と連関されている第１および第２の直交偏光器
を有し得る。第１の偏光を通過させるように配置された
画素は第１のビューを表示し、第２の直交する偏光を通
過させるように配置された画素は第２のビューを表示す
る。空間光変調器は、第１および第２の偏光を有する重
複しない光源によって照明され、観察者の眼に第１およ
び第２のビューを各々結像させる。光源の代わりに、拡
散非偏光あるいは第１および第２の方向に沿って構成要
素に解像され得る第３の方向に沿って偏光された光の光
源が用いられ得、それによって、各空間光変調器によっ
て透過された光が観察者の両眼によって観察可能であ
る、本発明による高解像度２Ｄモードが得られる。また
あるいは、第１および第２の偏光光源の空間範囲は、２
Ｄモードのときに、例えば、光照射領域の大きさを物理
的に大きくするかあるいはディフューザを用いることに
よって広くされ得る。第１および第２の光は、円状に偏
光され得る。
【００３１】第１および第２の偏光の光源の位置は、観
察者の動きに適合するように可動であり得る。
【００３２】本発明の第２の局面によると、イメージ平
面で三次元イメージを生成する第１のディスプレイ手段
と、イメージ平面において三次元イメージに隣接した二
次元イメージを生成する第２の表示手段を備えたディス
プレイが提供される。
【００３３】本発明は、例として、添付の図面を参照し
てさらに記載される。
【００３４】
【発明の実施の形態】本発明の第１の局面によると、三
次元モードにおいて第１の解像度を有し、二次元モード
において第１の解像度よりも高い第２の解像度を有する
自動立体（三次元）ディスプレイが提供される。
【００３５】従って、２Ｄモードにおいて高い解像度を
有する自動立体ディスプレイを提供することが可能にな
る。ディスプレイの利点は、３Ｄイメージと２Ｄイメー
ジを同時に表示し得ることにある。これは、ディスプレ
イがコンピュータの出力装置として用いられるときに非
常に有利になり得る。
【００３６】好ましくは、ディスプレイは少なくとも２
つの空間光変調器を有している。これらの空間光変調器
は、ディスプレイが二次元モードで動作しているとき
に、第１の空間光変調器によって生成されるイメージの
画像領域の間に、もう一つのあるいは他の各空間光変調
器によって生成されるイメージの画像領域が配置され、
それによって自動立体モードにおける解像度と比較して
二次元モードの解像度が高くなる。
【００３７】好ましくは、ディスプレイは、第１および
第２の空間光変調器によって生成されたイメージを結合
させる少なくとも１つのビームコンバイナをさらに備え
ている。
【００３８】好ましくは、ディスプレイは、複数の「ウ
インドウ」を有するディスプレイ出力を生成する。これ
らのウインドウは、自動立体モードのときは公称観察位
置で実質的に連続し、二次元モードのときは重複する。
【００３９】好ましくは、各空間光変調器に対する照明
光源の空間範囲は制御可能であり、ディスプレイが自動
立体モードで動作するときには照明光源が第１の空間範
囲を有し、ディスプレイが二次元モードで動作するとき
には照明光源が第１の空間範囲よりも広い第２の空間範
囲を有する。
【００４０】欧州特許公開公報第0 602 934号に記載さ
れているタイプの三次元自動立体ディスプレイ装置は、
第１および第２の空間光変調器（ＳＬＭ）からのイメー
ジをビームコンバイナで結合する。このような構成を改
変することによって、高解像度２Ｄディスプレイを生成
し得る。図１は、第１のＳＬＭ２および第２のＳＬＭ４
の画素構成をそれぞれ模式的に示している。この画素構
成は、薄膜トランジスタ液晶表示（ＬＣＤ）パネルに見
いだされる画素配置に典型的なものである。図示される
ように、各ＳＬＭは、実質的に矩形の画素６を含む液晶
ディスプレイである。各画素の角部にある小さな領域
は、各画素６を駆動するための薄膜トランジスタ８を含
んでいる。トランジスタ８は、隣接する画素を互いに分
離するブラックマスク１０によって、典型的に覆われて
いる。画素６は、赤色画素１２、青色画素１４および緑
色画素１６の列に配置され得、それによってカラーディ
スプレイが提供される。第１のＳＬＭ２および第２のＳ
ＬＭ４は同一である。第１および第２のＳＬＭ２および
４の画素６によって変調された光の領域は、ビームコン
バイナによって結合されるように配置され、これによっ
て第２のＳＬＭの画素は、図１の複合イメージ２０に示
されるように、第１のＳＬＭの画素の中に、ある程度重
なり合わないように配置される。このような構成には、
第１および第２のＳＬＭ２および４の相対的位置をおお
よそ２５μｍの許容度に制御することが必要となる。
【００４１】各ＳＬＭへの適切な情報を制御することに
よって、高解像度の２Ｄイメージが生成され得る。例え
ば、ＶＧＲ（640×480カラー画素）グラフィックシステ
ムの解像度で駆動される２つのＳＬＭは、例えば、1280
×480画素の解像度を有する２Ｄイメージを生成するこ
とができた。
【００４２】図１に示される配置は、各列における画素
対の間の重複領域２０を有している。重複領域は、ＬＣ
Ｄパネルの画素構成を、例えば図２、３および４に示す
ように改変することによって除去され得る。図２に示さ
れるディスプレイにおいて、第２のＳＬＭ４の画素２２
は、重複が生じないように、第１のＳＬＭ２の画素２４
に対して横方向および縦方向にずれている。このような
配置によって、水平方向および垂直方向の解像度が高め
られる。同様の構成が図３に示される。図４に示される
ディスプレイは、水平方向のみの解像度が高められる。
第２のＳＬＭ４の画素２２は、第１のＳＬＭ２の画素２
４に対して横方向にずれている。しかし、画素２２およ
び２４は、互いに縦方向にはずれていない。
【００４３】図５（ａ）および図５（ｂ）は、３Ｄモー
ドと２Ｄモードでそれぞれ動作する本発明の一実施態様
を示している。第１のＳＬＭ２および第２のＳＬＭ４に
提示されているイメージは、複数のウインドウ３１ａお
よび３１ｂを備えた観察領域３１で観察者に提示される
前に、ビームコンバイナ３０で結合される。第１のＳＬ
Ｍ２は、レンズ３３を介して第１のイルミネータ３２に
よって照明される。第１のイルミネータ３２は、個別に
制御可能な光源を備えている。図５（ａ）は、第１のイ
ルミネータ３２の１つの光源３４は照明されているが、
第１のイルミネータ３２の他の光源は照明されていない
ことを示している。第１のイルミネータからの光は、レ
ンズ３３によって第１のＳＬＭに導かれる。第２のＳＬ
Ｍ４は、レンズ３７を介して第２のイルミネータ３６に
よって照明される。第２のイルミネータ３６は、複数の
個別に制御可能な光源も備えているが、そのうちの一つ
だけがディスプレイが３Ｄモードで動作している一定の
時間に照明される。
【００４４】図５（ｂ）は、２Ｄモードで動作している
図５（ａ）のディスプレイを示している。第１および第
２のイルミネータの中にある光源はすべて照明され、そ
れによって各ＳＬＭによって形成されたイメージを両眼
に見えるようになる。
【００４５】図６（ａ）および図６（ｂ）は、３Ｄモー
ドおよび２Ｄモードでそれぞれ動作する、本発明の別の
実施態様を示している。この実施態様は図５（ａ）およ
び図５（ｂ）に示されている実施態様と同様のものであ
り、同様の構成要素には同じ参照番号が付けられてい
る。第１のＳＬＭ２および第２のＳＬＭ４に提示された
イメージは、観察領域３１で観察者に提示される前に、
ビームコンバイナ３０で結合される。第１のＳＬＭ２
は、個別に制御可能である複数の光源を有する第１のイ
ルミネータ３２によって照明される。図示されているよ
うに、イルミネター３２は、第１の光源４１が照明さ
れ、第２の光源４２および第３の光源４３が照明されな
いように制御される。照明パターンは、イルミネータの
長さに沿って繰り返される。イルミネータ３２からの光
は、レンズ４５のアレイによって第１のＳＬＭ２に導か
れる。第２のＳＬＭ４は、第２のイルミネータ３６によ
って照明される。図示されているように、第１の光源４
６は照明されないが、第２の光源４７および第３の光源
４８は照明される。照明パターンは第２のイルミネータ
３６の長さに沿って繰り返される。第２のイルミネータ
３６からの光は、レンズ５０の第２のアレイを介して第
２のＳＬＭ４に導かれる。
【００４６】第１および第２のＳＬＭには、観察者の左
眼および右眼に提示されたビューに対応するイメージデ
ータが与えられている。各々のレンズあるいはレンズア
レイに対する第１のイルミネータ３２および第２のイル
ミネータ３６の照明されたエレメントおよびＳＬＭは、
左眼および右眼に対するビューが（繰り返しパターンに
ウインドウ３１ａ、３１ｂおよび３１ｃを含んだ）観察
領域３１内の異なる領域５２および５４に導かれるよう
に位置させられる。図６（ａ）に示されるように、観察
者の左眼５６は領域５４内にあり、右眼５８は領域５２
内にある。従って、観察者は自動立体イメージを見る。
【００４７】ディスプレイを２Ｄモードで動作させるた
めに、第１イルミネータ３２および第２のイルミネータ
３６内のすべての光源をオンにする。従って、各ＳＬＭ
２および４上のイメージデータは、図６（ｂ）に表すよ
うな観察者の両目のそれぞれに同時に提示される。
【００４８】図７（ａ）および図７（ｂ）に示される実
施態様は、単一の可動光源６０を有している。この可動
光源からの光は、ビームスプリッタ６６によって第１の
光路６２および第２の光路６４に分割される。第１の光
路６２を通る光はミラー６８によって偏向され、第１の
ＳＬＭ２に向かう。レンズ７０はＳＬＭ２に光を導き、
観察領域で光源のイメージを形成する。同様の構成が、
第２の光路６４を通過する光に与えられる。光はビーム
スプリッタ６６から、第１のミラー６８に対してわずか
に異なる角度で位置する（すなわち、並行ではない）第
２のミラー７２および第２のレンズを介して第２のＳＬ
Ｍ４に導かれる。第１のＳＬＭ２および第２のＳＬＭ４
によって生成されるイメージはビームコンバイナ３０に
よって結合され、観察領域３１に導かれる。
【００４９】観察者の位置は、オブザーバ追跡システム
によって決定されることができ、このオブザーバ追跡シ
ステムは、光源６０を動かし、可視領域３１を観察者の
目の位置に維持する。それ故、観察者は、拡大された可
視範囲の全域にわたって、自動立体的ディスプレイを見
る。このタイプのオブザーバ追跡ディスプレイは、EP0,
656,555に開示されている。
【００５０】観察領域に位置する観察者は、片眼で一つ
のＳＬＭを、他方の眼でもう一つのＳＬＭを見ることに
よって、自動立体イメージを見ることになる。第１の電
気的に制御可能なディフューザ８０は、レンズ７０とＳ
ＬＭ２との間に位置している。同様に、第２の電気的に
制御可能なディフューザ８２はレンズ７４とＳＬＭ４の
間に位置している。ディフューザ８０および８２は、ポ
リマー分散型液晶パネルを備えている。ディフューザ８
０および８２は、図７（ａ）に示される３Ｄモードのと
きは透明になり、図７（ｂ）に示される２Ｄモードのと
きには拡散されるように制御される。ディスプレイが２
Ｄモードで動作するときに、拡散光のテーパー角度が大
きくなるために、ディスプレイは薄暗くなり得る。これ
は、光源の明るさを調整することによって補償され得
る。
【００５１】図７（ａ）および図７（ｂ）に示される実
施態様の改変例である別の実施態様（図８（ａ）および
図８（ｂ））では、光源６０の代わりに複数の個別に制
御可能な光源を備えたイルミネータ８４が用いられる。
さらに、電気的に制御可能なディフューザ８０および８
２が省かれている。３Ｄモードのときにはイルミネータ
８４内の数個の光源のみが照明されるが、２Ｄモードの
ときにはイルミネータ全体が照明される。さらに、イル
ミネータ８４は固定されていても、可動でもよい。上記
のように、第１のＳＬＭ２および第２のＳＬＭ４によっ
て形成されたイメージは、３Ｄモードのときには観察領
域３１内の異なる領域に提示され、２Ｄモードのときに
は観察者の各眼に同時に提示される。
【００５２】図９は、第１のモードでは２Ｄイメージと
３Ｄイメージとの両方を同時に表示し、第２のモードで
は単一の高解像度２Ｄイメージを表示することが可能な
ディスプレイを模式的に示している。このディスプレイ
は、図５に示されるディスプレイの改変例であると考え
られる。ＳＬＭ２および４は、レンズ３３および３７を
介してイルミネータ３２および３６によって各々照明さ
れる。しかし、第１のパネル２の一部１００は、拡散光
源１０２によって照明される。同様に、第２のパネルの
一部１０４は、拡散光源１０６によって照明されてい
る。領域１００および１０４からのイメージが、ビーム
コンバイナ３０によって結合されることによって、高解
像度２Ｄイメージが生成される。ＳＬＭの残りの部分か
らのイメージを結合することによって、自動立体イメー
ジが生成される。
【００５３】図１０は、図９に示されている実施態様の
変形例を示している。切換可能なディフューザ１１０
は、レンズ３３と第１の空間光変調器（ＳＬＭ）２の間
に位置する。ディフューザの一部は、ＳＬＭ２の連関さ
れた領域が２Ｄイメージのソースとなるように拡散を行
い得る。同様のディフューザ１１２がレンズ３７と第２
のＳＬＭ４の間に位置させられる。従って、ディフュー
ザ１１０および１１２の対応する領域が拡散状態に切り
換えられると、高解像度２Ｄイメージが３Ｄイメージと
関連して生成され得る。電気的に制御可能なディフュー
ザを用いることによって、２Ｄイメージをディスプレイ
出力のどの場所に位置させることも可能になる。
【００５４】図１１は、図６に示す実施の形態の他の態
様を示すものである。イルミネータ３２および３６は、
図示されるように破線によって二つの部分に分割され
る。イルミネータ３２の右の部分およびイルミネータ３
６の上部は、自動立体表示のために、図６（ａ）を参照
して説明した方法と同じ方法で制御され、左と右のイメ
ージは、それぞれＳＬＭ２および４の整列された部分に
よってそれぞれ表示される。イルミネータ３２の左の部
分およびイルミネータ３６の下部は、２Ｄ表示のために
図６（ｂ）を参照して説明した方法と同じ方法で制御さ
れ、ＳＬＭ２および４の連関する部分が交互に挿入され
た２Ｄイメージを表示する。イルミネータ３２および３
６の二つの部分への分割は、電気的に制御されることが
でき、独立した光源がどのように動作するかに依存す
る。それ故に、図１０で示した実施の形態に関する方法
と同じ方法で、２Ｄイメージの位置と大きさとを変える
ことができる。
【００５５】図１２、図１３および図１４は、第１のＳ
ＬＭ２および第２のＳＬＭ４上の別の画素パターンを示
している。図１２および図１３に示されるパターンは、
薄膜トランジスタツイスティッドネマチック液晶ディス
プレイに見いだされる画素構成の一部を示している。図
１４に示されるチェス盤様あるいはチェッカ盤様の構成
によって、実質的に１００％の充填率が可能になり、そ
れによって明るいディスプレイが得られる。
【００５６】上記の各実施態様において、３Ｄモードで
動作しているときに、空間光変調器は各々ステレオイメ
ージ対（すなわち、右眼のビューおよび左眼のビュー）
を表示する。ディスプレイ全体あるいはその一部が高解
像度モードに切り換えられると、２Ｄビュー領域内のイ
メージデータが変えられ、各ディスプレイが同一ビュー
の一つおきの画素を表示する。
【００５７】図１５は、第１の方向に直線偏光した光を
透過するように配置された画素１３５ａと、第１の方向
に直交する第２の方向に直線偏光した光を透過するよう
に配置された画素１３５ｂとに、空間光変調器１３４が
分割されたディスプレイを示す。第１の画素１３５ａ
は、事実上第１の空間光変調器を形成し、第２の空間光
変調器をなす画素１３５ｂの間に配置される。偏光光源
１３１および１３２は、それぞれ第１と第２の方向に沿
って偏光した光を照射する。あるいは、画素１３５ａお
よび１３５ｂは、左巻きのおよび右巻きの円偏光をそれ
ぞれ透過してもよく、光源１３１および１３２は、左巻
きおよび右巻きの円偏光をそれぞれ照射してもよい。
【００５８】光源からの光はレンズ１３３を介して結像
される。その結果、使用時に、第１の光源１３１からの
光は観察者の第１の眼のみに照射されて、第１の空間光
変調器の画素１３５ａによって変調され、第２の光源１
３２からの光は観察者の第２の眼のみに照射されて、第
２の空間光変調器の画素１３５ｂによって変調される。
ＳＬＭ１３４を拡散非偏光で照明することによってディ
スプレイが２Ｄ高解像度モードで用いられ得るようにな
り、それによってＳＬＭ１３４を通過する光を変調する
ようにすべての画素が協同し、それによって観察者の両
眼に見える単一のイメージが形成される。あるいは、２
Ｄモードで用いられる光源は、第１および第２の方向に
沿った成分に分解可能な偏光を有し得る。これらの方向
の成分は、実質的に同一の強度を有している。
【００５９】さらに別の変形例においては、各光源１３
１および１３２の空間範囲は、２Ｄモードで動作してい
るときは、添付図面の図５を参照して上記されている方
法と同様の方法で拡大され得る。図７および図１０を参
照して記載されているものと同様のディフューザが用い
られ得、それによって２Ｄモードと３Ｄモードの間の切
換えが可能になる。
【００６０】光源１３１および１３２はレンズ１３３に
対して移動可能であり、それによって、欧州特許公開公
報第0 656 555号に記載されているように、観察者追従
を行うことが可能になる。
【００６１】コンピュータ援用設計（ＣＡＤ）などの３
Ｄディスプレイの多くの用途において、表示されるべき
情報は３Ｄ情報と２Ｄ情報とに分割され得る。３Ｄ情報
は、通常図表形式であることが要求される。また、この
３Ｄ情報は、カラーであってもよく、動きを表現しても
よい。２Ｄ情報は、図形形式ユーザインタフェース（Ｇ
ＵＩ）、文書、ボタンバー、アイコン、固定された色あ
るいはモノクロと、主にカーソルに限定される迅速な動
きとのいずれの組み合わせを有していてもよい。
【００６２】図１６は、３Ｄディスプレイ１５０が、例
えば、３Ｄイメージ、文書およびＧＵＩとして図面に示
されているすべての情報を表示するために用いられてい
る、可能なアプローチの一例を示している。しかし、２
Ｄ情報を表示するために３Ｄディスプレイを用いること
によって、３Ｄイメージに用いることが可能なイメージ
画素の数が少なくなるので、３Ｄイメージは小さくな
る。さらに、ＧＵＩ情報が３Ｄフレームに与えられるに
従って、フレーム取り消しが増加する。３Ｄイメージデ
ィスプレイのフレームによって３Ｄイメージの知覚され
る有効性が減少する場合に、結果としてフレーム取り消
しが生じる。フレーム取り消しは、イメージの大きさが
大きくなるに従って減少する。上記構成を達成するため
に必要になる光学システムの模式図は、図９、図１０お
よび図１１に示される。
【００６３】図１７は、３Ｄディスプレイ１５０のみが
３Ｄイメージについて用いられ、分離型２Ｄモニタ１５
２が文書、ＧＵＩなどを表示するために与えられる、別
のアプローチを示している。２Ｄディスプレイ１５２
は、フレキシブルな高解像度２Ｄワークステーションデ
ィスプレイとしての利点を全て備えた、データ入力に用
いられ得る高解像度陰極線管を備えていてもよい。しか
し、高解像度陰極線管を備えると、観察者はディスプレ
イ１５０および１５２の間を見続けなければならないの
で、対話型設計が不可能になる。
【００６４】図１８は、１つ以上の分離型２Ｄディスプ
レイ１５４が、３Ｄディスプレイ１５０と同一のシャー
シ内に一体化されている、別のアプローチを示してい
る。２Ｄディスプレイ１５４はスーパーツイスティッド
ネマチック液晶ディスプレイとして具体化され得るが、
３Ｄディスプレイ１５０は薄膜トランジスタツイスティ
ッドネマチック液晶ディスプレイ技術を用いて具体化さ
れ得る。ディスプレイ１５０および１５４は共通のイメ
ージ平面を形成するように配置され、それによってこれ
らのディスプレイの間で観察者の再適合が必要にならな
い。
【００６５】このような構成は様々な利点を有してい
る。例えば、ビデオ情報が２Ｄディスプレイ１５４で表
示される必要がないので、この構成は比較的安価なスー
パーツイスティッドネマチック技術を用いて具体化され
得る。さらに、標準バックライトが２Ｄディスプレイに
用いられ得る。ディスプレイは、必要となる数の個別デ
ィスプレイを組み込むために必要な大きさに製造され得
る。高解像度３Ｄイメージおよび高解像度ＧＵＩを提供
することが可能である。ＧＵＩによるイメージのフレー
ム取り消しは、３Ｄ情報と２Ｄ情報の間に矛盾がないの
で、減少される。標準液晶表示解像度が２Ｄディスプレ
イ１５４に用いられ得る。３Ｄディスプレイが、例え
ば、図６に示されるタイプの場合、２Ｄイメージの解像
度は、例えば、出力がビームコンバイナによって結合さ
れた２つの２Ｄディスプレイパネルを用いることによっ
て二倍にされ得る。このタイプのディスプレイは観察者
トラッキングとコンパチブルであり、小型ディスプレイ
を提供することが可能になる。
【００６６】従って、高解像度２Ｄモードを有する自動
立体ディスプレイを提供することが可能になる。
【００６７】
【発明の効果】本発明のディスプレイでは、三次元モー
ドにおいて第１の解像度を有し、二次元モードにおいて
第１の解像度よりも高い第２の解像度を有する自動立体
（三次元）ディスプレイが提供される。
【００６８】従って、２Ｄモードにおいて高い解像度を
有する自動立体ディスプレイを提供することが可能にな
る。
【００６９】さらに、本発明のディスプレイは、３Ｄイ
メージと２Ｄイメージを同時に表示し得る。これは、デ
ィスプレイがコンピュータの出力装置として用いられる
ときに非常に有利になり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施態様における、第１および
第２のディスプレイ装置上の画素形状およびどのように
これらの画素が空間的に関連づけられて高解像度２Ｄモ
ードが与えられるかを示す模式図である。
【図２】本発明の第２の実施態様を構成するディスプレ
イ内の、第１および第２のディスプレイ装置の画素間の
空間的関係を示した模式図である。
【図３】本発明の第３の実施態様を構成するディスプレ
イ内の、第１および第２のディスプレイ装置の画素間の
空間的関係を示した模式図である。
【図４】本発明の第４の実施態様を構成する、水平方向
により高い解像度を有するディスプレイ内の、第１およ
び第２のディスプレイ装置の画素間の空間的関係を示し
た模式図である。
【図５】（ａ）は、３Ｄモードにおける本発明の第５の
実施態様を構成するディスプレイの照明パターンを示す
模式図であり、（ｂ）は、２Ｄモードにおける図５
（ａ）のディスプレイの照明パターンを示す図である。
【図６】（ａ）は、３Ｄモードで動作し、本発明の第６
の実施態様を構成するディスプレイの照明パターンを示
す模式図であり、（ｂ）は２Ｄモードにおける図６
（ａ）のディスプレイの照明パターンを示す図である。
【図７】（ａ）は、電気的に制御可能な拡散エレメント
を有し、かつ、３Ｄモードで動作する、本発明の第７の
実施態様を構成するディスプレイの模式図であり、
（ｂ）は、２Ｄモードにおける図７（ａ）のディスプレ
イを示している。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、３Ｄモードおよび２Ｄ
モードでそれぞれ動作する、本発明の第８の実施例を構
成するディスプレイを示す模式図である。
【図９】３Ｄイメージと高解像度２Ｄイメージを同時に
表示することが可能であり、本発明の第９の実施態様を
構成するディスプレイの模式図である。
【図１０】本発明の第１０の実施態様を構成するディス
プレイの模式図である。
【図１１】本発明の第１１の実施例を構成するディスプ
レイの模式図である。
【図１２】本発明の第１および第２のディスプレイ装置
上の画素形状のさらに別の構成およびどのようにこれら
の画素が空間的に関連づけられて高解像度２Ｄモードが
与えられるかを示す模式図である。
【図１３】本発明の第１および第２のディスプレイ装置
上の画素形状のさらに別の構成およびどのようにこれら
の画素が空間的に関連づけられて高解像度２Ｄモードが
与えられるかを示す模式図である。
【図１４】本発明の第１および第２のディスプレイ装置
上の画素形状のさらに別の配置およびどのようにこれら
の画素が空間的に関連づけられて高解像度２Ｄモードが
与えられるかを示す模式図である。
【図１５】単一の空間光変調器の中で空間的に多重化さ
れた第１および第２のディスプレイを有し、本発明の別
の実施例を構成するディスプレイの模式図である。
【図１６】３Ｄ情報、２Ｄ情報および図表形式ユーザイ
ンタフェース（ＧＵＩ）情報が混合されたものを表示す
る自動立体ディスプレイを示す図である。
【図１７】３Ｄディスプレイのそばに、文書、ＧＵＩな
どを表示する専用２Ｄディスプレイを有するディスプレ
イを示す図である。
【図１８】共通シャーシ内に一体化された３Ｄディスプ
レイおよび２Ｄディスプレイを有し、共通イメージ平面
を提供するディスプレイを示す図である。
【符号の説明】
２、４ 空間光変調器 ６ 画素 ８ 薄膜トランジスタ １０ ブラックマスク ２０ 複合イメージ ３０ ビームコンバイナ ３１ 観察領域 ３２、３６ イルミネータ ３３、３７ レンズ ６０ 可動光源 ６６ ビームスプリッタ ６８ ミラー ８０、８２ ディフューザ １３１、１３２ 偏光光源 １３３ レンズ
フロントページの続き (72)発明者 バジル アーサー オマー イギリス国 エスエヌ７ ８エルジー オ ックスフォードシア，スタンフォード−イ ン−ザ−ヴェイル，フロッグモア レーン ２，ジオールド フォージ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動立体ディスプレイモードにおいて第
    １の解像度を有し、二次元ディスプレイモードにおいて
    該第１の解像度よりも高い第２の解像度を有する、三次
    元ディスプレイ。
  2. 【請求項２】 複数のウインドウを備えた出力を生成す
    るように構成され、該複数のウインドウは、前記自動立
    体ディスプレイモードにおいては設定観察位置で実質的
    に連続し、前記二次元ディスプレイモードにおいて重複
    する、請求項１に記載のディスプレイ。
  3. 【請求項３】 前記二次元モードのときに、第１の空間
    光変調器によって生成されたイメージの画像領域が、他
    の空間光変調器のうちの少なくとも一つによって生成さ
    れるイメージの画像領域の間に配置されるように、少な
    くとも２つの空間光変調器が配置され、そのことによっ
    て自動立体モードの解像度と比較して高い解像度が、該
    二次元モードにおいて得られる、請求項１あるいは２に
    記載の三次元ディスプレイ。
  4. 【請求項４】 前記自動立体ディスプレイモードで動作
    するときに、前記空間光変調器が第１の空間範囲を有す
    る光源によって各々照明され、前記二次元モードで動作
    するときに、該第１の空間範囲よりも大きい第２の空間
    範囲を有する該光源によって各々照射される、請求項３
    に記載の三次元ディスプレイ。
  5. 【請求項５】 前記空間光変調器が共通光源によって照
    明される請求項３に記載の三次元ディスプレイ。
  6. 【請求項６】 前記共通光源は、前記三次元ディスプレ
    イが前記自動立体モードで動作するときに第１の空間範
    囲を有し、該三次元ディスプレイが前記二次元モードで
    動作するときには該第１の空間範囲よりも大きい第２の
    空間範囲を有する、請求項５に記載の三次元ディスプレ
    イ。
  7. 【請求項７】 前記各光源が制御可能な複数の光照射エ
    レメントを備えている、請求項４から６のいずれかに記
    載の三次元ディスプレイ。
  8. 【請求項８】 前記自動立体ディスプレイモードで動作
    するときに、前記空間光変調器が第１の空間範囲を有す
    る光源によって各々照明され、前記二次元モードで動作
    するときに、該第１の空間範囲よりも大きい第２の空間
    範囲を有する該光源によって各々照射され、 前記光源が個別に制御可能な複数の光照射エレメントを
    備えている、請求項４から６のいずれかに記載の三次元
    ディスプレイ。
  9. 【請求項９】 前記光源の前記空間範囲は、同時に照明
    される前記光照射エレメントの数を変えることによって
    制御される、請求項７および８に記載の三次元ディスプ
    レイ。
  10. 【請求項１０】 実質的な非拡散モードと拡散モードの
    間で切換え可能で、前記空間光変調器に照射される光を
    制御可能に拡散する、該空間光変調器と各々光学的に直
    列に配置された少なくとも２つの電気的に制御可能な拡
    散エレメントを備えた、請求項３から９のいずれかに記
    載の三次元ディスプレイ。
  11. 【請求項１１】 前記自動立体ディスプレイモードで動
    作するときに、前記空間光変調器が第１の空間範囲を有
    する光源によって各々照明され、前記二次元モードで動
    作するときに、該第１の空間範囲よりも大きい第２の空
    間範囲を有する該光源によって各々照射され、 実質的な非拡散モードと拡散モードの間で切換え可能
    で、前記空間光変調器に照射される光を制御可能に拡散
    する、該空間光変調器と各々光学的に直列に配置された
    少なくとも２つの電気的に制御可能な拡散エレメントを
    備えた、請求項３から９のいずれかに記載の三次元ディ
    スプレイ。
  12. 【請求項１２】 前記制御可能な拡散エレメントが、少
    なくとも１つの拡散領域と少なくとも１つの非拡散領域
    を同時に有する、請求項１０に記載の三次元ディスプレ
    イ。
  13. 【請求項１３】 前記光源からの光を前記空間光変調器
    を介して所定方向に沿って導く、少なくとも１つの撮像
    システムを備え、該光源が該少なくとも１つの撮像シス
    テムに対して可動であって、そのことによって前記自動
    立体モードのときに該所定方向を変化させる、請求項４
    から９および請求項１１のいずれかに記載の三次元ディ
    スプレイ。
  14. 【請求項１４】 前記空間光変調器によって生成された
    イメージを結合させる、少なくとも１つのビームコンバ
    イナを備える、請求項３から１３のいずれかに記載の三
    次元ディスプレイ。
  15. 【請求項１５】 第１の向きに偏光された光を選択的に
    透過するように構成された第１の前記空間光変調器と、
    第２の向きに偏光された光を選択的に透過するように構
    成された第２の前記空間光変調器と、該第１および第２
    の向きに偏光された第１および第２の重複しない偏光を
    生成する第１のモードと両方の該空間光変調器によって
    透過される光を生成する第２のモードとの間で切換え可
    能な光源とを備えた、請求項１から４、および８のいず
    れかに記載の三次元ディスプレイ。
  16. 【請求項１６】 前記第１および第２の空間光変調器
    が、単一の空間光変調器内で空間的に多重化される、請
    求項１５に記載の三次元ディスプレイ。
  17. 【請求項１７】 前記第２のモードで生成される前記光
    が偏光されていない、請求項１５に記載の三次元ディス
    プレイ。
  18. 【請求項１８】 前記第１および第２の向きがそれぞれ
    第１および第２の方向で、かつ、互いに垂直であり、前
    記光源は、第２のモードにおいて該第１および該第２の
    方向を二分する第３の方向に沿って偏光された光を生成
    する、請求項１５に記載の三次元ディスプレイ。
  19. 【請求項１９】 前記第１および第２の向きは、それぞ
    れに左向きと右向きの円偏光である、請求項１５に記載
    の三次元ディスプレイ。
  20. 【請求項２０】 イメージ平面で三次元イメージを生成
    する第１のディスプレイ手段と、該イメージ平面内で該
    三次元イメージに隣接する二次元イメージを生成する第
    ２のディスプレイ手段とを備えた三次元ディスプレイ。
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