JPH10115800A - 観察者追従型指向性ディスプレイ - Google Patents
観察者追従型指向性ディスプレイInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 観察者がディスプレイに対して横方向に移動
した際の強度変化が少なく、観察者の両眼距離に対する
許容範囲が大きく、横方向および長手方向の観察自由度
が高いディスプレイを提供する。 【解決手段】 可動パララックス部材２と組み合わせら
れた空間光変調子１を有する、観察者追従型指向性ディ
スプレイが提供される。観察者追従器７が観察者の位置
を決定し、電子機械的トランスデューサ８および機械的
トランスミッション９を用いて、パララックス部材２の
位置を制御する。機械的追従構成は、SLM１に対するパ
ララックス部材２の複数の静止位置を有しており、これ
ら位置の間をステップ動作することにより、観察ウィン
ドウを観察者の現在位置に関して最適化する。
した際の強度変化が少なく、観察者の両眼距離に対する
許容範囲が大きく、横方向および長手方向の観察自由度
が高いディスプレイを提供する。 【解決手段】 可動パララックス部材２と組み合わせら
れた空間光変調子１を有する、観察者追従型指向性ディ
スプレイが提供される。観察者追従器７が観察者の位置
を決定し、電子機械的トランスデューサ８および機械的
トランスミッション９を用いて、パララックス部材２の
位置を制御する。機械的追従構成は、SLM１に対するパ
ララックス部材２の複数の静止位置を有しており、これ
ら位置の間をステップ動作することにより、観察ウィン
ドウを観察者の現在位置に関して最適化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、観察者追従型指向
性ディスプレイに関する。このようなディスプレイは、
３Ｄテレビジョン、医療用イメージング、コンピュータ
ゲーム、電話、科学目的の視覚化、バーチャルリアリテ
ィー、およびOA機器などの、３次元（３Ｄ）自動立体デ
ィスプレイとして用いられ得る。
性ディスプレイに関する。このようなディスプレイは、
３Ｄテレビジョン、医療用イメージング、コンピュータ
ゲーム、電話、科学目的の視覚化、バーチャルリアリテ
ィー、およびOA機器などの、３次元（３Ｄ）自動立体デ
ィスプレイとして用いられ得る。
【０００２】
【従来の技術】観察者追従型３Ｄ自動立体ディスプレイ
は、EP 0 721 131号および、EP 0 726482号に開示され
ている。これらの特許は、おもに、可動部分を有さない
構成において観察者追従を行うものである。しかし、機
械的追従構成を用いる可能性に言及している。
は、EP 0 721 131号および、EP 0 726482号に開示され
ている。これらの特許は、おもに、可動部分を有さない
構成において観察者追従を行うものである。しかし、機
械的追従構成を用いる可能性に言及している。
【０００３】EP 0 625 861号は、自動立体ディスプレイ
における使用に特に適した、画素要素（画素）構成を有
する液晶装置（LCD）型の、空間的光変調子（SLM）を開
示する。特にこの構成は、連続的な表示ウィンドウを生
成し得、水平表示解像度が向上する。欧州特許出願第96
304959.8号は、そのような画素構成を有するSLMを作成
する技術を開示している。
における使用に特に適した、画素要素（画素）構成を有
する液晶装置（LCD）型の、空間的光変調子（SLM）を開
示する。特にこの構成は、連続的な表示ウィンドウを生
成し得、水平表示解像度が向上する。欧州特許出願第96
304959.8号は、そのような画素構成を有するSLMを作成
する技術を開示している。
【０００４】「コックピット内「状況知覚型」自動立体
エビオニクス(avionics)ディスプレイ」」、J.B.Eichen
laub、T.Touris、SPIE vol.2219「コックピットディス
プレイ」1994、第395〜406頁に、フラットパネルディス
プレイ用の観察者追従システムが開示されている。この
フラットパネルディスプレイ用観察者追従システムにお
いて、光源をオンオフすることにより、観察ウィンドウ
(viewing window)を、別々の位置間で切り替える。しか
し、このような構成は多数の欠点を有する。例えば、１
つの光源がオンにされる間に別の光源がオフにされるよ
うな切り替えが行われるが、もしこれが正確に行われな
かったり、ランプの蛍光体の減衰が存在する場合には、
ディスプレイは切り替えに際して明るくなったり暗くな
ったりして見え、重大なイメージのちらつきを引き起こ
す。また、観察者が位置を移動した際に見えてしまうイ
メージのちらつきを防ぐために、光源の強度をマッチン
グしておかなければならない。更に、各位置が多数個必
要な場合、多数のランプが必要となり、ディスプレイの
コストおよび体積を増加させる。また、観察者の追従を
可能にするために、レンチキュラースクリーンを機械的
に平行移動させる構成も開示されている。
エビオニクス(avionics)ディスプレイ」」、J.B.Eichen
laub、T.Touris、SPIE vol.2219「コックピットディス
プレイ」1994、第395〜406頁に、フラットパネルディス
プレイ用の観察者追従システムが開示されている。この
フラットパネルディスプレイ用観察者追従システムにお
いて、光源をオンオフすることにより、観察ウィンドウ
(viewing window)を、別々の位置間で切り替える。しか
し、このような構成は多数の欠点を有する。例えば、１
つの光源がオンにされる間に別の光源がオフにされるよ
うな切り替えが行われるが、もしこれが正確に行われな
かったり、ランプの蛍光体の減衰が存在する場合には、
ディスプレイは切り替えに際して明るくなったり暗くな
ったりして見え、重大なイメージのちらつきを引き起こ
す。また、観察者が位置を移動した際に見えてしまうイ
メージのちらつきを防ぐために、光源の強度をマッチン
グしておかなければならない。更に、各位置が多数個必
要な場合、多数のランプが必要となり、ディスプレイの
コストおよび体積を増加させる。また、観察者の追従を
可能にするために、レンチキュラースクリーンを機械的
に平行移動させる構成も開示されている。
【０００５】EP 0 404 289号は、湾曲したレンチキュラ
ースクリーンを画像ディスプレイに対して移動させるこ
とにより観察者を追従する、３Ｄディスプレイを開示し
ている。レンチキュラースクリーンは、横方向および長
手方向に移動可能であることによって、観察者の移動を
追従する。しかし、追従の詳細は開示されていない。
ースクリーンを画像ディスプレイに対して移動させるこ
とにより観察者を追従する、３Ｄディスプレイを開示し
ている。レンチキュラースクリーンは、横方向および長
手方向に移動可能であることによって、観察者の移動を
追従する。しかし、追従の詳細は開示されていない。
【０００６】「イメージシフト光学系を用いた眼球位置
追従型自動立体ディスプレイ」、H.Imaiら、SPIE vol.2
653(1996)、第49〜55頁に、イメージをレンチキュラー
スクリーンの背面に投影して、測定された観察者位置に
基づいて投影光学系を移動させることにより、スクリー
ンに対して追従される構成が、開示されている。
追従型自動立体ディスプレイ」、H.Imaiら、SPIE vol.2
653(1996)、第49〜55頁に、イメージをレンチキュラー
スクリーンの背面に投影して、測定された観察者位置に
基づいて投影光学系を移動させることにより、スクリー
ンに対して追従される構成が、開示されている。
【０００７】US 5 264 964号は、機械的動作によって自
動立体動作モードと立体動作モードとの間で切り替え可
能なディスプレイを、開示している。
動立体動作モードと立体動作モードとの間で切り替え可
能なディスプレイを、開示している。
【０００８】公知の自動立体３Ｄディスプレイで、液晶
装置空間光変調子などの単一のディスプレイパネルを用
い、そのディスプレイパネル上でいくつかの２次元（２
Ｄ）ビューが空間的に多重されるタイプのものがある。
２Ｄビューの垂直スライス片がインターリーブされ、パ
ララックス部材(parallax optic)を用いることによって
ビューが意図された方向で見えるようにする。これによ
り、詳しく後述される「観察ウィンドウ」が形成され
る。２Ｄビュー間において、パネルの空間解像度、特に
横方向あるいは水平方向の解像度が共有されなければな
らず、結果、Ｎ個の２Ｄビューにつき、各ビューは（水
平）解像度Ｒ×Ｎで表示される（ここで、Ｒはパネルの
（水平）空間解像度を表す）。多数個の２Ｄビューにお
いては、（水平）解像度を犠牲にせねばならず、および
／またはより高い（水平）解像度のパネルを用いなけれ
ばならず、コストが高くなる。
装置空間光変調子などの単一のディスプレイパネルを用
い、そのディスプレイパネル上でいくつかの２次元（２
Ｄ）ビューが空間的に多重されるタイプのものがある。
２Ｄビューの垂直スライス片がインターリーブされ、パ
ララックス部材(parallax optic)を用いることによって
ビューが意図された方向で見えるようにする。これによ
り、詳しく後述される「観察ウィンドウ」が形成され
る。２Ｄビュー間において、パネルの空間解像度、特に
横方向あるいは水平方向の解像度が共有されなければな
らず、結果、Ｎ個の２Ｄビューにつき、各ビューは（水
平）解像度Ｒ×Ｎで表示される（ここで、Ｒはパネルの
（水平）空間解像度を表す）。多数個の２Ｄビューにお
いては、（水平）解像度を犠牲にせねばならず、および
／またはより高い（水平）解像度のパネルを用いなけれ
ばならず、コストが高くなる。
【０００９】このタイプの観察者追従型ディスプレイの
なかには、数個のローブにおいて観察ウィンドウが繰り
返されることを必要とするものもある。このことは、非
ゼロのローブにおいて、望ましくない視覚的アーチファ
クトが観察されることを防ぐために十分な光学性能−−
収差および屈折性能など−−を、ディスプレイ（特にパ
ララックス部材）が有することを、必要とする。
なかには、数個のローブにおいて観察ウィンドウが繰り
返されることを必要とするものもある。このことは、非
ゼロのローブにおいて、望ましくない視覚的アーチファ
クトが観察されることを防ぐために十分な光学性能−−
収差および屈折性能など−−を、ディスプレイ（特にパ
ララックス部材）が有することを、必要とする。
【００１０】このタイプの観察者追従型のなかには、良
好なウィンドウ性能を必要とするものがある。例えば、
観察者の移動にともなう視認可能な強度変化すなわちち
らつきを防止するためには、ウィンドウの大部分あるい
は全体にわたって、強度は比較的わずかな量しか横方向
に変化することが許されない。また、ウィンドウのエッ
ジ部性能も、望ましくない視覚的アーチファクトを回避
するために重要である。例えば、最小限の重なり方でウ
ィンドウが正確に連続していることが必要となり得る。
このことは例えば、パネルなどの構成要素の製造許容
度、および構成要素の組み立ておよび位置合わせに、厳
しい物理的要求を課するものである。
好なウィンドウ性能を必要とするものがある。例えば、
観察者の移動にともなう視認可能な強度変化すなわちち
らつきを防止するためには、ウィンドウの大部分あるい
は全体にわたって、強度は比較的わずかな量しか横方向
に変化することが許されない。また、ウィンドウのエッ
ジ部性能も、望ましくない視覚的アーチファクトを回避
するために重要である。例えば、最小限の重なり方でウ
ィンドウが正確に連続していることが必要となり得る。
このことは例えば、パネルなどの構成要素の製造許容
度、および構成要素の組み立ておよび位置合わせに、厳
しい物理的要求を課するものである。
【００１１】ある種のアプリケーションにおいて、機械
的追従システム（すなわち可動部を有する追従システ
ム）は、非機械的システム（すなわち可動部を有さない
追従システム）に対して利点を有し得る。例えば、機械
的追従システムにおいて、光学性能が最適となるゼロ次
ローブなどの単一のローブにおいて、２つの観察ウィン
ドウのみを用いることが可能である。空間的に多重化さ
れた単一パネルディスプレイにおいて、これは各２Ｄビ
ューの解像度のパネルの空間的解像度に対しての損失を
最小限にするので、より低い解像度の（従ってより安価
な）パネルを用いるか、３Ｄイメージの解像度を改善す
ることが可能になる。単一のローブのみを利用すること
により、パララックス部材の光学性性能要求が緩和さ
れ、より安価なパララックス部材を使用することが可能
になる。ウィンドウが観察者位置に追従するため、ウィ
ンドウの連続性が必要でなくなり、各ウィンドウにおけ
る強度変化を低く抑えなければならない部分が小さくな
る。このことにより、ディスプレイに対する物理的要求
およびそのコストが減少する。
的追従システム（すなわち可動部を有する追従システ
ム）は、非機械的システム（すなわち可動部を有さない
追従システム）に対して利点を有し得る。例えば、機械
的追従システムにおいて、光学性能が最適となるゼロ次
ローブなどの単一のローブにおいて、２つの観察ウィン
ドウのみを用いることが可能である。空間的に多重化さ
れた単一パネルディスプレイにおいて、これは各２Ｄビ
ューの解像度のパネルの空間的解像度に対しての損失を
最小限にするので、より低い解像度の（従ってより安価
な）パネルを用いるか、３Ｄイメージの解像度を改善す
ることが可能になる。単一のローブのみを利用すること
により、パララックス部材の光学性性能要求が緩和さ
れ、より安価なパララックス部材を使用することが可能
になる。ウィンドウが観察者位置に追従するため、ウィ
ンドウの連続性が必要でなくなり、各ウィンドウにおけ
る強度変化を低く抑えなければならない部分が小さくな
る。このことにより、ディスプレイに対する物理的要求
およびそのコストが減少する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】例えば上述のもののよ
うな、機械的に追従を行うシステムが提案されてきてい
るが、そのようなシステムを実現する際の現実的な問題
は、以前に考慮されあるいは述べられたことはない。例
えば、全ての機械的追従システムは、惰性を有すること
を避けられない。従って、観察者位置を測定する際の遅
延は、全ての観察者追従型ディスプレイに共通である
が、新しい観察者位置を検知した時点と、ディスプレイ
に観察ウィンドウを所望の新しい位置に移動させる時点
との間の時間は、非機械的追従システムにおけるより
も、機械的追従システムにおいて本来的に長くなる。ま
た、多くのタイプの機械的システムにおいてはがたつき
(backlash)があり、結果として観察ウィンドウの位置決
め精度が減少する。
うな、機械的に追従を行うシステムが提案されてきてい
るが、そのようなシステムを実現する際の現実的な問題
は、以前に考慮されあるいは述べられたことはない。例
えば、全ての機械的追従システムは、惰性を有すること
を避けられない。従って、観察者位置を測定する際の遅
延は、全ての観察者追従型ディスプレイに共通である
が、新しい観察者位置を検知した時点と、ディスプレイ
に観察ウィンドウを所望の新しい位置に移動させる時点
との間の時間は、非機械的追従システムにおけるより
も、機械的追従システムにおいて本来的に長くなる。ま
た、多くのタイプの機械的システムにおいてはがたつき
(backlash)があり、結果として観察ウィンドウの位置決
め精度が減少する。
【００１３】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的とするところは、観察者がディ
スプレイに対して横方向に移動した際の強度変化が少な
く、観察者の両眼距離に対する許容範囲が大きく、横方
向および長手方向の観察自由度が高いディスプレイを提
供することにある。
たものであり、その目的とするところは、観察者がディ
スプレイに対して横方向に移動した際の強度変化が少な
く、観察者の両眼距離に対する許容範囲が大きく、横方
向および長手方向の観察自由度が高いディスプレイを提
供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、イメー
ジディスプレイと、該イメージディスプレイと協働し
て、該イメージディスプレイを見ることができる少なく
とも１つの観察ゾーンを規定するパララックス素子と、
観察者の位置を決定するための観察者追従器とを有する
観察者追従型指向性ディスプレイであって、該観察者追
従器に応答して該パララックス素子を該イメージディス
プレイに対して移動させ、複数の離散的な静止位置のい
ずれかに移動させることにより、該観察ゾーンが該観察
者の位置に追従するようにする、電子機械的システムを
更に有する、観察者追従型指向性ディスプレイが提供さ
れ、そのことにより上記目的が達成される。
ジディスプレイと、該イメージディスプレイと協働し
て、該イメージディスプレイを見ることができる少なく
とも１つの観察ゾーンを規定するパララックス素子と、
観察者の位置を決定するための観察者追従器とを有する
観察者追従型指向性ディスプレイであって、該観察者追
従器に応答して該パララックス素子を該イメージディス
プレイに対して移動させ、複数の離散的な静止位置のい
ずれかに移動させることにより、該観察ゾーンが該観察
者の位置に追従するようにする、電子機械的システムを
更に有する、観察者追従型指向性ディスプレイが提供さ
れ、そのことにより上記目的が達成される。
【００１５】前記電子機械的システムは、両眼距離ｅ毎
につきｎ個の、観察ウィンドウの離散的な静止位置を、
少なくとも、該ディスプレイから所定の長手方向距離の
ところに位置する観察者に対して提供するように構成さ
れてもよく、ここでｅは、
につきｎ個の、観察ウィンドウの離散的な静止位置を、
少なくとも、該ディスプレイから所定の長手方向距離の
ところに位置する観察者に対して提供するように構成さ
れてもよく、ここでｅは、
【００１６】
【数２】
【００１７】であり、ただし、Ｖｍａｘは前記ディスプ
レイに対する横方向観察者速度であり、Δｘは前記観察
者追従器の横方向位置エラーであり、ｔは、観察者位置
の測定から、観察者の移動に追従するための前記パララ
ックス素子と前記イメージディスプレイとの間の相対移
動の完了までの、遅延時間を表す。
レイに対する横方向観察者速度であり、Δｘは前記観察
者追従器の横方向位置エラーであり、ｔは、観察者位置
の測定から、観察者の移動に追従するための前記パララ
ックス素子と前記イメージディスプレイとの間の相対移
動の完了までの、遅延時間を表す。
【００１８】前記電子機械的システムは、両眼距離毎に
つきｎより多いｎ’個の、観察ウィンドウの離散的な静
止位置を、該ディスプレイから前記所定の距離とは異な
る少なくとも１つの長手方向距離のところに位置する観
察者に対して提供するように構成されていてもよい。
つきｎより多いｎ’個の、観察ウィンドウの離散的な静
止位置を、該ディスプレイから前記所定の距離とは異な
る少なくとも１つの長手方向距離のところに位置する観
察者に対して提供するように構成されていてもよい。
【００１９】前記ディスプレイは３次元自動立体観察用
であってもよく、前記イメージディスプレイは空間的に
多重された左および右イメージを表示するように構成さ
れ、前記パララックス素子は該イメージディスプレイと
協働して左目および右目用の左観察ウィンドウおよび右
観察ウィンドウをそれぞれ形成していてもよい。
であってもよく、前記イメージディスプレイは空間的に
多重された左および右イメージを表示するように構成さ
れ、前記パララックス素子は該イメージディスプレイと
協働して左目および右目用の左観察ウィンドウおよび右
観察ウィンドウをそれぞれ形成していてもよい。
【００２０】前記イメージディスプレイは、各々がその
水平開口に関して実質的に一定の垂直開口を有する複数
の画素を有していてもよい。前記複数の画素の各々は実
質的に矩形の形状を有していてもよい。前記画素は対に
された列として構成され、各対の列は実質的に水平方向
に連続していてもよい。前記列の対は水平方向に離れて
いてもよい。
水平開口に関して実質的に一定の垂直開口を有する複数
の画素を有していてもよい。前記複数の画素の各々は実
質的に矩形の形状を有していてもよい。前記画素は対に
された列として構成され、各対の列は実質的に水平方向
に連続していてもよい。前記列の対は水平方向に離れて
いてもよい。
【００２１】前記イメージディスプレイは、空間的光変
調子およびバックライトを有していてもよい。前記空間
的光変調子は液晶装置を含んでいてもよい。
調子およびバックライトを有していてもよい。前記空間
的光変調子は液晶装置を含んでいてもよい。
【００２２】前記パララックス素子はレンズアレイを含
んでいてもよい。前記レンズアレイはレンチキュラーシ
ートを含んでいてもよい。
んでいてもよい。前記レンズアレイはレンチキュラーシ
ートを含んでいてもよい。
【００２３】前記パララックス素子はホログラムアレイ
を含んでいてもよい。
を含んでいてもよい。
【００２４】前記パララックス素子はパララックスバリ
ヤを含んでいてもよい。前記パララックスバリヤは、前
記ディスプレイを非指向性モードに切り替えるための均
一な透明状態に切り替え可能であってもよい。
ヤを含んでいてもよい。前記パララックスバリヤは、前
記ディスプレイを非指向性モードに切り替えるための均
一な透明状態に切り替え可能であってもよい。
【００２５】前記パララックスバリヤは、第１および第
２の相対位置の間を横方向に相対的に移動可能である第
１および第２のシートを有しており、該第１のシート
は、第１の透光性領域および非透光性領域のパターンに
よって隔てられた複数の第１の透光性ストリップを有し
ており、該第２のシートは、該第１のパターンに相補的
である第２の透光性領域および非透光性領域のパターン
によって隔てられた複数の第２の透光性ストリップを有
しており、該第２の透光性領域および非透光性領域のパ
ターンは、該第１の相対位置においては、該第１のスト
リップは該第２のストリップと位置合わせされ、かつ、
該第１および第２のパターンの非透光性領域はそれぞれ
該第２および第１のパターンの透光性領域と位置合わせ
され、該第２の相対位置においては、該第１および第２
の透光性ストリップはそれぞれ該第２のおよび第１のパ
ターンと位置合わせされ、かつ、該第１および第２のパ
ターンの透光性領域は互いに位置合わせされるように構
成されていてもよい。
２の相対位置の間を横方向に相対的に移動可能である第
１および第２のシートを有しており、該第１のシート
は、第１の透光性領域および非透光性領域のパターンに
よって隔てられた複数の第１の透光性ストリップを有し
ており、該第２のシートは、該第１のパターンに相補的
である第２の透光性領域および非透光性領域のパターン
によって隔てられた複数の第２の透光性ストリップを有
しており、該第２の透光性領域および非透光性領域のパ
ターンは、該第１の相対位置においては、該第１のスト
リップは該第２のストリップと位置合わせされ、かつ、
該第１および第２のパターンの非透光性領域はそれぞれ
該第２および第１のパターンの透光性領域と位置合わせ
され、該第２の相対位置においては、該第１および第２
の透光性ストリップはそれぞれ該第２のおよび第１のパ
ターンと位置合わせされ、かつ、該第１および第２のパ
ターンの透光性領域は互いに位置合わせされるように構
成されていてもよい。
【００２６】前記パララックスバリヤは、第１および第
２の相対位置の間を横方向に相対的に移動可能である重
ね合わせされた第１および第２のシートを有し、該第１
のシートは複数の第１の透光性ストリップを有してお
り、該複数の第１の透光性ストリップの各対は、交互に
第１および第２の直交する偏光方向を有するストリップ
によって隔たれており、該第２のシートは複数の第２の
透光性ストリップを有しており、該複数の第２の透光性
ストリップの各対は、交互に該第２および第１の直交す
る偏光方向を有するストリップによって隔たれており、
該第１の相対位置においては、第１の透光性ストリップ
が該第２の透光性ストリップと位置合わせされ、該第１
のシートの該第１および第２の偏光方向を有するストリ
ップはそれぞれ該第２のシートの該第２および第１の偏
光方向を有するストリップと位置合わせされ、該第２の
相対位置においては、該第１のシートの該第１および第
２の偏光方向を有するストリップはそれぞれ該第２のシ
ートの該第１および第２の偏光方向を有するストリップ
と位置合わせされてもよい。
２の相対位置の間を横方向に相対的に移動可能である重
ね合わせされた第１および第２のシートを有し、該第１
のシートは複数の第１の透光性ストリップを有してお
り、該複数の第１の透光性ストリップの各対は、交互に
第１および第２の直交する偏光方向を有するストリップ
によって隔たれており、該第２のシートは複数の第２の
透光性ストリップを有しており、該複数の第２の透光性
ストリップの各対は、交互に該第２および第１の直交す
る偏光方向を有するストリップによって隔たれており、
該第１の相対位置においては、第１の透光性ストリップ
が該第２の透光性ストリップと位置合わせされ、該第１
のシートの該第１および第２の偏光方向を有するストリ
ップはそれぞれ該第２のシートの該第２および第１の偏
光方向を有するストリップと位置合わせされ、該第２の
相対位置においては、該第１のシートの該第１および第
２の偏光方向を有するストリップはそれぞれ該第２のシ
ートの該第１および第２の偏光方向を有するストリップ
と位置合わせされてもよい。
【００２７】前記イメージディスプレイは第１の方向に
偏光された光を供給するように構成され、前記パララッ
クスバリヤは、第２の領域によって互いに隔たれた第１
のスリット状領域を有し、該第１および第２の領域はそ
れぞれ直交する第１および第２の偏光を供給するように
構成されている、パターン化された偏光回転器と、該第
１の偏光を有する光を透過し、かつ第２の偏光を有する
光を実質的にブロックするように構成された偏光子と、
を有してもよい。
偏光された光を供給するように構成され、前記パララッ
クスバリヤは、第２の領域によって互いに隔たれた第１
のスリット状領域を有し、該第１および第２の領域はそ
れぞれ直交する第１および第２の偏光を供給するように
構成されている、パターン化された偏光回転器と、該第
１の偏光を有する光を透過し、かつ第２の偏光を有する
光を実質的にブロックするように構成された偏光子と、
を有してもよい。
【００２８】前記イメージディスプレイは発光型ディス
プレイであってもよい。
プレイであってもよい。
【００２９】前記離散的な静止位置の隣接する位置に対
応する観察ウィンドウの隔たりは、前記観察者追従器の
精度よりも大きくてもよい。
応する観察ウィンドウの隔たりは、前記観察者追従器の
精度よりも大きくてもよい。
【００３０】前記電子機械的システムは、機械的トラン
スミッションによって前記イメージディスプレイまたは
前記パララックス素子に接続された電子機械的トランス
デューサーを有してもよい。第１の実施態様において、
前記トランスデューサはステッパモータを含んでいてよ
い。第２の実施態様において、前記トランスデューサは
サーボモータを含んでいてもよい。第３の実施態様にお
いて、前記トランスデューサは音声コイル段を含んでい
てもよい。前記電子機械的システムは、相対移動ステッ
プエンコーダを有していてもよい。前記電子機械的シス
テムは、相対位置基準検知器を有していてもよい。
スミッションによって前記イメージディスプレイまたは
前記パララックス素子に接続された電子機械的トランス
デューサーを有してもよい。第１の実施態様において、
前記トランスデューサはステッパモータを含んでいてよ
い。第２の実施態様において、前記トランスデューサは
サーボモータを含んでいてもよい。第３の実施態様にお
いて、前記トランスデューサは音声コイル段を含んでい
てもよい。前記電子機械的システムは、相対移動ステッ
プエンコーダを有していてもよい。前記電子機械的シス
テムは、相対位置基準検知器を有していてもよい。
【００３１】出願人は、ウィンドウ位置が連続的に調節
可能な連続的追従システムが少なくとも理論的には可能
だが、実際においてはある種の内在的な問題を有するで
あろうことを初めて認識した。観察者追従型ディスプレ
イが正しく機能するためには、ウィンドウが観察者を十
分な精度で追従するように、観察者位置を検知するため
のシステムが、ウィンドウを移動させるためのシステム
に対して正しくインターフェースされなければならな
い。ウィンドウ移動システムを駆動するために用いられ
る信号は、計算技術または較正技術によって観察者位置
データから得ることができる。計算技術では、新しい観
察者位置の各々につき、光学システムの可動部の必要な
動きを計算し、ディスプレイ全体の数学的モデルに基づ
いている。この技術によって、観察者を十分に追従する
ために十分に正確なウィンドウ位置を十分に小さな遅延
時間で得るためには、実質的な量の処理パワーが必要で
あり、コストおよび複雑さが問題となる。
可能な連続的追従システムが少なくとも理論的には可能
だが、実際においてはある種の内在的な問題を有するで
あろうことを初めて認識した。観察者追従型ディスプレ
イが正しく機能するためには、ウィンドウが観察者を十
分な精度で追従するように、観察者位置を検知するため
のシステムが、ウィンドウを移動させるためのシステム
に対して正しくインターフェースされなければならな
い。ウィンドウ移動システムを駆動するために用いられ
る信号は、計算技術または較正技術によって観察者位置
データから得ることができる。計算技術では、新しい観
察者位置の各々につき、光学システムの可動部の必要な
動きを計算し、ディスプレイ全体の数学的モデルに基づ
いている。この技術によって、観察者を十分に追従する
ために十分に正確なウィンドウ位置を十分に小さな遅延
時間で得るためには、実質的な量の処理パワーが必要で
あり、コストおよび複雑さが問題となる。
【００３２】必要な処理パワー量は、例えばEP 0 769 8
81号に開示されているような、別の較正技術を用いるこ
とによって減少し得る。この場合、ディスプレイは複数
の較正ポイントにおいて較正される。例えば、観察者ま
たはセンサは、ディスプレイの観察領域周囲に均等に分
布された複数の位置に移動し得、各位置において、観察
ウィンドウは、その位置からディスプレイを観察するた
めの最適位置にあるように手動または自動で制御され
る。観察者位置測定システムからの位置信号は次に、機
械ディスプレイ追従システムに対する制御信号と、例え
ばルックアップテーブルにおいて関連付けられる。もし
観察領域を通じて十分な密度で較正ポイントが用意され
ていれば、単にルックアンプ動作を用いることにより観
察者追従が達成され、最小量の計算、従って最小量の処
理パワーしか必要としない。しかし十分な観察領域を通
じて必要な密度を得るためには、非常に多数の較正ポイ
ントが必要となり、従って、大量かつ高価なメモリ容量
が用意されなけばならない。また、多数の較正ポイント
では、較正に時間がかかるためコストが増大する。較正
ポイント密度を実質的に減少させ、較正ポイントから離
れた観察者位置に対して補間を行うことにより、メモリ
要求および較正時間を減少させ得る。しかし、これは処
理要求を増大させ、前述の欠点をともなう。
81号に開示されているような、別の較正技術を用いるこ
とによって減少し得る。この場合、ディスプレイは複数
の較正ポイントにおいて較正される。例えば、観察者ま
たはセンサは、ディスプレイの観察領域周囲に均等に分
布された複数の位置に移動し得、各位置において、観察
ウィンドウは、その位置からディスプレイを観察するた
めの最適位置にあるように手動または自動で制御され
る。観察者位置測定システムからの位置信号は次に、機
械ディスプレイ追従システムに対する制御信号と、例え
ばルックアップテーブルにおいて関連付けられる。もし
観察領域を通じて十分な密度で較正ポイントが用意され
ていれば、単にルックアンプ動作を用いることにより観
察者追従が達成され、最小量の計算、従って最小量の処
理パワーしか必要としない。しかし十分な観察領域を通
じて必要な密度を得るためには、非常に多数の較正ポイ
ントが必要となり、従って、大量かつ高価なメモリ容量
が用意されなけばならない。また、多数の較正ポイント
では、較正に時間がかかるためコストが増大する。較正
ポイント密度を実質的に減少させ、較正ポイントから離
れた観察者位置に対して補間を行うことにより、メモリ
要求および較正時間を減少させ得る。しかし、これは処
理要求を増大させ、前述の欠点をともなう。
【００３３】出願人はまた、複数の別々のウィンドウ位
置の数を最適化し得ることを、初めて認識した。ウィン
ドウ位置が多すぎると、例えばパララックス素子の収差
または回折性能などの、ディスプレイの光学性能をより
よくしなければならない。位置が多すぎると、より多く
の較正ポイントが必要となる。従って、ウィンドウ位置
の数を最大観察者速度および観察者位置測定エラーに対
して最適化することにより、最小のコストで十分な性能
を得ることができる。
置の数を最適化し得ることを、初めて認識した。ウィン
ドウ位置が多すぎると、例えばパララックス素子の収差
または回折性能などの、ディスプレイの光学性能をより
よくしなければならない。位置が多すぎると、より多く
の較正ポイントが必要となる。従って、ウィンドウ位置
の数を最大観察者速度および観察者位置測定エラーに対
して最適化することにより、最小のコストで十分な性能
を得ることができる。
【００３４】従って、段階的に動く可動部を用い、か
つ、例えばEP 0 625 861号に開示されたタイプの画素構
成を用いることにより、電子機械的追従型ディスプレイ
を提供することができる。画素の横方向の連続性は厳密
には要求されないため、例えば、許容度要求が若干穏や
かなLCDパネルを用いることができる。本ディスプレイ
は可動部のがたつきに対しても許容度を有し、解像度を
細かくする一方で追従システムの精度および再現性を実
現する。比較的大きなシステム遅延があったとしても許
容され、比較的単純な平行移動制御システムを用いるこ
とができる。このように、低コストでロバスト性が増大
したディスプレイが提供され得る。
つ、例えばEP 0 625 861号に開示されたタイプの画素構
成を用いることにより、電子機械的追従型ディスプレイ
を提供することができる。画素の横方向の連続性は厳密
には要求されないため、例えば、許容度要求が若干穏や
かなLCDパネルを用いることができる。本ディスプレイ
は可動部のがたつきに対しても許容度を有し、解像度を
細かくする一方で追従システムの精度および再現性を実
現する。比較的大きなシステム遅延があったとしても許
容され、比較的単純な平行移動制御システムを用いるこ
とができる。このように、低コストでロバスト性が増大
したディスプレイが提供され得る。
【００３５】このようなディスプレイは、観察者がディ
スプレイに対して横方向に移動した際の強度変化が少な
い。本ディスプレイは観察者の両眼距離に対する許容範
囲が大きく、横方向および長手方向の観察自由度を高め
る。
スプレイに対して横方向に移動した際の強度変化が少な
い。本ディスプレイは観察者の両眼距離に対する許容範
囲が大きく、横方向および長手方向の観察自由度を高め
る。
【００３６】
【発明の実施の形態】図中、同様な構成要素は同様な参
照符号を用いて示す。
照符号を用いて示す。
【００３７】図１ａのフラットパネル自動立体３Ｄディ
スプレイは、SLM１を有している。SLM１は例えば、バッ
クライト（不図示）によって背面から照明される、薄膜
トランジスタ型ツイステッドネマチックLCDからなる。
ディスプレイは、観察者の左目および右目に、左ビュー
および右ビューをそれぞれ供給するように構成されてい
る。SLM１は、行列に構成された複数の画素を有し、左
目用ビューおよび右目用ビューを空間的に多重された形
態で表示する。特に、画素列は、左ビュー片および右ビ
ュー片を互い違いに表示する。可動パララックス部材２
がSLM１と関連付けられており、複数列の視差エレメン
トを有している。視差エレメント列の各々は、隣接する
１対の画素列と対応付けられている。パララックス部材
２およびSLM１の組み合わせにより、観察ゾーン、すな
わち、ディスプレイ全体にわたって観察者の一方の目が
単一の２次元（２Ｄ）イメージを見ることができる空間
領域が生成される。観察ウィンドウは、観察ゾーンの最
も幅広い部分を形成し、定格的な観察者長手位置に位置
している。複数のローブにおいて観察ウィンドウが生成
され、各ローブは、観察者の左目および右目のための、
左ウィンドウおよび右ウィンドウをそれぞれ提供する。
スプレイは、SLM１を有している。SLM１は例えば、バッ
クライト（不図示）によって背面から照明される、薄膜
トランジスタ型ツイステッドネマチックLCDからなる。
ディスプレイは、観察者の左目および右目に、左ビュー
および右ビューをそれぞれ供給するように構成されてい
る。SLM１は、行列に構成された複数の画素を有し、左
目用ビューおよび右目用ビューを空間的に多重された形
態で表示する。特に、画素列は、左ビュー片および右ビ
ュー片を互い違いに表示する。可動パララックス部材２
がSLM１と関連付けられており、複数列の視差エレメン
トを有している。視差エレメント列の各々は、隣接する
１対の画素列と対応付けられている。パララックス部材
２およびSLM１の組み合わせにより、観察ゾーン、すな
わち、ディスプレイ全体にわたって観察者の一方の目が
単一の２次元（２Ｄ）イメージを見ることができる空間
領域が生成される。観察ウィンドウは、観察ゾーンの最
も幅広い部分を形成し、定格的な観察者長手位置に位置
している。複数のローブにおいて観察ウィンドウが生成
され、各ローブは、観察者の左目および右目のための、
左ウィンドウおよび右ウィンドウをそれぞれ提供する。
【００３８】パララックス部材２は、SLM１に対して移
動可能でありことにより、観察ゾーンおよび結果として
観察ウィンドウを、観察者がディスプレイを観察し得る
領域内の、異なる位置に移動させる。例えば矢印３に示
すようにパララックス部材２を横方向に移動させること
により、観察ウィンドウは、ディスプレイから最適の位
置あるいは距離に位置する観察平面内にとどまり、ゼロ
ローブ、プラス１ローブ、およびマイナス１ローブ内の
ウィンドウは、それぞれ矢印４、５および６に示すよう
に移動する。パララックス部材２は、長手方向（すなわ
ちSLM１に対して垂直方向）にも移動可能にすることに
よって、ディスプレイの観察平面を長手方向に移動させ
て観察者の長手方向の移動に追従するようにしてもよ
い。ウィンドウの幅は同じままであるが、移動の方向に
依存して観察ゾーンの奥行きが変化する。
動可能でありことにより、観察ゾーンおよび結果として
観察ウィンドウを、観察者がディスプレイを観察し得る
領域内の、異なる位置に移動させる。例えば矢印３に示
すようにパララックス部材２を横方向に移動させること
により、観察ウィンドウは、ディスプレイから最適の位
置あるいは距離に位置する観察平面内にとどまり、ゼロ
ローブ、プラス１ローブ、およびマイナス１ローブ内の
ウィンドウは、それぞれ矢印４、５および６に示すよう
に移動する。パララックス部材２は、長手方向（すなわ
ちSLM１に対して垂直方向）にも移動可能にすることに
よって、ディスプレイの観察平面を長手方向に移動させ
て観察者の長手方向の移動に追従するようにしてもよ
い。ウィンドウの幅は同じままであるが、移動の方向に
依存して観察ゾーンの奥行きが変化する。
【００３９】ディスプレイは、観察者のディスプレイに
対する位置を決定する、観察者追従器７を有している。
そのような観察者追従器の例として、Dynasight(R)（
(R)は登録商標を示す）がある。Dynasight(R)は、赤外
エネルギーを用いて観察領域を照明し、観察者の着用す
る再帰反射器(retroreflector)からの反射を検知する。
このようなシステムは、Origin Instruments Corporati
onから入手可能である。
対する位置を決定する、観察者追従器７を有している。
そのような観察者追従器の例として、Dynasight(R)（
(R)は登録商標を示す）がある。Dynasight(R)は、赤外
エネルギーを用いて観察領域を照明し、観察者の着用す
る再帰反射器(retroreflector)からの反射を検知する。
このようなシステムは、Origin Instruments Corporati
onから入手可能である。
【００４０】観察者追従器７は、パララックス部材２を
移動させるための電子機械的システムに接続された、制
御システムを有する。電子機械的システムは、機械的ト
ランスミッション９によってパララックス部材２に接続
された、ステッパモータ、サーボモータまたはボイスコ
イル段などの電子機械的トランスデューサ８を有してい
る。観察者追従器および制御システム７は、信号を電子
機械的システムに供給して、パララックス部材２を、複
数の静止位置のうちの適切な１つに段階的に移動させる
ことにより、観察者の左ビューおよび右ビューを、左目
および右目にそれぞれ位置させる。
移動させるための電子機械的システムに接続された、制
御システムを有する。電子機械的システムは、機械的ト
ランスミッション９によってパララックス部材２に接続
された、ステッパモータ、サーボモータまたはボイスコ
イル段などの電子機械的トランスデューサ８を有してい
る。観察者追従器および制御システム７は、信号を電子
機械的システムに供給して、パララックス部材２を、複
数の静止位置のうちの適切な１つに段階的に移動させる
ことにより、観察者の左ビューおよび右ビューを、左目
および右目にそれぞれ位置させる。
【００４１】図１ｂは、図１ａに示すタイプのディスプ
レイに、SLM１を照明するためのバックライト１０を設
けた状態を示す。パララックス部材２は、SLM１と観察
者との間に位置するレンチキュラースクリーンとして構
成される。この構成により、レンチキュラースクリーン
２の各出力ローブ内において、３つの観察ウィンドウが
提供される。
レイに、SLM１を照明するためのバックライト１０を設
けた状態を示す。パララックス部材２は、SLM１と観察
者との間に位置するレンチキュラースクリーンとして構
成される。この構成により、レンチキュラースクリーン
２の各出力ローブ内において、３つの観察ウィンドウが
提供される。
【００４２】図１ｃは、レンチキュラースクリーンを視
差バリヤ２で置き換えている点において図１ｂに示した
構成とは異なる、ディスプレイを示す。
差バリヤ２で置き換えている点において図１ｂに示した
構成とは異なる、ディスプレイを示す。
【００４３】図１ｄは、視差バリヤ２がSLM１とバック
ライト１０との間に位置している点において図１ｃに示
した構成とは異なる、ディスプレイを示す。
ライト１０との間に位置している点において図１ｃに示
した構成とは異なる、ディスプレイを示す。
【００４４】図２は、規則的なパターンまたはアレイ状
の行列に構成された複数の画素を有する、公知のタイプ
のLCDを示す。LCD１は、カラー表示を提供するものであ
り、赤画素１２、青画素１３および緑画素１４を有して
いる。画素は、ブラックマスク１５によって互いに分離
されている。ブラックマスク１５は、画素の透過を制御
するために用いられる、トランジスタ、容量、および電
極などの要素を隠す。このように、各画素列は、ブラッ
クマスク１５の連続的な垂直不透明片によって、各隣接
列から分離されている。
の行列に構成された複数の画素を有する、公知のタイプ
のLCDを示す。LCD１は、カラー表示を提供するものであ
り、赤画素１２、青画素１３および緑画素１４を有して
いる。画素は、ブラックマスク１５によって互いに分離
されている。ブラックマスク１５は、画素の透過を制御
するために用いられる、トランジスタ、容量、および電
極などの要素を隠す。このように、各画素列は、ブラッ
クマスク１５の連続的な垂直不透明片によって、各隣接
列から分離されている。
【００４５】図示のLCD１は、前部レンチキュラースク
リーン２と組み合わせられていることにより、図１ｂに
示すタイプのディスプレイを提供する。レンチキュラー
スクリーン２は、複数の垂直に延びるレンチキュールを
有しており、各レンチキュールは、光学的に円柱状に集
光する。レンチキュールは垂直に延び、例えば、平凸円
柱状レンズとして、段階的屈折率(GRIN)円柱レンズとし
て、または回折光学素子などとして形成され得る。各レ
ンチキュールは複数の画素列（図２に示す４つの列）上
に設けられており、各画素列は、２Ｄビューの垂直スラ
イス片を提供する。各画素の形状は、矩形であり、各画
素の右側から小さな矩形状の延長部が突出している。
リーン２と組み合わせられていることにより、図１ｂに
示すタイプのディスプレイを提供する。レンチキュラー
スクリーン２は、複数の垂直に延びるレンチキュールを
有しており、各レンチキュールは、光学的に円柱状に集
光する。レンチキュールは垂直に延び、例えば、平凸円
柱状レンズとして、段階的屈折率(GRIN)円柱レンズとし
て、または回折光学素子などとして形成され得る。各レ
ンチキュールは複数の画素列（図２に示す４つの列）上
に設けられており、各画素列は、２Ｄビューの垂直スラ
イス片を提供する。各画素の形状は、矩形であり、各画
素の右側から小さな矩形状の延長部が突出している。
【００４６】図３に示すように、ディスプレイが適切に
照明され、各画素列が２Ｄイメージの細い垂直なスライ
ス片を表示するようにイメージデータがLCD１の画素に
供給されているとき、スクリーン２の各レンチキュール
は、レンチキュールに対応付けられた４つの画素列の各
々から、出力光ビーム１７〜２０を提供する。光ビーム
１７〜２０が広がる方向は、イメージのキャプチャー時
に各２Ｄビューが記録された方向に対応する。観察者の
目が光ビーム１７〜２０のうち隣接する光ビームを受け
取ったとき、観察者は、３Ｄイメージを知覚する。
照明され、各画素列が２Ｄイメージの細い垂直なスライ
ス片を表示するようにイメージデータがLCD１の画素に
供給されているとき、スクリーン２の各レンチキュール
は、レンチキュールに対応付けられた４つの画素列の各
々から、出力光ビーム１７〜２０を提供する。光ビーム
１７〜２０が広がる方向は、イメージのキャプチャー時
に各２Ｄビューが記録された方向に対応する。観察者の
目が光ビーム１７〜２０のうち隣接する光ビームを受け
取ったとき、観察者は、３Ｄイメージを知覚する。
【００４７】しかし、画素列間のブラックマスク１５の
垂直部もまた、２１〜２５に示す方向にイメージングさ
れてしまう。更に、光ビーム１７〜２０は、主画素領域
から延びている矩形突出部のイメージングに対応して、
２６〜２８などの輝度が減少した領域を含んでいる。こ
のように、ディスプレイの出力は、均一な照明の連続的
な視差を有するわけではない。
垂直部もまた、２１〜２５に示す方向にイメージングさ
れてしまう。更に、光ビーム１７〜２０は、主画素領域
から延びている矩形突出部のイメージングに対応して、
２６〜２８などの輝度が減少した領域を含んでいる。こ
のように、ディスプレイの出力は、均一な照明の連続的
な視差を有するわけではない。
【００４８】図４に示すディスプレイにおいて、LCD１
は、画素が水平行および垂直列の異なるパターンで並べ
られている点が、図２に示すものと異なる。特に、各画
素は、赤画素１２、青画素１３および緑画素１４からな
る複合画素であり得る。画素は、水平方向に連続的にな
るように並べられている。すなわち、垂直方向に連続的
に画素を分離するブラックマスク部分は、存在しない。
これを実現するために、第１の行中の各複合画素３０
は、第２の行中の水平方向に隣接する複合画素３１とは
垂直方向に離れているが、複合画素３０の右端は、複合
画素３１の左端と同一の垂直線上に並んでいる。このよ
うに、図２と比較して、スクリーン２の各レンチキュー
ルによってイメージングされる画素列の数は２倍の８と
なり、一方、LCD１の垂直解像度は実効的に半分になっ
ている。
は、画素が水平行および垂直列の異なるパターンで並べ
られている点が、図２に示すものと異なる。特に、各画
素は、赤画素１２、青画素１３および緑画素１４からな
る複合画素であり得る。画素は、水平方向に連続的にな
るように並べられている。すなわち、垂直方向に連続的
に画素を分離するブラックマスク部分は、存在しない。
これを実現するために、第１の行中の各複合画素３０
は、第２の行中の水平方向に隣接する複合画素３１とは
垂直方向に離れているが、複合画素３０の右端は、複合
画素３１の左端と同一の垂直線上に並んでいる。このよ
うに、図２と比較して、スクリーン２の各レンチキュー
ルによってイメージングされる画素列の数は２倍の８と
なり、一方、LCD１の垂直解像度は実効的に半分になっ
ている。
【００４９】図５に示すように、スクリーン２の各レン
チキュールは、互いに角度的に連続しており、連続的な
水平視差を有する８つの異なる２Ｄビューを表してい
る、８本の出力光ビーム３２〜３９を供給する。このよ
うに、図３中、２１などの黒い領域および２６などの灰
色（細かい斜線）領域が無くなり、観察者は、実質的に
一定の強度を有しかつイメージギャップの無い、３Ｄイ
メージを知覚することが可能になる。
チキュールは、互いに角度的に連続しており、連続的な
水平視差を有する８つの異なる２Ｄビューを表してい
る、８本の出力光ビーム３２〜３９を供給する。このよ
うに、図３中、２１などの黒い領域および２６などの灰
色（細かい斜線）領域が無くなり、観察者は、実質的に
一定の強度を有しかつイメージギャップの無い、３Ｄイ
メージを知覚することが可能になる。
【００５０】図４に示す画素構成は、EP 0 625 861号に
開示されたものである。画素の垂直開口度が一定である
ので、各観察ウィンドウ内における観察者の目の動き
は、視覚的に望ましくないアーチファクトを生み出さな
い。特に、イメージの輝度が実質的に一定であり、観察
者が移動することにともなう、ちらつきすなわち輝度変
化は起こらない。
開示されたものである。画素の垂直開口度が一定である
ので、各観察ウィンドウ内における観察者の目の動き
は、視覚的に望ましくないアーチファクトを生み出さな
い。特に、イメージの輝度が実質的に一定であり、観察
者が移動することにともなう、ちらつきすなわち輝度変
化は起こらない。
【００５１】図１ｂ、１ｃ、１ｄ、２および４に示す構
成は、レンチキュールなどの光学素子毎につき２列以上
の画素列を有していることにより、２つ以上の観察ウィ
ンドウを提供する。大部分の機械的追従型ディスプレイ
においては、表示解像度を最大にするため、光学素子毎
につき２列のみのアクティブ画素、すなわち２つのみの
観察ウィンドウを有することが好ましい。
成は、レンチキュールなどの光学素子毎につき２列以上
の画素列を有していることにより、２つ以上の観察ウィ
ンドウを提供する。大部分の機械的追従型ディスプレイ
においては、表示解像度を最大にするため、光学素子毎
につき２列のみのアクティブ画素、すなわち２つのみの
観察ウィンドウを有することが好ましい。
【００５２】図４のLCDの画素列は、必ずしも横方向す
なわち水平方向において正確に連続的でなくてよい。後
述する追従構成部の性質上、隣接する画素列間における
若干の重なりは、視覚的に望ましくないアーチファクト
を発生させないので、許容され得る。例えば、シャープ
株式会社の「超高開口度(Super High Aperture)」LCDパ
ネルは、画素ピッチの約１０％のブラックマスク幅を有
している。
なわち水平方向において正確に連続的でなくてよい。後
述する追従構成部の性質上、隣接する画素列間における
若干の重なりは、視覚的に望ましくないアーチファクト
を発生させないので、許容され得る。例えば、シャープ
株式会社の「超高開口度(Super High Aperture)」LCDパ
ネルは、画素ピッチの約１０％のブラックマスク幅を有
している。
【００５３】例えば図１ｃおよび図１ｄに示すタイプの
視差バリヤシステムの光学的解像度は、スリットの幾何
学的幅およびスリットの回折効果のため、スリット幅に
より制限されている。レンチキュラースクリーンは、例
えば図１ｂに示すように、収差、散乱(scatter)、焦点
ぼけ、ならびに厚さおよびピッチ欠陥によって、その解
像度が制限される。各場合において、観察者の目の瞳
は、SLM１の平面における有限の大きさを有するスポッ
トまたは片に対してイメージングされる。これを、「ア
イスポット」と呼ぶ。図６は、観察者の目の瞳４０が、
スクリーン２の各レンチキュールによってどのように、
有限幅を有する垂直片の形態のアイスポット４１にイメ
ージングされるかを示している。このように、観察者の
目は、ディスプレイの使用中、アイスポットの全体から
の光を受け取る。アイスポットの幅および強度プロフィ
ールは、観察位置によって変化する。
視差バリヤシステムの光学的解像度は、スリットの幾何
学的幅およびスリットの回折効果のため、スリット幅に
より制限されている。レンチキュラースクリーンは、例
えば図１ｂに示すように、収差、散乱(scatter)、焦点
ぼけ、ならびに厚さおよびピッチ欠陥によって、その解
像度が制限される。各場合において、観察者の目の瞳
は、SLM１の平面における有限の大きさを有するスポッ
トまたは片に対してイメージングされる。これを、「ア
イスポット」と呼ぶ。図６は、観察者の目の瞳４０が、
スクリーン２の各レンチキュールによってどのように、
有限幅を有する垂直片の形態のアイスポット４１にイメ
ージングされるかを示している。このように、観察者の
目は、ディスプレイの使用中、アイスポットの全体から
の光を受け取る。アイスポットの幅および強度プロフィ
ールは、観察位置によって変化する。
【００５４】図７の上側に、図４に示す画素構成を有す
るLCDの画素４３および４４においてイメージングされ
た、アイスポット４０および４２の位置および大きさを
示している。図７の上側にはまた、ウィンドウ強度プロ
フィールを、アイスポット４０および４２の画素４３お
よび４４に対する横方向位置とともに示している。定格
観察位置において、アイスポットは、隣接する２つの画
素４３および４４の中央をカバーしている。図１ａに示
す機械的操縦(steering)システムは、パララックス部材
２がSLM１に対して、例えば図８に示すように、観察者
の動きにつれてアイスポット４０および４２が画素中心
周囲の定格位置に位置するように動作することを提供す
る。しかしレンチキュラースクリーンの場合は、レンチ
キュールの軸が画素４３および４４の隣接する垂直な端
部と同一線上にある垂直線からずれるようにレンチキュ
ールが移動するにつれて、レンチキュールの光学収差が
アイスポットの幅を増加させる。ディスプレイの可能観
察自由度は、スポットが画素内に残っていなければなら
ないという条件によって制約を受ける。従って、観察ゾ
ーンの横方向に関して、収差的な制限が存在する。よっ
て、横方向の観察自由度を拡張するために、画素をなる
べく横方向に広く作製することが望ましい。図４に示す
画素構成は、このように、図１ａに示すタイプの機械的
追従型ディスプレイにおいて、比較的大きな横方向観察
自由度を提供する。
るLCDの画素４３および４４においてイメージングされ
た、アイスポット４０および４２の位置および大きさを
示している。図７の上側にはまた、ウィンドウ強度プロ
フィールを、アイスポット４０および４２の画素４３お
よび４４に対する横方向位置とともに示している。定格
観察位置において、アイスポットは、隣接する２つの画
素４３および４４の中央をカバーしている。図１ａに示
す機械的操縦(steering)システムは、パララックス部材
２がSLM１に対して、例えば図８に示すように、観察者
の動きにつれてアイスポット４０および４２が画素中心
周囲の定格位置に位置するように動作することを提供す
る。しかしレンチキュラースクリーンの場合は、レンチ
キュールの軸が画素４３および４４の隣接する垂直な端
部と同一線上にある垂直線からずれるようにレンチキュ
ールが移動するにつれて、レンチキュールの光学収差が
アイスポットの幅を増加させる。ディスプレイの可能観
察自由度は、スポットが画素内に残っていなければなら
ないという条件によって制約を受ける。従って、観察ゾ
ーンの横方向に関して、収差的な制限が存在する。よっ
て、横方向の観察自由度を拡張するために、画素をなる
べく横方向に広く作製することが望ましい。図４に示す
画素構成は、このように、図１ａに示すタイプの機械的
追従型ディスプレイにおいて、比較的大きな横方向観察
自由度を提供する。
【００５５】比較として、図７の下側に、画素が４５お
よび４６に示されるような形状を有した別の従来の画素
構成におけるアイスポットの重なりを示す。この構成に
おけるウィンドウ強度プロフィールを同時に示す。画素
４５および４６に対するアイスポット４０および４２の
どんな動きも強度変化をもたらし、結果として、観察者
によって知覚されるイメージの輝度が観察者の移動にと
もなって変化していることがわかる。５％を越える動的
強度変動は、イメージのちらつきとして観察者に知覚さ
れ得る。
よび４６に示されるような形状を有した別の従来の画素
構成におけるアイスポットの重なりを示す。この構成に
おけるウィンドウ強度プロフィールを同時に示す。画素
４５および４６に対するアイスポット４０および４２の
どんな動きも強度変化をもたらし、結果として、観察者
によって知覚されるイメージの輝度が観察者の移動にと
もなって変化していることがわかる。５％を越える動的
強度変動は、イメージのちらつきとして観察者に知覚さ
れ得る。
【００５６】観察者がディスプレイの全体にわたって左
および右イメージを観察できるために、観察ポイント補
正が提供される。図４に示すタイプの画素構成に関連し
て図９の上側に示すように、パララックス部材２の視差
エレメントのピッチは、画素列対のピッチよりもわずか
に小さい。従って、ディスプレイの右端部の視差エレメ
ント２ａは、楔状光Ｌ１およびＲ１を、左目および右目
用イメージスライス片に対応して生成する。同様に、デ
ィスプレイの左端部の視差エレメント２ｂは、楔状光Ｌ
２およびＲ２を、エレメント２ｂと位置的に並ぶ画素列
の、左目および右目用ビュースライス片に対応して生成
する。その他の視差エレメントも、左目および右目観察
ゾーンＬＺおよびＲＺに向けられた、同様な左目および
右目用の楔状光を生成する。観察者の左目が左目観察ゾ
ーンＬＺ内に残っている場合、左目はディスプレイ全体
にわたって、左目用イメージを見ることになる。同様
に、観察者の右目が右目観察ゾーンＲＺ内に残っている
場合、右目はディスプレイ全体にわたって、右目用イメ
ージを見ることになる。観察ポイント補正後の立体観察
ゾーンの長手方向の最大範囲を、ＬＥ１として示す。
および右イメージを観察できるために、観察ポイント補
正が提供される。図４に示すタイプの画素構成に関連し
て図９の上側に示すように、パララックス部材２の視差
エレメントのピッチは、画素列対のピッチよりもわずか
に小さい。従って、ディスプレイの右端部の視差エレメ
ント２ａは、楔状光Ｌ１およびＲ１を、左目および右目
用イメージスライス片に対応して生成する。同様に、デ
ィスプレイの左端部の視差エレメント２ｂは、楔状光Ｌ
２およびＲ２を、エレメント２ｂと位置的に並ぶ画素列
の、左目および右目用ビュースライス片に対応して生成
する。その他の視差エレメントも、左目および右目観察
ゾーンＬＺおよびＲＺに向けられた、同様な左目および
右目用の楔状光を生成する。観察者の左目が左目観察ゾ
ーンＬＺ内に残っている場合、左目はディスプレイ全体
にわたって、左目用イメージを見ることになる。同様
に、観察者の右目が右目観察ゾーンＲＺ内に残っている
場合、右目はディスプレイ全体にわたって、右目用イメ
ージを見ることになる。観察ポイント補正後の立体観察
ゾーンの長手方向の最大範囲を、ＬＥ１として示す。
【００５７】図９の下側に、図７の下側に示すタイプの
画素構成によって生成される観察ゾーンを示す。この場
合、画素の垂直開口度が不均一なため、楔状光Ｌ１、Ｒ
１、Ｌ２およびＲ２内において光強度は、角度とともに
変化する。さらに、画素列がSLMのブラックマスクの垂
直片部分によって隔たれているため、楔状光Ｌ１とＲ１
との間の「黒い」楔状部分Ｂ１および、楔状光Ｌ２とＲ
２との間の「黒い」楔状部分Ｂ２が存在する。従って、
観察者の目は、黒い楔状部分Ｂ１またはＢ２内に位置し
た場合画素からの光を受けずに、ブラックマスクを見て
いることになる。
画素構成によって生成される観察ゾーンを示す。この場
合、画素の垂直開口度が不均一なため、楔状光Ｌ１、Ｒ
１、Ｌ２およびＲ２内において光強度は、角度とともに
変化する。さらに、画素列がSLMのブラックマスクの垂
直片部分によって隔たれているため、楔状光Ｌ１とＲ１
との間の「黒い」楔状部分Ｂ１および、楔状光Ｌ２とＲ
２との間の「黒い」楔状部分Ｂ２が存在する。従って、
観察者の目は、黒い楔状部分Ｂ１またはＢ２内に位置し
た場合画素からの光を受けずに、ブラックマスクを見て
いることになる。
【００５８】このように、図９の下側に示した画素構成
における観察ゾーンＬＺおよびＲＺは、図９の上側に示
したものと比較して空間的に制約されており、長手方向
の観察自由度の範囲ＬＥ１は、図４の画素構成における
それよりも実質的に減少している。さらに、観察者の目
が観察ゾーンＬＺおよびＲＺ内で移動するにつれて輝度
が変化する。このように、均一または一定の垂直開口部
を有し、かつ水平方向の開口度が拡張した画素構成によ
り、観察ポイント補正を行ったディスプレイにおける長
手方向の観察自由度は増大する。
における観察ゾーンＬＺおよびＲＺは、図９の上側に示
したものと比較して空間的に制約されており、長手方向
の観察自由度の範囲ＬＥ１は、図４の画素構成における
それよりも実質的に減少している。さらに、観察者の目
が観察ゾーンＬＺおよびＲＺ内で移動するにつれて輝度
が変化する。このように、均一または一定の垂直開口部
を有し、かつ水平方向の開口度が拡張した画素構成によ
り、観察ポイント補正を行ったディスプレイにおける長
手方向の観察自由度は増大する。
【００５９】横方向および長手方向の観察自由度を拡張
するのみでなく、図４に示す画素構成は、有用な観察領
域内におけるディスプレイの性能を、実質的に向上させ
る。上述のように、強度プロフィールはウィンドウの中
央部分にわたって均一である。観察者がわずかに動いた
とき、メカニズムは観察者に追いつくために若干の時間
を必要とするが、ウィンドウ強度は不変であり、アーチ
ファクトは観察されない。
するのみでなく、図４に示す画素構成は、有用な観察領
域内におけるディスプレイの性能を、実質的に向上させ
る。上述のように、強度プロフィールはウィンドウの中
央部分にわたって均一である。観察者がわずかに動いた
とき、メカニズムは観察者に追いつくために若干の時間
を必要とするが、ウィンドウ強度は不変であり、アーチ
ファクトは観察されない。
【００６０】追従システムの応答速度は、画素形状によ
って制約を受ける。追従システムが十分に速く応答でき
ないほど素早く観察者が動いた場合、アイスポットが画
素境界から出てしまい、イメージちらつきが観察され得
る。従って、画素がより大きく、より均一な開口度を有
することにより、ディスプレイがシステム遅延に対抗で
きるようにすることが望ましい。
って制約を受ける。追従システムが十分に速く応答でき
ないほど素早く観察者が動いた場合、アイスポットが画
素境界から出てしまい、イメージちらつきが観察され得
る。従って、画素がより大きく、より均一な開口度を有
することにより、ディスプレイがシステム遅延に対抗で
きるようにすることが望ましい。
【００６１】上述のように、パララックス部材２の動作
は量子化されており、電子機械的トランスデューサ８お
よび機械的トランスミッション９は、光学部材２の複数
の静止位置間で、段階的な動作を行う。幅広く均一なプ
ロフィールを有する観察ウィンドウを提供できる図４に
示すタイプの画素構成を用いることにより、アイスポッ
トは、３Ｄイメージ中で強度変化やクロストークが観察
されてしまう前に、画素内をいくらか移動することがで
きる。このように、パララックス部材２は、表示の見か
けに実質的な変化を起こすことなく、１つの位置から隣
接する位置へ移動することができる。ウィンドウは、パ
ララックス部材２の動作に対応して移動する。ウィンド
ウ平面における移動量δは、以下の式でおおよそ表し得
る： δ＝ｗ.σ/ｓ 上式において、σはパララックス部材の移動量、ｓは画
素ピッチ、ｗはウィンドウサイズをそれぞれ表す。
は量子化されており、電子機械的トランスデューサ８お
よび機械的トランスミッション９は、光学部材２の複数
の静止位置間で、段階的な動作を行う。幅広く均一なプ
ロフィールを有する観察ウィンドウを提供できる図４に
示すタイプの画素構成を用いることにより、アイスポッ
トは、３Ｄイメージ中で強度変化やクロストークが観察
されてしまう前に、画素内をいくらか移動することがで
きる。このように、パララックス部材２は、表示の見か
けに実質的な変化を起こすことなく、１つの位置から隣
接する位置へ移動することができる。ウィンドウは、パ
ララックス部材２の動作に対応して移動する。ウィンド
ウ平面における移動量δは、以下の式でおおよそ表し得
る： δ＝ｗ.σ/ｓ 上式において、σはパララックス部材の移動量、ｓは画
素ピッチ、ｗはウィンドウサイズをそれぞれ表す。
【００６２】SLM１が水平方向に非連続的な重なった画
素を有するタイプの場合（例えば画素列間に連続的な垂
直片を形成する部分を有するブラックマスクを備えた、
LCDなど）、最適ウィンドウサイズは一般に平均両眼距
離に等しく、約６５ｍｍである。しかし、画素が実質的
に連続的な観察ウィンドウを生成するように水平方向に
連続的である場合、平均両眼距離よりも大きなウィンド
ウを提供することが有利であり得る。これは、観察者の
目が最適位置から離れて移動するにつれ、一方の目がウ
ィンドウ境界に近づき、他方の目がウィンドウの「良好
な」部分に残るためである。境界の質が高ければ、境界
に近づいた方の目によって観察されるアーチファクトは
甚だしいものではなく、しかも他方の目はアーチファク
トを全く見ない。よって、イメージ品質全体が向上す
る。非連続的に重なる画素においてはまた、より大きな
ウィンドウを使用することにより、隣接ウィンドウ間の
ギャップが増大して観察自由度が減少する。
素を有するタイプの場合（例えば画素列間に連続的な垂
直片を形成する部分を有するブラックマスクを備えた、
LCDなど）、最適ウィンドウサイズは一般に平均両眼距
離に等しく、約６５ｍｍである。しかし、画素が実質的
に連続的な観察ウィンドウを生成するように水平方向に
連続的である場合、平均両眼距離よりも大きなウィンド
ウを提供することが有利であり得る。これは、観察者の
目が最適位置から離れて移動するにつれ、一方の目がウ
ィンドウ境界に近づき、他方の目がウィンドウの「良好
な」部分に残るためである。境界の質が高ければ、境界
に近づいた方の目によって観察されるアーチファクトは
甚だしいものではなく、しかも他方の目はアーチファク
トを全く見ない。よって、イメージ品質全体が向上す
る。非連続的に重なる画素においてはまた、より大きな
ウィンドウを使用することにより、隣接ウィンドウ間の
ギャップが増大して観察自由度が減少する。
【００６３】多くの電子機械的システムは、高速を維持
したままで細かいステップ解像度を提供することができ
ない。必要とされるステップの大きさの限界は、ウィン
ドウの均一さおよび幅によって決定される。収差および
回折の観点から、ウィンドウがフルに幅を有しているな
らば、両眼距離毎につきウィンドウ平面において最低３
〜４ステップが必要であることが見いだされている。ウ
ィンドウがより小さな幅でかつ不均一である場合、観察
者の移動の追従に際してアイスポットを画素の「良好
な」部分に維持するためには、ステップ数を実質的に増
大することが必要になる。両眼距離毎につき２０ステッ
プ未満のシステムは、コストおよび複雑さの面においし
て多大な効果を奏する。例えば、画素ピッチが１００μ
ｍであり、両眼距離毎につき１０ステップのシステム
は、１０μｍのステップサイズ能力がある電子機械的シ
ステムを必要とするのみである。典型的には、観察者追
従器７のセンサは、この機械的ステップサイズから得ら
れるウィンドウ移動よりもずっと高い解像度を有してい
る。
したままで細かいステップ解像度を提供することができ
ない。必要とされるステップの大きさの限界は、ウィン
ドウの均一さおよび幅によって決定される。収差および
回折の観点から、ウィンドウがフルに幅を有しているな
らば、両眼距離毎につきウィンドウ平面において最低３
〜４ステップが必要であることが見いだされている。ウ
ィンドウがより小さな幅でかつ不均一である場合、観察
者の移動の追従に際してアイスポットを画素の「良好
な」部分に維持するためには、ステップ数を実質的に増
大することが必要になる。両眼距離毎につき２０ステッ
プ未満のシステムは、コストおよび複雑さの面においし
て多大な効果を奏する。例えば、画素ピッチが１００μ
ｍであり、両眼距離毎につき１０ステップのシステム
は、１０μｍのステップサイズ能力がある電子機械的シ
ステムを必要とするのみである。典型的には、観察者追
従器７のセンサは、この機械的ステップサイズから得ら
れるウィンドウ移動よりもずっと高い解像度を有してい
る。
【００６４】多くのパララックス部材２を移動させるた
めの多くの電子機械的構成の機械的部分において、観察
者が位置を変える際におけるがたつきのメカニズムが存
在する。図４に示す画素構成によって発生する比較的幅
広いウィンドウは、そのようながたつきの影響を減少ま
たは解消し得る。同様に、観察者追従精度はディスプレ
イの性能に影響し、より幅広い観察ウィンドウは、望ま
しくない視覚的アーチファクトをもたらさずにより大き
な不正確さを受け入れることができる。従って、より安
価で比較的低精度のシステムを、観察者追従用のディス
プレイにおいて、使用し得る。また、追従センサにおけ
る潜伏期(latency)の許容度も増加し得る。
めの多くの電子機械的構成の機械的部分において、観察
者が位置を変える際におけるがたつきのメカニズムが存
在する。図４に示す画素構成によって発生する比較的幅
広いウィンドウは、そのようながたつきの影響を減少ま
たは解消し得る。同様に、観察者追従精度はディスプレ
イの性能に影響し、より幅広い観察ウィンドウは、望ま
しくない視覚的アーチファクトをもたらさずにより大き
な不正確さを受け入れることができる。従って、より安
価で比較的低精度のシステムを、観察者追従用のディス
プレイにおいて、使用し得る。また、追従センサにおけ
る潜伏期(latency)の許容度も増加し得る。
【００６５】図１０ａ〜１０ｄは、２つのビューのみを
提供する、４つの画素構成を示している。図１０ａは、
図４に示すタイプの、高イメージ解像度を提供する画素
構成を示している。しかし隣接する画素列対の水平方向
の連続性のために、望ましくないクロストークが起こり
得る。観察自由度および良好な表示解像度を維持しなが
らクロストークを減少するためには、図１０ｂおよび１
０ｃの構成を採用し得る。このように３番目毎の画素列
を固定の黒色または中間色レベルに切り替えることによ
り、画素列対間に、水平方向の空間を提供することがで
きる。または、図１０ｃに示すようにブラックマスクを
拡張しても良い。
提供する、４つの画素構成を示している。図１０ａは、
図４に示すタイプの、高イメージ解像度を提供する画素
構成を示している。しかし隣接する画素列対の水平方向
の連続性のために、望ましくないクロストークが起こり
得る。観察自由度および良好な表示解像度を維持しなが
らクロストークを減少するためには、図１０ｂおよび１
０ｃの構成を採用し得る。このように３番目毎の画素列
を固定の黒色または中間色レベルに切り替えることによ
り、画素列対間に、水平方向の空間を提供することがで
きる。または、図１０ｃに示すようにブラックマスクを
拡張しても良い。
【００６６】図１０ｄに示す画素構成は、図１０ｃに示
すものと同じウィンドウを発生させ得る。しかし、表示
の垂直解像度を犠牲にしていず、また、画素列対間のブ
ラックマスク領域は維持されている。これに加えて、ウ
ィンドウサイズを増大することによって追従システムの
視覚的性能を向上させてもよい。各列対中の画素間の小
さなギャップの幅は、数ミクロン程度であってもよく、
アドレス電極、容量、およびトランジスタは、画素列対
間のギャップ中に設けてブラックマスクに覆われるよう
にすることもできる。このような構成により、同様な追
従性能を有する１０ｃにおけるよりも高い開口率を有す
るディスプレイが提供され、より明るいディスプレイが
提供される。
すものと同じウィンドウを発生させ得る。しかし、表示
の垂直解像度を犠牲にしていず、また、画素列対間のブ
ラックマスク領域は維持されている。これに加えて、ウ
ィンドウサイズを増大することによって追従システムの
視覚的性能を向上させてもよい。各列対中の画素間の小
さなギャップの幅は、数ミクロン程度であってもよく、
アドレス電極、容量、およびトランジスタは、画素列対
間のギャップ中に設けてブラックマスクに覆われるよう
にすることもできる。このような構成により、同様な追
従性能を有する１０ｃにおけるよりも高い開口率を有す
るディスプレイが提供され、より明るいディスプレイが
提供される。
【００６７】量子化されたステップサイズを提供できる
電子機械的システムの例としては、ステッパモータ、量
子化位置エンコーダを備えたＤＣサーボモータ、および
量子化位置エンコーダを備えた音声コイル段がある。こ
のようなシステムは、がたつきが量子化されたステップ
サイズよりも小さくなる限りギアシステムまたはリード
あるいはボールねじを有するものであってもよい。
電子機械的システムの例としては、ステッパモータ、量
子化位置エンコーダを備えたＤＣサーボモータ、および
量子化位置エンコーダを備えた音声コイル段がある。こ
のようなシステムは、がたつきが量子化されたステップ
サイズよりも小さくなる限りギアシステムまたはリード
あるいはボールねじを有するものであってもよい。
【００６８】実際には、ディスプレイは、観察者位置の
測定と、観察位置に関する観察条件を最適にするために
行われるパララックス部材２の移動との間に、有限のゼ
ロでない応答時間ｔを示す。これは、観察者追従器７の
センサにおける測定潜伏期、追従器７内におけるセンサ
から制御システムへの通信時間ならびに制御システムか
らトランスデューサ８への通信時間、測定情報の処理お
よび較正情報との比較、そして電子機械的システムおよ
びパララックス部材２の機械的応答時間などの要因に起
因する。
測定と、観察位置に関する観察条件を最適にするために
行われるパララックス部材２の移動との間に、有限のゼ
ロでない応答時間ｔを示す。これは、観察者追従器７の
センサにおける測定潜伏期、追従器７内におけるセンサ
から制御システムへの通信時間ならびに制御システムか
らトランスデューサ８への通信時間、測定情報の処理お
よび較正情報との比較、そして電子機械的システムおよ
びパララックス部材２の機械的応答時間などの要因に起
因する。
【００６９】このような応答時間と、視覚的にちらつい
たり立体観察情報が失われたりすることなく対応されな
ければならない観察者動作の最大速度Ｖmaxとに鑑み
て、ディスプレイの最適ステップサイズが存在する。シ
ステムの応答時間が長い場合は、観察者はすぐにディス
プレイを追い越し得るので、ディスプレイはあまり細か
いステップで動くべきではない。従って、観察者が観察
ウィンドウ位置において最大速度で１インクリメント分
動くのに要する時間は、その動きを行うためのシステム
応答時間とマッチングされなければならない。
たり立体観察情報が失われたりすることなく対応されな
ければならない観察者動作の最大速度Ｖmaxとに鑑み
て、ディスプレイの最適ステップサイズが存在する。シ
ステムの応答時間が長い場合は、観察者はすぐにディス
プレイを追い越し得るので、ディスプレイはあまり細か
いステップで動くべきではない。従って、観察者が観察
ウィンドウ位置において最大速度で１インクリメント分
動くのに要する時間は、その動きを行うためのシステム
応答時間とマッチングされなければならない。
【００７０】システムの応答時間に応じて、ディスプレ
イは最適位置に移動することが可能でなければならず、
中間位置では停止しない。このように、ディスプレイは
観察者の移動速度に適応して、最適の変位量(displacem
ent)を決定する。従って１回のジャンプによって複数の
較正位置をカバーしてもよい。このように、ディスプレ
イは制御システムからの命令毎につき可変数のステップ
を有する。
イは最適位置に移動することが可能でなければならず、
中間位置では停止しない。このように、ディスプレイは
観察者の移動速度に適応して、最適の変位量(displacem
ent)を決定する。従って１回のジャンプによって複数の
較正位置をカバーしてもよい。このように、ディスプレ
イは制御システムからの命令毎につき可変数のステップ
を有する。
【００７１】ステップサイズでのもう一つの考慮事項
は、観察者の位置を決定する際の、センサの絶対精度に
関する。センサによる位置の決定が、最大サイズΔｘの
ランダムな誤差を有するとすれば、ディスプレイにおい
てこの値よりも小さなウィンドウステップサイズを有す
るポイントは無い。
は、観察者の位置を決定する際の、センサの絶対精度に
関する。センサによる位置の決定が、最大サイズΔｘの
ランダムな誤差を有するとすれば、ディスプレイにおい
てこの値よりも小さなウィンドウステップサイズを有す
るポイントは無い。
【００７２】これらの考慮事項を組み合わせると、両眼
距離ｅ毎のステップの最適基数（base number）ｎを、
以下のように見積もることができる：
距離ｅ毎のステップの最適基数（base number）ｎを、
以下のように見積もることができる：
【００７３】
【数３】
【００７４】例えば、応答時間が２５ミリ秒でセンサ精
度が５ミリメートルのシステムにおいて、最大観察者速
度毎秒３００ミリメートルの場合、両眼距離（約６３ミ
リメートル）毎の適切なステップ数は５であり、ステッ
プサイズは約１２．５ミリメートルになる。画素ピッチ
が１００μｍのLCDについて、これはパララックス部材
の２０μｍの移動に対応する。
度が５ミリメートルのシステムにおいて、最大観察者速
度毎秒３００ミリメートルの場合、両眼距離（約６３ミ
リメートル）毎の適切なステップ数は５であり、ステッ
プサイズは約１２．５ミリメートルになる。画素ピッチ
が１００μｍのLCDについて、これはパララックス部材
の２０μｍの移動に対応する。
【００７５】上式から得られる最適ステップサイズは、
ウィンドウ平面においてのみ有効である。ウィンドウ平
面から離れると、上式から得られるステップサイズは、
実際の使用可能ウィンドウ幅に近いかそれを越える値と
なる。この場合、最適ステップサイズは、観察距離にお
ける実際の使用可能ウィンドウ幅（すなわち観察領域に
おける横方向自由度）の分数となり、最大許容観察者横
方向速度Ｖｍａｘが減少しなければならない。このよう
に、静止位置の数は、長手方向の観察者位置に応じて変
更されなければならない。これは、ディスプレイが、ウ
ィンドウ平面内にいない観察者に対してはより正確にし
かしより低速に応答し得ることを意味する。ステップサ
イズの同じ基本的計算が適用し得るが、実効ウィンドウ
幅は、観察領域内で観察者が移動するにつれ、長手方向
位置に応じて変化する。または、ステップ数をある最大
値に増やすことによって、追従精度を若干改善しつつ追
従速度の損失を最小化してもよい。両眼距離毎の、調節
された数ｎ’個の離散的な静止位置を計算するための補
正の、適切な形態。
ウィンドウ平面においてのみ有効である。ウィンドウ平
面から離れると、上式から得られるステップサイズは、
実際の使用可能ウィンドウ幅に近いかそれを越える値と
なる。この場合、最適ステップサイズは、観察距離にお
ける実際の使用可能ウィンドウ幅（すなわち観察領域に
おける横方向自由度）の分数となり、最大許容観察者横
方向速度Ｖｍａｘが減少しなければならない。このよう
に、静止位置の数は、長手方向の観察者位置に応じて変
更されなければならない。これは、ディスプレイが、ウ
ィンドウ平面内にいない観察者に対してはより正確にし
かしより低速に応答し得ることを意味する。ステップサ
イズの同じ基本的計算が適用し得るが、実効ウィンドウ
幅は、観察領域内で観察者が移動するにつれ、長手方向
位置に応じて変化する。または、ステップ数をある最大
値に増やすことによって、追従精度を若干改善しつつ追
従速度の損失を最小化してもよい。両眼距離毎の、調節
された数ｎ’個の離散的な静止位置を計算するための補
正の、適切な形態。
【００７６】例えば、以下の表現を用いて、両眼距離毎
の、調節された数ｎ’個の離散的な静止位置を計算する
ことができる：
の、調節された数ｎ’個の離散的な静止位置を計算する
ことができる：
【００７７】
【数４】
【００７８】上式において、/Δｎ/は、観察者の現在の
長手方向位置（すなわちｚ位置）から、最適観察距離ま
での距離の絶対値であり、ΔＬは、観察領域の長手方向
の長さである。しかし観察者のｚ位置によるｎ’の変化
を決定するための他の方法も存在する。例えば経験則的
方法である。方法の選択は少なくとも部分的には機械的
システムの特性に依存し、ステップサイズを調整する。
長手方向位置（すなわちｚ位置）から、最適観察距離ま
での距離の絶対値であり、ΔＬは、観察領域の長手方向
の長さである。しかし観察者のｚ位置によるｎ’の変化
を決定するための他の方法も存在する。例えば経験則的
方法である。方法の選択は少なくとも部分的には機械的
システムの特性に依存し、ステップサイズを調整する。
【００７９】このように、ディスプレイの動作を量子化
することは、詳細な製品開発において効果を奏し、制御
システムの実際的な応答性を考慮に入れたものである。
することは、詳細な製品開発において効果を奏し、制御
システムの実際的な応答性を考慮に入れたものである。
【００８０】いくつかの別々の位置を較正するだけでよ
いので、ディスプレイの較正を単純化することが可能で
ある。
いので、ディスプレイの較正を単純化することが可能で
ある。
【００８１】ディスプレイの較正は、例えば、EP 0 769
881号に記載された方法で行ってもよい。特に、 EP 0 769 881号に記載された方法で、ディスプレイ
の横方向範囲にわたって、典型的には６〜１０個の位置
に対して較正を行う。
881号に記載された方法で行ってもよい。特に、 EP 0 769 881号に記載された方法で、ディスプレイ
の横方向範囲にわたって、典型的には６〜１０個の位置
に対して較正を行う。
【００８２】 この較正値を用いて、典型的には２０
〜４０個の位置に対して、補間された較正値を生成す
る。これらの位置は、多数ステップぶん離れていてもよ
いが、制御システムを用いてアドレス可能な最小ステッ
プサイズである。
〜４０個の位置に対して、補間された較正値を生成す
る。これらの位置は、多数ステップぶん離れていてもよ
いが、制御システムを用いてアドレス可能な最小ステッ
プサイズである。
【００８３】 追従動作中、 （ａ） 例えばｘｙｚ座標などの、追従データを受け取
る。
る。
【００８４】（ｂ） 予測を用いて、追従制御の潜伏期
に基づき座標を補正する。
に基づき座標を補正する。
【００８５】（ｃ） ｘおよびｚ座標を、格納された較
正直線と比較して、最も近い直線を見いだす。
正直線と比較して、最も近い直線を見いだす。
【００８６】（ｄ） 電子機械的システムを、適切な位
置まで移動するように命令する。
置まで移動するように命令する。
【００８７】（ｅ） ステップ（ａ）に制御を戻す。
【００８８】または、観察者追従器からのデータは、観
察者位置のディスプレイに対する角度情報を表していて
もよい。パララックス部材ディスプレイにおいては、パ
ララックス部材の各線形平行移動は、観察ゾーンの角度
的なシフトをもたらすため、もしディスプレイと追従シ
ステムの光軸が一致すれば、角度的な観察者位置を用い
ることによって、パララックス部材の必要な位置を直接
決定してもよい。この場合、較正ポイントは純粋に角度
的な観察者位置に関係しており、各角度位置に対して、
電子機械的システムの対応位置がユニークに定まる。こ
れらの点以外は、ディスプレイの動作は上述同様であ
る。
察者位置のディスプレイに対する角度情報を表していて
もよい。パララックス部材ディスプレイにおいては、パ
ララックス部材の各線形平行移動は、観察ゾーンの角度
的なシフトをもたらすため、もしディスプレイと追従シ
ステムの光軸が一致すれば、角度的な観察者位置を用い
ることによって、パララックス部材の必要な位置を直接
決定してもよい。この場合、較正ポイントは純粋に角度
的な観察者位置に関係しており、各角度位置に対して、
電子機械的システムの対応位置がユニークに定まる。こ
れらの点以外は、ディスプレイの動作は上述同様であ
る。
【００８９】この制御構成はいくつかの利点を有する。
限られた数の追従位置ステップが必要なだけなので、較
正ポイントの数も限られる。従って制御システムのメモ
リも限られたものでよい。また、最も近い較正直線を見
いだすために行わなければならない計算量も限られてい
るため、システムの潜伏期が減少する。従って、表示性
能を多く損なうことなしに、制御システムの速度および
構成要素のコストを減少することができる。これは、最
適なパララックス部材位置を見いだすために連続的な較
正直線への一致が必要とされる、連続的追従システムと
は対照的である。そのような連続的追従システムにおい
ては、ディスプレイコストが増大し、追従効率が悪化し
得る。
限られた数の追従位置ステップが必要なだけなので、較
正ポイントの数も限られる。従って制御システムのメモ
リも限られたものでよい。また、最も近い較正直線を見
いだすために行わなければならない計算量も限られてい
るため、システムの潜伏期が減少する。従って、表示性
能を多く損なうことなしに、制御システムの速度および
構成要素のコストを減少することができる。これは、最
適なパララックス部材位置を見いだすために連続的な較
正直線への一致が必要とされる、連続的追従システムと
は対照的である。そのような連続的追従システムにおい
ては、ディスプレイコストが増大し、追従効率が悪化し
得る。
【００９０】簡潔に前述したように、図１１に示すよう
に、パララックス部材２を段階的に長手方向に移動させ
得る。そのような長手方向の移動の結果、ウィンドウ５
０を含むウィンドウ平面は、ディスプレイに対して長手
方向に移動するが、ウィンドウサイズは一定幅のままで
ある。しかし、観察ゾーンは、長手方向にそのサイズが
変化する。
に、パララックス部材２を段階的に長手方向に移動させ
得る。そのような長手方向の移動の結果、ウィンドウ５
０を含むウィンドウ平面は、ディスプレイに対して長手
方向に移動するが、ウィンドウサイズは一定幅のままで
ある。しかし、観察ゾーンは、長手方向にそのサイズが
変化する。
【００９１】観察者追従器７が得る位置データは、観察
者が実質的にウィンドウ平面に維持されるように用いる
ことができる。ウィンドウ平面は、その結果、横方向追
従に関して常に実質的に最適位置にある（ウィンドウサ
イズが最大になるため）。このことにより、システムの
許容度の要請がさらに緩和され、機械的追従システムの
ステップサイズをさらに減少することが可能になり、コ
ストが減少してロバスト性が増大する。さらに、観察者
が利用可能な観察領域のサイズが、特に長手方向奥行き
範囲において実質的に増大する。
者が実質的にウィンドウ平面に維持されるように用いる
ことができる。ウィンドウ平面は、その結果、横方向追
従に関して常に実質的に最適位置にある（ウィンドウサ
イズが最大になるため）。このことにより、システムの
許容度の要請がさらに緩和され、機械的追従システムの
ステップサイズをさらに減少することが可能になり、コ
ストが減少してロバスト性が増大する。さらに、観察者
が利用可能な観察領域のサイズが、特に長手方向奥行き
範囲において実質的に増大する。
【００９２】図１２において、３Ｄ自動立体視における
観察者の観察可能範囲を５５として示す。横方向または
水平方向の観察可能範囲５５は、５６および５７に示す
ように、レンチキュラースクリーンの光学収差などの光
学的性能によって制限される。垂直観察範囲は、ディス
プレイの幾何学的構造およびパララックス部材の光学収
差によって、５８および５９において制限される。範囲
５５の外側では３Ｄイメージを知覚することはできな
い。
観察者の観察可能範囲を５５として示す。横方向または
水平方向の観察可能範囲５５は、５６および５７に示す
ように、レンチキュラースクリーンの光学収差などの光
学的性能によって制限される。垂直観察範囲は、ディス
プレイの幾何学的構造およびパララックス部材の光学収
差によって、５８および５９において制限される。範囲
５５の外側では３Ｄイメージを知覚することはできな
い。
【００９３】ディスプレイの性能は、観察者が範囲５５
の外側に位置していることを観察者追従器が検知したと
きにディスプレイをオフにすることによって、向上し得
る。図１２に概略図示するようにバックライト１０をオ
フして不正な観察を防ぐために用い得る範囲外追従情報
６０を、観察者追従器から供給する。または、この情報
を用いてSLM１をオフにしてもよい。さらに、観察者が
観察範囲５５の端部に移動するにつれて、イメージの強
度をフェードさせてもよい。このようにして、制限され
た観察自由度でありながら、観察者にとってより自然に
感じさせることができる。
の外側に位置していることを観察者追従器が検知したと
きにディスプレイをオフにすることによって、向上し得
る。図１２に概略図示するようにバックライト１０をオ
フして不正な観察を防ぐために用い得る範囲外追従情報
６０を、観察者追従器から供給する。または、この情報
を用いてSLM１をオフにしてもよい。さらに、観察者が
観察範囲５５の端部に移動するにつれて、イメージの強
度をフェードさせてもよい。このようにして、制限され
た観察自由度でありながら、観察者にとってより自然に
感じさせることができる。
【００９４】図１３に示すように、パララックス部材２
をSLM１に対して傾けることによって、ディスプレイの
中心軸から離れて位置する観察者に対するウィンドウの
距離を変更してもよい。これを横方向の追従システムに
加えて採用することにより、観察者の自由度を改善する
ことができる。傾斜動作もまた、上述のように段階的に
行い得る。
をSLM１に対して傾けることによって、ディスプレイの
中心軸から離れて位置する観察者に対するウィンドウの
距離を変更してもよい。これを横方向の追従システムに
加えて採用することにより、観察者の自由度を改善する
ことができる。傾斜動作もまた、上述のように段階的に
行い得る。
【００９５】３Ｄモードおよび２Ｄモード間の切り替え
は、機械的に行い得、また、観察者追従用に設けられた
メカニズムを利用して行い得る。図１４および１５に、
これを実現するための実施態様を示す。図１４におい
て、パララックス部材は、互いに対して移動し得る、重
ね合わせマスク６６および６７を有する。各マスクは、
透光性および非透光性の正方形領域からなるチェッカー
模様で隔てられた、複数の透明ストライプを有する。マ
スク６６および６７のチェッカー模様は、互いに相補的
であり、マスクが図１４の上側に示すように並べられた
とき、透光性ストライプが位置合わせされてパララック
ス部材を形成し、一方介在領域においては、各マスク６
６および６７の各透光性正方形領域は、他方のマスクの
非透光性領域と位置合わせされる。結果として、６８に
示すように、垂直スリット６９は、７０および７１など
の非透光性領域によって互いに離されている。
は、機械的に行い得、また、観察者追従用に設けられた
メカニズムを利用して行い得る。図１４および１５に、
これを実現するための実施態様を示す。図１４におい
て、パララックス部材は、互いに対して移動し得る、重
ね合わせマスク６６および６７を有する。各マスクは、
透光性および非透光性の正方形領域からなるチェッカー
模様で隔てられた、複数の透明ストライプを有する。マ
スク６６および６７のチェッカー模様は、互いに相補的
であり、マスクが図１４の上側に示すように並べられた
とき、透光性ストライプが位置合わせされてパララック
ス部材を形成し、一方介在領域においては、各マスク６
６および６７の各透光性正方形領域は、他方のマスクの
非透光性領域と位置合わせされる。結果として、６８に
示すように、垂直スリット６９は、７０および７１など
の非透光性領域によって互いに離されている。
【００９６】図１４の下側に概略図示するようにマスク
６６および６７を互いに横方向にずらしたときは、光学
部材は、７２に示すような透光性を有するようになる。
この場合、SLMディスプレイは、透光性および非透光性
領域の規則的なアレイを呈し、ディスプレイを観察する
際における指向性制限が除かれて、２ＤイメージがSLM
１のフル解像度で表示され得る。チェッカー模様領域の
垂直サイズは、LCDの画素およびチェック模様の間のモ
ワレ干渉(Moire beating)を最小にするように選択され
る。
６６および６７を互いに横方向にずらしたときは、光学
部材は、７２に示すような透光性を有するようになる。
この場合、SLMディスプレイは、透光性および非透光性
領域の規則的なアレイを呈し、ディスプレイを観察する
際における指向性制限が除かれて、２ＤイメージがSLM
１のフル解像度で表示され得る。チェッカー模様領域の
垂直サイズは、LCDの画素およびチェック模様の間のモ
ワレ干渉(Moire beating)を最小にするように選択され
る。
【００９７】図１５に示すマスク６６および６７は、透
光性の垂直片間のパターンが、矢印で示す変更方向を有
するストリップ偏光子から構成されている点において、
図１４に示すものとは異なる。図１５の上側に示す相対
位置において、２つのマスク６６および６７のストリッ
プが位置合わせされる一方、マスク６７の各偏光領域
は、直交方向の偏光を有するストリップと位置合わせさ
れる。このようにして、６８に示すパララックスバリヤ
が形成される。
光性の垂直片間のパターンが、矢印で示す変更方向を有
するストリップ偏光子から構成されている点において、
図１４に示すものとは異なる。図１５の上側に示す相対
位置において、２つのマスク６６および６７のストリッ
プが位置合わせされる一方、マスク６７の各偏光領域
は、直交方向の偏光を有するストリップと位置合わせさ
れる。このようにして、６８に示すパララックスバリヤ
が形成される。
【００９８】マスク６６および６７が図１５の下側に示
す相対位置にあるとき、マスク６６および６７内の同じ
偏光方向の領域またはストリップが、互いに位置合わせ
される。また、透光性ストリップが偏光ストリップと各
々位置合わせされる。結果として、パララックス部材２
は、２Ｄモードにおいてより大きな角度範囲からディス
プレイを観察可能にするための偏光子として、動作す
る。例えばLCDとして構成されたとき、ストリップの偏
光方向は、SLM１の出力偏光に対して４５°で位置合わ
せされる。または、LCDに最も近いシート上に９０°偏
光回転器を設けることにより、第２の偏光シートに対し
て偏光の方向を変更してもよく、この方がより良い光効
率が得られる。
す相対位置にあるとき、マスク６６および６７内の同じ
偏光方向の領域またはストリップが、互いに位置合わせ
される。また、透光性ストリップが偏光ストリップと各
々位置合わせされる。結果として、パララックス部材２
は、２Ｄモードにおいてより大きな角度範囲からディス
プレイを観察可能にするための偏光子として、動作す
る。例えばLCDとして構成されたとき、ストリップの偏
光方向は、SLM１の出力偏光に対して４５°で位置合わ
せされる。または、LCDに最も近いシート上に９０°偏
光回転器を設けることにより、第２の偏光シートに対し
て偏光の方向を変更してもよく、この方がより良い光効
率が得られる。
【００９９】図１６は自動立体３Ｄ観察と２Ｄフル解像
度非指向性観察との切り替えに使用し得る、別のタイプ
のパララックスバリヤ２を示す。このパララックスバリ
ヤは第１の層を有しており、第１の層中において、λ/
２板７５などのストリップ状の９０°偏光回転器が、透
過光の偏光方向に実質的に影響しない領域（７６など）
によって隔てられている。偏光軸が垂直方向に向けられ
た偏光シート７７が、観察者と第１のシートとの間に設
けられている。方向７８に偏光された偏光（LCDからの
偏光出力など）および方向７９に偏光された偏光で照明
されたとき、光は、ニュートラル領域７６を通過する
が、偏光シート７７によってブロックされる。λ/２ス
トリップ７５が入射光の偏光方向を９０°回転させるこ
とにより、偏光シート７７はこの光を透過させる。この
装置は従ってパララックスバリヤとして機能する。２Ｄ
モードでの動作においては、偏光シート７７は取り除か
れ、領域７６および波長板(wave plate)７５が光を透過
する。または、偏光シート７７を偏光方向７９と位置合
わせし、λ/２ストリップを巻き取って出し入れするこ
とにより、３Ｄおよび２Ｄモードをそれぞれ提供し得
る。この場合、３Ｄモードにおいて、λ/２ストリップ
は暗領域を規定し、透明領域(clear region)は透過性ス
リットを規定する。ニュートラル（非偏光）領域の吸収
を、偏光子の吸収損失と同じにすることにより、切り替
え可能なこれらのモードを提供する一方で、チェック構
成の視認性を最小にすることができる。２Ｄモードと３
Ｄモードとを切り替える際、イメージディスプレイはま
た、フォーマットを適正にしなければならない。
度非指向性観察との切り替えに使用し得る、別のタイプ
のパララックスバリヤ２を示す。このパララックスバリ
ヤは第１の層を有しており、第１の層中において、λ/
２板７５などのストリップ状の９０°偏光回転器が、透
過光の偏光方向に実質的に影響しない領域（７６など）
によって隔てられている。偏光軸が垂直方向に向けられ
た偏光シート７７が、観察者と第１のシートとの間に設
けられている。方向７８に偏光された偏光（LCDからの
偏光出力など）および方向７９に偏光された偏光で照明
されたとき、光は、ニュートラル領域７６を通過する
が、偏光シート７７によってブロックされる。λ/２ス
トリップ７５が入射光の偏光方向を９０°回転させるこ
とにより、偏光シート７７はこの光を透過させる。この
装置は従ってパララックスバリヤとして機能する。２Ｄ
モードでの動作においては、偏光シート７７は取り除か
れ、領域７６および波長板(wave plate)７５が光を透過
する。または、偏光シート７７を偏光方向７９と位置合
わせし、λ/２ストリップを巻き取って出し入れするこ
とにより、３Ｄおよび２Ｄモードをそれぞれ提供し得
る。この場合、３Ｄモードにおいて、λ/２ストリップ
は暗領域を規定し、透明領域(clear region)は透過性ス
リットを規定する。ニュートラル（非偏光）領域の吸収
を、偏光子の吸収損失と同じにすることにより、切り替
え可能なこれらのモードを提供する一方で、チェック構
成の視認性を最小にすることができる。２Ｄモードと３
Ｄモードとを切り替える際、イメージディスプレイはま
た、フォーマットを適正にしなければならない。
【０１００】上記のような構成において、領域７６およ
び波長板７５を有するシートを移動させて観察者追従を
行うが、偏光シート７７は移動する必要がなく、取り外
し可能にし得る。偏光シート７７は回転位置合わせされ
るだけでよく、横方向に位置合わせされる必要がないた
め、組み立てが簡単になる。このような構成は、比較的
スリムすることができ、偏光シートと第１のシートとの
間の分離は、動作に影響しない。このように、偏光シー
トは、必要であれば主ユニットの外側に取り付けられて
もよく、場合によっては眼鏡の形態で装着されてもよ
い。３Ｄモードにおいて１回の偏光吸収損失があるだけ
で、２Ｄモードにおいてはフル輝度が提供されるため、
光学的効率は比較的高い。
び波長板７５を有するシートを移動させて観察者追従を
行うが、偏光シート７７は移動する必要がなく、取り外
し可能にし得る。偏光シート７７は回転位置合わせされ
るだけでよく、横方向に位置合わせされる必要がないた
め、組み立てが簡単になる。このような構成は、比較的
スリムすることができ、偏光シートと第１のシートとの
間の分離は、動作に影響しない。このように、偏光シー
トは、必要であれば主ユニットの外側に取り付けられて
もよく、場合によっては眼鏡の形態で装着されてもよ
い。３Ｄモードにおいて１回の偏光吸収損失があるだけ
で、２Ｄモードにおいてはフル輝度が提供されるため、
光学的効率は比較的高い。
【０１０１】図１７に、図１６の構成を３Ｄモードと２
Ｄモードとの間で切り替えるための構成を概略図示して
いる。偏光シート７７は、透明(clear)フィルムに接続
されており、透明フィルムがメカニズム８０によって、
ディスプレイの前を横切って巻き取られることにより、
３Ｄモード時には偏光シートがディスプレイ前に位置
し、２Ｄモード時には透明フィルムがディスプレイ前に
位置するようにし得る。
Ｄモードとの間で切り替えるための構成を概略図示して
いる。偏光シート７７は、透明(clear)フィルムに接続
されており、透明フィルムがメカニズム８０によって、
ディスプレイの前を横切って巻き取られることにより、
３Ｄモード時には偏光シートがディスプレイ前に位置
し、２Ｄモード時には透明フィルムがディスプレイ前に
位置するようにし得る。
【０１０２】図１７の構成の変形例として、λ/２板７
５を＋λ/４板に変え、領域７６を−λ/４板に変えても
よい。偏光シート７７を、＋λ/４シートおよび偏光シ
ートを有するサンドイッチ構成によって置き換える。
５を＋λ/４板に変え、領域７６を−λ/４板に変えても
よい。偏光シート７７を、＋λ/４シートおよび偏光シ
ートを有するサンドイッチ構成によって置き換える。
【０１０３】前述のように、最適観察距離、すなわちウ
ィンドウ平面におけるウィンドウサイズは、パララック
ス部材２がLCD１に対して長手方向に移動しても変化し
ない。従って、観察者のいかなる横方向の移動に対して
も、パララックス部材は、観察者のウィンドウ平面にお
ける移動を補償するように、常に一定距離移動する。デ
ィスプレイの横方向の較正は従って、長手方向のウィン
ドウ距離に応じては変化しない。観察者がウィンドウ平
面に位置するときに、ディスプレイは少ない視覚的アー
チファクトで動作するため、観察者はウィンドウ平面に
とどまることが好ましい。
ィンドウ平面におけるウィンドウサイズは、パララック
ス部材２がLCD１に対して長手方向に移動しても変化し
ない。従って、観察者のいかなる横方向の移動に対して
も、パララックス部材は、観察者のウィンドウ平面にお
ける移動を補償するように、常に一定距離移動する。デ
ィスプレイの横方向の較正は従って、長手方向のウィン
ドウ距離に応じては変化しない。観察者がウィンドウ平
面に位置するときに、ディスプレイは少ない視覚的アー
チファクトで動作するため、観察者はウィンドウ平面に
とどまることが好ましい。
【０１０４】観察者を自動的に長手方向に追従する機械
的追従システムは、高価につき、ロバストに製造するこ
とが困難になり得る。
的追従システムは、高価につき、ロバストに製造するこ
とが困難になり得る。
【０１０５】図１８は、手動による長手方向の観察者追
従のための、別の実施態様である。この構成でも、観察
者の横方向の自動的機械的追従は提供されるが、パララ
ックス部材２のLCD１に対する位置は、例えば単純なね
じ調整タイプの調節器５１によって、手動で調節可能で
ある。必要に応じて、長手方向位置エンコーダ５２を設
けて、パララックス部材２のLCD１に対する長手方向位
置に対応する信号を、供給する。
従のための、別の実施態様である。この構成でも、観察
者の横方向の自動的機械的追従は提供されるが、パララ
ックス部材２のLCD１に対する位置は、例えば単純なね
じ調整タイプの調節器５１によって、手動で調節可能で
ある。必要に応じて、長手方向位置エンコーダ５２を設
けて、パララックス部材２のLCD１に対する長手方向位
置に対応する信号を、供給する。
【０１０６】使用に際して、観察者は、ディスプレイに
対して最も快適な位置に身を置く。観察者は、最上のイ
メージ品質が得られるように、すなわち、ウィンドウ平
面を観察者上に維持するようにパララックス部材２が位
置されるように、調節器５１を用いてパララックス部材
２の長手方向位置を手動で調節する。横方向の較正は変
化していないので、ディスプレイは横方向移動において
観察者を正確に追従し続ける。このようにして、より高
い観察自由度をコスト効率よく提供できる、単純でロバ
ストなシステムを提供し得る。
対して最も快適な位置に身を置く。観察者は、最上のイ
メージ品質が得られるように、すなわち、ウィンドウ平
面を観察者上に維持するようにパララックス部材２が位
置されるように、調節器５１を用いてパララックス部材
２の長手方向位置を手動で調節する。横方向の較正は変
化していないので、ディスプレイは横方向移動において
観察者を正確に追従し続ける。このようにして、より高
い観察自由度をコスト効率よく提供できる、単純でロバ
ストなシステムを提供し得る。
【０１０７】
【発明の効果】本発明によれば、ディスプレイは可動部
のがたつきに対しても許容度を有し、解像度を細かくす
る一方で追従システムの精度および再現性を実現する。
さらに比較的大きなシステム遅延があったとしても許容
され、比較的単純な平行移動制御システムを用いること
ができる。このように、低コストでロバスト性が増大し
たディスプレイが提供され得る。
のがたつきに対しても許容度を有し、解像度を細かくす
る一方で追従システムの精度および再現性を実現する。
さらに比較的大きなシステム遅延があったとしても許容
され、比較的単純な平行移動制御システムを用いること
ができる。このように、低コストでロバスト性が増大し
たディスプレイが提供され得る。
【図１ａ】本発明の一実施態様における、機械的追従型
フラットパネル自動立体ディスプレイを説明する図であ
る。
フラットパネル自動立体ディスプレイを説明する図であ
る。
【図１ｂ】図１ａに示すディスプレイの、一変形例を示
す図である。
す図である。
【図１ｃ】図１ａに示すディスプレイの、一変形例を示
す図である。
す図である。
【図１ｄ】図１ａに示すディスプレイの、一変形例を示
す図である。
す図である。
【図２】公知のタイプの画素構成を示す図である。
【図３】図２に示す構成を、自動立体ディスプレイに用
いた例を示す図である。
いた例を示す図である。
【図４】自動立体ディスプレイにおける使用に適した画
素構成を示す図である。
素構成を示す図である。
【図５】図４の構成を用いたディスプレイの性能を示す
図である。
図である。
【図６】アイスポットを生むメカニズムを説明する図で
ある。
ある。
【図７】図２および図４に示すタイプの画素構成におけ
る、アイスポットの重なりによる効果を示す図である。
る、アイスポットの重なりによる効果を示す図である。
【図８】図４に示すタイプの画素構成における、横方向
追従の効果を示す図である。
追従の効果を示す図である。
【図９】画素形状が、機械的追従型ディスプレイにおけ
る観察自由度におよぼす効果を説明する図である。
る観察自由度におよぼす効果を説明する図である。
【図１０ａ】機械的追従型ディスプレイに使用される画
素構成の一例を表す図である。
素構成の一例を表す図である。
【図１０ｂ】機械的追従型ディスプレイに使用される画
素構成の一例を表す図である。
素構成の一例を表す図である。
【図１０ｃ】機械的追従型ディスプレイに使用される画
素構成の一例を表す図である。
素構成の一例を表す図である。
【図１０ｄ】機械的追従型ディスプレイに使用される画
素構成の一例を表す図である。
素構成の一例を表す図である。
【図１１】図１ａに示すタイプのディスプレイにおけ
る、「量子化」長手方向追従を説明する図である。
る、「量子化」長手方向追従を説明する図である。
【図１２】図１ａに示すタイプのディスプレイの、有効
な観察範囲を示す図である。
な観察範囲を示す図である。
【図１３】機械的追従型ディスプレイにおける、観察者
追従のための傾き制御メカニズムの動作を説明する図で
ある。
追従のための傾き制御メカニズムの動作を説明する図で
ある。
【図１４】２Ｄモードおよび３Ｄモード間の切り替えの
ための第１の方法を示す図である。
ための第１の方法を示す図である。
【図１５】２Ｄモードおよび３Ｄモード間の切り替えの
ための別の方法を示す図である。
ための別の方法を示す図である。
【図１６】２Ｄモードおよび３Ｄモード間の切り替えの
ための更なる方法を示す図である。
ための更なる方法を示す図である。
【図１７】図１６に図示した方法におけるモード切替の
ための、メカニズムを示す図である。
ための、メカニズムを示す図である。
【図１８】本発明の別の実施態様におけるディスプレイ
を説明する図である。
を説明する図である。
１ 空間光変調器（ＳＬＭ） ２ 可動パララックス部材 ７ 観察者追従／制御システム ８ 電子機械的トランデューサ ９ 機械的トランスミッション
フロントページの続き (72)発明者 デービッド エズラ イギリス国 オーエックス10 ０アールエ ル オックスフォードシャー， ウォーリ ングフォード， ブライトウェル−カム− ソトウェル， モンクス メッド 19
Claims (26)
- 【請求項１】 イメージディスプレイと、該イメージデ
ィスプレイと協働して、該イメージディスプレイを見る
ことができる少なくとも１つの観察ゾーンを規定するパ
ララックス素子と、観察者の位置を決定するための観察
者追従器とを有する観察者追従型指向性ディスプレイで
あって、該観察者追従器に応答して該パララックス素子
を該イメージディスプレイに対して移動させ、複数の離
散的な静止位置のいずれかに移動させることにより、該
観察ゾーンが該観察者の位置に追従するようにする、電
子機械的システムを更に有する、観察者追従型指向性デ
ィスプレイ。 - 【請求項２】 前記電子機械的システムは、両眼距離ｅ
毎につきｎ個の、観察ウィンドウの離散的な静止位置
を、少なくとも、該ディスプレイから所定の長手方向距
離のところに位置する観察者に対して提供するように構
成され、ここでｅは、 【数１】 であり、ただし、Ｖｍａｘは前記ディスプレイに対する
横方向観察者速度であり、Δｘは前記観察者追従器の横
方向位置エラーであり、ｔは、観察者位置の測定から、
観察者の移動に追従するための前記パララックス素子と
前記イメージディスプレイとの間の相対移動の完了まで
の、遅延時間を表す、 請求項１に記載の観察者追従型指向性ディスプレイ。 - 【請求項３】 前記電子機械的システムは、両眼距離毎
につきｎより多いｎ’個の、観察ウィンドウの離散的な
静止位置を、該ディスプレイから前記所定の距離とは異
なる少なくとも１つの長手方向距離のところに位置する
観察者に対して提供するように構成されている、請求項
２に記載の観察者追従型指向性ディスプレイ。 - 【請求項４】 ３次元自動立体観察用の、前記請求項の
いずれかに記載の観察者追従型指向性ディスプレイであ
って、前記イメージディスプレイは空間的に多重された
左および右イメージを表示するように構成され、前記パ
ララックス素子は該イメージディスプレイと協働して左
目および右目用の左観察ウィンドウおよび右観察ウィン
ドウをそれぞれ形成する、 ディスプレイ。 - 【請求項５】 前記イメージディスプレイは、各々がそ
の水平開口に関して実質的に一定の垂直開口を有する複
数の画素を有している、前記請求項のいずれかに記載の
観察者追従型指向性ディスプレイ。 - 【請求項６】 前記複数の画素の各々は実質的に矩形の
形状を有している、請求項５に記載の観察者追従型指向
性ディスプレイ。 - 【請求項７】 前記画素は対にされた列として構成さ
れ、各対の列は実質的に水平方向に連続している、請求
項５または６に記載の観察者追従型指向性ディスプレ
イ。 - 【請求項８】 前記列の対は水平方向に離れている、請
求項７に記載の観察者追従型指向性ディスプレイ。 - 【請求項９】 前記イメージディスプレイは、空間的光
変調子およびバックライトを有している、前記請求項の
いずれかに記載の観察者追従型指向性ディスプレイ。 - 【請求項１０】 前記空間的光変調子は液晶装置を含
む、請求項９に記載の観察者追従型指向性ディスプレ
イ。 - 【請求項１１】 前記パララックス素子はレンズアレイ
を含む、前記請求項のいずれかに記載の観察者追従型指
向性ディスプレイ。 - 【請求項１２】 前記レンズアレイはレンチキュラーシ
ートを含む、請求項１１に記載の観察者追従型指向性デ
ィスプレイ。 - 【請求項１３】 前記パララックス素子はホログラムア
レイを含む、請求項１から１０のいずれかに記載の観察
者追従型指向性ディスプレイ。 - 【請求項１４】 前記パララックス素子はパララックス
バリヤを含む、請求項１から１０のいずれかに記載の観
察者追従型指向性ディスプレイ。 - 【請求項１５】 前記パララックスバリヤは、前記ディ
スプレイを非指向性モードに切り替えるための均一な透
明状態に切り替え可能である、前記請求項１４に記載の
観察者追従型指向性ディスプレイ。 - 【請求項１６】 前記パララックスバリヤは、第１およ
び第２の相対位置の間を横方向に相対的に移動可能であ
る第１および第２のシートを有しており、該第１のシー
トは、第１の透光性領域および非透光性領域のパターン
によって隔てられた複数の第１の透光性ストリップを有
しており、該第２のシートは、該第１のパターンに相補
的である第２の透光性領域および非透光性領域のパター
ンによって隔てられた複数の第２の透光性ストリップを
有しており、該第２の透光性領域および非透光性領域の
パターンは、該第１の相対位置においては、該第１のス
トリップは該第２のストリップと位置合わせされ、か
つ、該第１および第２のパターンの非透光性領域はそれ
ぞれ該第２および第１のパターンの透光性領域と位置合
わせされ、該第２の相対位置においては、該第１および
第２の透光性ストリップはそれぞれ該第２のおよび第１
のパターンと位置合わせされ、かつ、該第１および第２
のパターンの透光性領域は互いに位置合わせされるよう
に構成された、 請求項１５に記載の観察者追従型指向性ディスプレイ。 - 【請求項１７】 前記パララックスバリヤは、第１およ
び第２の相対位置の間を横方向に相対的に移動可能であ
る重ね合わせされた第１および第２のシートを有し、該
第１のシートは複数の第１の透光性ストリップを有して
おり、該複数の第１の透光性ストリップの各対は、交互
に第１および第２の直交する偏光方向を有するストリッ
プによって隔たれており、該第２のシートは複数の第２
の透光性ストリップを有しており、該複数の第２の透光
性ストリップの各対は、交互に該第２および第１の直交
する偏光方向を有するストリップによって隔たれてお
り、該第１の相対位置においては、第１の透光性ストリ
ップが該第２の透光性ストリップと位置合わせされ、該
第１のシートの該第１および第２の偏光方向を有するス
トリップはそれぞれ該第２のシートの該第２および第１
の偏光方向を有するストリップと位置合わせされ、該第
２の相対位置においては、該第１のシートの該第１およ
び第２の偏光方向を有するストリップはそれぞれ該第２
のシートの該第１および第２の偏光方向を有するストリ
ップと位置合わせされる、 請求項１５に記載の観察者追従型指向性ディスプレイ。 - 【請求項１８】 前記イメージディスプレイは第１の方
向に偏光された光を供給するように構成され、前記パラ
ラックスバリヤは、 第２の領域によって互いに隔たれた第１のスリット状領
域を有し、該第１および第２の領域はそれぞれ直交する
第１および第２の偏光を供給するように構成されてい
る、パターン化された偏光回転器と、 該第１の偏光を有する光を透過し、かつ第２の偏光を有
する光を実質的にブロックするように構成された偏光子
と、を有する請求項１５に記載の観察者追従型指向性デ
ィスプレイ。 - 【請求項１９】 前記イメージディスプレイは発光型デ
ィスプレイである、請求項１から８のいずれかに記載の
観察者追従型指向性ディスプレイ。 - 【請求項２０】 前記離散的な静止位置の隣接する位置
に対応する観察ウィンドウの隔たりは、前記観察者追従
器の精度よりも大きい、前記請求項のいずれかに記載の
観察者追従型指向性ディスプレイ。 - 【請求項２１】 前記電子機械的システムは、機械的ト
ランスミッションによって前記イメージディスプレイま
たは前記パララックス素子に接続された電子機械的トラ
ンスデューサーを有している、前記請求項のいずれかに
記載の観察者追従型指向性ディスプレイ。 - 【請求項２２】 前記トランスデューサはステッパモー
タを含む、請求項２１に記載の観察者追従型指向性ディ
スプレイ。 - 【請求項２３】 前記トランスデューサはサーボモータ
を含む、請求項２１に記載の観察者追従型指向性ディス
プレイ。 - 【請求項２４】 前記トランスデューサは音声コイル段
を含む、請求項２１に記載の観察者追従型指向性ディス
プレイ。 - 【請求項２５】 前記電子機械的システムは、相対移動
ステップエンコーダを有している、請求項２２から２４
のいずれかに記載の観察者追従型指向性ディスプレイ。 - 【請求項２６】 前記電子機械的システムは、相対位置
基準検知器を有している、請求項２２から２５のいずれ
かに記載の観察者追従型指向性ディスプレイ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9619097A GB2317291A (en) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | Observer tracking directional display |
| GB9619097.0 | 1996-09-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10115800A true JPH10115800A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3401167B2 JP3401167B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=10799853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24915397A Expired - Fee Related JP3401167B2 (ja) | 1996-09-12 | 1997-09-12 | 観察者追従型指向性ディスプレイ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6377295B1 (ja) |
| EP (1) | EP0829743B1 (ja) |
| JP (1) | JP3401167B2 (ja) |
| DE (1) | DE69732885T2 (ja) |
| GB (1) | GB2317291A (ja) |
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