(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置および複数の集束レンズを備え、
上記各レンズは、上記表示装置のそれぞれの領域と協同し、
上記表示装置は、第１視界領域内で見る第１画像の一部を表示する第１サブ領域と、第１方向において上記第１サブ領域と空間的に分離されている第２サブ領域であって、第２視界領域内で見る第２画像の一部を表示する上記第２サブ領域とを有し、
上記各レンズは、上記第１方向と垂直な第２方向において互いに平行に伸長し、かつ、一体に形成された第１部および第２部であって、上記第１方向において空間的に分離されているレンズセンターを有する上記第１部および上記第２部を含み、
上記各レンズは、上記第１方向において互いに隣接する上記第１サブ領域と上記第２サブ領域とを覆うように設けられ、
上記第１部および上記第２部の各々は、上記第１サブ領域の画像から、上記表示装置の上記第１視界領域内の上記第１方向において、互いに一部重複しながらずれて配置された上記第１画像を形成するとともに、上記第２サブ領域の画像から、上記表示装置の上記第２視界領域内の上記第１方向において、互いに一部重複しながらずれて配置された上記第２画像を形成し、上記第１画像の各々と、上記第２画像の各々とは、上記第１方向において分離されているマルチプルビューディスプレイ。
【請求項２】
上記各レンズは、上記第１方向において、一定の断面形状およびサイズを有するように、上記第２方向に沿って形成されている請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
上記第１部および上記第２部のそれぞれは、部分的に円筒形である請求項２に記載のディスプレイ。
【請求項４】
上記各レンズは２次元アレイ状に配置されている請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項５】
上記第１部および上記第２部のそれぞれは、球形またはドーナツ形である請求項４に記載のディスプレイ。
【請求項６】
上記各レンズは、不透明な領域によって互いに分離されている請求項１〜５の何れか１項に記載のディスプレイ。
【請求項７】
上記各レンズは、上記第１部および上記第２部と平行で、上記第２方向に伸長する別の部分であって、上記第１部および上記第２部のレンズセンターと空間的に離れているレンズセンターを有する上記第１部および上記第２部と一体に形成された別の部分を少なくとも１つ含み、
上記第１部と上記第２部と上記別の部分との各々は、上記第１サブ領域の画像から、上記表示装置の上記第１視界領域内の上記第１方向において、互いに一部重複しながらずれて配置された第１画像を形成するとともに、上記第２サブ領域の画像から、上記表示装置の上記第２視界領域内の上記第１方向において、互いに一部重複しながらずれて配置された第２画像を形成し、上記第１画像の各々と、上記第２画像の各々とは、上記第１方向において分離されている請求項１〜６の何れか１項に記載のディスプレイ。
【請求項８】
上記各レンズは、上記第１部および上記第２部の間に配置され、かつ、上記第１部および上記第２部と一体に形成されたゼロ光学パワーを有する別の部分を少なくとも１つ含む請求項１〜６の何れか１項に記載のディスプレイ。
【請求項９】
上記第１部および上記第２部は、それぞれ、上記第１サブ領域および上記第２サブ領域からの光を、上記第１視界領域および上記第２視界領域を含む平面に集束させるように配列される請求項１〜８の何れか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
上記第１視界領域および上記第２視界領域は、重複することなく、実質的に互いに隣接する請求項９に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
上記表示装置は画素型であり、上記第１サブ領域および上記第２サブ領域のそれぞれは、少なくとも１つの画素を含む請求項１〜１０の何れか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
上記少なくとも１つの画素は、上記第１サブ領域および上記第２サブ領域のそれぞれからの光の輝度を制御するために適合な端部を有する請求項１１に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
上記第１サブ領域および上記第２サブ領域のそれぞれは、１つの画素列の少なくとも一部を含む請求項１１または１２に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
上記レンズは、上記第１サブ領域および上記第２サブ領域からの光の輝度の均一性を最適化するように形成されている請求項１〜１３の何れか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
上記第１サブ領域および上記第２サブ領域は、上記第１方向における上記第１サブ領域および上記第２サブ領域のピッチの半分と実質的に等しい、上記第１方向における開口部を有する上記第１サブ領域および上記第２サブ領域のそれぞれに対して、上記第１方向において均等に空間的に離されている請求項１〜１４の何れか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
軸上の光を実質的に透過させ、散乱器の光学軸に対して所定の角度以上で伝搬する軸外の光を散乱する角度依存性散乱器を備える請求項１〜１５の何れか１項に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動立体ディスプレイ、デュアルビューディスプレイ、および指向性ディスプレイなど、見る方向によって表示の見え方が変化するマルチビューディスプレイに関する。本発明は、手持ち型ゲーム機器で使用されてもよく、サブ画素が横向きに適応された高解像度自動立体ディスプレイに使用してもよい。
【背景技術】
【０００２】
立体ディスプレイは、各々の目に異なる視点の光景を与えることによって、現実において起こるのと同様に、画像に奥行きの錯覚を与える。すると、脳はこれらの視点を一つに融合することによって、脳内で画像の３Ｄ表現を形成する。例えば、或る偏光に対して或る視点を表示し、異なる偏光で他の視点を表示することによって行ってもよい。観察者は、各々のレンズが適切な偏光のみを透過させるメガネを装着することによって、立体的な奥行きを見ることができる。
【０００３】
自動立体ディスプレイは、使用者がメガネの装着を必要とせずに、立体的な奥行きを与えるディスプレイである。それは、各々の目に異なる画像を投影することによって行われる。これらのようなディスプレイは、視差バリアまたはレンチキュラーレンズ（lenticular lenses）のような視差光学技術を使用することによって達成される。
【０００４】
これらのタイプのディスプレイは文献において周知である。例えば、３Ｄのための視差バリアの設計および動作は、徳島大学の論文（Optimum parameters and viewing areas of stereoscopic full colour LED display using parallax barrier, Hirotsugu Yamamoto et al., IEICE trans electron, vol E83-c no 10 Oct 2000）に詳細に記載されている。
【０００５】
要約すれば、添付図面の図１ａおよび１ｂは、自動立体視差バリア設計の断面図において、視差バリアの動作および設計の原理を示す。従来の設計では、左目および右目の画像は、１つおきの画素列を組み合わされている。視差バリアのスリットによって、観察者は、デュアルビュー視差バリアと全く同じように、左目の位置からは左画像画素のみを見ることができ、右目の位置からは右画像画素のみを見ることができる。
【０００６】
観察者は、ディスプレイの軸上で見ることで立体視を見ることができる。しかし、図に示すように、観察者は軸外でも立体視を見ることができる。軸上の視界（view）は第１ビューウィンドウ（the primary viewing window）と称し、軸外の視界は第２ビューウィンドウ（the secondary viewing window）と称する。
【０００７】
同様の３Ｄ効果は、レンチキュラーレンズを使用することによって達成される。各レンズは視差バリアのスリットと実質的に同等である。図２ａおよび２ｂは、レンチキュラーレンズを使用する従来の３Ｄシステムを示す。上記レンズは（一般的にパネルから３００ｍｍ離れた）観察者に対して画素の像を結像させる。図に示すように、左画素からの光は観察者の左目の方向へ向かい、逆もまた同じである。これを達成するために、焦点距離が一般的にレンズ−画素間距離とほぼ同等に設定される（そのためレンズの焦点距離が画素の平面に近似する）。
【０００８】
この設計は極めて良好に機能し、良好な立体ディスプレイを作り出すために長年にわたって使用されてきた。
【０００９】
３Ｄディスプレイのための、より一般的ではない設計では、画素が画素間に広い空間を有する。これにより、３Ｄディスプレイの設計に問題が生じる。例えば、図３に示すように、ＬＣＤディスプレイパネルの画素を９０度回転させる必要がある場合に、画素間に広い空間が生じる。
【００１０】
ブラックマスク領域は、ディスプレイ中に存在する電子部品を覆う機能を有する。アクティブマトリックスＬＣＤディスプレイでは、各画素は、結合された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有し、薄膜トランジスタはブラックマスクによって覆われている。これらのＴＦＴは、通常、各画素の上方に配置される。これは、図１ａにおいて、各画素の上方に、各画素の左右の側のものより大きいブラックマスク領域が存在する理由を説明する。図３ａの回転画素設計に関して、各画素の右に実質的にギャップが存在するため、ＴＦＴは各画素の右に存在する。このような設計は、スクリーンが横向きで使用されるゲームコンソール（a games console）に存在する。
【００１１】
標準的なレンチキュラーレンズ設計と共に使用した場合における上記ギャップの効果を図３ａおよび３ｂに示す。従来の設計では、レンチキュラーレンズは画素上に焦点を結んでおり、そのため、観察者の平面に画素の画像を生成する。左画素からの光は左目で結像され、逆もまた同じである。しかしながら、観察者の両目の間には、ブラックマスクの像によって生じる暗領域が存在する。観察者が軸外に少し動いた場合、観察者の両目がブラックマスクおよびレンズによって生じた暗領域へと動くため、ディスプレイは暗くなる。３Ｄ画像を見る場合、これにより自由度が減少するため、観察者は左右の移動を余儀なくされる。さらに、３Ｄディスプレイは、左右の画像を同じにすることによって２Ｄディスプレイとして使用されてもよい。しかしながら、幾つかの角度において存在する暗領域のために、２Ｄディスプレイの有用性も減少する。
【００１２】
この問題を解決する１つの周知の解決法は、レンチキュラーレンズの集光力（focal power）を強めるまたは弱めることによって、該レンズの焦点をぼかすことである。こうすることで、図４ａおよび４ｂに示すように、観察者の目の位置で形成される像（いわゆる「ビューウィンドウ」）をぼやけさせる効果がある。この場合、観察者が軸外に移動する際に、パネルからの輝度の変化が改善される。左目が軸外に移動した場合、左目画像は、突然黒くなるというよりも、徐々に薄くなって黒くなる。さらに、左目画像が薄くなっていくと、右目画像の輝度が増加して補償される。このように、パネルからの輝度レベルは、より一定に保つことができる。
【００１３】
上記解決法の不利な点は、輝度の変化を十分低いレベルに減少させるため、左右の画像の両方が左目で見える領域（「画像混合領域」）が生じることである。それゆえ、観察者は、この領域において品質の悪い画像を生成する２重画像を見る。そして、３Ｄモードにおけるディスプレイの使用可能な観賞自由度が減少する。この解決法の有利な点は、ディスプレイを２Ｄモードとして使用した場合、輝度の変化が減少することである。この設計では、左目画像から右目画像への鮮明な移行（３Ｄ画像にとって理想的な状態）を生じさせること、および、パネルからの輝度の変化を取り除くことが不可能である。
【００１４】
この問題に対するその他に存在する解決法は、ＵＳ７０７０２７８（２００６年７月４日）の特許明細書中で触れられている。この特許は、レンチキュラーレンズを部分に分割することを提案する。このことを、図５ａおよび５ｂに示す。レンチキュラーレンズの領域‘１’は、ディスプレイの左に少しオフセットしており、一方、領域‘２’は右にオフセットしている。観察者が軸外の少し左にずれた位置からディスプレイを見た場合、領域‘１’は観察者に良好な輝度の画像を見せる。観察者が軸外の少し右にずれた位置からディスプレイを見た場合、領域‘２’は観察者に良好な輝度の画像を見せる。このように、首移動が良好な範囲であれば、ディスプレイの少なくとも一部は良好な３Ｄ画像を見せる。上記レンズは、この追加の首の自由度を提供するために、焦点をぼかす必要がない。よって、２重画像の見える領域が生じることなく、左右の画像間の移行を鮮明に保つことができる。
【００１５】
このシステムの不利な点は、軸外に少し外れてディスプレイを見る場合、レンズ領域のうちの１つのみが画像を見せることである。他のレンズ領域は黒く表示される。これにより、ディスプレイの輝度の半分のみが見えることになり、さらに悪いことには、ディスプレイの解像度が半分になって見えることになる。正確に軸上から見る場合、領域１および２は画像を見せ、ディスプレイは全輝度かつ全解像度となるであろう。この場合、使用者が左右に移動するにつれて、解像度および輝度が変化するため、目に付き、気が散るような、画像アーティファクト（image artefact）が発生し得る。
【００１６】
ＧＢ２４０６７３０では、マルチプルビュー（複視界）を与えるために、レンチキュラースクリーン（lenticular screen）が表示装置と協同する指向性ディスプレイが提案されている。レンチキュラースクリーンの各レンチキュラー（lenticule）は、ずらした湾曲の中央部と共に、長い平行な部分を有する。レンチキュラーの外側の部分が、隣接する整列されていない画素（adjacent non-aligned pixels）からの光を第０次ローブ（the zeroth order lobe）の方向に向けるように、レンチキュラーは配列される。
【００１７】
ＵＳ２００７/０１８３０３３では、伝送空間光変調器（a transmissive spatial light modulator）と共に使用するバックライトが提案されている。上記バックライトは、ずらした湾曲の中央部を伴うレンチキュラーを有するレンチキュラースクリーンを含む。
【００１８】
ＵＳ７００２７４８では、パッケージシートに包まれたパッケージに観察者を惹きつける視覚効果を与えるパッケージシートが提案されている。上記パッケージシートは、空間的なインターリーブ画像（spatially interleaved images）が後部の平坦な表面上に印刷されたレンチキュラースクリーンを含む。一実施形態において、各レンチキュラーは、隣接する側方部よりも大きな曲率半径である中間部を有している。そのような中間部は、印刷された画像をスクリーンの後部表面に結像しない一方で、スクリーンの下にある物体を見ることができるようにする「透視」効果を提供する。
【００１９】
ＵＳ６３６９９４９では、後部の平坦な表面上に、空間的に重なる画像が印刷されたレンチキュラースクリーンの形態であり、ＵＳ７００２７４８と概ね類似した配列が提案されている。
【００２０】
ＵＳ６１３０７７７には、散乱部に薄く積層されたレンチキュラースクリーンの形態である後部投影スクリーンが提案されている。上記散乱部はレンチキュラーのような微細な特徴を含む。
【発明の概要】
【００２１】
本発明の第１の形態によれば、表示装置および複数の集束レンズを備え、各レンズは表示装置のそれぞれの領域と協同し、上記表示装置は、第１の視界領域内で見る第１画像の一部を表示する第１サブ領域と、第１方向において上記第１サブ領域と空間的に分離されている第２サブ領域であって、第２視界領域内で見る第２画像の一部を表示する第２サブ領域とを有し、各レンズは、上記第１方向と垂直な第２方向において互いに平行に伸長する第１部および第２部であって、上記第１方向において空間的に分離されているレンズセンターを有する上記第１部および上記第２部を含み、各レンズは、上記表示装置の上記それぞれの領域における第１画像および第２画像を形成し、上記第１画像および第２画像は、上記第１方向において、互いにずらして配置されるマルチプルビューディスプレイが提供される。
【００２２】
上記集束レンズは、上記表示装置と上記ビューウィンドウとの間に配置されていてもよい。
【００２３】
本発明の第２の形態によれば、表示装置と、第１視界領域内で見る第１画像の一部を表示する第１サブ領域と、第１方向において上記第１サブ領域と空間的に分離されている第２サブ領域であって、第２視界領域内で見る第２画像の一部を表示する第２サブ領域とを有する上記表示装置のそれぞれの領域と各レンズが協同する複数の集束レンズと、軸上の光を実質的に透過させ、散乱器の光学軸に対して所定の角度以上で伝搬する軸外の光を散乱する角度依存性散乱器（an angularly dependent diffuser）とを備えるマルチプルビューディスプレイが提供される。
【００２４】
前述もの、並びに、その他の目的、特徴および本発明の利点は、添付の図面と連携させることによって、以下の本発明の詳細な説明をより容易に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、視差バリアを使用する自動立体ディスプレイの動作を示す平面図および断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、レンチキュラーレンズを使用する自動立体ディスプレイの動作を示す平面図および断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、アクティブエリアが小さい、標準的なレンチキュラーレンズおよび画素を使用するときに発生する問題を示す平面図および断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、焦点がぼかされたレンズを使用する公知の解決法を示す平面図および断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、オフセットレンズを使用する公知の解決法を示す平面図および断面図である。
【図６（ａ）】新しいレンズ形状を使用する本発明の第１の実施形態を示す平面図である。
【図６（ｂ）】新しいレンズ形状を使用する本発明の第１の実施形態を示す断面図である。
【図６（ｃ）】図６（ａ）および（ｂ）の実施形態の部分を拡大した断面図である。
【図６（ｄ）】図６（ａ）および（ｂ）の実施形態の変形例の部分を拡大した断面図である。
【図６（ｅ）】図６（ａ）および（ｂ）の実施形態で使用するのに適切であり実施可能なレンズを示す平面図である。
【図６（ｆ）】図６（ａ）および（ｂ）の実施形態で使用するのに適切であり実施可能なレンズを示す断面図である。
【図６（ｇ）】図６（ａ）および（ｂ）の実施形態で使用するのに適切であり実施可能なレンズを示す断面図である。
【図６（ｈ）】図６（ｅ）、（ｆ）および（ｇ）のレンズ設計における光学的性能の予測を示す。
【図７】従来技術および新しい設計における光学的性能の予測を示す。
【図８】（ａ）および（ｂ）、並びに、（ｃ）および（ｄ）は横向きまたは縦向きで使用される本発明の実施形態を示す。
【図９】（ａ）はレンチキュラーレンズを備えたデュアルビューディスプレイを示し、（ｂ）はレンチキュラーレンズおよび非対称画素を備えたデュアルビューディスプレイを示す。
【図１０】新しいレンズ設計を使用するデュアルビューディスプレイを示す。
【図１１】デュアルビューディスプレイに使用される標準的なレンチキュラーレンズと新しいレンズとの性能の比較を示す。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、レンズを異なる複数の領域に分割する方法を示す。
【図１３】システムにおいて軸外の散乱がどのように使用されるかを示す断面図を示す。
【図１４】角度に対する輝度均一性を向上するために変形された画素開口部を示す。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は、新しいレンズ形状を使用する本発明の第１の実施形態を示す平面図および断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下では、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図６ａおよび６ｂは、ディスプレイの画素のアクティブエリアが少ない立体３Ｄディスプレイの品質を向上させる方法を示す。図６ａは、本発明の一実施形態に係るマルチプルビューディスプレイの概略的な平面図である。また、図６ｂは、図６ａのディスプレイ全体の断面図である。ディスプレイは、表示装置（本実施形態では画素型表示装置）の上部に配置された複数の集束レンズ（ここではレンチキュラーレンズ）を有する（表示装置は、ＴＦＴ（thin film transistor）基板およびＣＦ（colour filter）基板の間に配置された画像表示層（例えば画素型画像表示層）を含むものとして概略的に示されている。表示装置の詳細な構成は、本発明に関連するものではないため、表示装置の詳細は記述しない。）。集束レンズは表示装置とビューウィンドウとの間に配置される。この場合、従来の設計では、間にブラック領域を有する狭いビューウィンドウを生じる（図３ａおよび３ｂ）が、新しい方法は、画素の２重画像を生成する新しいレンズ形状を使用することによって、ビューウィンドウを広げる。
【００２７】
集束レンズはあるいは、表示装置とビューウィンドウとの間に配置されてもよい。
【００２８】
レンズ形状は２つのレンズセンターを有するように形成される。図６ｃに示すように、レンズの半分（領域１）は、レンズセンター１を中心とするものであり、レンズの他方の半分（領域２）は、レンズセンター２を中心とするものである。レンズセンター１およびレンズセンター２は互いにずらして配置されることにより、画素の２重画像が生じる。領域１は画素を結像させて「領域１ウィンドウ」を生成し、領域２は画素を結像させて「領域２ウィンドウ」を生成する。ウィンドウの２つの異なる組は、互いにずらして配置されることにより、画素の画像を広げ、首移動の可能な量を増加させる。さらに、レンズの集光力を最適化して、境界が十分に鮮明な端部を有するウィンドウを結像することができる。こうすることで、左目のウィンドウと右目のウィンドウとの間の移行を鮮明にすることができる。左目のウィンドウと右目のウィンドウとが重なる領域は実質的に存在しない。すなわち、画像が混じり合う領域が実質的に存在しない。さらに、左右の視界の輝度は、左のウィンドウと右のウィンドウとの間の移行が発生する位置の輝度に匹敵する高い輝度が維持される。これらの要因によって、３Ｄ画像の品質を良好なままで、観察者は軸外の位置からディスプレイを見ることができる。本ディスプレイは、良好な「視界自由度」を有する。
【００２９】
より詳しくは、ディスプレイの各レンズは表示装置の各領域と協同し、該各領域は、第１視界領域内で見る第１画像の一部を表示する第１サブ領域と、第１方向において上記第１サブ領域から空間的に離れている第２サブ領域とを含む。図６ａおよび６ｂの実施形態では、例えば、第１「サブ領域」は、左目視界領域内で見る左目画像の一部を表示する左目の画素列（「列」とは図６ａに示すような方向を向いたディスプレイを指す）の一部を含み、第２「サブ領域」は、右目画像の一部を表示する右目の画素列の一部を含む。第１「サブ領域」（すなわち左目画素）は、（図６ａに示すような方向を向いたディスプレイにおいて）水平方向に、第２サブ領域（すなわち右目画素）から離れて配置される。各レンズは、或る方向（第２方向）に互いに平行に伸長した第１部および第２部を含む。上記或る方向は、第１サブ領域と第２サブ領域とが離れている方向（第１方向）と直交する。すなわち、図６ａに示す方向を向いたディスプレイにおいて、第１部および第２部は、互いに平行に、垂直方向に伸長する。あるいは、図６ｂに示す方向を向いたディスプレイでは、第１「サブ領域」（すなわち左目画素）は、水平方向に、第２サブ領域（すなわち右目画素）から離れて配置されている。また、レンズの第１部および第２部は紙面に向かって伸長する。
【００３０】
レンズの第１部および第２部は、第１サブ領域と第２サブ領域とが離れている方向である（第１）方向に離れて配置されたレンズセンターを有する。各レンズは、表示装置の各領域における第１画像および第２画像を形成する。第１画像および第２画像は、第１方向において互いにずらして配置される（そのため、表示装置の各領域における「２重」画像が形成される）。
【００３１】
図６ａおよび６ｂの実施形態では、各レンズの第１部および第２部が一体である。しかしながら、原則的には、各レンズの第１部および第２部は互いに分離される。
【００３２】
各レンズは、好ましくは、長さ方向に沿って（第１部および第２部が伸長する方向と垂直な方向から見て）一定の断面形状および大きさを有する（すなわち、各レンズは、上記で定義した第２方向に沿って、第２方向と垂直な方向における一定の断面形状および大きさを有する。）。
【００３３】
そのため、良好な視界自由度を有する良好な３Ｄ画像を生成するための広い立体ビューウィンドウを有するディスプレイを作るために使用されるレンズ設計を提供することが可能である。軸外からディスプレイを見る場合、ブラック領域を見ることができず（図３ａおよび３ｂの設計とは異なる）、画像が混合する領域が存在せず（図４ａおよび４ｂの設計とは異なる）、かつディスプレイの全解像度で見ることができる（図５ａおよび５ｂの設計とは異なる）。さらに、本レンズ設計では、レンズをプレスするために使用されるマスタースタンプが異なる設計で形成されるだけで、レンズが従来の設計と同じ方法で作られるため、ディスプレイの製造コストがほとんど増加しない。
【００３４】
さらに、本技術はその他の装置に適用することができる。例えば、デュアルビューディスプレイは、異なる人が異なる画像を見ることができるように広く離れて配置されたビューウィンドウを生成する（ＧＢ２４０５５４２、２００５年３月２日）。例えば、視差光学を利用して、光をある方向から離れた方向に向けることで、車のフロントガラスにおいて、反射を形成しないようにするディスプレイがある（ＧＢ０８１３０８８．２、２０１０年１月２０日）。これらのタイプの機能性の組み合わせを使用するディスプレイ（ＧＢ０８０３１７０．０、２００９年８月２６日）、または、マルチビュー３Ｄを生成するディスプレイがある。本発明の技術を適用してビューウィンドウを操作することにより、これらのディスプレイの全てを改良することができる。
【００３５】
さらに、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ等の、任意のディスプレイのタイプに対して基本的な原則を適用することができる。
【００３６】
図７は、他の設計と比較したディスプレイの性能の予測を示す。グラフは、（図１ａおよび１ｂの）視差バリア、（図４ａおよび４ｂの）標準的なデフォーカスレンチキュラー（a standard defocused lenticular）、および、（図６ａと６ｂの）新しいレンズ設計の、３つの異なる３Ｄディスプレイ設計の光学的性能のシミュレーションである。上記シミュレーションは、水平方向に約６５％の（すなわち、公知の３Ｄディスプレイ設計が有する問題を引き起こす図３ａおよび３ｂの回転画素設計のそれと同様の）画素開口部を有するディスプレイに関する、各設計における工学的な光軌跡に基づくものである。
【００３７】
成人の平均的な目の間隔は６２ｍｍ程度である。そのため、観察者が軸上でディスプレイを見る場合、観察者の左目の位置は−３１ｍｍとなり、右目の位置は３１ｍｍとなる。
【００３８】
視差バリアの設計に関して、観察者によって観測された強度はレンチキュラー設計より低い。これは、視差バリアがパネルからの光の多くを吸収するためである。観察者が軸外に移動すると、観察者が視差バリアを通して見える画素開口部が小さくなるので強度は減少する。右目が１０ｍｍの位置に達すると、右目が左目ウィンドウからの光量は増加するのが見え始める。これにより、観察者は不快な混合画像を見ることになる。
【００３９】
標準的なデフォーカスレンズでは、同様の輝度減少および画像混合領域が存在する。この場合、デフォーカスレンズによって画素開口部の画像がぼんやりするため、輝度が減衰し、また左右の画素画像が重なり合う。そのため、標準的なデフォーカスレンズ設計には、輝度減衰および画像混合領域の同様の不利な点がある。
【００４０】
新しいレンズ設計では、画素の画像が鮮明であるため、左右の画像間の移行を鮮明にすることができる。それゆえ、使用者は、左目の画像を見るまで、０ｍｍの視点位置を越えて右目を移動させることができる。よって、この設計は、公知の設計の＋／−２０ｍｍよりも広い、＋／−３０ｍｍの首自由度を提供する。公知の設計では、左右の画像間の移行は互いに離れているが、これにより、視点位置が０ｍｍでディスプレイからの強度がゼロになり、これは望ましくない。新しい設計では、視点位置が約２０ｍｍで輝度に段階があることが分かる。これは、レンズによって２重の画像が生じるためである。第１画像は視点位置が０ｍｍから４５ｍｍまでにあり、第２画像は視点位置が２０ｍｍから６２ｍｍまでにある。２０ｍｍから４５ｍｍまで画像が重なり合う。これは、該領域における強度のピークを説明する。このピークは、有益であると考えられるが、実施形態３で説明するように除去してもよい。
【００４１】
図６ａおよび６ｂの実施形態で使用されるのに適切である或る実施可能なレンズ設計のさらなる詳細を、図６ｅ、６ｆおよび６ｇに示す。図６ｅは部分的な前面図であり、図示の通り、この例では、画素列のピッチ（図６ａに”ｐ”として示す）は、１０３．５μｍであり、また画素開口部（図６ａに”ａ”として示す）は５９μｍである。
【００４２】
図６ｆは、ディスプレイ全体の断面図を部分的に拡大したものであり、レンズ形状を示す。図示のとおり、レンズの表面全体の断面は、ｘ＝−２３．０μｍ、ｙ ＝−１２７．５μｍにセンターを有する円弧と、ｘ＝−２３．０μｍ、ｙ ＝−１２７．５ μｍにセンターを有する円弧との２つの円の円弧を含む。どちらの円も、半径＝１２９．８μｍである。レンズの幅は、２０６．８６μｍであり、画素列のピッチの２倍である。そのため、１つのレンズは、左目視界を生じる画素列１つと、右目視界を生じる画素列１つとを覆う。この幅において、レンズの最大高さはおおよそ２５．５μｍである。
【００４３】
図６ｇは、ディスプレイ全体の断面図であり、その上にレンズが形成される基板である図６ｂのレンズ基板が、透明な接着剤の層によって表示装置にどのように接着されているかを示す。（明確さのために、液晶層、上部基板および表示装置の上部偏光子のみを示しており、表示装置の下部の基板など他の構成要素は図６ｇから省略している。）
図６ｈは、図６ｅおよび６ｆのレンズ設計を有するディスプレイの光学的性能のシミュレーションを示す。図７の場合のように、レンズは、左画素列の分離された２つの画像と、右画素列の分離された２つの画像とを生じる。画素の画像は鮮明であるため、左右の画像間の移行を鮮明にすることができる。
【００４４】
ここから他の実施形態を記述する。実施形態１と同じまたは類似の特徴は、再度詳細には記述しない。
（実施の形態２）
実施形態１において、レンズの領域１が左にずらしたレンズセンター（レンズセンター１）を有し、レンズの領域２が右にずらしたレンズセンター（レンズセンター２）を有する。これにより、レンズは図６ｃに描かれたような断面を有する。
【００４５】
他の設計として、領域１が右にずらしたレンズセンター（レンズセンター２）を有し、領域２が左にずらしたレンズセンター（レンズセンター１）を有するものがある。これにより、レンズは図６ｄに描かれたような断面を有する。この他の設計は作成がより容易である。
（実施の形態３）
実施形態１で述べたように、２つの画像が重なるところには、輝度のピークがある。これに対する１つの解決法は、表示装置の第１サブ領域および第２サブ領域を、第１方向（すなわち第１サブ領域および第２サブ領域が互いに離れる方向）に等間隔で配置する。このとき、第１サブ領域および第２サブ領域は、第１方向において、第１サブ領域および第２サブ領域の第１方向におけるピッチの半分と実質的に等しい開口部を有する。図６ａに示す方向を向いたディスプレイにおいて、これは、水平方向の画素開口部を、水平方向の画素ピッチのほぼ５０％で形成することを意味する。そして、２重画像は、０ｍｍから３１ｍｍの視点位置および３１ｍｍから６２ｍｍの視点位置に形成されるように調整してもよい。このようにして、２重画像は並べられ、重複しない。それゆえ、全ての視点位置に渡って輝度が均一になる。
【００４６】
あるいは、垂直方向における画素開口部は、輝度のピークが鮮明であるというよりはなだらかであるため、先細りになっている領域があってもよい。
（実施の形態４）
よく知られているように、球面レンズ表面は、結像のためのレンズに最適な形状ではなく、収差を最小化するために非球面設計がよく使用される。同じことが円筒形レンズについても正しい。２重画像を生成するために、ずれたレンズセンターを使用している場合、レンズの収差を最小化するために、この設計における各領域は「非円筒」形状で形成されてもよい。
【００４７】
このレンズ形状は、最良の性能のために、ディスプレイ全体で精密に調整される必要がある。
（実施の形態５）
前述の実施形態では、２つのレンズ部分が異なるレンズセンター１，２を有することにより、レンズは２重画像を生成すると述べた。しかし、本発明のレンズは、厳密に２つのレンズ部分を有し、表示装置の各部分において２重画像を生成するレンズに限定されない。本発明の別の実施形態に係るディスプレイでは、各レンズは、第１部および第２部に平行であって、上記で定義した第２方向に伸長し、かつ、第１部および第２部のレンズセンターから離れて配置されたレンズセンターを有する別の部分を少なくとも１つ有してもよい。レンズの上記別の部分は、表示装置の各領域において、別の画像を形成する。また、第１画像および第２画像並びに上記別の画像は、第１の方向において互いにずらして形成される。
【００４８】
すなわち、本発明では、レンズは任意の数の領域に分割されていてもよく、例えば、画素の３つのずらした画像を生成する３つの領域に分割されてもよいし、画素の４つのずらした画像を生成する４つの領域に分割されてもよい。これらの領域は、画像の強度が異なっている必要がある場合には、等しい大きさである必要はない。このタイプの実施形態は図１０に示されており、このあとで、実施形態９を参照してさらに詳細に説明する。
（実施の形態６）
レンズ領域は、ディスプレイ全体において、任意のパターンで区分されていてもよい。例えば、実施形態１では、各レンズは左右の画素の上部に載置されている。該レンズは分割され、半分が領域１であり、半分が領域２である。レンズをより細かく分割することも可能である。例えば、レンズを１／４に分割し、クォータ１が領域１、クォータ２が領域２、クォータ３が領域１、および、クォータ４が領域２としてもよい。この例を、図１２ａに示す。
【００４９】
実施形態１では、レンズの各行は領域１と領域２とが交互になっており、各領域はレンチキュラーの列長さ全体に伸長している。各領域をより目立たなくするためには、行と同様に列においても、領域１と領域２とが交互になっていることが望ましい。この例は、図１２ｂに示す。
（実施の形態７）
ディスプレイの垂線に対して高い角度（例えば３０度以上）でディスプレイを見る場合に良好に機能するレンズを作成することは難しいかもしれない。この場合、ディスプレイに角度依存性散乱器を加えることが有用である。当該散乱器は、軸上の光を透過する一方、高い角度の光または散乱器の軸に対して所定の角度以上の角度で伝播する軸外の光などの、軸外の光を散乱する。この目的に適切な散乱器としては、住友化学株式会社製の”ｌｕｍｉｓｔｙ”（登録商標）という指向性散乱フィルムがよく知られている。このフィルムの情報については、’Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists 2010 Vol. I, IMECS 2010, March 17 - 19, 2010, Hong Kong, Tabletop Life Review Therapy System Using Olfactory Display for Presenting Flavor, by Masahiro Nishiguchi, Kunio Sakamoto, Shusaku Nomura, Tetsuya Hirotomi, Kuninori Shiwaku and Masahito Hirakawa’から利用可能である。そのため、ディスプレイを高角度で見る場合、レンズによって生成された光の指向性は完全に散乱され、有用な２Ｄ画像が生成される。図１３は、本発明の本実施形態に係るマルチプルビューディスプレイの断面図である。図３に示すように、軸外散乱フィルムは画素とレンチキュラーレンズとの間に配置される。
（実施の形態８）
いくつかの３Ｄディスプレイは、横向きまたは縦向きで使用されるように設計される。上記の新しいレンズの形状は、この状況においても役立つものとして使用される。
【００５０】
横向きおよび縦向きで動作する３Ｄディスプレイ（一例として、GB2415850（2006年1月4日）のものがある）を創造するために使用される数多くの設計が存在する。以下にいくつかの設計例を記述する。
【００５１】
図８ａは、横向きで見られるパネルを示し、横向きにおいて、このパネルは‘回転された画素’を有する。画素の列は、画像画素の左と右とが互い違いになっている。レンチキュラーレンズの設計は、良好な３Ｄビューウィンドウを提供する実施形態１と同様にすることができる。しかしながら、上記設計を縦向きに適用させるために、開口部は或る領域にのみ追加される。特に、横向きとして考慮されている場合、レンズは画素列の全長まで伸張しない。代わりに、レンズは、例えばブランクマスキングによって形成される不透明な“水平の”ストリップによって互いから“垂直に”分離された空間分離レンズに分割される。縦向きにおいて、レンズアレイは、そのスリットを形成するレンズを有し、視差バリアとして機能する。レンズ間の不透明な領域は図８ａ〜８ｄで明らかなように、明瞭に図示される。
【００５２】
縦向きにおいて（図８ｂ）、左右の画素は、ここでは列（前述の横向きにおける行）が画像画素の左と右とで互い違いになるように変更される。この向きにおいて、レンチキュラーレンズは、３Ｄ効果を少しも与えない。３Ｄ効果は、図１において視差バリアが３Ｄウィンドウを発生させるのと同様の手法で開口部によって発生する。それゆえ、ディスプレイは、横向きおよび縦向きの立体画像を表示するために使用される。
【００５３】
同様に、縦向きにおいて開口部を使用する代わりに、レンチキュラーレンズシステムが使用され得る。しかしながら、レンチキュラーレンズシステムの形状は、横向きおよび縦向きモードにおいて、理論的に異なり、両方の目的を果たす折衷形状が必要である。この事例では、球面開口部がより良い。
【００５４】
水平方向および垂直方向の画素が異なるピッチを有することは共通している。一般的には、図８ｂの縦向きにおける画素ピッチは、横向きの画素ピッチの１／３であり、画素は赤、緑および青の色で周期する。それゆえ、図８ｂの縦向きの構成において、ウィンドウは横向きより３倍近くで最も良く見られる。この問題の解決は、画像画素の左および右のそれぞれ３つをグループとして構成して、図８ｃおよび図８ｄに示すように、列が左、左、左、右、右、右の画像画素の連続で周期する。赤、緑および青の画像の総計が同等にいつも見えるように、横向きバリアの開口部は理論的には３画素分の幅を有する。
【００５５】
同様に、２つの画素（左、左、右、右…）、または、３つの画素および１つのギャップ（左、左、左、右、右、右、ブランク…）、または、４つの画素（左、左、左、左、右、右、右、右…）等をグループにすることは、対応する開口部のピッチを用いることにより使用することができる。また、３つの画素開口部の幅は有益である。
【００５６】
さらに、レンチキュラーレンズは、横向きおよび縦向きにおいて、折衷形状を用いて、球面開口部を用いて、必要に応じて横向きおよび縦向きモードに組み込まれる新しいレンズセンター設計を用いて使用することができる。レンズと開口部との組み合わせは、横向きまたは縦向きの視差光学設計のために使用される。
【００５７】
例えば、図８ｃおよび図８ｄに示すように、レンズは、不透明であるレンズの周囲のギャップと共に、２次元のアレイとして配列される。レンズアレイは、横向きおよび縦向きの両方において視差を与える。異なる方向において最適観賞距離を少なくとも部分的に決定するために、レンズは垂直方向および水平方向（図８ｃおよび図８ｄに示される方向）で異なる曲率半径を有してもよい。この場合、球面に湾曲した表面を有するレンズ領域の代わりに、レンズ領域の湾曲した表面の形状は、トーラスの一部、例えば、トーラスの外部の縁の領域または縁の近接領域からとったものであってもよい。
（実施の形態９）
この新しいレンズは、特に、左画像と右画像との分離の角度が大きい（例えば６０度）デュアルビューディスプレイに対して有用である。以下に、この場合について一例に基づいて説明する。
【００５８】
左の視界が−５５度から−１０度であり、右の視界が１０度から５５度であるデュアルビューディスプレイを創作するものとする。これらの角度範囲内のみ、他の画像とクロストークすることなく、妥当な明度で適切な画像を見ることができる。
【００５９】
前述の文献は、円筒形のレンズが図２ａおよび図２ｂのそれと同様に使用できることを示唆する。しかしながら、図９ａに示すような、公知の配置であるレンズから画素までの距離は、左右の視界をより大きな角度に広げるために小さくする。図９ａの光線‘ａ’は右の視界からの最も広幅の角度の光線を与え、これは５５度で出射するために必要である。仮に、レンズ−画素間距離が極度に大きい場合、光線‘ａ’は５５度より小さい角度で出射する。仮に、レンズの上記距離が極度に小さい場合、画素上に焦点を合わせるためにレンズの焦点距離を非常に短くしなければならない。
【００６０】
レンズの曲率半径を小さくして、焦点距離を小さくすることができる。例えば、GB2405542（2006年8月2日）に開示されているように、レンズ半径がレンズピッチの半分より小さく、レンズ間にギャップが無い場合に、最小の焦点距離が得られる。この設計では、レンズ間の領域は不透明にすることが要求される。これにより、製造の複雑さが増加する。
【００６１】
レンズ間でギャップが使用されない場合の、次に最小の焦点距離は、結果として半分の円筒形のレンズである、レンズピッチの半分である半径の使用によって得られる。しかしながら、空気に対する屈折率が１．５の従来のレンズ材料を使用した場合、半分の円筒の焦点距離でさえ十分に短いものではなく、画素が不鮮明になる。この結果により、左の視界が１０度より大きい角度で右の視界に入って広がり、ディスプレイの仕様を満たさなくなる。
【００６２】
この問題は、左右の視界がより分離され、互いの視界の中に広がる前により不鮮明を被ることがあるため、画素開口部を減少することによって解決してもよい。最も良い場合（画素開口部を減少し、レンズ−画素間距離が十分に大きく、左の視界が１０度を超えて広がらない場合）は、約１０度から４３度の間でだけ見ることができる視界である。なぜなら、画素開口部が減少すると、輝度が乏しくなるからである。それゆえ、この設計は仕様を満たすことができない。
【００６３】
この問題の部分的な解決方法は、図９ｂに示されている。図９ｂは、GB2422737に開示されている形式の配置を示すものである。非対称の画素を有するディスプレイパネルが使用されている。このパネルの設計において、中央のブラックマスク領域‘ａ’および端部のブラックマスク領域‘ｂ’は、調整されてもよい。左右の視界をより広い角度に広げるために、領域‘ｂ’の幅を小さくすることは有効である。左右の視界がより分離され、互いの視界の中に広がる前により不鮮明を被ることがあるため、領域‘ａ’の幅を大きくすることは有効である。設計は、非対称画素設計および円筒形レンズ設計と共に成し遂げられる。それによって、１０度から５５度の視界の自由な仕様が成し遂げられる。
【００６４】
この設計は、レンズが製造を容易にする円筒形であってもよいという利点があるが、画素開口部をかなり減らす必要があり、ディスプレイの輝度が減少し、観察者が軸上の観賞位置に近づくにつれ輝度が小さくなるという不利な点も有する。
【００６５】
ここで記載した新しいレンズの設計は、この問題に対するより良い解決方法を与えるものである。以下では、どのように設計するものであるかを記述する。
【００６６】
ここでは、非対象画素および新しいレンズ形状を使用することを想定する。問題は、レンズ形状、レンズ位置および画素に関して、最良の設計とはどのようなものであるかということである。
【００６７】
仕様に適合させるために、点‘ｂ’からの光線は−１０度より大きな角度で屈折されなければならない。また、点‘ａ’からの光線は、少なくとも５５度の角度で屈折されなければならない。この通りであれば、画素からの全ての光線は−１０度から５５度の間のどこかで屈折される。対称性により、他の画素からの光線は−５５度から１０度で屈折され、仕様を満たす。
【００６８】
さらに、レンズが画素からできるだけ離れた位置に配置される場合、画素上に焦点を合わせることがより容易になる。
【００６９】
最初に、点‘ａ’および‘ｂ’からの光線に関して、レンズの中心近くの最良のレンズの設計がどのようなものであるかを考える。これらの点からの光線は、５５度および−５５度で屈折される。屈折の角度は、レンズのこの領域、レンズ表面の位置および端部のブラックマスク領域の幅に対するレンズセンターの位置に依存する。
【００７０】
レンズセンターが点‘ｂ’から図の右に移動した場合、レンズは点‘ｂ’からの光線をより大きな角度で屈折させる。これは、より大きなレンズ−画素間距離を使用することができるため、有利である。しかしながら、レンズセンターが右に移動した場合、レンズは点‘ｄ’からの光線をより小さな角度で屈折させる。それゆえ、レンズセンターを移動させることは、仕様に適合させることにはならない。レンズの中心であるレンズセンターは、左右の画素の中心に位置するべきである。そして、レンズの中央部分は平坦であるべきである。領域３は、集束も発散もしない（無限の曲率半径またはゼロ光学パワー）ような平面平行反対表面（plane parallel opposite surfaces）を有していてもよい。
【００７１】
点‘ａ’および‘ｂ’は、図中の破線からできるだけ離れた位置に配置されるべきである。これにより、光線‘ａ’および‘ｂ’が屈折される角度が大きくなる。それゆえ、端部のブラックマスク領域の幅は、できるだけ小さくするべきである。
【００７２】
光線‘ａ’が５５度で屈折される範囲内で、レンズ−画素間距離はできるだけ大きくするべきである。
【００７３】
なお、点‘ｂ’および‘ｃ’からの光線を考える場合、これらの点からの光線が仕様を外さない角度で屈折する限りにおいて、レンズ−画素間距離は任意の距離でよい。領域３におけるレンズの特徴は、点‘ａ’および‘ｄ’が５５度で屈折される要求によって指定される。
【００７４】
領域３の曲率は、領域３の左手側にヒットする点‘ａ’からの任意の光線が、少なくとも５５度で屈折するようになっているべきである。この領域におけるレンズの曲率は、これらの光線が正確に５５度で屈折するときに、最小になる。これは、レンズ表面を画素からできるだけ離すことができるため、上記設計に役立つ。
【００７５】
実質的に、領域３は、点‘ｂ’からの光線が−１０度より大きな角度方向に屈折しない位置まで適切である。この光線が−１０度より大きな角度で曲げられるために、この点で、レンズの曲率を大きくしなければならない。最良の事例は、光線が−１０度に正確に曲げられるようなレンズの曲率であることである。これは、レンズの曲率をできるだけ低くすることができ、それゆえ、レンズを画素からできるだけ離すことができる。
【００７６】
必要とされる屈折量があまりにも大きいため、レンズの端では、上記のレンズ曲率の角度にもかかわらず、点‘ｂ’からの光線が−１０度で屈折しない場合もある。この場合、中央のブラックマスク領域の幅を大きくして、必要とされる屈折量を減少させることができる。
【００７７】
実質的に、領域１は、点‘ｂ’から−１０度ずらされたレンズセンターと、点‘ｂ’上に焦点される焦点距離とを有している。
【００７８】
対称により、領域２は、点‘ｃ’から＋１０度ずらされたレンズセンターと、点‘ｃ’上に焦点される焦点距離とを有している。
【００７９】
領域３は無限の曲率半径を有しており、領域１、２および３の収束面（焦点面：focal planes）は画素を含む面と一致することが好ましい（領域３の焦点距離は領域１または２の焦点距離と異なっていてもよい）。
【００８０】
理想的な事例では、上述の特定の点で最良の焦点を得るために各領域の曲率は非球面であり、さらに、焦点距離およびレンズセンターの正確な位置に対する小さな変化は設計上可能であるため、上記単語“実質的に”は、レンズセンターおよび焦点距離の記述に関して使用される。例えば、領域３は、製造を容易にするために、平坦な領域として作られてもよい（そのため、その焦点距離は無限大になる）。
【００８１】
レンチキュラーレンズのマルチビューディスプレイでは、クロストークが、おそらく不完全な製造による、レンズ間の接合部分で不適当に屈折する光線によって生じることがある。この光線を遮る不透明な物質を使用することによって、これらの接合部からのクロストークを減少することができる。これはデュアルビューディスプレイにおいて特に重要である。
【００８２】
図１１は、この設計を、非対象画素を使用する最良の球面レンズ設計と比較したシミュレーションを示す。２つの事例が示されており、一方はビューウィンドウが１０度から５５度であり、他方はビューウィンドウが０度から５５度である。両方の事例において、新しいレンズ設計の使用によって、球面の設計より２倍以上の輝度を得られる。これにより、ディスプレイがより明るくなる、または、より少ない電力で同じ輝度を有するディスプレイが得られる。０度から５５度の設計では、左右の画像間の移行が鮮明であるというさらなる利点が存在する。円筒形設計における左視界から右視界への切り替えのように、ゼロ強度まで徐々に減少し、角度と共に強度が徐々に増加するが、新しいレンズ設計では、左視界と右視界との切り替えは迅速である。これは、デュアルビューディスプレイにとって望ましいことであり、さらに、左視界および右視界間の移行が、片方の眼を各視界に配置可能な程度に十分に鮮明であるため、デュアルビューディスプレイが立体３Ｄディスプレイとして使用できるようになる。
【００８３】
同様の設計原理は、（観察者に向けてレンズ表面を上げて動作させる前述のものと比較して）レンズ表面を下にして動作するレンズの設計に適用してもよい。この場合、レンズの中央領域は、点‘ｂ’および‘ｃ’からの光線を向けるための軸外のレンズセンターを有し、レンズの端における領域は、点‘ａ’からの光線をより大きな角度に向けるためにより急勾配の曲率を有する必要がある。
（実施の形態１０）
実施形態９のレンズは、首自由要求（例えば、１０度〜５５度）を満たしている最大の輝度が得られるように最適化されたものである。図１１は、シミュレーションされた上記システムの性能のグラフをしめす。輝度が確度によって一定ではないことがわかる。例えば、約２６度〜４０度の間の輝度は、他の角度に比べて特に大きくなっている。輝度が確度に対してより一定のままであることは好ましい。
【００８４】
これは、レンズ設計を変更し、輝度を一定に調整することによって（例えば、異なるレンズ領域の大きさおよび形状を変更する）レンズを最適化することにより成し遂げられる。
【００８５】
これは、また、画素開口部の形状を調整することによっても成し遂げられる。そのため、画素は第１および第２サブ領域のそれぞれからの光の輝度を制御するように適合された端部を有する。設計の一例を図１４に示す。画素の端部に近い垂直の開口部が減少している。画素の端部の近くからの光線は、ほとんどがより大きな角度（例えば、２６度〜４０度）に向けて出射されるため、ここでは、垂直の開口部の減少は、他の角度におけるディスプレイの輝度に重大な影響を与えることなく、第一に、２６度〜４０度の範囲における輝度を減少する。このように、輝度は、確度に対してより一定になるように最適化されてもよい。
（実施の形態１１）
上記では、本発明は、２つのビューウィンドウを生成するディスプレイに関して記述されている。例えば、表示装置が、２つの画像をそれぞれ左目および右目のビューウィンドウに向けることによって、観察者の左目用の視界を表示する画素列と、観察者の右目用の視界を表示する画素列とを表示するものである。しかしながら、或るディスプレイは、２つ以上のビューウィンドウを生成する。すなわち、１つの左視界と１つの右視界を生成する代わりに、２つ以上の視界が生成される。一例として、ディスプレイは、それぞれ異なる遠近法の画像を見せる１６の視界を生成してもよい。
【００８６】
本発明は、そのような２つ以上のビューウィンドウを生成するディスプレイに適用されてもよい。例えば、上述の実施形態が、それぞれ異なる遠近法の画像を見せる１６の視界を生成する、上記例示のディスプレイに適用可能に変更されてもよい。この場合、各レンズは、実質的に、１６画素のそれと同等のピッチを有する。
【００８７】
図１５ａおよび１５ｂは、表示装置が４の視界を生成するディスプレイであって、本発明の別の実施形態に係るディスプレイを示す。この例では、図１５ａに示すように、表示装置は、第１視界を表示する第１画素列（ラベル１）と、第２視界を表示する第２画素列（ラベル２）と、第３視界を表示する第３画素列（ラベル３）と、第４視界を表示する第４画素列（ラベル４）とを表示する。図１５ａに示されているように、１つのレンズは、１つの第１画素列、１つの第２画素列、１つの第３画素列および１つの第４画素列に広がっている。
【００８８】
ディスプレイの断面図であり、概ね図６ｂに対応する図１５ｂに示すように、本発明のレンズ設計は、前述の実施形態のように、輝度の均一性を向上させ、視界間の移行をより鮮明にするために、各視界の２つの画像を互いにずらすことによって、４視界のそれぞれの２重の画像を生成するために用いてもよい。
【００８９】
レンズは、上述の実施形態で記述したような形状を有していてもよい。例えば、図６ｃもしくは６ｆのそれと同様の形状、または、図６ｄのそれと同様の形状であってもよい。
【００９０】
各レンズが３以上の分離された画像を生成する実施形態５も、２以上の視界を生成するディスプレイに適用されてもよいことに注意されたい。
【００９１】
このように本発明は記述され、同様の手法が多くの手法に変形できることは明らかである。そのような変形は、本発明の精神および範囲からの逸脱としてみなされるものではなく、当業者にとって明らかなように、そのような全ての変形は、以下の特許請求の範囲内に含まれるように意図されたものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
0005475137.tif 000008
【図６（ｃ）】
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【図６（ｄ）】
0005475137.tif 000010
【図６（ｅ）】
0005475137.tif 000011
【図６（ｆ）】
0005475137.tif 000012
【図６（ｇ）】
0005475137.tif 000013
【図６（ｈ）】
0005475137.tif 000014
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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