(57)【特許請求の範囲】
【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であって、
第１の空間光変調器と第２の空間光変調器とを有し、前記二次元ディスプレイモードのときに、該第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、前記第２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なるように、該第１および第２の空間変調器が配置されており、該二次元モードにおいて、前記自動立体モードの第１の解像度と比較して高い第２の解像度が得られるように構成されていることを特徴とする、三次元ディスプレイ。
【請求項２】
前記第１の空間光変調器によって第１ウインドウが形成されるとともに、前記第２の空間光変調器によって第２ウインドウが形成されるように構成され、該第１および第２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相互に隣接して配置され、前記二次元ディスプレイモードにおいて相互に重複する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記自動立体ディスプレイモードで動作するときに、前記第１および第２の空間光変調器が第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、前記第１および第２の空間光変調器が、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光源によって各々照明される、請求項１に記載の三次元ディスプレイ。
【請求項４】
前記第１および第２の空間光変調器が共通光源によって照明される請求項１に記載の三次元ディスプレイ。
【請求項５】
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４に記載の三次元ディスプレイ。
【請求項６】
前記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３から５のいずれかに記載の三次元ディスプレイ。
【請求項７】
前記自動立体ディスプレイモードで動作するときに、前記第１および第２の空間光変調器が第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、前記第１および第２の空間光変調器が、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光源によって各々照射され、
前記各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１に記載の三次元ディスプレイ。
【請求項８】
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６または７に記載の三次元ディスプレイ。
【請求項９】
前記第１および第２の空間光変調器と各々光学的に直列に配置された２つの拡散エレメントを備え、該拡散エレメントのそれぞれが、非拡散モードと拡散モードの間で切換え可能であるとともに電気的に制御可能であって、前記第１および第２の空間光変調器に照射される光を制御可能に拡散する、請求項１から８のいずれかに記載の三次元ディスプレイ。
【請求項１０】
前記自動立体ディスプレイモードで動作するときに、前記各拡散エレメントによって、前記第１および第２の空間光変調器が、第１の空間範囲の光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、前記各拡散エレメントによって、該第１の空間範囲よりも大きい第２の空間範囲によって各々照明される、請求項９に記載の三次元ディスプレイ。
【請求項１１】
前記制御可能な拡散エレメントのそれぞれが、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。
【請求項１２】
前記光源からの光を前記第１の空間光変調器および第２の空間光変調器をそれぞれ介して所定方向に沿って導く光学手段を備え、該光源が該光学手段に対して可動であって、前記自動立体モードのときに該光源が移動することによって光が導かれる方向が変化する、請求項３から６のいずれかに記載の三次元ディスプレイ。
【請求項１３】
前記第１の空間光変調器および第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備える、請求項１２に記載の三次元ディスプレイ。
【請求項１４】
前記第１の空間光変調器が、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ており、
前記第２の空間光変調器が、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ており、
前記光源が、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、前記第１および第２の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になっている、請求項１に記載の三次元ディスプレイ。
【請求項１５】
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１４に記載の三次元ディスプレイ。
【請求項１６】
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１４に記載の三次元ディスプレイ。
【請求項１７】
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１４に記載の三次元ディスプレイ。
【請求項１８】
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１４に記載の三次元ディスプレイ。
【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の解像度を有する、三次元ディスプレイであって、第１の空間光変調器と第２の空間光変調器とを有し、前記二次元ディスプレイモードのときに、該第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、前記第２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なるように、該第１および第２の空間変調器が配置されており、該二次元モードにおいて、前記自動立体モードの第１の解像度と比較して高い第２の解像度が得られるように構成されていることを特徴とする。
【０００５】
好ましくは、前記第１の空間光変調器によって第１ウインドウが形成されるとともに、前記第２の空間光変調器によって第２ウインドウが形成されるように構成され、該第１および第２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相互に隣接して配置され、前記二次元ディスプレイモードにおいて相互に重複する。
【０００７】
さらに他の実施形態では、前記自動立体ディスプレイモードで動作するときに、前記第１および第２の空間光変調器が第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、前記第１および第２の空間光変調器が、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光源によって各々照明される。
【０００８】
さらに他の実施形態では、前記第１および第２の空間光変調器が共通光源によって照明される。
【００１０】
さらに他の実施形態では、前記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。
【００１１】
さらに他の実施形態では、前記自動立体ディスプレイモードで動作するときに、前記第１および第２の空間光変調器が第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、前記第１および第２の空間光変調器が、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光源によって各々照射され、前記各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】
さらに他の実施形態では、前記第１および第２の空間光変調器と各々光学的に直列に配置された２つの拡散エレメントを備え、該拡散エレメントのそれぞれが、非拡散モードと拡散モードの間で切換え可能であるとともに電気的に制御可能であって、前記第１および第２の空間光変調器に照射される光を制御可能に拡散する。
【００１４】
さらに他の実施形態では、前記自動立体ディスプレイモードで動作するときに、前記各拡散エレメントによって、前記第１および第２の空間光変調器が、第１の空間範囲の光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、前記各拡散エレメントによって、該第１の空間範囲よりも大きい第２の空間範囲によって各々照明される。
【００１５】
さらに他の実施形態では、前記制御可能な拡散エレメントのそれぞれが、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。
さらに他の実施形態では、前記光源からの光を前記第１の空間光変調器および第２の空間光変調器をそれぞれ介して所定方向に沿って導く光学手段を備え、該光源が該光学手段に対して可動であって、前記自動立体モードのときに該光源が移動することによって光が導かれる方向が変化する。
【００１６】
さらに他の実施形態では、前記第１の空間光変調器および第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備える。
【００１７】
さらに他の実施形態では、前記第１の空間光変調器が、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ており、前記第２の空間光変調器が、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ており、前記光源が、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、前記第１および第２の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になっている。
【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。
【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、２Ｄ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ＳＬＭ４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、ＬＣＤ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２４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ＳＬＭ２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ＳＬＭ４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４６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ＳＬＭ２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ＳＬＭ４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、EP
0,656,555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ＳＬＭ２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８０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２Ｄ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８２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３６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３６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ＳＬＭ２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１３２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、２Ｄ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１３１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３Ｄ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（ＧＵＩ）、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、２Ｄ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１５２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
【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】
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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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