(57)【要約】  イメージを表示するよう構成された表示機器104，200，301，401を有する表示装置が開示されている。この表示機器は，複数の画素，及び一つ以上のレンティキュラ手段203を有する。このレンティキュラ手段は，画素のイメージが二つ以上の基本的に同一のイメージに分割されるよう，前記画素から放射された光を複数の方向へと導くよう構成された一つ以上の回折層303，403を有する。
2009510537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージを表示するよう構成された表示機器を有する表示装置であって，前記表示機器は複数の画素と一つ以上のレンティキュラ手段とを有し，前記レンティキュラ手段は，前記画素のイメージが二つ以上の基本的に同一のイメージに分割されるよう，前記画素から放射された光を複数の方向へと導くよう構成された一つ以上の回折層を有する，表示装置。
【請求項２】
これらイメージの中心が，少なくともレンズピッチの0.5倍の距離だけ隔てられた，請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
これらイメージの前記距離が，少なくともレンズピッチの1.0倍である，請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
これらイメージの前記距離が，少なくともレンズピッチの1.5倍である，請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記一つ以上の回折層の第１層はレンティキュラ素子を有する，請求項１ないし４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記レンティキュラ素子の各々は，基本的に中央で湾曲面の不連続性を有する，請求項１ないし５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記一つ以上の回折層の第2層はプリズム素子を有する，請求項１ないし６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記レンティキュラ素子は基本的に円筒形である，請求項１ないし７のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記画素は第1の配向を持つ第1のマトリクス中へ配置され，前記レンティキュラ素子及び/又はプリズム素子は第2の配向を持ち，前記第1の配向と前記第2の配向とはお互いに関して回転角度を持っている，請求項１ないし８のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１０】
八つの3次元の視野を同時に表示するよう構成され，前記レンティキュラ素子及び/又はプリズム素子は1/6傾けて配向されている，請求項１ないし９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
四つの視野を同時に表示するよう構成され，前記レンティキュラ素子及び/又はプリズム素子は1/3傾けて配向されている，請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記レンティキュラ素子は切換え可能で，及び/又はLC材料を有する，請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイメージを表示するよう構成された表示機器を有する表示装置に関する。特に，本発明は複数の画素及び一つ以上のレンティキュラ手段を有する表示機器に関する。当該レンティキュラ手段は，前記画素のイメージが二つ以上の基本的に同一のイメージに分割されるように，前記画素から放射された光を複数の方向へと導くよう構成された一つ以上の回折層を有する。
【背景技術】
【０００２】
3次元イメージは今日では良く知られた技術である。しかしながら3次元イメージはステレオイメージの方式を伝統的にとってきた。ステレオイメージでは，利用者が一種の光学的な器具， 3次元効果を得るために，分割された光伝送を提供する，特に眼鏡を持たねばならなかった。
【０００３】
より近年の開発は，利用者が持参しなければならない余計な装置を必要としない，固有の3次元（3D）の能力を持つディスプレイを構築する可能性である。斯様な技術は立体視である。
【０００４】
立体視の一例は， ピクセルの光を2次元の表示アレイを通して複数の異なる方向へと導くことをベースにしている。この異なる方向の光は僅かな角度視差を生じ，人間の僅かに離れた目の距離によって当該イメージは3次元を持っているとして視認される。斯様な技術の一つは，表示機器の前面にレンズ又はレンティキュラを使用することである。レンティキュラ機器では，サブピクセルから放射された光はレンズによって特定の方向に集められる。
【０００５】
しかしながら， LCD（液晶表示器）中の個々のピクセル間のギャップは，視界内でレンティキュラが創り出すギャップによって拡大されてしまう。これは，レンティキュラのスクリーンをLCD上で僅かに角度を付けて配置することによって避けられる。これによって当該ギャップは滑らかにされ，視野間の滑らかな移行をもたらす。
【０００６】
従って，レンティキュラはLCDのピクセルを視角の関数としてサンプリングする。この技術は多重視野のレンティキュラベースの3次元表示として知られている。
【０００７】
例えば，高さと幅のアスペクト比が3対1の標準のLCDピクセルを持つ7つの視野｛を有する3D表示｝の場合，レンティキュラはLCDの列方向に対してatan (1/6) = 9.46を満足する角度で位置合わせされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
多重視野のレンティキュラベースの3次元表示での重要な問題は，視野の数に逆比例して分解能が減じるという事実である。傾けたレンティキュラ素子を用いることによって，分解能の逸失が水平方向と垂直方向とに渡り多少なりとも等しく分散されることが出来るという意味では，バランスされることが可能である。一般にバランスの取れた構成のためには，有効な分解能の逸失は視野の数の平方根に概略等しい。
【０００９】
例えば，頻繁に用いられる九つの視野を持ち，1/6の傾斜を持った構成の3Dピクセルの構造では，水平方向の分解能及び垂直方向の分解能は当該表示の本来の分解能に対して1/3に減少していた。この事は，この表示を十分に直近の距離から見たとすると，幾分粒子の粗いイメージをもたらす。
【００１０】
分解能の逸失を克服する努力の中から，多数のイメージ機器が開発されてきた。傾斜したレンティキュラ素子を用いた従来技術を代表している斯様なイメージ機器の一つが米国特許公開公報US 2003/0067460 A1で開示されている。この特許公報は，イメージ形成用表示フラットパネル，及び同パネルの前に配置されたレンズユニットを含む，3次元の多重視点のイメージ表示装置について説明している。当該レンズユニットは，イメージ形成用表示フラットパネルから投影されたイメージを3次元イメージへと変換する。当該レンズユニットは，お互いに平行な複数の回折格子素子を各々が有し，イメージ形成用表示フラットパネルの上に配置された，回折を生じさせる光学機器一式を含む。このイメージ形成用表示フラットパネルは，例えば陰極線管（CRT），液晶表示（LCD）パネル，プラズマ表示パネル（PDP），又は蛍光（EL）表示を有する。
【００１１】
しかしながら，米国特許公開公報US 2003/0067460 A1及び他の従来技術による解決策は，沢山の複雑で微細な素子を必要とするといった，複数の欠点がある。更に，米国特許公開公報US 2003/0067460 A1には，ピクセル構造の視認性を減じるための如何なる助言も与えられていない。
【００１２】
これゆえ，画像の粗さを減じる手段を提供し，同手段によって改善された分解能を持つ立体視を与えることが本発明の目的である。同時に，単純で効果的な態様で斯様な解決策を提供することが，特に本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば，イメージを表示するよう構成された表示機器を有する表示装置が提供される。この表示機器は，複数の画素及び一つ以上のレンティキュラ手段を有する。このレンティキュラ手段は，前記画素のイメージが二つ以上の基本的に同一なイメージに分割されるよう，前記イメージから放射された光を複数の方向へと導くよう構成された一つ以上の回折層を有する。好ましくは，分割されたイメージの中心間は，少なくともレンズピッチの0.5倍の距離だけ離れている。
【００１４】
好都合には，この隔てられた距離は少なくともレンズピッチの1.0倍の距離である。より好都合であるなら，この隔てられた距離は少なくともレンズピッチの1.5倍の距離である。好ましくは，一つ以上の回折層の第1層は，レンティキュラ素子を有する。
【００１５】
ピクセルを分割することにより，イメージの構成要素となる最も小さな画素のサイズは減じられる。これによって，粗さは減じられ，表示されたイメージの増加した分解能の立体視をもたらす。
【００１６】
本発明の第1の実施例によれば，各レンティキュラ素子は，基本的には中央部で曲率の不連続性を有する。
【００１７】
レンティキュラは1回の単独のレプリケーションステップで作られ得るので，この不連続性によって，レンティキュラ素子を製造する，より効率的な態様が得られる。
【００１８】
第2の実施例によれば，一つ以上の回折層の第2層はプリズム素子を有する。
【００１９】
レンズ及び/又はプリズムの多重層は，各層の表面をより精密に製造することが可能な複数の光学面をもたらす。
【００２０】
本発明の第3の実施例によれば，レンティキュラ素子は，基本的には球状をした円筒形である。これによって，当該レンティキュラ素子の製造の容易なプロセスが得られる。
【００２１】
本発明の第4の実施例によれば，表示装置の画素は，第1の配向を持つ第1のマトリクス中に構成されている。レンティキュラ素子及び/又はプリズム素子は第2の配向を持ち，第1の配向及び第2の配向はお互いに関して回転角度を持つ。レンティキュラ素子及び/又はプリズム素子が画素に対して角度を持っていることは，画素が水平方向及び垂直方向にわたってより等しく分配されて見えることになる。
【００２２】
本発明の第5の実施例によれば，表示装置は八つの視野を同時に表示するよう構成されていて，前記レンティキュラ素子及び/又はプリズム素子は1/6の傾斜の配向を持つ。
【００２３】
この構成を用いることの長所として，分割されたイメージ（付随のイメージ）は，より均等に分配され，より細かいピクセル構造をもたらす。
【００２４】
本発明の第6の実施例によれば，表示装置は四つの視野を表示するよう構成され，前記レンティキュラ素子及び/又はプリズム素子は1/3の傾斜の配向を持つ。これによって，八つの視野を持つ構成よりも分解能の逸失がより小さい。
【００２５】
本発明の第7の実施例によれば，レンティキュラ素子は切替えが可能で，及び/又はLC（液晶）材料を有する。これによって，2次元イメージに対して完全に本来の表示分解能が得られる。
【００２６】
ここで本発明の実施例が，添付の図面を参照して，単に例示的態様にて説明されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図1は，本発明が実施される立体視表示装置101を概観的に例示している。同装置101は，イメージの生成のために信号の処理をすることが可能である。同装置101は，プロセッサ102と，メモリ103と，表示機器104と，制御ユニット105と，コンピュータのような外部ユニット（図示されず）から情報信号を受信するための入出力ユニット106とを有する。これらのユニットがどのように交信し，動作するかに関する一般的な特徴は当業者には知られており，これゆえこれ以上議論はしない。
【００２８】
図2は，本発明による表示機器200の概観図である。この表示機器200は，図1の装置101中の表示機器104と類似のものである。表示機器200は，光源201と，マトリクス型のLCD 202と，レンティキュラ手段203とを有する。当該レンティキュラ手段203は，前記LCD 202から放射された光を回折するためのレンティキュラ素子204を有する。このレンティキュラ素子204は，レンティキュラ手段203を通して見ると反対側に位置している。光源201は，行及び列のマトリクス配置されたピクセル205を有するLCD 202を照らす。光源201からの光はLCD 202 を照らし，レンティキュラ素子中を伝播する。好ましくは，このレンティキュラ手段はレンティキュラスクリーンを有する。
【００２９】
図3は，上で説明された表示機器104及び200のような表示機器301の小さな領域の断面の概観図である。図3では，普通はガラスを有する中間層302と，レンティキュラ素子304を有する回折層303との二つの層が示されている。図3Aでは，従来の表示機器によるレンティキュラの拡大図308が示されている。図3Bでは，本発明の一つの実施例によるレンティキュラの拡大図318が示されている。光源（図示されず）から放射された光は，ピクセル305が示されているピクセルの層（図示されず）を通じて伝播する。ピクセル305を通過した光は中間層302中で円錐状に拡がり，同層の通過中に，回折層303中のレンティキュラ素子304へと導かれる。観察者350は，このレンティキュラ素子304から放射された光306を見る。図3Aに描かれた従来の表示機器では，光を放射するピクセル305の単独のイメージ307として，光306が観察者350によって視認される。本発明の第1の実施例による図3Bに描かれたイメージ機器では，ピクセル305からの二つの光束317と327が回折層303によって導かれ，当該ピクセルのイメージは，観察者によって見られるよう二つの部分317及び327に分割される。レンズピッチの2倍の距離だけ隔てられた，この二つの「付随」イメージ317及び327は，一緒に本来のピクセル305の構成要素となる。
【００３０】
図4は，ピクセルの分割を行う部分の複数の実施例の概観図である。レンティキュラ素子及びプリズム素子の，種々の構造及び組み合わせが示されている。図4Aから図4Eの各々は，表示機器401と，回折層402と，中間層403と，空隙404と，複数のレンティキュラ素子405と，対象となるピクセル406と，光跡407と，回折された光の光跡408及び418と，観察者450とを示す。空隙404は，通常は真空又は空気である。図4Aは，従来の円筒状のレンティキュラ素子409を有する構造である。図4Bは，セグメント化されたレンズ410の構造で，各レンティキュラ素子は，その湾曲面の中央で不連続411を有する。図4Bでは，本来のレンズピッチの2倍に等しいピッチを持つ円筒状のレンティキュラ素子を組み合わせた，好ましい実施例による湾曲した表面が示されている。図4Cから図4Eは，多重の回折層を有する実施例を示している。図4Cは，プリズム412及びレンティキュラ素子405の組み合わせを示している。レンティキュラ層及びプリズム層の順序は，逆でも良い。図4D及び図4Eは，円筒状のレンティキュラ素子405の第1層405と第2層415とが，お互いに積層されている組み合わせを示している。図4Dでは，第1層405及び第2層415の両方がピクセル層に向き合っている湾曲面を持っている。図4Eでは，第1層405と第2層415とは反対方向に向いている。例えばプリズム素子及び/又はレンティキュラ素子の追加の層を有する，他の組み合わせも好ましい。
【００３１】
限られた数の構成のみが，ピクセルの分割に適している。傾斜角対ピッチの組み合わせの全てを包括する一覧表は未だに作られていない。しかしながら八つの視野及び1/6の傾斜の構成と，四つの視野及び1/3の傾斜の構成とが，ピクセルの分割に適しているとして認識されている。
【００３２】
ピクセルの分割が，視認された分解能を改善出来るか否かは，構成の詳細部分に依存する。
【００３３】
図5は，ピクセルを分割する構造を概観的に示し，図5Aは第1の構造601を，図5Bは第2の構造611を示す。レンティキュラ素子602と，対象となる本来のピクセル603（レンティキュラの後部）と，本来のピクセル603の各イメージ604，614及び605，615とが示されている。更に，隣接するサブピクセル又は色素子が，R，G，Bと付記されて示されている。
【００３４】
図5Aは，九つの視野で傾斜1/6の構造のピクセル構造601を概観的に示している。ここでは，（隣接する）異なるピクセルの「付随の」イメージが，604及び614（のR，G，B）で示されているようにすぐ傍に接近している。これゆえこの構造では，ピクセルの分割は何ら著しくより細かいピクセル構造ももたらさない。これは，「通常の」3Dピクセルのピッチがレンズピッチの2倍であるという事実に起因する。
【００３５】
図5Bは，八つの視野で傾斜1/6の構造のピクセル構造を概観的に示しており，はるかにピクセル分割に適している。通常の3Dピクセルのピッチは，レンズピッチの3倍である。この結果，「付随の」イメージは605及び615（のR，G，B）で示されるように，均等に分配され，より細かいピクセル構造をもたらす。
【００３６】
ピクセル構造の視認性は改善された。しかしながら，一対の「付随の」イメージは別々にアドレスされることが出来ないという事実に起因して，実際のアドレス可能な分解能は改善されていない。
【００３７】
以上，まとめると，イメージを構成する最小の色素子の寸法を減じる一つ以上の特別な形状のレンティキュラ素子を用いる3D表示が開示されている。本発明はピクセル構造の視認性を減じ，これによって実際の分解能を実際に増すことなく当該イメージの視認される粗さを減じる。当該粗さを1/2まで減じる実施例が開示された。
【００３８】
更に，ピクセル分割の技術は，3D表示の粗さを減じるための実行可能な選択肢であろう。この技術は，完全に切替え可能な液晶（LC）を満たしたレンズに対する必要性を削除出来るかも知れぬTVのアプリケーションにとっては特に興味深い。
【００３９】
ピクセル分割は，LCを満たした切替え可能なレンズとも組合わせることが出来，モニタへのアプリケーション同様，携帯のアプリケーションでも興味の対象となろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による立体視表示装置のブロック線図を概観的に示す。
【図２】本発明による表示機器の層の一つの実施例の斜視図を概観的に示す。
【図３Ａ】従来のレンティキュラ層の構造の拡大断面図を概観的に示す。
【図３Ｂ】本発明の第1の実施例によるレンティキュラ層の構造の拡大断面図を概観的に示す。
【図４Ａ】従来のレンティキュラ構造の拡大断面図を概観的に示す。
【図４Ｂ】本発明の複数の実施例の一つによるレンティキュラ構造の拡大断面図を概観的に示す。
【図４Ｃ】本発明の複数の実施例の一つによるレンティキュラ構造の拡大断面図を概観的に示す。
【図４Ｄ】本発明の複数の実施例の一つによるレンティキュラ構造の拡大断面図を概観的に示す。
【図４Ｅ】本発明の複数の実施例の一つによるレンティキュラ構造の拡大断面図を概観的に示す。
【図５Ａ】標準的な表示の構成によるピクセル分割構造の拡大図を概観的に示す。
【図５Ｂ】本発明によって適合化された表示の構成によるピクセル分割構造の拡大図を概観的に示す。
【図１】
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【図２】
2009510537.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2009510537.tif 000008
【図４Ｃ】
2009510537.tif 000009
【図４Ｄ】
2009510537.tif 000010
【図４Ｅ】
2009510537.tif 000011
【図５Ａ】
2009510537.tif 000012
【図５Ｂ】
2009510537.tif 000013
【国際調査報告】
2009510537.tif 000014
2009510537.tif 000015