(57)【要約】  源（２０１，３０２）から放出された光を方向付ける且つ制御するように構成されたレンチキュラー手段（２０３，３０５，４０２，５０２）を含む、自動立体視の表示装置（１０４，２００，３０１，４０１，５０１）が開示される。レンチキュラー手段は、レンチキュラー素子（２０４，３０６，４０３，５０３）のアレイを含み、前記レンチキュラー素子のアレイは、前記源から入射する光に面する第一の表面及び前記第二の表面から放たれた光に面する第二の表面を含む。装置は、前記レンチキュラー素子を通過する光を前記レンチキュラー素子の所望の部分のみに制限する光を吸収する繰り返しのパターン（５０７，５１７）をさらに含み、前記光を吸収する繰り返しのパターンは、前記レンチキュラー手段の前記第二の表面に設けられる。また、３Ｄディスプレイ及び／又は多視点式の静的な又は動的なディスプレイにおける自動立体視の表示装置の使用が開示される。
2009510538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動立体視の表示装置であって、
源から放出された光を方向付ける且つ制御するように構成されたレンチキュラー手段を含み、
前記レンチキュラー手段は、レンチキュラー素子のアレイを含み、
前記レンチキュラー素子のアレイは、前記源から入射する光に面する第一の表面及び第二の表面から放たれた光に面する前記第二の表面を含み、
前記装置は、前記レンチキュラー素子を通過する光を前記レンチキュラー素子の所望の部分のみに制限する光を吸収する繰り返しのパターンをさらに含み、
前記光を吸収する繰り返しのパターンは、前記レンチキュラー手段の前記第二の表面に設けられる、自動立体視の表示装置。
【請求項２】
前記レンチキュラー素子の前記部分は、レンチキュラー素子の中央の部分、又は区域、を含む、請求項１に記載の自動立体視の表示装置。
【請求項３】
前記光を吸収する繰り返しのパターンは、前記レンチキュラー素子へと直接的に設けられた本質的に黒色の縞模様を含む、請求項１又は２に記載の自動立体視の表示装置。
【請求項４】
前記黒色の縞模様は、前記レンチキュラー素子の間の溝に設けられる、請求項３に記載の自動立体視の表示装置。
【請求項５】
前記光を吸収する繰り返しのパターンは、スクリーン印刷する及び／又はインクジェット印刷する手段によって設けられる、請求項１乃至４のいずれかに記載の自動立体視の表示装置。
【請求項６】
前記光を吸収する繰り返しのパターンは、電気的に切り替え可能なパターンを含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の自動立体視の表示装置。
【請求項７】
前記太い光を吸収する繰り返しのパターンは、前記レンチキュラー素子と前記第二の表面の前方におけるガラス板との間に間隔をさらに提供する、請求項１乃至６のいずれかに記載の自動立体視の表示装置。
【請求項８】
３Ｄディスプレイ及び／又は多視点式の静的な又は動的なディスプレイにおける請求項１乃至７のいずれかに記載の自動立体視の表示装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、源から放出された光を方向付ける且つ制御するように構成されたレンチキュラー手段を含む自動立体視の表示装置に関係する。特に、本発明は、前記レンチキュラー素子を通過する光を前記レンチキュラー素子の所望の部分のみに制限する光を吸収する繰り返しのパターンを設けることに関係する。本発明は、さらに、３Ｄディスプレイ及び／又は多視点式の静的な又は動的なディスプレイにおけるこのような表示装置の使用に関係する。
【背景技術】
【０００２】
三次元の画像形成は、今日では周知の技術である。しかしながら、伝統的に、それは、立体視の画像の形成においてあり続けてきたものであり、それら画像においては、ユーザーが、ある種の光学的な操作するデバイス、特に、三次元の効果を得るために分離された光の透過を提供するガラス、を有する必要があり続けてきたものである。
【０００３】
より最近の開発は、ユーザーが所持するために余分な設備の必要のない固有の３Ｄの性能を備えたディスプレイを構築するための能力である。一つのこのような技術は、自動立体視である。
【０００４】
自動立体視の一つの例は、異なる方向におけるピクセルの二次元のディスプレイのアレイから放たれる光を方向付けることに基づいたものである。光の異なる方向は、わずかな角度的な不同性に帰着し、その角度的な不同性は、人間のわずかに分離した眼によって、画像を、三次元を有するものとして知覚されるものにする。異なる領域から来る光を分離するための一つの技術は、視差障壁の使用である。視差障壁は、スリット又は暗い領域によって遮断された光の線のような透過性の及び不透明な領域を交替するための手段によって光の方向の分離を引き起こす。光の分離の技術の別の例は、ディスプレイ・デバイスの前方におけるレンズの使用である。サブピクセルから放たれる光は、レンズ、又はレンチキュラー、の手段によって、ある一定の方向に集中させられ、このように障壁に基づいたデバイスと関連させられた光の喪失を回避する。
【０００５】
レンチキュラーの構成に依存して、ディスプレイのサブピクセルは、所定の数の明瞭な部分集合、又は図形、へと細分される。また、レンチキュラーの構成に依存するのは、これらの図形が、どのように良好に分離されるか、又は、言い換えれば、どのくらい多数の隣り合う図形が、一つの目視する位置における観察者にとって可視であるかということである。たとえば、鉛直の方向に関してａｔａｎ（１／６）の傾斜の角度、及び１．５個の表示ピクセルの水平のピッチを有する円柱状の微小レンズ（lenticule）を含むレンチキュラーを備えた構成において、三つの図形が、理論的な、理想化された事例において、可視である。一般的に“クロストーク”と称された、画像の部分的な重なり合いの効果は、絶対的にクロストークを有するものではないいずれのシステムも、ある一定の目の位置で不意に各々の単一の図形の切り替えを有するであろうし、横の目の移動の場合に跳ぶピクチャに帰着するので、このようなシステムの望ましい性質である。
【０００６】
散乱された光を低減するための一つの方式は、例．ＣＲＴ及びマトリックス・ディスプレイの昼光のコントラストを改善するために、又は、背面視の投射ＴＶのレンチキュラーにおいて、黒色の縞模様を使用することで、ディスプレイの一つの部分から来る光を阻止することによるものである。
【０００７】
米国特許第５，３５９，４５４号明細書（特許文献１）は、二つの光学的な層、外側のもの及び内側のもの、を含む表示装置を開示する。外側の層は、光を集束させる光学部品を含み、且つ、内側の層は、光制御の光学部品を含む。光制御の光学部品は、外側の層の軸の方向に対して平行に配列された明るい帯域のパターンを含む。明るい帯域は、光を吸収する、又は光を分散させる、暗い帯域によって分離される。この方式では、光の方向の制御の機能が、達成され、光を放出する源の選択された領域から放出された光を制限する。しかしながら、表示のこれらの領域から現れ出るクロストークは、クロストークに対する有一の源ではない。
【０００８】
様々な理由のせいで、クロストークの量は、実際には、理想的な場合におけるものよりも大きいものであるか、又ははるかに大きいことさえある。さらには、ある一定の図形がゼロの視感度を有する目視の位置がない。その結果は、特に３Ｄの画像形成において、低減された鮮鋭度を備えた低減された画像の品質である。さらには、それは、また、二人の人がソファーに座っており各々が異なる番組を見ている場合におけるような、二つの明瞭な角度において全体として異なるピクチャをあたえる目的において問題である。
【０００９】
クロストークに関連する問題を克服するために適切な措置を講じるためには、余分な量のクロストークを引き起こすものに関して洞察を有することは、本質的なことである。
【特許文献１】米国特許第５，３５９，４５４号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このように、本発明の目的は、先行技術の解決手段の欠点を克服すること、及び、特に、余分なクロストークについての原因を克服することである。さらには、本発明の目的は、また、クロストークの視野角依存性を低減することである。さらには、本発明の目的は、また、製造することが簡単である、改善されたレンチキュラー・スクリーンを提供することである。
【００１１】
本発明は、微小レンズの縁の接近した近隣の微小レンズを通過する光が、レンチキュラーの非理想的な製造のせいで、“誤った場所”から来得るという洞察に基づいたものである。理想的なレンチキュラーにおいて、微小レンズは、二つの微小レンズのいずれかの側で及び二つの微小レンズの接合する線の近くを通過する光線が、放出するディスプレイの明らかに明瞭な領域から来るように、かみそりの鋭い縁で接する。しかしながら、様々な製造の理由のせいで起こり得るように、接する縁が、鋭くないとすれば、二つの領域の間における中間の点の全てが、光線のいくつかによって到達されることになる。
【００１２】
本発明に従って、提供されるのは、源から放出された光を方向付ける且つ制御するように構成されたレンチキュラー手段を含む自動立体視の表示装置であり、前記のレンチキュラー手段は、レンチキュラー素子のアレイを含み、前記のレンチキュラー素子のアレイは、前記の源から第一の表面に入射する光に面する前記の第一の表面及び第二の表面から放たれた光に面する前記の第二の表面を含み、前記の装置は、前記のレンチキュラー素子を通過する光を前記のレンチキュラー素子の所望の部分のみに制限する光を吸収する繰り返しのパターンをさらに含み、前記の光を吸収する繰り返しのパターンは、前記のレンチキュラー手段の前記の第二の表面に設けられる。
【００１３】
よって、そうでなければ微小レンズにおける“悪い”位置に交差するであろう光を阻止することによって、これらの偽りの光線は、図形の間におけるクロストークを増加させずに、遮断される。
【００１４】
レンチキュラーの溝の形態の非理想性は、また、より無作為の光を散乱させる種類のものであり得るが、また、帰するところ誤った場所から来る光線になる。
【００１５】
この光を吸収する繰り返しのパターンを設けることの第二の利益は、球面収差のような、“正常な”レンズの収差によって引き起こされたクロストークもまた低減されるというものである。この方式では、光を吸収する繰り返しのパターンが、開口絞りとして作用し、及び、よって、効率的な方式で図形のクロストークを低減する。
【００１６】
さらには、レンチキュラーとの直接的な接続で光吸収性の材料を設けることによって、改善された整列を、レンチキュラーと光を吸収する繰り返しのパターンとの間で達成することができる。よって、この性質は、製造の工程において、特に望まれる。
【００１７】
本発明の第二の実施形態に従って、レンチキュラー素子の部分は、レンチキュラー素子の中央の部分、又は区域、を含む。用語“中央の”は、この文脈においては、個々のレンチキュラー素子が接するところの作り出された溝から離れた方向にあるものと解釈されるものである。
【００１８】
よって、コーティングの大きさ及び位置を、改善されたクロストークの挙動と残留するスクリーンの明るさとの間の最良の妥協を入手するために、最適化することができる。
【００１９】
本発明の第三の実施形態に従って、光を吸収する繰り返しのパターンは、レンチキュラー素子へと直接的に設けられた本質的に黒色の縞模様を含む。都合良くは、黒色の縞模様は、レンチキュラー素子の間の溝に設けられる。この方式では、レンチキュラーの光学的な性能、又は図形のクロストークが、改善されることになるだけでなく、高い程度の精度もまた得られる。さらには、明るさが、黒色の縞の充填率の対応する量と同じ程度に、低減されるのみであり、且つ、それによって、明るさの低減が、最小にされる。
【００２０】
本発明の第四の実施形態に従って、光を吸収する繰り返しのパターンが、スクリーン印刷する及び／又はインクジェット印刷するための手段によって設けられる。これにより、効率的な且つ精密な製造が、得られる。
【００２１】
本発明の第五の実施形態に従って、光を吸収する繰り返しのパターンは、電気的に切り替え可能なパターンを含む。これにより、光を吸収する効果を制御することができる。
【００２２】
本発明のさらなる目的は、レンチキュラー素子とレンチキュラー素子の前方に置かれたガラス板との間における直接的な光学的な接触を回避することによって、自動立体視の表示装置の光学的な特性を改善することである。
【００２３】
その目的は、先の実施形態のいずれかに記載されたような自動立体視の表示装置で達成されるが、ここで、光を吸収する繰り返しのパターンは、レンチキュラー素子と第二の表面の前方におけるガラス板との間に間隙をさらに提供する。
【００２４】
間隙は、微小レンズとガラス板との間における直接的な光学的な接触を回避することによって、システムの光学的な特性を改善することになる。ニュートン（Ｎｅｗｔｏｎ）の干渉縞の出現及び反射防止コーティングとの有効性における劣化のような、光学的な不完全性が、低減されることになる。
【００２５】
本発明のさらなる目的は、３Ｄディスプレイ及び／又は多視点式の静的な又は動的なディスプレイにおけるいずれかの先の実施形態に記載されたような自動立体視の表示装置の使用を提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
今、本発明の実施形態を、添付する図面を参照して、ほんの一例として、記載することにする。
【００２７】
図１は、本発明が実施される自動立体視の表示装置１０１を概略的に図解する。装置１０１は、画像の生成用の信号を処理することが可能なものである。装置１０１は、コンピューターのような（示されない）外部ユニットから情報信号を受信するための入力／出力ユニット１０６のみならず、演算処理装置１０２、メモリ１０３、表示デバイス１０４、制御ユニット１０５を含む。どのようにこれらのユニットが通信する及び動作するかということに関する一般的な特徴は、当業者に周知であり、且つ、従って、さらに議論しない。
【００２８】
図２は、本発明に従った表示デバイス２００の概略的な図である。表示デバイス２００は、図１の装置１０１における表示デバイス１０４に類似のものであることがある。表示デバイス１０４は、光源２０１、マトリックスＬＣディスプレイ２０２、及びレンチキュラー手段２０３を含む。レンチキュラー手段２０３は、ＬＣディスプレイ２０２から放たれる光を屈折させるためのレンチキュラー素子２０４を含む。光源２０１は、行及び列のマトリックスに配置されたピクセル２０５を含むＬＣディスプレイ２０２を照明する。光源２０１からの光は、ＬＣディスプレイ２０２を照明し、且つ、レンチキュラー素子を通じて伝播する。好ましくは、レンチキュラー手段は、レンチキュラー・スクリーンを含む。
【００２９】
このような表示デバイスの一つの構成は、鉛直の方向に関してａｔａｎ（１／６）の傾斜の角度及び９個の明瞭な部分集合への表示サブピクセルの細分に帰着する１．５個の表示ピクセル（＝標準的なＲＧＢタイプのＬＣＤディスプレイの４．５個のサブピクセル）の水平のピッチ、又は観察者によって観察されるような図形、を有する、円柱状のレンズ、又は微小レンズ、で構成されたレンチキュラーである。
【００３０】
図３は、上に記載された表示デバイス１０４及び２００のような表示デバイス３０１の小さい面積の断面の概略的な図である。表示デバイス３０１は、光源３０２及びピクセル３０４を含むＬＣディスプレイ３０３を含む。レンチキュラー手段３０５は、視聴者３５０によって目視されるようなディスプレイの前方に配置され、且つ、レンチキュラー素子３０６を含む。さらに、レンチキュラー素子の前方に配置されるのは、ガラス板３０７である。レンチキュラー素子３０６は、（示されない）ＬＣ材料を含むことがあり、且つ、レンチキュラー素子３０６とガラス板３０７との間における空間の残りは、（示されない）プラスチック材料で充填されることがある。図において、コーティング３０８は、（ここで、ディスプレイのガラスとレンチキュラーとの間の中間のガラス板に向かって指し示す凸の側で示された）凸のレンチキュラーの溝へ直接的に設けられる。しかしながら、当業者に知られたものであるコーティングを設けるための他の適切な代替物があることがある。
【００３１】
図４は、セクションｂ）におけるクローズアップと共に、セクションａ）におけるディスプレイ・デバイス４０１，４１１の小さい面積の断面の概略的な図を示す。図４において、示されるのは、レンチキュラー素子４０３、ガラス板４０４、及び溝４０５を含むレンチキュラーの層４０２である。理想的には、製造されたレンチキュラー素子は、事実上かみそりの鋭い角度で接し、光線が、接する縁のいずれかの側で及び接する縁の近くで通過することを可能にするべきである。しかしながら、製造の理由のせいで、レンチキュラー素子は、実際には、滑らかにされた、接する縁を有し、それらの縁を光線４０６及び４１６が通過する。
【００３２】
図５は、本発明に従った表示デバイス５０１の小さい面積の断面の概略的な図を示す。示されるのは、レンチキュラー素子５０３、ガラス板５０４、及び溝５０５を含むレンチキュラーの層５０２である。図５のセクションａ）は、どのように、光を吸収する繰り返しのパターンが、ある一定の望まれない領域を行く光を制限するかを示す。図５のセクションｂ）は、より詳細な図５０６を示し、その図では、光を吸収する縞模様５０７が、設けられる。図５のセクションｃ）は、レンチキュラーの層５０２とガラス板５０４との間における間隙をもまた提供する、光を吸収するパターン５１７の詳細な図を示す。
【００３３】
図４及び５において指示された数は、典型的な測定値の考え方を与えるために提供される。単位は、ｍｍであり、放出する表面は、縦座標ｚ＝０ｍｍにあり、且つ、目視の位置は、ｚ＝−３０００ｍｍ，ｘ＝５００ｍｍにある。
【００３４】
よって、要約すると、光を屈折させるレンズ、又は微小レンズ、の繰り返しのパターンを含むレンチキュラー・スクリーンは、微小レンズを通じた光の通過を、微小レンズの所望の、通常では中央の、部分のみに制限するために、光を吸収する繰り返しのパターンと組み合わせられる。この光を阻止する特徴を達成するための可能な方式は、スクリーン印刷する又はインクジェット印刷する手段によって、レンチキュラーへと直接的に黒色の縞模様、又はコーティング、を設けることによるものである。コーティングの大きさ及び位置を、改善されたクロストークの挙動と残留するスクリーンの明るさとの間における最良の妥協を入手するために、最適化することができる。別の可能な方式は、２ビュー３Ｄモニター用の切り替え可能な視差障壁に匹敵する、電気的に切り替え可能なパターンを使用することである。レンチキュラーそれ自体が、切り替え可能なものであるとすれば、光を吸収する特徴の位置又は吸収を切り替えるためのこの可能性は、重要である。
【００３５】
本発明を、自動立体視の技術における使用について一般的に記載してきたとはいえ、本発明が、体積測定のディスプレイ又は他の表示システムと関連して実現されることは、また想像されることである。さらには、画像の生成のためにバックライトの照明を使用する、本発明を、記載してきたとはいえ、当業者に知られるような代替物が、使用されることがある。
【００３６】
当業者は、本発明が、上に記載された好適な実施形態に決して限定されないことを了解する。それどころか、多数の変更及び変形が、添付された請求項の範囲内で可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
添付する図面において：
【図１】図１は、本発明に従った自動立体視の表示装置のブロック図を概略的に示す；
【図２】図２は、本発明に従った表示デバイスの層の一つの実施形態の透視図を概略的に示す；
【図３】図３は、レンチキュラー・スクリーンの構造の断面図を概略的に示す；
【図４】図４は、本発明の実施形態に従った、セクションａ）における、及び、セクションｂ）におけるクローズアップの、レンチキュラー・スクリーンの構造の断面図を概略的に示す；並びに
【図５】図５は、セクションｂ）におけるクローズアップと共に、セクションａ）における、本発明の一つの実施形態、及び、セクションｃ）における変更された実施形態、に従った表示デバイスの層の断面図を概略的に示す。
【符号の説明】
【００３８】
１０４，２００，３０１，４０１，５０１    自動立体視の表示装置
２０１，３０２    源
２０３，３０５，４０２，５０２    レンチキュラー手段
２０４，３０６，４０３，５０３    レンチキュラー素子
５０７，５１７    光を吸収する繰り返しのパターン，縞模様
【図１】
2009510538.tif 000003
【図２】
2009510538.tif 000004
【図３】
2009510538.tif 000005
【図４Ａ】
2009510538.tif 000006
【図４Ｂ】
2009510538.tif 000007
【図５Ａ】
2009510538.tif 000008
【図５Ｂ】
2009510538.tif 000009
【図５Ｃ】
2009510538.tif 000010
【国際調査報告】
2009510538.tif 000011
2009510538.tif 000012