(57)【要約】  立体表示装置（３００）は、光を放出するための照明の源（１０１、１０３）、目視する領域で照明の源を撮像するための撮像システム（１０４）、照明の源（１０１、１０３）からの光を二次元画像で変調するための空間光変調器（１０６）、及び撮像システム（１０４）に関係した“活動状態の”照明の源の相対的な位置を制御するための制御ユニット（１０８）を含む。立体表示装置（３００）は、照明の源（１０１、１０３）に光を放出させることを誘発させるために、光源（３０２−３１０）を物理的に移動させることなく、互いに直交する三つの方向における“活動状態の”照明の源（１０１、１０３）の相対的な位置を変動させるための手段をさらに含む。
2005513885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体表示装置であって、
光を放出する照明の源の第一の組みを含み、
前記照明の源は、第一の面に配置され、
各々の照明の源は、光を放出する状態及び光を放出しない状態を有し、
前記立体表示装置は、
特定の照明の源に光を放出することを誘発させる光源、
目視する領域で前記特定の照明の源を撮像する撮像システム、
前記特定の照明の源からの光を二次元画像で変調する空間光変調器、並びに
前記光を放出する状態に前記特定の照明の源を置くために、前記照明の源の第一の組みから前記特定の照明の源を選択する制御ユニット
を含み、
前記立体表示装置は、光を放出する照明の源の第二の組みを含み、
これらの照明の源は、前記第一の面と一致しない第二の面に配置され、
前記制御ユニットは、前記照明の源の第二の組みから前記特定の照明の源を選択するために、設計されることを特徴とする立体表示装置。
【請求項２】
多数の光源の三次元構造を含み、
前記多数の光源の各々は、前記多数の光源における隣接物の間の相互の距離と比較して、相対的に小さい寸法を有することを特徴とする請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項３】
前記多数の光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項２に記載の立体表示装置。
【請求項４】
シートの積層体を含み、
前記シートの各々は、連続的な個々に制御可能な照明の源の二次元配列を含むことを特徴とする請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項５】
特定のシートは、実質的に透明である状態と前記光を放出する状態との間で切り替えることができる材料を含むことを特徴とする請求項４に記載の立体表示装置。
【請求項６】
前記材料は、ＬＣの重合体のゲルであることを特徴とする請求項４に記載の立体表示装置。
【請求項７】
前記積層体は、プラスチック箔のディスプレイを含むことを特徴とする請求項４に記載の立体表示装置。
【請求項８】
前記光源は、前記特定のシートに光をもたらすために、前記特定のシートの縁に位置させられ、
前記光は、前記空間光変調器に向かって、前記特定の照明の源と対応する前記特定のシートの特定の場所で放出されることを特徴とする請求項５に記載の立体表示装置。
【請求項９】
前記光源は、前記光源によって発生させられる光が、前記空間光変調器に向かって、前記特定の照明の源と対応する前記特定のシートの特定の場所で反射させられるように、位置させられることを特徴とする請求項５に記載の立体表示装置。
【請求項１０】
特定のシートは、実質的に透明である第一の状態と光を遮断する第二の状態との間で切り替えることができる材料を含むことを特徴とする請求項４に記載の立体表示装置。
【請求項１１】
前記積層体は、液晶ディスプレイを含むことを特徴とする請求項１０に記載の立体表示装置。
【請求項１２】
光学的に透明な材料の固形物の体積、及び光源として、前記固形物の体積を通じたレーザービームを放出して光子のアップコンバージョンの工程を介して前記レーザービームの交差点で可視光を生成させるために配置される二つのレーザーを含み、
前記交差点は、前記特定の照明の源に対応することを特徴とする請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項１３】
前記光源によって発生させられる光のパルス化された放出と同期させられる回転速度を有する反射面を備えた回転するシートを含むことを特徴とする請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項１４】
立体ディスプレイシステムであって、
光を放出する照明の源の第一の組みを含み、
前記照明の源は、第一の面に配置され、
各々の照明の源は、光を放出する状態及び光を放出しない状態を有し、
前記立体ディスプレイシステムは、
特定の照明の源に光を放出することを誘発させる光源、
目視する領域で前記特定の照明の源を撮像する撮像システム、
前記特定の照明の源からの光を二次元画像で変調する空間光変調器、
前記光を放出する状態に前記特定の照明の源を置くために、前記照明の源の第一の組みから前記特定の照明の源を選択する制御ユニット、並びに
観察者の位置を追跡する観察者追跡システム
を含み、
前記立体ディスプレイシステムは、光を放出する照明の源の第二の組みを含み、
これらの照明の源は、前記第一の面と一致しない第二の面に配置され、
前記制御ユニットは、前記照明の源の第二の組みから前記特定の照明の源を選択するために、設計されることを特徴とする立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、
光を放出するための照明の源の第一の組みを含み、
照明の源は、第一の面に配置され、
各々の照明の源は、光を放出する状態及び光を放出しない状態を有し、
特定の照明の源に光を放出することを誘発させるための光源、
目視の領域で特定の照明の源を撮像するための撮像システム、
特定の照明の源からの光を二次元画像で変調するための空間光変調器、並びに
光を放出する状態に特定の照明の源を置くために、照明の源の第一の組みから特定の照明の源を選択するための制御ユニット
を含む立体表示装置に関する。
【０００２】
本発明は、さらに、
観察者の位置を追跡するための観察者追跡システム及び
このような立体表示装置
を含む立体ディスプレイシステムに関する。
【０００３】
開始の段落に記載した種類の立体ディスプレイシステムの実施形態は、欧州特許出願ＥＰ０６５６５５５号から知られている。その出願には、左目及び右目の画像を、収束レンズ又は鏡を介して可動の光源によって照明されるＬＣＤの空間光変調器上に表示することが記載されている。追跡システムは、観察者の位置を追跡し、制御システムは、光源の位置を制御する。よって、レンズ又は鏡によって形成される光源の画像は、観察者を追う。観察者は、自動立体表示装置までの所定の距離の範囲によって境界付けられた領域において移動するための自由度を有すると同時に、３Ｄ画像を見る。言い換えれば、観察者は、例えば、水平に及び垂直に移動するための相対的に多くの自由度を有するが、しかしながら、観察者は、立体表示装置に向かって距離を変化させることに帰着する、縦方向に移動するための限定された自由度を有する。
【０００４】
本発明の目的は、観察者が３Ｄ画像を観察すると同時に三つの方向に移動することを可能にする、開始の段落に記載した種類の立体表示装置を提供することである。
【０００５】
本発明の目的は、立体表示装置が、光を放出するための照明の源の第二の組みを含み、これらの照明の源が、第一の面と一致しない第二の面に配置されること、及び制御ユニットが、照明の源の第二の組みからもまた特定の照明の源を選択するために設計されることにおいて、達成される。本発明の主要な態様は、“活動状態の”照明の源の相対的な位置を三つの方向に変動させることができることである。また“活動状態の”照明の源は、光を放出する状態にある照明の源を意味する。別の態様は、このことを、特定の照明の源が光を放出することを誘発するための光源の位置を物理的に移動させることなく、達成することができることである。光源の移動は、特定の照明の源を選択することによって、シミュレーションされる。ＥＰ０６５６５５５においては、“活動状態の”照明の源の相対的な位置を、連続的な個々に制御可能な光源の二次元配列を使用することによって、二つの方向に変動させることができることが開示される。しかしながら、“活動状態の”照明の源を類似の方法で第三の方向に移動させることができることは、開示されていない。第三の縦方向における移動が要求されないことさえ提案されている。縦方向における“活動状態の”照明の源の相対的な位置を変更するための手段を記載する代わりに、照明器における追加の空間光変調器を組み込むことによって、“活動状態の”照明の源の有効な大きさを適合させることが記載されている。
【０００６】
本発明による立体表示装置の利点は、観察者が、立体表示装置からの縦の距離の相対的に大きい範囲において３Ｄ画像を観察することができることである。本発明による立体表示装置の実施形態は、三次元の体積（ｖｏｌｕｍｅ）内の制御可能な場所で光を放出するための手段を含む。これらの手段のいくつかは、立体表示装置それら自体に対応する。このようなもののような、これらのタイプの立体表示装置の不都合は、限定された拡大縮小の性能である。これは、それらを、三次元の体積内における制御可能な場所で光を放出するための手段として適用する場合には、問題ではない。
【０００７】
照明の源は、抽象概念であることに注意すること。それは、光が放出される場所である。その場所で光を発生させることができるが、この開示に記載されている場合の多くには、どこか他の場所に位置させられる光源によって光を発生させる。反射又は選択的な吸収によって、発生した光を、照明の源へ及び／又は照明の源を介して方向付ける。これらの後者の場合において、光は、それが、遠く離れた光源から生ずるが、照明の源から放出される。
【０００８】
本発明による立体表示装置の実施形態は、多数の光源の三次元構造を含み、多数の光源の各々が、多数の光源における隣接物の間の相互の距離に比較して相対的に小さい寸法を有する。光源を含む体積は、実質的に透明であることは重要である。さもなければ、光源の一部分は、光源の一つによって放出される相対的に大量の光を遮断するであろう。透明性は、光源の間における相対的に大きい距離を備えた三次元の格子に光源を配置することによって達成される。いくつかの理由のために、配線の寸法もまた相対的に小さい。好ましくは、これらの光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。ＬＥＤは、相対的に安価であり、相対的に多くの光を放出することができる。
【０００９】
本発明による立体表示装置の別の実施形態は、シートの積層体を含み、シートの各々は、連続的な個々に制御可能な照明の源の二次元配列を含む。シート上に適当な電位差を印加することによって、光学特性を適合させることができる材料を含むシートを使用することは好適である。光学特性は、例えば、透明性、反射性、及び光を吸収する能力である。これらのタイプのシート又はプレートは、相対的に安価であり、プレートの部分にアドレスすることは、相対的に容易である。
【００１０】
本発明による立体表示装置の実施形態は、実質的に透明である状態と光を放出する状態との間で切り替えることができる材料を含む。よって、制御可能な照明の源は、実質的に透明である第一の状態と光を放出する第二の状態との間で切り替えられるために配置される。上述したように、照明の源の一部分が、照明の源の一つによって放出される光を吸収することを予防するために、透明性は、要求される。好ましくは、その材料は、ＬＣの重合体のゲルを含む。代わりに、その積層体は、プラスチック箔のディスプレイを含む。本発明による立体表示装置の実施形態において、光源は、特定のシートにおける光に至るために、特定のシートの縁に位置させられ、その光は、空間光変調器に向かって、特定の照明の源と対応する特定のシートの特定の場所で放出される。光は、ガラス繊維におけるように特定のシートに沿って通過する。特定の場所で、その材料を一時的に拡散性にさせる。結果として、光は、その特定の場所でシートを出ることになる。ＩＤＷ２０００Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ７ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ＷｏｒｋｓｈｏｐにおけるＨ．ｄｅＫｏｒｎｉｎｇ  ｅｔ  ａｌ．による論文“Ｄｙｎａｍｉｃ  ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｆｉｌｔｅｒ  ｔｏ  ｉｍｐｒｏｖｅ  ｔｈｅ  ｌｕｍｉｎａｎｃｅ  ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ｃａｔｈｏｄｅ  ｒａｙ  ｔｕｂｅｓ”は、重合体のＬＣのゲル及び二つの状態、透明及び黒色の間で切り替えるために使用されるインクの混合物を記載している。インク無しで、透明及び拡散性の間で切り替えることは可能である。
【００１１】
本発明による立体表示装置の別の実施形態において、光源は、光源によって発生した光が、空間光変調器へ向かって、特定の照明の源と対応する特定のシートの特定の場所で反射されるように、位置させられる。好ましくは、拡散光を生成させるために配置される多くのゆったりとした光源は、第一の照明の源が、第二の照明の源に陰影を引き起こすことを予防するために適用される。
【００１２】
本発明による立体表示装置の別の実施形態において、特定のシートは、実質的に透明である第一の状態と光を遮断する第二の状態との間で切り替えることができる材料を含む。言い換えれば、制御可能な照明の源は、実質的に透明である第一の状態と光を遮断する第二の状態との間で切り替えられるために配置される。この場合には、光源は、積層体の後部に配置される。好ましくは、その積層体は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含む。この概念による三次元ディスプレイは、番号０９２８１１７で発行された欧州特許出願に開示される。実際に、本発明による立体表示装置のこの実施形態は、照明の源のような三次元ディスプレイシステムを含む。
【００１３】
本発明による立体表示装置の別の実施形態は、光学的に透明な材料の固形物の体積（ｓｏｌｉｄ  ｖｏｌｕｍｅ）、及び光源として、光子のアップコンバージョンの工程を介してレーザービームの交差点で可視光を生成させるために、固形物の体積を通じて不可視のレーザービームを放出するために配置される二つのレーザーを含み、交差点は、特定の照明の源に対応する。典型的に、レーザーは、異なる波長を備えた赤外レーザーである。発生する光のこの概念は、米国特許５９５６１７２に開示される。その刊行物においては、重合体における二光子のアップコンバージョンの工程を使用する三次元ディスプレイシステムを開示する。実際に、本発明による立体表示装置のこの実施形態は、照明の源のような三次元ディスプレイシステムを含む。
【００１４】
本発明による立体表示装置の別の実施形態は、光源によって発生させられる光のパルス化された放出と同期させられる回転速度を有する反射面を備えた回転するシートを含む。照明の源は、シートの回転の固形物内に位置選定される。この概念による三次元ディスプレイは、特許ＪＰ２０００２８７２２５に指定する刊行物に開示される。実際に、本発明による立体ディスプレイのこの実施形態は、照明の源のような三次元ディスプレイシステムを含む。
【００１５】
立体表示装置の変更及びそれの変形は、記載した立体ディスプレイシステムのそれの変更及び変形に対応してもよい。
【００１６】
本発明による立体表示装置の及び立体ディスプレイシステムのこれらの及び他の態様は、添付する図面を参照して、以下に記載した実施例及び実施形態から明らかになると思われ、以下に記載した実施例及び実施形態に関して説明されると思われる。
【００１７】
対応する符号は、図の全てにおいて同じ意味を有する。
【００１８】
図１Ａ及び１Ｂは、それぞれ、右及び左目で画像を見る３人の観察者１１０−１１４と共に立体ディスプレイシステムの実施形態を概略的に示す。立体ディスプレイシステム１００は、それぞれ、タイムスロットｔ＝１、３、５、７…及びｔ＝２、４、６、８の間で、例えば、照明の源１０１、１０３、１０５、及び１０７、１０９、１１１によって光を放出するための３Ｄバックライト１０２を含む。よって、それは、タイムスロットに及び観察者の位置に依存して選択され、その単数又は複数の照明の源は、“活動状態”でなければならない。
【００１９】
目視する領域で照明の源１０１を撮像するための撮像システム１０４としてのレンズ。この場合には、フレネルレンズを使用する。
【００２０】
照明の源１０１、１０３、１０５、１０７、１０９及び１１１からの光を二次元画像で変調するための空間光変調器１０６としてのＬＣＤ、
レンズ１０４に関係した  “活動状態”の照明の源１０１、１０３、１０５、１０７、１０９及び１１１の相対的な位置を制御するための制御ユニット１０８。
【００２１】
観察者に適応性のある立体表示装置１００は、以下に、より詳細に説明することになる、観察者及び画像の選択の基準によって、ｎ＝１、２、…又はＮ人の観察者に対して、時分割多重化複合入力映像流れ信号（ｔｉｍｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｉｎｐｕｔ  ｖｉｄｅｏ  ｓｔｒｅａｍ  ｓｉｇｎａｌ）ＶＳＳにＭ個（典型的にはＭ＝１）の原物の３Ｄ映像又はＴＶ番組を表示することが可能である。表示装置１００に入るそれらのＭ個の原物の３Ｄ映像又はＴＶ番組の各々は、２Ｄの左及び右目の図形で形成されるＫ個の原物の３Ｄ画像で構成され、それらの２Ｄの左及び右目の図形の各々は、視点ＶＰ１−ＶＰ３で所定の観察者１１０−１１４の対応する目に焦点合わせさせられる。
【００２２】
入力コネクタ１２０に提供されるこのような時分割多重化複合入力映像流れ信号ＶＳＳは、３Ｄ画像ＩＭｉｊの二次元（２Ｄ）の左及び右目の図形Ｖｌｉｊ及びＶｒｉｊの画素データを所持する画像の組みの周期的な順番列を含み、ここでｉ＝１，２……Ｋは、映像番組ｊを構成するＫ個の３Ｄ画像の順番列内の数であり、ここでｊ＝１，２……Ｍは、空間光変調器１０６へ供給される、３ＤのＴＶ番組の合計数である。空間光変調器１０６は、空間光変調器１０６の動作と３Ｄバックライト１０２を同期させるための制御ユニット１０８へ左及び右目の図形Ｖｌｉｊ及びＶｒｉｊの図形の添え字データｉ、ｊを供給する。自由選択で単一観察の（ｍｏｎｏｓｃｏｐｉｃ）データは、立体視のデータの代わりに提供される。
【００２３】
自動立体表示装置１００は、入力コネクタ１２２を介して、観察者１１０−１１４の位置ＶＰ１、Ｖｐ２、及びＶＰ３を追跡するための観察者追跡システムへ接続される。観察者追跡システムは、自動立体表示装置１００の目視する範囲内における全ての観察者の目のｘｙｚ座標を個々に検出するための３Ｄの目のローカリゼーター（ｌｏｃａｌｉｓａｔｏｒ）１１８を有する。各々の観察者の位置を、超音波追跡システムによって検知してもよいし、又は各々の観察者１１０−１１４が、磁気追跡システムに対する彼の位置を示すための磁石を身につけてもよい。さらなる実施形態において、一つ以上のカメラは、各々の観察者の位置を決定するために、例えば、各々の観察者１１０−１１４の目を認識するシステムに画像データを供給するために、目視する領域を走査してもよい。また、さらなる実施形態において、各々の観察者１１０−１１４は、赤外のエネルギーのような電磁気のエネルギーを反射させる反射器を身につける。走査する赤外源及び赤外検出器又は広角の赤外源及び走査する赤外検出器は、好ましくは観察者１１０−１１４の目の間に身に付けられる各々の反射器の位置を決定する。
【００２４】
３Ｄの目のローカリゼーター１１８は、制御ユニット１０８へ視点を示す制御信号を提供する視点制御信号発生器１１６に結合させられる。制御ユニット１０８は、視点を示す制御信号及び図形の添え字データｉ、ｊを使用する方向制御信号を発生させ、それは、空間光変調器１０６によって制御ユニット１０８へ供給される。方向制御信号の制御の下で、３Ｄバックライト１０２は、すなわち、照明の源１０１、１０３、１０５、１０７、１０９、及び１１１によって、適当な場所で光を放出する。結果として、左及び右目の図形Ｖｌｉｊ及びＶｒｉｊの画素データを所持する光ビームは、上記の映像又はＴＶ番組ｊを目視することを是認された所定の観察者の対応する目に伝達される。制御ユニット１０８は、目の各々に対して、それが画像を見ることができるか否かを独立に決める。３Ｄの目のローカリゼーター１１８は、３Ｄバックライト１０２を制御ユニット１０８によって適切に調節することができるように、制御ユニット１０８に全ての目のｘｙｚ座標を提供する。
【００２５】
明確にするために、本発明を、視点ＶＰ１−ＶＰ３で三人の観察者１１０−１１４へ送信させることができる、一連の３Ｄ画像ＩＭ１からＩＭＬまでで構成される単一の３Ｄ映像又はＴＶ番組を基礎として、図１Ａ及び１Ｂを参照して、記載するものとする。３Ｄ画像ＩＭ１からＩＭＫまでの各々が、上記の時分割多重化複合入力映像流れ信号ＶＳＳのそれぞれ偶数のタイムスロットｔ＝０、２、４…及び奇数のタイムスロットｔ＝１、３、５…で起こる偶数及び奇数の画像の交互の順番列で、空間光変調器１０６へ供給される、それぞれ、２Ｄの左及び右目の図形Ｖｌ１からＶｌＫまで及びＶｒ１からＶｒＫまでからなることを仮定する。そして、偶数のタイムスロットにおいて、空間光変調器１０６は、図１Ｂに示すように、１０７、１０９、及び１１１における切り替えによって、左目の図形Ｖｌｉ（ｉ＝１…Ｋ）のみを扱うための左の図形のモードに設定される。奇数のタイムスロットにおいて、空間光変調器１０６は、図１Ａに示すように、右目の図形Ｖｒｉ（ｉ＝１…Ｋ）のみを扱うための右の図形のモードに設定される。単一の３Ｄ画像ＩＭｋ、それぞれタイムスロット２（ｋ−１）及び２ｋ−１に起こる、それの２Ｄの左及び右目の図形Ｖｌｋ及びＶｒｋの表示のために、制御ユニット１０８は、観察者１１０−１１４の左目の視点ＶＰ１−ＶＰ３と一致する左の図形の焦点又は頂点へ、偶数のタイムスロット２（ｋ−１）における左目の図形Ｖｌｋの画素データを所持する全ての光ビームを集束させるために、及び観察者１１０−１１４の右目の視点ＶＰ１−ＶＰ３と一致する右の図形の頂点へ、奇数のタイムスロット２ｋ−１における右目の図形Ｖｌｋの画素データを所持する全ての光ビームを集束させるために、３Ｄバックライト１０２を制御する。空間光変調器１０６から３Ｄバックライト１０２への２Ｄの左及び右目の図形Ｖｌｉ及びＶｒｉの時分割多重化された送信と共に、左の図形のモードから右の図形のモードへの及びその逆の空間光変調器１０６の交互の切り替えにおける同期は、制御ユニット１０８へ空間光変調器１０６によって供給される図形の添え字のデータｉで達成される。左及び右の図形の頂点を各々の見る人の目の現実の位置へ動的に適合させるための視点追跡器（ｔｒａｃｋｅｒ）ＶＴによって提供される上記の視点を示す制御信号を使用することによって、観察者１１０−１１４の各々の目に対する全ての３Ｄ画像ＩＭ１からＩＭＫまでの２Ｄの左及び右の目の図形Ｖｌ及びＶｒの正しく別個の焦点が得られ、自動立体表示装置１００の目視する範囲内における観察者の視点及び移動から独立して、全ての三つの視点ＶＰ１−ＶＰ３で完全な３Ｄ映像又はＴＶ番組の正しい３Ｄ画像の知覚に帰着する。
【００２６】
図２は、照明の源１０１、１０３、１０５、１０７、１０９、及び１１１としての多数の光源の三次元構造を含む３Ｄバックライト１０２を備えた自動立体表示装置２００の実施形態を概略的に示す。３Ｄバックライト１０２は、一区画の光学的に透過性の材料を含む。その材料は、ガラス又はＰｅｒｓｐｅｘのような透明なプラスチックを含んでもよい。その区画において、多くの空洞が作られる。これらの空洞の各々において、陰極蛍光管が置かれる。光源を、規則的な格子において配置することができる。しかしながら、これは、予め不可欠ではない。三つの方向における連続する光源の数は、相互に等しくあり得る。しかし、好ましくは、水平方向における別個の光源の数は、他の方向に配置される数と比較して、相対的に高い。水平方向における観察者の移動の可能性は、相対的に高い。それの他には、多数の観察者の場合に、これらの観察者が、ほとんど同じ高さに彼らの目を有することは、起こり得ることである。例えば、垂直な方向により少ない光源を配置する場合には、これらの光源は、垂直な方向にゆったりとしているはずである。
【００２７】
他の可能な光源は、発光ダイオード、レーザー、白熱光源、発光重合体、ルミネッセンス及びプラズマ源を含む。照明の源１０７及び１０９と対応する光源は、交互に点灯させられる。タイムスロットｔ＝１、３、５、７…の間では、照明の源１０９を点灯させる。タイムスロットｔ＝２、４、６、８…の間では、照明の源１０７を点灯させる。同時に見る観察者がいないとすれば、他の照明の源は、これらのタイムスロットの間には、光を放出しないことになる。これは、自動立体表示装置２００をエネルギーについて効率的にする。特定の方向に関してのみ光を発生させる。言い換えれば、光の放出は、“オン・デマンド”であるので、エネルギーを消費しない。図２においては、照明の源１０７及び１０９の源で発生した光を、レンズ１０４を通じて方向付け、空間光変調器１０６によって強度において変調させることを描く。
【００２８】
図３は、シートの積層体のシート３１２−３２０の縁に位置させられる光源３０２−３１０を含む３Ｄバックライト１０２を備えた自動立体表示装置３００の実施形態を概略的に示す。図３において、二人の観察者は、自動立体表示装置３００によって発生させられた画像を同時に見ることを描く。光の放出は、タイムスロットｔ＝１、３、５、７…に対して描かれる。観察者１１０に対して、光は、光源３０２によって発生させられ、シート３１２へ至ると共にそのシートに沿って通過させられ、照明源１０３の場所で放出される。観察者１１２に対して、光は、光源３０４によって発生させられ、シート３１４へ至ると共にそのシートに沿って通過させられ、照明源１０７の場所で放出される。シート３１２及び３１４の部分の光学特性は、シート３１２及び３１４の他の部分と比較して、すなわち、照明の源１０３、１０７に対応する場所で異なり、その材料を、拡散性にさせ、他の所では、その材料は、実質的に透明である。結果として、このようなシートの縁でシート３１２−３２０に至る光は、それがシートを通過すると同時に、シートの内部に保たれる。その材料を拡散性にさせるシートの場所で、光は、シートを出る。この場所から、光は、観察者１１０又は１１２の目の方向における撮像システム１０４及び空間光変調器１０６を介して通過する。自由選択で多数の光源は、シートに付けられる、例えば光源は、シートの各々の縁に付けられる。代わりに、多数のシートは、一つの光源を共同で使用する。
【００２９】
図４Ａは、シート４１２−４２０による光の反射に基づいた３Ｄバックライト１０２を含む自動立体表示装置４００の実施形態を概略的に示す。この実施形態の作用は、例によって説明されることになる。タイムスロットｔ＝１、３、５、７…の間には、全てのシートは、一次的に反射性にさせられるシート４１２の一部分を除いて、透明である。この部分は、照明源１０３と対応する。結果として、光源４０２−４０８の一つによって発生した光は、この部分によって、すなわち、照明源１０３で反射させられ、観察者１１０の目の方向にレンズ１０４及び空間光変調器１０６を介して方向付けられる。好ましくは、光源４０２−４０８は、拡散光を発生させる、ゆったりとした光源である。図４Ｂは、図４Ａの実施形態の光源４０２−４０８を概略的に示す。光源４０２−４０８は、観察者１１０を通過する反射させられた光が、これらの光源４０２−４０８によって妨害されないように、配置される。これは、光源４０２−４０８が、シートの寸法よりも大きい直径を備えたある種の“環”構造に位置させられることを意味する。
【００３０】
図５は、光の選択的な伝達に基づいた３Ｄバックライト１０２を含む自動立体表示装置５００の実施形態を概略的に示す。３Ｄバックライト１０２は、ＬＣＤ５１２−５２０の積層体を含む。ＬＣＤ５１２−５２０の素子を、透明及び遮断する光の間で切り替えることができる。光を遮断する状態におけるＬＣＤ５１８の大部分の素子、すなわち、小さい部分を除くエリアの全体、及び透明である状態における一つの特定の素子を切り替えることによって、光を、選択的に通過させることができる。光を、その特定の素子、例えば照明の源１０３によって、放出するのみである。ＬＣＤ、例えば５１８が、光源５０２により近くに位置させられる照明の源によって放出される光を遮断することを予防するために、多数のＬＣＤの制御において時分割多重化を行うことは、可能である。これは、典型的には、多数の観察者が、自動立体表示装置５００によって発生させられた画像を見ている場合に要求される。その場合には、例えば、観察者１１０の右目に対してタイムスロットｔ＝１、５、９、１３…で第一のＬＣＤ５１２からの光を放出すること、及びタイムスロットｔ＝３、７、１１、１５…で第二のＬＣＤ５１４から光を放出することは可能である。この場合に、自動立体表示装置５００に向かって二つの観察者の距離が、それと大いに異なること、両方の観察者の右目に対して一つのＬＣＤ例えば５１２のみを使用することが、十分な３Ｄ画像に帰着しないことを仮定する。また、左目に対しても、類似の時分割多重化を適用するべきである。
【００３１】
図６Ａは、光学的に透明な材料の固形物の体積６１０並びに二つの赤外レーザー６０２及び６０４を含む３Ｄバックライト１０２を備えた自動立体表示装置６００の実施形態を概略的に示す。レーザー６０２及び６０４によって発生させられた不可視の光は、鏡、例えば６０６及び６０８によって体積に方向付けられる。鏡及びレーザーの回転の自由度及び場所は、レーザービーム６１２及び６１４を、固形物の体積の全体の方向付けることができるようなものである。体積の内部におけるレーザービーム６１２、６１４の交差点で、可視光は、二光子のアップコンバージョンの工程によって発生させられる。この可視光は、観察者１１０に向かってレンズ１０４及び空間光変調器１０６を介して放出される。
【００３２】
図６Ｂは、光学的に透明な材料の固形物の体積６１０及び赤外レーザーの二つの二次元配列６１６、６１８を含む３Ｄバックライトを備えた自動立体表示装置の実施形態を概略的に示す。レーザービームの偏向走査並びに関連付けられた位置決めのフィードバック及び確度の要件の全てを、除去すると共に垂直な空洞の面の放出するレーザーダイオードの二次元配列６１６、６１８によって交換してきたシステムの構成を図説する。このような配列６１６、６１８における各々の個々の発光体は、独立にアドレス可能であり、固形物の体積６１０におけるボクセルにアドレスするために、オン又はオフに単純に変調される。二次元配列６１６、６１８は、固形物の体積６１０の直交する面に位置決めされる。
【００３３】
図７Ａは、反射面を備えた回転するシート７０４を含む３Ｄバックライト１０２を備えた自動立体表示装置７００の実施形態を概略的に示す。図７Ｂ及び７Ｃは、それぞれ、回転するシート７０４の第一及び第二の位置に対して、光が放出される方向を概略的に示す。自動立体表示装置７００は、光源７０１、７０３、７０５、７０７の二つの二次元配列７０２、７０６をさらに含む。光源は、所定のタイムスロットに対して光を発生させるために、配置される。これらのタイムスロットは、回転するシート７０４の角度的な位置と相関させられる。よって、光の発生及び回転するシートの回転速度は、同期させられる。その結果は、回転するシート７０４の回転の固形物７１０内の位置で、光が、反射によって放出されることである。図７Ｂにおいては、光が、光源７０１によって発生させられることを描く。この光は、照明の源１０３と対応する位置で回転するシート７０４によって反射させられる。反射させられた光は、視点ＶＰ１で観察者１１０の右目に向かってレンズ１０４及び空間光変調器１０６を介して通過する。観察者１１０が、視点ＶＰ１に留まる限りは、光源７０１は、タイムスロットｔ＝１、３、５、７…の間に光を放出することになる。図７Ｃにおいては、光が、光源７０７によって発生させられることを描く。この光は、照明の源１０７と対応する位置で回転するシート７０４によって反射させられる。反射させられた光は、視点ＶＰ１で観察者１１０の左目に向かって、レンズ１０４及び空間光変調器１０６を介して通過する。多数の光源７０１、７０３、７０５、７０７を同時に適用すること又は時分割多重化されることによって、多数の観察者は、３Ｄ画像を見ることができることは、明らかであると思われる。代わりに、光源の配列７０２、７０６は、回転させることができるか又は放出された光が鏡及びレンズによって偏向させられる単一の光源によって交換される。
【００３４】
上述の実施形態が、本発明を限定するよりもむしろ当業者が添付した請求項の範囲を逸脱することなく代替の実施形態を設計することができると思われることを図説することに注意するべきである。請求項において、丸括弧の間に置かれる任意の符号は、請求項を限定するように構築されないものとする。単語“含む”は、請求項に挙げられない要素又は段階の存在を除外しない。要素に先立つ単語“一つの”は、複数のこのような要素の存在を除外しない。本発明を、いくつかの別個の素子を含むハードウェアによって、及び適切なプログラム化されたコンピュータによって、実施することができる。いくつかの手段を列挙する単位請求項において、これらの手段のいくつかを、ハードウェアの一つ及び同じ物品によって具現することができる。
【００３５】
代わりに、レンズ１０４及び空間光変調器１０６の順序は、図に描かれるものと異なる。時分割多重化に基づいた実施形態の開示の他に、多数の画像を目視するための代替の配置は、例えば、多数の３Ｄバックライト、多数の空間光変調器、多数のレンズ及び鏡を適用することによって、可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】図１Ａは、右目で画像を見る３人の観察者と共に立体ディスプレイシステムの実施形態を概略的に示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、左目で画像を見る３人の観察者と共に立体ディスプレイシステムの実施形態を概略的に示す。
【図２】図２は、多数の光源の三次元構造を含む３Ｄバックライトを備えた立体表示装置の実施形態を概略的に示す。
【図３】図３は、シートの積層体のシートの縁に位置させられる光源を含む３Ｄバックライトを備えた立体表示装置の実施形態を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、シートによる反射に基づいた３Ｄバックライトを含む立体表示装置の実施形態を概略的に示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４の実施形態の光源を概略的に示す。
【図５】図５は、光の選択的な伝達に基づいた３Ｄバックライトを含む立体表示装置の実施形態を概略的に示す。
【図６Ａ】図６Ａは、光学的に透明な材料及び二つの赤外レーザーの固形物の体積を含む３Ｄバックライトを備えた立体表示装置の実施形態を概略的に示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、光学的に透明な材料及び赤外レーザーの二つの二次元配列の固形物の体積を含む３Ｄバックライトを備えた立体表示装置の実施形態を概略的に示す。
【図７Ａ】図７Ａは、反射面を備えた回転するシートを含む３Ｄバックライトを備えた立体表示装置の実施形態を概略的に示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、回転するシートの第一の位置に対して、光が放出される方向を概略的に示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、回転するシートの第二の位置に対して、光が放出される方向を概略的に示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【国際調査報告】
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