(57)【要約】【課題】表示窓間のクロストーク、暗い線の問題、限られた解像度、および限られた数の表示窓などを解決し、特に裸眼立体表示に用い得るより良い表示を提供すること。【解決手段】多表示窓に基づく表示システムを用いて浮遊三次元表示を生成する。光学的集光要素は光学的集光要素の焦点距離以上表示窓から離れて位置し、ユーザーが浮いている3D画像を見ることができる投影表示窓を形成する。そして、多表示窓に基づく表示システムにおいて再帰反射性光拡散スクリーンが用いられる。【選択図】図１
2011203731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空中三次元画像を生成するシステムであって、
複数の表示窓を生成する多表示窓の三次元表示システムと、
光学的集光要素であって、前記光学的集光要素の焦点距離より遠く前記多表示窓の三次元表示システムの前記複数の表示窓から離れて位置し、前記多表示窓の三次元表示システムから光を受け、前記光を集光して複数の投影表示窓を形成する光学的集光要素とを有し、
前記複数の投影表示窓は、ユーザーが前記複数の投影表示窓から選択された第１投影表示窓において第1の目で第1の固有の透視画像を見て、前記複数の投影表示窓から選択された第2投影表示窓において第2の目で第2の固有の透視画像を見ることにより前記空中三次元画像を見ることができるように位置される空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項２】
前記光学的集光要素はレンズまたは凹面鏡である請求項１に記載の空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項３】
前記多表示窓の三次元表示システムと前記凹面鏡との間に位置するビームスプリッターをさらに有する請求項２に記載の空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項４】
前記多表示窓の三次元表示システムは、スクリーンを有し、
前記スクリーンは、
拡散層を通過した画像を再帰反射して反射画像を形成するよう構成される二次元再帰反射性表面と、
前記二次元再帰反射性表面から前記反射画像を受け反射像を拡散し、前記反射画像を第1方向に大きな拡散角で拡散し第2方向に小さな拡散角で拡散することにより前記画像に対応する表示窓を形成する拡散層とを有する請求項１に記載の空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項５】
前記スクリーンは、前記二次元再帰反射性表面と前記拡散層との間に位置する透明媒体をさらに有し、
前記透明媒体は、前記画像が前記二次元再帰反射性表面において焦点が外れており、前記二次元再帰反射性表面により再帰反射されなかった焦点外れの画像の少なくとも一部が前記拡散層で拡散されるようにするものである請求項４に記載の空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項６】
前記多表示窓の三次元表示システムは、複数のプロジェクターを有し、
前記複数のプロジェクターの各々は、固有の位置を有し、透視表示の画像を前記スクリーンに投影し投影画像に対応する表示窓を形成するよう構成される請求項４に記載の空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項７】
前記多表示窓の三次元表示システムは、スクリーンをさらに有し、
前記スクリーンは、
画像を受けて前記画像を光拡散器層に集光し、前記光拡散器層から拡散反射画像を受けて前記拡散反射画像を集光して表示窓を形成するレンズ層と、
前記レンズ層の焦点面に位置する前記光拡散器層であって、前記画像を前記レンズ層から受け、前記二次元再帰反射性表面から反射画像を受け、前記反射画像を拡散して拡散反射画像を形成する前記光拡散器層と、
前記光拡散器層から前記画像を受け、前記画像の少なくとも一部を前記光拡散器層に再帰反射して反射画像を形成する二次元再帰反射性表面とを有する請求項１に記載の空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項８】
前記スクリーンは、前記二次元再帰反射性表面と前記拡散層との間に位置する透明媒体をさらに有し、
前記透明媒体は、前記画像が前記二次元再帰反射性表面において焦点が外れており、前記二次元再帰反射性表面により再帰反射されなかった焦点外れの画像の少なくとも一部が前記拡散層で拡散されるようにするものである請求項７に記載の空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項９】
空中三次元画像を生成するシステムであって、
複数の投影画像を投影する複数のプロジェクターを有する、複数の表示窓を生成する多表示窓の三次元表示システムと、
光学的集光要素とを有し、
前記光学的集光要素は、前記光学的集光要素の焦点距離より遠く前記多表示窓の三次元表示システムの複数の表示窓から離れて位置するとともに、前記多表示窓の三次元表示システムから光を受け、前記光を集光して複数の合成画像を形成し、前記複数の合成画像の各々は複数の投影画像からの複数の画像部分により形成され、各前記合成画像は固有の視点区域から見ることができるものであり、
前記空中三次元画像は、観察者が第1視点区域において第1の目で第1の透視画像を見て第2視点区域において第2の目で第2の透視画像を見ることにより見ることができるものである空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項１０】
前記複数のプロジェクターは前記光学的集光要素の主平面に位置する請求項９に記載の空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項１１】
前記多表示窓の三次元表示システムは、スクリーンをさらに有し、
前記スクリーンは、
拡散層を通過した画像を再帰反射して反射画像を形成するよう構成される二次元再帰反射性表面と、
前記二次元再帰反射性表面から前記反射画像を受け反射像を拡散し、前記反射画像を第1方向に大きな拡散角で拡散し第2方向に小さな拡散角で拡散することにより前記画像に対応する表示窓を形成する拡散層とを有する請求項９に記載の空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項１２】
前記光学的集光要素は前記複数の表示窓と前記スクリーンとの間に位置する請求項１１に記載の空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項１３】
前記スクリーンは前記二次元再帰反射性表面と前記拡散層との間に位置する透明媒体をさらに有し、
前記透明媒体は、前記画像が前記二次元再帰反射性表面において焦点が外れており、前記二次元再帰反射性表面により再帰反射されなかった焦点外れの画像の少なくとも一部が前記拡散層で拡散されるようにするものである請求項１１に記載の空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項１４】
前記多表示窓の三次元表示システムは、スクリーンをさらに有し、
前記スクリーンは、
画像を受けて前記画像を光拡散器層に集光し、前記光拡散器層から拡散反射画像を受けて前記拡散反射画像を集光して表示窓を形成するレンズ層と、
前記レンズ層の焦点面に位置する前記光拡散器層であって、前記画像を前記レンズ層から受け、前記二次元再帰反射性表面から反射画像を受け、前記反射画像を拡散して拡散反射画像を形成する前記光拡散器層と、
前記光拡散器層から前記画像を受け、前記画像の少なくとも一部を前記光拡散器層に再帰反射して反射画像を形成する二次元再帰反射性表面とを有する請求項９に記載の空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項１５】
前記スクリーンはさらに、二次元再帰反射性表面と拡散器層との間に位置する透明媒体を有し、
前記透明媒体は、前記画像が前記二次元再帰反射性表面において焦点が外れており、前記二次元再帰反射性表面により再帰反射されなかった焦点外れの画像の少なくとも一部が拡散器層で拡散されるようにするものである請求項１４に記載の空中三次元画像を生成するシステム。
【請求項１６】
空中三次元画像を生成する方法であって、
多表示窓の三次元表示システムを用いて複数の表示窓を生成するステップと、
光学的集光要素の焦点距離より遠く前記多表示窓の三次元表示システムの前記複数の表示窓から離れて位置する前記光学的集光要素を用いて、前記多表示窓の三次元表示システムから光を受け、前記光を集光して複数の投影表示窓を形成するステップとを有し、
前記複数の投影表示窓は、ユーザーが前記複数の投影表示窓から選択された第1投影表示窓において第1の目で第1の固有の透視画像を見て、複数の投影表示窓から選択された第2投影表示窓において第2の目で第2の固有の透視画像を見ることにより前記空中三次元画像を見ることができるように位置している空中三次元画像を生成する方法。
【請求項１７】
前記光学的集光要素はレンズまたは凹面鏡である請求項１６に記載の空中三次元画像を生成する方法。
【請求項１８】
前記多表示窓の三次元表示システムはさらにスクリーンを有し、
前記スクリーンは、
拡散層を通過した画像を再帰反射して反射画像を形成するよう構成される二次元再帰反射性表面と、
前記二次元再帰反射性表面から前記反射画像を受け反射像を拡散し、前記反射画像を第1方向に大きな拡散角で拡散し第2方向に小さな拡散角で拡散することにより前記画像に対応する表示窓を形成する拡散層とを有する請求項１６に記載の空中三次元画像を生成する方法。
【請求項１９】
前記スクリーンはさらに、前記二次元再帰反射性表面と前記拡散層との間に位置する透明媒体を有し、
前記透明媒体は、前記画像が前記二次元再帰反射性表面において焦点が外れており、前記二次元再帰反射性表面により再帰反射されなかった焦点外れの画像の少なくとも一部が前記拡散層で拡散されるようにするものである請求項１８に記載の空中三次元画像を生成する方法。
【請求項２０】
前記多表示窓の三次元表示システムはスクリーンをさらに有し、
前記スクリーンは、
画像を受けて前記画像を光拡散器層に集光し、前記光拡散器層から拡散反射画像を受けて拡散反射画像を集光して表示窓を形成するレンズ層と、
前記レンズ層の焦点面に位置し、前記画像を前記レンズ層から受け、前記二次元再帰反射性表面から反射画像を受け、前記反射画像を拡散して拡散反射画像を形成する前記光拡散器層と、
前記光拡散器層から前記画像を受け前記画像の少なくとも一部を前記光拡散器層に再帰反射して前記反射画像を形成する二次元再帰反射性表面とを有する請求項１６に記載の空中三次元画像を生成する方法。
【請求項２１】
空中三次元画像を生成する方法であって、
複数のプロジェクターを有する複数の表示窓を生成する多表示窓の三次元表示システムを用いて複数の投影画像を投影するステップと、
光学的集光要素の焦点距離より近く前記多表示窓の三次元表示システムの前記複数の表示窓から離れて位置する前記光学的集光要素を用いるステップとを有し、
前記光学的集光要素を用いるステップは、前記多表示窓の三次元表示システムから光を受け、前記光を集光して複数の合成画像を形成し、前記各合成画像は複数の投影画像からの複数の画像部分により形成することで、前記各合成画像は固有の視点区域から見ることができるものであり、
前記空中三次元画像は、観察者が第1視点区域において第1の目で第1の透視画像を見て第2視点区域において第2の目で第2の透視画像を見ることにより見ることができるものである空中三次元画像を生成する方法。
【請求項２２】
前記複数のプロジェクターは光学的集光要素の主平面に位置する請求項２１に記載の空中三次元画像を生成する方法。
【請求項２３】
前記多表示窓の三次元表示システムはさらにスクリーンを有し、
前記スクリーンは、
拡散層を通過した画像を再帰反射して反射画像を形成するよう構成される二次元再帰反射性表面と、
前記二次元再帰反射性表面から前記反射画像を受け反射像を拡散し、前記反射画像を第1方向に大きな拡散角で拡散し第2方向に小さな拡散角で拡散することにより前記画像に対応する表示窓を形成する拡散層とを有する請求項２１に記載の空中三次元画像を生成する方法。
【請求項２４】
前記光学的集光要素は前記複数の表示窓と前記スクリーンとの間に位置する請求項２３に記載の空中三次元画像を生成する方法。
【請求項２５】
空中三次元画像を生成するシステムであって、
複数の表示窓を生成する多表示窓の三次元表示システムと、
光学的集光要素であって、前記光学的集光要素の焦点距離と等しく前記多表示窓の三次元表示システムの前記複数の表示窓から離れて位置し、前記多表示窓の三次元表示システムから光を受け、前記光を集光して前記複数の投影表示窓を無限遠または事実上無限遠において形成する光学的集光要素とを有し、
前記複数の投影表示窓はユーザーが第1の目で第1のモザイク画像を見、第2の目で第2のモザイク画像を見ることにより前記空中三次元画像を見ることができるように位置し、前記第1および第2のモザイク画像は前記複数の投影表示窓の少なくともいくつかの少なくとも一部から形成される空中三次元画像を生成するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は2009年4月3日に申請された同時係属で本出願の譲受人に譲渡された「再帰反射型光拡散表示システム」（“RETRO‐REFLECTIVE LIGHT DIFFUSING DISPLAY SYSTEMS”）と題する米国特許出願番号12／418，137の一部係属出願でその特典を主張した、2009年10月28日に申請された同時係属で本出願の譲受人に譲渡された「再帰反射型光拡散表示システム」（“RETRO‐REFLECTIVE LIGHT DIFFUSING DISPLAY SYSTEMS”）と題する米国特許出願番号12／607，840の一部係属出願でその特典を主張する。上記出願は各々引用により本明細書に組み入れられる。
本発明は全般的に表示に関し、より具体的には裸眼立体三次元（3D）表示に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元の映画およびテレビはますます普及してきている。高解像度（HD）テレビなど技術の進歩により、消費者はより多くのより良質な特徴を望んでいる。2008年5月にInsight Mediaにより発表された「2008年3Dテレビ報告書」（“2008 3D Television Report”）によると、3Dは近々高解像度テレビのアドオン機能になるかもしれない。ディスプレイ製造者の多くはこれらの市場の要求を満足させるために独自の3D表示技術を開発している（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
現在の3D市場において、従来の標準的な2視点立体が依然として支配的な実施である。例えば、頭装着型ディスプレイは軍の訓練および研究社会において広く使用され、眼鏡に基づく投影ディスプレイはMechdyne CorporationのCAVE（登録商標）システムおよびPowerWallシステムとともに3D映画館において重要な役割を持つ。しかし、ヘルメットまたは眼鏡を着用するという条件は3D技術の利用を制限する。別の解決として、裸眼立体表示技術がますます注目を浴びている。裸眼立体表示は特殊な光導素子を用い、ユーザー空間にユーザーが眼鏡なしに3D画像を見られるようにする別個の表示窓を作成する。指定された表示窓は人間の目よりかなり大きい表示空間を形成するので、ユーザーは目が表示空間内にある限り頭を自由に動かすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７４２５０７０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
表示窓を実現するために現在用いられている立体方法は並行遮蔽に基づく表示およびレンズに基づく表示を含む。しかしこれらの裸眼立体表示技術はかなりの制限を有する。
例えば、並行遮蔽に基づく表示はいくつかの制限を受ける。第1に、並行遮蔽表示は遮光を用いて表示窓を実現するので、各ピクセルから発せられる光の少量のみが遮蔽窓を通過する。第2に表示間のクロストークは相当なものであり得る。クロストークは片方の目が他方の目に意図された画像を見るともたらされる表示域の重なり合いを指す。クロストークが相当であると、脳は立体効果を知覚できず、または正しく知覚できない。第3に、並行遮蔽に基づく表示における小口径開口の使用は回折の原因となり得る。この問題は表示解像度が高くなるにつれさらに深刻になる。表示解像度が高くなるにつれ、遮蔽開口のサイズを減らさなくてはならず、さらに深刻な回折効果の原因となる。
【０００６】
第4に、並行遮蔽に基づく表示は解像度が限定される。n個の表示を有する表示について、個々の解像度は基本的に元の表示解像度の1／nである。表示は元の表示解像度を分割しなければならないため、並行遮蔽に基づく表示の解像度は表示の元の解像度により限定され、これはさらにディスプレイ製造者の能力とともに回折により限定される。
【０００７】
第5に、各表示は1つの遮蔽窓に結び付いた個の内ピクセルの1列しか見ないため、各表示において多くの暗いピクセルが存在し、単眼画像において「杭柵効果」を作り出す。最後に、並行遮蔽に基づく表示は通常表示窓の数が限られているという問題を有する。より多くの表示窓を生成するために、暗いスリット窓が不変のままでスリットの幅はより広くならなければならない。当然、明るさの低減および杭柵効果などのアーティーファクトを集めずに表示窓の数を無限に増やすことは不可能である。
【０００８】
レンズに基づく表示は並行遮蔽に基づく表示に対しある程度の改良を示すものの、レンズ状シートの使用は重要な欠点も有する。レンズに基づく表示は遮蔽スリットに比べより高い解像度を提供するが、単純な黒白の遮蔽を作るより質の高いレンズ状シートを作る方が難しく高価である。事実、表示の質は表示に用いられるレンズ状シートの質に直接関係している。さらに、レンズに基づく表示は表示窓間のクロストーク、暗い線の問題、限られた解像度、および限られた数の表示窓など、並行遮蔽に基づく表示を悩ます問題で悩まされる。
【０００９】
従ってより良い表示、特に裸眼立体表示に用い得るより良い表示を提供するシステムおよび方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の空中三次元画像を生成するシステムは、
複数の表示窓を生成する多表示窓の三次元表示システムと、
光学的集光要素であって、前記光学的集光要素の焦点距離より遠く前記多表示窓の三次元表示システムの前記複数の表示窓から離れて位置し、前記多表示窓の三次元表示システムから光を受け、前記光を集光して複数の投影表示窓を形成する光学的集光要素とを有し、
前記複数の投影表示窓は、ユーザーが前記複数の投影表示窓から選択された第１投影表示窓において第1の目で第1の固有の透視画像を見て、前記複数の投影表示窓から選択された第2投影表示窓において第2の目で第2の固有の透視画像を見ることにより前記空中三次元画像を見ることができるように位置されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の空中三次元画像を生成するシステムにおいて、前記光学的集光要素はレンズまたは凹面鏡であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の空中三次元画像を生成するシステムにおいて、前記多表示窓の三次元表示システムと前記凹面鏡との間に位置するビームスプリッターをさらに有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の空中三次元画像を生成するシステムにおいて、前記多表示窓の三次元表示システムは、スクリーンを有し、
前記スクリーンは、
拡散層を通過した画像を再帰反射して反射画像を形成するよう構成される二次元再帰反射性表面と、
前記二次元再帰反射性表面から前記反射画像を受け反射像を拡散し、前記反射画像を第1方向に大きな拡散角で拡散し第2方向に小さな拡散角で拡散することにより前記画像に対応する表示窓を形成する拡散層とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の空中三次元画像を生成するシステムにおいて、前記スクリーンは、前記二次元再帰反射性表面と前記拡散層との間に位置する透明媒体をさらに有し、
前記透明媒体は、前記画像が前記二次元再帰反射性表面において焦点が外れており、前記二次元再帰反射性表面により再帰反射されなかった焦点外れの画像の少なくとも一部が前記拡散層で拡散されるようにするものであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の空中三次元画像を生成するシステムにおいて、前記多表示窓の三次元表示システムは、複数のプロジェクターを有し、
前記複数のプロジェクターの各々は、固有の位置を有し、透視表示の画像を前記スクリーンに投影し投影画像に対応する表示窓を形成するよう構成されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の空中三次元画像を生成するシステムにおいて、前記多表示窓の三次元表示システムは、スクリーンをさらに有し、
前記スクリーンは、
画像を受けて前記画像を光拡散器層に集光し、前記光拡散器層から拡散反射画像を受けて前記拡散反射画像を集光して表示窓を形成するレンズ層と、
前記レンズ層の焦点面に位置する前記光拡散器層であって、前記画像を前記レンズ層から受け、前記二次元再帰反射性表面から反射画像を受け、前記反射画像を拡散して拡散反射画像を形成する前記光拡散器層と、
前記光拡散器層から前記画像を受け、前記画像の少なくとも一部を前記光拡散器層に再帰反射して反射画像を形成する二次元再帰反射性表面とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の空中三次元画像を生成するシステムにおいて、前記スクリーンは、前記二次元再帰反射性表面と前記拡散層との間に位置する透明媒体をさらに有し、
前記透明媒体は、前記画像が前記二次元再帰反射性表面において焦点が外れており、前記二次元再帰反射性表面により再帰反射されなかった焦点外れの画像の少なくとも一部が前記拡散層で拡散されるようにするものであることを特徴とする。
【００１８】
一方、本発明の空中三次元画像を生成するシステムは、
複数の投影画像を投影する複数のプロジェクターを有する、複数の表示窓を生成する多表示窓の三次元表示システムと、
光学的集光要素とを有し、
前記光学的集光要素は、前記光学的集光要素の焦点距離より遠く前記多表示窓の三次元表示システムの複数の表示窓から離れて位置するとともに、前記多表示窓の三次元表示システムから光を受け、前記光を集光して複数の合成画像を形成し、前記複数の合成画像の各々は複数の投影画像からの複数の画像部分により形成され、各前記合成画像は固有の視点区域から見ることができるものであり、
前記空中三次元画像は、観察者が第1視点区域において第1の目で第1の透視画像を見て第2視点区域において第2の目で第2の透視画像を見ることにより見ることができるものであることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の空中三次元画像を生成するシステムにおいて、前記複数のプロジェクターは前記光学的集光要素の主平面に位置することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の空中三次元画像を生成するシステムにおいて、前記多表示窓の三次元表示システムは、スクリーンをさらに有し、
前記スクリーンは、
拡散層を通過した画像を再帰反射して反射画像を形成するよう構成される二次元再帰反射性表面と、
前記二次元再帰反射性表面から前記反射画像を受け反射像を拡散し、前記反射画像を第1方向に大きな拡散角で拡散し第2方向に小さな拡散角で拡散することにより前記画像に対応する表示窓を形成する拡散層とを有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の空中三次元画像を生成するシステムにおいて、前記光学的集光要素は前記複数の表示窓と前記スクリーンとの間に位置することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の空中三次元画像を生成するシステムにおいて、前記スクリーンは前記二次元再帰反射性表面と前記拡散層との間に位置する透明媒体をさらに有し、
前記透明媒体は、前記画像が前記二次元再帰反射性表面において焦点が外れており、前記二次元再帰反射性表面により再帰反射されなかった焦点外れの画像の少なくとも一部が前記拡散層で拡散されるようにするものであることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の空中三次元画像を生成するシステムにおいて、
前記多表示窓の三次元表示システムは、スクリーンをさらに有し、
前記スクリーンは、
画像を受けて前記画像を光拡散器層に集光し、前記光拡散器層から拡散反射画像を受けて前記拡散反射画像を集光して表示窓を形成するレンズ層と、
前記レンズ層の焦点面に位置する前記光拡散器層であって、前記画像を前記レンズ層から受け、前記二次元再帰反射性表面から反射画像を受け、前記反射画像を拡散して拡散反射画像を形成する前記光拡散器層と、
前記光拡散器層から前記画像を受け、前記画像の少なくとも一部を前記光拡散器層に再帰反射して反射画像を形成する二次元再帰反射性表面とを有することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の空中三次元画像を生成するシステムにおいて、
前記スクリーンはさらに、二次元再帰反射性表面と拡散器層との間に位置する透明媒体を有し、
前記透明媒体は、前記画像が前記二次元再帰反射性表面において焦点が外れており、前記二次元再帰反射性表面により再帰反射されなかった焦点外れの画像の少なくとも一部が拡散器層で拡散されるようにするものであることを特徴とする。
【００２５】
ここで、本発明の空中三次元画像を生成する方法は、
多表示窓の三次元表示システムを用いて複数の表示窓を生成するステップと、
光学的集光要素の焦点距離より遠く前記多表示窓の三次元表示システムの前記複数の表示窓から離れて位置する前記光学的集光要素を用いて、前記多表示窓の三次元表示システムから光を受け、前記光を集光して複数の投影表示窓を形成するステップとを有し、
前記複数の投影表示窓は、ユーザーが前記複数の投影表示窓から選択された第1投影表示窓において第1の目で第1の固有の透視画像を見て、複数の投影表示窓から選択された第2投影表示窓において第2の目で第2の固有の透視画像を見ることにより前記空中三次元画像を見ることができるように位置していることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の空中三次元画像を生成する方法において、前記光学的集光要素はレンズまたは凹面鏡であることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の空中三次元画像を生成する方法において、前記多表示窓の三次元表示システムはさらにスクリーンを有し、
前記スクリーンは、
拡散層を通過した画像を再帰反射して反射画像を形成するよう構成される二次元再帰反射性表面と、
前記二次元再帰反射性表面から前記反射画像を受け反射像を拡散し、前記反射画像を第1方向に大きな拡散角で拡散し第2方向に小さな拡散角で拡散することにより前記画像に対応する表示窓を形成する拡散層とを有することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の空中三次元画像を生成する方法において、前記スクリーンはさらに、前記二次元再帰反射性表面と前記拡散層との間に位置する透明媒体を有し、
前記透明媒体は、前記画像が前記二次元再帰反射性表面において焦点が外れており、前記二次元再帰反射性表面により再帰反射されなかった焦点外れの画像の少なくとも一部が前記拡散層で拡散されるようにするものであることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の空中三次元画像を生成する方法において、前記多表示窓の三次元表示システムはスクリーンをさらに有し、
前記スクリーンは、
画像を受けて前記画像を光拡散器層に集光し、前記光拡散器層から拡散反射画像を受けて拡散反射画像を集光して表示窓を形成するレンズ層と、
前記レンズ層の焦点面に位置し、前記画像を前記レンズ層から受け、前記二次元再帰反射性表面から反射画像を受け、前記反射画像を拡散して拡散反射画像を形成する前記光拡散器層と、
前記光拡散器層から前記画像を受け前記画像の少なくとも一部を前記光拡散器層に再帰反射して前記反射画像を形成する二次元再帰反射性表面とを有することを特徴とする。
【００３０】
一方、本発明の空中三次元画像を生成する方法は、
複数のプロジェクターを有する複数の表示窓を生成する多表示窓の三次元表示システムを用いて複数の投影画像を投影するステップと、
光学的集光要素の焦点距離より近く前記多表示窓の三次元表示システムの前記複数の表示窓から離れて位置する前記光学的集光要素を用いるステップとを有し、
前記光学的集光要素を用いるステップは、前記多表示窓の三次元表示システムから光を受け、前記光を集光して複数の合成画像を形成し、前記各合成画像は複数の投影画像からの複数の画像部分により形成することで、前記各合成画像は固有の視点区域から見ることができるものであり、
前記空中三次元画像は、観察者が第1視点区域において第1の目で第1の透視画像を見て第2視点区域において第2の目で第2の透視画像を見ることにより見ることができるものであることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の空中三次元画像を生成する方法において、前記複数のプロジェクターは光学的集光要素の主平面に位置することを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の空中三次元画像を生成する方法において、前記多表示窓の三次元表示システムはさらにスクリーンを有し、
前記スクリーンは、
拡散層を通過した画像を再帰反射して反射画像を形成するよう構成される二次元再帰反射性表面と、
前記二次元再帰反射性表面から前記反射画像を受け反射像を拡散し、前記反射画像を第1方向に大きな拡散角で拡散し第2方向に小さな拡散角で拡散することにより前記画像に対応する表示窓を形成する拡散層とを有することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の空中三次元画像を生成する方法において、前記光学的集光要素は前記複数の表示窓と前記スクリーンとの間に位置することを特徴とする。
【００３４】
一方、本発明の空中三次元画像を生成するシステムは、
複数の表示窓を生成する多表示窓の三次元表示システムと、
光学的集光要素であって、前記光学的集光要素の焦点距離と等しく前記多表示窓の三次元表示システムの前記複数の表示窓から離れて位置し、前記多表示窓の三次元表示システムから光を受け、前記光を集光して前記複数の投影表示窓を無限遠または事実上無限遠において形成する光学的集光要素とを有し、
前記複数の投影表示窓はユーザーが第1の目で第1のモザイク画像を見、第2の目で第2のモザイク画像を見ることにより前記空中三次元画像を見ることができるように位置し、前記第1および第2のモザイク画像は前記複数の投影表示窓の少なくともいくつかの少なくとも一部から形成されることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の各種実施形態による光拡散スクリーンの作用の図である。
【図２】本発明の各種実施形態による再帰反射型スクリーンの作用の図である。
【図３】本発明の各種実施形態による再帰反射型の垂直光拡散スクリーンの作用の図である。
【図４】本発明の各種実施形態による再帰反射型の垂直光拡散スクリーンを有する表示システムの図である。
【図５】本発明の各種実施形態による再帰反射型の垂直光拡散スクリーンを有する複数プロジェクター表示システムの図である。
【図６】本発明の各種実施形態による再帰反射型の垂直光拡散スクリーンを有する別の複数プロジェクター表示システムの図である。
【図７】本発明の各種実施形態による再帰反射型の垂直光拡散スクリーンを有する表示システムの別の実施形態の図である。
【図８】本発明の各種実施形態による再帰反射型の垂直光拡散スクリーンを有する表示システムのさらに別の実施形態の図である。
【図９】本発明の各種実施形態による再帰反射型光拡散スクリーンの別の実施形態の図である。
【図１０】本発明の各種実施形態による図9の再帰反射型光拡散スクリーンの図である。
【図１１】レンズ状反射スクリーンの例を示す図である。
【図１２】本発明の各種実施形態によるレンズ層を有する再帰反射型光拡散スクリーンの別の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明の各種実施形態による再帰反射型光拡散スクリーンの実施形態からの表示窓の光分布を描く図である。
【図１４】本発明の各種実施形態による再帰反射型光拡散スクリーンの実施形態からの2つの隣接する表示窓の断面を描く図である。
【図１５】本発明の各種実施形態による再帰反射型光拡散スクリーンのさらに別の実施形態を示す図である。
【図１６】本発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムの実施形態を示す図である。
【図１７】本発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムの実施形態の光線のトレースを示す図である。
【図１８】本発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムにおける仮想スクリーンおよび投影表示窓の位置およびサイズを示す図である。
【図１９】本発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムを示す図である。
【図２０】本発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムの別の実施形態を示す図である。
【図２１】本発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムのさらに別の実施形態を示す図である。
【図２２】本発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムの別の実施形態を示す図である。
【図２３】本発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムの別の実施形態を示す図である。
【図２４】観察者が異なる位置から画像を見る透過投影画像表示の作用を示す図である。
【図２５】本発明の各種実施形態による透過投影／光照射野型表示システムを形成する空中三次元画像表示システムの実施形態を示す図である。
【図２６】本発明の各種実施形態による光照射野型空中三次元表示システムの実施形態における1台のプロジェクターの光線のトレースを示す図である。
【図２７】本発明の各種実施形態による光照射野型空中三次元表示システムの作用を示す図である。
【図２８】本発明の各種実施形態による光照射野型空中三次元表示システムの実施形態を示す図である。
【図２９】本発明の各種実施形態による光照射野型空中三次元表示システムにおけるプロジェクターおよび光学的要素の配置の異なる実施形態を示す図である。
【図３０】本発明の各種実施形態による光照射野型空中三次元表示システムの別の実施形態を示す図である。
【図３１】本発明の各種実施形態による光照射野型空中三次元表示システムのさらに別の実施形態を示す図である。
【図３２】本発明の各種実施形態によるマルチプロジェクター表示システムを示す図である。
【図３３】本発明の実施形態による演算システム例のブロック図を描く図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の態様は光拡散および再帰反射性を用いて新規な表示スクリーンを生成することに関する。実施形態において、再帰反射型光拡散スクリーンを用いて複数の表示窓を生成することにより裸眼立体表示を生成することができる。実施形態において、各表示窓は透視画像表示を描き、片方の目で1つの表示窓から1つの透視画像表示を見ながら、他方の目で別の表示窓から別の透視画像表示を見ることにより3D画像を見ることができる。
【００３７】
実施形態において、表示スクリーンは二次元の再帰反射面および拡散面を有するスクリーンを有してなる。拡散面は第1方向における大きな拡散角および第2方向における小さな拡散角で構成される。表示スクリーンについて、第1方向は垂直方向であることが好ましく、第2方向は水平方向であることが好ましい。拡散面はさらに二次元の再帰反射面から反射された画像を受け、画像を拡散して画像に対応する表示窓を形成するように構成される。
【００３８】
実施形態において、表示スクリーンシステムは再帰反射器拡散器スクリーンおよび少なくとも1つの追加層を有してなる。実施形態において、追加層は二次元再帰反射器と光整形拡散器との間の透明層であって良い。実施形態において、追加層は光整形拡散器の前に位置するレンズ層であって良い。さらに別の実施形態において、再帰反射器拡散器スクリーンはレンズ層、光整形拡散器、透明媒体層、および二次元再帰反射器を有してなる。
【００３９】
表示スクリーンシステムは複数のプロジェクターも含むことができる。各プロジェクターは固有の位置を有し、固有の透視表示の画像をスクリーンに投影するよう構成され、投影画像に対応する固有の表示窓を形成する。従って表示システムは複数のプロジェクターにより投影された複数の画像に対応する複数の表示窓を形成する。ユーザーは複数の表示窓から選択された第1表示窓において第1透視画像を片方の目で見、複数の表示窓から選択された第2表示窓において第2透視画像を他方の目で見ることにより三次元画像を見ることができる。
【００４０】
実施形態において、表示スクリーンシステムは複数プロジェクターの少なくとも1つおよびスクリーン間の光路に位置し投影画像をスクリーンに導き、スクリーンから反射される投影画像をある位置に導き、複数プロジェクターの少なくとも1つから空間的に離れている表示窓を形成するビームスプリッターも有してなる。このような構成はプロジェクターが表示窓の障害になることを取り除く。
【００４１】
実施形態において、表示システムは第1スクリーンに対し光学的にミラー結合した位置に配置され表示窓における画像の明るさを増す第2再帰反射型光拡散スクリーンも含む。
【００４２】
実施形態において、表示システムは複数プロジェクターの少なくとも1つおよびスクリーン間の光路に位置し投影画像をスクリーンに導く偏光反応型ビームスプリッターならびにスクリーンおよびビームスプリッター間の光路に位置した1／4波長板を含む。
【００４３】
実施形態において、表示システムは複数のプロジェクターに通信上連結し画像の投影を調整する演算装置を含む。演算装置は投影する画像を記憶する1つ以上のデータストアを含むことができる。投影される画像は静止画像、ビデオ画像、または双方であって良いことが特筆される。
【００４４】
本発明の実施形態はさらに本明細書に呈示される教示に従い裸眼立体表示システムを構成する方法も含む。例えば、実施形態において、裸眼立体表示システムは再帰反射型光拡散スクリーンを複数のプロジェクターから画像を受けるよう位置付けることにより形成することができる。各プロジェクターは固有の位置を有し、固有の透視表示の画像をスクリーンに投影するよう構成され、投影画像に対応する固有の表示窓を形成する。複数のプロジェクターにより投影された複数の画像に対応する複数の表示窓が形成される。複数の表示窓はユーザーが複数の表示窓から選択された第1表示窓において第1透視画像を片方の目で見、第2表示窓において第2透視画像を他方の目で見ることにより三次元画像を見ることができるよう位置される。
【００４５】
本発明の態様はさらに浮いている三次元表示を生成するシステムおよび方法を含む。実施形態において、光学的集光要素が、多表示窓に基づく表示システムにおける表示窓から光学的集光要素の焦点距離以上の距離に位置されユーザーが浮いている3D画像を見ることのできる投影された表示窓を形成する。別の実施形態において、光学的集光要素が、多表示窓に基づく表示システムにおける表示窓から光学的集光要素の焦点距離未満の距離に位置され透過投影的／光照射野型三次元表示システムを形成する。空中三次元表示の実施形態において、本明細書に呈示される再帰反射性光拡散スクリーンの実施形態の1つが多表示窓にもとづく表示システムに用いられる。
【００４６】
上記において発明の特徴および利点のいくつかが全般的に説明されたが、本明細書においてさらなる特徴、利点、および実施形態が呈示され、または本出願の図面、明細書およびクレームに照らし当業者であれば明らかになろう。従って、発明の範囲は本要約部に開示された特定の実施形態により限定されないことが理解されよう。
【００４７】
以下の記述では説明の目的から、発明の理解を提供すべく具体的な詳細が述べられる。しかし当業者であれば発明はこれらの詳細なしでも実施できることが明らかであろう。さらに、当業者であれば以下に説明する本発明の実施形態は各種の形で実施し得ることを理解しよう。従って以下に説明する例は発明の具体的な実施形態を例示するもので、発明を分かりにくくすることを避けることが意図される。
【００４８】
ブロック図に示される構成要素、またはモジュール、は発明の典型的な実施形態を図示するもので、発明を分かりにくくすることを避けることが意図される。また、本考察を通して構成要素はサブユニットを有してなり得る別個の機能ユニットとして説明され得るが、当業者であれば各種構成要素、またはその部分は別個の構成要素に分割でき、または単一システムまたは構成要素への統合を含みまとめて統合し得ることを理解しよう。
【００４９】
さらに、図面内の構成要素間の接続は直接接続に限定されることを意図していない。逆に、これら構成要素間のデータは中間構成要素により修正、再フォーマット、または別途変更され得る。さらに、付加的またはより少数の接続を用いることもできる。さらに「連結される」または「通信上連結される」の用語は直接接続、1つ以上の中間装置を通した間接接続、および無線接続を含むと理解されることが特記される。
【００５０】
明細書において「一実施形態」「好ましい実施形態］「ある実施形態」または「実施形態」への言及はその実施形態に関係して説明される特定の特徴、構造、特性、または機能は発明の少なくとも1つの実施形態に含まれ、1つを超える実施形態に含まれ得ることを意味する。明細書のさまざまな個所で「一実施形態において」、「ある実施形態において」、または「実施形態において」の言い回しが現れる場合、必ずしも同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、本明細書で使用される「画像」または「複数の画像」の擁護は静止画像、ビデオ画像、または双方を意味することが理解されよう。
【００５１】
Ａ．概要
立体表示手法のほとんどは三次元（3D）画像を生成するのに両眼視差の手がかりに依存する。両眼視差は同じ3Dオブジェクトの立体画像のペア（すなわち2つの異なる観点）を見ることを指す。頭装着型ディスプレイはこのような表示装置の1つで、ユーザーは2つの分けられた光路を通して2つの別個の立体画像を見る。単独スクリーンに表示され、または紙に印刷された立体画像を分離するために立体ガラス、シャッターガラス、および偏光ガラスが広く使用される。
【００５２】
裸眼立体表示手法はまた視差深度の手がかりに依存する。しかし、ユーザーの目の前にあるガラスで立体表示を分離する代わりに、裸眼立体表示のほとんどは表示空間における光路を制御してユーザー空間における表示窓を生成しようとする。各表示窓において、1つの単眼画像しか観察できない。表示窓はさらに表示区域を形成する。表示区域のサイズは人間の目のサイズよりかなり大きいので、ユーザーは表示区域内で自分の頭を自由に動かすことができる。既存の裸眼立体表示システムのほとんどは並行遮蔽手法またはレンズ状の手法に基づく。
【００５３】
１．並行遮蔽に基づく表示
並行遮蔽を用いた基本的な設計は条片を配置して表示から放射される光を遮蔽することにある。通常黒白のマスクグリッドが表示の前に配置される。各白い小グリッドはピクセルを表示空間にマップしてユーザーがピクセルを特定の視角からピクセルを見られるようにする（すなわち表示窓を作成する）ピンホールの役割を果たす一方、黒のグリッドはその視角から隣接ピクセルを遮蔽する。その結果、ユーザーは左の表示窓において表示におけるピクセルの片方のセットを見、右の表示窓においてユーザーは表示上における他方のセットを見る。左の表示窓および右の表示窓は合わせて1つの表示域を形成する。1つを超える表示域を形成することができる。さらに、表示の解像度を高めより多くのピクセルを各遮蔽スリットに結び付けることにより単一の表示域内に複数の表示窓を作成することができる。
【００５４】
前記に言及したとおり、並行遮蔽に基づく表示はいくつかの欠点を有する。これらの欠点は：明るさの低減、表示間のクロストーク、小さい窓による回折効果、解像度限定、単眼画像における杭柵効果、表示域を超える際の画像反転のアーティーファクト、および限られた数の表示窓を含む。
【００５５】
まず、並行遮蔽に基づく表示は光遮蔽戦略を用いるため、各ピクセルから放射される光の少量のみが遮蔽窓を通過する。従って見る画像の明るさが低減される。明るさの問題を軽減する試みには遮蔽マスクを表示の後ろに配置することを含む。光は表示ピクセルに到達する前に遮蔽で変調される。
【００５６】
第2に、表示間のクロストークはかなりになり得る。クロストークとは表示域の重なり合いを指し、これは片方の目が他方の目に意図された画像をみる結果になり得る。クロストークが相当である場合、脳は立体効果を知覚できないか、正しく知覚できない。クロストークアーティーファクトを最小化する試みは遮蔽マスクに対する遮蔽ピッチの選択、または遮蔽を表示の後ろに配置することが係わる。
【００５７】
第3に、並行遮蔽に基づく表示における小口径の孔の使用は回折の原因となり得る。この問題は表示解像度が高まるにつれより深刻になる。表示解像度が高まるにつれ遮蔽孔のサイズは減少しなければならず、さらに厳しい回折効果の原因となる。従って、遮蔽の孔のサイズは回折限度で制限される。
【００５８】
第4に、並行遮蔽に基づく表示は通常限られた解像度で悩まされる。n個の表示を有する表示について、個々の表示の解像度は基本的に元の表示解像度の1／nである。表示は元の表示解像度を分割しなければならないため、並行遮蔽に基づく表示解像度はディスプレイの元の解像度により制限され、これは回折とともにディスプレイ製造者が達成できる解像度によっても制限される。
【００５９】
第5に、各表示は1つの遮蔽窓に結び付いたn個の内1つのピクセル列のみを見るため、各表示において暗いピクセル線が多く存在する。2視点の場合、暗い線は１ピクセル幅でこれらの明るいピクセルと絡み合っている。暗いピクセル線は単眼画像において「杭柵効果」を形成する。杭柵アーティーファクトを削減する試みは遮蔽線を表示のピクセル列に対し角度を持たせることが係わる。
【００６０】
第6に、これらの表示は画像反転アーティーファクトに悩まされ得る。画像反転アーティーファクトはユーザーの目と表示窓との位置合わせが正しくないことによる。2視点の表示システムにおいて、ユーザーはユーザーの左間が右の表示窓にあり、ユーザーの右目が左の表示窓にある場合に反転した立体画像のセットを見ることになる。複数表示の表示システムの場合、このような反転アーティーファクトはユーザーが表示域を超える場合に起こる。
【００６１】
最後に並行遮蔽に基づく表示は通常限られた数の表示窓で悩まされる。より多くの表示窓を生成するために、スリット窓を変えないまま暗いスリットの幅を広くする必要がある。明るさの低減および杭柵効果などのアーティーファクトを増やさずに表示窓を増やすことは不可能である。
【００６２】
２．レンズに基づく表示
前記に言及したとおり、並行遮蔽に基づく表示の欠点の1つは遮蔽の細い垂直スリットにより明るさが足りないことである。この問題の1つの解決はレンズを用いて集光を向上させることである。用いられるレンズの1形態はレンズ状シートで、これは横並びに配置された円筒レンズのセットを含む。3D画像の表示にレンズ状シートを用いるには、シートを2Dディスプレイと垂直に位置合わせする。並行遮蔽ディスプレイと同様に、2組のピクセル（例、左目のピクセルおよび右目のピクセル）を位置合わせする場合、2つの表示窓を作成して1つの表示域を形成することができる。複数の表示域（LおよびRの表示窓のある）を作成することもできる。複数のピクセルを各レンズと位置合わせする場合、1つの表示域に複数の表示窓を作成することができる。レンズ状シートにおけるレンズは円筒形であるので、水平視差のみが作られる。並行遮蔽に基づくディスプレイに比べ集光能力が向上するのに加え、レンズ状シートは遮蔽スリットに比べより高い解像度を提供することができる。
【００６３】
レンズに基づく表示は並行遮蔽に基づく表示に比べ明るさと解像度においてより高い可能性を有するものの、レンズに基づく表示はそれ自体の不都合を呈する。第1に、表示の質は高品質のレンズ状シートを有することに依存する。しかし、高品質のレンズ状シートを製造することは特に遮蔽マスクに比べより難しくコストがかかる。加えて、レンズ状シートを表示と位置合わせするのは相当な努力を必要とする。さらに、レンズに基づく表示も表示窓間のクロストーク、杭柵問題、限られた解像度、画像反転、および限られた数の表示窓など、並行遮蔽に基づく表示を悩ます問題に悩まされる。
【００６４】
３．光拡散に基づく表示
複数視点3D表示の3つ目の種類は光整形拡散器（LSD）技術を用いる。光整形拡散器を利用する装置の例はハンガリーのブダペスト市に所在するHolografikaにより開発されたHoloVizoTMと呼ばれる光照射野ディスプレイ、および南カリフォルニア大学における創造技術研究所により開発された3D光照射野ディスプレイが含まれる。光整形拡散器は光通信装置およびLCDディスプレイのバックライトとして用いられる一次元の光拡散器である。プロジェクターで照明されると、光整形拡散器は水平方向に小さな拡散および垂直方向に大きな拡散を有する。
【００６５】
HolografikaはそのHoloVizoTMディスプレイにおいて一次元拡散特性を活用している。ディスプレイはLSDスクリーンを照明するいくつかのプロジェクターを使用する。水平断面図において、スクリーンが垂直方向においてのみ光を拡散すると仮定して、観察者は各プロジェクターから1つの非常に細いスリットの画像のみを見ることができる。1つの視点を生成するために、これらの異なるプロジェクターからの細いスリットを合わせてモザイク化する必要がある。従って、ディスプレイは多数のプロジェクターが連携して動作する必要がある。HoloVizoTM表示システムについて、プロトタイプに50台もの数のプロジェクターが使用される。1度の水平拡散角を仮定すると、視野が60度の複数視点の表示を生成するのに約60台のプロジェクターを必要とする。
【００６６】
南カリフォルニア大学における創造技術研究所により開発された光照射野ディスプレイは高速ビデオプロジェクター、ホログラフィック拡散器に覆われた回転ミラー、および特殊表示のデジタル・ビジュアル・インターフェイス（DVI）ビデオ信号を復号化するフィールド・プログラマブル・ゲートアレイ回路からなる。高速ビデオプロジェクターおよびホログラフィック拡散器に覆われた回転ミラーは360度の視野を生成する。南カリフォルニア大学における創造技術研究所により開発された光照射野ディスプレイはHoloVizoTMディスプレイに類似した特性を有する。
【００６７】
これらのディスプレイは並行遮蔽やレンズに基づく表示の欠点のすべてを共有していないが、これらの方法にはいくつかの特有な問題がある。例えば、クロストーク問題、難しいシステム較正、および表示に余分なコストがあり得る。
【００６８】
まずHoloVizoTMディスプレイについて、クロストーク問題があり得る。クロストークアーティーファクトは光拡散器により導入され得る。理想的な拡散器は完璧な低域通過フィルター（すなわち完璧な矩形）であるべきである。しかし、実際の材料はガウス的な拡散パターンを有する。その結果、隣接する2つの細いスリット間でクロストークがあり得、画像を相当ぼやけさせ、またはジグザグの画像を生成させるかしれない。
【００６９】
第2に、双方のシステムは非常に特殊かつ複雑な構成要素を必要とし、複雑なシステム較正を要する。例えば、HoloVizoTMディスプレイにおける画像は多数のプロジェクターの画像断片からモザイク化されるので、これらのプロジェクターは正しく位置合わせされ較正されなければならない。南カリフォルニア大学における創造技術研究所により開発された光照射野ディスプレイも特殊の機器および特殊な設定を必要とする。
【００７０】
最後に、画像表示に余分なコストがかかる。HoloVizoTMディスプレイの場合、表示コストの少なくとも一部はその特殊な画像モザイク条件による。プロジェクターに表示される画像は通常の3D映画の透視画像または標準OpenGLソフトウェアにより表示される画像ではない。従って、各プロジェクターに対し正しい画像を生成するために余分の処置を取らなければならない。また、南カリフォルニア大学における創造技術研究所により開発された光照射野ディスプレイの場合、システムは特殊表示のDVIビデオ信号を要する。
【００７１】
Ｂ．裸眼立体表示の実施形態
本発明の実施形態は光整形拡散を再帰反射とともに用いることを含む。まず、このようなシステムはプロジェクターの完全な解像度を用いることができ、明るい画像を表示することができる。本発明のシステムは各視点画像を1台のプロジェクターのみで生成することができ、ユーザーが指定の表示位置で画像を見る場合複数のプロジェクターからの表示をモザイク化する必要がない。さらに、画像は特殊表示のビデオ信号を要しない。その結果、上述の特殊な表示後の処理は必要でない。並行遮蔽およびレンズに基づく表示に比べると、本システムは同じような限られた解像度に悩まされず、通常はるかに明るく、理論的にはより多数の表示窓を作ることができる。さらなる利点は当業者であればあきらかであろう。
【００７２】
Ｃ．再帰反射性光拡散スクリーン（RRVLD）
実施形態において、本発明の裸眼立体ディスプレイは2つの層を有してなる。第1層は1方向に小さい拡散角および他方向に大きな拡散角を有する一次元（1D）の光拡散材料を有してなる。図1は発明の実施形態による光拡散材料の例を描く。
【００７３】
図1に示すように、光拡散材料110を通過する入射光線105は水平方向には狭い角度115であるが垂直方向には広い角度120で拡散される。3D表示用途の場合、水平方向において拡散が少ないことが好ましい一方、垂直方向において拡散が多いことが好ましい。従って、この種の拡散スクリーンは垂直光拡散スクリーンと呼ぶことができる。
【００７４】
スクリーンの第2層は再帰反射材料で、光線を入射方向に反射する。図2は再帰反射材料の例とその光線との相互作用の例を描く。入射光線210または220は再帰反射材料205に当たり、反射される。反射された光線は入射光線と同じ、またはほとんど同じ角度で反射される。このように、入射光線210は入射線210の方向に沿って反射される再帰反射線215を有する。また入射光線220は入射線220の方向に沿って反射される再帰反射線225を有する。
【００７５】
図3は発明の各種実施形態による再帰反射性垂直拡散スクリーン300を描く。図3に図示されるスクリーン305は再帰反射材料315と組み合わされた光拡散材料310で形成される。実施形態において、カリフォルニア州トーランス市のLuminit LLCにより製造されるLight Shaping Diffusers （LSD（丸にＲ））などの一次元の光拡散材料を用いることができる。光整形拡散材料は60×1の拡散角を有し得るが、当業者であれば他の拡散角を使用できることを理解しよう。3D 表示システムの実施形態において、光整形拡散材料は60の拡散角を垂直方向に、および1 の拡散角を水平方法にして配向される。実施形態において、ミネソタ州セントポール市の3M Corporationにより製造される3M（登録商標）TM Scotchlite（登録商標）TM Reflective Material、または同社のP66およびAC1000などコネチカット州ニューブリテン市のReflexite Americasにより製造される金属化背部を有する光電制御製品などの再帰反射材料を用いることができる。
【００７６】
図3に描かれるように、再起反射性垂直光拡散スクリーン305に向けられた光320は拡散材料を通過し、その入射方向325に沿って（または実質的に入射方向に沿って）再帰反射される。再帰反射された光は次に光拡散材料310により拡散される。光拡散材料310は再帰反射された光少量を水平方向330に、および大量を垂直方向335に拡散するよう構成される。従って、得られた拡散光は拡散材料を通過すると扇形になる。
【００７７】
Ｄ．表示システムの実施形態
１．一般的な表示システムの実施形態
図4は本発明の各種実施形態による表示システム400を描く。図4には再帰反射性垂直光拡散スクリーン405およびプロジェクター410が示される。再帰反射性光拡散スクリーン405は表示スクリーンとして用いられる。プロジェクターから放射される光線415はプロジェクター410に再帰反射され、プロジェクターと重なり合う表示窓425を作る。スクリーン405は反射された光が垂直方向に大きな拡散角で、および水平方向に小さな拡散角で拡散されるように構成される。垂直の拡散効果により、表示窓は投影レンズの口径と中心を合わせた垂直のスリットである。スリット425の幅はスクリーンの水平拡散角、プロジェクターからの距離、および投影レンズの口径サイズの関数である。次の方程式は垂直スリットの幅の計算を規定する。
【００７８】
2011203731.tif 000003
【００７９】
大きな垂直拡散角を有する利点は表示窓が延長されることであることが特筆される。延長された表示窓なしの場合、表示窓はプロジェクターのレンズと一致し、人が反射された画像を見ることができなくなる。表示窓を垂直方向に延長することにより、ユーザーはプロジェクター410の上または下で表示窓における画像を見ることができる。
【００８０】
図5は本発明の各種実施形態による3D表示システム500を描く。図5には再帰反射性垂直光拡散スクリーン505および1組のプロジェクター510A‐Fが示される。図5は6台のプロジェクターを描いているが、より多くまたはより少ないプロジェクターを用い得ることが特筆される。再帰反射性垂直光拡散スクリーン505は図4に関連して説明されたのと同じような形で表示スクリーンとして用いられる。すなわちプロジェクター510xから放射された光線515はプロジェクター510xに反射されプロジェクターと重なり合う表示窓525xを作る。例えば、プロジェクター510Aからの光はスクリーン505により反射され拡散され、表示窓525Aを形成する。この結果は表示システム500における各プロジェクターについて同じで、各プロジェクター510A‐Fは各々対応する表示窓525A‐Fを生成する。このように、プロジェクターを加えることにより、同じような表示窓がさらに作られる。
【００８１】
図5に描かれる表示システムは6つの別個の表示窓を生成した。各表示窓は対応するプロジェクターからの画像を表示する。プロジェクターを通してスクリーンの複数の視点から取り込まれた画像のセットを表示することにより、ユーザーはこれらの表示スリットまたは窓を通して3Dで見ることができる。例えば、ユーザーが1つの表示窓における1つの画像を片方の目で見、別の表示窓における別の透視画像を他方の目で見た場合、ユーザーは3D画像を知覚する。実施形態において、スリットの幅はユーザーが両方の目で同じ表示窓における同じ画像を見ることにより単眼画像を知覚しないよう充分に小さくて良い。
【００８２】
当業者であれば図5に描かれる種の表示システムにはいくつかの利点があることを理解しよう。まず、画像が明るい。一次元の光拡散により、ユーザーは通常の拡散スクリーンまたは並行遮蔽に基づく表示など他の立体方法を用いた画像よりはるかに明るい画像を見ることになる。
【００８３】
第2に、表示スクリーンは異なる形状に構成することができる。材料の再帰反射特性により、スクリーン形状は通常の平面、円筒形、球形、またはほとんどどのような不規則な形でも、任意の形を取り得る。これらの形の変形は再帰反射型スクリーンの再び焦点を合わせる特性に影響を与えない。
【００８４】
第3に、表示システムは簡単に拡大縮小できる。例えば、単にプロジェクターを追加することにより、より多くの表示窓を生成することができる。
第4に、表示システムは従来の解決における解像度の制限を有しない。すべての画像は同じスクリーンに投影されるが、各画像は指定された表示窓においてしか見られない。従って解像度はプロジェクターの解像度と同じように高くあり得る。
第5に、表示システムは杭柵効果の問題がない。ユーザーは各表示窓において単一プロジェクターからの完全な解像度の画像を知覚するため、画像には杭柵効果がない。
【００８５】
第6に、表示システムは画像反転効果の問題がない。反転効果はユーザーが表示域を横切って頭を動かし、左目で右画像を、右目で左画像を知覚する場合に起こる。表示システムは特定の立体画像ペアの反復表示域を有さず、従って画像反転問題を有しない。逆に各表示窓は透視図画像を表示し、任意の画像ペアが3D表示を形成する。例えば、実施形態において任意の2つの画像が3D表示を形成する連続した透視図画像を有することができる。
【００８６】
最後に、表示システムは無限大の表示窓を有する可能性を有する。理論的に表示システムは無限大の表示窓を生成できるが、生成できる表示窓の数は拡散材料の水平拡散角、プロジェクターからスクリーンへの距離、およびプロジェクターのサイズに依存する。
【００８７】
２．小型設計の実施形態
図6は発明の各種実施形態による表示システムの別の実施形態を描く。図6にはより小型の設計の表示システム600が図示される。描かれた表示システム600は再帰反射性垂直光拡散スクリーン605およびプロジェクター610を有してなる。プロジェクター610に画像615を直接スクリーン605に投影させる代わりに、プロジェクター610はビームスプリッター620に画像を投影する。光はビームスプリッター620から反射し、またはビームスプリッター620により再帰反射性垂直光拡散スクリーン605上に分割される。再帰反射された光、または再帰反射された光の少なくとも一部はビームスプリッター620を通過してプロジェクター635の仮想部分が位置する場所に表示窓630を作る。ビームスプリッターを用いて光路を折り曲げることは少なくとも2つの利点を有する。まず、表示窓630はプロジェクターの仮想位置に動かされるので、表示窓はプロジェクターにより塞がれない。また第2に、表示システムは小型な設計を有する。実施形態において、必要であれば光学路に第1表面鏡を挿入してさらに光路を折り曲げることができる。例えば、鏡を用いて光路を曲げ、プロジェクターをスクリーンのより近くに移動させることができる。
【００８８】
３．２スクリーン表示システムの実施形態
図6に描かれる実施形態はより小型な設計をもたらすが、表示窓において得られる画像はビーム分割の一部としてのエネルギー損失により明るさが減ったと知覚されるかもしれない。図7はこの光損失問題に対応する発明の各種実施形態により2つの再帰反射性垂直光拡散スクリーンを有する表示システムの別の実施形態を図示する。
【００８９】
図7は図6に示す表示システム600に類似した構成700を描く。描かれた表示システムは図6に図示するシステム600と同じまたは類似した構成の再帰反射性垂直光拡散スクリーン705Aおよびプロジェクター710を有してなる。上述のように、図6における表示システム600の1つの問題は光がビームスプリッターを通過する毎にエネルギーの約半分が失われることである。従って、光の約25％が実際にユーザーの表示窓630に到達する。この問題の1つの解決は二次的な再帰反射性垂直光拡散スクリーン705Bを元のスクリーン705Aと光学的にミラー結合された位置に配置することである。これにより二次的再帰反射性垂直光拡散スクリーン705Bから反射された光は表示窓730を形成する一次的再帰反射性垂直光拡散スクリーン705Aから反射された光に加わる。従って、図7に描かれる表示システム700を使用すると、図6に描かれる表示システム600に対し画像の明るさを2倍に増やすことができる。
【００９０】
４．偏光制御表示システムの実施形態
図8は発明の各種実施形態による再帰反射性垂直光拡散スクリーンを有する表示システムのさらに別の実施形態を図示する。図8に図示される表示システム800は代わりの表示システムであるのみならず、図6に図示されるシステム600に関して言及されたエネルギー損失問題の別の解決を提供する。
【００９１】
図8は図6に示される表示システム600の構成に類似した構成800を描く。描かれた表示システムは図6に図示するシステム600と同じまたは類似した構成の再帰反射性垂直光拡散スクリーン805およびプロジェクター810を有してなる。しかし、図8に図示するように、偏光感度を有するビームスプリッター820が用いられる。このようなビームスプリッターは光の偏光方向がビームスプリッターの偏光方向に合致する場合100％近くの反射率を有し、光の偏光方向がビームスプリッターの偏光方向に直交する場合100％近くの透過率を有する。従って、光815がスクリーン805に向かい反射された後、1／4波長板840を用いて光を45回転する。光がスクリーン805から反射されると、1／4波長板840を通過する際再度45回転される。得られた光の偏光は光815の偏光と直交しており、偏光感度を有するビームスプリッター820を通過する。従って、光の100％近くが表示窓830におけるユーザー空間に到達する。この方法は図6に描かれる構成に対し表示窓830における画像の明るさを4倍増やすことができる。
【００９２】
図6‐8に示される構成は説明を簡素化するために1つのプロジェクターで描かれている。当業者であれば開示されたいずれのシステムにもさらにプロジェクターを追加できることを理解しよう。
【００９３】
５．追加層の実施形態
ａ）透明層の実施形態
画像が再帰反射面に投影されると、光の大半は画像源に再帰反射される。しかち、再帰反射器は完璧でないので、いくらかの光は拡散され、または他方向に反射される。この拡散または逸脱して反射された光はゴースト像と呼ばれる好ましからざる画像を作り得る。
反射面上の反射防止コーティングは拡散によるゴースト像を削減する。しかし、この解決は非常に高価になり得る。本明細書で呈示する代わりの解決は拡散器と再帰反射材料との間の透明媒体の隙間である。透明の空間によりゴースト像は再帰反射材料上でぼやける一方、再帰反射材料の焦点を絞る能力により拡散器上の画像は鮮明である。さらに、前面の拡散器層はすでにぼやけたゴースト像を拡散し、これによりゴースト像はさらに暗くなる。その結果、ユーザーは見るとしてもより暗い、ぼやけたゴースト像を見ることになる。
【００９４】
上述のように、光拡散材料が再帰反射材料の前に配置されると、光は再帰反射層により入射方向に沿って反射され、光拡散材料により扇形に拡散される。得られる反射光線は表示窓を作る。各表示窓はプロジェクターの画像を表示する。従って、再帰反射型光拡散スクリーンと複数プロジェクターを組み合わせると複数の表示窓を実現することができる。これらの窓が異なる視点からの画像を表示すると、複数プロジェクターとスクリーンのシステムは三次元の表示システムを形成する。すなわち、プロジェクターを用いて複数の視点から取り込んだ画像のセットを表示することにより、ユーザーは形成された表示窓経由で三次元画像を見ることができる。しかし、スクリーンに不完全部があると、ゴースト像が形成され得る。
【００９５】
上述の光拡散器および再帰反射スクリーンのシステムの実施形態において、画像は拡散器と再帰反射材料に焦点が合っている。拡散器上の再帰反射された画像および再帰反射材料上のゴースト像は双方とも鮮明である。ゴースト像の拡散された、または見当違いの光は焦点が合っている。ゴースト像が充分に明るい場合、表示窓で見ることができ、ユーザーがその表示窓の正しい画像を知覚する能力を妨げることになる。ゴースト像が著しい場合、ユーザーは立体表示を知覚できないかもしれない。
【００９６】
実施形態において、ゴースト像の影響を低減するために再帰反射材料と光整形拡散器との間に第3層が導入される。この層は拡散された光をさらに拡散し、そうすると再帰反射された画像を鮮明にしたまま像を暗くしかなりぼかすことができる。
【００９７】
図9は発明の各種実施形態による3層の再帰反射性光拡散スクリーン905の実施形態を図示する。図9に描かれるスクリーンは光拡散器910および再帰反射器915を有してなり、これらは透明な媒体920で分離されている。実施形態において、透明な隙間の幅は10‐30ミリメートルの間であったが、他の幅値を用いることもできる。透明な媒体は限定ではなく例として、ガラス、プラスチック、真空もしくはほとんど真空の空間、または透明（または実質的に透明）なガスであることができる。
【００９８】
プロジェクターシステムにおいて、プロジェクターは第1層の拡散器910に焦点を合わせる。従って、拡散器上の画像は鮮明である。しかし、透明な媒体920により画像が再帰反射器915に到達する前に拡散する空間が存在するために再帰反射材料915上の画像はかなりぼやけている。図9に図示するように、拡散器910上の画像点930は再帰反射器上915でぼやけた領域935となる。従って、再帰反射器上の画像はぼやけている。
光のほとんどは正しく再帰反射されるものの、いくらかの光線（例、940‐x）は不完全に反射または拡散され、さまざまな方向に進む。これらの光線は拡散器910を通過する際さらに拡散される。従って、ゴースト像は拡散器910を通過するとさらにぼやけ、暗くなる。例えば、光線940‐1は拡散器910を通して進み、拡散器910によりさらに拡散され、さらに分散した、従ってより暗い、光線945を作る。
【００９９】
図10は発明の各種実施形態による再帰反射光用の3層の再帰反射性光拡散スクリーンを図示する。再帰反射器915に入射する光のほとんどは再帰反射される1005。従って、再帰反射器915上の画像はぼやけていても、再帰反射器915の再帰反射特性により再帰反射された光線は光拡散器910に焦点が合っている930。従って、透明な媒体により形成される隙間920の導入にも拘わらず、再帰反射された画像は鮮明なままである。
【０１００】
画像は光拡散器910に焦点が合っているため、画像が拡散器910により正しく拡散され、垂直には拡散されるが水平方向にはわずかにしか拡散されないことにより表示窓1010を形成すると、ユーザーは表示窓1010において鮮明な画像を見る。また、ユーザーは非常に拡散されたゴースト像を見るにしてもわずかにしか見ることができない。
3層スクリーンの実施形態は2層スクリーンに関して上述された実施形態においても利用できることが特筆される。
【０１０１】
ｂ）レンズ層の実施形態
レンズ状シートは横並びの多数の円筒レンズ（一次元レンズ）を含む。レンズは一次元であるため、レンズ状シートは1方向にしか集光能力を有しない。レンズ状シートは透明型および反射型の三次元ディスプレイ双方において用いられている。例えば、レンズ状反射スクリーン（LRS）はレンズ状シートおよび通常の拡散面の2つの層を含む。垂直方向において光はすべての方向に拡散され、水平方向において光は最初に拡散され、次に一次元レンズにより再度プロジェクターに集光される。
【０１０２】
レンズ状反射スクリーンは三次元表示に使用されてきたものの、レンズ状反射スクリーンはかなりの制限がある。レンズ状反射スクリーン上に画像を投影する場合、透明型構成の投影システムと同様に1組のプロジェクターが主表示域のみならず側面表示域も形成する。追加プロジェクターを主表示域の外の側面表示域に配置した場合、投影画像間のクロストークが生じ得、これはレンズ状シートシステムの視野を限定する。図11はこのようなレンズ状反射スクリーン構成の例を図示する。
【０１０３】
図11はレンズ状反射スクリーンシステム1100からの表示域の形成およびこのようなシステムに存在し得るクロストークを図示する。図11のレンズ状反射スクリーンシステムは通常のレンズ状反射スクリーン1105およびプロジェクターのセット1135を含む。レンズ状反射スクリーン1105はレンズ状シート1110および通常の拡散面1115である。レンズ状シート1110は複数の平行した一次元レンズ1110‐xから形成される。プロジェクターのセット1135は複数視点の画像セットなどの画像をスクリーン1105に投影する。
【０１０４】
プロジェクターのセット1135からの光は複数の表示窓1140を含んだ対応する主表示域1120を形成する。主表示域1120内に形成される表示窓1140の数は主表示域1120内に配置されるプロジェクターの数と同じである。主表示域内に配置できるプロジェクターの数は表示窓の幅、プロジェクターからスクリーンまでの距離、およびレンズ状シートの視野に関係する。通常の拡散器1115を使用した場合の大きな拡散角の結果、レンズ状反射スクリーン1105には主表示域1120に加え対応する表示窓のセット（例、1145Lおよび1145R）を有するいくつかの側面表示域も形成される。
【０１０５】
図11に図示するように、プロジェクター1130からの光はレンズ1110‐1を通して点1155で撮像される。光は戻され主表示域1120における表示窓のセット1140中の表示窓1150を形成する。通常の拡散器表面1115の大きな拡散角により、点1155において拡散された光はレンズ1110‐1のみならず隣接レンズ（例、1110‐2、1110‐3、1110‐4、1110‐5、等々）にも到達する。その結果、主表示域1120に形成された表示窓1140に加え、複数の表示窓（例1155Lおよび1155R）が側面表示域（例、各々1125Lおよび1125R）に、各側面表示域に1つ、形成される。図を簡略化するために、2つの側面表示域（1155Lおよび1155R）における2つの表示窓（1125Lおよび1125R）のみ示される。
【０１０６】
複数のプロジェクター1135を用いて主表示域1120に複数の表示窓1140が形成されると、各側面表示域において対応する表示窓のセット（例、側面表示域1125Lにおいて表示窓のセット1145L、および側面表示域1125Rにおいて表示窓のセット1145R）も形成される。
【０１０７】
別のプロジェクター1160が側面表示域1125Lに配置されスクリーン1105に画像を投影すると、プロジェクター1160からの光は側面表示域1125Lに対応する主表示窓を、また主表示域1120および側面表示域1125Rに側面表示窓を形成し、これらの表示窓はプロジェクターのセット1135により形成された表示窓と重なり合うかもしれない。例えば、側面表示域1125Lにおけるプロジェクター1160からの光は主表示域1120におけるプロジェクターのセット1135のプロジェクター1130からの光と干渉し得る。従って反射された画像間のクロストークが存在する。クロストークが相当なものである場合、ユーザーが立体画像を知覚する能力を妨げ得る。
【０１０８】
プロジェクターまたはプロジェクターのセットはクロストーク問題を作らずに主プロジェクターセットの主表示域外に配置できないため、典型的なLRSに基づくシステムは主表示域の視野が限定されるので非常に限られる可能性がある。図12は発明の各種実施形態によるレンズ層を有する再帰反射性光拡散スクリーンの実施形態を図示する。
【０１０９】
図12には再帰反射型光拡散スクリーン1205が描かれ、これはレンズ層1220、光拡散器1210、および再帰反射器1215を有してなる。実施形態において、レンズ層1220を前述の2層再帰反射型光拡散スクリーンと組み合わせることによりスクリーン1205を形成することができる。レンズ層1220は光拡散器がレンズ層の円筒レンズの焦点面、f、にあるように構成される。レンズ層および光拡散器を通して進んだ入射光は再帰反射材料1215により入射光の方向に反射される。光拡散器1210は再帰反射された光を垂直方向には大きな角度のものの、水平方向には小さな角度で拡散する。水平方向のより狭い拡散角により光は1つのレンズのみに戻ることを可能にし、従って側面表示域なしでより大きい表示域が形成される。その結果、表示域1230は典型的なLRSの主表示窓1235より大きい。
【０１１０】
図12に描かれるようなスクリーン1205はいくつかの利点を有する。まず、スクリーン1205は側面表示域を排除し、従ってクロストークを削減する。第2に、スクリーン1205は全体的な視野が増え、拡張された主表示域を有する。図12に示すように、3成分スクリーン1205は図11におけるスクリーン1105などの通常のレンズスクリーンの主表示域に比べより大きい主表示域1230を有する。そして最後に、スクリーン1205はレンズ層による付加的な集光のためさらなる明るさを実現することができる。
【０１１１】
側面表示域に関連するクロストーク問題を削減することに加え、レンズ層を有する再帰反射性光拡散スクリーンは拡散器の拡散形状による別のクロストーク問題に対応する。図13は発明の各種実施形態による再帰反射性光拡散スクリーンの実施形態からの表示窓における光分布を描く。図13に描かれるように、拡散された光の光分布1305はガウス分布に従う。垂直方向で最も良く分かるように、光は中央で最も明るく、上および下に行くにつれ明るさが失せる。拡散された光1305は水平方向にもガウス分布を有する。図14は拡散された光1305の断面図の例を描く。
【０１１２】
図14は発明の各種実施形態による再帰反射型光拡散スクリーンの実施形態から2つの隣接する表示窓1405‐1および1405‐2の断面図を描く。図14に描かれるように、2つの隣接する表示窓1405‐1および1405‐2は再帰反射性光拡散スクリーンからの2つの拡散された光領域1410‐1および1410‐2から形成される。光領域1410‐1および1410‐2はガウス分布に従い、光は光拡散器を2回通過するため、拡散角は光整形拡散器の拡散角の約2倍の大きさの平方根である。
【０１１３】
光はガウス分布に従うため、明確なエネルギー遮断境界がない。実施形態において、表示窓は光の強度が閾値または限定ではなく例として最大の50％などの割合を超える領域と定義することができる。図14に描かれるように分布のため、いくらかのエネルギーは隣接する表示窓に漏れる可能性がある（領域1430）。再帰反射性光拡散スクリーンにレンズ状レンズ層を加えることにより、レンズ層は拡散された光の焦点を合わせ、より狭い分布の光領域を作る。より狭い分布の光の形状はより良く定義された境界を有する表示窓を作り、エネルギー漏れによるクロストークを削減または排除する。非常に小さい水平方向の拡散角を有する再帰反射型光拡散スクリーンの場合、レンズ層は大した利点を提供しないかもしれない。しかし、スクリーンにより形成された表示窓が相当なクロストークを発揮する場合、レンズ層を加えることはクロストークの最小化に役立ち得る。
レンズ層を有する再帰反射性光拡散スクリーンは2層スクリーンに関連して上述された実施形態にも利用できることが特筆される。
【０１１４】
ｃ）レンズ層および透明層の実施形態
図15は発明の各種実施形態による再帰反射性垂直光拡散スクリーンのさらに別の実施形態を図示する。図15には再帰反射性光拡散スクリーン1505が描かれ、これはレンズ層1520、透明な媒体層1525、光拡散器1510、および再帰反射器1515を有してなる。このような構成はゴースト像を削減し、クロストークを削減する利点を有し得る。このようなスクリーンは2層スクリーンに関連して上述された実施形態にも利用できることが特筆される。
【０１１５】
Ｅ．空中三次元画像表示
本発明の態様は画像の空中表示、すなわち空中に浮き、または浮遊するような画像、を実現する実施形態を含む。画像は静止画像でもビデオ画像でも良い。空中三次元画像ディスプレイは多表示窓に基づく表示および多表示窓に基づく表示からの光を別の位置に集光する1つ以上の光学的集光要素を含む。
【０１１６】
１．表示窓の空中三次元画像表示
限定ではなく例示として図16に描かれる実施形態を考察する。図16は本発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムを描く。図16に示すように、表示システム1600は多表示窓に基づく表示システム1615および光学的集光要素1620を有してなる。空中三次元画像表示システムの多表示窓に基づく表示システム1615は任意の多表示窓に基づく表示システムであって良い。実施形態において、多表示窓に基づく表示システム1615は上述の再帰反射性光拡散スクリーン表示システムのいずれをも使用して良い。例えば、多表示窓に基づく表示システム1615におけるスクリーン1605は前述のいずれの再帰反射性拡散スクリーンであっても良い。撮像要素1620は通常のレンズ、フレネルレンズ、凹面鏡、または撮像レンズの機能を果たすこれらの組み合わせであることができる。
【０１１７】
光学的集光要素1620は多表示窓に基づく表示システム1615に対し、ディスプレイ1615の多表示窓1610が光学的要素により別の位置に集光され投影表示窓1640を形成するよう位置される。投影表示窓1640を見るのに正しく位置している場合観察者1645は三次元物体1630を見ることになる。表示画像1630は仮想スクリーン1625上の如く呈示されるので、三次元画像1630は空中に浮いているように見える。
【０１１８】
図17は発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムの実施形態の光線のトレースを図示する。光線のトレースを簡略化するために、単一のプロジェクター1715および多表示窓において対応する表示窓1710ならびに放射される光のみが図示される。
【０１１９】
図17に示すように、プロジェクター1715は画像またはビデオをスクリーン1705に投影する。プロジェクター1715からの光線（例、1745）はプロジェクターに再帰反射されスクリーン1705により小さな拡散角で拡散される。その結果、1つの表示窓1710がプロジェクター1715の投影点において形成される。
【０１２０】
反射光線（例、1750）は引き続き伝播してプロジェクターを通過し、撮像要素1720により撮像要素1720の向こう側に集光され三次元空間に仮想スクリーン1725および投影表示窓1740を形成する。投影点において仮想スクリーン1725は物理的スクリーン1740と光学的に結合しており投影表示窓1740は表示窓1710と光学的に結合している。プロジェクターを追加することにより、より多くの表示窓とともにそれらの映像（投影表示窓）が形成される。観察者がこれらの投影表示窓から仮想スクリーン1725を観察すると、三次元画像（静止画像またはビデオ画像）が空中に浮いているのを見る。
【０１２１】
図18は発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムにおける仮想スクリーンおよび投影表示窓の位置およびサイズを図示する。
【０１２２】
2011203731.tif 000004
【０１２３】
スクリーン1805および仮想スクリーン1825の関係はレンズの法則により支配される。仮想スクリーン1825の位置およびサイズは次の方程式に従い表現することができる。
【０１２４】
2011203731.tif 000005
【０１２５】
図18に示されるように、光学的要素1820は多表示窓に基づく表示システムに対し、多表示窓に基づく表示システムがレンズの焦点距離、f（例、1815L）、を超えた距離にあるように位置する。
【０１２６】
図19は発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムの例を図示する。図19に示すように、スクリーン1905から光学的集光要素1920への距離は撮像レンズ1920の焦点距離、f、の3倍である。表示窓1910からレンズまでの距離は撮像要素1920の焦点距離、f、の1.5倍である。仮想スクリーン1925は画像平面の1.5fに位置し、サイズは物理的スクリーン1905のサイズより2倍小さい。投影表示窓1940は画像平面の3fに位置し、サイズは表示窓1910のサイズより2倍大きい。当業者であれば、他の構成を用い得ることを理解しよう。
【０１２７】
図20は発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムの別の実施形態を図示する。図20に描かれる実施形態はスクリーン2005および表示窓2010を生成するプロジェクター（図示せず）を含む多表示窓に基づくディスプレイ2015を有してなる。システム2000はさらにビームスプリッター2020および凹面鏡2025を含み、後者は放物面鏡または球面鏡であって良い。実施形態において、ビームスプリッター2020は光が多表示窓に基づくディスプレイ2015から凹面鏡2025に通過することを可能にし、後者は光を反射し集光させる。ビームスプリッター2020は凹面鏡から反射光を受け、さらにそれを反射する。凹面鏡2025は光を集光させるので、凹面鏡2025およびビームスプリッター2020から反射される光は投影表示窓を生成し、投影表示窓に位置している観察者2035は浮いている画像または複数の画像2030を見ることが可能になる。実施形態において、ビームスプリッター2020は部分反射性であって良く、これにより観察者2035は自分に向かい合うビームスプリッターの向こう側に位置する物体を見ることができる。このような構成は浮いている画像表示と他の表示または呈示材料とを組み合わせるのに有利であり得る。
【０１２８】
図21は発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムのさらに別の実施形態を図示する。図21に描かれる実施形態はスクリーン2105および表示窓2110を生成するプロジェクター（図示せず）を含む多表示窓に基づくディスプレイ2115を有してなる。図20に描かれるシステム2000と同様に、システム2100はビームスプリッター2120および凹面鏡2125も含み、後者は放物面鏡または球面鏡であって良い。しかし、図20におけるシステムとは異なり、本システム2100はビームスプリッター2120および凹面鏡2125が異なる構成になっている。
【０１２９】
実施形態において、ビームスプリッター2120は多表示窓に基づくディスプレイ2115からの光を凹面鏡2125に反射し、これは光を反射し集光させる。ビームスプリッター2120は凹面鏡から反射光を受け、光の少なくとも一部が通過して表示窓を形成することを可能にする。凹面鏡2125は多表示窓に基づくディスプレイ2115からの光を集光させるので、凹面鏡2125から反射されビームスプリッター2120を通過する光は投影表示窓を生成し、投影窓に位置している観察者2135は浮いている画像または複数の画像2130を見ることができる。図20に描かれる構成2000とは異なり、図21に描かれる構成2100においては鏡2125のため観察者2135はビームスプリッターの向こう側に位置する物体を見ることができない。このような構成は他の構成2000において見える光または画像によりもたらされ得る干渉を制限するのに有利であり得る。
【０１３０】
図22は発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムの別の実施形態を図示する。図22に描かれる実施形態はスクリーン2205および表示窓2210を生成するプロジェクター（図示せず）を含む多表示窓に基づくディスプレイ2215を有してなる。システム2200は光を集光して投影表示窓を作り出すフレネルレンズ2220も含む。従って、投影表示窓において位置している観察者2235は浮いている画像または複数の画像2230を見る。当業者であれば図22に描かれる構成は鏡を用いて光路を折り、および／または1つもしくは複数のビームスプリッターを用いてシステムを前述のシステムに類似したものにし得ることを理解しよう。
【０１３１】
２．平行投影表示窓の空中三次元画像表示
限定ではなく例示として図23に描かれる実施形態を考察する。図23は本発明の各種実施形態による空中三次元画像表示システムを描く。図23に示すように、表示システム2300は多表示窓に基づく表示システムおよび光学的集光要素2320を有してなる。空中三次元画像表示システムの多表示窓に基づく表示システムは任意の多表示窓に基づく表示システムであって良い。実施形態において、多表示窓に基づく表示システムは上述の再帰反射性光拡散スクリーン表示システムのいずれをも使用して良い。例えば、多表示窓に基づく表示システムにおけるスクリーン2305は前述のいずれの再帰反射性拡散スクリーンであっても良い。撮像要素2320は通常のレンズ、フレネルレンズ、凹面鏡、または撮像レンズの機能を果たすこれらの組み合わせであることができる。
【０１３２】
光学的集光要素2320は多表示窓に基づく表示システムに対し、表示システムの表示窓2310が光学的要素2320の焦点面にあるように位置する。プロジェクター／表示窓2310が撮像要素2320の焦点面に配置されると、投影表示窓は無限遠に位置し、または事実上無限遠にあるとみなすことができる。この場合、同じ表示窓からの光線はすべて互いに平行である。従ってディスプレイ上で、表示画像は平行投影画像のセット2340である。実施形態において、スクリーン2305の位置は上記の他の実施形態に関し考察されたのと同じであって良い。
【０１３３】
表示窓に基づく表示について、観察者は目を表示窓と位置合わせすると2つの表示窓から立体画像のペアを見る。観察者が表示窓の前または後ろに立つと観察された立体画像は複数の画像源からのモザイク化された画像である。上記に考察された平行投影実施形態について、表示窓は無限遠にあり、観察者は常に表示窓の前にいることを意味する。従って、観察者はプロジェクターの複数からモザイク化された画像のペアを見ることになる。各々の目で１つずつ、立体画像のペアを見ることにより、観察者は浮いている三次元画像を見ることができる。
【０１３４】
３．光照射野型空中三次元画像表示
前の部分における実施形態は1つ以上の光学的集光要素を有する多表示窓に基づく表示システムを用いて空中三次元画像表示システム、すなわちユーザーが浮いているような三次元画像を見ることを可能にしたシステム、を作り出した。それらのシステムは各々透視画像を有する表示窓を形成した。
観察者が1つの表示窓における1つの画像を片方の目で見、別の表示窓における別の画像を他方の目で見ると、浮いている三次元画像が見えた。本部分で呈示する代替実施形態において、1つ以上の光学的集光要素を有する多表示窓に基づく表示システムを用いて空中三次元画像表示システムが形成される。しかし本部分で描かれる実施形態は表示窓の空中三次元画像表示ではなく光照射野の空中三次元画像表示を形成するよう構成される。
より詳細に後述されるように、本部分における実施形態は基本的に透過投影システムを実現し、従って観察者は各々透視画像を有する2つの異なる表示窓を見ることによりではなく、プロジェクター／表示窓のセットからモザイクとして形成される画像を見ることにより浮いている三次元画像を見る。このような透過投影システムは「光照射野型」表示システムと呼ばれることもある。図24は光照射野型表示の適用を図示する。
【０１３５】
図24は観察者が異なる位置から画像を見る透過投影画像表示、または光照射野型表示システム、の作用を図示する。図24にはスクリーン2430を通して光を投影するリアプロジェクターのセット2410が描かれる。スクリーン2430上の点は角度により異なる色と強度の光を放射する。光照射野型表示2400は複数のプロジェクターで視角の従い各表示（例、2440‐Aおよび2440‐B）を生成する。従って、1つの画像を画像の細長い断片に分割し、これら画像の細長い断片で三次元表示2400の透視画像であるモザイクを形成する。例えば、位置2440‐Aにおいて観察者は第1の透視画像を形成する画像の細長い断片による1つのモザイクをみることになるが、位置2440‐Bにおいて観察者（または同じ観察者の他方の目）は第2の透視画像を形成する画像の細長い断片による異なるモザイクをみることになる。光照射野型表示の別の説明は、スクリーンの各ピクセルについて、異なる光線は異なる画像源に由来するので異なる方向の光線は異なる色であるということである。
【０１３６】
この透過投影／光照射野型表示の原理を本発明の実施形態に適用して空中三次元表示システムを生成することができる。限定ではなく例示として、図25に描かれる実施形態を考察する。図25は発明の各種実施形態により透過投影／光照射野型表示システムを形成する空中三次元画像表示システムの実施形態を図示する。
【０１３７】
図25に示すように、表示システム2500は多表示窓に基づく表示システム2515および集光要素2520を有してなる。空中三次元画像表示システム2500の多表示窓に基づく表示システム2515は任意の多表示窓に基づく表示システムであって良い。実施形態において、多表示窓に基づく表示システム2515は上述の再帰反射性光拡散スクリーン表示システムのいずれをも使用して良い。例えば、多表示窓に基づく表示システム2515におけるスクリーン2505は前述のいずれの再帰反射性拡散スクリーンであっても良い。光学的集光要素2520は通常のレンズ、フレネルレンズ、凹面鏡、または光学的集光要素の機能を果たすこれらの組み合わせであることができる。
【０１３８】
光学的集光要素2520は多表示窓に基づく表示システム2515に対し、多表示窓に基づく表示システム2515により形成される多表示窓2510が事実上リアプロジェクターを形成し、その光が光学的要素2520により取り込まれ別の位置に仮想スクリーン2525を形成するように位置する。観察者2545は仮想スクリーン2525を見るのに正しい位置で浮いている三次元画像2530を見ることになる。表示画像2530は仮想スクリーン2525上で呈示されるが如く見えるので、三次元画像は空中に浮いているように見える。
【０１３９】
表示窓型表示システムを透過投影／光照射野型表示システムに転換することに加え、本部分の実施形態は空間的により小型なシステムを実現できるという点で前述の部分の実施形態と異なる。物理的スクリーン（例、2505）および仮想スクリーン（例、2525）のみが光学的集光要素の焦点外にある。物理的スクリーンおよび仮想スクリーンは互いに光学的に結合している。表示窓（例、2510）は焦点内に位置する。その結果、浮遊表示システムは透過投影／光照射野型表示システムになり、前述の部分における実施形態より小型になり得る。
前述の部分と同様に、実際のスクリーンおよび表示窓の位置を変えることにより仮想スクリーンおよび仮想投影窓の位置を変えられることが特筆される。
【０１４０】
図26は発明の各種実施形態による光照射野型空中三次元表示システムの実施形態における光線のトレースを図示する。光線のトレースを簡略化するために、多表示窓の1台のプロジェクター2615およびその放射光のみが図示される。
【０１４１】
図26は発明の各種実施形態による光照射野型空中三次元表示システムの実施形態における1台のプロジェクターの光線のトレースを図示する。図26に示すように、プロジェクター2615は画像またはビデオをスクリーン2605上に投影する。プロジェクター2615からの光線（例、2645）はプロジェクターに再帰反射されスクリーン2605により小さな拡散角で拡散される。その結果、表示窓2610がプロジェクター2615の投影点に形成され、表示窓は集光要素2620の焦点2660内に位置する。反射光線（例、2650）は伝播し続けプロジェクターを通過し、光学的集光要素2620により集光され撮像要素2620の向こう側に三次元空間において仮想スクリーン2625を形成する。投影表示窓が仮想スクリーンと同じ側に形成される前述の部分における実施形態と異なり、本部分の実施形態において、表示窓の画像はプロジェクター（および表示窓）と同じ側に位置する。表示窓の画像は仮想投影窓2640と呼ばれる。
【０１４２】
仮想スクリーン2625は物理的スクリーン2605と光学的に結合しており、仮想投影窓2640は投影点における表示窓2610と光学的に結合している。さらにプロジェクターを加えることにより、より多くの表示窓とともにそれらの画像（仮想投影窓）が形成される。
【０１４３】
図27は発明の各種実施形態による光照射野型空中三次元表示システムの作用を図示する。この図はシステムが複数の表示窓／プロジェクターでどのように機能するかを図示する。図27には8つの表示窓2710が描かれ、これらは8つの仮想投影窓2740として撮像される。観察者2750は仮想スクリーン2725上でモザイク化された画像2755を見る。例えば、視点2750で観察すると、観察された画像の2Dでは垂直の筋である画像部分2760は仮想投影窓8からの画像の一部で、元は画像源8（表示窓8）からである。同様に、他の部分は他の対応する仮想投影窓から来る。
【０１４４】
次に図28を参照すると、発明の各種実施形態による光照射野型空中三次元表示システム2800の実施形態が描かれる。描かれた実施形態において、プロジェクターは光学的集光要素2820の主平面に配置される。その結果、表示窓2810は撮像レンズ2820の主平面と重なり合い、それらの画像（仮想投影窓2840）はサイズと位置双方において表示窓と同じである。仮想スクリーンのサイズと位置は実際の物理的スクリーン2805のサイズと位置を変えることにより仮想スクリーン2825のサイズと位置を変えることができる。本実施形態は薄いレンズモデルを用いることが特筆される。レンズグループまたは厚いレンズの場合、1対の主平面があり、表示窓および仮想投影窓は各々1つの主平面上にあることになる。
【０１４５】
図28に描かれる実施形態はいくつかの利点を有する。まず、前述のとおり、このような構成は小型な設計を有する。プロジェクターは光学的集光要素の主平面にあることができるので、必要とする空間は特に前述の部分における実施形態と比較するとより少ない。第2に、投影窓の歪みが殆どまたは全くない。最後に、レンズを一対のみの画像平面に対し最適化する必要があるので、このような実施形態に対し高品質査撮像レンズを設計することはそれほど難しくない。
【０１４６】
図29A‐Cは発明の各種実施形態による光照射野型空中三次元表示システムにおけるプロジェクターおよび光学的要素の配置の異なる実施形態を図示する。図29A‐Cに描かれる実施形態は図28に描かれる光照射野型空中三次元表示システムにおいて得に有用であり得る。
図29Aはプロジェクターと光学的集光要素の構成2900‐Aの実施形態を描く。描かれた実施形態において、プロジェクターのセット2910が1つ以上の光学的集光要素を有してなり得る集光要素2920‐Aの下に位置する。
図29Bはプロジェクターと光学的集光要素の構成2900‐Bの別の実施形態を描く。描かれた実施形態において、プロジェクターのセット2910が1つ以上の光学的集光要素を有してなり得る集光要素2920‐Aの上に位置する。
図29Cはプロジェクターと光学的集光要素の構成2900‐Cのさらに別の実施形態を描く。描かれた実施形態において、プロジェクターのセット2910が各々1つ以上の光学的集光要素を有してなり得る2つの集光要素2920‐Aおよび2920‐Bとの間に位置する。
【０１４７】
図30は発明の各種実施形態による光照射野型空中三次元表示システムの別の実施形態を図示する。描かれる実施形態3000において、表示窓3010は光学的集光要素3020のスクリーン3005と同じ側にあるが、まだ光学的要素3060‐Lの焦点内にある。仮想投影窓3040のサイズは元の表示窓3010に比べると拡大されている。
【０１４８】
図31は発明の各種実施形態による光照射野型空中三次元表示システムのさらに別の実施形態を図示する。描かれる実施形態3100において、表示窓3110は光学的集光要素3120のスクリーン3105の反対側にあり、これは光学的集光要素3120の左の焦点3160‐L内にあるとみなすことができる。仮想投影窓3140のサイズは元の表示窓3110に比べると縮小されている。
【０１４９】
上述の実施形態において、表示窓は理論的に左の焦点から右の無限遠まで位置することができる。仮想投影窓は、表示窓が左の焦点に近い場合の左の無限遠から、表示窓が右の無限遠に近い場合の右の焦点の範囲に及ぶ。
【０１５０】
Ｆ．表示システムの実施形態
図32は発明の各種実施形態による再帰反射型垂直光拡散スクリーンを少なくとも1つ有する複数プロジェクター表示システムを図示する。実施形態において、システムは再帰反射型光拡散スクリーン3205および複数のプロジェクター3210を有してなる。描かれるシステム3200において、プロジェクター3210A‐xは演算システム3220の制御下にあることができる。実施形態において、演算システムは透視画像のセットを記憶するデータストア3230を含み得、または代わりにそれに通信上接続されることができる。演算システム3220はプロジェクター3210A‐x経由でスクリーン上3205に透視画像を表示することを調整し、裸眼立体表示を生成する。
【０１５１】
当業者であれば図32に描かれるシステムは図5‐10、12、15‐22、および24‐31に図示される1つ以上の構成を用いることを含むがこれらに限定されず、いくつか異なった形で構成できることを理解しよう。いずれの特定構成も本発明に肝要ではない。
【０１５２】
本発明はデータを処理し得る任意の命令実行／演算装置またはシステムにおいて実施できることが特記され、これには汎用コンピューターおよびデータまたは画像処理用の特定コンピューターが含まれるがこれらに限定されない。本発明はさらに他の演算装置およびシステムに実装することができる。さらに、本発明の態様はソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせを含み、広範囲な形で実施することができる。例えば、本発明の様々な態様を実施する機能は個々の論理部品、1つ以上の特定用途向け集積回路（ASIC）、および／またはプログラム制御プロセッサーを含み広範囲な形で実装される部品により実施することができる。これらの部品が実装される形は本発明に肝要ではないことが特記される。
【０１５３】
図33は本発明の実施形態において実施し得る命令実行／演算装置3300の実施形態の機能的ブロック図を描く。図33に示すように、プロセッサー3302がソフトウェア命令を実行し、他のシステムコンポーネントとやりとりする。一実施形態において、プロセッサー3302は（限定ではなく例として）AMD（登録商標）プロセッサー、INTEL（登録商標）プロセッサー、SUN MICROSYSTEMS（登録商標）プロセッサー、またはPOWERPC（登録商標）対応CPUなどの汎用プロセッサーであることができ、またはプロセッサーは特定用途向けの1つまたは複数のプロセッサーであることができる。プロセッサー3302に連結された記憶装置3304はデータおよびソフトウェアプログラムの長期的記憶を提供する。
【０１５４】
記憶装置3304はハードディスクドライブおよび／または磁気もしくは光媒体（例、ディスケット、テープ、コンパクトディスク、DVD、等々）ドライブまたはソリッドステート記憶装置などデータを記憶できる別の装置であって良い。記憶装置3304はプロセッサー3302で使用するプログラム、命令、および／またはデータを収納することができる。一実施形態において、記憶装置3304に記憶されそこからロードされるプログラムまたは命令はメモリー3306にロードされ、プロセッサー3302により実行される。
【０１５５】
一実施形態において、記憶装置3304はプロセッサー3302でオペレーティングシステムを実施するプログラムまたは命令を収納する。実施形態において、考えられるオペレーティングシステムはUNIX（登録商標）、AIX（登録商標）、LINUX（登録商標）、Microsoft（登録商標） Windows（登録商標）、およびApple（登録商標） MAC（Macintosh（登録商標）） OSが含まれるが、これらに限定されない。実施形態において、オペレーティングシステムは演算システム3300上で実行し、システムの稼動を制御する。実施形態において、データストア3330は記憶装置3304であって良い。
【０１５６】
プロセッサー3302に連結されるアドレス可能なメモリー3306はデータおよびプロセッサー3302により実行されるソフトウェア命令を記憶するのに使用することができる。メモリー3306は例えばファームウェア、読み取り専用メモリー（ROM）、フラッシュメモリー、不揮発性ランダムアクセスメモリー（NVRAM）、ランダムアクセスメモリー（RAM）、またはこれらの任意の組み合わせであって良い。一実施形態において、メモリー3306は別途サービス、ユーティリティー、コンポーネント、またはモジュールとして知られるソフトウェアオブジェクトをいくつか記憶している。当業者であれば、さらに記憶3304およびメモリー3306は同じ品目で双方の立場で機能し得ることを理解しよう。一実施形態において、1つ以上のソフトウェア構成要素またはモジュールがメモリー3304、3306に記憶されプロセッサー3302により実行され得る。
【０１５７】
一実施形態において、演算システム3300は他の装置、他のネットワーク、または双方と通信する能力を提供する。演算システム3300は1つ以上のネットワークインターフェイスまたはアダプター3312、3314を含むことができ、演算システム3300を他のネットワークおよび装置と通信できるよう連結する。例えば、演算システム3300はネットワークインターフェイス3312、通信ポート3314、または双方、を含むことができ、これらの各々はプロセッサー3302に通信できるよう連結され、演算システム3300を他のコンピューターシステム、ネットワーク、および装置に連結するために使用することができる。
【０１５８】
一実施形態において、演算システム3300はプロセッサー3302に連結されグラフィックスおよびテキストの表示を容易にする1つ以上の出力装置3308を含むことができる。出力装置3308はプロジェクター、ディスプレイ、LCDスクリーン、CRTモニター、プリンター、タッチスクリーン、または情報を表示する他の装置を含むことができるが、これらに限定されない。演算システム3300はさらに出力装置3308に情報または画像を表示するのを助けるグラフィックスアダプター（図示せず）を含むことができる。
【０１５９】
プロセッサー3302に通信できるよう連結される1つ以上の入力装置3310を用いてユーザー入力を円滑にすることができる。入力装置3310はマウス、トラックボール、またはタッチパッドなどのポインター装置を含むことができるが、これらに限定されず、さらにデータまたは命令を演算システム3300に入力するためにキーボードまたはキーパッドを含むことができる。
【０１６０】
一実施形態において、演算システム3300は通信ポート3314、ネットワークインターフェイス3312、メモリー3304／3306に記憶されるデータ、または入力装置3310を通して、スキャナー、コピー機、ファクシミリ機、または他の演算装置から入力を受信することができる。
【０１６１】
当業者であれば、本発明の実施にいずれの演算システムも重要ではないことを理解しよう。当業者であればさらに上述の構成要素のいくつかはサブモジュールに物理的および／または機能的に分けられ、または組み合わせられることを理解しよう。
【０１６２】
本発明の実施形態はさらに各種コンピューター実施の操作を行なうためのコンピューターコードを有するコンピューター読み取り可能な媒体を有するコンピューター製品に関わることができることが特筆される。媒体およびコンピューターコードは本発明の目的のために特別に設計され構築されたものでも良く、または該当技術の当事者に知られ、利用可能な種類のものであっても良い。
【０１６３】
コンピューター読み取り可能な媒体の例は：ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、および磁気テープなどの磁気媒体；CD−ROMおよびホログラフィー装置などの光媒体；光磁気媒体；および特定用途向け集積回路（ASIC）、プログラマブル論理装置（PLD）、フラッシュメモリー装置、およびROMやRAM装置など、プログラムコードを記憶し、または記憶して実行するよう特別に構成されるハードウェア装置；を含むがこれらに限定されない。コンピューターコードの例はコンパイラーにより作成されるような機械コード、およびインタープリターを用いてコンピューターにより実行されるより高レベルのコードを含むファイルを含む。
【０１６４】
本発明の実施形態は全体としてまたは一部コンピューターにより実行されるプログラムモジュールにある機械実行可能な命令として実施することができる。プログラムモジュールの例はライブラリー、プログラム、ルーチン、オブジェクト、コンポーネント、およびデータ構造を含む。分散演算システムにおいて、プログラムモジュールは物理的にローカル、遠隔、または双方の環境に所在することができる。
【０１６５】
発明は各種の改変および代わりの形を許すが、その具体的な例が図面に示され、本明細書において詳細に説明される。しかし、発明は開示される特定の形に限定されるものではなく、逆に発明は添付クレームの範囲内に入るすべての改変、同等のもの、および代わりのものを包含することが理解されよう。
【符号の説明】
【０１６６】
３１０  光拡散材料、３１５  再帰反射材料、５１０  プロジェクター、５２５  表示窓、６１５  画像、９３０  画像点、９４０  光線、１０１０  表示窓、１２０５  再帰反射型光拡散スクリーン、１２１０  光拡散器、１２１５  再帰反射器、１２２０  レンズ層、１５２５  透明な媒体層、２９２０  集光要素、３２０５  再帰反射型光拡散スクリーン、３２１０  プロジェクター。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図１３】
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