(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの薄型の制御可能光学マトリクス及び光学マスクにより、空間内の複数のあらかじめ確定可能な領域のスイートスポットに光を集束するスイートスポット・ユニットに関する。スイートスポットは、クロストークのない裸眼立体視のゾーンを指定する。装置は、規則的に配列された多数の制御可能な画素を有する制御可能光学マトリクス（ＢＭ）と、複数の投影エレメント（Ｌ１*、Ｌ２*、...）を有し、製造上の影響又はその他の影響による公差を伴う光学マスク（ＬＭ*）とを備え、任意のラインに沿った断面に沿って、このラインの画素は投影エレメント（Ｌ１*、Ｌ２*、...）に割当てられ、前記画素は、投影エレメントにより任意の所定のスイートスポットに投影される装置であって、投影エレメントに割当てられる画素は、所定のスイートスポットの中へ調和して投影されるように、プログラム手段により活性化されることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
規則的に配列された多数の制御可能な画素を備える制御可能光学マトリクス（ＢＭ）と、
製造上の影響又はその他の影響による公差を伴い、投影エレメント（Ｌ１*、Ｌ２*、...）を有する、光学マスク（ＬＭ*）と、
を有し、
任意のラインに沿う断面に沿って、前記ラインの画素は前記投影エレメント（Ｌ１*、Ｌ２*、...）に割当てられ、
前記画素は、前記投影エレメントにより任意の所定のスイートスポットへ投影され、
前記投影エレメントに割当てられた画素は、前記所定のスイートスポットの中へ調和して投影されるように、プログラム手段により活性化されることを特徴とする、スイートスポット・ユニット。
【請求項２】
前記制御可能光学マトリクス（ＢＭ）は、矩形、六角形又は他の規則的な形状の規則的な画素の２次元配列を有する、請求項１記載のスイートスポット・ユニット。
【請求項３】
断面は、前記制御可能光学マトリクス（ＢＭ）の任意の数のライン又は全てのラインを通って形成され、
前記割当てられた画素は、前記所定のスイートスポットの中へ最適に投影される前記投影エレメントのカットに対して活性化される、請求項１記載のスイートスポット・ユニット。
【請求項４】
前記スイートスポットの方向、領域及び数は、１以上の観察者の目の位置を検出する位置ファインダにより判定される、請求項１記載のスイートスポット・ユニット。
【請求項５】
光を変調し、前記スイートスポットを観察者の右目又は左目に位置決めすることにより、光を順次及び同時に提示する情報パネルが後続して配置される、請求項１記載のスイートスポット・ユニット。
【請求項６】
隣接する投影エレメント（Ｌ１*、Ｌ２*）への画素の割当ての境界ライン領域において、前記画素の輝度が重複する、請求項１から３のいずれか１項に記載のスイートスポット・ユニット。
【請求項７】
スイッチオフ又はスイッチオンすることによってのみ制御可能である２進画素の輝度値は、時系列周期切換え動作により輝度中間値に近似する、請求項６記載のスイートスポット・ユニット。
【請求項８】
前記光学マスク（ＬＭ）は、前記制御可能光学マトリクス（ＢＭ）に対して離間して配置される、請求項１記載のスイートスポット・ユニット。
【請求項９】
前記光学マスク（ＬＭ）と前記制御可能光学マトリクス（ＢＭ）とは、互いに固定結合される、請求項１記載のスイートスポット・ユニット。
【請求項１０】
前記光学マスク（ＬＭ）はレンチキュラーアレイである、請求項１記載のスイートスポット・ユニット。
【請求項１１】
前記光学マスク（ＬＭ）は、キャリアフィルム上のレンチキュラーアレイである請求項１記載のスイートスポット・ユニット。
【請求項１２】
前記制御可能光学マトリクス（ＢＭ）に関する前記光学マスク（ＬＭ）の画素の割当ては動作中に変更される、請求項１記載のスイートスポット・ユニット。
【請求項１３】
前記光学マスク（ＬＭ*）の公差に関する情報を記憶する手段を備える請求項１記載のスイートスポット・ユニット。
【請求項１４】
各画素は部分画素から構成される、請求項１記載のスイートスポット・ユニット。
【請求項１５】
少なくとも１人の観察者の目の位置を判定及び追跡する装置を備える、請求項１記載のスイートスポット・ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの薄型の制御可能光学マトリクス及び光学マスクにより、スイートスポットにおける空間内の複数のあらかじめ判定可能な領域に光を集束するスイートスポット・ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
スイートスポットは、クロストークのない裸眼立体視ゾーンを指定する。
【０００３】
スイートスポット・ユニットの利点は、拡張された画像又はビデオシーケンスを空間内の複数の所定領域に投影するために使用されることである。画像又はビデオシーケンスをそれらの大きさを制御することで、片目又は両目で所定領域から観察できる。
【０００４】
裸眼立体ディスプレイにおいては、スイートスポット・ユニットの光は、光伝播の方向に装置に続いて配置される情報パネルの複数の広い領域を透過する。パネルは、光を右側画像コンテンツ及び左側画像コンテンツを利用して交互に変調する。左側スイートスポットに対する光は左側画像によって変調され、右側スイートスポットに対する光は右側画像によって変調され、観察者の左目又は右目にそれぞれ集束される。
【０００５】
情報パネルがスイートスポット・ユニットから観察されるとき、他方の目に対するクロストーク並びに情報パネルにおける画像の均一性のに対する外乱は、いずれも許容されない。
【０００６】
画像又はビデオシーケンスは、透過パネルなどの透過形態又は反射形態を使用して提供されてもよい。有向バックライトは重要な適用分野であるが、その場合、同乗者が映画を見ている間に、車の運転手は道路に関する情報を提供されるなど、それぞれ異なる情報が提供される。裸眼立体ディスプレイにおけるバックライトは、観察者の左目及び右目に対して左側画像コンテンツ及び右側画像コンテンツを時系列方式で投影することができる。
【０００７】
光学マスクは、スイートスポットを形成するために、面積の広い制御可能光学マトリクスの画素構成を投影することが意図されている。
【０００８】
マスクは、マイクロレンズなどの投影エレメントのアレイを含むか、又はレンチキュラーアレイとしてストライプ形状に設けられる。それらのエレメントは、ホログラフ光学エレメント（ＨＯＥ）、焦点距離又は光軸の変化を伴うレンズのような切替え可能なエレメント、又は互いに個別の光学エレメントの組合せとしても実現できる。
【０００９】
投影エレメントは、互いにできる限り近接して整列できる利点を有する。これは、拡張光源を投影する場合の遷移を抑制し、スイートスポットからの情報による変調後、裸眼立体表現を観察することを可能にする。
【００１０】
光学マトリクスは、スイートスポットの領域、数及び範囲を調整する制御エレメントであり、このマトリクスの利点は、多数の個別に制御可能である規則的な画素エレメントを備えていることである。それらの画素エレメントは、通常、マトリクス状又はライン状に配列される。
【００１１】
本明細書においては、制御可能光学マトリクスは、自発光透過型光変調マトリクス又は自発光反射型光変調マトリクスを表す一般的な用語として定義される。マトリクスのエレメントは、個別に制御可能であり、輝度に影響を及ぼし、原則として単色である。画像をカラーで表現する場合、パネルなどの情報搬送媒体は、カラーフィルタを備えるか、あるいは光学マトリクスからの原色によって順次方式で単色変調される。原則として、制御可能光学マトリクスは、任意に与えられるスイートスポットの数、位置及び大きさを制御するためのスイートスポット・ユニットの動作部（active part）を構成する。
【００１２】
ＴＦＴ、ＣＲＴ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤのみならず、マイクロミラー装置、位相変調器及び他の装置も適切な制御可能光学マトリクスである。そのような構成要素は、多くの場合、規則的な画素配列として設計される。カラーディスプレイの場合、それらの配列はカラー部分画素から構成されることが多い。場合によっては、単色ディスプレイも、部分画素に分割された画素を使用する。以下の説明中、画素は、部分画素も含めて、制御可能であり、主に単色である最小の単位として理解される。
【００１３】
最も単純なケースにおいては、制御可能光学マトリクスは個別の光源を含み、光学マスクは単一のレンズである。しかし、そのような構成は、裸眼立体システムにおいては観察者の誤った目に対するクロストークにつながるような相当に大きな光学的誤差を示す。更に、構成は非常に大型であり、単一のレンズに要求される焦点距離のため、相当に深い奥行を有する。それは、ディスプレイに望まれるフラットな構造とは矛盾する。
【００１４】
制御可能光学マトリクス及び光学マスクとして使用される並列光学系が、光学的誤差、構造の奥行及びディスプレイの重量を減少し、制御を単純にし、光学的誤差の修正を可能にするため、クロストークは回避され、画像及び画像シーケンスの見え方は均一化される。
【００１５】
通常、光学マスクはレンチキュラーアレイとして実現され、通常、非常に狭いピッチを有する。スイートスポット・ユニットの場合、制御可能光学マトリクスに対する投影エレメントのピッチ及び位置は厳密に定義され、それは、制御可能光学マトリクスの画素ピッチの倍数である。光学マスクに対するレンチキュラーアレイのピッチ及び画素位置も、固定して割当てられ、互いに調整される。
【００１６】
厳密な投影に関しては、制御可能光学マトリクスの画素を各投影エレメントに正確に割当てることが要求される。
【００１７】
従って、制御可能光学マトリクス及び光学マスクの割当て及び調整に対しては、非常に高い要求が課される。マトリクスを製造する技術は十分に確立されているので、偏差を無視できる。本明細書の中では、制御可能光学マトリクスは理想的で正確であると考えられる。
【００１８】
光学マスクの形状及び構造の偏差は、特に、製造技術上の問題によって起こる。これは、通常、マスクが複製方法により製造されるためである。例えば、ガラス基板は薄いポリマーで被覆され、次に、レンチキュラーアレイを形成するためにエンボス加工され、ＵＶ光により硬化される。レンチキュラーアレイ全体をポリマー自体から製造することも可能である。
【００１９】
エンボス加工形態のレンチキュラーアレイを含むフィルム（膜）は特に問題が多い。しかし、そのような実施形態は費用効率のよい製造方法であるため、注目を集めている。
【００２０】
例えば、発光画素の配列として光学マトリクスを製造する技術は十分に開発され、ほぼ理想的な画素位置を提供するが、光学マスクは、周知の光学的誤差の他にも、特に、投影エレメントの位置及びピッチの偏差を示す。その結果、スイートスポットを形成する際に誤差が発生する。
【００２１】
高品質の光学投影を実現するためには、投影エレメント、上述の例においてはレンチキュラーアレイのレンチキュラーが制御可能光学マトリクスの画素に正確に割当てられることが必要である。
【００２２】
周知の全ての方法においては、原則として、レンチキュラーは、制御可能光学マトリクスの画素ピッチと比較して均一なピッチを有し、全てのレンチキュラーに対して定義された位置を有することが必要である。各光学マスクの公差に対するこれらの必要条件は、製造上の多大な努力があって初めて満たされる。本発明の主題ではないレンチキュラーの形態の偏差に加えて、特にレンチキュラーの位置の偏差は、光画像の画質に悪影響を及ぼす。位置の偏差が存在すると、個々のレンチキュラーは、そのスイートスポット部分を空間的に正確でない位置にしか投影しなくなる。そこで、立体画像を観察する際に観察者がクロストーク及び不均一さを識別するという不都合が発生してしまう。
【００２３】
レンチキュラーアレイの歪み又はオフセットは適切な調整によって補正できるが、この補正は光学マスク全体に対してのみ可能である。しかし、そのような調整は、光学マスク内部のピッチの偏差に対しては行うことができない。光学マトリクス及び光学マスクの割当てに関する誤りが特に生じやすいのは、正確に位置決めすることが非常に困難なレンチキュラーフィルムを使用した場合である。
【００２４】
レンズラスタに対するマトリクス形画像の割当ての問題は、レンズラスタ画像（レンチキュラープリント）の分野で長い間知られている。それらの問題は、スイートスポット・ユニットには適用されないが、レンチキュラーアレイに対する画像ポイントの割当てのエレメントを含む。この場合、基本的な目的は、面積の広い光源からのスイートスポットの生成ではなく、画像分離である。通常、これは、各レンチキュラーの下方に系統的に配列されたいくつかの画像を扇形に投影することに関連する。製造時、レンズラスタがプリント画像と厳密に整合するようにレンズラスタを整列する調整処理が要求される。多くの場合に手動操作により実行されるこの処理は、補助ラスタ、ライン画像、試験画像ストライプなどを使用して簡略化及び自動化される。それでもなお、この処理は費用効率に優れている。
【００２５】
特許文献１には、試験画像ストライプによって手動操作の整列及び調整を容易にする方法が例示的に開示されている。
【００２６】
特許文献２には、レンズラスタ配列を調整する方法及び装置が説明されており、ここでは、別個の画像シート、ビデオカメラ及びモアレ方法が採用されている。
【００２７】
特許文献３は、レンズ基板に対する一体の複合画像の増幅及び調整が基準パターンによって制御されるような装置を説明している。基準パターンは、画像を規則的なレンズ配列に適合できるように、画像の大きさ、回転及び位置を変更するために必要な測定データを含む。
【００２８】
特許文献４は、立体レンズラスタ画像の自動化製造のための方法及び装置を説明している。この場合、レンズラスタ・エレメントの極めて正確な配列は不要であり、プリント画像の正確さは、レンズスクリーンの幾何学的構造に確実に適合される。
【００２９】
この文献の第１の側面によれば、レンズラスタ画像を製造する手段が提供される。この手段は、画像を支持する基板のラインと縁部との少なくともいずれかと接続している１以上の基準ラインの位置を検出するシステムを含んでいる。従って、この方法が使用された場合、画像の１つのエレメントは、基板上で少なくともラインと縁部との少なくともいずれかに対して位置決めされる。
【００３０】
この文献は、光透過補助ラスタが使用される別の方法も説明している。補助ラスタは、レンズスクリーンの焦点面に配置される。レンズスクリーンはモアレパターンを送り出し、モアレパターンは、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ検出器）及びＥＤＰ手段により捕捉される。レンズラスタの基準配列に対するレンズエレメントの不均一な配列に従って、それらのデジタルパターンを利用してエラーマップが計算される。それにより、画像のコンテンツに対して、規則的な基準配列からのレンズエレメントの偏差を補正するために、個々のポイントで対応するシフトが実行される。
【００３１】
特許文献５は、裸眼立体画像を提供するために、ＬＣＤに対してレンズスクリーン（アレイ）の位置を制御する方法を説明している。この場合、アレイは、有向の光線を使用して走査され、それにより、観測される移相が、印刷処理の途中におけるレンチキュラーアレイの軸偏差を判定する役割を果たすことになる。このため、画像に対するアレイの回転調整を更に精密に実行することが可能になる。
【００３２】
追跡裸眼立体ディスプレイは、レンチキュラー内部に存在するピッチ偏差を修正しないが、レンチキュラーアレイは全体として観察者の位置に追随する。従って、これらの方法は本発明に適用されない。それらの非機械式方法は例外であり、レンチキュラーアレイへの画素割当ての操作が使用される。
【００３３】
裸眼立体ディスプレイにおける観察者追跡する第２の方法は、例えば、特許文献６において説明されている。この文献によれば、フラットディスプレイにおいてバリア、レンズラスタ及びプリズムマスクの各方法が使用される。
【００３４】
ディスプレイの前方で観察者が側方へ動くと、水平Ｒ部分画素、Ｇ部分画素又はＢ部分画素の輝度は、観察者の位置に従って（例えば、頭部追跡によって）隣接画素に直接的又は間接的に割当てられる。このように、側方移動に比例して、画像コンテンツはカラーポイントごとに、すなわち、部分画素ごとにシフトされる。このとき、ディスプレイ自体、あるいはバリアグリッド又は円柱レンズは移動されず、他の光学手段により側方移動が実行される。
【００３５】
また、この方法は、画素ごとに４つ以上の部分画素を含むように拡張される。１本のライン上で、赤、緑及び青の各色に対する３つのカラー部分画素が周期的に互いに追随する通常のディスプレイを使用する実施形態において、画像ポイントごとに４つのカラー部分画素が制御される。
【００３６】
特許文献７は、スイートスポット・ユニットに基づく裸眼立体マルチユーザディスプレイを説明している。光伝播の方向に見ると、ディスプレイは、照明マトリクスとそれに続く投影マトリクスとを備える。照明マトリクスは、通常のバックライトと組合わせて透過モードで動作されるか、又は発光モードで能動的に動作可能である。マトリクス状に配列された照明マトリクスの開口部は、投影マトリクスにより、所定の領域、すなわち、観察者の右目又は左目のスイートスポットへ投影される。それらの位置は位置ファインダにより検出される。レンチキュラーアレイであってもよい投影マトリクスの各投影エレメントに、空間内の投影エレメントの各位置で、複数の開口部が厳密に割当てられる。従って、開口部及び投影エレメントは、互いに正確に調整されなければならない。
【００３７】
面積の広い投影マトリクスの光は、スイートスポットに向かう光路において情報パネルを透過する。情報パネルは、左側画像又は右側画像によって光を時系列方式で変調する。
【００３８】
このように、照明マトリクス及び投影マトリクスに対して要求される多大な条件が確定される。それら２つのエレメントは、観察者により識別される画質に関して、特にクロストーク及び画像均一性に関して互いに関連している。形状を高レベルで忠実に表現することのみならず、特に、照明マトリクス及び投影マトリクスを厳密に割当てること、すなわち、投影エレメント、この例においてはレンチキュラーに対して照明マトリクスの画素を厳密に位置決めすることも極めて重要である。
【特許文献１】ドイツ特許第１５９７１６８号公報
【特許文献２】欧州特許第０５７０８０７Ｂ１号公報
【特許文献３】欧州特許第０８０１３２４Ｂ１号公報
【特許文献４】国際公開第ＷＯ９９２４８６２Ａ１号公報
【特許文献５】英国特許第２３５２５１４号公報
【特許文献６】国際公開第ＷＯ９８２７４５１号公報
【特許文献７】欧州特許第０６９１０００Ｂ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３９】
本発明の目的は、特に面積の広いスイートスポット・ユニットに関して、利用可能な手段又は技術的及び経済的に実現可能な手段を使用して、スイートスポットを空間のある特定の領域の中の複数の任意の所定の位置に高品質で集束するために、面積の広い光源を提供することである。本発明の目的に関しては、高品質であることとは、面積の広い光源が空間的にあらかじめ特定された限られたスイートスポットに集束され、そこから面積の広い光源が均一であるように見えることとして定義される。特に、観察者の右目又は左目に対して順次判定される反対側の目に対するスイートスポットのクロストークは起こってはならない。
【００４０】
光学的誤差などの光学マトリクスの投影品質を原因とする影響、あるいは画素の配列又は構造などの光学マトリクスの品質が原因となる影響は含まれない。
【００４１】
裸眼立体ディスプレイの場合、スイートスポット・ユニットと観察者との間に透過情報パネルが配置される。パネルは光を変調し、観察者の右目又は左目に対してスイートスポットを位置決めすることによって、右側画像コンテンツ又は左側画像コンテンツを順次及び同時に提示する。
【００４２】
透過型ディスプレイの代わりに、反射型ディスプレイを使用してもよい。更に、スイートスポット・ユニットの使用は裸眼立体ディスプレイに限定されず、航空機の２人のパイロットなどの異なる観察者に対して異なる情報を提示できる。
【００４３】
本発明の主な目的は、公差を含む経済的な光学マスクを提供し、そのようなマスクの制御可能光学マトリクスへの有効な割当てを実行することである。特に、ピッチ及び位置の偏差を伴う光学マスク、中でも薄膜を利用するレンチキュラーアレイの場合、並びに調整不全の光学マスク及び制御可能光学マトリクスが使用される場合に、実際に適用するための解決方法が開示される。
【００４４】
この目標を実現するために、本発明の第１の目的は、光学マスクの実際のラスタ構造が理想の規則的な構造から逸脱しているにも関わらず、規定の高い品質を得るという意味で、使用される光学マスクの幾何学構造に合わせて、制御可能光学マスクの画素が調整されることを保証することである。
【００４５】
特に経済的な理由により、スイートスポット・ユニットにおいて規定の高い品質を大きく損なうことなく、光学マスクの構造精度に対する高い要求を軽減することが意図される。すなわち、光学マスクが、例えば、薄膜を利用するレンチキュラーアレイ又は他のレンチキュラーアレイを有すると考えられるため、また、側方調整が不十分である場合もあるため、光学マスクは、投影エレメントのピッチ及び位置の偏差を有するものと想定される。
【００４６】
制御可能光学マトリクスに対する光学マスク全体の、変位及び回転の少なくともいずれかに関する調整は、最適化という意味での改善にしかつながらず、スイートスポット・ユニットにおいて規定の高い品質を提供できない。例えば、ディスプレイ全体にわたり変化する位置偏差は、この方法では補正することができない。光学マスクと制御可能光学マトリクスとが互いに接合されているか、又は他の方法により互いに固定されている場合には、この修正方法を使用できない。
【００４７】
要するに、低コストで、高い処理信頼性を伴って規定の高い品質を特徴とするスイートスポット・ユニットを製造できるようにすることが意図される。
【課題を解決するための手段】
【００４８】
この目的は、請求の範囲のメインクレームの特徴により解決される。本発明の有利な実施形態は、請求の範囲第２項〜第１５項から明らかである。
【００４９】
スイートスポット・ユニット、特に裸眼立体ディスプレイ用のスイートスポット・ユニットは、規則的に配列された多数の透過画素又は自己発光画素を有する少なくとも１つの制御可能光学マトリクスを含む。画素（部分画素も画素に含まれる）は、通常、単色であり、マトリクスの形態に配列される。
【００５０】
更に、スイートスポット・ユニットは、微細構造を有する光学マスクを含む。光学マスクは、多数の隣接する投影エレメントを有し、通常、それらの投影エレメントは、レンチキュラーアレイのレンチキュラーとして、垂直方向にストライプ状に実現される。投影エレメントは、マトリクスの形態又は他の任意の形態で規則的に配列されることも可能である。投影エレメントの幾何学的構造は、例えば、投影エレメントの輪郭、あるいは投影エレメントの頂点又は頂点ラインにより定義されるラスタ構造を形成する。
【００５１】
スイートスポット・ユニットの場合、ｐ個の制御可能な画素は、１本のラインによる水平断面に沿って各投影エレメントに割当てられる。それらの画素は、観察者平面においてスイートスポットを生成する。ストライプ形投影エレメント、特に垂直レンチキュラーを有するレンチキュラーアレイの場合、スイートスポットは、観察者の目の間隔に相当する幅を有する所定の領域にストライプを形成するのが好ましい。
【００５２】
マイクロレンズアレイ又は十字形に配置された２つのレンチキュラーアレイのようなマトリクス形投影エレメントを使用して、水平方向及び垂直方向の双方にスイートスポットが生成される。
【００５３】
制御可能光学マトリクスの位置及びピッチの高い精度と比較して、光学マスクのラスタ構造の幾何学的構造は、通常、偏差を示す。これは、投影エレメントの位置決め及びピッチの不正確さ、あるいは光学マトリクスと光学マスクとの互いの相対位置に起因するものと考えられる。それらの位置の誤差は、変位又は回転の結果である。
【００５４】
以下の説明中、光学マスクの投影エレメントに対する制御可能光学マトリクスの画素のラインごとの調整、すなわち、水平調整、並びに水平方向観察者追跡について言及する。水平方向及び垂直方向の双方で生成されるスイートスポットも同様に考慮できる。
【００５５】
光学マスクの画素又は部分画素のラインごとの割当てに先立って、公差を含む投影エレメントの位置及びピッチが測定される。そのために、スイートスポット・ユニットは、光学マスクの不規則ラスタ構造を記憶する手段を備える。例えば、多数の画素ラインに関して、投影エレメントの位置が記憶される。
【００５６】
設定されるスイートスポット位置に従って、光学マスクのそれぞれの投影エレメントに対して、制御可能光学マトリクスの画素がライン毎に選択される。次に、位置ファインダにより設定されるスイートスポット位置から、関連する画素又は部分画素並びにそれらの数及び輝度が判定される。
【００５７】
本発明は、ラインの位置において、投影エレメントに対する画素位置がスイートスポットの位置に対応するように、制御可能光学マトリクスの画素をラインごとに不規則な投影エレメントに割当てるという発想に基づいている。
【００５８】
シフト方式で制御される画素は、不規則構造を補正することにより、光学投影が歪まないことを保証し、それにより、規定の高い品質を特徴とする。
【００５９】
このため、レンチキュラーアレイが使用される場合、考慮されるレンズの中心ライン又は頂点に対する画素の位置を維持すれば十分である。多くの場合、レンズの縁部を基準として選択すれば十分である。ホログラフエレメントのような他の投影エレメントについては、基準として対称ラインが選択される。
【００６０】
追跡のために観察者の目の位置を判定する位置ファインダは、スイートスポットの位置を提供する。原則として、位置ファインダは１つあれば十分である。有向の照明を得るため又は拡張スイートスポット、すなわち、クロストークのない裸眼立体視のゾーンを生成するためには、追跡裸眼立体ディスプレイの場合、１人又は数人の観察者の方向に向けられた投影を実行することが必要である。観察者追跡の処理において、観察者の側方移動の範囲が広い場合、ライン上の画素は、画素幅１つ分又は数個分だけ側方へシフトされる。スイートスポットを生成するための側方シフトの値は、観察者の側方位置変化にほぼ比例する。ディスプレイ上で、画素はその位置に拘束されるが、スイートスポットを生成するために活性化された画素は、観察者の側方移動に対応してディスプレイラインに沿ってシフトする。
【００６１】
それとは対照的に、公知の方法は、光学マスクの投影エレメントに対して光学マトリクスの画素の固定的な割当てを使用する。技術的処理において、これらの理想的な割当て、すなわち、理想的な光学マスク及び誤差のない軸整列は、通常、侵害されてしまうため、スイートスポットの中に適切な誤差が発生する。例えば、異なる投影エレメントから発生したスイートスポットの割合が調和しなくなる。観察者は、光学マスク又は情報パネルの対応するゾーンをぼやけた状態で見ることになる。
【００６２】
画素がカラー部分画素から編成されている場合、制御割当ては、まず、関連する組合せ画素を選択し、次にカラー位置に従って部分画素を選択することにより実現される。ＲＧＢ編成された単色画素の場合、中央の部分画素は、例えば、緑色により指定される。従って、より大きなスイートスポットを実現するために、より多くの部分画素又は画素が制御されて切替えられる。
【００６３】
観察される情報パネルの均一性を確保するために、部分画素及びパネルの透過率又は輝度は種々の値をとることができる。総輝度を制御するために、部分画素又は画素の全ての値を均一に増加又は減少できる。
【００６４】
すなわち、オン／オフ切替えにより制御される２進モードの部分画素又は画素は、特殊なケースである。強誘電性液晶ディスプレイなどの、２進モードで制御可能であるそのような光学マトリクスは、多くの場合、輝度の値が連続しているディスプレイと比較して、切替え時間が非常に短いことを特徴とする。部分画素の輝度の調整が依然として望まれる場合、部分画素の輝度値は、２進オン／オフモードにおいて順次トリガにより近似されるのが好ましい。
【００６５】
本発明の別の発想は、隣接する投影エレメントへの割当ての境界領域に位置している画素に関するものである。特に、これは、観察者の位置と、不規則な構造と、軸の偏差との少なくともいずれかによって、単一の投影エレメントへのある特定の画素エレメントの割当てが、唯一の割当てではないか又は十分に正確ではないような場合である。
【００６６】
本発明によれば、隣接する投影エレメントへの画素の割当ての境界領域においては、画素の輝度は重複している。画素の輝度は、割当てられる面積の割合に従って重複するのが好ましく、投影エレメント及びスイートスポットへの割当ては、理想化された重複に基づいて実行される。スイートスポット内部の投影誤差を抑制するために、輝度に従って画素値に重み付けすることも可能である。
【００６７】
本発明による補正は、好適には、第１に、理想のラスタに対する投影エレメントの不均一シフトに関して実行され、第２に、接合などにより、光学マスクと制御可能光学マトリクスとが互いに固定されているケースに関して実行される。第２のケースにおいては、制御可能光学マトリクスに対する光学マスクの軸一致の調整は十分ではない。このケースは、特に、光学マスクが制御可能光学マトリクスに直接固定されるか又は補助構造を介して固定されている場合に起こり、位置及び軸の修正は極めて限定される。一般に、スイートスポットへの投影の規定の高い品質を改善するために、画素輝度の重み付けが実行される。
【００６８】
画像又はビデオシーケンスは、透過型パネルのような透過形態で提供できるが、反射形態で提供できる。重要な適用分野は、有向バックライトである。この場合、乗用車の運転手がフェードインされた道路の情報を受け取る一方で、同乗者は映画を見るなど、関係者は、それぞれ異なる情報を見ることができる。裸眼立体ディスプレイにおけるバックライトは、左側画像及び右側画像を観察者の対応する目に順次提供できる。
【００６９】
特にレンチキュラーフィルムを使用する光学マスクの製造及び光学マスクの整列の双方において、スイートスポット・ユニットは、本発明に従って、調整されるスイートスポット位置及びスイートスポットの大きさに応じて、本明細書ではラインモードで説明される画素又は部分画素の投影エレメントへの割当てにより、信頼性の高い処理に基づいて効率のよい製造を可能にする。
【００７０】
光学画像の高い画質を制限することなく、光学系全体の信頼性の高い処理に基づく費用効率のよい組立てを実現できることがわかる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
特に裸眼立体ディスプレイに関する以下の実施形態の説明及び添付の図面によって、本発明の更に別の面及び詳細を説明する。
【００７２】
図１は、分割された概略平面図である。図１は、光学マスク及び制御可能光学マトリクスを有するスイートスポット・ユニットを示している。
【００７３】
図１の左側は、光の伝播方向に連続して配列された制御可能光学マトリクス（ＢＭ）及び光学マスク（ＬＭ）を示している。制御可能光学マトリクス（ＢＭ）は多数の画素又は部分画素を含み、それらの画素又は部分画素は、厳密に位置決めされた投影エレメント（Ｌ１）に理想的に割当てられる。
【００７４】
この場合、光学マスク（ＬＭ）はレンチキュラーアレイであり、円柱レンズの形態の多数の隣接するレンチキュラー（Ｌ１、Ｌ２、...、）を備える。レンチキュラーは垂直に配列される。画素ラインに沿った断面の方向に見ると、ｐ個の画素が１つのレンチキュラー（Ｌ１）に割当てられ、図中、画素には１...ｐの符号が付されている。
【００７５】
左側の部分に示される光学系は、均一な光学マスクを特徴とする。このマスクは、規則的なラスタ構造であるので、レンチキュラーアレイの幾何学的特性、特にレンチキュラーアレイのピッチ又はピッチラインは完全に均一であり、それらの形状は正確である。更に、制御可能光学マトリクスの画素ラスタに対する光学マスクの調整によって、軸が一致している。
【００７６】
図の右側の部分は、左側の光学系に類似する光学系、すなわち、制御可能光学マトリクス（ＢＭ）及びレンチキュラーアレイを示すが、この場合、光学マスク（ＬＭ*）は、画素ラインに沿ったこの断面において規定の位置からずれている。
【００７７】
不規則なレンチキュラー（Ｌ１*）に対する画素１...ｐの事前判定割当てが調和しなくなっていることが図からわかる。
【００７８】
最も単純なケースにおいては、隣接するレンチキュラーアレイの境界ラインにより相対位置を十分に記述できるか又は境界ラインから相対位置を推測できるか、もしくは各々のレンチキュラーの頂点から相対位置を推測できる。
【００７９】
それぞれの場合に調整されるスイートスポット位置及び前記位置に従った付随する画素の側方シフトに従って、レンチキュラー（Ｌ１*）の不規則位置を補正すると、制御可能光学マトリクスの画素が選択され、それらの画素の数及び輝度値がラインごとに制御される。このようにして制御された活性化画素は、元のスイートスポットの方向、領域及び数を形成する。
【００８０】
レンチキュラー（Ｌ１*）の不規則位置を補正すると、不規則レンチキュラー（Ｌ１*）に対する画素１...ｐ*の位置が規則レンチキュラー（Ｌ１）に対する画素１...ｐの位置に近似するように制御された上で、画素１...ｐ*がこのレンチキュラーに割当てられる。
【００８１】
図１において、本実施形態では、ｐ個の画素の範囲が付随するレンチキュラーのピッチを厳密に覆っていることがわかる。本実施形態においては、スイートスポットを生成するための動作中の画素は、レンチキュラーのピッチの中にとどまる。この範囲は更に大きくなり、隣接するレンチキュラーのピッチにまで到達することが考えられる。
【００８２】
図では、１つの投影エレメントに対する基本シフト修正が示されている。第１の不規則投影エレメントが出現すると、対応する誤差伝播によって、その後に隣接する投影エレメントの必要なシフト修正が実行される。
【００８３】
以上説明した実施形態は、画素ごとモードによる画素の基本修正シフトを示す。水平記録及び垂直記録を伴う画素の２軸シフトは、ほぼ同様の方法で個々の軸修正を重ね合わせるものとして実現される。
【００８４】
図１の光学マスクに類似する不正確に位置決めされた光学マスク（ＬＭ*）の配列の場合について、図２は、レンチキュラー（Ｌ１*）への画素１*...ｐ*の割当てを示す。レンチキュラー（Ｌ１*）にｐ*個の画素が割当てられる。これにより、画像マトリクスに類似する画素エレメントは、カラー部分画素Ｒ、Ｇ、Ｂなどの単色部分画素に更に分割される。レンチキュラー（Ｌ１*）又は（Ｌ２*）への画素エレメント及び部分画素の割当ての精密化は、右側の拡大詳細図により示される。
【００８５】
図１と同様に、レンチキュラー（Ｌ１*）に割当てられる画素１*...ｐ*の範囲は、レンチキュラーのピッチに厳密に対応する。図からわかるように、部分画素Ｒの単独の割当ては不可能であるので、この部分画素は、レンチキュラー（Ｌ１*）及び（Ｌ２*）の双方に割当てられなければならない。
【００８６】
第１の実施形態においては、この部分画素は、第１のレンチキュラー（Ｌ１*）及び第２のレンチキュラー（Ｌ２*）に両方向に割当てられる。更に詳細な図からわかるように、部分画素の輝度Ｉ（Ｌ１）及びＩ（Ｌ２）は、部分画素の面積ａ（Ｌ１）及びａ（Ｌ２）の割当て可能比に従って、その割合に応じて（Ｌ１*）及び（Ｌ２*）に重ね合わされる。更に単純な方法の場合、輝度を均一に２等分して重ね合わせることが考えられる。
【００８７】
図３ａは、不規則光学マスクを示す概略図である。この場合、光学マスクは、球面レンチキュラーの形態の、垂直に隣接する投影エレメントを有するレンチキュラーアレイとして形成される。形状の偏差は、レンチキュラーのピッチラインの経路が垂直方向の全経路に沿って常に光学的に平坦ではなく、いくつかのレンチキュラーアレイが湾曲するように変形されていることを示す。この場合、ラスタのいくつかの異なる水平断面平面において、レンチキュラーアレイの幾何学的形状の不規則経路は、Δｒ(1)（最高位置の水平画素ライン）、Δｒ(i)（中央画素ライン）及びΔｒ(n)（最低位置の画素ライン）により示される。レンチキュラーアレイは微細構造であるため、１つのレンチキュラーの中におけるピッチ偏差を無視できる場合が多い。
【００８８】
図３ｂは、ピッチは正確であるが、光学マスクを制御可能光学マトリクスに軸外れで整列させる場合を示す概略図である。この場合、光学マスク（ＬＭ*）は、公差の範囲内で幾何学的には真正であるが、レンチキュラー（Ｌ１*、Ｌ２*、...）は制御可能光学マトリクス（ＢＭ）に対して回転されている。軸偏差は、回転角ａにより示される。
【００８９】
最も単純なケースにおいては、不規則レンチキュラーの幾何学構造の情報は、基準点のパラメータ（例えば、レンチキュラーアレイの左上隅のポイントの座標）、さらには回転中心（不図示）及び回転角ａを含む。これらのパラメータによって、スイートスポットを生成するための画素又は部分画素の選択が初期設定され、推測可能である。
【００９０】
図４は、裸眼立体ディスプレイにおける一実施形態としてのスイートスポット・ユニットを示している。
【００９１】
このような例のディスプレイは、光伝播の方向に、照明マトリクス、投影マトリクス及びそれに続く透過情報ディスプレイを備える。
【００９２】
シャッタ（２）、この場合には制御可能光学マトリクス（ＢＭ）は、バックライト（１）が透過する多数の制御可能な開口部（２１、...、）を有するマトリクスから構成される。
【００９３】
後続する光学マスク（ＬＭ）は、いくつかの隣接するレンチキュラー（Ｌ１、Ｌ２、...、）を有するレンチキュラーアレイから構成される。それらのレンチキュラーは、シャッタの開口部のスリットと平行にそれぞれ整列される。レンチキュラーアレイに続いて、透過情報パネル（５）がある。
【００９４】
光学マスク（ＬＭ）は、情報パネル（５）及び観察者平面（９）の選択可能な好適可視度領域（６）が方向を規定されて照明されるように、シャッタの開口部の光を集束する。
【００９５】
水平断面方向に見ると、シャッタの開口部のうちある特定の数の開口部がレンチキュラーアレイに割当てられる。この数は、レンチキュラーアレイのラスタ構造の幾何学的特性、この場合にはレンチキュラーのピッチに基づいて定義され、与えられる。
【００９６】
制御可能な開口部は、方向を規定された白色光の複数の束を生成する。１つの光束は、レンチキュラーごとにわずかに数個の隣接する開放された開口部により生成されるので、通常、同時に活動する開口部として使用される開口部は、わずか数個である。境界ラインの場合には、１つの開口部のみが開放される。１つのレンチキュラーに割当てられる開口部の範囲は、図１及び図２（説明を含めて）からわかる画像マトリクスの画素の範囲にほぼ相当する。
【００９７】
スイートスポットに向かうまでの経路における面積の広いマスクからの光は、情報パネルを透過し、情報パネルは、左側画像又は右側画像によって光を時系列変調する。
【００９８】
照明マトリクスのマトリクス状に配列された開口部は、後続するマスクにより、所定の領域、すなわち、観察者の右目又は左目におけるスイートスポットに投影される。それらの位置は、位置ファインダにより検出される。マスクの各投影エレメントの空間位置に、多数の開口部が厳密に割当てられる。ラスタ構造、すなわち、レンチキュラーのピッチに従って、それらの開口部は、各スイートスポットを所定の領域へ投影するレンチキュラーアレイごとに活性化される。レンチキュラーの幾何学的構造の基準ラスタとして、頂点又は境界ラインが提供されてもよい。
【００９９】
不規則レンチキュラーによるスイートスポット投影のための正しい開口部を選択できるように、ディスプレイはプログラミング手段を備える。先に列挙した情報に基づいて、先に説明したように、光学マスクの不規則構造に従って、開口部を選択するために記録するプログラミング手段を利用して画素指標が割当てられる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】光学マスク及び制御可能光学マトリクスを有する本発明によるスイートスポット・ユニットを示す図である。
【図２】部分画素を詳細に示した光学マスク及び制御可能光学マトリクスを有する本発明によるスイートスポット・ユニットを示す図である。
【図３ａ】不均一投影エレメントを有する光学マスクを示す図である。
【図３ｂ】制御可能光学マトリクスに対する回転軸偏差を有する光学マスクを示す図である。
【図４】裸眼立体ディスプレイの内部における本発明によるスイートスポット・ユニットを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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