(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左画像の一部を第１の時間、および、右画像の一部を第２の時間にそれぞれを表示する複数の画素を有するディスプレイであって、前記ディスプレイは、右画像の画素の列と交互に配置された左画像の画素の列を有し、前記ディスプレイには、前記左画像および右画像からなる立体画像が表示される、ディスプレイと、
前記ディスプレイと視聴者との間に位置付けられる光制御モジュールであって、前記光制御モジュールは、第１および第２の偏光フィルタにより光の方向を調整し、前記各画素が前記左画像の一部を表示する場合は前記画素のそれぞれからの光を視聴者の左目視聴ゾーンへ向ける一方、前記画素が前記右画像の一部を表示する場合には当該画素と同一の画素からの光を視聴者の右目視聴ゾーンへ向けるように構成され、前記第１の偏光フィルタは前記ディスプレイの正面側の光路内に配置され、前記第２の偏光フィルタは前記第１の偏光フィルタと距離を隔てて視聴者側の前記光路内に配置され、前記第１および第２の偏光フィルタはそれぞれ異なる偏向を交互に有する複数のサブセクションを備える、光制御モジュールと、
複数のレンズを有するレンチキュラアレイであって、前記複数のレンズは、前記ディスプレイの各画素の集光領域に光を集光させるように、前記ディスプレイと対向して背面照明光源の正面に配置され、前記光は、前記背面照明光源からの光を含む、レンチキュラアレイと、
前記視聴者の目の位置を検出するための目位置検出モジュールであって、前記各偏光フィルタは個別に切り替え可能な複屈折を有するサブセクションを有する、目位置検出モジュールと、
前記目位置検出モジュールによって検出された目の位置の情報を用いて、前記検出された視聴者の目の位置に前記各視聴ゾーンを向けるために、前記複数のサブセクションの複屈折を制御するコントローラと、
を含み、
前記第２の偏光フィルタの前記複数のサブセクションは、２つのグループに分割され、各グループごとに２つのサブセクションのユニットでグループ化され、第２のグループの前記ユニットは、第１のグループのユニットとはサブセクションが１つずれており、前記第２の偏光フィルタの前記サブセクションは、視聴ゾーン幅の半分だけ前記視聴ゾーンの位置を切り替えるよう、前記各グループ間で切り替え可能であり、
前記視聴者の移動中に前記立体画像を維持するために、前記第１および第２のグループのうちの一つは、前記視聴者の目と視聴ゾーン境界との間の最小距離が最大となるよう、前記視聴者の目の位置と、前記視聴ゾーンの位置の境界との間の関係についての検出結果に基づいて選択される、自動立体表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２００８年４月２２日出願の米国仮特許出願第６１／０７１，３１４号の優先権を主張する。これによって、その文献は、参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、そのいくつかの実施形態において、視聴者が眼鏡をしなくても見ることができる立体画像対を表示するためのシステムおよび方法に関する。特別な眼鏡の必要のない立体視は、本明細書において「自動立体視」と呼ばれる。
【０００３】
「レンチキュラ」表示システムおよび「視差バリア」表示システムとして知られている２つの周知の技術は、表示画像の第１のストライプ（必ずではないが、通常は垂直ストライプ）に左画像画素（すなわち、左目が見るように意図された画素）を表示し、かつその表示画像の第２のストライプに右画像画素（すなわち、右目が見るように意図された画素）を再生することによって、自動立体視を生成する。両方の技術において、第１および第２のストライプは、表示画像の両端にわたって互いに交番する。場合によっては、追加画像ビューからの追加ストライプが差し込まれる。視差バリアシステムにおいて、ディスプレイから適度に離れたバリアの不透明な部分は、視聴者の左目が右画像画素を見るのを防ぎ、視聴者の右目が左画像画素を見るのを防ぐ。レンチキュラシステムにおいて、レンチクル（マイクロレンズ）は、視聴者の左目の視界を左画像画素に向けて、左目が右画像画素を見るのを防ぎ、かつ右目の視界を右画像画素へ向けて、右目が左画像画素を見るのを防ぐことによって、同じ目的を達成する。
【０００４】
かかる自動立体システムは、眼鏡の使用に依存する立体表示技術と対比してもよい。これらのうち画像シーケンシャルシステムと呼ばれるいくつかは、全解像度の左画像（すなわち、視聴者の左目が見るように意図された画像）、次に続いて視聴者の右目が見るように意図された全解像度の右画像を、矢継ぎ早に生成するように設計されている。いくつかのシステムでは、「シャッタ眼鏡」、すなわち透明と不透明との間で素早く切り替わる小さなＬＣＤの目窓を備えた眼鏡を用いて、右画像が表示されているときには左目をブロックし、左画像が表示されているときには右目をブロックする。「受動」偏光眼鏡と呼ばれるものが用いられる他のシステムでは、左画像は、第１の方向Ｎ°に偏光されて表示され、右画像は、典型的には第１の方向と直交する第２の方向、すなわち（Ｎ＋９０）°に偏光されて表示される。シャッタ眼鏡システムと同様に、画像の交番が、素早く連続的に繰り返され、左画像が、１秒に何度も右画像と交番する。視聴者は受動偏光眼鏡を用いるので、その結果、視聴者の左目は、その前の偏光フィルタを第１の方向に有し、右目は、その前の偏光フィルタを第２の方向に有する。フィルタを通して、左目は左画像だけを見て、右目は右画像だけを見る。
【０００５】
Ｋｌｅｉｎｂｅｒｇｅｒらの国際公開第９７／２０７９２号パンフレット（下記では「ＰＣＴＡ」と呼ぶ）は、次のシステムをとりわけ教示する。すなわち、このシステムによって、所与の時間に、立体画像対のうちの１つが、フォーマット、つまりその画像の画素を再生する第１のストライプが第１の偏光方向で表示され、かつその同じ画像の画素を再生する第２のストライプが第２の偏光方向で同時に表示されるフォーマットで、ディスプレイの全体または一部に表示されるシステムをとりわけ教示する。ディスプレイと視聴者との間に置かれた、かつ第２の方向の光をブロックするストライプ部分と交番して第１の方向の光をブロックするストライプ部分を含む選択的な遮光層を用いて、選択された画像（立体画像対の１つの画像）を視聴者の一方の目へ表示しながら、この画像が視聴者の他方の目で見られるのを防ぐことができる。ＰＣＴＡは、この構造を用いて全解像度の自動立体視を提供することを教示する。
【０００６】
ＰＣＴＡは、本明細書で示す実施形態のいくつかの理解をする際の助けとなる、立体および自動立体システムのための様々な他の特徴および方法を示す。読者は、特に、本明細書で示す自動立体システムの移動許容性の説明、および自動立体視を達成するためにカラーフィルタを組み合わせる構成の説明に言及される。
【０００７】
Ｋｌｅｉｎｂｅｒｇｅｒらの国際公開第０１／１８５８９号パンフレット（下記では「ＰＣＴＢ」と呼ぶ）、およびまたＧａｕｄｒｅａｕの米国特許第５，６２９，７９８号明細書は、次のような全解像度表示システムをとりわけ教示する。すなわち、左および右画像が、ディスプレイの全ての画素に同時に表示され、各物理的表示画素が、第１の方向に偏光された、かつその位置における左画像画素に強度において対応する光を放射し、また同時に、第１の方向に直交する第２の方向に偏光された、かつその位置における右目画像画素に強度において対応する光を放射する全解像度表示システムをとりわけ教示する。この設計の表示スクリーンは、この本明細書では「Ｇスクリーン」と呼ばれる。ＫｌｅｉｎｂｅｒｇｅｒらおよびＧａｕｄｒｅａｕは、偏光フィルタを有する眼鏡を各目の前で用いて、左画像光だけを左目に送り、かつ右画像光だけを右目に送り、結果として立体視をもたらすことを教示する。
【０００８】
ＰＣＴＢはまた、スクリーンの両端にわたって第１のセクション（セクションは、例えば、１つまたはいくつかの画素幅の垂直画素列である）が、第２のセクションと交番するような方法で、Ｇスクリーンの画像出力を組織して、第１のセクションにおいて、左画像が第１の方向に偏光され、右画像が第２の方向に偏光され、第２のセクションにおいて、左画像が第２の方向に偏光され、右画像が第１の方向に偏光されるようにすることを教示する。ＰＣＴＢは、この表示光が、両画像の全解像度自動立体視を同時に可能にするために、ディスプレイの近くのフォーマット済み偏光フィルタとして実現された、かつ交番する方向にストライプ偏光フィルタを有する遮光層を通して、どのように見られ得るかを示す。
【０００９】
上記で参照した文献の内容は、これによって、参照により本明細書に援用される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、そのいくつかの実施形態において、眼鏡をしなくても視聴者が見ることができる立体画像対を表示するためのシステムおよび方法に関する。いくつかの実施形態は、ディスプレイと、左画像要素を視聴者の左目にのみ向け、右画像要素を視聴者の右目にのみ向けることによって、自動立体視にそれ自体で備える光制御モジュールと、視聴者が、ディスプレイ上に表示された立体画像対を、光制御モジュールを通して見るときに、視聴者のいくらかの移動の自由を可能にする働きをするレンチキュラアレイと、を組み合わせる。いくつかの実施形態は、視聴者の目の位置を検出および追跡するための、およびディスプレイまたは光制御モジュールのコンポーネントの位置もしくは構成を修正するためのモジュールを含み、視聴者の左目の検出された位置を含む視聴ゾーンに左画像光を向けるように、かつ視聴者の右目の検出された位置を含む視聴ゾーンに右画像光を向けるようにする。レンチキュラアレイによって提供される許容性によって、適切な画像を視聴者の各目に向けるための非常に簡略化され、かつ比較的安価な照準システムの利用が可能になる。いくつかの実施形態において、光制御モジュールには、偏光フィルタ要素および／または複屈折要素が含まれる。複屈折要素は、電子制御下で切り替え可能であってもよい。いくつかの実施形態において、光制御モジュールには、カラーフィルタ要素が含まれる。
【００１１】
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、次のものを含む自動立体表示システムが提供される。すなわち、
ａ）  立体画像対を一緒に含む、左画像の少なくとも一部および右画像の少なくとも一部を表示するためのディスプレイと、
ｂ）  光制御モジュールであって、モジュールが、ディスプレイと視聴者との間に、かつ視聴者よりディスプレイにより接近して配置された場合に、表示された左画像部分の光を視聴者の左目へ向けるための、および表示された右画像部分の光を視聴者の右目へ向けるための光制御モジュールと、
ｃ）  視聴ゾーンを広げる働きをする、光制御モジュールとは別個のレンチキュラアレイであって、この視聴ゾーン内では、視聴者の目が、ディスプレイからの適切な画像光だけを見続けながら移動できるレンチキュラアレイと、
である。
【００１２】
本発明のいくつかの実施形態によれば、レンチキュラアレイは、ディスプレイの画素の中央部分に光を集光するように働く。
【００１３】
本発明のいくつかの実施形態によれば、光制御モジュールは、偏光光をブロックするように働くフィルタを含み、レンチキュラアレイは、フィルタに隣接している。
【００１４】
本発明のいくつかの実施形態によれば、システムには、さらに、視聴者の目の位置を検出するための目位置検出モジュールが含まれる。
【００１５】
本発明のいくつかの実施形態によれば、光制御モジュールは、電子的に切り替え可能な複屈折サブセクション、および目位置検出モジュールによって検出された目位置情報を用いて、隣接するサブセクションのどの組み合わせが複屈折の同じ状態に切り替えられることになるかを計算するコントローラを含み、視聴者の目の検出された位置に視聴ゾーンを向けるようにする。
【００１６】
本発明のいくつかの実施形態によれば、システムには、さらに、目位置検出モジュールによって検出された目位置情報に応じて、システムの１つのコンポーネントを別のコンポーネントに対して移動させるための機械装置が含まれる。
【００１７】
本発明のいくつかの実施形態によれば、光制御モジュールには、２層フィルタが含まれ、その各層には、多数の第１および第２の偏光フィルタセグメントが含まれ、第１および第２のセグメントは、直交する偏光方向を有し、第１および第２のセグメントは、第１のフィルタ層の両端にわたり、かつ第２のフィルタ層に沿って、交互に配置される。
【００１８】
本発明のいくつかの実施形態によれば、光制御モジュールには、第１のフィルタの両端にわたって交互に配置された多数の第１および第２のセグメントを含む第１のフィルタが含まれ、第１および第２のセグメントは、第１のセグメントを通過する偏光光の偏光方向が、第２のセグメントを通過する偏光光より約９０°多く回転されるような複屈折特性を有する。
【００１９】
本発明のいくつかの実施形態に従って、光制御モジュールには、さらに、偏光光を濾過する多数の第１および第２のフィルタセグメントを含む第２のフィルタが含まれ、第２のフィルタの第１のセグメントは、第２のフィルタの第２のセグメントの偏光方向と直交する偏光方向を有し、第１および第２のセグメントは、第２のフィルタの両端にわたって交互に配置される。
【００２０】
本発明のいくつかの実施形態によれば、フィルタの１つには、電子制御下で複屈折の切り替えが可能な複屈折要素が含まれる。
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態によれば、光制御モジュールには、第１の色範囲における光を通過させ、かつ第２の色範囲における光をブロックするフィルタが含まれる。
【００２２】
本発明のいくつかの実施形態によれば、フィルタには、フィルタの両端にわたって交互に配置された第１および第２のセクションが含まれ、第１のセクションは、第１の色範囲セットにおける光を通過させ、第２の色範囲セットにおける光をブロックし、第２のセクションは、第２の色範囲セットにおける光を通過させ、第１の色範囲セットにおける光をブロックする。
【００２３】
本発明のいくつかの実施形態によれば、システムには、装置内の第１または第２の位置を選択的に照明するための機構が含まれ、選択は、目位置検出モジュールによって検出された情報に基づいている。
【００２４】
本発明のいくつかの実施形態によれば、システムには、２つの可能な位置の１つに配置されるように動作可能なコンポーネントと、２つの可能な位置の１つにコンポーネントを配置するための機構と、目位置検出モジュールによって提供された情報に基づいて、２つの可能な位置の１つを選択するためのコントローラと、が含まれる。
【００２５】
本発明のいくつかの実施形態によれば、システムには、さらに、目位置検出モジュールによって提供された情報に依存して、２つの可能な表示モードの１つを選択するように動作可能なコントローラが含まれる。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態によれば、コントローラは、さらに、視聴者の目が視聴ゾーンの境界近くにあることを目位置検出モジュールによって提供された情報が示す場合には、構成変更を命じるように動作可能である。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態によれば、構成変更には、電子的に制御可能な複屈折を有するコンポーネントの切り替えが含まれる。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態によれば、構成変更には、システムのコンポーネントの機械的移動が含まれる。
【００２９】
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、自動立体表示用のシステムであって、第１の色セットにおける左画像の一部および第２の色セットにおける右画像の一部を多数の第１のセグメントに表示するように、かつ第２の色セットにおける右画像の一部および第１の色セットにおける左画像の一部を多数の第２のセグメントに表示するように動作可能なディスプレイを含み、第１および第２のセグメントが、ディスプレイの両端にわたって交互に配置されるシステムが設けられる。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態によれば、システムには、さらに、視聴者とディスプレイとの間に配置されたカラーフィルタ層が含まれ、フィルタ層には、層の両端にわたって交互に配置された第１および第２のセグメントが含まれ、層の第１のセグメントは、第１の色セットを通過させて、第２の色セットをブロックし、第２のセグメントは、第２の色セットを通過させて、第１の色セットをブロックする。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態によれば、システムには、さらに、レンチキュラアレイが含まれる。
【００３２】
本発明のいくつかの実施形態によれば、ディスプレイには、レンチキュラアレイが含まれる。
【００３３】
本発明のいくつかの実施形態によれば、システムには、フィルタに隣接するレンチキュラアレイが含まれる。
【００３４】
別段の定義がなければ、本明細書において用いられる全ての技術用語および／または科学用語は、本発明が関係する当該技術分野の当業者によって普通に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で説明するものと類似または同等の方法および材料は、本発明の実施形態の実施または試験に用いることができ、例示的な方法および／または材料が、以下で説明されている。矛盾がある場合には、定義を含めて特許明細書が優先される。さらに、材料、方法および例は、単に実例であり、必ずしも限定的であるようには意図されていない。
【００３５】
本発明の実施形態の方法および／またはシステムのインプリメンテーションは、選択されたタスクを、手動、自動もしくはそれらの組み合わせで実行または完了することを含むことができる。さらに、本発明の方法および／またはシステムの実施形態の実際の機器および設備に従って、いくつかの選択されたタスクは、オペレーティングシステムを用い、ハードウェア、ソフトウェア、もしくはファームウェア、またはそれらの組み合わせによって実行することが可能である。
【００３６】
例えば、本発明の実施形態に従って、選択されたタスクを実行するためのハードウェアは、チップまたは回路として実現することが可能である。ソフトウェアとして、本発明の実施形態による選択されたタスクは、任意の適切なオペレーティングシステムを用いてコンピュータにより実行される複数のソフトウェア命令として実行することが可能である。本発明の例示的な実施形態において、本明細書で説明するような方法および／またはシステムの例示的な実施形態による１つまたは複数のタスクは、複数の命令を実行するためのコンピューティングプラットフォームなど、データプロセッサによって実行される。オプションとして、データプロセッサには、命令および／もしくはデータを記憶するための揮発性メモリ、ならびに／または命令および／もしくはデータを記憶するための不揮発性記憶装置、例えば磁気ハードディスクおよび／もしくは取り外し可能媒体が含まれる。オプションとして、ネットワーク接続部が同様に設けられる。ディスプレイ、および／またはキーボードもしくはマウスなどのユーザ入力装置が、オプションとして同様に提供される。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態は、単に例として、添付の図面に関連して本明細書で説明される。ここで、詳細な図面に特に関連して、図示の細目が、例であり、本発明の実施形態の実例的な説明を目的としていることが強調される。この点において、図面で得られる説明は、本発明の実施形態がどのように実施され得るかを当業者に明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の様々な実施形態に共通なコンポーネントを示す簡略図である。
【図２】本発明の実施形態による、２層フィルタの代替構成の簡略図である。
【図３】本発明の実施形態による、左および右画像を各画素上に同時に示すことができるスクリーンを含む実施形態の簡略図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態による、第１および第２の合成画像の簡略図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態による、第１および第２の合成画像の簡略図である。
【図５】先行技術の方法による、視聴者の目へ画像を向けるための装置の簡略図である。
【図６Ａ】先行技術の方法による、ディスプレイの移動許容性を向上させるための方法を示す簡略図である。
【図６Ｂ】先行技術の方法による、ディスプレイの移動許容性を向上させるための方法を示す簡略図である。
【図６Ｃ】先行技術の方法による、ディスプレイの移動許容性を向上させるための方法を示す簡略図である。
【図６Ｄ】先行技術の方法による、ディスプレイの移動許容性を向上させるための方法を示す簡略図である。
【図７】本発明の実施形態による、画素光の集光によって移動許容性を達成する自動立体システムの簡略図である。
【図８】本発明の実施形態による、光集光を利用する別の実施形態の簡略図である。
【図９】本発明の実施形態による、視聴者の比較的近くに配置されたレンチキュラアレイを組み込む実施形態の簡略図である。
【図１０】本発明の実施形態による、切り替え可能な光集光位置用の、または切り替え可能な光源用の位置を示す自動立体表示システムの一部の簡略図である。
【図１１】本発明の実施形態による、色濾過を用いる自動立体表示システムを示す簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明は、そのいくつかの実施形態において、自動立体表示システムに関し、特に、限定するわけではないが、視聴者が立体画像を見るためにシステムを用いている間に、視聴者に多少の移動の自由を提供する自動立体表示システムに関する。
【００４０】
本明細書において、一般的な用語「立体」は、視聴者の左目が、あるシーンを示す左画像を見て、かつ右目が、まるでわずかに異なる遠近に基づいて示されるような類似のシーンを示す右画像を見て、結果として奥行き知覚の経験をもたらす場合の視覚的経験を指す。用語「立体画像対」は、同時にかまたは画像もしくは画像の一部の素早く交番するシーケンスにおいて、対の第１の画像が視聴者の左目によって見られ、かつ対の第２の画像が視聴者の右目によって見られる場合に、奥行き知覚をシミュレートする視聴経験が結果として得られるような画像対を指すように、本明細書では用いられる。しかしながら、本明細書で開示するシステムおよび方法は、任意の他の目的のために、画像対の同時またはほぼ同時視聴（各目に１つ）を達成するために用いてもよいことが注目される。本明細書で用いられるように用語「立体画像対」は、たとえ画像対が同じシーンの立体視を含まない場合でも、１つの画像が各目用に意図された視聴用に示される画像対を含むと理解すべきである。
【００４１】
用語「左画像」および「右画像」は、特に明記しない限り、立体画像対の左および右の画像を指すために用いられる。用語「適切な画像」は、所与の目に対して、その目が見たときに立体視を可能にする立体画像対の画像を指すために用いられる。換言すれば、立体対の左画像は、左目用の「適切な画像」であり、立体対の右画像は、右目用の適切な画像である。同様に、用語「適切な目」は、立体画像対の左画像を見る場合には左目を指し、立体画像対の右画像を見ることに関しては右目を指す。
【００４２】
上記で与えた「立体」の一般的な定義にもかかわらず、次のことが注目される。すなわち、用語「立体」は、一種のディスプレイまたは表示システムを指すために本明細書で用いられる場合には、視聴者が掛ける眼鏡を必要とし、かつ視聴者が眼鏡を掛けなくても立体的で視覚的な奥行き知覚の経験を生成する「自動立体視」と呼ばれるシステムと区別されるディスプレイを指すと理解すべきである。
【００４３】
以下で詳細に説明するいくつかの実施形態は、立体画像対の左および右画像のピクチャ要素を提供するためのディスプレイと、左画像要素が視聴者の左目だけに到達できるようにし、かつ右画像要素が視聴者の右目だけに到達できるようにする光制御モジュールと、レンチキュラアレイと、を組み合わせる。いくつかの実施形態において、レンチキュラアレイは、第１の光制御構成と共に用いられて、広範な視聴ゾーン、すなわちその内側では、視聴者が移動しなくても、視聴者の目が自由に移動できる広範な視聴ゾーンを提供し、それによって、装置により示される立体画像対の視聴者の視聴に実質的に影響を及ぼす。レンチキュラアレイのこのような使用が、上記の背景技術の部で説明したような自動立体視用のレンズアレイの「古典的な」使用とは本質的に異なることに留意されたい。先行技術によって用いられるレンチキュラアレイは、視聴者の目のそれぞれに、交互の画素列、すなわち一方の目に見えるいくつかの列およびもう一方の目に見えるいくつかの列を見させる。本発明の実施形態では、レンチキュラアレイは、視聴者の左目へ左画像光を限定することおよび視聴者の右目へ右画像光を限定することが、別個の追加光制御モジュールによって提供される装置において、広げられた視聴ゾーン（および必然的な視聴者の移動の自由）を提供するように用いられる。いくつかの実施形態において、その光制御モジュールは、どの画像光がどの目に達するかを制御しながら、それでも各目が、（同時にかまたは素早い時間的交番で）ディスプレイの全ての画素から光を見ることができるようにし、含まれるレンチキュラアレイは、これを可能にするように設計される。
【００４４】
以下に示すいくつかの実施形態は、視聴者の目の位置を検出および追跡するための、かつディスプレイのコンポーネントを修正するためモジュール、ならびに／または光制御モジュールを含み、視聴者の左目の検出された位置を含む視聴ゾーンに左画像光を向け、かつ視聴者の右目の検出された位置を含む視聴ゾーンに右画像光を向けるようにする。
【００４５】
いくつかの実施形態において、光制御モジュールは、偏光フィルタ要素を含み、かつ複屈折要素を含んでもよく、複屈折要素は、電子制御下で切り替え可能であってもよい。いくつかの実施形態において、第１の構成にはカラーフィルタ要素が含まれる。
【００４６】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、次のことを理解されたい。すなわち、本発明が、以下の説明で述べる、かつ／または図面および／もしくは例で示すコンポーネントの構成および／もしくは配置ならびに／または方法の詳細に、その用途において必ずしも限定されないことである。本発明は、他の実施形態が可能であり、または様々な方法で実施もしくは実行することができる。
【００４７】
２層フォーマット済み偏光フィルタ
ここで図面を参照すると、図１は、本発明の様々な実施形態に共通なコンポーネントを含むシステム２００を示す簡略図である。図１は、ＰＣＴＡの図６〜１１に似ており、読者は、その文献に言及されるが、この文献は、以下で示すように、本発明の実施形態を形成するために、一群の類似構造、すなわちその全てが追加要素と共に使用可能な一群の類似構造の様々な構成および使用法を示す。
【００４８】
図１は、ディスプレイ２０５と、第１のフィルタ２２０および第２のフィルタ２３０を含む２層光調整フィルタ２１０と、を含む自動立体表示システム２００を示す。図１において、装置２００は上から見られており、視聴者の左目が、位置２４０に置かれ、右目が、位置２４２に置かれていることを理解されたい。２層光調整フィルタ２１０はまた、本明細書において、「２層フィルタ」２１０および「組み合わせフィルタ」２１０とも呼ばれる。２層フィルタ２１０は、その用語が本明細書および添付の特許請求の範囲で用いられるように、「光制御モジュール」の実施形態である。
【００４９】
第１のフィルタ２２０および第２のフィルタ２３０は、偏光フィルタ面であり、それらが上から見られているものとして示されているので、図面では線として現れる。第１および第２のフィルタの両方は、交番タイプのセクション（例えば垂直列）に細分された二次元表面である。この単純化された図面において、８つのセクションが各フィルタに示されている。実際的な実施形態用には、何百または何千のセクションが、適切になり得る。
【００５０】
陰影のある矩形２２２および２３２は、第１の方向Ｎ°に配向された偏光フィルタセクション（オプションとして、垂直列として具体化される）である。
【００５１】
透明な矩形２２４および２３４は、第１の方向と直角な第２の方向（Ｎ＋９０）°における偏光方向を備えた偏光フィルタセクションである。
【００５２】
本明細書において、用語「偏光方向」、ならびに例えば第１および第２の偏光方向への言及は、制御された遅延程度を伴う偏光濾過および／または濾過による任意のタイプの光調整を指すと理解されたい。したがって、「第１および第２の偏光方向」は、第１および第２の直交方向における線形偏光であり得るが、しかしまた、これらの用語は、線形および／または円形および／または楕円状に偏光された光の別個の第１および第２の方向を含むように理解すべきである。
【００５３】
いくつかの実施形態において、組み合わせフィルタ２１０には、表示スクリーン２０５を覆うほど大きな２つの平行面が含まれ、各面は、セクション（２２２，２２４，２３２，２３４）を有し、これらのそれぞれは、その隣接セクションの偏光方向と直角な偏光方向を有する。オプションとして、これらのセクションは、垂直列として具体化される。ディスプレイが、視聴者の目の間の距離より広い場合には、図面から分かるように、第２のフィルタ２３０における列は、第１のフィルタ２２０における列よりわずかに狭い。図１に示す実施形態において、フィルタ２２０および２３０のどの部分も、それ自体は不透明ではないこと留意されたい。この事実は、先行技術の視差バリアからシステム２００を区別するのに役立つ。
【００５４】
読者が、図における左目の位置に直定規の端部を固定し、直定規の自由端を図面の上端から底部へ移動させれば、読者は、左目から画像ディスプレイへの全ての視線が、どこでも透明な「２層偏光フィルタ」の部分に遭遇することに気づくであろう。なぜなら、左目からディスプレイ面への全ての視線に沿って、第１および第２のフィルタの偏光セクションが互いに一致し、互いに一致する偏光子が比較的透明であるからである。したがって、位置２４０における視聴者の左目は、ディスプレイ２０５の全てを見ることができる。他方で、右目位置２４２に固定された直定規を用いることによって、右目からディスプレイ２０５への全ての視線がブロックされることが示される。なぜなら、これらの視線に沿って、第１および第２のフィルタがどこでも一致せず、それらの組み合わせをほぼ不透明にするからである。
【００５５】
以下で説明するように、図１によって示す構成は、単独で、または様々な追加コンポーネントと共に用いて、自動立体視を提供することができる。
【００５６】
偏光ディスプレイと共に用いるための、２層フィルタの代替構成
ここで図２を見ると、図２は、本発明の実施形態による、２層フィルタの代替構成を含むシステム２０１の簡略図である。
【００５７】
図２は、ディスプレイ２０５が偏光光を放射するディスプレイ２０６である場合に特に有用な２層フィルタの実施形態を示す。いくつかのディスプレイ、例えばＬＣＤスクリーンは、本来、偏光光を放射する。（眼鏡を用いた）立体「３Ｄ」ディスプレイ用に用いられるＤＬＰディスプレイは、ディスプレイの内部光路に偏光フィルタを組み込んでいる。非偏光ディスプレイ２０５（例えば、ＣＲＴ、プラズマ、ＯＬＥＤ）は、それらの出力光をオプションの偏光フィルタ２０７に通過させることによって、偏光ディスプレイにすることができる。
【００５８】
図２は、システム２０１を示すが、システム２０１では、偏光光２０６を放射するディスプレイ（オプションとして、偏光子２０７と組み合わせた、非偏光光２０５を放射するディスプレイ）が、ここでは２２１とラベル付けされた、２層フィルタ２１０の代替構成と共に用いられる。
【００５９】
システム２０１において、第１の層２２０には、複屈折の程度が異なる交番セクション（オプションとして、垂直列として具体化される）が含まれる。第２のセクション２２７は、第１のセクション２２６より９０°多く光を回転させる。（明確にするために、いくつかのセクションだけが示されている。実際には、何百または何千もが、通常、用いられることになろう。）偏光光は、ディスプレイ２０６から入るが、ディスプレイ２０６は、非偏光ディスプレイ２０５＋オプションの偏光子２０７であってもよい。第１のフィルタ２２１に達した光は、均一に偏光されるが、比較的少ない複屈折の部分２２６によってよりも、フィルタ２２１の比較的多い複屈折のセクション２２７によって、より多く遅延される。セクション２２６および２２７の複屈折の程度は、第１のセクション２２６を通る光と、第２のセクション２２７を通る光との間における９０°の回転差に帰着するように選択される。交番する第１および第２のセクションのサイズ、位置および複屈折は、上記のように、第１の層２２０を横断する光が、図１の第１の層フィルタ２２０を通過する光と同様に調整されるように、選択および構成される。（実際には、図２に示すように、図１の第１のフィルタ２２０を構成する一方法は、均一な偏光子を交番複屈折ストリップと結合させることである。
【００６０】
図２に示す構成はまた、本明細書において用語が用いられているような「２層フィルタ」および「組み合わせフィルタ」と見なされる。
【００６１】
システム２００の構成は、非偏光ディスプレイの自動立体視を提供するために有用であり、図２の構成は、偏光ディスプレイの自動立体視を生成するために有用である。ここで、そうするためのいくつかの方法を説明する。
【００６２】
２層フィルタを用いた自動立体視
図１に示す構成は、一方の目がディスプレイ２０５を見ることを可能にし、第２の目がディスプレイを見るのを防ぐ。偏光切り替え要素をシステム２００または２０１に導入することによって、全解像度の画像シーケンシャル自動立体視が可能になる。そうするための一方法が、ＰＣＴＡに示されているが、そこでは、切り替え可能な複屈折要素が用いられて、それを通って移動する光の偏光方向の素早い交番を引き起こす。プロトタイプでは、ＰＩセルが、第１および第２のフィルタ間に配置され、２つのフィルタの組み合わせの効果を素早くかつ周期的に逆にし、それによって、（図１に示すように）左目がスクリーンを見ることができて右目がスクリーンを見るのをブロックされる第１のモードと、右目がスクリーンを見ることができて左目がブロックされる第２のモードとの間で素早く切り替わった。コントローラおよび切り替え機構が、左目に対してフィルタ対を透明にすることと、右目に対してフィルタ対を透明にすることとの間で切り替わった。これは、ディスプレイ２０５上に左画像を表示することと、ディスプレイ２０５上に右画像を表示することとの間の切り替えと協調して行われた。
【００６３】
切り替えは、人間の視覚の研究者に周知の「残像」現象が、各目に、それが連続画像を見ているという印象を持たせるほど速い速度で行われた。いくつかの実施形態において、左画像および右画像は全解像度で見られる。なぜなら、各目は、それがスクリーンを見るときには、スクリーンの全てを見て、ディスプレイの全ての画素を見るからである。この状況は、３Ｄ産業において人気のある画像シーケンシャル符号化フォーマットに準拠している。なぜなら、これらのフォーマットは、立体視用のいくつかのタイプの偏光眼鏡（例えば、受動偏光眼鏡、および特にシャッタ眼鏡）と互換性があるからである。ＰＣＴＡに説明されている偏光セクションの代替配置は、両方の画像の第１の部分が両方の目に、すなわちそれぞれが適切な目に示される第１のモードと、両方の画像の第２の部分が両方の目に、すなわちそれぞれが適切な目に示される第２のモードとの間の交番に備えている。
【００６４】
２層濾過プロセスは、様々なディスプレイタイプと共に用いることができる。とりわけ、２層フィルタは、特別の眼鏡を用いて立体視を提供するように構成されたディスプレイ用の自動立体視を提供するが、この場合には、組み合わせフィルタが眼鏡に取って代わる。
【００６５】
様々な現代のディスプレイとの動作
左目画像が第１の偏光方向に提供され、かつ右目画像が、直交する偏光方向に提供される配置、またはＰＣＴＡによって教示されるように画像部分の時間的交番を提供する他の配置を、いくつかのタイプの業界標準ディスプレイによって提供することができる。様々なタイプのディスプレイが、１つの方向に偏光された左目画像と、別の方向に偏光された右目画像との間で素早くフリップし、受動偏光眼鏡を掛けた視聴者に３Ｄ視を提供する。ここにいくつかの例がある。
【００６６】
ＤＬＰディスプレイ（例えば、Ｓａｍｓｕｎｇによって販売されている「３Ｄ対応」テレビ）は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓによって作製されたＤＬＰデジタルミラーチップに基づいた逆投影システムである。ディスプレイは、光線をＤＬＰミラー上に投影することによって動作し、ＤＬＰミラーから光線は、逆投影スクリーン上へ反射される。「３Ｄ対応」ＤＬＰテレビ（例えば、Ｓａｍｓｕｎｇおよび三菱によって販売されているテレビ）において、光線の偏光は、ＤＬＰミラーを制御するために用いられている左目および右目ピクチャ要素の素早い切り替えと同期して切り替えられる。偏光フィルタ眼鏡を掛けた視聴者が、右目ピクチャ要素を矢継ぎ早に右目で見、左目ピクチャ要素を矢継ぎ早に左目で見て、それにより、（残像ゆえに）常時、全解像度立体視覚として見えるものを生成する。
【００６７】
高速液晶ディスプレイは、高速切り替え（例えば１２０Ｈｚ）液晶を用い、かつシャッタ眼鏡と調整された場合には、３Ｄディスプレイを提供するほど素早く切り替わることができる。かかるディスプレイ、すなわちスクリーン全体の出射光の偏光方向を９０°だけ素早くフリップし、かつスクリーン上の左および右画像の表示と同期する高速でフリップし、各目の画像が、同じ偏光方向で常に示されるようにする追加液晶層を備えたかかるディスプレイを提供することが可能である。次に、受動偏光眼鏡を用いて立体画像を見ることができる。このように、高速（例えば１２０Ｈｚ）液晶層（またはＰＩスクリーンまたは強誘電体層またはその他）を用いて、どんな偏光ディスプレイからの光の方向も素早く切り替えることができる。さらに、どんな非偏光ディスプレイ（例えばプラズマ、ＯＬＥＤ、ＣＲＴ）も、その前に偏光フィルタを置くことによって偏光ディスプレイに変えることができる。したがって、受動偏光３Ｄ眼鏡を掛けた視聴者に３Ｄ視を提供するどんなディスプレイの組み合わせも、図２に示すディスプレイ装置用の画像ソースとして働くことができる。さらに、「シャッタ眼鏡」（不透明と透明との間で各アイピースを素早く切り替えるＬＣＤ効果を用いる人気のある３Ｄ視ツール）と共に動作するどんなディスプレイも、上記のような偏光フィルタおよび偏光切り替え「フリッパ」層を通過させることができる。
【００６８】
ＰＯＬＡＲＳＣＲＥＥＮ（登録商標）ディスプレイ
これは、ＰＣＴＢの図１４〜１８において、および（前に）Ｊｅａｎ  Ｇａｕｄｒｅａｕによって説明されたディスプレイであるが、Ｊｅａｎ  Ｇａｕｄｒｅａｕの米国特許は、上記の背景技術の部で引用されている。このディスプレイは、第１の偏光方向における全解像度左目画像、および第２の（直交）偏光における全解像度右目画像の両方を同時に示すことができる。それは、その構造用に、ＬＣＤディスプレイまたは他のタイプのディスプレイとすることができる第１の層スクリーン、およびＬＣＤアレイである第２の層を必要とする。第１のスクリーンは、ディスプレイの各画素位置用に、左画像画素の光強度を右画像画素の光強度と組み合わせる画像を生成する。第２の層は、左画像偏光方向に偏光された左画像部分および直交する右画像偏光方向に偏光された右画像部分に、各画素の光を再分割する。さらなる詳細のためには、読者は、上記で引用したＰＣＴＢおよびＧａｕｄｒｅａｕの特許を参照されたい。
【００６９】
これらの原理に基づいたスクリーンは、本明細書では「Ｇスクリーン」と呼ばれる。
【００７０】
Ｇａｕｄｒｅａｕの特許は、受動偏光眼鏡を用いたディスプレイの使用を説明しているが、このディスプレイは、切り替えもちらつきもない全解像度立体ディスプレイを提供する。ＰＣＴＢは、自動立体視装置を作製するために、Ｇａｕｄｒｅａｕによって説明されたのと類似のスクリーンの使用を説明している。
【００７１】
（眼鏡を用いる）立体ディスプレイへの（眼鏡を用いない）自動立体能力の追加
図１および２に関連して上記したように、ディスプレイからの画像光が、均一に偏光され、かつ図２のフィルタを通して見られる場合、次に、装置の寸法および視聴者の目の位置が正確に選択され、かつ２層フィルタ装置のフィルタが、ディスプレイによって放射される光の状態調節と調整される場合には、その光は、図１に示すように、視聴者の目の一方には見え、他方の目にはブロックされる。
【００７２】
ディスプレイが、それが画像を切り替えるときに偏光を切り替える高速切り替えディスプレイである場合には、図２に示す構成は、左画像を左目にのみ、かつ右画像を右目にのみ交互に送る。
【００７３】
ディスプレイが、Ｇスクリーンである場合には、左および右画像は、直交偏光で同時に示される。したがって、図２の構成のディスプレイとしてＧスクリーンに用いることは、全解像度左画像を左目に、全解像度右画像を右目に、同時かつ連続的に送ることに帰着する。
【００７４】
有利なことに、２層濾過構成は、偏光領域境界が画素化ディスプレイの画素化構造と一致すれば、ディスプレイと一緒に製造することができる。しかしながら、いくつかの用途用には、図２に示すように、フィルタを適切に離間する剛構造の２つのフィルタを含むスタンドアロン組み合わせフィルタとして２層フィルタ構成を提供することが有利である。そのように構成されると、組み合わせフィルタは、ディスプレイから独立することができ、望み通りに、ディスプレイの前に置くか、または取り除くことができる。さらなる代替実施形態において、交番する複屈折の第１の層は、ディスプレイに永続的に固定することができ、第２の層は、取り付け可能および取り外し可能にすることができる。（フィルタが、ディスプレイから独立して構成された場合には、ディスプレイの画素化構造の要素寸法と異なるが非常に類似したフィルタの要素寸法を回避するのが好ましい場合がある。なぜなら、同様の寸法は、フィルタおよび画素化ディスプレイが一緒に用いられる場合には、干渉模様を生成する可能性があるからである。）
【００７５】
組み合わせフィルタを装備した３Ｄ対応ディスプレイで２Ｄ視を可能にするためには、組み合わせフィルタの取り外しが、一般に必要とされないことに留意されたい。現在販売されているレンチキュラおよび視差バリアシステムは、これらのシステムが、本来、半解像度システムなので、電子システムが、視差バリアをオンおよびオフにするか、またはレンチキュラアレイを生成もしくは除去することを必要とし、その結果、半解像度で３Ｄを表示するが、しかし全解像度で２Ｄを表示する方法を発見しなければならない。本システムが、本来、全解像度なので、同じ画像を両目に示すために既存の３Ｄ表示能力を用いることで十分であり、次に、両方の目は、干渉なしに、任意の視聴位置から、二重フィルタ構成を通して２Ｄ画像を見ることができる。
【００７６】
一層構成
Ｇスクリーンと共に用いられる１フィルタ層
ここで図３を見ると、図３は、本発明の実施形態に従って、少なくともいくつかの表示画素が、左および右画像両方の光を同時に示す実施形態の簡略図である。本実施形態の一インプリメンテーションは、Ｇスクリーンを用いる。別のインプリメンテーションは、マルチカラー画像ソース（例えばＤＬＰプロジェクタ）および色濾過を用いる。
【００７７】
Ｇスクリーンインプリメンテーションを最初に考えると、選択的な画像修正がＧスクリーン自体によって直接行われるので、Ｇスクリーンそれ自体が、２層フィルタの第１の層の役割を務められることが、図から分かる。
【００７８】
Ｇスクリーン２０７は、セクション、例えば１つまたは複数の画素幅の垂直の画素列に分割され、スクリーンの両端にわたって、第１のセクション２１６が第２のセクション２１７と交番すると考えてもよい。（簡単にするために、原理は、４つのスクリーンセクションだけが図に示された高度に簡略されたバージョンでここに示されている。）第１のセクション２１６において、スクリーンドライバは、第１の方向に左画像光を表示し、第２の方向に右画像光を表示する。第２のセクション２１７では、反対となり、左画像光は、第２の方向に表示され、右画像光は、第１の方向に表示される。図３に示す簡略化された例において、セクション２１７は、上向き矢印によって示すように配向された右目光、および横向き矢印によって示すように配向された左目光を有し、一方でセクション２１６は、上向き矢印でマークされた左目光、および横向き矢印でマークされた左目光を有する。（これらの矢印は、任意の直交方向対を表す。）図３のフィルタ層２３０は、図１の層２３０のように定義され、「１」および「２」とマークされた矢印によって示された方向を備えている。図１の論述で説明した方法によれば、左目は、右目には隠された左目光だけを見る。しかしながら、各セクションが、直交する偏光方向に両画像からの光を表示するので、右目が、左目には隠された右目光を見るということもまた事実である。したがって、各目は、その適切な画像光を同時にかつスクリーンの全ての画素上で見る。
【００７９】
色濾過を用いるフィルタ層、および２つの色範囲セットを組み合わせる画像
図３はまた、偏光濾過よりむしろ色濾過が用いられる表示システムを示す。従来のアナグリフ３Ｄ視において、眼鏡レンズ対の一方のレンズが、１つの色範囲（例えば赤）を通過させ、第２のレンズが、第２の色範囲（例えば緑）を通過させたが、２つの色範囲は、相互に排他的だった。比較的最近の開発において、現在、映画館で上映されているＤＯＬＢＹ（登録商標）３Ｄ映画は、色濾過眼鏡システムを用いるが、このシステムでは、眼鏡の左レンズにおけるカラーフィルタが第１の色範囲セット（例えば赤、緑および青を含むセット）を通過させ、右レンズにおけるカラーフィルタが、第２の色範囲セット（第１のセットの色に似ているがしかし異なる色、例えばオレンジ、アクアマリンなどを含むセット）を通過させ、第１および第２の色範囲セットは、相互に排他的である。このように、各目は、着色画像、すなわち、わずかに異なって着色されているが、しかしそれぞれがフルカラー画像として視聴者に見える画像を見る。左画像は、第１の色範囲セットで投影され、右画像は、第２の色範囲セットで同時に投影される。色濾過眼鏡は、第１の色範囲セットの光を左目へ通過させ、第２の色範囲セットの光を右目へ通過させ、結果として立体視が得られる。
【００８０】
同じまたは任意の似た色濾過技術を、図３に示すものなどの光制御モジュールで用いて、自動立体視を生成することができる。第１および第２の偏光方向の代わりに、第１および第２の色範囲セットが用いられる。したがって、左画像光が、第１の色セットでセクション２１７によって表示され（またはセクション２１７上に投影され）、左画像光が、第２の色セットでセクション２１６に示され、一方で（交番してまたは同時に）右画像光が、第２の色セットでセクション２１７に示され、第１の色セットでセクション２１６に示される。次に、フィルタ２３０には、図３において（１）とマークされた、第１の色セットだけを通過させる第１のフィルタセクションと、この図において（２）とマークされた、第２の色セットだけを通過させる第２のフィルタセクションと、が含まれる。次に、偏光濾過に関して上記で説明した理由で、視聴者の左目は、ディスプレイの全ての部分において左画像光しかも左画像光だけを見て、視聴者の右目は、ディスプレイの全ての部分において右画像光しかも右画像光だけを見る。（やはり適切な光だけを見ながら視聴者がいくらか移動できるようにする装置および方法は、特に図７〜９に関連して以下に示すが、図３の構成と共に用いてシステムの移動許容性を向上させてもよい）。
【００８１】
色濾過に基づいた自動立体視を実現するための例示的な一方法は、前のパラグラフで説明したように、セクションに従って色範囲を組み合わせた組み合わせ左および右画像を逆投影スクリーン上に投影するＤＬＰプロジェクタを用いることである。着色画像投影は、図３に示すようなフィルタ層２３０を基準にして配置されるように大きさを決められて位置合わせされ、自動立体視を可能にする。この位置合わせを容易にするための方法、および同様に色濾過を用いる代替実施形態が、下記および図１１に示される。
【００８２】
高速切り替えスクリーンと共に用いられる１フィルタ層
Ｇスクリーン用に上記した配置に似た同様の配置が、高速切り替えスクリーン（例えば、ＤＬＰおよび高速ＬＣＤディスプレイ）用に同様に動作することができる。これは、図４Ａおよび４Ｂに示されているが、これらの図は、本発明の実施形態による、第１および第２の合成画像の簡略図である。
【００８３】
図４Ａおよび４Ｂは、ディスプレイと、第２のフィルタ層用に上記したように構成された単層偏光フィルタと、だけで同じ目的をどのように達成するかを示す。左目画像および右目画像からの情報が、組み合わされて、図４Ａに示すような第１の組み合わせ画像３１０および図４Ｂに示すような第２の組み合わせ画像３１２を作成する。左画像画素のセクション（例えば列）が、右画像画素の列と交番するが、しかし、第１および第２の組み合わせ画像は、どの画像画素がどの位置に示されるかの点で、互いに反対である。さらに、第１の組み合わせ画像は、第１の偏光方向に示され、第２の組み合わせ画像は、第２の偏光方向に示される。この構成は、適切な位置にいるユーザにより第２のフィルタを通して見られると、左画像画素の半分が、時間１に左目に示され（図４Ａ）、もう一方の半分が時間２に左目に示される（図４Ｂ）ことに帰着し、かつまた右画像画素の半分が、時間１に右目に示され、もう一方の半分が時間２に左目に示されることに帰着する。どちらの目も不適切な画像からの光は見ない。上記のような高速切り替えディスプレイは、（図４Ａに示すような）出力の第１の偏光方向と、図４Ｂに示すような出力の第２の偏光方向との間で交番しながら、第２の組み合わせ画像と交番する第１の組み合わせ画像を（同期して）示すことができる。結果は、残像があるとすると、明白な全解像度自動立体視である。したがって、例えば、第１および第２の組み合わせ画像を交番する偏光で投影するＤＬＰテレビは、適切に離間され、かつ適切な寸法にされた「第２のフィルタ」を通して見られれば、自動立体視を生成する。（代替実施形態において、ＤＬＰテレビは、通常の左および右画像を、交番偏光方向で交番することができ、「第２の層」から離間された、交番する複屈折を備えた図２の「第１の層」はまた、自動立体視を生成する。）
【００８４】
ディスプレイの照準
図５を見ると、図５は、先行技術の方法による、画像を視聴者の目に向けるための装置の簡略図である。図５は、ＰＣＴＡの図１９を再現し、かつ複屈折を個々に切り替え可能な多数の狭い列を有するフィルタ層を示す。これらの狭いフィルタ要素をグループ化して、図２に示す、より複屈折のセクションおよびそれほど複屈折でないセクションとして形成されるセグメントを生成することができる。代替として、切り替え可能な複屈折要素の層を均一な偏光子と組み合わせることによって、切り替え可能な要素を備えた偏光フィルタが生成されるが、これらの要素は、グループ化して、図１の第１の層ならびに両図１および２両方の第２の層として示されているような交番偏光フィルタセグメントを形成することができる。
【００８５】
ＰＣＴＡは、視線追跡モジュール（例えば、カメラおよび画像解釈ソフトウェア）を用いて、３次元空間における視聴者の目の位置を探し当てることを教示する。コントローラが、視線追跡モジュールによって生成された情報を用いて、どの小さなフィルタ列をオンにし、どれをオフにするかを計算して、左画像をユーザの左目に向け、かつ右画像をユーザの右目に向ける構成を生成する。図５に示すように、フィルタ列は、グループでオンまたはオフにして、集合的に一層複屈折（例えば、セグメント１３７および１３９）か、それほど複屈折でない（例えばセグメント１３８）セクションを形成してもよい。それぞれのかかるセクションの一端部における要素（例えば要素１２２）をオンにし、これらのセクション他の端部における要素（例えば１１６、１２８）をオフにすることは、フィルタの幅に沿って、これらのセクションを横にスライドさせる効果がある。空間的位置、すなわちそこから目が、ディスプレイの適切な光（しかも適切な光だけ）を見ることができる空間的位置を指すために用語「目の視野」を用いる場合には、フィルタの幅に沿って横にこれらのセクションをスライドさせることは、ディスプレイ装置の前の空間で、各目の視野を左または右にスライドさせる効果がある。このように、視野は、視聴者の２つの目の、検出されたリアルタイムな位置を含むように、横に移動させることができる。
【００８６】
組み合わせフィルタの第１の層、または第２の層、または両方に、この微細な電子照準制御を提供することができる。第１および第２の層の両方が、このように電子的に切り替え可能なセクションを有する場合には、ディスプレイに対して可変の左／右移動におけるのと同様に可変距離における選択された点へ左目および右目ビューを向けるコマンドを計算すること、ならびに傾けられた頭の位置および視聴者の目の間の非標準な距離に適応することが可能である。
【００８７】
以下の図７〜９は、システムの移動許容性を向上させるために、ディスプレイの近くに配置されたレンチキュラアレイを示す。かかるアレイは、図５に説明するような電子照準システムと一緒に用いることができる。（図７および８に示すように）レンチキュラアレイがディスプレイの近くにある場合には、電子照準層は、２層フィルタ対の（視聴者に最も近い）第２の層に最も都合よく配置される。レンチキュラアレイが、（図９に示すように）装置の視聴者側にある場合には、照準層は、装置の（ディスプレイに最も近い）第１の層に最も都合よく配置される。
【００８８】
視聴者の目の検出された位置への画像の照準は、上記の「一層構成」を用いて達成することができる。図３に示すように、画像の一貫した偏光のセクションは、いくつかの画素幅であってもよい。同様に、図４に示すように、一貫した画像源のセクションの幅は、多くの画素幅であってもよい。次に、スクリーンセクションの可変幅および可変位置は、第２のフィルタセクションの可変幅および位置と調整して、視聴ゾーンの水平位置に照準を合わせることと同様に、ディスプレイからの距離に照準を合わせることを可能にすることができる。かかるシステムはまた、視聴者の頭の傾斜および視聴者の目の間の非標準的距離に適応することができる。
【００８９】
ディスプレイの許容性、視聴者の移動の自由
ここで図６Ａ〜６Ｄを見ると、図６Ａ〜６Ｄは、先行技術の方法による、ディスプレイの移動許容性を向上させるための方法を示す簡略図である。ＰＣＴＡの図３１〜３３ａは、図６Ａ〜６Ｄとして以下に再現されるが、ディスプレイの「許容性」を向上させる方法を教示する。視聴者の目の指定された位置からいくらか離れた点を通して回転する直定規を用いて読者が確認できるように、図１および２で説明するようなシステムにおいて、視聴者の目が必ずしも正確に置かれていない場合には、不適切な画像からのいくらかの光が見えて、いわゆる「クロストーク」を生成する。微妙なクロストークは、眼精疲労および立体視経験の劣化につながる。大きなクロストークは、システムを使用不可能にする。
【００９０】
用語「許容性」は、視聴者の左目および右目がそれらの最適位置から離れることができ、かつそれでも各目において全ての適切な画像光しかも適切な画像光だけを見続けることができる範囲の大きさを反映するために本明細書において用いられる。ＰＣＴＡは、次のことを示す。すなわち、ディスプレイにおけるいくらかの画素光をブロックするか、またはフィルタのどれかにおけるいくつかの通常は透過的エリアをブロックすることによって、比較的大きな「視聴ゾーン」が生成され、動き回ることよる自動立体視経験に対する干渉を経験することなく視聴者がいくらか動き回れるようにすることができる。
【００９１】
図６Ａは、図１の配置と類似の配置を通して見られる単一画素の非許容性視聴ゾーンを示す。図６Ｂ〜６Ｄは、１つまたは複数の選択的位置で光をブロックすることによって、ＰＣＴＡで説明されるように達成される許容性を示す。図６Ｂ〜６Ｄに示す方法は、許容性を提供するが、それでも非効率的である。なぜなら、光が生成され、次にブロックされるからである。光放射または光透過エリアがブロックされるパーセンテージが高ければ高いほど、システムはそれだけ許容性であるが、しかし同時に、光放射または光透過エリアがブロックされるのが多ければ多いほど、スクリーンはそれだけうす暗く、システムはそれだけ非効率である。それでも許容性は、視聴者の快適さおよび便利さにとって重要である。視聴者が１つの地点に留まることを要求するシステムは、不快または非実用的である。視線追跡および照準を用いるシステムは、それでいて非許容性でも、高度に正確な視線追跡および高度に正確な照準システム、すなわちシステムを高価かつ失敗しがちにする傾向がある要件を要求する。
【００９２】
許容性を達成するためのレンチキュラアレイの使用
本発明のいくつかの実施形態において、レンチキュラアレイが、左画像画素の光を視聴者の左目へ向け、かつ前記右画像画素の光を視聴者の右目へ向ける光制御モジュールと共に用いられる。
【００９３】
以下において、次のものを含む例示的な自動立体表示システムを説明する。すなわち、
ａ）  立体画像対を一緒に含む、左画像の少なくとも一部および右画像の少なくとも一部を表示するためのディスプレイと、
ｂ）  光制御モジュールであって、モジュールが、ディスプレイと視聴者との間に、かつ視聴者よりディスプレイにより接近して配置された場合に、表示された左画像部分の光を視聴者の左目へ向けるための、および表示された右画像部分の光を視聴者の右目へ向けるための光制御モジュールと、
ｃ）  視聴ゾーン、すなわち、その内部では、前記視聴者の目が、ディスプレイからの適切な画像光だけを見続けながら移動できる視聴ゾーンを広げる働きをする、前記光制御モジュールとは別個のレンチキュラアレイと、
含む例示的な自動立体表示システムを説明する。
【００９４】
以下に示すいくつかの例示的な実施形態は、自動立体視をそれ自体で提供する他の構造と一緒に、レンチキュラアレイを使用することを示すが、レンチキュラアレイは、大きな光損失なしに、いくらかの移動許容性を達成する効率的で快適な手段を提供する。本明細書で示す例では、上記で示した２フィルタ光制御モジュールのバージョンが、レンチキュラアレイと共に用いられて示されているが、この組み合わせは、限定的に考えるべきでないことが注目される。レンチキュラアレイは、自動立体視を提供する他の形態の光制御モジュールと共に、同様の効果で使用することができる。
【００９５】
例えば、レンチキュラアレイは、視差バリアと共に設けて、両方の利点を提供してもよい。例えば、レンチキュラディスプレイに勝る視差バリアの１つの利点は、次のことである。すなわち、視差バリアは、図５に示すように、画像に照準を合わせるために横に移動可能かまたは単に元へ戻せる電子的に切り替え可能なフォーマットで提供され、表示画像部分の素早い切り替えと連係された視差バリアの素早い切り替えによって、先行技術のレンチキュラアレイおよび非切り替え視差バリアによって提供される半解像度撮像とは対照的に、明白な全解像度視聴をもたらす残像を提供するようにできることである。しかしながら、かかるアレイは、表示光の一部がブロックされなければ、本来、非許容性であり、ほの暗さまたは非効率につながる。以下で教示するように、レンチキュラアレイと共に視差バリア（オプションとして、切り替え可能視差バリア）を用いる実施形態は、全解像度の移動許容性ディスプレイを提供することができる。
【００９６】
光源光の集光
かかる一実施形態は、画素光の集光によって移動許容性を達成する。
【００９７】
許容性自動立体ディスプレイを構成する方法には、各画素または着色サブ画素（例えば、ＲＧＢ３要素の各部分）の光を、その画素またはサブ画素の中央部分へ集光することが含まれる。例えば、ＬＣＤディスプレイにおいて、レンチクルは、ＬＣＤ表示スクリーンの各制御可能光回転ユニット内において、バックライトからの光を中央部分（例えば、中心点または狭い垂直バンド）に集光してもよい。オプションとして、散光スクリーン（オプションとして、非偏光解消スクリーン）を、光回転ユニットに隣接して設けて、可視性を向上させてもよい。
【００９８】
別の例に関して、レンチクルは、ＤＬＰミラーから逆投影スクリーンへ反射された光を、慎重な点または線のアレイへ集光してもよい。この例において、点または線へ集光された光が、ＤＬＰアレイの単一ミラーによって反射された光であってもよいが、しかし必ずしもそうでなくてもよいことに留意されたい。
【００９９】
このレンチキュラ光集光方法に従い、図６Ｂ〜６Ｄに示す方法とは対照的に、生成された光は、ブロックされるのではなく光学的に集光され、その結果、非効率が低減または除去され、ディスプレイの明るさが損なわれない。
【０１００】
いくつかの実施形態において、ＬＣＤディスプレイなどのディスプレイの各画素内において（例えば、各画素の中心近くの垂直バンドにおいて）、レンチキュラアレイが、集光領域へ向けられた背面照明を集光するために用いられる。Ｇスクリーンの場合には、集光は、その技術において用いられる画素対の出力領域の近くの集光エリアへ、およびオプションとして、その場所における偏光保持拡散層上へ行われるであろう。
【０１０１】
ここで図７を見ると、図７は、本発明の実施形態による、画素光の集光によって移動許容性を達成する自動立体システムの簡略図である。この例示的な実施形態において、光制御モジュール（例えば、図１または図２で示すような組み合わせフィルタであってもよい）が、ディスプレイ５００の前に配置される。ディスプレイ５００には、背面照明光源５２０、画素化部５３０（ＬＣＤスクリーンアレイ、Ｇスクリーンにおいて用いられるような対の画素アレイ、またはある他の光透過画素化スクリーン要素であってもよい）、およびそれらの間にあり、画素化要素５３０の画素の集光領域に（例えば中心へ、または中央垂直線へ）背面照明光源５２０からの光を集光する働きをするレンチキュラアレイ５１０が含まれる。（図７の要素、および特にレンチキュラアレイ５１０のレンズは、一定の縮尺で描かれてはいない。本明細書で図に示すレンチキュラアレイのレンズは、一定の縮尺で描かれておらず、図におけるそれらの外観は、用いられるレンズの実際の形状に関して何かも意味するようには意図されてなく、これらの形状は、本明細書において定義される目的および周知の光学原理に従って決定される。）
【０１０２】
ここで図８を見ると、図８は、本発明の実施形態による、光の集光を利用する別の実施形態の簡略図である。図８に示すシステムは、画素化ディスプレイの通常の幅の画素から現れる、かつ視聴者へ向けられた光を（オプションとして半透明の表面上に）集光するためのレンズアレイを含み、狭いドットまたはバンドとして形成された画素を視聴者の視界に示すようにする。組み合わせフィルタのどちらのバージョンを介して見た場合にも、ここでもまた結果としての効果は、光エネルギの消耗もディスプレイの対応する減光もなしに、図６Ｂおよび６Ｃに示すような許容性の向上となる。標準的な先行技術のディスプレイによって生成されるものと比較して、画素の光放射部分の幅が低減されるが、しかし画素によって放射される光の強度が低減されない場合、次に、かかる画素が十分に小さいか、または十分な距離から見られる場合には、結果として画像は、容認できる連続的外観を有し、しかも上記のような第２の層、または第１および第２の組み合わせフィルタ層と組み合わせられた場合の高度な移動許容性を提供することと予想される。図８を参照すると、レンチキュラアレイ６００を用いて、画素化ディスプレイ６１０から出る光を集光し、第１の偏光フィルタ（または交番複屈折層）６２０を通過する光が、層６２０の各下位区分内で光の点もしくは光の狭いバンドから出るように見えるようにし、それによって、上記のようなディスプレイの許容性の向上を達成する。オプションとして、半透明層６２５は、レンチキュラアレイ６００とフィルタ６２０との間に、さもなければフィルタ６２０の視聴者側でフィルタ６２０に隣接して設けてもよい。
【０１０３】
また、図７および８の方法を用いて、視差バリアディスプレイにおける移動許容性を向上させてもよいが、ディスプレイには、色濾過を用いる光制御モジュール、または自動立体視を提供する他のタイプの光制御モジュールが含まれる。
【０１０４】
組み合わせフィルタの視聴者側におけるレンチキュラアレイ
ここで図９を見ると、図９は、本発明の実施形態による、視聴者の比較的近くに配置されたレンチキュラアレイを組み込んだ実施形態の簡略図である。
【０１０５】
３Ｄディスプレイに伝統的に用いられるレンチキュラアレイは、視聴者の右および左目を異なる画素に向けることによって自動立体視を提供するが、ディスプレイは、右画像画素の列と交互に配置された左画像画素の列を示す。またしばしば、さらに追加ビュー（通常、さらに追加的な視点から物体を描写する）を示す画素が差し込まれる。先行技術のレンチキュラディスプレイにおいて、左および右画像画素を表す少なくとも２つの画素（および時には、オプションの追加ビューが表される場合には、より多く）が、各個別レンチクルと整列される。
【０１０６】
図９は、本発明の実施形態を示す。この実施形態において、レンチキュラアレイ７００は、表示システムにおける許容性の向上をもたらすために用いられるが、この表示システムは、上記の図１〜６に開示した表示システムと他の点では似ている。例えば、上記の「３Ｄ対応」ＤＬＰスクリーン、Ｇスクリーン、もしくは高速切り替えスクリーン、または別のスクリーンであってもよいディスプレイソースが、上記のように、フィルタ対または第２のフィルタだけに光を提供する。
【０１０７】
図に示す例示的な実施形態において、レンチキュラアレイ７００の各レンチクルは、ディスプレイ上の（または存在する場合には第１の層上の）単一画素と整列される。レンズアレイ７００の存在は、偏光濾過システムの効果を変更せず、このシステムは、やはり不適切な光がどちらかの目に達するのを防ぐ。しかしながら、レンズの効果は、図において「Ｘ」とラベル付けされた線によって表される広い視聴ゾーン内の任意の位置における目に、各画素の一部の拡大された画像を示すことである。この配置の下では、各目は、このように生成された広い視聴ゾーン内で自由に動き回ることができ、しかもなお各目は、その目のために適切な光を放射しているディスプレイの全ての画素からの適切な光をやはり見ることができる。最適距離において、各目にとって、許容性視聴ゾーンの最大幅は、通常約６．５ｃｍの、視聴者の目の間の距離に近づく。
【０１０８】
図９は、ここでは７２０Ａとマークされた第２の層よりも視聴者に接近して配置されたレンチキュラアレイ７００を示す。アレイ７００のレンズ要素はまた、層７２０Ａと７２０Ｂとの間、好ましくは層７２０Ａにより接近して配置でき、かつ実際には、アレイ７００のレンズ要素は、層７２０Ａの偏光要素をまたぐことさえできることが注目される。
【０１０９】
簡略化された視線追跡
いくつかの実施形態には、許容性特徴、ならびに視線追跡および画像照準特徴の両方が含まれる。一般に、照準可能ディスプレイにおける高い許容性の存在は、視聴者の目を追跡しディスプレイに照準を合わせることに他の場合には含まれる問題を非常に簡略化する。
【０１１０】
システムが許容性かつまた照準可能の両方である場合には、より単純で、より遅く、より適切な視線追跡を用いることができ、より単純で、より遅く、それほど高価でない照準方法を用いることができ、それでも視聴者は、自分が動き回りながら、連続した３Ｄ視の良質の優れた性能を経験することができる。
【０１１１】
図９のシステムには、オプションとして、カメラおよび画像解釈ソフトウェアなどの視線追跡モジュールと、視線追跡モジュールから目位置情報を受信する表示コントローラと、が含まれる。整列および較正後に、視線追跡モジュールは、存在すると予測または検出された視聴ゾーンに対して、視聴者の目がどこにあるかを検出することができるが、これらの視聴ゾーンの位置は、（上記で定義および説明したような）第２の層のセクションの位置決めの関数であり、かつ第１の層のセクションの位置決め、および／またはオプションとして、（第１の層がない状態における）ディスプレイの画素の（上記で定義したような）画素グループ化の関数である。第１および第２の層の１つまたは両方が、上記のような切り替え可能複屈折要素を含む場合には、コントローラは、これらの要素を必要に応じて切り替えることができ、かつ視聴ゾーンの位置決めを決定する際に、その切り替えの影響を計算することができる。
【０１１２】
レンチキュラアレイ７００を用いれば、視聴ゾーンは、（視聴者の眼間距離まで）比較的広くすることが可能であり、その結果、スクリーンを見ながら、ランダムまたは半ランダムまたは他のタイプの自由動作をする視聴者は、（両方の目が適切な画像からの光を見る）正しい視聴ゾーンで、平均して約半分の時間を過ごし、両方の目が不適切な光だけを見る正しくない視聴ゾーンで、平均して約半分の時間を過ごす。
【０１１３】
この状況に対処するために、いくつかの実施形態において、コントローラは、不適切な視聴ゾーンにおける目の存在を検出するように、ならびに左および右画像のどちらの画像がどちらの偏光で表示されるかを単に切り替えることによって状況を修正するようにプログラムされる。換言すれば、視聴者の右目が左目の視聴ゾーンにあり、左目が右目の視聴ゾーンにあることをシステムが検出した場合には、システムは、左画像光を表示するために前に用いられた偏光方向を備えた右画像光を単に表示し、それによって、各目が正しい視聴ゾーンにあると分かるようにする。これは、カメラおよび画像解釈ソフトウェア（または他の視線追跡モジュール）と、必要に応じて表示偏光パラメータを変更する表示コントローラと、だけを必要とする非常に簡略化された、比較的安い画像照準システムである。
【０１１４】
物理的移動照準の実用性
前のパラグラフで説明したシステムは、視聴者の目が正しい視聴ゾーンにある場合、およびまた視聴者の目が正しくない視聴ゾーンにある場合には、自動立体視を提供できるが、しかし視聴者の目が、これら２つの間の境界上またはその近くにあったらどうだろうか。（例えば、キオスクでゲームをしている状況で）視聴者がしばしば素早く移動している場合には、視聴ゾーン境界上またはその近くにいる瞬間は、それほど顕著ではない可能性がある。しかしながら、例えば机で作業している落ち着いた視聴者の環境など、いくつかの環境では、視聴者の目が視聴ゾーン境界に接近し過ぎる場合には、その視聴ゾーン境界を移動して、目が両方の画像から光を見る状況、または視聴者位置の小さな変化ゆえに、システムが、２つの構成間を行ったり来たりして絶えず切り替わる状況を回避するのが望ましいであろう。
【０１１５】
１つのオプションは、ディスプレイの一部を互いに移動させる電気機械装置によって問題を解決することである。図９のレンズアレイ７００のような視聴者側レンズアレイ、さもなければ図７および８に示すものに似たソース側集光器を含むことによって、システムが高度に許容性にされることに留意されたい。これは、視線追跡が、それほど正確である必要がないこと、および電気機械装置が、それほど正確である必要も特に高速である必要もないことを意味する。システムが行う必要があるのは、視聴ゾーン（幅において６ｃｍ以上であってもよい）を視聴者の目の回りのどこかに維持することだけである。この要件の下では、視聴者移動の代償としての小さな不正確さおよび遅れは、大いに容認できる。これらの環境下では、電気機械要素をディスプレイ照準システムに用いることは、実際的になり得て、かつ電子的に切り替えられる液晶層を必要とする代案より、実現が実質的に安価になり得る。
【０１１６】
照準モジュール７３５が図９に示されているが、しかしそれはまた、本明細書における他の図のそれぞれに示されている実施形態にも適用可能であることを理解されたい。照準モジュール７３５は、視聴者の目の位置を検出するための目検出装置と、システム構成に対し必要な変更を計算するためのコントローラとを含んで、視聴者の目に対して視聴ゾーンを適切に向けるようにする。照準モジュール７３５はまた、（上記のように）どの画像がどの視聴ゾーンに適切に表示されるかを計算するように、およびその計算に従って画像を表示するように表示コントローラに命じるように動作可能である。照準モジュール７３５はまた、ディスプレイのコンポーネントおよび／またはレンチキュラアレイおよび／または光制御モジュールを物理的に移動させるための機械的および／または電気機械的手段を含んで、ディスプレイに対する、および／または視聴者の目の検出された位置に対する視聴ゾーンの位置決めに影響を及ぼすようにしてもよい。
【０１１７】
いくつかの実施形態において、例えば、ディスプレイに対して第２の層を移動させること、またはディスプレイモジュール内で光集光点を移動させることは、単一画素幅の半分と同様の距離にわたる移動を必要とするので、必要とされる移動が非常に小さいことに留意されたい。その程度の移動が、正確に制御するには困難であれば、別の選択肢は、より大きなコンポーネントをより長い距離に移動させること、例えば、第２のフィルタ層に対して第１のフィルタ層を移動させることである。それはまた、別のコンポーネントに対する一コンポーネントの横移動が、連続的で、センサ駆動フィードバックシステムの制御下で行えるのに対して、「二元的」になり得る。すなわち、移動されているどんなコンポーネントも、２つの可能な位置だけを許され、比較的単純で切り替え可能な電磁気引力／反発力によって、これらの位置間を行ったり来たりすることができる。これらの要因によって、そうでない場合より実際的な機械的追跡システムが作製される。
【０１１８】
この「二元的移動」の実現性は、移動が必要とされず、かつ視聴者の目が正しくない視聴ゾーンにある場合には常に画像の偏光パターンが上記のように電子的に切り替えられるほぼ連続的な自動立体視をシステムが提供するという事実を利用する。したがって、静かでゆっくりした動きの視聴者が、その目が視聴ゾーン境界の近くにある位置にたまたま落ち着いた場合には常に、移動システムは、時々、これらの視聴ゾーンの境界を移動させる必要があるだけである。視聴ゾーンのジャンプが、毎回約３．５ｃｍ程度であるので、頻繁で微細な位置調整は必要ではない。視聴ゾーン境界上ではなくその近くに視聴者がいる場合に移動に着手できるので、視聴ゾーン境界が用いられる場合に、目に見える影響が、きっと視聴者によって感じられないだろうことが注目される。
【０１１９】
機械的オプションには、次のことが含まれる。すなわち、第１および第２の層を互いに対して移動することと、ディスプレイに対して第２の層を移動することと、ＤＬＰプロジェクタにおいて光源の位置を（物理的にまたはオプションの光路間で選択することによって）移動することと、ソース層集光および電子的に切り替え可能な第２の層およびその他を用いて、集光される光の集光点をディスプレイソースまたは第１の層の前、中、または後に物理的に移動することと、である。ソース層集光および切り替え可能な第２の層を用いれば、切り替え可能な第２の層を微細に分割する必要がなくなることが注目される。この第２の層は、例えばユニット（１、２）（３、４）（５、６）．．．．のグループ化構成と、グループ化（２、３）（４、５）（６、７）．．．．の構成との間で切り替え可能な、グループ当たり２つの要素のユニットでグループ化できる要素を有することで十分である。構成間の切り替えは、視聴ゾーン幅のちょうど半分だけ、視聴ゾーンの位置を切り替える効果を有することになろう。かかるシステムを用いれば、視聴者の移動中に自動立体視を維持するために必要とされるのは、単に、目位置と、現在および代替視聴ゾーン位置の境界との間の関係を周期的に検出することと、視聴者の目と、視聴ゾーン境界との間の最小距離を最大化するグループ化構成を選択することと、である。一構成から代替構成への視聴ゾーンの切り替えは、視聴者の目が、切り替えの前および後の両方で適切なゾーンに留まっている限り、ほとんどまたは完全に視聴者には気づかれないはずである。
【０１２０】
また、１つのオプションの位置から別の位置へ視聴ゾーンをシフトするために必要な、別のコンポーネントに対する１つのコンポーネントの移動はまた、電気光学手段によって達成できることに留意されたい。近年Ｐｈｉｌｌｉｐｓおよびその他によって市場に出された表示システムには、１つの切り替え可能な状態にある場合にはレンズとして動作し、かつ第２の切り替え可能な状態にある場合には単純に透明なものとして動作するように形作られた液晶に基づいたレンチキュラコンポーネントが含まれる。ディスプレイ画像、またはディスプレイ画像への光集光パターン入力が、２分の１画素幅の距離だけ横に移動するように見えるようにする光構成を選択的にオンまたはオフにする、かかる切り替え可能なレンズシステムを用いてもよい。
【０１２１】
ここで図１０を見ると、図１０は、本発明の実施形態により、切り替え可能な光集光位置用の、または切り替え可能な光源用の位置を示す、自動立体表示システムの一部の簡略図である。
【０１２２】
上記のように、いくつかの実施形態は、ディスプレイへの光入力用に、２つの代替光集光領域セットまたは２つの光源セット間で切り替わることが可能である。図に示すように、各物理的な表示スクリーン画素の中心に光を集光するのではなく、光は、各物理的な表示画素の一側に近い第１の位置に、または画素の第２の側に近い第２の位置に集光され、かつ（例えば移動によって、例えば電磁石によって、または選択的に動作可能な光学構成、ＤＬＰもしくは他のプロジェクタにおける移動光路などの電気光学手段によって、液晶の活性化もしくは非活性化によって、または任意の他の機械的、電気的もしくは光学的方法によって）一方から他方へ制御可能に切り替えられる。光集光点は、同じ画素内および他側の近くで、２分の１画素ピッチ離れて、第１の位置から第２の位置へ行ったり来たりしてもよい。また、共通光源から出た後で光が集光される位置を切り換えるのではなく、代替実施形態では、２つの光源セットを設けて、一方を用いることと他方を用いることとの間でディスプレイを切り替えてもよいことに留意されたい。すなわち、レンチキュラアレイまたはミラーまたは他の光集光装置によって生成される光集光位置に対する代替として、図示の位置は、視線追跡モジュールによって報告された必要性に従い、電気的または電気光学的切り替えによって、各画素の１つの部分の後ろにおける第１の光源が、各画素の別の部分の後ろにおける第２の光源と交番され得るように差し込まれた、ブライトワイヤまたは光学光導管（光出力はこれらの長さに沿う）などの差し込まれた光源の位置とすることができる。このシステムは、左画像光を示す画素が、選択された光源と視聴者の左目との間にあり、右画像光を示す画素が、光源と視聴者の右目との間にあり、光源が、不適切な目に対して画素を照明するのを回避するために選択的にオンおよびオフにされることを保証する方法で、光源を選択するにより３Ｄを示すために時々用いられる構成にいくらか類似していることに留意されたい。本実施形態は、かかるシステムと、両方とも画素化ディスプレイの背後に配置された選択的光源を含む点で、似ているが、しかし第１および第２の光集光位置または第１および第２の光源が、各画素の背後、画素の左側近くの一方、および画素の右側近くの他方に見出されるので、かかるシステムとは異なる。したがって、本明細書で示す実施形態において、全ての画素は、いつも両方の目のために照明される（しかし画素光は、組み合わせフィルタシステムおよび画像偏光によって選択的にブロックしてもしなくてもよい）。
【０１２３】
ここで図１１を見ると、図１１は、本発明の実施形態による、色濾過を用いた自動立体表示システムを示す簡略図である。
【０１２４】
図１１は、カラー画像が、ＤＬＰチップからの投影によって提供されるシステムに９００を示す。ＤＬＰチップ９８０は、光プロジェクタ９１０から光を受信するが、光プロジェクタ９１０には、図３に示す色濾過実施形態に関して上記したように、２つの相互に排他的な色範囲セットから色を投影するように動作可能なカラーホイールが含まれる。オプションの照準装置９８２には、視聴者の目の位置を検出するための目位置検出器がオプションとして含まれる。照準装置９８２は、オプションとして、ａ）システムのコンポーネントを互いに対して移動するための機械装置９３５、ならびに／またはｂ）光源９１０、ＤＬＰチップ９８０、および逆投影スクリーン９２０間で投影される光の光路に影響を及ぼすための電子光学装置９１２、ならびに／またはｃ）どの画像がどの色セットで投影されるかを制御するための表示コントローラ（図示せず）に、上記のように、ユーザの目位置に適応するように命令する。システム９００が、内部位置合わせに影響し得るランダムな移動ならびに加熱および冷却にさらされる可能性があるので、センサ９８５は、投影スクリーンの近くに設けられ、かつ図３に示す色濾過実施形態に関連して上記で明記したようなコンポーネント間の必要な空間的関係を維持するために、照準装置９８２によって使用可能なフィードバックを提供するように動作可能である。したがって、照準装置９８２は、次のいずれかを行うようにプログラムしてもよい。すなわち、ａ）投影画像の内部位置合わせをカラーフィルタの位置に対して維持することと、ｂ）視聴者の目位置に従って画像の色割り当てを切り替えることと、ｃ）視聴者の目位置に対して視聴ゾーンを適切に向けるために、光路および／または物理的コンポーネントを移動することと、である。
【０１２５】
上記で広範囲に説明したように、オプションのレンチキュラアレイ９１４および９４０が、移動許容性をシステムに加えるために設けられる。カラーフィルタ９３０は、図３のカラーフィルタ２３０に対応するが、セクション９８２は、第１の色範囲の色を通過させ、セクション９８４は、第２の色範囲の色を通過させる。
【０１２６】
本出願から成長する特許の有効期間に、多くの関連するディスプレイ装置および多くの関連する光制御モジュールが開発され、かつ用語「ディスプレイ」および用語「光制御モジュール」の範囲が、全てのかかる新技術をアプリオリに含むように意図されていると考える。
【０１２７】
本明細書で用いるように、用語「約」は、±１０％を指す。
【０１２８】
用語「含む」、「含まれる」、「有する」およびそれらの活用変化は、「〜を含むが、しかし〜に限定されるわけではない」ことを意味する。
【０１２９】
用語「からなる」は、「〜含み、かつ〜に限定される」ことを意味する。
【０１３０】
明確にするために別個の実施形態の文脈で説明される本発明のある特徴はまた、単一の実施形態に組み合わせて提供してもよいことが分かる。反対に、簡潔さのために単一の実施形態の文脈で説明される本発明の様々な特徴はまた、別々に、または任意の適切なサブコンビネーション、または適宜、本発明の他の説明される実施形態において提供してもよい。様々な実施形態の文脈で説明されるある特徴は、それらの要素なしには実施形態が動作不能でない限り、それらの実施形態の本質的な特徴と考えるべきではない。
【０１３１】
本発明の特定の実施形態と共に本発明を説明したが、多くの代替、修正および変更が当業者には明白であることが明らかである。したがって、本発明は、添付の特許請求項の趣旨および広範な範囲内に入る全てのかかる代替、修正および変更を包含するように意図されている。
【０１３２】
本明細書で言及する全ての出版物、特許または特許出願は、各個別の出版物、特許または特許出願が、参照により本明細書に援用されるように具体的かつ個別に示されているのと同じ程度に、それらの全体において本明細書に援用される。さらに、この出願におけるどんな参照の引用または指摘も、かかる参照が、先行技術として本発明に利用可能であることの承認として解釈すべきではない。セクション見出しが用いられる範囲について、それらは、必ずしも限定的に解釈すべきではない。
【図１】
0005669726.tif 000002
【図２】
0005669726.tif 000003
【図３】
0005669726.tif 000004
【図４Ａ】
0005669726.tif 000005
【図４Ｂ】
0005669726.tif 000006
【図５】
0005669726.tif 000007
【図６Ａ】
0005669726.tif 000008
【図６Ｂ】
0005669726.tif 000009
【図６Ｃ】
0005669726.tif 000010
【図６Ｄ】
0005669726.tif 000011
【図７】
0005669726.tif 000012
【図８】
0005669726.tif 000013
【図９】
0005669726.tif 000014
【図１０】
0005669726.tif 000015
【図１１】
0005669726.tif 000016