(57)【要約】  自動立体ディスプレイが記載される。自動立体表示装置は、対向する第１及び第２の光入射面と、この対向する第１及び第２の光入射面の間に延在する光透過面と、第１の光入力側に光を供給するように位置付けられた右目用光源と、第２の光入力側に光を供給するように位置付けられた左目用光源と、を含むバックライトであって、左目用光源及び右目用光源が、少なくとも９０ヘルツの速度で左目用光源と右目用光源との間で変調されるように構成されるバックライト、を備える。両面プリズムフィルムは光透過面に隣接する。両面プリズムフィルムは、第１の主表面上の複数の線形プリズム特徴部と第２の主表面上の複数のレンズ特徴部とを有する。第１の主表面は第２の主表面に対向している。両面プリズムフィルムは、光透過面とフレネルレンズ要素との間に配置される。液晶表示パネルは、両面プリズムフィルムを透過した光を受光するように位置決めされる。
2011519052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動立体表示装置であって、
対向する第１及び第２の光入射面と、前記対向する第１及び第２の光入射面の間に延在する光透過面と、第１の光入力側に光を供給するように位置付けられた右目用光源と、第２の光入力側に光を供給するように位置付けられた左目用光源と、を含むバックライトであって、前記左目用光源及び前記右目用光源が、少なくとも９０ヘルツの速度で前記左目用光源と前記右目用光源との間で変調されるように構成される、バックライトと、
前記光透過面に隣接した両面プリズムフィルムであって、該両面プリズムフィルムは、第１の主表面上の複数の線形プリズム特徴部と第２の主表面上の複数のレンズ特徴部とを有し、前記第１の主表面は前記第２の主表面に対向している、両面プリズムフィルムと、
フレネルレンズ要素であって、前記両面プリズムフィルムが前記光透過面と当該フレネルレンズ要素との間に配置される、フレネルレンズ要素と、
前記両面プリズムフィルムを透過した光を受光するように位置決めされる液晶表示パネルと、を備える、自動立体表示装置。
【請求項２】
前記フレネルレンズ要素が、線形収束フレネルレンズである、請求項１に記載の自動立体表示装置。
【請求項３】
前記フレネルレンズ要素が、前記両面プリズムフィルムと向かい合う小平面側を有する、請求項１に記載の自動立体表示装置。
【請求項４】
前記フレネルレンズ要素が、前記レンズ特徴部に対して平行に延びる線形小平面を有する線形フレネルレンズである、請求項１に記載の自動立体表示装置。
【請求項５】
前記フレネルレンズ要素が、前記フレネルに沿った位置の関数に応じて変化する焦点距離を有する、請求項１に記載の自動立体表示装置。
【請求項６】
前記複数の線形プリズム特徴部が、前記複数のレンズ特徴部の周期値よりも大きい周期値を有する、請求項１に記載の自動立体表示装置。
【請求項７】
少なくとも選択された線形プリズム特徴部が、対向するレンズ特徴部と位置合わせされていない、請求項１に記載の自動立体表示装置。
【請求項８】
前記フレネルレンズ要素が、前記液晶表示パネルと前記両面プリズムフィルムとの間に配置される、請求項１に記載の自動立体表示装置。
【請求項９】
前記液晶表示パネルが、前記フレネルレンズ要素と前記両面プリズムフィルムとの間に配置される、請求項１に記載の自動立体表示装置。
【請求項１０】
自動立体表示装置であって、
対向する第１及び第２の光入射面と、前記対向する第１及び第２の光入射面の間に延在する光透過面と、第１の光入力側に光を供給するように位置付けられた右目用光源と、第２の光入力側に光を供給するように位置付けられた左目用光源と、を含むバックライトであって、前記左目用光源及び前記右目用光源が、少なくとも９０ヘルツの速度で前記左目用光源と前記右目用光源との間で変調されるように構成される、バックライトと、
前記光透過面に隣接した両面プリズムフィルムであって、該両面プリズムフィルムは、第１の主表面上の複数の線形プリズム特徴部と第２の主表面上の複数のレンズ特徴部とを有し、前記第１の主表面は前記第２の主表面に対向している、両面プリズムフィルムと、
フレネルレンズ要素であって、前記両面プリズムフィルムが前記光透過面と当該フレネルレンズ要素との間に配置される、フレネルレンズ要素と、
前記両面プリズムフィルムを透過した光を受光するように位置決めされる液晶表示パネルと、
前記右目画像用固体光源及び前記左目画像用固体光源の駆動及び停止を、前記液晶表示パネル上に表示される画像フレームと同期化する同期駆動素子と、含む、自動立体表示装置。
【請求項１１】
前記フレネルレンズ要素が、線形収束フレネルレンズである、請求項１０に記載の自動立体表示装置。
【請求項１２】
前記フレネルレンズ要素が、前記両面プリズムフィルムと向かい合う小平面側を有する、請求項１１に記載の自動立体表示装置。
【請求項１３】
前記フレネルレンズ要素が、前記レンズ特徴部に対して平行に延びる線形小平面を含む、請求項１２に記載の自動立体表示装置。
【請求項１４】
少なくとも選択された線形小平面が、対向するレンズ特徴部と位置合わせされる、請求項１３に記載の自動立体表示装置。
【請求項１５】
前記複数の線形プリズム特徴部が、前記複数のレンズ特徴部の周期値よりも大きい周期値を有する、請求項１０に記載の自動立体表示装置。
【請求項１６】
少なくとも選択された線形プリズム特徴部が、対向するレンズ特徴部と位置合わせされていない、請求項１０に記載の自動立体表示装置。
【請求項１７】
前記フレネルレンズ要素が、前記液晶表示パネルと前記両面プリズムフィルムとの間に配置される、請求項１０に記載の自動立体表示装置。
【請求項１８】
前記フレネルレンズ要素が、前記フレネルに沿った位置の関数に応じて変化する焦点距離を有する、請求項１０に記載の自動立体表示装置。
【請求項１９】
自動立体表示装置であって、
対向する第１及び第２の光入射面と、前記対向する第１及び第２の光入射面の間に延在する光透過面と、第１の光入力側に光を供給するように位置付けられた右目用光源と、第２の光入力側に光を供給するように位置付けられた左目用光源と、を含むバックライトであって、前記左目用光源及び前記右目用光源が、少なくとも９０ヘルツの速度で前記左目用光源と前記右目用光源との間で変調されるように構成される、バックライトと、
前記光透過面に隣接した両面プリズムフィルムであって、該両面プリズムフィルムは、第１の主表面上の複数の線形プリズム特徴部と第２の主表面上の複数のレンズ特徴部とを有し、前記第１の主表面は前記２の主表面に対向している、両面プリズムフィルムと、
前記両面プリズムフィルムを透過した光を受光するように位置決めされる液晶表示パネルと、
前記両面プリズムフィルムと前記液晶表示パネルとの間に配置される線形収束フレネルレンズ要素であって、前記フレネルレンズ要素は前記両面プリズムフィルムと向かい合う小平面側を有し、該小平面側は前記レンズ特徴部に対して平行に延びる複数の線形小平面を含み、前記線形収束フレネルレンズは前記両面プリズムフィルムを透過した光を当該自動立体表示装置の鑑賞者に向けて収束させる、線形収束フレネルレンズ要素と、
前記右目画像用固体光源及び前記左目画像用固体光源の駆動及び停止を、前記液晶表示パネル上に表示される画像フレームと同期化する同期駆動素子とを含む、自動立体表示装置。
【請求項２０】
前記複数の線形プリズム特徴部が、前記複数のレンズ特徴部の周期値よりも大きい周期値を有する、請求項１９に記載の自動立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、フレネルレンズ要素を含む自動立体ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動立体ディスプレイは、通常、右眼用と左眼用の個々の視点からの視差を有する画像を観察者に示す。観察者の両方の目に視差画像を提供するのに、２つの方法がある。一方の方法では、鑑賞者は、交互に切り替わる左用／右用画像の表示と同期して視聴者の目から光を透過させるか又は遮断する一対のシャッタ又は３Ｄ眼鏡を利用する。同様に、別の方法では、右眼及び左眼の視点が交互に表示され、３Ｄ眼鏡を使用せずに観察者のそれぞれの眼に至る。この第２の方法は、自動立体視と呼ばれ、別個のメガネが不要であるのでステレオ３Ｄ観察に望ましい。
【０００３】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、ディスプレイの任意の点又はピクセルにおける画像が、典型的には１／６０秒以下である次の画像リフレッシュ時間にそのピクセルが更新されるまで安定であるようなサンプルホールド式の表示装置である。そのようなサンプルホールド式のシステムにおいて、異なる画像を表示するには、具体的には、自動立体ディスプレイ用の交互に入れ替わる左用画像と右用画像を表示するには、例えば、左目用画像の光源が右目用のデータの表示中にはオンとならず、逆もまた同様となるように、光源の綿密なタイミングシーケンスが要求される。
【０００４】
高品質の自動立体画像を得るためには、右及び左の光源が画像ディスプレイと同期してオン／オフになることを確保することが重要である。これらディスプレイの寸法が大きくなるにつれ、ディスプレイの縁部分は質の低下した自動立体画像を呈する。これら大型ディスプレイは、鑑賞者の位置におけるディスプレイの縁部とディスプレイの中心との間の角度が大きすぎるので、ディスプレイの幅全体わたって均質な自動立体画像を提供しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、ディスプレイの幅全体にわたる高品質な自動立体画像の均一性の向上が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、フレネルレンズ要素を備える自動立体ディスプレイに関する。フレネルレンズ要素は、両面プリズムフィルムと鑑賞者との間に配置されて、鑑賞者に向けて光を収束させる。
【０００７】
第１の実施形態では、自動立体表示装置は、対向する第１及び第２の光入射面と、この対向する第１及び第２の光入射面の間に延在する光透過面と、第１の光入力側に光を供給するように位置付けられた右目用光源と、第２の光入力側に光を供給するように位置付けられた左目用光源と、を含むバックライトを備え、左目用光源及び右目用光源は、少なくとも９０ヘルツの速度で左目用光源と右目用光源との間で変調されるように構成される。両面プリズムフィルムは光透過面に隣接する。両面プリズムフィルムは、第１の主表面上の複数の線形プリズム特徴部と第２の主表面上の複数のレンズ特徴部とを有する。第１の主表面は第２の主表面に対向している。両面プリズムフィルムは、光透過面とフレネルレンズとの間に配置される。液晶表示パネルは、両面プリズムフィルムを透過した光を受光するように位置決めされる。
【０００８】
別の実施形態において、自動立体表示装置は、バックライトと、両面プリズムフィルムと、フレネルレンズと、液晶表示パネルと、同期駆動素子とを備える。バックライトは、対向する第１及び第２の光入射面と、この対向する第１及び第２の光入射面の間に延在する光透過面と、第１の光入力側に光を供給するように位置付けられた右目用光源と、第２の光入力側に光を供給するように位置付けられた左目用光源と、を含む。左目用光源及び右目用光源は、少なくとも９０ヘルツの速度で左目用光源と右目用光源との間で変調されるように構成される。両面プリズムフィルムは光透過面に隣接し、この両面プリズムフィルムは、第１の主表面上の複数の線形プリズム特徴部と第２の主表面上の複数のレンズ特徴部とを有し、第１の主表面は第２の主表面に対向している。両面プリズムフィルムは、光透過面とフレネルレンズとの間に配置される。液晶表示パネルは、両面プリズムフィルムを透過した光を受光するように位置決めされる。同期駆動素子は、右目画像用固体光源及び左目画像用固体光源の駆動及び停止を、液晶表示パネル上に表示される画像フレームと同期化する。
【０００９】
更なる実施形態では、自動立体表示装置は、バックライトと、両面プリズムフィルムと、フレネルレンズと、液晶表示パネルと、同期駆動素子とを備える。バックライトは、対向する第１及び第２の光入射面と、この対向する第１及び第２の光入射面の間に延在する光透過面と、第１の光入力側に光を供給するように位置付けられた右目用光源と、第２の光入力側に光を供給するように位置付けられた左目用光源と、を含む。左目用光源及び右目用光源は、少なくとも９０ヘルツの速度で左目用光源と右目用光源との間で変調されるように構成される。両面プリズムフィルムは光透過面に隣接し、この両面プリズムフィルムは、第１の主表面上の複数の線形プリズム特徴部と第２の主表面上の複数のレンズ特徴部とを有し、光透過面に隣接し、第１の主表面は第２の主表面に対向している。液晶表示パネルは、両面プリズムフィルムを透過した光を受光するように位置決めされる。線形収束フレネルレンズ要素は、両面プリズムフィルムと液晶表示パネルとの間に配置される。フレネルレンズ要素は、両面プリズムフィルムと向かい合う小平面側を有する。小平面側は、レンズ特徴部に対して平行に延びる複数の線形小平面を含む。線形収束フレネルレンズは、両面プリズムフィルムを透過した光を、自動立体表示装置の鑑賞者に向けて収束させる。同期駆動素子は、右目画像用固体光源及び左目画像用固体光源の駆動及び停止を、液晶表示パネル上に表示される画像フレームと同期化する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
添付の図面と共に以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本発明はより完全に理解され得る。
【図１】例示的な表示装置の概略的側面図。
【図２Ａ】動作中である図１の例示的な表示装置の概略的側面図。
【図２Ｂ】動作中である図１の例示的な表示装置の概略的側面図。
【図３】フレネルレンズ要素を含む図１の例示的な表示装置の概略的側面図。
【図４】両面プリズムフィルム及びフレネルレンズの一部分の断面図。
【図５】フレネルレンズ要素が自動立体ディスプレイの視距離に与える影響を示すノモグラフ。
【００１１】
図面は、必ずしも縮尺に従うものではない。図面で用いられる同様の番号は同様の構成要素を示すものとする。ただし、与えられた図の構成要素を示す数字の使用は、同じ数字を付された別の図の構成要素を限定することを意図するものではないことが理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の記述において、本明細書の一部を構成する添付の図面を参照し、幾つかの特定の実施形態を例として示す。本発明の範囲又は趣旨を逸脱せずに、その他の実施形態が考えられ、実施され得ることを理解すべきである。したがって、以下の「発明を実施するための形態」は、限定する意味で理解すべきではない。
【００１３】
本発明で使用する全ての科学用語及び専門用語は、特に指示がない限り、当該技術分野において一般的に使用される意味を有する。本明細書にて提供される定義は、本明細書でしばしば使用されるある種の用語の理解を促進しようとするものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【００１４】
他に指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される形状、量、物理特性を表わす数字は全て、どの場合においても用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。それゆえに、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメータは、当業者が本明細書で開示される教示内容を用いて、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。
【００１５】
端点による数の範囲の列挙には、その範囲内に包括される全ての数が含まれ（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４及び５を含む）、またその範囲内の任意の範囲が含まれる。
【００１６】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その内容が特に明確に指示しない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、用語「又は」は、その内容について別段の明確な指示がない限り、一般的に「及び／又は」を含む意味で用いられる。
【００１７】
「自動立体」という用語は、ユーザー又は鑑賞者の側で専用のヘッドギア又は眼鏡を使用することなく視聴されることができる３次元画像を表示することを指す。これらの方法は、画像が平面デバイスによって作製されたとしても、鑑賞者に奥行き感覚を作り出す。「立体３Ｄ」という用語は、自動立体装置の分野を包含するが、平面ディスプレイから立体３Ｄを見るために、専用のヘッドギア、例えば、シャッタ眼鏡又は偏光メガネを必要とする立体３Ｄ表示の場合も含む。
【００１８】
液晶ディスプレイは、サンプルホールド表示装置であり、任意の特定の点での画像は、その点又はピクセルが次の画像リフレッシュ時間、通常は１／６０秒又はそれより速い時間内で更新されるまで安定している。そのようなサンプルホールド式のシステムにおいて、ディスプレイの順次的なリフレッシュ期間中に、異なる画像、具体的には、３Ｄ表示用の交互に入れ替わる左用画像と右用画像とを表示するには、例えば、左目用光源が右目用のデータの表示中にはオンとならず、逆もまた同様となるように、バックライト光源の綿密なシーケンスが要求される。
【００１９】
本開示は、フレネル要素を含む自動立体ディスプレイに関する。フレネル要素は、両面プリズムフィルムと鑑賞者との間に配置されて、鑑賞者に向けて光を収束させる。収束線形フレネルレンズは、ＬＣＤパネルと、指向性バックライト（例えば、導光及び両面プリズム／レンズフィルム）照明システムとの間に定置されて、表示面全体からの配光を鑑賞者の位置に向けて収束させる。フレネルレンズを有さない指向性照明システムは、鑑賞者の位置におけるディスプレイの縁部と中心との間の角度が小さい小型ディスプレイに関しては良好に機能する。しかしながら、大型ディスプレイにおいては、ディスプレイ縁部からの左及び右目用画像が鑑賞者に向けて収束されないので、ディスプレイの中心のみが良好な時系列自動立体画像を生成する。フレネルレンズ要素を追加することによって、かなり大きな収束角度が可能となり、より大きな３Ｄ表示が可能となる。本発明を限定するものではないが、本発明の種々の態様は以下に提供する実施例の考察を通して正しく認識されるであろう。
【００２０】
図１は、例示的な立体的表示装置１０の概略的側面図である。表示装置は、１０ミリ秒未満、５ミリ秒未満、又は３ミリ秒未満のフレーム応答時間を有する液晶表示パネル２０、及び液晶表示パネル２０に光を供給するように位置決めされたバックライト３０を含む。
【００２１】
バックライト３０は、光透過面３５と、対向する光入射面３１、３３とを含む。右目画像用固体光源３２は光を第１の光入射面３１に入射し、左目画像用固体光源３４は光を第２の光入射面３１に入射する。右目画像用固体光源３２及び左目画像用固体光源３４は、少なくとも９０ヘルツの速度で、右目画像用固体光源３２と左目画像用固体光源３４との間で変調されることが可能である。両面プリズムフィルム４０が、液晶表示パネル２０とバックライト３０との間に設けられている。
【００２２】
液晶表示パネル２０及び／又はバックライト３０は、任意の有効な形状又は外形を有することができる。多くの実施形態において、液晶表示パネル２０及びバックライト３０は、正方形又は長方形の形状を有する。しかしながら、幾つかの実施形態では、液晶表示パネル２０及び／又はバックライト３０は、４つを超える辺を有するか又は湾曲した形状である。図１は、シャッタ眼鏡又は１つを超える光導体及びそれに関連した液晶表示パネルを必要とするものを含めた任意の立体的３Ｄバックライトに関するが、本開示は、自動立体的ディスプレイに特に有用である。他の実施形態において、ディスプレイはＯＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイなどである。
【００２３】
同期駆動要素５０は、バックライト３０の光源３２、３４及び液晶表示パネル２０と電気的に接続されている。同期駆動要素５０は、１秒当たり９０フレーム以上の速度で、画像フレームが液晶表示パネル２０に供給されるように、右目画像用固体光源３２及び左目画像用固体光源３４の作動及び停止（即ち、変調）を同期させて、ちらつきのない静止画像シーケンス、ビデオストリーム、又はレンダリングされたコンピューターグラフィックスを生成する。画像（例えば、ビデオ又はコンピューターでレンダリングされたグラフィックス）の供給源６０が、同期駆動要素５０に接続されており、画像フレーム（例えば、右目用画像及び左目用画像）を液晶表示パネル２０に供給する。
【００２４】
液晶表示パネル２０は、１０ミリ秒未満又は５ミリ秒未満のフレーム応答時間を有する任意の透過型液晶表示パネルであってよい。１０ミリ秒未満、又は５ミリ秒未満、又は３ミリ秒未満のフレーム応答時間を有する市販の透過性の液晶表示パネルは、例えば、Ｔｏｓｈｉｂａ  Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ  Ｄｉｓｐｌａｙ（ＴＭＤ）の任意に補正されるベンド（optionally compensated bend：ＯＣＢ）モードパネルＬＴＡ０９０Ａ２２０Ｆ（Ｔｏｓｈｉｂａ  Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊａｐａｎ）である。
【００２５】
バックライト３０は、右目画像用固体光源３２と左目画像用固体光源３４との間で少なくとも９０ヘルツ、又は１００ヘルツ、又は１１０ヘルツ、又は１２０ヘルツ、又は１２０ヘルツを超える速度で変調され得る有用な任意のバックライトであってもよい。図示のバックライト３０は、右目画像用固体光源３２に隣接する第１の光入力表面３１、及びその反対側の、左目画像用固体光源３４に隣接する第２の光入力表面３３、並びに光出力表面３５を含む。固体光源は、少なくとも９０ヘルツの速度で変調されることができる、任意の有用な固定光源であってもよい。多数の実施形態において、固体光源は、例えば日亜ＮＳＳＷ０２０Ｂ（Ｎｉｃｈｉａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．，Ｊａｐａｎ）などの複数の発光ダイオードである。他の実施形態において、固体光源は、複数のレーザーダイオード又は有機発光ダイオード（即ち、ＯＬＥＤ）である。固体光源は、白、赤、青及び／又は緑などの任意の数の可視光波長を放射することができる。バックライトは、両端に光源を有する光学的に明澄な材料の単一層、又は、１層ごとに光源を有する光学的に明澄な材料の二重（又はそれ以上の）層であることができ、その二重層は、各層ごとに所望の方向に光を優先的に抽出する。
【００２６】
両面プリズムフィルム４０は、第１の面上にレンズ構造及び対向面上にプリズム構造を有する任意の有用なプリズムであり得る。両面プリズムフィルム４０は、鑑賞者が表示された画像の奥行きを知覚するように、バックライトから液晶表示パネル２０へと正確な角度で光を透過する。有用な両面プリズムフィルムが米国特許公報第２００５／００５２７５０号及び同第２００５／０２７６０７１号に記載されており、これらの公報は、本開示と矛盾しない範囲で本願に組み込まれる。これら両面プリズムフィルムは、約６０度の開放角を有し、鑑賞者の両目間の距離にほぼ等しい（即ち約６度）の画像の分離を提供する。
【００２７】
画像ソース６０は、例えば、ビデオソース又はコンピューターでレンダリングされたグラフィックソースなどの画像フレーム（例えば、第１の画像視野及び左眼用画像視野）を供給することができる任意の有用な画像ソースであってよい。多数の実施形態において、ビデオの供給源は、５０ヘルツ〜６０ヘルツ以上で画像フレームを供給することができる。多数の実施形態において、コンピューターでレンダリングされたグラフィックの供給源は、１００ヘルツ〜１２０ヘルツ以上で画像フレームを供給することができる。
【００２８】
コンピューターでレンダリングされたグラフィックの供給源は、ゲームコンテンツ、医学画像コンテンツ、計算機支援設計コンテンツなどを供給することができる。コンピューターでレンダリングされたグラフィックの供給源は、例えば、Ｎｖｉｄｉａ  ＦＸ５２００グラフィックスカード、Ｎｖｉｄｉａ  ＧｅＦｏｒｃｅ  ９７５０  ＧＴＸグラフィックスカード、又はラップトップコンピューターなどの可搬式のためのＮｖｉｄｉａ  ＧｅＦｏｒｃｅ  ＧＯ  ７９００  ＧＳグラフィックスカードなどのグラフィックス処理装置を有してもよい。コンピューターでレンダリングされたグラフィックの供給源はまた、例えば、ＯｐｅｎＧＬ、ＤｉｒｅｃｔＸ、又はＮｖｉｄｉａ専用の３Ｄステレオドライバなどの適切なステレオドライバソフトウェアを組み入れることもできる。
【００２９】
ビデオの供給源は、ビデオコンテンツを供給することができる。ビデオの供給源は、例えばＮｖｉｄｉａ  Ｑｕａｄｒｏ  ＦＸ１４００グラフィックスカードなどのグラフィックス処理装置を有することができる。ビデオの供給源はまた、例えば、ＯｐｅｎＧＬ、ＤｉｒｅｃｔＸ、又はＮｖｉｄｉａ専用の３Ｄステレオドライバなどの適切なステレオドライバソフトウェアを組み入れることもできる。
【００３０】
同期駆動要素５０は、右目画像用固体光源３２及び左目画像用固体光源３４の作動及び停止（即ち変調）を、１秒当たり９０フレーム以上の割合で液晶表示パネル２０に供給される画像フレームと同期させて、ちらつきのないビデオ又はレンダリングされたコンピューターグラフィックスを生成する任意の有用な駆動要素を含むことができる。同期駆動要素５０は、例えば特注の固体光源駆動電子装置に結合されたＷｅｓｔａｒ  ＶＰ−７ビデオアダプタ（Ｗｅｓｔａｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｓｔ．Ｃｈａｒｌｅｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）などのビデオインターフェイスを有することができる。
【００３１】
図２Ａ及び図２Ｂは、動作中である例示的な立体的表示装置１０の概略的側面図である。図２Ａでは、左目画像用固体光源３４が点灯しており、右目画像用固体光源３２は点灯していない。この状態で、左目画像用固体光源３４から発せられた光は、バックライト３０、両面プリズムシート４０、及び鑑賞者又は観察者の左目１ａに向けられた第１の画像視野（即ち左目用画像）を提供する液晶パネル２０を透過する。
【００３２】
図２Ｂでは、右目画像用固体光源３２が点灯しており、左目画像用固体光源３４は点灯していない。この状態で、右目用の固体光源３２から発せられた光は、バックライト３０、両面プリズムシート４０、及び鑑賞者又は観察者の右目１ｂに向けられた第２の画像視野（即ち右目用画像）を提供する液晶パネル２０を透過する。
【００３３】
１秒当たり、少なくとも４５枚の左目用画像及び少なくとも４５枚の右目用画像（左目用画像と右目用画像とで交互に切り替わり、画像はおそらくは以前の画像の対を繰り返すものである）を鑑賞者に提供することで、ちらつきのない３Ｄ画像が鑑賞者に提供される。したがって、コンピューターでレンダリングされた画像又は静止画像カメラ若しくはビデオ画像カメラから取得された画像による、異なる右視点画像及び左視点画像の対が表示されると、光源３２及び３４の切り替えと同期して表示される場合、鑑賞者は２つの異なる画像を視覚的に融合することができ、フラットパネルディスプレイから奥行きの知覚が生み出される。この視覚的にちらつきのない動作の限界は、上で議論したように、液晶表示パネル上に表示されている新しい画像が安定化するまでバックライトがオンとなるべきでなく、さもなければクロストーク及び劣った立体的画像が知覚されるということである。
【００３４】
図３は、フレネルレンズ要素５０を含む図１の例示的な表示装置１０の概略的側面図である。この表示装置は、液晶表示パネル２０と、上述のような液晶表示パネル２０に光を供給するように位置決めされたバックライト３０とを含む。バックライト３０は、光透過面３５と、対向する光入射面３１、３３と、光を第１の光入射面３１に入射する右目画像用固体光源３２と、光を第２の光入射面３１に入射する左目画像用固体光源３４とを含む。右目画像用固体光源３２及び左目画像用固体光源３４は、右目画像用固体光源３２と左目画像用固体光源３４との間で、少なくとも９０ヘルツの速度で変調されることが可能である。両面プリズムフィルム４０が、上述のように、液晶表示パネル２０とバックライト３０との間に配置されている。
【００３５】
フレネルレンズ要素５０は、両面プリズムフィルム４０に近接して配置されている。両面プリズムフィルム４０は、バックライト３０の光透過面３５とフレネルレンズ要素５０との間に配置されている。多くの実施形態において、フレネルレンズ要素５０は、図３に示されるように、液晶表示パネル２０と両面プリズムフィルム４０との間に配置される。他の実施形態では、フレネルレンズ要素５０は、液晶表示パネル２０によって透過された光を受光するように配置される。これらの実施形態では、液晶表示パネル２０は、両面プリズムフィルム４０と、図３に点線で示されているフレネルレンズ要素５０との間に配置される。フレネルレンズ要素５０は、両面プリズムフィルム４０から透過した光をディスプレイ１０の鑑賞者に向けて収束させる。
【００３６】
フレネルレンズ要素５０は、平らな側部５２と小平面側（即ち、溝付き側）５４とを含む。多くの実施形態において、フレネルレンズ要素５０の小平面側５４は両面プリズムフィルム４０に向けられ、平らな側５２は、液晶表示パネル２０又はディスプレイ１０の鑑賞者に向けられる。フレネルレンズ要素５０はディスプレイ１０の鑑賞者に向けて光を収束させるので、フレネルレンズ要素５０は収束フレネルレンズ要素５０と記載される。
【００３７】
多くの実施形態において、フレネルレンズ要素５０は、ディスプレイ１０の幅に沿って直線的に延びる複数の平行な線形小平面を含む線形フレネルレンズ要素５０である。多くの実施形態において、フレネルレンズ要素５０は線形収束フレネルレンズ要素５０である。多くの実施形態において、フレネルレンズ要素５０は、ディスプレイ１０の幅に沿って直線的に延び、かつ両面プリズムフィルム４０の線形レンズ特徴部及び線形プリズム特徴部に対して平行な、複数の平行な線形小平面を含む線形フレネルレンズ要素５０である。いくつかの実施形態において、フレネルレンズ要素５０は、ディスプレイ１０の幅に沿って直線的に延び、両面プリズムフィルム４０の線形レンズ特徴部に対して平行であり、かつ両面プリズムフィルム４０の複数の線形レンズ特徴部と位置合わせされる、複数の平行な線形小平面を含む線形フレネルレンズ要素５０である。
【００３８】
多くの実施形態において、フレネルレンズ要素５０は、フレネルレンズ要素５０に沿った位置の関数に応じて変化する焦点距離を有する。したがって、いくつかの実施形態において、フレネルレンズ要素５０の縁部に沿った位置は、フレネルレンズ要素５０の中心に近い位置よりも短い焦点距離を有し得る。
【００３９】
図４は、両面プリズムフィルム４０及びフレネルレンズ要素５０の一部分の断面図である。フレネルレンズ要素５０は、上述のように、平らな側５２と溝付き小平面側５４とを含む。両面プリズムフィルム４０は、第１の主表面上の複数の平行な線形プリズム特徴部４４と、第２の主表面に対向する第２の主表面上の複数の平行な線形レンズ特徴部４２とを含む。
【００４０】
複数の平行な線形プリズム特徴部４４はピッチＰＰ値を有し、複数の平行な線形レンズ特徴部４２はピッチＰＬ値を有する。ピッチＰＬ値は、レンズの谷部分４３の間の直線距離として定義される。ピッチＰＰ値は、プリズムの谷部分４６の間の直線距離として定義される。多くの実施形態において、ピッチＰＰ値はピッチＰＬ値より大きい。多くの実施形態において、このピッチの差は、例えば、０．００１〜０．２％、又は０．０１〜０．１％の範囲内のように非常に小さい。両面プリズムフィルム４０のこのピッチの差は、本明細書では「相違ピッチ」両面プリズムフィルム４０と呼ばれる。多くの実施形態において、レンズ特徴部４２は、両面プリズムフィルム４０の中心領域でプリズム特徴部４４と名目上位置合わせされ、対向する特徴部４２、４４は、フィルムの中心からの距離が大きくなるにつれて位置がよりずれるようになる。この相違ピッチ両面プリズムフィルム４０は、フィルムが両面プリズムフィルム４０の中心からの距離の関数に応じて光の「トーイン」を徐々に増加させることを可能とする。これら実施形態の多くでは、光の最大「トーイン」角度は、相違両面プリズムフィルム４０の縁部において１０度である。
【００４１】
図５は、フレネルレンズ要素が自動立体的な視距離に与える影響を示すノモグラフである。このノモグラフは、本明細書に記載の自動立体表示装置にフレネルレンズ要素を加えると、フレネルレンズ要素を有さずに可能である場合よりも大きなディスプレイの３Ｄ観察が可能となることを示している。ディスプレイのアスペクト比は１６：１０に設定された。
【００４２】
実線は「相違」と標示され、図４に記載の相違ピッチ両面プリズムフィルムを有する、図１に示されるような自動立体ディスプレイを指す。この相違ピッチ両面プリズムフィルムの光の最大トーイン角度は１０度であった。図のように、視距離１０００ｍｍで表示相違約４５０ｍｍが可能となる。
【００４３】
点線は「フレネル」と標示され、図４に記載の相違ピッチ両面プリズムフィルムを有さない、図１に示されるような自動立体ディスプレイを指す。フレネルレンズの光の最大角度は２５度であった。小平面側の溝のピッチは０．０８８ｍｍに設定され、平らな側の接合体は１×１０９ｍｍに設定され、小平面側の接合体は５００ｍｍに設定され、半値幅は２００ｍｍに設定され、抜き勾配は４度に設定された。図のように、視距離１０００ｍｍで表示相違約１０００ｍｍが可能となる。
【００４４】
一点鎖線は「相違＋フレネル」と標示され、図４に記載の相違ピッチ両面プリズムフィルムを有する、図１に示されるような自動立体ディスプレイを指す。この相違ピッチ両面プリズムフィルムの光の最大トーイン角度は１０度であった。フレネルレンズ要素の光の最大角度は２５度であった。小平面側の溝のピッチは０．０８８ｍｍに設定され、平らな側の接合体は１×１０９ｍｍに設定され、小平面側の接合体は５００ｍｍに設定され、半値幅は２００ｍｍに設定され、抜き勾配は４度に設定された。図のように、視距離１０００ｍｍで表示相違約１６００ｍｍが可能となる。
【００４５】
このノモグラフは、フレネルレンズ要素及び相違ピッチ両面プリズムフィルムを、本明細書に記載の自動立体表示装置に加えると、フレネルレンズ要素又は相違ピッチ両面プリズムフィルムを有して又は有さずに可能である場合よりも大きなディスプレイの３Ｄ観察が可能となることを示している。
【００４６】
このように、フレネルレンズ要素を有する自動立体ディスプレイの実施形態が開示された。本発明は、開示されたもの以外の実施形態でも実施可能であることを当業者は理解するであろう。開示された実施形態は、例証の目的で提示されているのであって、制限するものではなく、本発明は、次に続く請求項によってのみ限定される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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