【手続補正書】
【提出日】平成24年1月30日(2012.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は照明マトリクスとして機能する光変調器を有する制御可能照明装置を備えた透過型自動立体ディスプレイに関する。この光変調器から放射された光は、画像形成手段により平行光束として画像再生マトリクスを介して可視領域として観察者の一つの眼上に向けて結像され、この可視領域の各々では三次元画像表示が観察される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
図１は、ディスプレイの動作原理を上面図で模式的に示しているが、縮尺は示されていないし、すべての数の光学エレメントは含まれていない。
画像形成マトリクス１１０内の多数のレンズエレメント１１１〜１１４は、照明マトリクス１２０のスイッチ可能な点形状照明エレメント１１〜４６を観察者の目ＥR、ＥL上に結像する。広領域光源１３０によって照明されると、照明マトリクス１２０はレンズエレメント及び観察者ごとに１以上の光束Ｂ１〜Ｂ４を生成し、この光束は重ね合わさり、追跡・画像制御部１６０による照明エレメント１１〜４６の選択的な起動によって、観察者の目の位置に二次元のスイートスポット（可視領域）ＳRを形成する。画像形成マトリクス１１０、照明マトリクス１２０、および光源１３０はともに、有向バックライトの形態の制御可能スイートスポット部を作成して、追跡・画像制御部１６０が対象とする観察空間内の位置から観察可能な透過型ＬＣＤ画像マトリクス１４０の画像をレンダリングする。実際には、はるかに多数のレンズエレメント１１１〜１１４と照明エレメントが提供される。ＬＣＤマトリクスの画素又はサブ画素はそれぞれ照明エレメントとして好適に用いられる。
観察者への経路において、光束Ｂ１〜Ｂ４は画像再生マトリクス１４０の広い領域を通過し、画像再生マトリクスは画像信号ＰＳＳの立体画像列のうち一つの画像だけを交互に含む。位置発見器１５０は、ディスプレイ正面の観察者の数とその観察者の目ＥR、ＥLの位置を判定する。このため、図に例示されているように、追跡・画像制御部１６０は、画像列の現在の画像を観察可能にレンダリングするために、照明エレメント１３、２４、３５、４６を起動する。図１に示されているように、照明エレメント１３、２４、３５、４６は、後続するレンズエレメントの光軸に対して相対的に異なる位置に存在する。観察者が移動した場合、目の位置が変化するにしたがって各スイートスポット束を追跡するために、追跡・画像制御部１６０は他の照明エレメントを起動することになる。表示する立体画像を入れ替えるために、追跡・画像制御部１６０は、各画像の変化に同期して照明エレメントを切り替えることによって、一人またはすべての観察者の目の各々に対して後続する画像を観察可能にレンダリングする。この期間中は他方の目に対して画像は照明されないため、観察不可となる。画像マトリクスと各目に対する同期した画像形成によって提供される画像列が左右の目に対して十分高速に結像されるならば、観察者の目は観察者に対して提供される画像の時間分解能にもはや追いつくことができない。両方の目は画像列を立体表示として知覚する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
光束Ｂ１〜Ｂ４は実際には、起動中の照明エレメント１３、２４、３５、４６の各々が目ＥR又はＥLの位置の平面上に結像されて少なくとも直径数ミリメートルまで拡大されるように伝播する。動作原理の説明を簡単にするために、本明細書のすべての図面では、平行光束はスイートスポット（可視領域）を形成する。しかし、実際には、光路は視準からわずかに外れる。あらゆる場合に、スイートスポット部は、少なくとも観察者の目の大きさはあるスイートスポット領域の外縁を光束Ｂ１〜Ｂ４の各々が少なくともカバーするように構成される。これにより、観察者は、均質な照明の下で画像マトリクスのすべての表示領域を観察することが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
実際には、レンチキュラアレイが画像形成手段として用いられると、起動中の照明エレメントの光が選択されたレンチキュールによる平行光束として結像されたときは、雑音となる迷光（偽光）が余分に発生して不都合であることが知られている。起動中の照明エレメントの光は、特定のレンチキュールだけでなく、その特定のレンチキュールの左右の隣接する両方のレンチキュールも照明してしまう。この光は、強度は弱いが観察者の目には到達しうる余分な二次平行光束を生成する。この二次平行光束は、ディスプレイ正面の複数の観察者が三次元表示の観察を望んだ場合、立体画像の表示にとって特に不都合である。この場合、右目用の平行光束の二次平行光束が隣の観察者の左目に飛び込むことによって、この左目に右の立体画像が提供されるということが起こってしまう。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明によれば、上記課題は互いに隔たりを有する二つのストライプ偏光シートを光路に配置することにより解決される。使用される偏光シートは、異なる偏光方向が交互に存在するストライプを有するように構成される。好適には、第１及び第２のストライプ偏光シートの偏光が等しいストライプが光の方向に互いに対向して重なり合っている。これは、光を意図した方向、即ち、選択された観察者の各目の現在位置に向けるためである。本発明の一例によれば、第１のストライプ偏光シートが照明マトリクスとして動作する光変調器の光出力側に配置され、第２のストライプ偏光シートが好適にはレンチキュラアレイである画像形成手段の正面に配置される。このようにして、余分に生じる弱発光の二次平行光束が抑制される。さらに、両方の偏光シートのストライプの幅はレンチキュラアレイのレンチキュールの幅と等しいことが必要である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の例において、画像形成手段は、平行に配置された多数の球状レンチキュールを有するレンチキュラアレイから構成され、各々の場合について、平行光束としてレンチキュラアレイの一つのレンチキュールを介して、各照明エレメントの光を結像する。画像形成手段を、ストライプとなるように微小レンズをマトリクス状に配置したものとすることも可能であることも、本発明の技術的範囲に含まれる。ストライプ偏光シートを同様に配置すべきである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図２では、ディスプレイ内の照明光路を分けて模式的に示している。
照明マトリクス１は、マトリクス状に配置された多数のセルを有する光変調器により実現されるが、このセルは照明エレメントを示す。照明マトリクス１の黒色領域は非起動照明エレメントである。次に、平行の隣接する球状レンチキュール３を有するレンチキュラアレイ２として構成された画像形成手段が光の方向に後続する。列ごとに起動された照明エレメントから到来する光は、レンチキュラアレイ２に入射する。起動する照明エレメントは、現在の観察者の位置にしたがって逆光追跡計算によって判定されていた。図中の３つの球状レンチキュール３の中央のレンチキュールは、観察者の左又は右の各目に対して光を平行光束４として向け（ここでは不図示）、各目において三次元表示を行うための可視領域を生成する。しかし、起動中の照明エレメントの光は強度が弱い二次平行光束５の原因にもなる。二次平行光束５の光は平行光束４と同一の出発点を有する。しかし、二次平行光束５は、図２のように、平行光束４の左右の角度に発散する。これは、複数の観察者が三次元表示の観察を望んだ場合に、上述した結像の品質の劣化に結びつきうる。すなわち、例えば、平行光束４が時系列的に制御された右の立体画像を同期して表示する場合、第１の観察者の右の立体画像を第２の観察者の左目が受け取る可能性がある。立体表示のクロストークが発生する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図３によれば、上記課題を解決するために、自動立体ディスプレイの光路内に二つのストライプ偏光シート６が配置される。第１の偏光シート６は照明マトリクス１の光出力領域の正面の光路内に配置され、第２の偏光シート６はレンチキュラアレイ２の正面に配置される。二次平行光束５を抑制するために、第１及び第２の偏光シート６の偏光方向が等しいストライプが、互いに対向して重なり合うように配置される。両方の偏光シート６のストライプの幅は、レンチキュラアレイ２のレンチキュール３の幅と等しい。起動中の照明エレメントから始まっている矢印は、光伝播のとりうる方向を示している。第１の偏光シート６は偏光子として機能し、第２の偏光シートは検光子として機能する。第１の偏光シート６を通過するとき光は偏光させられ、平行光束４として第２の偏光シート６を通過する。第２の偏光シート６の網掛けを付した領域に迷光が入射した場合、その偏光させられた光は偏光が異なるため、この箇所を通過することができない。偏光方向が等しい隣の領域は、迷光がその領域に入射することが現実にはないほど遠く離れているため、したがって、他の二次平行光束５は発現することは全くあり得ない。
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動立体ディスプレイ用の制御可能照明装置であって、
光変調手段の起動中の照明エレメントから放射された光が、画像形成手段による平行光束の中で画像再生マトリクスを介して各々の場合に観察者の一つの目に対して結像され、
−  位置発見手段が個々の前記観察者の目の位置を判定し、
−  前記画像形成手段はマトリクス状に配置された複数の画像形成エレメントを有し、前記平行光束は１以上の画像形成エレメントにより結像され、
−  個々の照明に同期して、対応する立体画像が三次元画像を作成するために前記ディスプレイ上に表示され、
光路において２つのストライプ偏光シート（６）が互いに距離を隔てて配置され、
両方の前記偏光シート（６）のストライプは、異なる方向の偏光を交互に有し、
偏光方向が等しい前記ストライプは互いに対向して重なり合うように配置され、これにより、余分に生じる弱発光の二次平行光束（５）が抑制される
ことを特徴とする制御可能照明装置。
【請求項２】
第１の前記ストライプ偏光シート（６）は、前記光変調手段の光出力側に配置され、
第２の前記ストライプ偏光シート（６）は、前記画像形成手段の正面に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の制御可能照明装置。
【請求項３】
前記画像形成手段は、平行に配置された複数のレンチキュール（３）を有するレンチキュラアレイ（２）であり、
平行光束（４）の各々は、前記レンチキュラアレイ（２）の一つのレンチキュール（３）を透過し、
前記レンチキュール（３）は逆光追跡計算により判定される
ことを特徴とする請求項１に記載の制御可能照明装置。
【請求項４】
前記両方の偏光シート（６）のストライプの幅は、前記レンチキュラアレイ（２）のレンチキュール（３）の幅と等しいことを特徴とする請求項３に記載の制御可能照明装置。
【請求項５】
前記観察者の目から始まる前記逆光追跡計算を用いて、起動すべき前記照明エレメントの位置と、前記画像形成手段の透過すべき前記画像形成エレメントの位置とが判定される
ことを特徴とする請求項３に記載の制御可能照明装置。
【請求項６】
複数の画像又は画像列のような画像情報が、二次元若しくは三次元モードで、又は混合モードで、選択的に複数の観察者に表示される、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御可能照明装置。
【請求項７】
前記平行光束が重ね合わさり、追跡・画像制御部による照明エレメントの選択的な起動により、観察者の目の位置に二次元の可視領域を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御可能照明装置。
【請求項８】
画像形成マトリクス、照明マトリクス、および光源はともに、有向バックライトの形態の制御可能スイートスポット部を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御可能照明装置。
【請求項９】
前記画像再生マトリクスは、画像信号の立体画像列のうち一つの画像だけを交互に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御可能照明装置。
【請求項１０】
前記位置発見手段は、ディスプレイ正面の観察者の数とその観察者の目の位置とを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御可能照明装置。
【請求項１１】
自己発光する複数の照明エレメントを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御可能照明装置。
【請求項１２】
前記画像形成手段は、ストライプ形状で微小レンズをマトリクス状に配置したものである、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御可能照明装置。
【請求項１３】
前記光変調手段は、照明エレメントを示す、マトリクス状に配置された多数のセルを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御可能照明装置。
【請求項１４】
第１の前記偏光シートは偏光子として機能し、第２の前記偏光シートは検光子として機能する、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御可能照明装置。