(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある数のアドレス可能なピクセルを含むディスプレイアレイ、
前記ディスプレイアレイにおける前記ピクセルをアドレス指定するための手段、及び
前記ディスプレイアレイに表示された２次元の像のステレオペアを、前記ペアの各々の像がユーザーの左の及び右の目のそれぞれ一つへ方向付けられるように、分割するための前記ディスプレイアレイの前方におけるスプリッティングスクリーン
を含む、自動立体視的なディスプレイデバイスであって、
前記ディスプレイデバイスが、コリメート光が前記スプリッティングスクリーンに向かって前記ディスプレイアレイのピクセルによって放出されるように、光を提供するための手段を含むと共に、
前記スプリッティングスクリーンが、ダイナミックスプリッティングスクリーンである、自動立体視的なディスプレイデバイスにおいて、
前記デバイスは、各々のピクセルの光が、複数のビューイングゾーンについて表示されたそれぞれ異なる２次元の像のステレオペアと共に、前記ディスプレイデバイスの出力の視野の左及び右側の間におけるフレーム時間当たりの複数のビューイングゾーンにわたって掃引されるように、前記スプリッティングスクリーンにおける前記スプリッティングスクリーンを通じて透過させられた前記ディスプレイアレイのピクセルによって放出された光の射出の角度を制御するために前記ダイナミックスプリッティングスクリーンを制御するための手段を含むことを特徴とする、自動立体視的なディスプレイデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の自動立体視的なディスプレイデバイスにおいて、
前記スプリッティングスクリーンは、前記ディスプレイアレイのピクセルに関して、ピクセルから放出されたコリメート光が、前記レンズの光軸上ではない経路に沿ってレンズに入るように配置された複数のシリンドリカルレンズを有するレンチキュラーレンズスクリーンであると共に、
前記レンズの曲率は、制御可能なものである
ことを特徴とする、自動立体視的なディスプレイデバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の自動立体視的なディスプレイデバイスにおいて、
前記スプリッティングスクリーンは、液体レンズアレイ及び電極を有する、エレクトロウェッティング液体レンズ、並びに、前記電極の間に電圧差を提供するための手段を含むと共に、それによって、エレクトロウェッティング液体レンズの形状が、電極にわたる電圧差の関数である
ことを特徴とする、自動立体視的なディスプレイデバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の自動立体視的なディスプレイデバイスにおいて、
前記スプリッティングスクリーンは、第二の材料によって埋め込まれた又は囲まれた、第一の材料の固体のレンズである可変なレンズを含むと共に、それによって、前記第一の及び／又は第二の材料の屈折率は、前記第一の又は第二の材料へ印加された電圧に依存性のものである
ことを特徴とする、自動立体視的なディスプレイデバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の自動立体視的なディスプレイデバイスにおいて、
前記スプリッティングスクリーンは、複数の可変なプリズムを含むと共に、前記可変なプリズムに入る光線の偏向の角度が可変なものであると共に、
前記ダイナミックスプリッティングスクリーンを制御するための手段は、前記可変なプリズムと関連させられた、前記可変なプリズムに入射するものであるコリメート光の射出の角度を変動させるために電圧差を印加するための電極を含む
ことを特徴とする、自動立体視的なディスプレイデバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の自動立体視的なディスプレイデバイスにおいて、
前記可変なプリズムは、二つの物質の界面によって形成されたものである可変なエレクトロウェッティングプリズムであると共に、前記界面の形状が、エレクトロウェッティングによって操作されると共に前記可変なエレクトロウェッティングプリズムに入るものである光線が偏向される角度が、可変なものである
ことを特徴とする、自動立体視的なディスプレイデバイス。
【請求項７】
請求項１に記載の自動立体視的なディスプレイデバイスにおいて、
前記スプリッティングスクリーンは、第二の材料によって埋め込まれた又は囲まれた、第一の材料の固体のプリズムである可変なプリズムを含むと共に、それによって、前記第一の及び／又は第二の材料の屈折率は、前記第一の又は第二の材料へ印加された電圧に依存性のものである
ことを特徴とする、自動立体視的なディスプレイデバイス。
【請求項８】
請求項１に記載の自動立体視的なディスプレイデバイスにおいて、
前記ディスプレイデバイスは、前記ダイナミックスプリッティングスクリーンの前方にダイナミックに前記スプリッティングスクリーンを通じて透過させられた光の目視する方向を選択するためのダイナミックパララックスバリアを含むことを特徴とする、自動立体視的なディスプレイデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数のアドレス可能画素を有するディスプレイアレイと、ディスプレイアレイにおける画素をアドレス指定する手段と、ディスプレイアレイの前の分割スクリーンとを有する自動立体ディスプレイ装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
冒頭段落に記載したタイプの自動立体ディスプレイ装置は、特許文献１から公知である。
【０００３】
基本的に、３次元印象は、ステレオペア（観察者の２つの目に向けられた２つの異なる画像）、ホログラフィック技術、又はディスプレイにおける多平面を用いて作成可能である。多平面技術では、容積画像が構成され、ここでは、２Ｄ画素は、３ｄ容積におけるいわゆるボクセルに取って代わられる。多くの多平面ディスプレイの不利点は、ボクセルは光を生成するが、光を遮断しないという点である。これは、透明のオブジェクトをもたらし、表示された画像に文字通りゴースト的且つ不快な様相を与えてしまう。
【０００４】
立体ディスプレイは、このような問題を有さない。立体画像を生成するには幾つかの方法がある。画像は、２Ｄディスプレイ上で時間多重され得るが、これは、観察者が、例えば、ＬＣＤシャッタを有する眼鏡を着用することを必要とする。立体画像が同時に表示されるとき、画像は、頭部に取り付けられたディスプレイ又は偏光眼鏡（その場合、画像は、直交するよう偏光された光を用いて生成される）を用いて適切な目に向けられることが可能である。観察者によって着用された眼鏡は、ビューを効果的に各目に案内する。眼鏡のシャッタ又は偏光器は、この案内を制御するためにフレームレートに同期される。フリッカを阻止するために、フレームレートが２倍にされるか、又は、解像度が２次元の等価画像に対して半分にされなければならない。このようなシステムの不利点は、２つの画像は制限された「周囲を見回す（look  around）」能力しか生成しないことである。更に、任意の効果を生成するために眼鏡を着用しなければならない。これは、眼鏡を着用することに慣れていない観察者には不快であり、また、追加の眼鏡が常に適合するとは限らないので既に眼鏡を着用している人には潜在的な問題がある。
【０００５】
２つの立体画像は、観察者の目の近くではなく、例えば、レンチキュラースクリーン又はパララックスバリアといった分割スクリーンによってディスプレイスクリーンにおいて分割される子とも可能である。例えば、特許文献１の図３及び４に、その原理を示す。
【０００６】
これらのディスプレイは、３Ｄ画像を見るために特別な眼鏡を必要としないという点で自動立体であるが、これらは、通常、空間の固定位置にいる１人の観察者に対してのみ作用する。ビューイングゾーンは非常に狭い。ビューイングゾーン外では、観察者は多数の画像又は立体反転を見て、これは、非常に不快なビューをもたらす。実際には、これは、多くの適用、例えば、居間においては、ビューイングゾーンがあまりにも小さいので、観察者は、３Ｄ画像を見ることが可能となるために１つの特定の場所に座らなければならないということを意味する。これの解決策は、解像度を犠牲にしてマルチビュー画像を提供する。
【０００７】
特許文献１から公知の装置は、画素の列と、対応画素の様々な部分に電子ビームを掃引させるための特別な磁石と、異なる画素列にそれぞれ対応する複数の円柱レンズを有するレンチキュラーレンズスクリーンとを有する平面陰極線管タイプディスプレイを用いることによって狭いビューイングゾーンの問題に対する解決策を提供する。このようにして、マルチビューの自動立体ディスプレイを作成することが可能である。
【０００８】
特許文献１に記載する方法で比較的高い解像度を有するマルチビュー自動立体ディスプレイを得ることが可能であるが、これは、非常に特殊な平面陰極線管を必要とする。平面陰極線管は、特許文献１に記載されるディスプレイ装置に必要な特別偏向メカニズムの使用以外でも、他の文献に頻繁に記載されるが、あまり功を奏してはいない。
【特許文献１】米国特許第６，２７５，２５４号
【特許文献２】米国特許第５，７１７，４５３号
【特許文献３】欧州特許出願番号ＥＰ０８３３１８３Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明は、公知の装置に対する代案を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このために、本発明の装置は、ディスプレイ装置は、分割スクリーンに向けてディスプレイアレイの画素によって放射される視準光を供給する手段を有し、分割スクリーンは、ダイナミック分割スクリーンであり、装置は、分割スクリーンを透過するディスプレイアレイの画素によって放射される光の射出角を制御するためにダイナミック分割スクリーンを制御する手段を有することを特徴とする。
【００１１】
視準光は、本発明の概念において、一般的には１０度以下、好適には５度以下、最も好適には約２度以内の比較的狭い角度の範囲に限られる光を意味する。本発明の枠組みにおいて、「視準」は、必ずしも２つの方向でなくてよい走査方向、即ち、必ずしも走査方向に垂直の方向でなくてよい少なくとも１つの方向における視準を意味する。実際には、視準とは、しばしば、水平方向（左右）における視準を意味する。一方で、垂直方向（上下）における視準は、あまり明確ではない又は全く明確ではない、又はあまり明確ではないことが可能である又は全く明確ではないことが可能である。
【００１２】
分割スクリーンに入る視準光を使用することによって、分割スクリーンに入来する光の光路は、実質的に固定され、特に、分割スクリーンに対する方向及び／又は位置が固定される。分割スクリーンはダイナミックである。即ち、分割スクリーンは、光路の射出角が、分割スクリーンを透過するディスプレイアレイの画素によって放射される光の射出角を制御可能に変更することによって射出角の範囲に亘って制御可能且つ走査可能であるよう制御可能な光学特性を有する光学素子を有する。このようにして、マルチビュー、即ち、１人以上の人のためのワイドビューイングゾーンを有する立体ディスプレイ装置が得られる。射出角を変化することによって、特定の画素の光は、動作時に、様々なビューイングゾーンに方向付けられる。これは、公知のマルチビュー自動立体装置との基本的な差異である。というのは、公知の装置では、マルチビュービューイングの各ビューイングゾーンに対して、様々な画素又は画素の部分が割り当てられるからである。
【００１３】
光を視準することは、比較的単純な動作であり、当業者には周知であり、多くの又は全ての周知のマトリクスディスプレイ装置、即ち、特殊で功を奏していないディスプレイ装置を必要としない装置に適用可能である。それ自体が視準光を放射するディスプレイアレイ（例えば、１つ以上のレーザに基づくディスプレイアレイ）を使用することが可能である。又は、通常は、非視準の、即ち、拡散の光を放射する画素のマトリクスを供給し、分割スクリーンの前の光路内に光を視準するコリメータ（例えば、フレネルレンズ又は穴を有するプレート）を配置するＬＣＤ又はＯＬＥＤディスプレイアレイといったマトリクスを使用することが可能である。このようなコリメータは、連続光源（例えば、ＬＣＤマトリクスディスプレイのバックライト）と切り替え可能な空間光変調器（例えば、ＬＣＤ表示装置のＬＣＤアレイ）の間か、又は切り替え可能な光変調器の後に位置付けられることが可能である。ＰＬＥＤ又はＯＬＥＤディスプレイアレイ（これらの装置では、画素は、広い角度範囲で光を放射する）を使用する場合、コリメータは、分割スクリーンとＰＬＥＤ又はＯＬＥＤアレイとの間に位置付けられ得る。コリメータは、例えば、フレネルレンズであるレンズのアレイか、又は、特定の狭い角度範囲内でしか光を透過しないフィルタであることが可能である。１つの代替案は、例えば、光源と分割スクリーンの間に位置付けられ、狭い前傾角度（forward  angle）範囲でのみ光を透過し、この範囲外の光は反射する多層干渉フィルタである。これらの実施例のいずれにおいても、視準光は、分割スクリーンに入る。
【００１４】
走査可能な分割スクリーンは、画像を走査し、連続して画像を射出角の範囲において表示する。ディスプレイスクリーンの画素をアドレス指定する手段を用いて、ディスプレイアレイ上に表示された画像を走査とタイミングを合わせることにより、画像のマルチビュー自動立体表示が達成可能である。
【００１５】
第１のクラスの実施例では、分割スクリーンは、ディスプレイアレイの画素に対し、画素の視準光は軸外でレンズに入るよう配置される複数の円柱レンズを有するレンチキュラーレンズスクリーンであり、レンズの焦点は制御可能である。視準光は、レンズの軸外で入射するので、射出光は、偏向角を有してレンズを射出する。この偏向角は、レンズの焦点に依存する。レンズの焦点を変更することにより、偏向の角度（及びそれによって射出角）が制御可能である。これにより、画素により生成された光は射出角範囲を掃引する。
【００１６】
本発明の実施例では、分割スクリーンは、液体レンズアレイと電極を有する可溶性液体レンズと、電極間に電圧差を供給する手段とを有し、可溶性液体レンズの形状は電極間の電圧差の関数である。可溶性レンズの形状における変化は、射出角に影響を及ぼす。
【００１７】
レンズの形状は、電極間の電圧差を変更することによって、変えられ得る。（±３０°
乃至±５０°の）実質的な掃引が可能である。特許文献２は、自動立体装置に可変可溶性レンズ（又は、特許文献２において名付けられるように可変焦点液体レンズ）を使用することが記載されることを認識する。しかし、この公知の装置では、各点又は画素に対して、可変レンズが関連付けられ、各画素からの光線は、当該の画素に所望される３Ｄ深度に対応する所定の角度で目に到達するよう制御される。観察者は依然として同じスポットに位置付けられる（即ち、射出角は変わらない）が、深度認識を与えるよう焦点が変更される。この発明では、光の軸外入射は、射出角、即ち、ビューイングゾーンに亘っての光の掃引に変化をもたらす。
【００１８】
或いは、可変レンズは、第１の材料の固体のレンズであり、第２の材料に埋め込まれるか又は囲まれ、第１の材料及び／又は第２の材料の屈折率は、第１の材料或いは第２の材料の上に、又は、第１の材料或いは第２の材料に亘って印加される電圧に依存する。屈折率を変更することによって、レンズの焦点を変更することが可能である。これは、前に記載した実施例に対してはあまり好適ではない実施例である。何故なら、焦点において比較的小さい変化が可能であり、掃引を低減するからである。
【００１９】
本発明の装置の第２の好適なクラスの実施例では、分割スクリーンは、複数の可変プリズムと、可変プリズムに関連付けられ、可変プリズム上に入射する視準光の射出角を変化するために電圧差を印加する電極とを有する。
【００２０】
本発明の概念における「可変プリズム」とは、画素アレイに面する面においてプリズムに入射する光線の偏向角がダイナミックに可変である該プリズムを意味する。この実施例は好適である。というのは、（可溶性レンズと比較して）幾らかより大きい掃引の角度が可能であり、また、軸外での入射の制限がなくなるからである。この制限がなくなることは、設計及び精度におけるより多くの自由を可能にする。更に、光の視準に関する制限は、可変レンズより可変プリズムの方が少ない（即ち、幾らか大きい入射角の変動が可能にされる）。
【００２１】
本発明の実施例では、可変プリズムは、可変ウェッティングプリズムによって形成される。
【００２２】
可変ウェッティングプリズムにおいて、電圧差の印加は、プリズムの角度の変化をもたらし、射出角を変化する。
【００２３】
本発明の実施例では、可変プリズムは、第１の材料の固体プリズムによって形成され、第２の材料に埋め込まれるか又は囲まれ、第１の材料及び／又は第２の材料の屈折率は、第１の材料或いは第２の材料の上に、又は、第１の材料或いは第２の材料に亘って印加される電圧に依存する。屈折率を変更することによって、射出角を変更することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の上述した及び他の面は、以下に説明する実施例から明らかとなり、また、実施例を参照して説明する。
【００２５】
図面は縮尺が取られているわけではない。一般的に、同一の構成要素は図面において同じ参照符号で示す。
【００２６】
図１は、２つの立体画像５及び６を分割するレンチキュラースクリーン３の基本原理を示す。２つの立体画像の垂直線は、バックライト１を有する、例えば、空間光変調器２（例えば、ＬＣＤ）上に（空間的に）交互に表示される。バックライトと空間光変調器は組み合わされて、画素アレイを形成する。レンチキュラースクリーン３のレンズ構造は、観察者の適切な目に立体画像を案内する。
【００２７】
図２は、２つの立体画像を分割するパララックスバリアの基本原理を示す。２つの立体画像の垂直線は、バックライトを有する、例えば、空間光変調器（例えば、ＬＣＤ）上に交互に表示される。パララックスバリア７の格子構造は、観察者４の各目が適切な立体画像（５、６）を見ることを確実にする。
【００２８】
図３Ａ及び３Ｂは、特許文献１に示す原理と同じ原理を示す。
【００２９】
従来のバリア自動立体ディスプレイシステムでは、バリア３１は、ディスプレイアレイ３２の前に配置される。画像のステレオペアの左画像と右画像は、垂直ストリップにスライスされる。左画像のストリップ３２Ｌ及び右画像のストリップ３２Ｒは、アレイ３２上に交互に配置される。スロット３１Ａがバリア３１内に形成される。スロット３１Ａは、観察者の左目４Ｌは、左画像のストリップ３２Ｌのみを見ることができ、右目４Ｒは、ペアの右画像のストリップ３２Ｒのみを見ることができるよう位置付けられる。観察者は、３次元のフル画像を再構成する。
【００３０】
図３Ｂを参照するに、バリア３１は、垂直円柱レンズ３３Ａのアレイを有するレンチキュラーレンズスクリーン３３に取って代わられる。各垂直円柱レンズ３３Ａは、左画像ストリップ３２Ｌと右画像ストリップ３２Ｒの異なるペアに対応する。動作時は、各レンズは、観察者の左目４Ｌを左画像ストリップ３２Ｌ上に、観察者の右目４Ｒを右画像ストリップ３２Ｒ上に案内する。
【００３１】
図４は、基本的な立体装置の問題を説明する。正しいビューイングゾーンに座っていない観察者は困惑する。ビューイングゾーンは非常に狭い。ビューイングゾーン外では、観察者は複数の画像又は立体反転（stereo  inversion）を見ることになり、これは、非常に不快なビューをもたらす。実際には、これは、多くの適用、例えば、居間においては、ビューイングゾーンがあまりにも小さいので、観察者は何を見るにも１つの特定の場所だけに座らなければならないことを意味する。居間における使用では、１人の観察者しか３Ｄ画像を見ることができず、それもある１つの場所に座ったときにしか見ることができないので、これは最適からはほど遠い。
【００３２】
特許文献１の図６に示すように、レンチキュラースクリーンの各レンズに対し１つ以上のディスプレイ素子の垂直列を用いることが可能である。このようにすると、マルチビューディスプレイが可能である。概略的にこのことを図５に示す。各レンズ３３Ａに、幾つかの画素（３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ、３１Ｆ）が関連付けられる。
【００３３】
パララックスバリアについては、マルチビューアディスプレイは、図６に示すように、バリアの同じスリットを通して空間光変調器の多くの画素（の列）を見ることを可能にすることによって作成することが可能である。これは正常に機能するが、画素数に対するスリットの数は、図４と比べて大幅に減少する、又は、反対に、１スリット当たりの画素数は大幅に増加する。領域６１内の画素は、スリット６２に関連付けられるので、１スリット当たりの画素数は大きい。
【００３４】
両方の解決策において、方向ビューの数は、解像度を犠牲にして増加される。というのは、多数の画素列が各レンズ又は各バリアスリットに関連付けられるからである。これらのレンズ及びスリットは、図４に示す装置における観察者に対する解像度に匹敵する解像度を得るためには、比較的小さいべきであり、従って、これは、例えば、ディスプレイのミリメートル未満の解像度のためには、画素は、１０ミクロン（１００の方向ビューを想定した場合）より小さくなければならないことを意味する。レンチキュラーレンズ及びパララックスバリアに同様に存在する解像度の低下以外に、パララックスバリアを通る光透過も大幅に低減される。何故なら、バリアの約１００の垂直線のうちの１つのみが透明だからである。この光の９９パーセント（以上）の遮断は、非常に非効率なディスプレイをもたらす。
【００３５】
解像度を増加するために、特許文献１に開示される装置は、特別な平面ＣＲＴ装置をしようする。この装置では、特別な磁石を用いて、電子ビームは画素上を掃引される。ＣＲＴにおけるスポットサイズは、依然として比較的大きい光出力を与えながら比較的小さくあることが可能であるので、解像度は、妥当な光出力を有する妥当な値に維持されることが可能である。従って、基本的な問題（即ち、非常に小さい画素サイズが必要であることと光出力に関連した問題）は、特許文献１では解決されておらず、非常に小さくて非常に明るいスポットを作る手段のみが選択される。しかし、上述したように、このことは、非常に特殊で（特許文献１に開示する装置に必要である特別な磁石なしでも）あまり功を奏さないタイプの平面ＣＲＴを必要とする。
【００３６】
部分的な解決策は、ダイナミックパララックスバリア、即ち、スリットにおける開口が動くバリアを使用することであり得る。このような自動立体装置は、特許文献３に、例えば、図３６に開示される。ダイナミックバリア層（ＬＣＤシャッタアレイとなるよう構成可能）では、透過線は、図６のようには固定されていないが、パララックスバリアに沿って（例えば、左から右に又は右から左に）走査される。ダイナミックパララックスバリアの透過線の各位置に対し、異なる画像が、ダイナミックパララックスバリアの背後の空間光変調器上に表示される。このことは、解像度の増加を可能にする。というのは、図６に示す装置とは対照的に、画素は、単一のスリットに関連付けられるわけではないからである。しかし、解像度の増加と同じ率で空間光変調器のフレームレートが増加される（例えば、１００倍）ことが欠点である。この高いフレームレートは、画像を生成するための可能な候補を制限し、また、その他にも問題を生じさせる。高いフレームレートを使用する必要性以外に、膨大な光出力が必要とされる。というのは、特許文献３のダイナミックパララックスバリアは、スタティックパララックスバリアと同様に非効率だからである。
【００３７】
従って、良い３Ｄディスプレイは、眼鏡を必要としないという点で自動立体であり、依然として良好な光出力を有するべきであるという問題は残る。
【００３８】
更に、３Ｄディスプレイは、目の焦点合わせ及び頭痛に関する問題を回避するために「周囲を見回す」能力を有することが好適である。この能力は、観察者の頭部を追跡する追加の手段を必要とすることなくディスプレイに本来備わっているべきであることが好適である。ＴＶ適用では、ディスプレイは、マルチビューア能力を有さねばならない。最後に、３Ｄディスプレイは、２Ｄとも互換性があるべきである。マルチビューア能力を有する上述の自動立体ディスプレイは、基本的にレンチキュラースクリーン又はパララックスバリアによって製造可能であるが、大幅に低下される解像度を犠牲にする。
【００３９】
このために、本発明の装置は、分割スクリーンに向けてディスプレイアレイの画素によって放射される視準光を供給する手段を有し、分割スクリーンは、ダイナミック分割スクリーンであり、装置は更に、分割スクリーンを透過するディスプレイアレイの画素によって放射される光の射出角を制御するためにダイナミック分割スクリーンを制御する手段を有することを特徴とする。
【００４０】
本発明は、上述の問題を解決する代替の方法を提供する。分割スクリーンはダイナミックであり、また、光を偏向させ、それにより、画素により放射される光の射出角を変化させる可変偏向器として作用する。従って、画素の光は、幾つかのビューイングゾーン上を掃引され、解像度を維持することが可能である。
【００４１】
図７Ａ及び７Ｂは、レンズ及びプリズムといった可変光学素子を示す。基本的な考えは、可変レンズ、ミラー、又はプリズムは、異なる屈折率を有する非混和液といった２つの物質の界面によって形成可能であるということである。この界面の形状は、エレクトロウェッティングによって、即ち、静電ポテンシャルによってセルの境界に対する界面の接触角を変えることによって操作される。エレクトロウェッティングレンズ及びエレクトロウェッティング偏向器の配置を図７Ａ及び７Ｂに示す。図７Ａには、可変エレクトロウェッティングレンズ７１を示す。焦点強度は、油と水（７３、７４）の間のメニスカスの曲率に依存し、曲率は、水と側部にある（絶縁された）電極との間の電位差を介して変化される。軸外の入射視準光ビーム（即ち、角度において比較的小さい変動を有する）は、曲率に依存して、偏向され、２つの状況を示す。１つの状況（実線）では、光ビームは、右（ビューイングゾーンＡ）に偏向され、もう１つの状況では、光ビームは、左（ビューイングゾーンＢ）に偏向される。従って、１つの画素からの視準光ビームは、ある角度範囲（矢印Ａと矢印Ｂとの間の曲線により示す）に亘って偏向されることが可能である。図７Ｂには、可変エレクトロウェッティングプリズムを概略的に示す。偏向角は、セルの２つの側面における電位Ｖ１及びＶ２を介してメニスカスの向きを変化することによって変化させることが可能である。２つの状況を示す。１つの状況（実線）では、光ビームは、右（ビューイングゾーンＡ）に偏向され、もう１つの状況では、光ビームは、左（ビューイングゾーンＢ）に偏向される。従って、１つの画素からの視準光ビームは、ある角度範囲（矢印Ａと矢印Ｂとの間の曲線により示す）に亘って偏向されることが可能である。
【００４２】
従って、ダイナミックレンチキュラースクリーンを有する高い解像度のマルチビューア自動立体ディスプレイを得ることができる。ここでは、レンチキュラースクリーンの（スタティック）円柱レンズは、可変の強度を有する、可変の、好適にはエレクトロウェッティングの円柱レンズによって取って代わられる。偏向角は、レンズの強度を変化することによって変えられ得る。これは、概略的に、また、図８に示す例によって示す。例示的な装置は、視準バックライト１と、空間光変調器２と、ダイナミックレンズ７１を有するダイナミックレンチキュラースクリーン３ｄｙｎとを有する。図７Ａに概略的に示すように、電圧を変更することによって、光ビームの射出角αが変更され、それにより、光は、広い角度範囲に亘って走査される。この方法の欠点は、光変調器のフレームレートの増加である。即ち、各ダイナミックにアドレス指定された視角に対し、異なる２Ｄ画像が変調器上に表示されなければならない。最高条件は、空間解像度を時間解像度に交換することによって見つけられ得る。即ち、例えば、１可変レンズあたり１０の変調器画素であり、それぞれ１フレーム時間あたり１０の別個の視角をアドレス指定し、それにより、１ディスプレイ画素あたり１００の視角を得る。
【００４３】
別の選択肢は、図７Ｂにおいて既に概略的に示したように、可変レンズ（湾曲されたメニスカス）の代わりに可変の、好適にはエレクトロウェッティングの偏向器（平らな界面）を使用することである。１００度までの偏向角が屈折によって可能であり、１２５度までの偏向が反射によって可能である。ダイナミック偏向器を有する装置を図９に示す。この場合、光ビーム（視準バックライト１と空間光変調器２によって形成される）は、液体界面の向きを変更することによってダイナミックプリズムアレイ９１内に形成されるプリズム７２の向きを変更し、それにより、射出角αに亘って走査される。同じ考慮すべき点が変調器フレームレートと解像度について言える。即ち、幾つかの画素が１つにまとめられ、それぞれが視野方向のセグメントを走査する。このようにして、解像度は、フレームレート及び偏向角の低減に対し交換可能である。
【００４４】
ダイナミックプリズムを用いた解決策は、ダイナミックレンズを用いた解決策より好適であり、というのは、ビームの正確な位置は、ダイナミックレンズにおいてはより制限されるからである。ダイナミックレンズでは、ビームは、ダイナミックプリズムにおけるよりもレンズの軸外部分の範囲内になくてはならない。ダイナミックプリズムでは、ビームは、プリズムの全て又は少なくとも殆どを利用することができる。
【００４５】
パララックスバリアの使用は、良好な角度解像度と共に良好な空間解像度を可能にするが、これは、上述したように、高い変調器フレームレートと低い効率という犠牲による。低い効率は、図１０に示すように、ダイナミックビーム偏向器９１とダイナミックパララックスバリア１０１と共に視準バックライトを用いることによって大幅に改善される。このディスプレイでは、変調器からの全ての光は、透過状態にある線に向けられる。従って、バリアにおいて失われる光は大幅に少ない。例えば、バックライトと偏向器システムの品質が、５度の発散を有する光ビームを生成し、パララックスバリアは、１度以内の視野方向を選択するような品質である場合、１パーセント未満ではなく約２０パーセントの光が透過され、光出力を２０倍増加する。バリアは、ダイナミックである、即ち、有用であるバリアの一部のみが開かれる（これは、例えば、ＬＣＤで行うことが可能である）。当然ながら、この実施例では、空間解像度（バリア線の幅）、角度解像度（１バリア線あたりの変調器線の数）、変調器フレームレート、及び光効率の間で幾つかの妥協が可能である。図１０に示す装置は、それ自体は周知であるダイナミックパララックスバリアを使用する。しかし、ダイナミックパララックスバリアと共にダイナミックビーム偏向器９１を使用することは、光出力における大幅な増加（数倍のオーダからそれより多くの大きさのオーダ）の可能性を提供し、このことは、これまで到達することのできなかった新しい可能性を開く。ダイナミックビーム偏向器９１及びダイナミックパララックスバリア１０１は、ガラスプレートによって分離され得、また、そのガラスプレートの両面においてそのガラスプレートに取り付けられることが好適である。ガラスプレートを使用することは、丈夫な構成を提供するという利点を有し、また、ガラスプレートは、ダイナミックビーム偏向器とダイナミックパララックスバリアとの間の距離の縮小、即ち、装置の深度を低減することを可能にする。
【００４６】
要約するに、本発明は、以下のように説明することができる（図８を参照）。
【００４７】
視準光を供給する手段（１、２）と、ダイナミックビーム偏向器（３ｄｙｎ）とを有する自動立体ディスプレイ装置。ダイナムックビーム偏向器によってビームは走査される。分割スクリーンを透過するディスプレイアレイの画素によって放射される光の射出角は、ダイナミックビーム偏向器（３ｄｙｎ）によって制御される。
【００４８】
本発明の範囲において、多くの変形が可能であることは明らかであろう。例えば、レンズ又はプリズムは、機械的手段を介して焦点が合わされる又は方向付けられてもよい。例えば、弾性ポリマー又はエラストマーレンズが圧縮又は緩和されてその形状を変化させ、それにより、軸外入来光の射出角を変化してもよい。或いは、弾性ケーシングの中の液体レンズ又はプリズムが、人間の目と同様に機械的に圧縮又は緩和されてもよい。
［付記］
付記（１）：多数のアドレス可能画素を有するディスプレイアレイと、前記ディスプレイアレイにおける前記画素をアドレス指定する手段と、前記ディスプレイアレイの前の分割スクリーンとを有する自動立体ディスプレイ装置であって、前記ディスプレイ装置は、前記分割スクリーンに向けて前記ディスプレイアレイの前記画素によって放射される視準光を供給する手段を有し、前記分割スクリーンは、ダイナミック分割スクリーンであり、前記装置は、前記分割スクリーンを透過する前記ディスプレイアレイの前記画素によって放射される前記光の射出角を制御するために前記ダイナミック分割スクリーンを制御する手段を有することを特徴とする自動立体ディスプレイ装置。
付記（２）：前記分割スクリーンは、前記ディスプレイアレイの前記画素に対し、画素の前記視準光は軸外でレンズに入るよう配置される複数の円柱レンズを有するレンチキュラーレンズスクリーンであり、前記レンズの焦点は制御可能であることを特徴とする付記（１）に記載の自動立体ディスプレイ装置。
付記（３）：前記分割スクリーンは、液体レンズアレイと電極を有する可溶性液体レンズと、前記電極間に電圧差を供給する手段と、を有し、前記可溶性液体レンズの形状は前記電極間の前記電圧差の関数であることを特徴とする付記（２）に記載の自動立体ディスプレイ装置。
付記（４）：前記可変レンズは、第１の材料の固体のレンズであり、第２の材料に埋め込まれるか又は囲まれ、前記第１の材料及び／又は前記第２の材料の屈折率は、前記第１の材料或いは前記第２の材料の上に、又は、前記第１の材料或いは前記第２の材料に亘って印加される電圧に依存することを特徴とする付記（２）に記載の自動立体ディスプレイ装置。
付記（５）：前記分割スクリーンは、複数の可変プリズムと、前記可変プリズムに関連付けられ、前記可変プリズム上に入射する視準光の前記射出角を変化するために電圧差を印加する電極と、を有することを特徴とする付記（１）に記載の自動立体ディスプレイ装置。
付記（６）：前記可変プリズムは、可変ウェッティングプリズムによって形成されることを特徴とする付記（５）に記載の自動立体ディスプレイ装置。
付記（７）：前記可変プリズムは、第１の材料の固体プリズムによって形成され、第２の材料に埋め込まれるか又は囲まれ、前記第１の材料及び／又は前記第２の材料の屈折率は、前記第１の材料或いは前記第２の材料の上に、又は、前記第１の材料或いは前記第２の材料に亘って印加される電圧に依存することを特徴とする付記（５）に記載の自動立体ディスプレイ装置。
付記（８）：前記ディスプレイ装置は、前記ダイナミック分割スクリーンの前にダイナミックパララックスバリアを有することを特徴とする自動立体ディスプレイ装置。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】２つの立体画像を分割するレンチキュラースクリーンの基本原理を示す図である。
【図２】２つの立体画像を分割するパララックスバリアの基本原理を示す図である。
【図３Ａ】特許文献１に示す原理と同じ原理を示す図である。
【図３Ｂ】特許文献１に示す原理と同じ原理を示す図である。
【図４】基本的なパララックスバリアディスプレイにおいて遭遇する問題を示す図である。
【図５】公知のマルチビュー装置を示す図である。
【図６】公知のマルチビュー装置を示す図である。
【図７Ａ】ダイナミックレンズを示す図である。
【図７Ｂ】ダイナミックプリズムを示す図である。
【図８】ダイナミックレンズを有する本発明の装置を示す図である。
【図９】ダイナミックプリズムを有する本発明の装置を示す図である。
【図１０】ダイナミックプリズム及びダイナミックバリア層を有する本発明の装置を示す図である。
【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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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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