(57)【要約】  自動立体的表示デバイスは、入射光の少なくとも1部分を反射するための反射層を含み、偏光変換層が該反射層の上に置かれ、レンズ状エレメントのアレイが該偏光変換層の少なくとも1部分の上に置かれ、それは複屈折材料を含む。第1偏光状態を持つ光は、実質的なレンズ状エレメント焦点調節が無い状態で該レンズ状エレメントのアレイを通り抜けるようにされており、該偏光状態は、反射する光が複数のビューを提供するように第2偏光状態を持ち、レンズ状エレメント焦点調節がある状態で、該レンズ状エレメントのアレイを通り抜けるようにされている。
2010513970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
‐入射光の少なくとも一部分を反射するための反射層；
‐該反射層の上に配置された偏光変換層；及び
‐該偏光変換層の少なくとも一部分の上に配置され、複屈折材料を含むレンズ状エレメントのアレイ；
を含む自動立体的表示デバイスであり、第1偏光状態を持つ光が、レンズ状エレメント焦点調節がない状態で前記レンズ状エレメントのアレイを通り抜けるようにされており、前記偏光状態は、反射された光が第2偏光状態を持ち、複数のビューを提供するように、前記レンズ状エレメント焦点調節がある状態で前記レンズ状エレメントのアレイを通り抜けるという条件を満たすように、前記偏光変換層によって変換される、自動立体的表示デバイス。
【請求項２】
前記第1偏光状態が前記複屈折材料の光学軸に対して直角であり、前記第2偏光状態が該光学軸に対して平行である、請求項1に記載された表示デバイス。
【請求項３】
前記偏光変換層が、1／4波リターダを含む、請求項1又は2に記載された表示デバイス。
【請求項４】
前記反射層と前記偏光変換層との間に配置された、少なくとも部分的に透明な拡散層をさらに含む、上記の請求項のいずれかに記載された表示デバイス。
【請求項５】
上記の請求項のいずれかに記載された表示デバイスであり、前記レンズ状アレイの上に配置された第2偏光変換層をさらに含み、円偏光された入射光を直線偏光された光に変換するように適合されている、表示デバイス。
【請求項６】
前記レンズ状アレイが、前記レンズ状エレメントの上に配置された透明な偏光層を含む、上記の請求項のいずれかに記載された表示デバイス。
【請求項７】
前記レンズ状エレメントを形成する物質が複屈折であり、前記偏光層が等方性であり、該レンズ状エレメント複屈折材料の常光屈折率に等しい屈折率を有する、請求項6に記載された表示デバイス。
【請求項８】
前記レンズ状エレメントを形成する物質が等方性であり、前記偏光層が複屈折でその屈折率のうちの1つが前記レンズ状エレメントの屈折率に等しい、請求項6に記載された表示デバイス。
【請求項９】
動作モードの２Dモードと３Dモードとの間で表示デバイスを切替えるために、電界を選択的に印加することによって前記複屈折材料が切替え可能である、上記の請求項のいずれかに記載された表示デバイス。
【請求項１０】
前記複屈折材料の光学軸が、前記レンズ状エレメントの縦軸に平行である、上記の請求項のいずれかに記載された表示デバイス。
【請求項１１】
‐イメージ・プロジェクター；及び
‐前記イメージ・プロジェクターが前記第1偏光状態を持つ光を含むイメージを提供するようにされている、上記の請求項のいずれかに記載された自動立体的表示デバイス；
を含む自動立体的表示システム。
【請求項１２】
前記プロジェクターが、円偏光された光を投影するように設定されている、請求項5に依存する場合の請求項11に記載された表示システム。
【請求項１３】
前記表示デバイスに投影された光の幾何学的な不整合を修正するためのキャリブレーション・システムをさらに含む、請求項11又は12に記載された表示システム。
【請求項１４】
前記キャリブレーション・システムが、前記表示デバイスで形成されたイメージを検出するためのカメラを含む、請求項13に記載された表示システム。
【請求項１５】
前記キャリブレーション・システムが、前記カメラから情報を受信し、前記プロジェクターによって投影された光を、受信した情報に従って修正し、前記表示デバイスに該投影された光の不整合を低減するようにされた形状修正ユニットをさらに含む、請求項14に記載された表示システム。
【請求項１６】
３Dイメージを投影するための方法であり：
第1偏光状態を持つ光を含むイメージを、反射体配置の方に向けて投影する段階；
該イメージを、前記第1偏光状態の結果としての実質的なレンズ状エレメント焦点調節が無い状態で、該反射体配置の複屈折レンズ状エレメントのアレイに通す段階；
前記イメージを反射し、該イメージの光の第2偏光状態への偏光変換を実施する段階；及び
前記イメージを、前記第2偏光状態の結果としてのレンズ状エレメント焦点調節がある状態で前記複屈折材料レンズ状エレメントのアレイに通し、複数のビューを異なるビュー位置に提供する段階；
を含む方法。
【請求項１７】
キャリブレーションの実施をさらに含む、請求項16に記載された方法であり：
前記表示デバイスに向けてテスト模様を投影する段階；
前記投影されたテスト模様に反応し、前記表示デバイスが作成するイメージを検出する段階；及び
前記プロジェクターの少なくとも1つの投影特性を、該検出されたイメージに従って調節する段階；
を含む方法。
【請求項１８】
前記検出する段階が、周期PMを用いてモアレ模様を検出する段階を含み、前記調節する段階が、比（PM±PL）/PMを使用して前記プロジェクターの水平倍率を調節し、PLは前記表示デバイスの内部のレンズ状エレメントのアレイのピッチである、請求項17に記載された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージを表示する種類の表示デバイス及びシステムに関し、さらに詳しくは、複数のビューを表示するための自動立体的表示デバイス及び表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の自動立体的表示デバイスが図1に表わされている。この既知のデバイス1は、表示部を作成するための空間光変調器として作用する表示ピクセル3の行及び列のアレイを持つ2次元液晶表示パネル2を含む。明確化のため、ごく少数の表示ピクセル3が図3に表わされている。実際には、該表示パネル2は、約千行及び数千列の表示ピクセル3を含む。
【０００３】
液晶表示パネル2の構造は完全に従来型である。特に、そのパネル2は、1対の間隔が開けられた透明ガラス基板を含み、その間に配合ツイスト・ネマチック又は他の液晶物質が備えられる。
【０００４】
それぞれの表示ピクセル3は、薄膜トランジスタ（TFT）又は薄膜ダイオードなどのスイッチ素子に結合されている。それらの表示ピクセルは、アドレッシングシグナルを該スイッチ素子に提供することによって表示部を作成するように操作され、適切なアドレッシング法は当業者に知られている。
【０００５】
表示パネル2は、光源5によって照射され、該光源5はこの場合、表示ピクセル・アレイの面積上に広がる平面型バックライトである。該光源5からの光は、表示パネル2を通るように方向づけられ、個々の表示ピクセル3は光を変調し表示部を作成するように駆動される。
【０００６】
表示デバイス1はまた、表示パネル2の表示側に配置されているレンズ状シート7を有し、それがビュー作成機能（view  forming  function）を実行する。レンズ状シート7は互いに平行に広がるレンズ状エレメント9を含み、そのうちの1つだけが明確化のため拡大して示されている。
【０００７】
従って、互いに平行に広がる細長いレンズ状エレメント9は表示ピクセル・アレイの上に置かれており、表示ピクセル3はこれらのレンズ状エレメント9を通して観測される。
【０００８】
レンズ状エレメント9は、異なるイメージ又はビューを提供するために、表示パネル2から表示デバイス1の前に位置するユーザーの目の方向に光出力を向ける方法として作用する。上記で説明されたデバイスは、効率的な3次元表示デバイスを提供する。
【０００９】
それぞれのレンズ状エレメント9が、例えば表示ピクセル3の2列に結合している配列において、各列の表示ピクセル3が、該当する2次元のサブ・イメージの垂直のスライスを提供する。レンズ状シート7はこれらの2つのスライス及び相当するスライスを、他のレンズ状エレメント9に結合している表示ピクセルの列からシートの前に位置するユーザーの左目及び右目に方向づけ、そのユーザーが単一の立体的イメージを見るようにする。
【００１０】
しかし、液晶表示パネルの使用は一般的にある一定のサイズよりも小さいものに限定され、大型スクリーンでは費用効率が低い。従って、ホーム・シネマや公共の表示など、大型スクリーンを必要とする応用においては、費用効率の高い3次元（３D）表示デバイスの解決策が必要となる。
【００１１】
大型スクリーンを必要とする表示デバイスの応用では、投影型に基づいた表示システムの使用が知られており、イメージが大型の平面パネル又はスクリーン上にプロジェクター（該パネル／スクリーンの前側又は裏側に位置する）を使用して投影される。
【００１２】
また、立体的なイメージの対から３D又は立体的投影ベースの表示を作成するためには、プロジェクターが2台使用されることが知られている。そのようなシステムでは、2台のプロジェクターはそれぞれ他のプロジェクターの光の偏光状態に直交の偏光状態である光を使用してイメージを投影する。投影スクリーンは、投影される光の偏光状態を保存するように配置され、一方の目に1つの偏光状態を選択し、もう一方の目に他の偏光状態を選択しガラスを偏光する方法によって、ユーザーが単一の立体的イメージを観測するように2つの重なるイメージが感知される。
【００１３】
この方法は良い３Dの奥行き知覚を提供するが、該方法は特別な眼鏡をかけたユーザーを対象にするので、望ましくない。
【００１４】
他の既知の３D投影に基づく表示システムは、多数のプロジェクターの使用を必要とし、それぞれのプロジェクターは多くのビューを有するイメージのうち１つのビューの責任を持つ。非常に高費用であることに加え、これらのシステムは、各プロジェクターにおける光源（通常Ultra-High  Performanceランプ）の寿命が限定されているという不利点を持ち、その耐用年数を予測するのは実質的に不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、大型スクリーンのサイズに適し、上記で述べた不利点に悩まされない３D表示システムを開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によると、自動立体的表示デバイスが提供され：
少なくとも入射光の一部分を反射する反射層；
その反射層の上に置かれた偏光変換層；及び
少なくとも偏光変換層の一部分の上に置かれ、複屈折材料を含むレンズ状エレメントのアレイ；
を含む自動立体的表示デバイスであり、第1偏光状態を持つ光が、レンズ状エレメント焦点調節がされていない状態でレンズ状エレメントのアレイを通り抜けるようにされる。その偏光状態は、反射した光が第2偏光状態を有し、複数のビューを提供するためにレンズ状エレメント焦点調節がされている状態でレンズ状エレメントのアレイを通り抜けるようにされているという条件を満たすように、偏光変換層によって変換される。
【００１７】
言うまでもなく当業者は、第1偏光状態の光のある程度のレンズ状エレメント焦点調節は、いくつかのケースでは許容されることを理解している。
【００１８】
本発明のもう1つの観点によると、本発明では：イメージ・プロジェクター；及び該イメージ・プロジェクターが、第1偏光状態を持つ光を含むイメージを提供するように合わせられている、本発明による自動立体的表示デバイス；を含む自動立体的表示システムが提供されている。
【００１９】
その配置は、単一のプロジェクターが３Dの立体的投影表示のために使用されることを可能にする。イメージは、その偏光のおかげでレンズ状アレイによって変形することなく反射体に到達する。反射したイメージは、普通のイメージソースとして考えることができる。このイメージは、レンズ状アレイがその焦点調節機能を引き続き実施するように偏光変換される。３D表示の出力は、任意のビュー数で、LCD自動立体的表示デバイスと同じ方法で生成される。
【００２０】
第1偏光状態は複屈折材料の光学軸（または異常光軸（extraordinary  axis））に実質的に直角であり、第2偏光状態は実質的に光学軸に平行であるのが望ましい。これは2つのモードを提供し、一方が入射光であり、もう一方が反射光である。偏光変換層は、望ましくは１／４波リターダを含む。
【００２１】
少なくとも部分的に透明な拡散層を、反射層と偏光変換層との間に配置することができる。
【００２２】
第2偏光変換層がレンズ状アレイの上に配置され、円偏光された入射光を直線偏光に変換するようにすることができる。この層は、プロジェクターが、円偏光された光でイメージを表示することを可能にする。
【００２３】
レンズ状アレイは、レンズ状エレメントの上に配置された透明な平坦化層を含む。この場合、レンズ状エレメントを形成する物質は、複屈折材料であってよい。また、平坦化層は等方性であり、レンズ状エレメント複屈折材料の常光線屈折率に等しい屈折率を有する。従って、直線偏光の方向を1つだけ持つ光にとって、レンズの表面における屈折率の境界はない。逆の配置では、そのレンズ状エレメントを形成する物質は等方性であり、該平坦化層は複屈折層であり、その屈折率の1つがレンズ状エレメントの屈折率に等しい。
【００２４】
該複屈折材料は、操作の２Dモードと３Dモードとの間で表示の切り替えをするために、電界の選択的な印加によって切り替え可能であってもよい。これは切り替え可能なLCD自動立体的表示デバイスと同じ方法で機能することができる。その材料は従ってLC材料を含んでもよい。
【００２５】
プロジェクターは、望ましくは、偏光された光を表示デバイスの反射層から最も遠い側に向けて投影するように配置され、（第1）偏光状態は実質的に複屈折材料の光学軸に対して直角である。
【００２６】
表示システムはさらに、投影光の幾何学的不整合を表示デバイスで修正するキャリブレーション・システムを含んでもよく、それは例えば、該表示デバイスによって作成されるイメージを検出するためのカメラなどである。幾何学的修正ユニットは、該カメラから情報を受信し、表示デバイスで投影光の不整合を低減するために、受信した情報に従ってプロジェクターによって投影された光を修正するように配置してもよい。
【００２７】
本発明はまた、３Dイメージを投影する方法を提供し、当該方法は：
第1偏光状態を持つ光を含むイメージを、反射体配置に投影する段階；
その第1偏光状態の結果としての実質的なレンズ状エレメント焦点調節が無い状態で、該イメージを該反射体配置の複屈折レンズ状エレメントアレイに通す段階；
該イメージを反射し、その光を第2偏光状態に偏光変換する段階；及び
その第2偏光状態の結果としてのレンズ状エレメント焦点調節がある複屈折材料レンズ状エレメントアレイに該イメージを通し、異なったビュー位置に複数のビューを提供する段階；
を含む。
【００２８】
本発明はまた、表示デバイスをキャリブレートする方法を提供し、該表示デバイスは：第1偏光状態を持つ入射光を反射し、該第1偏光状態に直交する第2偏光状態を持つ光に変換することによって、複数のイメージを提供するように配置された自動立体的表示デバイス；及び該表示デバイスに向けて偏光された光を投影するように配置されたプロジェクターであり、当該方法は：
テスト模様を表示デバイスに向けて投影する段階；
該表示デバイスによって形成されたイメージを、投影されたテスト模様に反応し検出する段階；及び
該プロジェクターの少なくとも1つの投影特性を、その検出されたイメージに従って調節する段階；
を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】既知の自動立体的表示デバイスを概略的に表わす；
【図２】本発明の第1実施形態による表示デバイスの断面図；
【図３】1／4波リタ―ダが偏光された光をどう変換するかという原理を描写する概略的な図；
【図４】図2の表示デバイスを本発明による正面投影表示システムの一部として表わす；
【図５】本発明の代替の実施形態による表示デバイスの断面図；
【図６】図4の表示システムの改良型を表わす；
【図７ａ】投影されたテスト模様に対応し均一の模様を表示している、本発明による表示デバイスを表わす；
【図７ｂ】投影されたテスト模様に対応しモアレ模様を表示している、本発明による表示デバイスを表わす；
【図８】キャリブレーション・マークを含む、本発明の実施形態による表示デバイス；
【図９】本発明によるキャリブレーション・システムのブロック図；
【発明を実施するための形態】
【００３０】
ここで、本発明の実施形態を、単に例を使用し添付図を参照しながら説明する。
【００３１】
本発明は、単一のプロジェクターから光が投影された時に3-Dイメージを表示するように適合された表示デバイスを提供する。該表示デバイスは、第1偏光状態を持つ入射光を、該第1偏光状態に対して直角の第2偏光状態を持つ出射光に反射及び変換することによって、複数のイメージを提供する。反射及び変換された第2偏光状態を持つ光が、その第2偏光状態に平行な光学軸を持つ複屈折レンズ状手段を通り抜けるように設定することによって、その反射及び変換された光が複屈折レンズ状手段によって屈折され、３Dイメージとして感知される複数のイメージを生成する。
【実施例１】
【００３２】
図2を参照すると、本発明の第1実施形態による表示デバイス10の断面図が示されている。表示デバイス10は複屈折レンズ状の層12を含み、そのレンズ状の層は平行に配列した透明なレンズ状エレメント14及び該レンズ状エレメントの曲面に隣接している透明な偏光層16を含んでいる。図2の実施形態では、レンズ状エレメント14は複屈折特性を有する。
【００３３】
該レンズ状エレメント14は、表示デバイスと同じ面（例えば、図2の平面から垂直に出ている平面）において偏光された光にとって高い屈折率を有する。これはいわゆる異常光屈折率neであり、図2の実施形態ではレンズ状エレメント14が異常光屈折率のne=1.7を持つ。この方向に垂直に偏光された光の屈折率はより低く、常光屈折率noとして知られている。この垂直方向は実質的に、表示デバイスからの出力光の方向である。図2におけるレンズ状エレメント14は常光屈折率no＝1.5を持つ。図2の偏光層16は、等方性光学特性を持ち、その屈折率nは該レンズ状エレメントの常光屈折率（すなわちno＝1.5）に一致する。
【００３４】
しかし、そのレンズ状エレメント14が複屈折特性を持つことは本質的要素ではない。代替の実施形態では、偏光層16は複屈折である一方、レンズ状エレメント14は等方性特性を有してもよい。
【００３５】
その表示デバイスはまた、少なくとも部分的に透明な拡散体18を含む。その拡散体18は、レンズ状エレメント14のアレイに隣接するように複屈折層12の上及び複屈折レンズ層12の平坦下層16の反対側（すなわち、複屈折レンズ層12の見る方向から離れた側）に置かれる。言い換えると、拡散体18は複屈折レンズ層12の上に形成され、レンズ状エレメント14のアレイが該拡散体18と平坦化層16との間に挟まれるようにする。
【００３６】
拡散体18は、それを通る光の偏光状態を壊すことなく、その光を拡散するようになっている。適切な拡散体18の例は、Microsharpと呼ばれる企業から入手可能な拡散フィルムである。
【００３７】
しかし、拡散体18の支給は望ましいが、完全に選択的である。
【００３８】
さらに拡散体の代わりに、反射層20を配置し、垂直方向に溝の微細パターンを持つように配置し、水平方向に拡散体の効果を持つようにすることができる。これは光の偏光状態に影響しない。
【００３９】
表示デバイス10は、さらに拡散体18から1／4波リターダ22によって隔離した反射層20を含む。従って、反射層20は複屈折レンズ層12を覆い、拡散体18及び1／4波リターダ22によって複屈折レンズ層12のレンズ状エレメント14から隔離されている。
【００４０】
反射層20は、可能な限り多くの光を反射するように配置されていることが望ましい。また、反射層20もその光の明確な偏光状態を壊さずに、ある程度拡散させるように配置するのが望ましく、例えば、拡散体18を含まない表示デバイスの実施形態においてそうするのが望ましい。
【００４１】
光学リターダは、偏光状態変換素子である。一般的に、光学リターダは、伸ばして複屈折になる合成物質である。通常、光学リターダは、酢酸酪酸セルロース基板にラミネートされた透明な配向ポリビニル・アルコール・フィルムである。光学リターダは遅軸及び速軸の2つの主軸を持ち、光ビームを2つの偏光成分（遅軸に平行なビームが速軸に平行なビームに遅れを取る）に分解するようにされている。そのリターダは次に、2つの偏光成分を再合成し、ある一定の偏光状態を持つ単一の新しいビームを形成する。
【００４２】
ここで図3を参照すると、1／4波リターダを、遅軸SA及び速軸FAが入射光の偏光軸P1に対して45℃であるという条件を満たすように配置することによって、該リターダ22を通り抜ける偏光された入射光の光線は、らせん状のパターンH1に動く振動を持つ。次に、同じ光線が反射層20などの反射面から反射する場合、振動の回転は逆転する（H2で示される）。この回転は、リターダ22の中で逆転をする時に止まる。該光線は次に、元の偏光面P1に対して垂直に偏光P2される。
【００４３】
図2に戻ると、プロジェクターから出る光（一般的に「L」とラベル付けされた矢印で示される）は直線偏光されており、その偏光の方向はレンズ状エレメント14の光学軸に垂直である。
【００４４】
従って、入射光Lは複屈折レンズ状の層12を屈折せずに通り（すなわち、レンズ作用が無い）、拡散体18の中を通るとき部分的に拡散される。
【００４５】
直線偏光された光は次に、1／4波リターダ22を通り、反射層20に入射し、それによって反射する前にその振動方向が回転する。図3を参照し上記で説明されたように、反射光の振動の回転は逆転し、反射した光は1／4波リターダ22の中を戻って通り、偏光方向がその入射光Lに対して垂直及びレンズ状エレメント14の光学軸に対して平行に、該1／4波リターダから出現する。
【００４６】
従って、その光は、反射層20から反射し1／4波リターダによって変換された後に、複屈折層12の中を戻る時に屈折する。言い換えれば、反射層20によって反射し、1／4波リターダの中を戻った光にとって、複屈折層12は、３Dイメージとして感知される複数のイメージ又はビューを作成する真のレンズ状エレメントとして働く。
【００４７】
これはさらに、本発明による前面投影表示システムの一部として使用される、図2の表示デバイスを表す図4によって理解できる。
【００４８】
単一のプロジェクター24が使用され、直線偏光された光をスクリーンに向けて出力する。その光Lの偏光方向は、レンズ状エレメント14の光学軸に垂直に配置される。その投影光Lは複屈折層12に入射し、偏光層16とレンズ状エレメント14のアレイとの間のインターフェースを屈折せずに通過する。その光は、次に、その偏光方向がプロジェクター24からの光の偏光方向に実質的に垂直（及び複屈折層12の光学軸に実質的に平行）に複屈折層12の中を戻るように、変換及び反射される。
【００４９】
従って、複屈折層12の中を戻る光は、レンズ状エレメント14と平坦化層16のインターフェースにおいて屈折し、表示デバイス10から該表示デバイスのプロジェクター24と同じ側に位置するユーザーに向けて、異なるイメージ又はビューを作成する。
【００５０】
さらに、複屈折層12は、レンズ状エレメント14の光学軸の方向は切り替え可能であってもよく、それによって動作モードの２Dモードと３Dモードとの間で表示デバイスを切り替えることを可能にする。1例として、そのような切り替えは、電界の選択的な印加によって達成してよい。
【００５１】
プロジェクターから出る光の偏光の方向は、望ましくは表示デバイスの方向に正確に並んでいることを理解するべきである。この調節が十分でない場合、様々なビューの間でのクロストークが発生する。
【００５２】
この調節の問題に対処するために、調節可能な偏光・回転素子がプロジェクターの内部又はそのすぐ前に備えられてもよい。これを使用して、プロジェクターを出る光の偏光の方向を必要に応じて調節してもよい。
【実施例２】
【００５３】
代替として図5の実施形態に示されるように、表示デバイスは、複屈折層12の反射層20の反対側に、平坦化層16に隣接して配置された（すなわち、複屈折層の見る方向に最も近い側）、第2の1／4波リターダ26をさらに含んでもよい。
【００５４】
該第2の1／4波リターダ26を、その遅軸及び速軸がレンズ状エレメント14の光学軸に対して４５℃であるように配置することによって、そこに入射する円偏光された光（すなわち、プロジェクターによって投影される）がレンズ状エレメントの光学軸に実質的に垂直である偏光方向を持つ直線偏光された光に、必要に応じて変換されてもよい。
【００５５】
また、図5の表示デバイスはさらに図2の表示デバイスと、拡散体18の位置及び1／4波リターダ22の位置が取り替えられたという点で異なることに注意するべきである。
【００５６】
図4に示されるようなシステムの潜在的な問題点は、プロジェクター24と表示デバイス10との間に物理的な接続が無いことである。従って、プロジェクター24のスクリーンに関する位置はよく定義されていないことが可能である。その上さらに、投影されたイメージは、幾何学的な歪みに悩まされる。
【００５７】
そのような複数イメージの３D表示システムでは、投影されたイメージの形状がスクリーンの複屈折層12に対して良く並べられていることが望ましい。この整列は、イメージ・ピクセルの水平方向の寸法の水準又はそれ以上に正確であるのが望ましい。従って改善された整列を提供するために、フィードバック制御を有するキャリブレーション・システムを使用するのが望ましい。
【実施例３】
【００５８】
本発明の実施形態による表示システムが図6に表わされている。
【００５９】
図4に示される実施形態に似ているが、さらにプロジェクター24の近辺にカメラ28を含む点で異なる表示システムが示されている。カメラ28はそのプロジェクターとは別に提供されているとして表わされているが、そのカメラは実際、プロジェクターの内部に合併されていてもよい。まさに、プロジェクター24がTTL方式のカメラと一緒に提供されるのは望ましい。
【００６０】
該表示システムをキャリブレートするために、テスト模様が表示デバイス10の上に投影される。そのテスト模様は、他の全てのビューは黒く、1つのビューだけに相当する均一のイメージ（たとえば真ん中のビュー）であってもよい。そのようなテスト模様では、該システムの整列は、図7aに示されるように、カメラが均一に照射されている投影スクリーンを見るか確認することによって評価される。その投影されたイメージと表示デバイスの形状との間に不一致がある場合（すなわち、レンズ状エレメント14）、不均一の照射模様がカメラによって見られる）。
【００６１】
該システムの不一致を示す不均一の照射模様は図7bに描写されている模様に似ていてもよい。図7bでは、描写された模様は、プロジェクターの水平倍率が表示デバイス10のレンズ状エレメント14のピッチによって適切に設定されていないという事実の結果もたらされる（例えば、プロジェクター24から表示デバイス10までの距離が所定距離に一致しないため）。
【００６２】
その結果としてもたらされる模様は、モアレ模様（エイリアシング又はビート模様とも呼ばれる）であり、その模様は、周期PMを持ち、レンズ状エレメント14のピッチはPLである。適切に配置されたプログラム又は処理ユニットとの併用で、PMをPLに相対的なスケールで関係付ける。それに応じて、（PM±PL）/PMの比は、プロジェクターによって投影されたイメージの水平倍率の補正係数である。
【００６３】
この倍率の補正は従って、個別のビューを再スケールすることによって完成させることができ、各ビューは同じ補正を要すると推定される。
【００６４】
実際には、幾何学的エラーはより複雑である。しかし、そのようなエラーは、キャリブレーション・カメラで取った写真から、上記で説明したような方法で導き出すことができる。
【００６５】
代替のキャリブレーションの方法は、他の全てのイメージが黒いままで、テスト・イメージを投影する段階を含む。そのカメラは次に、結果として生じるイメージをとらえる。
これは、全てのビューで繰り返され、カメラの位置はその間固定される。テスト・イメージの幾何学的な歪みが無い場合、カメラは正しいイメージにおいては歪みなしのテスト・イメージを見るが、他全てのイメージは、黒いままである。幾何学的な歪みがある場合、このような方法で集められた情報は再構成される。
【００６６】
もう1つの方法は、異なるビューには異なる色を持つテスト・イメージを投影することである。もちろん、結果としてもたらされるイメージを分析することはモノクロのカメラの代わりにカラーカメラを必要とするが、この方法の利益は原則として、1つのテスト・イメージだけが必要なことである。
【００６７】
望ましくは、キャリブレーションは初期化及び表示システムの操作中に実施される。例えば、操作中のキャリブレーションはテスト模様を有する３Dマルチ・ビュー・イメージを所定の間隔において交互配置することである。
【００６８】
キャリブレーションの方法の第2の部類をここで図8に参照して説明する。これらのキャリブレーション方法は、表示デバイス10の所定の位置にあるパッシブ・キャリブレーション・マーク30を（すなわち、作動しているものよりむしろ、表示デバイスの部分を形成するマーク）を適用することである。これらのキャリブレーション・マーク30を使用することによって、テスト・イメージにおけるマークの相対的な位置が、カメラを使用することによって決定され、プロジェクターによってスクリーンに投影されている物体に関連づけられる。代替として、キャリブレーション・マークは周期的な模様で構成されるため、似た模様が投影されたテスト・イメージに使用されることができる。カメラで捕らえられたように、マーク及びテスト・イメージとの間の干渉の結果もたらされたモアレ模様は、次に、テスト・イメージの幾何学的な歪みを決定するために必要な幾何学的情報を提供する。
【００６９】
キャリブレーション方法の第3の部類は、アクティブ・キャリブレーション・マーク（すなわち、キャリブレーション法の一部として作動するマーク）を有する投影スクリーンの使用に依存する。例えば、フォトダイオードが所定の位置で表示デバイスに合併されてもよい。フォトダイオードによって生成される最大（又は最小）シグナルをもたらすなど、テスト・イメージを幾何学的に歪めることによって、シグナルがレンズ状エレメントの幾何学的情報に釣り合う時の最大（又は最小）値をもたらす。
【００７０】
もちろん、1つ以上のキャリブレーション方法が合成されてもよいことは言うまでもない。確かに、そのような方法の組み合わせを使用することは、改善された精度のレベルを提供するために望ましい。
【００７１】
図９は、本発明の実施形態によるキャリブレーション・システムの概略的なブロック図を表わす。キャリブレーション・システムは、ビデオ前処理ユニット35を含み、それはビデオ後処理ユニット40に接続ユニット45を経由して接続する。また、該接続ユニットに接続されているのはカメラ28であり、表示デバイスによって作成されたイメージを検出する。
【００７２】
ビデオ前処理ユニット35は入力としてVIDEO_INシグナルを受信するように配置されており、そのVIDEO_INシグナルで初期の処理を実施する。例えば、初期の処理はアナログの入力シグナルをデジタル変換する段階を含む。そのビデオ前処理ユニット35は次に、前処理されたシグナルを、補正ユニット45に出力する。
【００７３】
カメラ28から受信した情報に基づいて、補正ユニット45はさらに、付属するプロジェクターと表示デバイスとの間の如何なるずれを低減するために、ビデオ処理ユニット35から受信した前処理シグナルを処理する。そのような補正処理は、そのビデオ・シグナルの幾何学的な特性及び倍率を変える段階を含んでもよい。
【００７４】
補正されたビデオ・シグナルは次に、補正ユニット45からビデオ後処理ユニット40に出力され、後処理ユニット45はビデオ・シグナルの最終処理を実施する。例えば、ビデオ後処理ユニット40によって実施される最終処理は、ビデオ・シグナルがプロジェクターで投影するのに適切なフォーマットで出力されるのに必要な段階を含んでもよい。
【００７５】
従って、ビデオ後処理ユニット40によって、一旦ビデオ・シグナルが最終処理を受けると、ビデオ後処理ユニット40は表示のため、プロジェクター24に最終ビデオ・シグナルを出力する。本発明によると、そのプロジェクター24は、次に、表示デバイスに向けてそのビデオ・シグナルを投影し、投影されたビデオ・シグナルは、プロジェクター24と表示デバイスとの間のずれを低減するために、キャリブレーション・システムによって補正されている。
【００７６】
要約すると、自動立体的表示デバイスは、入射光の少なくとも一部分を反射する反射層、該反射層の上に置かれた偏光変換層、及び該偏光変換層の少なくとも一部分の上に置かれており、複屈折材料を含んだレンズ状エレメントのアレイを含む。第1偏光状態を持つ光は実質的なレンズ状エレメント焦点調節が無い状態で、該レンズ状エレメントの中を通るようにされており、その偏光状態は、反射した光が第2偏光状態を持ち、複数のビューを提供するように、レンズ状エレメント焦点調節がある状態でレンズ状エレメントのアレイの中を通るようにされている。
【００７７】
上記で説明された実施形態は、本発明を限定するよりも、むしろ説明していることに注目するべきであり、当業者は、請求項の請求範囲から出ることなしに、多くの代替の実施形態を設計することができる。請求項では、括弧内のいかなる参照符号も本請求を限定するものと解釈するべきではない。「有する」又は「含む」という表現は、請求項に記載されていない要素又は段階を除外していない。単数として表わされる要素は複数の同様の要素を除外しない。多数の方法を列挙しているデバイスの請求項では、これらの方法のいくつかはハードウェアの同一の部品において実施されてもよい。特定の基準が相互的に異なる請求項に記載されているという単なる事実はこれらの基準の組み合わせを利用してはいけないことは示していない。
【符号の説明】
【００７８】
1…既知のデバイス
2…2次元液晶表示パネル
3…表示ピクセル
5…光源
7…レンズ状シート
9…レンズ状エレメントのアレイ
10…表示デバイス
12…複屈折レンズ状の層
14…レンズ状エレメント
16…偏光層
18…拡散体
20…反射層
22…1／4波リターダ
24…プロジェクター
26…第2の1／4波リターダ
28…カメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【国際調査報告】
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