(57)【要約】ＬＣＤディスプレイにレンチキュラーレンズを結合することによって３次元知覚を与える自動立体視ディスプレイーであって、レンズ軸がディスプレイの垂直方向に対して角度に傾いており、１列毎の画素からの出力を各列の直上の列又は複数の列で繰り返し、自動立体視ディスプレイが、複数の９表示の繰り返しセットを与える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素配列を具えたＬＣＤスクリーンに結合されたレンチキュラーレンズを具えた自動立体視ディスプレイであって、
前記レンズが、垂直軸に対してほぼ９．５度傾いた平行な円筒状小型レンズを有し、前記ＬＣＤ画素の水平ピッチのほぼ６倍の水平ピッチを有しており、
画素への１列毎のデータ入力を、隣接するそれぞれの列で繰り返すことを特徴とするディスプレイ。
【請求項２】
ＬＣＤスクリーンで使用するためのレンチキュラーレンズであって、
前記レンズが、垂直軸に対してほぼ９．５度傾いた平行な円筒状小型レンズを有していることを特徴とするレンチキュラーレンズ。
【請求項３】
前記レンズの水平ピッチが、前記レンズが結合されるＬＣＤスクリーンの画素の水平ピッチのほぼ６倍の水平幅であることを特徴とする請求項２に記載のレンチキュラーレンズ。
【請求項４】
前記レンズのシートがアクリルで製造されることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項５】
レンチキュラーレンズに結合されたディスプレイのＬＣＤマトリクスのそれぞれの出力列に信号を繰り返すよう機能する電子チップを含むことを特徴とする自動立体視ディスプレイ。
【請求項６】
ＬＣＤといった画素ベースのディスプレイに結合された円筒状小型レンズを具えており、これによりｎが１よりも大きい整数とした場合に９ｎ表示のセットを提供し、
前記画素の出力が隣接するｎ列の画素の列のセットで繰り返され、前記小型レンズの軸が垂直方向に対してａｔａｎ（１／３ｎ）の角度で傾いており、前記小型レンズの水平ピッチが前記ディスプレイの画素の幅の３ｎ倍であることを特徴とする斜面レンチキュラーレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイと見る者との間にレンチキュラーレンズが配置されて認識される知覚３次元効果を生成する自動立体視ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元画像を視る視聴者の視覚的体験を増やすために、知覚３次元を導入することが１つの有効な方法であると認識されている。このような効果が、広告看板及び視覚的な販売促進キャンペーンで用いられている。娯楽産業では、着色フィルタガラスを用いた知覚３次元表示が長年にわたって確立しており、それは最近では左右の視点の間を行ったり来たりするディスプレイと同期したシャッターガラスを用いている。
【０００３】
液晶（ＬＣＤ）及びプラズマといった種類のフラットパネルディスプレイの出現により、光学素子をディスプレイと視聴者との間に挟んで視聴者のそれぞれの目に異なるイメージを提供する可能性の先駆けとなった。
【０００４】
このような異なる画像を実現するために、異なる視角に対応する多数の表示（ｖｉｅｗ）に画像を分ける。これらの表示は１つの画像に繋ぎ合わせられ、円筒状レンズの配列がそれぞれの表示を様々な方向に焦点を合わせる。ディスプレイから見える特定の距離の中で視聴者のそれぞれの目が異なる表示から光を受け取るように、隣接する表示間の角距離が構成される。例えば、米国特許第６，０６４，４２４号といった様々な文献がこのような原理及び技術を説明している。最も簡単な構成は２つの表示のみを形成する一方、多数表示のシステムが一般に７乃至９の表示を有しており、見る者が横に動くと表示のセットが繰り返される。表示のセットの移行部では視聴者の目によって視られる画像が不連続となり、３次元効果が喪失して体験が不快になる。
【０００５】
表示の数が多くなると、対象物をより大きく「見回す」ことができるために３次元の体験が増え、さらに表示のセットが繰り返される移行部の数が減る。表示の数の増加に対する抵抗は、水平解像度の喪失及び水平及び垂直解像度間の視差である。
【０００６】
レンチキュラーレンズを盛り込んだディスプレイを具えた別の関連する問題は、モアレパターンの形成である。これらは、レンティクルの軸がサブピクセル間の非発光交点を通る場合に最も目立ち、見る者が横に動くときにスクリーンを横切る暗帯で現れる。モアレパターンは、レンティクルの軸がコーナーから最大数の非発光交点を交わって対向するコーナーに各サブピクセルを斜めに通過する９の表示システムで非常にはっきりと見える。
【０００７】
ＬＣＤ技術に関する近年の発達が、水平方向に２０００画素を超えて４０００画素に迫る高解像度ディスプレイを提供している。これらの超高解像度ディスプレイの出現の以前では、商業化が可能な最も高い解像度は１９２０×１０８０画素であり、最大で約９に有効な表示の量を制限するもので、傾斜したレンチキュラーレンズの最適形態に一致し、水平及び垂直方向の解像度も同じである。同一又は異なる傾斜角を使用して表示の量を増やそうとすると、２方向の解像度のミスマッチにつながってしまう。
【０００８】
本発明は、等しい水平及び垂直解像度を具えた、多数の表示のセット、特に１８、２７又はこれよりも多くの表示のセットを形成する方法であって、より大きな「見回し」効果を与え、表示のセット間の移行部がより少ないディスプレイであってモアレパターンが減少したディスプレイを提供する方法を扱う。本方法を理解するために、現状の技術を理解することが有益である。
【０００９】
ＬＣＤ及びプラズマスクリーンは、赤色、緑色及び青色の矩形の素子を具えた発光素子であって、互いに隣接する３つのセットにグループ化されて画素を形成する発光素子を特徴とする。一般に、サブピクセルとして知られる個々の色成分は、垂直方向の長軸を具え３：１のアスペクト比を具えた矩形である。
【００１０】
自動立体視の状況では、隣接するサブピクセルが、簡単な１人の視聴者用ディスプレイではわずか２であって、視聴者の場所の自由度が大きくなり得る９又はそれ以上もの数の「表示」で表し得る。レンチキュラーレンズは、視聴者のそれぞれの目に様々な表示を映すよう機能し、これにより、画像の奥行きに錯覚を提供する。
【００１１】
図面を用いることで技術を理解することに役立つ。図１の拡大部は、レンティクルとしても知られる円筒状レンズ３の列を具えた斜面レンチキュラーレンズ２を有するＬＣＤディスプレイの１の平面図を示す。視角に応じて、様々なサブピクセル４が視られるであろうが、最適な表示距離では、隣接するサブピクセルが異なる目５によって視られるであろう。光線経路を点線で示す。
【００１２】
正面から視たディスプレイの概略を図２で示す。赤色、緑色及び青色のサブピクセル１を示しており、レンティクルの軸４が、赤色、緑色及び青色のサブピクセルに交わるよう傾斜している。９表示のシステムでは、レンズの軸がａｔａｎ（１／３）の角度、すなわち１８．５度だけ鉛直方向に対して傾いており、各レンティクルが９のサブピクセル又は３つの画素に及んでいる。
【００１３】
９表示のこのような最適化された配列での解像度は、「レンチキュラーレンズを用いない」ディスプレイの３分の１である。例えば、１９２０×１０８０画素のディスプレイは、実質的に６４０×３６０画素のディスプレイとなる。一見したところ低いものの、それにも拘わらず大部分の表示の適用では、このような解像度で十分である。
【００１４】
１８表示程度を発生させるのがレンティクルのピッチを２倍にすることによって実現し得るが、これはレンチキュラーの斜面角度によっても決まる垂直解像度を減らさないことに留意されたい。１８表示を与えるディスプレイの水平解像度が６分の１に減少する。水平方向に元々３８４０画素を有するディスプレイは、元々１９２０画素のディスプレイに適用される９表示のレンズと同じ水平解像度を与えるであろう。
【００１５】
超高解像度ディスプレイの欠点の１つは、動画ファイルを考えた場合にファイルサイズ及びデータ変換の必要性である。本発明の目的は、１０表示よりも多くを具え、水平及び垂直方向に同じ解像度を有する３次元の自動立体視ディスプレイを提供することである。
【００１６】
本発明
本発明は、ＬＣＤといった画素ベースのディスプレイに結合された斜面レンチキュラーレンズを用いた自動立体視３次元ディスプレイに属すると考えられ、ｎが１よりも大きい整数の場合に９ｎ表示を提供するものであり、ｎ列の画素から成る隣接する列のセットで繰り返される画素出力及びａｔａｎ（１／（３ｎ））の傾斜角を有するレンチキュラーレンズ及びｐを画素の幅とするとき約３ｎｐの水平ピッチを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、ＬＣＤスクリーンに結合されたレンチキュラーレンズシートを具える自動立体視ディスプレイに属すると考えられ、垂直方向に対して約９．５度傾いた平行な円筒状小型レンズを有し約６倍の水平ピッチを有するレンズを特徴とし、ＬＣＤスクリーンからの出力が画素の１列おきにそれぞれ繰り返される。
【００１８】
それぞれの２列毎の繰り返しによって、各列の出力が他のものから独立している画像と比較して約１／ｎに画像のファイルサイズを減らし得る。
【００１９】
また、本発明は、画素ベースのディスプレイに属しており、垂直方向に長軸を具えた画素の３つの組のアスペクト比が２：１又は３：１である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、円筒状レンズの列を具えた傾斜したレンチキュラーレンズを有するＬＣＤディスプレイの平面図を示す。
【図２】図２は、正面から視たディスプレイの概略図である。
【図３】図３は、１８表示の配置の概略図である。
【図４】図４は、２７表示の配置の概略図である。
【図５】図５は、同じような結果を実現するための画素の形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
好適な実施例を示す添付図面を参照して本発明を最も良く理解し得る。図３は１８表示（ｖｉｅｗ）の配置の概略図を示しており、図４は２７表示の配列を示しており、一方、図５は同じような結果を実現するための画素の形態を示している。
【００２２】
図３を参照すると、ＬＣＤディスプレイが、赤色、緑色及び青色のサブピクセル１を与え、その１セットが一般に四角形の輪郭２で示すような画素を構成する。各画素の中の数値は、相対的な表示ナンバーを表しており、Ｒ、Ｇ、Ｂの文字は、サブピクセルの色を示している。レンチキュラーレンズの１つの円筒状要素の軸を点線３で示しており、隣接する要素の軸を点線４で示す。軸の傾きによって、軸が垂直方向に隣接する２つのサブピクセルを通過し得る。この角度は、垂直方向に対して約９．４６度でありａｔａｎ（１／６）に一致する。
【００２３】
白い画像の赤色要素が垂直方向の６つの画素毎に繰り返され、さらに、水平方向に６つの画素毎に繰り返される。このため、解像度は双方の方向に保持される。
【００２４】
ディスプレイへの入力が、１列毎に繰り返されるようにプログラムされる。チップ形式の専用回路の使用で、画像は最大解像度での画像よりもあまりデータを必要とせず、画像ファイルのサイズを等価な最大解像度の画像の半分に近付けることが可能となる。画像データを形成するための技術は本発明の部分を形成しないが、コンピュータの分野の者にとって初歩的であると考えられる。
【００２５】
図４は、２７表示のディスプレイの構成を示す。このような表示の量は、単に水平方向に１０，０００画素に達するディスプレイにディスプレイに適しており、符号は図２と同じ意味を有しており、相違点は軸３及び４の傾きでありそれらが３つの垂直方向に隣接するサブピクセルを通過する。この角度は、垂直方向に対して約６．３４度でありａｔａｎ（１／９）に一致する。
【００２６】
上記の２つの説明は、高解像度のシングルディスプレイパネルに関するものであるが、大きなディスプレイを形成するようタイル状に敷かれた低解像度の複数のディスプレイに本原理を適用し得る。
【００２７】
上記の記載は円筒状レンズに関するものであるが、それはある方向の光を集束するよう機能する光学素子に関し、ホログラフィック手段及びファセット面を有している。また、それは、バリア又は視差フィルタを有している。
【００２８】
上記の実施例の代替的なバージョンは、中のサブピクセルが従来の３：１ではなく６：１の比のアスペクト比を有する画素の形状を提供するものであり、入力画像が最大解像度のディスプレイの半分（３：１のサブピクセルのアスペクト比）の垂直方向の解像度を有している。
【００２９】
図５は、１８表示を与えるよう構成されており列の組への出力を倍にすることを要しない画素の形状を示す。図面によれば、サブピクセル１が約６：１のアスペクト比を有している。画素の境界を符号２で示す一方、レンチキュラーレンズの軸を符号３及び４で示す。
【００３０】
実施例
３８４０の水平画素及び２１６０の垂直画素を具えた４５インチ（対角間が１１４ｃｍ）のディスプレイを採用して、３メートルの最適な表示距離のレンチキュラーレンズを用いた自動立体視画像を与える。目の間隔が６．５ｃｍの場合には、各表示の角度幅をａｔａｎ（６．５／３００）＝１．２４°にする必要がある。１８表示のディスプレイでは、１８表示の角度幅が約２２°になる。通常要する表示角度は、「直進する」位置の両側で約３０度であり、これにより、１８表示の３セットがそれらの間に２つの移行ゾーンを要する。このような小さな数により非常に快適な表示が可能となり、セット間のより広い視角により視聴者が対象物の外郭をもっと視ることができるため、３次元効果を大きくし得る。
【００３１】
上記の特定のディスプレイは、０．２５７ｍｍの画素サイズ又は０．０８５７ｍｍのサブピクセル幅を有している。このため、レンチキュラーレンズが、０．２５７ｍｍ×６＝１．５４２ｍｍの水平方向のピッチを要する。このような形態は、実際には、表示距離を考慮に入れるために小さな要因によって減少し、中央に視られる特定の表示もまたスクリーンの縁部の近くになり、中央に位置する視聴者に向かって特定の表示を内側に移動させなければならない。レンズの軸の傾きは約９．４６度であるため、レンティクルの軸に対する垂直方向のピッチを１．５２１ｍｍに計算し得る。
【００３２】
レンティクルの半径及びレンズの厚さは、意図的にほぼゼロ又は５ｍｍといった規定されたスペースである空隙の幅に依存する。レンズの材料−通常はアクリルの屈折率に基づいて半径及び厚さを特定し得る容易に入手可能な視覚的なソフトウェアが利用可能である。
【００３３】
射出成形、押出、ローラ間での加熱成形又はプレスのプレート間での加熱成形といった従来のプラスチック形成技術を用いてレンズを製造する。
【００３４】
ディスプレイに与えられるコンテンツを適切に形成し、１８表示に分割して繋ぎ合わせる。本技術のこのような態様は本発明の主題ではない。
【００３５】
このような自動立体視ディスプレイ用のソフトウェアを開発しているいくつかのコンテンツの提供者が存在する。
【００３６】
第２の実施例が、１９２０×１０８０画素の１６の４５″のディスプレイを特徴とする。このディスプレイは、傾いた状態で互いに近接して配置される。最大解像度で１６ディスプレイを駆動するために、高いファイルサイズ及びデータ変換速度を要する。本発明の原理を採用することにより、垂直方向の各ディスプレイの解像度を４分の１に犠牲にすることによって、及び３６表示を与えるレンチキュラーレンズを含めることによって、ファイルサイズを実質的に減らすことができ、ディスプレイの一群の有効解像度が１９２０×１０８０となる。１８０″の有効サイズを具えた大きなディスプレイに関しては一見したところ粗いが、８メートルといった距離から視た場合に、かなり満足のいくものである。
【００３７】
上述の発明は自動立体視ディスプレイを用いた３次元体験で改良を提供し、水平及び垂直軸に多数の表示及び同等の解像度が可能となることに留意されたい。
【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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【国際調査報告】
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