(57)【要約】  本発明は自立立体ディスプレイのための方向が制御される照射ユニットに関し、当該ユニットは、ディスプレイの正面の空間おいて透過イメージ再生手段のために、有効な照射エレメントから可視可能な領域の中へ光をそらし、前記光が、前記イメージ再生手段における情報として変調された後、立体表示、及び／または、モノラル表示は見られることができる。指向性制御照射ユニットは、照射ユニットを有する照射手段と、イメージングユニットを有するイメージング手段と、プリズム配列と、光散乱手段と、イメージ再生手段とを有する。それぞれのイメージングエレメントは、時間的に連続した様態において観察者の目の方向に向けて、ビーム状の光をそらすために、多くの照射エレメントに割り当てられる。前記イメージング手段とプリズム配列は、前記イメージ再生手段の垂直軸と関係して同一の角度の傾き（α＞０）として位置づく。角度の大きさは、幾何学的／光学的寸法が入ったような様態で、光の分散を補う前記手段と組み合わせたイメージ再生手段において明るさが均一にする。プリズム配列は、３部からなるプリズム構造を有し、前記ビームの横の偏向範囲を増やすために水平方向へ繰り返される。【選択図】図１
2010501901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動立体ディスプレイのための指向性照射ユニットであって、
マトリックス状に配置された多くの個別に活性化可能な照射エレメントを有する照射手段と、
互いに平行に配置された、一次元に動作するイメージングエレメントを有するイメージング手段と、
水平方向へ繰り返す３部構成のプリズム構造を有する複数のプリズムエレメントを有するプリズム配列と、
垂直方向への配光のバランスを取る手段と、
複数のイメージングエレメントを有するイメージ再生手段と、
を有し、
それぞれの状況におけるイメージングエレメントについて、活性化されるある多数の照射エレメントが、逆レイトレーシングの手法によって決定され、
前記プリズム配列（３）と共に前記イメージング手段（２）は、前記イメージ再現手段（６）の垂直軸（９）に対し同じ傾斜角（α＞０°）の位置に設けられ、
−プリズムエレメント（３ａ、３ｂ、３ｃ）とイメージエレメントとのそれぞれは、生成された前記光束に対する偏向の水平方向範囲を拡張するための機能的光学ユニットを形成する同じ格子寸法を有し、
−その規模における前記傾斜角αは、垂直方向への配光のバランスをとる手段（５）を組み合わせて、前記イメージ再生手段（６）に照射される領域における明るさを均一化するように、幾何学的−光学的に決定される
ことを特徴とする指向性照射ユニット。
【請求項２】
逆トレーシングの間、照射エレメントＳＰとイメージエレメントとの両方が、二次元的に決定されることを特徴とする請求項１に記載の指向性照射ユニット。
【請求項３】
前記プリズムエレメント（３ａ、３ｂ、３ｃ）はロッド状に構成され、
二つのプリズムエレメント（３ａ、３ｃ）それそれには、互いに対向して傾けられた光学活性面が提供され、
前記光学面の間に平面を有するプリズムエレメント（３ｂ）が配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の指向性照射ユニット。
【請求項４】
前記イメージング手段は、ロッド状の円筒形レンズのレンチキュラであり、該円筒形レンズの各々に対して一つのプリズムエレメント（３ａ、３ｂ、３ｃ）が割り当てられ、
前記円筒形レンズと前記プリズムエレメントとは互いに対向して、互いに可能なだけ近くに配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の指向性照射ユニット。
【請求項５】
対物レンズ（４）が、更に前記イメージング手段（２）に割り当てられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の指向性照射ユニット。
【請求項６】
前記照射手段（１）において、前記イメージング手段（２）と前記プリズム配列（３）のそれぞれの縞偏向子は、二次平行光束を抑えるために提供されることを特徴とする請求項１に記載の指向性照射ユニット。
【請求項７】
垂直方向への前記配光のバランスをとる手段（５）は、垂直にのみ分散するエレメントであることを特徴とする請求項１に記載の指向性照射ユニット。
【請求項８】
垂直方向への前記配光のバランスをとる手段（５）は、高精度レンズ格子寸法を有する水平に配置された平行の円筒形レンズの構成であることを特徴とする請求項１に記載の指向性照射ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
自動立体ディスプレイの指向性照射ユニット
本発明は、自動立体ディスプレイのための指向性照射ユニットに関し、これは、活性化した照射エレメントからの光を、透過イメージ再生手段を介して、ディスプレイの前の空間における可視領域へ偏向させる。これらの可視領域からは、光がイメージ再生手段においてイメージや他の情報に変調されたのち、観察者の目は、良い画像精度にて立体表示及びモノラル表示の少なくともいずれかを見ることができる。
【背景技術】
【０００２】
本願発明の分野は、トラッキング（追跡）やイメージ制御によって、観察者が、ディスプレイの前の相対的な広視野空間において他の位置から移動した際、様々な観察者の目に対して可視領域を自動的に追跡することが可能な自動立体ディスプレイである。本発明によると、画像や他の情報を、観察者に対し、２Ｄまたは３Ｄのモードもしくは混在モードにて光学的に表示することができる。
【０００３】
本明細書においては、少なくとも一人の観察者が３Ｄイメージ表示を、追加の補助を用いることなく閲覧することができる場合、ディスプレイを自動立体ディスプレイと呼ぶ。
【０００４】
本明細書において、自動立体ディスプレイの指向性照射ユニットは、光の伝播方向において、自己発光または伝達可能な多数の照射エレメントを有する照射手段と複数のイメージングエレメントを備えるイメージング手段とを有する。イメージングエレメントは、ほぼ平行な光束を用いて、各状況における観察者の目に対し、可視領域として、イメージング手段の活性化した照射エレメントの光を投影する。各イメージングエレメントは、多くの活性化した照射エレメントを画像形成する。イメージング手段は造影条件を良くするための追加の光学的エレメントを含んでも良い。
【０００５】
３Ｄ表示が実現される場合、各観察者に対するイメージ再生手段の照射の均一性は、大きな領域において均一に照射された可視領域から保証され、他方の目に対するクロストークも同様に回避される。可視領域は様々な形状にて予め与えることができ、そのサイズは観察者の一方または両方の目を含むことができる。観察者が、ディスプレイの前の空間における新しい位置にいても、モノクロ表示と立体表示との少なくともいずれかを絶えず良い品質で観察者に利用させることができる。
【０００６】
もし立体表示が、例えば、２人の観察者に対し、上述のタイプの自動立体ディスプレイを用いて行われた場合は、４つの可視領域が、四つの異なる目の位置へ提供されなければならない。より多くの観察者に対し、良いイメージング品質を実現するためには様々な問題を考慮しなければならない。
【０００７】
許容可能なユーザの快適性の利益のために、例えば、現在の表示が自動立体ディスプレイにおいて閲覧される際における共通の障害を除くために、他の観察者の目に対する可視領域から十分に距離がある観察者の両方の目に対する可視領域には、優先度が与えられるべきである。しかしながら、ディスプレイの光軸へ近いディスプレイの前の中央に目がある観察者に対し、光学的画像条件は、最も正確に保持されることは知られている。一方で、画像条件は、光束の放射角の増加に起因して、ディスプレイの中央へ観察者の目の横方向距離が伸びるに従って悪くなる。もし、レンチキュラが例えばイメージング手段として用いられた場合は、光学収差が起こり、大きな観察者角度が許されなくなる。ディスプレイの中心からはるか遠くに位置する観察者には、光線がまったく届かないことが起こりえる。一方、これらの収差は、予め与えられた拡張を有する定義された可視領域の生成を妨げうる。
【０００８】
観察者の角度や観察者の領域は、ここでは、観察者が要求した状態において、留まって表示を閲覧できるディスプレイの前の空間又は領域における観察者を発端として定義する。
【０００９】
更に、収差のために、右目と左目に対する可視領域の、不均一な照射、または／及び、クロストークのような、悪影響が可視領域において発生しうる。まとめると、より多数の観察者が表示された情報を閲覧したいほど、または／及び、ディスプレイの光軸に対する観察者の位置が不都合であるほど、列挙した全ての問題はより不都合になる。
【００１０】
従って、まだ公開されていない特許文献１において、マトリックス状に配置されたプリズムの偏向エレメントを備える偏向手段と、観察者領域を拡張するためのディスプレイのイメージング光路に配置する光学偏差手段との組み合わせにて、これらの問題を解決することが提案されている。
【００１１】
この結果、偏向エレメントは、照射マトリックスの垂直ラスタライゼイションに従ってグループにおいて周期的に配置され、それに従って、グループの各エレメントは、様々な既定の角度にて光束を偏向する。偏向エレメントの各グループは、各列と各カラムにおいて定期的に補正を繰り返す。この組み合わせは、複数の可視領域補正は水平に、決められた観察者の目の数に従って生成されるように、ディスプレイの偏向範囲を拡大し、ディスプレイの前の空間におけるそれぞれの異なる方向へ光束を偏向する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＤＥ  １０  ２００５  ０１２３４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、実際には、各列と各カラムに配置された多数のプリズムの屈折面に起因して、全反射が起こり、システムのイメージング品質は、均一な照射はもはや提供できないほど悪化する。さらに、自動立体ディスプレイにおける光学ユニットや光学アセンブリ、または光学配列としての偏向手段の製造は、高い精度を要求する。
【００１４】
本発明の目的は、上述した単純な光学的手段に基づいて、それらと対応づいた可視領域から何人かの観察者が同時に、障害が無いディスプレイの前の空間における２Ｄ、または／及び３Ｄ表示を閲覧することができるように、指向性照射ユニットを有する自動立体ディスプレイにおいて光の誘導を構成することである。この結果、トラッキングやイメージ制御によって、到達可能なディスプレイの前の空間は相対的に拡大される。さらに、光学的手段の配列は、同時に、先行技術と比較すると、届けられるであろう自動立体ディスプレイのイメージング品質が向上されるように設計される。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明はトラッキングやイメージコントローラによって制御される指向性照射ユニットから開始し、
透過イメージ再生手段を通して、何人かの観察者に対して光束を投影し、その観察者の目の位置は、定義された大きさの可視領域として観察者の空間における異なる位置にある。指向性照射ユニットは、
多くの単独に活性可能な、マトリックスのように配置された照射エレメントを有する照射手段と、
一次元的に互いに平行して配置されて機能するイメージングエレメントを有するイメージング手段と、
水平方向に繰り返して３部構成のプリズム構造を有するプリズム配列と、
配光のバランスをとる手段と、
イメージエレメントを有するイメージ再生手段とを含む。
【００１６】
ある多数の照射エレメントは、イメージ再生手段を通して時系列的に観察者の目それぞれに対し、有効な照射エレメントの光を光束として投影するために、各状況におけるイメージング手段（ロッド型の円筒状レンズのような）に割り当てられる。光束それぞれは、選択された状態において表示を観察者が閲覧できるように可視領域から画像シーケンスを分割して変調し、定義された可視領域に重複するように観察者の目に対応付けられる。
【００１７】
問題は、本発明において、自動立体ディスプレイの指向性照射ユニットの光路における、イメージ再生手段の垂直軸に対して傾斜角（α＞０°）の同じ集合に配置されるプリズム配列を有するイメージング手段によって解決される。
−そのため、各状況における、一つのプリズムエレメントと一つのイメージングエレメントとは、同じ格子寸法を有し、これにより、生成された光束の水平偏向範囲を拡大するための機能的光学ユニットが形成され、
−また、傾斜角αは、垂直方向における配光のバランスをとる手段との組み合わせによって、イメージング手段の照射される範囲の明るさを均一化するように、その値が幾何学的−光学的に決定される。
【００１８】
３部構成のプリズム構造は、望ましくは、互いに平行に配置されたロッドのように構成されたプリズムエレメントから構成され、そのため、各状況において、２つのプリズムエレメントは、反対方向に傾いた光学面を有し、平面を有するプリズムエレメントはそれらの間に配置されている。
【００１９】
３部構成のプリズム構造における個々のプリズムエレメントの格子寸法は、例えば、円筒状レンズの格子寸法に対し、各状況において、レンチキュラの円筒状レンズやプリズム配列のプリズムエレメントが機能的光学ユニットを構成できるように、適応されている。
【００２０】
本発明の利点の具現化において、そのようなユニットの利用により、最新技術と対比して収差や全反射は、それぞれ軽減され、防止される。
【００２１】
本発明によると、イメージエレメントと照射エレメントの両方は、逆レイトレーシングに対し二次元的に決定される。これは、より高い精度で各列と各カラムにおいて活性化された照射エレメントの数を計算することを可能とする。
【００２２】
実施形態の例において、イメージング手段はロッド形状の円筒状レンズのレンチキュラであり、３部構成のプリズム構造は可能な限り近くの逆側に配置される。さらに本発明の実施形態において、対物レンズは、イメージング品質を良くするために、追加でイメージング手段に割り当てられている。
【００２３】
さらに、二次光束を抑えるための縞（ストライプ）偏向子を有する照射手段、イメージング手段、及びプリズム配置それぞれを提供するために定義した可視領域の正確な構築は実用的である。垂直方向の配光のバランスをとる手段は、垂直方向にのみ分散させるエレメントか、とても精度が高い格子寸法を有する水平方向に配置した円筒状レンズの配置かのどちらかとなるように選択的に構成することができる。
【００２４】
本発明の利点は、光学的手段やすでに述べた組み合わせの実施形態によって、前述した先行技術と比較して、自動立体ディスプレイの前のより大きな観察者の空間に、高い明るさや高いコントラストや小さな共通のクロストークの定義された可視領域が実現され、イメージ再生手段の均一な照射が実現されることである。さらなる利点は、個々の割り当てられた可視領域から観察者が相互に障害することなく、モノラル表示、または／及び、ステレオ表示の閲覧が可能であることである。従って、トラッキング範囲の拡張と結びつけた場合でも、拡張した観察者の空間における、観察者の自由で独立した可動性が可能となる。
【００２５】
以下において、本発明を、実施形態の例によって、より詳細に説明する。添付の図面は以下のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に適した自動立体ディスプレイの主な構成要素の配列の上面図である。
【図２】ディスプレイの垂直軸に対し傾斜角αによって繰り返されるレンチキュラとプリズム配列の要素の透視図である。
【図３ａ】、
【図３ｂ】、
【図３ｃ】異なる方向においてそれぞれ光束として活性化した照射エレメントを投影する、イメージングエレメントとプリズムエレメントを含む機能的光学ユニットを描画した図である。
【図４】本発明に適するように配置された、照射エレメントによって照射されたプリズムエレメントの部分的正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は自動立体ディスプレイに基づいており、その動作原理は本発明の理解に必要な範囲で、背景技術で説明済みである。
【００２８】
図１において、自動立体ディスプレイの、光の方向において交互に主成分照射手段１、イメージング手段２、プリズム配列３、対物レンズ４、垂直方向において配光のバランスを取る手段５、及び、透過イメージ再生手段６が概略的に示されている。イメージ再生手段６は、規則的に配列したイメージエレメントにて提供される。照射方法１とイメージング手段２は近くにあり、プリズム配列３の後ろに位置し、それぞれに縞偏向子７がある。縞偏向子７は、同じ偏光の縞が、互いに対となって適合して位置づくように、互いに関連して配置される。縞偏向子７の縞の幅は、イメージング手段２のイメージングエレメントの幅と同一である。これは、図に縞偏向子７の間の破線によって示されたように、照射エレメントＳＰを活性化した後、それらから発された光が、同じ偏光方向の領域における光束として正確に導かれることを確実にする。全照射エレメントＳＰの正の照射角によって生成された二次光束は、異なる偏光方向の領域において同時に、抑制される。
【００２９】
ディスプレイの光軸は、８で示されている。
【００３０】
ディスプレイの前の観察者空間において、観察者の位置は、目の表示によって示されている。
【００３１】
図２において、指向性照射ユニットの重要な部分として、上記の配置されたプリズム配列３を有するイメージング手段２であり、３つの繰り返したプリズムエレメント３ａ、３ｂ、及び３ｃを有し、透視図においてある程度図式化して示されている。図２において、矢印は、構成要素２と３が大面積の光学的に活性化した構成要素を生成するためのどちらか一方の側を繰り返していることを示している。イメージング手段２とプリズム配列３のいずれも、イメージ再生手段６の垂直軸に対して同じ予め与えられた傾斜角（α＞０°）に位置づけられ、９で示されている。
【００３２】
図３ａから３ｃにおいて、例えばレンチキュラの円筒状レンズなどイメージングエレメントと組み合わせたプリズムエレメント３ａから３ｃのみを、活性化した照射エレメントＳＰを投影するための機能したユニットとして図式化して示されている。当該プリズムエレメント３ａから３ｃはほぼ平行した光束を生成し、可視領域において重ね合わせる。光路におけるそれらの配列によると、光は偏向されずにプリズムエレメント３ｂを通るのに対して、プリズムエレメント３ａと３ｃは、右か左の求める角度におけるディスプレイの前の空間において光束の水平偏向を可能とする。
【００３３】
図４は、詳細に、照射手段１の一部の前における傾斜角αにて配置されたプリズムエレメント３ａ、３ｂ、及び３ｃを示す。ここで、部分的に示されているプリズムエレメント３ａは、パターンによってマークされている。矢印は、パターンが、プリズムエレメント３ａの全域にわたって続いていることを示している。このパターンは、このとき、それらのプリズムエレメント３ａにのみ割り当てることが可能な、逆レイトレーシングによって決められた多くの照射エレメントＳＰが発光することを説明している。従って、プリズムエレメント３ａは、光束がプリズム配列を通過してしまった後に、光束を右へ偏向させる。同様に、プリズムエレメント３ｃは、他の照射エレメントＳＰの光束を左へ偏向させる。
【００３４】
この実施形態のプリズムエレメント３ａ、３ｂ、及び３ｃとイメージング手段２の組み合わせの利用によって、光束は、ディスプレイの前の観察者領域や、ひいては、例えば、図に示された±４０°のトレーシング領域を定めることができる。各プリズムエレメントは、しかしながら、ひとつの角度のみではなく、複数の角度の領域を対象とする。偏向度＋４０°は、観察者の目は、領域測距において＋４０°からおおよそ＋１０°までに位置でき、光束によって伝えられることができることを意味する。偏向度０°は、角度測距が＋１０°からおおよそ−１０°までの領域は、光束によって伝えられ、偏向度−４０°に対しては、観察者の目は、領域測距−１０°からだいたい−４０°までの領域において、光束によって伝えられることができる。これは、イメージングエレメントとプリズムエレメント３ａ、３ｂ、及び３ｃに対する常に多くの数の照射エレメントＳＰは、それぞれの状況において、活性化され、限られた角度の領域に照射する事実に起因する。
【００３５】
以下に、本発明の実用的原則は、実施形態の例における自動立体ディスプレイのための指向性照射ユニットの本質的特徴の基礎として、より詳細に述べられるだろう。
【００３６】
図１において、照射手段１は、例えば、マトリックスのように配置された多くのサブピクセルを有するシャッターによって構築され、照射エレメントＳＰを描写する光変調器である。公知の手段として、シャッターは、ここで、逆光から照射されることができる。
【００３７】
他の実施形態によると、照射手段１は、ＬＥＤやＯＬＥＤのような自己発光照射エレメントから構成することもできる。
【００３８】
図１の実施形態の例において、イメージング手段２は、互いに平行して配置された円筒状のレンズを有するレンチキュラを備え、後続する対物レンズ４を共に、観察者の目に光を投影する。対物レンズ４は、フレネルレンズのように構成することが望ましい。これは、そこに決められた可視領域を構成するため、それぞれの場合における観察者の眼の所定の位置に、全光束を慎重に偏向することに寄与する。
【００３９】
生成された光束は、現在の観察者の目の位置に、図３ａと３ｃに準じて、イメージング円筒形レンズに対立するプリズム配列３のプリズムエレメントによって偏向され、もしくは、偏向することなく、プリズムエレメント３ｂを通る。図２に示されているように、光学部品２、３は、それらに割り当てられた縞偏向子７と傾斜角αの位置に設けられる。傾斜角αは、分解能に依存して決められ、それゆえ、例えば、用いられた照射手段１（例えばシャッター）や観察者の目の瞳孔を仮定した大きさの格子寸法に依存して決定される。この幾何学的−光学的寸法に基づいて、垂直方向の配光のバランスをとる手段を組み合わせ、傾斜角αは、イメージ再生手段６の照射されるための領域において、明るさを均一化することを可能とする。
【００４０】
それぞれの観察者の目の場所において、決められ、活性化した照射エレメントＳＰの光は予め定義された可視領域に生成される。個々の目に対する左右の少なくともいずれかステレオイメージを有する光束の同期変調の後で、この可視領域から、各観察者はイメージ再生手段６での所望の表示を観察する。
【００４１】
必要な対応するトラッキングやイメージ制御は、コントローラ（不図示）によって、ディスプレイに伝えられる。
【００４２】
光の投影のために活性化される照射エレメントＳＰは、逆レイトレーシングの手段によって決められる。出願人の特許明細書ＰＣＴ／ＤＥ  ２００６／０００３７５において、適切な手段は、総合的に述べられており、ここで扱うものは本発明が要求するのに理解するための拡張にすぎない。
【００４３】
位置発見器を用いた少なくとも一人の観察者の目の三次元位置測定を経て、検出された位置データは、逆レイトレーシングを実行するためのコントローラが利用できるようにされる。位置発見器、及び／または、望ましくは、観察者の目とディスプレイとの距離のような他の設定値の正確さに依存して、個々の工程のコントローラは、基準点を設定することによって、各観察者の目の隣接に対して要求された可視領域の配置を決める。観察者の目に関連する、基準点の数と配置は、選択の自由である。基準点の数は、可視領域が絶えず均一的に照射されるように選択され、しかしながら、演算や記憶の要求は、可能な限り低くなるようにされるべきである。
【００４４】
各基準点から、コントローラは、例えば、格子の中に位置し、少なくとも一つのパラメータによって決められた、イメージ再現手段６の像点に逆レイトレーシングを実行する。全ての基準点が計算の基準として用いられるわけではないが、しかし、望ましくは、中心の列のそれらのみが良い。これらの像点は、観察者の視角である、ひとつのパラメータのみによって決められる。逆レイトレーシングは、像点から始まり、さらにイメージング手段２を超えて照射エレメントＳＰにまで実行される。演算により、イメージング手段２によって対応する基準点へ投影される各状況における照射エレメントＳＰのアドレスデータを有するデータの組が取得される。アドレスデータから、各目のための上述の可視領域へ投影される、活性化される照射エレメントＳＰのパターンが得られる。
【００４５】
レイトレーシングが、リアルタイムでイメージ再現手段６の中心列に対し実行されている間、コントローラは、照射エレメントＳＰのアドレスデータを決定するために、予め計算された光の経路の格納されたデータセットをルックアップテーブルから取得する。ルックアップテーブルにおいて、光の経路は、イメージ再現手段６の格子に位置づけられた全ての像点から、照射手段１の全照射エレメントＳＰまでが予め計算される。この手段は、現在の観察者の位置に対し活性化した照射エレメントの数を最適化することを許す。
【００４６】
本発明によると、イメージング手段２とプリズム配列３は、イメージ再現手段６の垂直軸に対して同じ与えられた傾斜角αに位置する。これは、偏向やイメージングエレメントや照射エレメントを組み合わせるのに、むしろ大きな可能性の利点を生む。照射エレメントＳＰは、より明確に活性化されることができる。３部のプリズム構造に起因して、全ての第三のプリズムエレメント３ａ、３ｂ、もしくは３ｃは、光束の偏向に含まれるのみである。観察者の目は、ディスプレイの前の中心、または、観察者空間の右、または、左の領域にあるかどうかに基づいて、それぞれのプリズムエレメント３ａ、３ｂ、または３ｃは、個々の方向に光束を方向付ける。本発明によると、照射エレメントＳＰは、もはやカラムごとに活性化されるのみであり、しかし、傾斜したプリズムエレメント３ａ、３ｂ、または３ｃの経路は、逆レイトレーシングに対して考慮される。従って、逆レイトレーシングは、画角を考慮すると、もはや定期的にイメージ再現手段６のみの中心列の配列されたイメージエレメントを実行されることはない。全ての列と全てのカラムは、活性化されるために照射エレメントＳＰの決定に加えられるべきである。同様に、照射エレメントＳＰは、異なるカラムや列におけるイメージングエレメントやプリズムエレメントの傾斜位置に起因して、活性化されるべきであるため、それらは、２つの座標を有する逆レイトレーシングを考慮される。
【００４７】
傾けられたプリズム配列３から現れる光束は、今のところ、イメージ再現手段６における光の均一な分布を生成しない。すなわち、手段５は、垂直方向の配光のバランスをとることを提供する。前記手段５の組み合わせにおいて、イメージング手段２、４、及びプリズム配列３によって偏向されたマナーにおいて方向付けられた光は、イメージ再現手段６にて均一化される。配光５のバランスをとる手段は、例えば、固定した分散角やとても良質な格子寸法を備える水平方向に平行して位置した円筒状のレンズの配列において、垂直にのみ分散するエレメントとすることができる。
【００４８】
単純な光学手段は、いくつかの先行技術以上の利点を有する指向性照射ユニットを生成する。
【００４９】
垂直方向における配光のバランスをとる手段と組み合わせて、同一に傾けられて配置されたイメージング手段とプリズム配列を兼ね備えることで、イメージ再生手段における明るさを均一化でき、同時に、光束の偏向範囲、またはディスプレイの前の観察者領域は拡張される。観察者領域において、何人かの観察者は、同時にトラッキングやイメージコントローラによって到達可能である。２Ｄ、及び／または、３Ｄ表示の観察の間、可視領域は、外乱となる影響が起こることなく、その各々に対して割り当てることができる。傾いたプリズム構造により、光束の垂直方向の拡散に対する追加装置は要求されない。
【００５０】
本発明の他の利点は、イメージング手段の格子やイメージマトリックスの格子と独立して用いられることができる格子を備えるシャッターや活性照射マトリックスを有するバックライトのような営利的照射手段があることである。
【００５１】
本発明は、特定のインタレース表現を備えるディスプレイにも適用できるが、好ましくは、観察者の目それぞれに対する時系列的なステレオイメージの再現のために述べられる。
【図１】
2010501901.tif 000003
【図２】
2010501901.tif 000004
【図３ａ】
2010501901.tif 000005
【図３ｂ】
2010501901.tif 000006
【図３ｃ】
2010501901.tif 000007
【図４】
2010501901.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月3日(2008.7.3)
【手続補正１】
【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のための指向性照射ユニットであって、
マトリックスに配置された多くの個々に制御可能な照射エレメントを有する照射手段と、
平行に配置され、一次元で有効な複数のイメージングエレメントを有するイメージング手段と、
垂直配光バランス手段と、
イメージ再生手段と、
を備え、
前記イメージング手段は、
各イメージングエレメントに対する一定数の照射エレメントを活性化し、
前記活性化された照射エレメントから発せられた光束を閲覧空間へ連続的に投影して、視聴者の目に対して可視領域を形成し、
平行に配置されたプリズムエレメントのプリズム配列に割り当てられており、
前記プリズムエレメントは、水平方向へ繰り返す三部構成のプリズム構造を有し、
前記イメージング手段（２）、及び、前記プリズム配列（３）は、前記イメージ再生手段（６）の垂直軸（９）に対し同じ傾斜角（α＞０°）の位置に設けられ、
−一つのプリズムエレメント（３ａ、３ｂ、３ｃ）と一つのイメージエレメントとは、ロッド状の形状であり、同じピッチを有し、前記活性化した照射エレメント（ＳＰ）から発せられた前記光束の水平方向の偏向範囲を光学的に拡大するための機能的光学ユニットを形成し、
−各プリズムエレメント（３ａ、３ｂ、３ｃ）は定められた傾斜角αにおいて生成された光束の角度範囲をカバーする
ことを特徴とする指向性照射ユニット。
【請求項２】
２つのプリズムエレメント（３ａ、３ｃ）は、反対方向に傾けられた光学的有効な表面を有し、その間に配置された一つのプリズムエレメント（３ｂ）は、平坦な表面を有することを特徴とする請求項１に記載の指向性照射ユニット。
【請求項３】
前記イメージング手段（２）は、円筒形レンズのレンチキュラであり、
各レンズには前記プリズムエレメント（３ａ、３ｂ、３ｃ）の一つが割り当てられ、
前記円筒形レンズと前記プリズムエレメントとは互いに向き合い、互いに可能なだけ近くに配置されること
を特徴とする請求項１に記載の指向性照射ユニット。
【請求項４】
前記イメージング手段（２）は更に、対物レンズ（４）を与えられていることを特徴とする請求項１に記載の指向性照射ユニット。
【請求項５】
二次平行光束を抑えるために、前記照射手段（１）と、前記イメージング手段（２）と、前記プリズム配列（３）との各々において、縞偏向子（７）が提供されることを特徴とする請求項１に記載の指向性照射ユニット。
【請求項６】
前記垂直配光バランス手段（５）は、垂直にのみ拡散するエレメントであることを特徴とする請求項１に記載の指向性照射ユニット。
【請求項７】
前記垂直配光バランス手段（５）は、高精度レンズピッチを有する水平に配置された平行な円筒形レンズの配列であることを特徴とする請求項１に記載の指向性照射ユニット。
【国際調査報告】
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