(57)【要約】【課題】  観察角分離を拡大または縮小するマルチビュー指向性ディスプレイを提供すること。【解決手段】  マルチビュー指向性ディスプレイは、視差光学素子と、ピクセル化されたイメージ表示層と、視差光学素子およびイメージ表示層の一方をイメージングするためのイメージング手段とを備える。イメージは、イメージと、視差光学素子およびイメージ表示層のもう一方との間の分離が、視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さく、これにより、ディスプレイによって生成された２つの観察ウィンドウ間の角度分離を拡大するように形成され得る。イメージング手段は、視差光学素子のイメージを形成し、これにより、イメージとイメージ表示層との間の分離が、視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さくなるか、または大きくなり、これにより、ディスプレイによって生成された２つの観察ウィンドウ間の角度分離を拡大または縮小し得る。【選択図】  図５
2005078091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチビュー指向性ディスプレイであって、
視差光学素子（３）と、
ピクセル化されたイメージ表示層（４）と、
該視差光学素子および該イメージ表示層の一方のイメージと、該視差光学素子および該イメージ表示層の他方との間の分離が、該視差光学素子と該イメージ表示層との間の分離よりも小さくなるように、該視差光学素子（３）および該イメージ表示層（４）の該一方をイメージングし、これにより、該ディスプレイによって生成された２つの観察ウィンドウ（１３、１４）間の角度分離を拡大するイメージング手段（２９；２９’；３９；４３、４４、４５；４７、４８；６１）と
を備える、マルチビュー指向性ディスプレイ。
【請求項２】
マルチビュー指向性ディスプレイであって、
視差光学素子（３）と、
ピクセル化されたイメージ表示層（４）と、
該視差光学素子（３）のイメージ（３０、３０’）と該イメージ表示層（４）との分離が、該視差光学素子（３）と該イメージ表示層（４）との間の分離よりも小さいか、または大きくなるように、該視差光学素子（３）をイメージングし、これにより、該ディスプレイによって生成された２つの観察ウィンドウ（１３、１４）間の角度分離をそれぞれ拡大または縮小するイメージング手段（２９；２９’；３９；４３、４４、４５；４７、４８；６１）と
を備える、マルチビュー指向性ディスプレイ。
【請求項３】
マルチビュー指向性ディスプレイであって、
視差光学素子（３）と、
ピクセル化されたイメージ表示層（４）と、
該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージが、該視差光学素子またはイメージ表示層のピッチと実質的に等しいピッチを有するように、該視差光学素子（３）および該イメージ表示層（４）の一方をイメージングするイメージング手段（２９；２９’；３９；４３、４４、４５；４７、４８；６１）と
を備える、マルチビュー指向性ディスプレイ。
【請求項４】
前記イメージング手段は、前記視差光学素子または前記イメージ表示層のピッチと実質的に等しいピッチを有する該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成するように構成される、請求項１または２に記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記イメージング手段は、使用中に、前記視差光学素子および前記イメージ表示層の一方のイメージと、該視差光学素子および該イメージ表示層の他方との間の分離が、該視差光学素子と該イメージ表示層との間の分離よりも小さいか、または大きくなるように、該視差光学素子または該イメージ表示層のイメージを形成し、これにより、該ディスプレイによって生成された２つの観察ウィンドウ間の角度分離をそれぞれ拡大または縮小する、請求項３に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記視差光学素子（３）は、前記イメージ表示層（４）の後方に配置され、前記イメージング手段は、該視差光学素子（３）と該イメージ表示層（４）との間に配置され、かつ、使用中に、該視差光学素子（３）のイメージ（３０、３０’）を形成する、請求項１〜５のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記イメージ表示層（４）は、前記視差光学素子（３）の後方に配置され、前記イメージング手段は、該イメージ表示層（４）と該視差光学素子（３）との間に配置され、かつ、使用中に、該イメージ表示層のイメージを形成する、請求項１〜５のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項８】
前記イメージング手段は、前記視差光学素子の要素または前記イメージ表示層のピクセルの幅と実質的に等しい幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成される、請求項１〜７のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項９】
前記イメージング手段は、前記視差光学素子の要素または前記イメージ表示層のピクセルの幅よりも大きい幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成される、請求項１〜７のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項１０】
前記イメージング手段は、前記視差光学素子の要素または前記イメージ表示層のピクセルの幅の実質的に整数倍である幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成される、請求項９に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記イメージング手段は、視差光学素子または前記イメージ表示層の幅よりも小さい幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成される、請求項１〜７のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記イメージング手段は、前記整数によって除算される前記視差光学素子の要素または前記イメージ表示層のピクセルの幅と実質的に等しい幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成される、請求項１１に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
前記視差光学素子の１つ以上の要素のイメージをブロックするためのブロッキング手段をさらに備える、請求項１１または１２に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
前記ブロッキング手段は、前記イメージング手段と、前記視差光学素子および前記イメージ表示層の一方との間に延びる複数の不透明領域を備える、請求項１３に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
ディフューザ層であって、前記視差光学素子のイメージまたは前記イメージ表示層のイメージの平面と実質的に一致するように位置付けられるディフューザ層を備える、請求項１〜１４のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記イメージング手段は、可変の焦点距離を有する、請求項１〜１４のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項１７】
前記イメージング手段の前記焦点距離を制御するためのコントローラを有する、請求項１６に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
前記ディスプレイと観察者との間の距離を決定するための第１のトラッキング手段をさらに備え、前記コントローラは、使用中に、該トラッキング手段からの出力を受け取り、これにより、該ディスプレイと該観察者との間の該距離に基づいて、該イメージング手段の該焦点距離を制御する、請求項１７に記載のディスプレイ。
【請求項１９】
前記イメージング手段は、可変の焦点距離および可変の倍率を有する、請求項１〜１４のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項２０】
前記イメージング手段の前記焦点距離および倍率を制御するためのコントローラを有する、請求項１９に記載のディスプレイ。
【請求項２１】
ディフューザ層をさらに備える、請求項１６〜２０のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項２２】
前記イメージング手段は、レンズアレイを備える、請求項１〜２１のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項２３】
前記イメージング手段は、第１および第２の無効にすることが可能なレンズアレイを備え、該第１のレンズアレイは、該第２のレンズアレイに対して横方向にずらされ、該ディスプレイは、該第１のレンズアレイまたは該第２のレンズアレイを有効にする一方で、該第１および該第２のレンズアレイの他方を無効にするためのコントローラを備える、請求項１〜１５のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項２４】
前記イメージング手段は、前記視差光学素子および前記イメージ表示層の一方に対して横方向に移動可能である、請求項１〜２３のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項２５】
観察者の横方向の位置を前記ディスプレイに対して決定するための第２のトラッキング手段を備える、請求項２３または２４に記載のディスプレイ。
【請求項２６】
観察者の横方向の位置を前記ディスプレイに対して決定するための第２のトラッキング手段を備え、前記コントローラは、使用中に、該第２のトラッキング手段からの出力を受け取る、請求項２３に記載のディスプレイ。
【請求項２７】
観察者の横方向の位置を前記ディスプレイに対して決定するための第２のトラッキング手段を備え、前記視差光学素子およびイメージ表示層の一方に対する、前記イメージング手段の横方向の位置は、該第２のトラッキング手段からの出力に基づいて制御される、請求項２４に記載のディスプレイ。
【請求項２８】
前記ディスプレイの観察者を識別するための手段をさらに備える、請求項１８〜２７のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項２９】
前記イメージング手段は、前記視差光学素子および前記イメージ表示層の一方に対して固定され、かつ、該視差光学素子および該イメージ表示層の他方に対して可動である、請求項１〜１５のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項３０】
前記イメージング手段は、前記イメージ表示層または前記視差光学素子に対して横方向にオフセットされる該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成し、これにより、該ディスプレイは、使用中に、第１のイメージおよび第２のイメージであって、該第１のイメージの角度の広がりは、該第２のイメージの角度の広がりと異なる、第１のイメージおよび第２のイメージを表示するように構成される、請求項１〜２２のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項３１】
前記イメージング手段は、非対称イメージング手段である、請求項１〜２２のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項３２】
前記イメージング手段の各要素は、第１の焦点距離を有する第１の部分と、該第１の焦点距離とは異なった第２の焦点距離を有する第２の部分とを備える、請求項３１に記載のディスプレイ。
【請求項３３】
前記イメージング手段は、前記視差光学素子またはイメージ表示層のイメージが仮想イメージであるように構成される、請求項１〜３２のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項３４】
前記視差光学素子またはイメージ表示層は、前記イメージング手段と連係して不均一なピッチを有する該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成する、請求項１〜３３のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項３５】
前記視差光学素子またはイメージ表示層は、前記イメージング手段と連係して、該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを、該視差光学素子またはイメージ表示層に対して、該視差光学素子および該イメージ表示層の他方の反対側に生成する、請求項１〜３４のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項３６】
前記視差光学素子またはイメージ表示層は、前記イメージング層と連係して、前記ディスプレイの外側に該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成する、請求項１〜３５のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項３７】
マルチビュー指向性ディスプレイであって、視準バックライト（７３）と、ピクセル化されたイメージ表示層（４）と、該視準バックライトを該イメージ表示層に、または、その近傍にイメージングするためのイメージング手段（６１、７４）とを備える、マルチビュー指向性ディスプレイ。
【請求項３８】
前記イメージング手段（６１、７４）は、前記視準バックライトを、実質的に前記イメージ表示層の平面においてイメージングする、請求項３７に記載のディスプレイ。
【請求項３９】
前記イメージング手段（６１、７４）は、前記視準バックライトを、該バックライトと前記イメージ表示層との間の平面にイメージングする、請求項３７に記載のディスプレイ。
【請求項４０】
前記イメージング手段（６１、７４）は、前記視準バックライトを、該バックライトに対して、前記イメージ表示層の反対側の平面にイメージングする、請求項３７に記載のディスプレイ。
【請求項４１】
前記バックライトは、選択的に、視準バックライトまたは非視準バックライトとして動作可能である、請求項３７、３８、３９または４０に記載のディスプレイ。
【請求項４２】
光透過性基板を備える光学デバイスであって、該基板の一方の面と関連した視差光学素子と、該基板の他方の面と関連したレンズアレイとを有する、光学デバイス。
【請求項４３】
前記視差光学素子は、前記基板の前記一方の面上、または該一方の面の近傍に形成される、請求項４２に記載の光学デバイス。
【請求項４４】
前記レンズアレイは、前記基板の前記他方の面上、または該他方の面の近傍に形成される、請求項４２または４３に記載の光学デバイス。
【請求項４５】
前記基板、前記視差光学素子、および前記レンズアレイは、集積ユニットとして形成される、請求項４２、４３または４４に記載の光学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチビュー指向性ディスプレイに関する。このような指向性ディスプレイは、２つ以上のイメージを同時に表示することができ、各イメージは、異なった方向に表示される。本発明は、さらに、マルチビュー指向性ディスプレイを組み込むデュアルビューディスプレイおよび自動立体視ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチビュー指向性ディスプレイの一般的原理は、非特許文献１に記載され、従来のマルチビュー指向性ディスプレイ１の模式的部分平面図である図１に示される。図１のディスプレイ１は、イメージ表示デバイス２および視差光学素子３を備える。イメージ表示デバイス２は、第１の光透過性基板５と第２の光透過性基板６との間に配置されたピクセル化されたイメージ表示層４を備える。このピクセル化されたディスプレイ層４は、例えば、液晶層であり得、かつ、２つ以上のインターレースされたイメージを表示する任意の従来技術によりアドレス指定可能である。図１は、ディスプレイ層４に表示された２つのイメージを示し、２つのイメージは、ピクセルの交互のカラムに表示される。一方のイメージは、ピクセルカラムＣ１、Ｃ３、Ｃ５に表示され、第２のイメージは、ピクセルカラムＣ２、Ｃ４、Ｃ６上に表示される。（ピクセルカラムは紙面に向かって延びる。）イメージ表示デバイスは、光源（図示せず）からの光７によって照射される。光源は、例えば、低い空間コヒーレンスを有する拡散源等の任意の適切な光源であり得る。コンポーネント８および９は線形偏光子である。
【０００３】
マルチビュー指向性ディスプレイ１の視差光学素子３は、イメージ表示層４上に表示された２つ以上のイメージを分離し、これにより、各イメージは、異なった方向に表示される。図１において、視差光学素子は、不透明領域１１によって分離された複数の透明スリット１０を備える視差バリアによって形成される。透明スリット１０は、ピクセルのカラムと平行に延びる（従って、図１の紙面に対して垂直に延びる）。視差バリアは、透明基板１２上に取り付けられ、物理的サポートを提供し得る。
【０００４】
２つの観察ウィンドウ１３および１４は、視差バリアのイメージ分離効果に基づいて図１に示されるように設定される。第１の観察ウィンドウ１３において、ピクセルカラムＣ１、Ｃ３、Ｃ５上に表示されたイメージは可視であるが、ピクセルカラムＣ２、Ｃ４、Ｃ６上に表示されたイメージは不可視である。なぜなら、視差バリアの不透明領域１１が、光がピクセルカラムを第１の観察ウィンドウの方向に通過することをブロックするからである。逆に、第２の観察ウィンドウ１４において、ピクセルカラムＣ２、Ｃ４、Ｃ６上に表示されたイメージは可視であるが、ピクセルカラムＣ１、Ｃ３、Ｃ５上に表示されたイメージは不可視である。なぜなら、視差バリア３の不透明領域１１が、光がピクセルカラムを第２の観察ウィンドウの方向に通過することをブロックするからである。
【０００５】
図１は、自動立体視ディスプレイに組み込まれたマルチビュー指向性ディスプレイを示す。使用に際して、観察者は、右眼が第２の観察ウィンドウ１４と一致し、かつ、左眼が第１の観察ウィンドウ１３と一致するような位置につく。従って、図１において、観察ウィンドウは「右観察ウィンドウ」および「左観察ウィンドウ」と呼ばれる。立体イメージの対は、イメージ表示デバイス１上に表示され、右眼用イメージは、ピクセルカラムＣ２、Ｃ４、Ｃ６上に表示され、左眼用イメージは、ピクセルＣ１、Ｃ３、Ｃ５上に表示される。従って、左観察ウィンドウおよび右観察ウィンドウとそれぞれ一致するように左眼および右眼を位置付けた観察者は、左眼で左眼用イメージを、右眼で右眼用イメージを見、従って、３次元イメージを知覚する。
【０００６】
図１のディスプレイ１の視差光学素子は、不透明領域によって分離された透明細片からなる視差バリアである。他のタイプの視差光学素子も知られている。例えば、レンチキュラアレイを視差光学素子として用いることも知られており、レンチキュラアレイは、通常、ピクセル化されたイメージ表示層４の異なった領域からのイメージを異なった方向に方向付け、これにより、指向性効果を取得するように機能するコラム状レンズを備える。
【０００７】
マルチビュー指向性ディスプレイは、代替的に、「デュアルビュー」ディスプレイに組み込まれ得る。デュアルビューディスプレイは、あるイメージを１人の観察者に表示し、別のイメージを別の観察者に表示するように意図される。例えば、自動車内のデュアルビューディスプレイは、自動車のドライバに地図を表示し、テレビ番組または映画を同乗者に表示し得る。デュアルビューディスプレイの原理は、一般に、自動立体視ディスプレイの原理と同様であるが、デュアルビューディスプレイのイメージ表示層上に表示される２つのイメージは、立体イメージペアの左眼用および右眼用イメージではなく、独立したイメージである。さらに、デュアルビューディスプレイによって表示された２つのイメージは、異なった観察者によって見られるように意図され、観察角分離Ｖ（これは、２つのイメージの観察ウィンドウの中心と中心との間の角度の分離である）は、与えられる視距離については、自動立体視ディスプレイよりもデュアルビューディスプレイのほうが大きいことが必要である。
【０００８】
観察角分離Ｖは、２つのイメージの観察ウィンドウの中心間の角度分離であり、従って、ディスプレイ上の２つの異なったビュー間で移動するために、ビュワーが移動される必要がある角度である。視差光学素子として視差バリアを有するマルチビューディスプレイについては、ラジアンで表される観察角分離Ｖが
Ｖ＝ｎｐ／ｓ        （１）
によっておおよそ求められ、ここで、ｎは、視差バリア３とイメージ表示層４とを分離する材料の屈折率であり（図１において、ｎは、イメージ表示デバイスの後方透明基板５の屈折率である）、ｐは、イメージ表示層のピクセルピッチであり、ｓは、視差バリア３とイメージ表示層４との間の分離距離である。所与のイメージの質（解像度）について、ピクセルピッチｐは、通常、固定される。指向性ディスプレイ１の基板は、通常、ガラス製であり、ガラスの屈折率ｎは、通常、ほとんどの市販のガラスについて差はほとんどない。
【０００９】
観察角分離を拡大するあるアプローチは、イメージ表示デバイスの後方基板５の厚さを低減し、これにより、視差光学素子３とイメージ表示層４との間の分離を低減することである。しかしながら、基板５の厚さは、損傷する傾向を有し、製造し難く、かつ、十分な構造的サポートを提供することができなくなるので、０．５ｍｍ未満に著しく低減し得ない。従って、後方基板５の厚さを、観察角を実質的に拡大し得る厚さに低減することは、実質的に困難である。
【００１０】
観察角分離を低減することが所望される場合もある。例えば、ディスプレイを大きい視距離で表示することが意図される場合、ディスプレイの観察角分離は、所望の観察角分離よりも大きくなり得る。従来、観察角分離は、厚い基板を用いて、ｓを拡大することによって低減されるが、これは、ディスプレイの重量を著しく増加させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、視差光学素子またはイメージディスプレイパネルをイメージングするイメージング手段を用いて、観察角分離を拡大または縮小するマルチビュー指向性ディスプレイ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】
【００１２】
本発明により、マルチビュー指向性ディスプレイであって、視差光学素子（３）と、ピクセル化されたイメージ表示層（４）と、該視差光学素子および該イメージ表示層の一方のイメージと、該視差光学素子および該イメージ表示層の他方との間の分離が、該視差光学素子と該イメージ表示層との間の分離よりも小さくなるように、該視差光学素子（３）および該イメージ表示層（４）の該一方をイメージングし、これにより、該ディスプレイによって生成された２つの観察ウィンドウ（１３、１４）間の角度分離を拡大するイメージング手段（２９；２９’；３９；４３、４４、４５；４７、４８；６１）とを備える、マルチビュー指向性ディスプレイが提供され、これにより上記目的が達成される。
【００１３】
本発明により、マルチビュー指向性ディスプレイであって、視差光学素子（３）と、ピクセル化されたイメージ表示層（４）と、該視差光学素子（３）のイメージ（３０、３０’）と該イメージ表示層（４）との分離が、該視差光学素子（３）と該イメージ表示層（４）との間の分離よりも小さいか、または大きくなるように、該視差光学素子（３）をイメージングし、これにより、該ディスプレイによって生成された２つの観察ウィンドウ（１３、１４）間の角度分離をそれぞれ拡大または縮小するイメージング手段（２９；２９’；３９；４３、４４、４５；４７、４８；６１）とを備える、マルチビュー指向性ディスプレイが提供され、これにより上記目的が達成される。
【００１４】
本発明により、マルチビュー指向性ディスプレイであって、視差光学素子（３）と、ピクセル化されたイメージ表示層（４）と、該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージが、該視差光学素子またはイメージ表示層のピッチと実質的に等しいピッチを有するように、該視差光学素子（３）および該イメージ表示層（４）の一方をイメージングするイメージング手段（２９；２９’；３９；４３、４４、４５；４７、４８；６１）とを備える、マルチビュー指向性ディスプレイが提供され、これにより上記目的が達成される。
【００１５】
前記イメージング手段は、前記視差光学素子または前記イメージ表示層のピッチと実質的に等しいピッチを有する該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成するように構成され得る。
【００１６】
前記イメージング手段は、使用中に、前記視差光学素子および前記イメージ表示層の一方のイメージと、該視差光学素子および該イメージ表示層の他方との間の分離が、該視差光学素子と該イメージ表示層との間の分離よりも小さいか、または大きくなるように、該視差光学素子または該イメージ表示層のイメージを形成し、これにより、該ディスプレイによって生成された２つの観察ウィンドウ間の角度分離をそれぞれ拡大または縮小され得る。
【００１７】
前記視差光学素子（３）は、前記イメージ表示層（４）の後方に配置され、前記イメージング手段は、該視差光学素子（３）と該イメージ表示層（４）との間に配置され、かつ、使用中に、該視差光学素子（３）のイメージ（３０、３０’）を形成され得る。
【００１８】
前記イメージ表示層（４）は、前記視差光学素子（３）の後方に配置され、前記イメージング手段は、該イメージ表示層（４）と該視差光学素子（３）との間に配置され、かつ、使用中に、該イメージ表示層のイメージを形成され得る。
【００１９】
前記イメージング手段は、前記視差光学素子の要素または前記イメージ表示層のピクセルの幅と実質的に等しい幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。
【００２０】
前記イメージング手段は、前記視差光学素子の要素または前記イメージ表示層のピクセルの幅よりも大きい幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。
【００２１】
前記イメージング手段は、前記視差光学素子の要素または前記イメージ表示層のピクセルの幅の実質的に整数倍である幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。
【００２２】
前記イメージング手段は、視差光学素子または前記イメージ表示層の幅よりも小さい幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。
【００２３】
前記イメージング手段は、前記整数によって除算される前記視差光学素子の要素または前記イメージ表示層のピクセルの幅と実質的に等しい幅を有する該視差光学素子の要素または該イメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。
【００２４】
前記視差光学素子の１つ以上の要素のイメージをブロックするためのブロッキング手段をさらに備え得る。
【００２５】
前記ブロッキング手段は、前記イメージング手段と、前記視差光学素子および前記イメージ表示層の一方との間に延びる複数の不透明領域を備え得る。
【００２６】
ディフューザ層であって、前記視差光学素子のイメージまたは前記イメージ表示層のイメージの平面と実質的に一致するように位置付けられるディフューザ層を備え得る。
【００２７】
前記イメージング手段は、可変の焦点距離を有し得る。
【００２８】
前記イメージング手段の前記焦点距離を制御するためのコントローラを有し得る。
【００２９】
前記ディスプレイと観察者との間の距離を決定するための第１のトラッキング手段をさらに備え、前記コントローラは、使用中に、該トラッキング手段からの出力を受け取り、これにより、該ディスプレイと該観察者との間の該距離に基づいて、該イメージング手段の該焦点距離を制御し得る。
【００３０】
前記イメージング手段は、可変の焦点距離および可変の倍率を有し得る。
【００３１】
前記イメージング手段の前記焦点距離および倍率を制御するためのコントローラを有し得る。
【００３２】
ディフューザ層をさらに備え得る。
【００３３】
前記イメージング手段は、レンズアレイを備え得る。
【００３４】
前記イメージング手段は、第１および第２の無効にすることが可能なレンズアレイを備え、該第１のレンズアレイは、該第２のレンズアレイに対して横方向にずらされ、該ディスプレイは、該第１のレンズアレイまたは該第２のレンズアレイを有効にする一方で、該第１および該第２のレンズアレイの他方を無効にするためのコントローラを備え得る。
【００３５】
前記イメージング手段は、前記視差光学素子および前記イメージ表示層の一方に対して横方向に移動可能であり得る。
【００３６】
観察者の横方向の位置を前記ディスプレイに対して決定するための第２のトラッキング手段を備え得る。
【００３７】
観察者の横方向の位置を前記ディスプレイに対して決定するための第２のトラッキング手段を備え、前記コントローラは、使用中に、該第２のトラッキング手段からの出力を受け取り得る。
【００３８】
観察者の横方向の位置を前記ディスプレイに対して決定するための第２のトラッキング手段を備え、前記視差光学素子およびイメージ表示層の一方に対する、前記イメージング手段の横方向の位置は、該第２のトラッキング手段からの出力に基づいて制御され得る。
【００３９】
前記ディスプレイの観察者を識別するための手段をさらに備え得る。
【００４０】
前記イメージング手段は、前記視差光学素子および前記イメージ表示層の一方に対して固定され、かつ、該視差光学素子および該イメージ表示層の他方に対して可動であり得る。
【００４１】
前記イメージング手段は、前記イメージ表示層または前記視差光学素子に対して横方向にオフセットされる該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成し、これにより、該ディスプレイは、使用中に、第１のイメージおよび第２のイメージであって、該第１のイメージの角度の広がりは、該第２のイメージの角度の広がりと異なる、第１のイメージおよび第２のイメージを表示するように構成され得る。
【００４２】
前記イメージング手段は、非対称イメージング手段であり得る。
【００４３】
前記イメージング手段の各要素は、第１の焦点距離を有する第１の部分と、該第１の焦点距離とは異なった第２の焦点距離を有する第２の部分とを備え得る。
【００４４】
前記イメージング手段は、前記視差光学素子またはイメージ表示層のイメージが仮想イメージであるように構成され得る。
【００４５】
前記視差光学素子またはイメージ表示層は、前記イメージング手段と連係して不均一なピッチを有する該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成し得る。
【００４６】
前記視差光学素子またはイメージ表示層は、前記イメージング手段と連係して、該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを、該視差光学素子またはイメージ表示層に対して、該視差光学素子および該イメージ表示層の他方の反対側に生成し得る。
【００４７】
前記視差光学素子またはイメージ表示層は、前記イメージング層と連係して、前記ディスプレイの外側に該視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成し得る。
【００４８】
本発明により、マルチビュー指向性ディスプレイであって、視準バックライト（７３）と、ピクセル化されたイメージ表示層（４）と、該視準バックライトを該イメージ表示層に、または、その近傍にイメージングするためのイメージング手段（６１、７４）とを備える、マルチビュー指向性ディスプレイが提供され、これにより上記目的が達成される。
【００４９】
前記イメージング手段（６１、７４）は、前記視準バックライトを、実質的に前記イメージ表示層の平面においてイメージングし得る。
【００５０】
前記イメージング手段（６１、７４）は、前記視準バックライトを、該バックライトと前記イメージ表示層との間の平面にイメージングし得る。
【００５１】
前記イメージング手段（６１、７４）は、前記視準バックライトを、該バックライトに対して、前記イメージ表示層の反対側の平面にイメージングし得る。
【００５２】
前記バックライトは、選択的に、視準バックライトまたは非視準バックライトとして動作可能であり得る。
【００５３】
本発明により、光透過性基板を備える光学デバイスであって、該基板の一方の面と関連した視差光学素子と、該基板の他方の面と関連したレンズアレイとを有する、光学デバイスが提供され、これにより上記目的が達成される。
【００５４】
前記視差光学素子は、前記基板の前記一方の面上、または該一方の面の近傍に形成され得る。
【００５５】
前記レンズアレイは、前記基板の前記他方の面上、または該他方の面の近傍に形成され得る。
【００５６】
前記基板、前記視差光学素子、および前記レンズアレイは、集積ユニットとして形成され得る。
【００５７】
本発明の第１の局面は、視差光学素子と、ピクセル化されたイメージ表示層と、イメージング手段とを備えるマルチビュー指向性ディスプレイを提供し、このイメージング手段は、視差光学素子およびイメージ表示層の一方をイメージングし、これにより、視差光学素子およびイメージ表示層の一方のイメージと、視差光学素子およびイメージ表示層の他方との間の分離が、視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さくなり、これにより、ディスプレイにより生成された２つの観察ウィンドウ間の角度分離を拡大する。
【００５８】
本発明のディスプレイにおいて、観察角分離は、視差光学素子およびイメージ表示層の一方のイメージと、イメージングされない視差光学素子およびイメージ表示層の他方との間の距離によって決定される。この距離を視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さくすることによって、観察角分離が拡大し得る。本発明は、ディスプレイの基板のいずれかの厚さが低減されることを必要とせず、これにより、厚く、構造的にロバストな基板が用いられ得る。
【００５９】
イメージング手段を組み込む多数の従来技術のディスプレイが存在する。しかしながら、従来技術のディスプレイのいずれにおいても、観察角分離を拡大するために、視差光学素子またはイメージディスプレイパネルをイメージングするイメージング手段が用いられることはなかった。
【００６０】
指向性ディスプレイにおけるレンズに関する一般的な従来技術（例えば、Ｓｔａｒｋｅｓらによる上述の記載）は、レンズ自体がイメージスプリッタとして用いられるレンチキュラシステムを記載する。換言すると、レンズはビューを分離し、かつ、ピクセルの複数のセットを複数のウィンドウにイメージングすることが記載される。従って、このレンズアレイの特徴は、ビュワーの眼の位置でピクセルを平面に再イメージングすることである。
【００６１】
図２Ａは、欧州特許出願公開第０５９７６２９号明細書に記載され、かつイメージング手段ＬＳ１を組み込む従来技術の指向性ディスプレイ１５の模式図である。この従来のディスプレイにおいて、インターレースされた２つのイメージが、ピクセル化された表示パネル１６上に表示され、イメージは、視差光学素子ＬＳ２によって分離される。ディスプレイは、スイッチングイルミネータ１８によって照射され、イルミネータからの光は、イメージング手段ＬＳ１によってディフューザ１７上にフォーカスされ、この光がイメージング手段ＬＳ１からディフューザに通過するときに、ピクセル化された表示パネル１６によって変調される。従って、この従来技術のディスプレイにおいて、イメージング手段ＬＳ１は、大幅に縮小されたスイッチングイルミネータ１８のイメージをピクセル平面上に生成する。この目的は、拡張されたイルミネータ上のすべてのポイントからの光が、ピクセルおよび視差光学素子ＬＳ２を適切に通過することを保証することである。イメージング手段ＬＳ１は、観察角分離の拡大をもたらさない。
【００６２】
図２Ｂは、欧州特許出願公開第０５９７６２９号明細書に記載されるさらなる従来技術のディスプレイ１５’を示す。これは、ピクセル化されたディスプレイパネル１６がスイッチングイルミネータ１８とイメージング手段ＬＳ１との間に配置されることを除いて、概して、図２Ａのディスプレイに対応する。このディスプレイにおいて、イメージング手段ＬＳ１は、交換イルミネータと同期した時系列ディスプレイと共に全解像度３Ｄ表示をもたらすディフューザ平面上にイルミネータを再イメージングする。レンズアレイＬＳ２は、イメージスプリッタである。
【００６３】
図３は、欧州特許出願公開第０６５６５５５号明細書に示されるように、さらなる従来技術の自動立体視ディスプレイを示す。このディスプレイは、可動式イルミネータのアレイを有する自動立体視投影ユニット２０によって照射される。イメージは、ダブルレンチキュラスクリーン２１上に投影される。スクリーン２１の２つのレンチキュラアレイ２２、２３は、異なった焦点距離を有し、レンチキュラスクリーン２１は、投影されたイメージの観察角分離を変更する。この従来技術のディスプレイにおいて、第１のレンチキュラスクリーンは、スイッチングイルミネータ１８のイメージを生成する。このような従来技術のディスプレイは、ディスプレイのコンポーネントが異なる投影タイプのディスプレイにのみ適切であり、比較的小さい一体型「デスクトップ」または「ダイレクトビュー」タイプのディスプレイには適さない。
【００６４】
図４は、Ｙａｍａｍｏｔｏらによる「Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ｏｆ  Ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ  Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｆｕｌｌ  Ｃｏｌｏｕｒ  ＬＥＤ  Ｐａｎｅｌ」（Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．４６６０、２３６頁、２００２年）に記載されるタイプのさらなる従来技術の指向性ディスプレイ２４の模式的平面図である。ディスプレイ２４は、２つのレンズアレイ２５、２６が非常に大きいポスターサイズのＬＥＤディスプレイ２７の前面に配置される自動立体視点ディスプレイである。ディスプレイ２７は、大きいピッチを有し、視距離が短く、従って、通常、大きいスクリーンのポスター／広告スタイルの用途において自動立体視ディスプレイとして使用することには適していない。なぜなら、意図された（長い）視距離のビュー間の分離は、ヒトの２つの眼間の平均的分離よりも大きいからである。観察角分離を低減するために、第１のレンチキュラバリア２５は、表示パネル２７のピクセルを縮小し、はるかに小さいピクセルピッチを有するディスプレイのイメージを形成する。第２のレンチキュラシート２６は、ＬＥＤパネル上に表示されたインターレースされた２つのビューを分離するが、イメージングされたＬＥＤパネルのピクセルピッチが低減されるために、観察角分離が小さく、これにより、２つのイメージは、観察者の左眼および右眼によって快適に見られ得る。
【００６５】
米国特許出願公開第２００２／００８０９６号明細書は、複数の光源を用いるボリュメトリック（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ）３次元ディスプレイを開示する。各光源には、ミラーおよびマイクロレンズ素子等の光線走査手段が提供される。光源の移動イメージは、ビュワーとディスプレイとの間の空間に３次元イメージを生成する。ディスプレイは、ピクセル化されたイメージ表示層を有しない。
【００６６】
Ｐａｒｋらは、「Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｖｉｅｗｉｎｇ  ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｆｏｒ  ｔｗｏ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｉｎｔｅｇｒａｌ  ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ」（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｖｏｌ．４０  Ｎｏ．２９、５２１７頁、２００１年）に、集積イメージング（ｉｎｔｅｇｒａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ）の原理で動作する自動立体視ディスプレイを開示する。この原理は、ディスプレイ上の小さい領域が、レンズアレイ（各領域ごとに１つのレンズ）によってビューとディスプレイとの間のイメージ平面にイメージングされることを含む。集積イメージングは、多数のビューを有するマルチビューディスプレイであると考えられ得、ここで、ビュー間の分離は、ヒトの眼の分離よりもはるかに小さい。レンズアレイは、視差光学素子と考えられ得るが、このレンズは、ピクセル平面領域を、観察者の平面にではなく、観察者とディスプレイとの間のイメージ平面にフォーカスする。しかしながら、このイメージの位置は、ディスプレイの観察角に影響を及ぼさない。
【００６７】
特開平１０−２０６７９５号公報は、視差光学素子としてレンチキュラレンズアレイが用いられ、表示された２つのビュー間に角度分離を提供する自動立体視ディスプレイを開示する。このディスプレイは、さらに、レンズアレイを通過する光を制限し、これにより、クロストークを低減し、観察ウィンドウの形成を支援する視差バリアを備える。このバリアおよびレンズアレイは、ほぼ同じ平面にある。レンズアレイは、イメージスプリッタであり、バリアは、レンズを通る光を制限することによって系のクロストークを低減する。レンズ゛は、バリアまたはピクセルを再イメージングしない（通常のレンチキュラがピクセルを表示平面にイメージングする場合を除く）。
【００６８】
米国特許第６３０４２８８号明細書は、１つがイメージディスプレイパネルの前面にあり、もう１つがイメージディスプレイパネルの後方にある、２つのレンチキュラバリアを有する、トラッキングされる自動立体視ディスプレイシステムを開示する。このディスプレイは、光源アレイによって照射され、イメージディスプレイパネルの後方のレンチキュラバリアは、光源要素をピクセル平面にフォーカスする。イメージ表示パネルの前方のレンチキュラバリアは、イメージ表示パネル上に表示された２つのイメージ間に角度分離を提供する。
【００６９】
米国特許第６０６１１７９号明細書は、２Ｄ表示モードと３Ｄ表示モードとの間でスイッチング可能であるディスプレイを開示する。ある実施形態において、ディスプレイは、単一のマスクおよび単一のレンチキュラバリアを備え、表示モード間のスイッチングは、レンチキュラバリアをマスクに向かってか、またはマスクから離れるように移動させることによって行われる。
【００７０】
米国特許第５６８２２１５号明細書は、セル内レンズを備える液晶ディスプレイパネルを開示する。これらは、ゲートまたはソース線等の不透明コンポーネントに入射する光を再方向付けすることによって、表示パネルの輝度を向上させるために提供される。このディスプレイは、指向性ディスプレイではない。
【００７１】
欧州特許出願公開第１０８９１１５号明細書は、外部マイクロレンズが提供された液晶セルを開示する。このディスプレイは、指向性ディスプレイではなく、ビューを分離するためにマイクロレンズが提供されない。むしろ、このディスプレイは、投影ディスプレイで用いるための反射ディスプレイである。
【００７２】
欧州特許出願公開第０７２１１３２号明細書は、マクロ視レンズおよびマクロ視投影レンズが、異なった偏光状態の光を放つ２つの光源およびピクセル化されたイメージ表示層に応じて、２つのウィンドウ領域を形成する自動立体視ディスプレイを開示する。イメージ表示層は、マクロ視レンズと投影レンズとの間に配置される。ピクセルのイメージは、レンチキュラスクリーンによって再投影される。
【００７３】
本発明の第２の局面は、視差光学素子と、ピクセル化されたイメージ表示層と、イメージング手段とを備えるマルチビュー指向性ディスプレイを提供し、このイメージング手段は、視差光学素子をイメージングし、これにより、視差光学素子のイメージとイメージ表示層との間の分離を、視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さくするか、または大きくし、これにより、ディスプレイによって生成された２つの観察ウィンドウ間の角度分離をそれぞれ拡大または縮小する。
【００７４】
本発明の第３の局面は、視差光学素子と、ピクセル化されたイメージ表示層と、イメージング手段とを備えるマルチビュー指向性ディスプレイを提供し、このイメージング手段は、視差光学素子およびイメージ表示層の一方をイメージングして、これにより、視差光学素子またはイメージ表示層のイメージが、視差光学素子またはイメージ表示層のピッチと実質的に等しいピッチを有する。
【００７５】
本発明の第２または第３の局面によるディスプレイは、観察角分離を縮小または拡大するために用いられ得る。特に、このディスプレイは、観察者によってディスプレイから遠く離れて観察されることを意図したディスプレイの場合、厚いガラス基板の使用を必要とせずに、観察角分離が縮小されることを可能する。本発明のこれらの局面は、さらに、ディスプレイが、所与の視距離では十分な角度分離を生成しないような用途において観察角分離を拡大するために用いられ得る。
【００７６】
第３の局面によるディスプレイにおいて、イメージング手段は、視差光学素子またはイメージ表示層のピッチと実質的に等しいピッチを有する視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成するように構成される。図４の従来技術のディスプレイ２４において、ピクセル化された表示層のイメージのピッチは、観察角分離を低減するために、故意に表示層のピッチよりも小さくされる。しかしながら、視差光学素子のイメージのピッチ（またはイメージ表示層）が、視差光学素子（またはイメージ表示層）のピッチと著しく異なる場合、解像度等のディスプレイの表示特性が変更される。従って、視差光学素子（またはイメージ表示層）のイメージのピッチが視差光学素子（またはイメージ表示層）のピッチと同じか、または類似であることが所望される。なぜなら、これにより、本発明が、ディスプレイの他のコンポーネントを最小限改変することで実施されることが可能になるからである。
【００７７】
第１または第２の局面によるディスプレイのイメージング手段は、視差光学素子またはイメージ表示層のピッチと実質的に等しいピッチを有する視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成するように構成され得る。
【００７８】
第３の局面によるディスプレイのイメージング手段は、使用に際して、視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを形成し、これにより、視差光学素子およびイメージ表示層の一方のイメージと、視差光学素子およびイメージ表示層の他方との間の分離を視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さいか、または大きくし、これにより、ディスプレイによって生成された２つの観察ウィンドウ間の角度分離をそれぞれ拡大または縮小する。
【００７９】
視差光学素子は、イメージ表示層の後方にあり得、イメージング手段は、視差光学素子とイメージ表示層との間に配置され得、使用に際して、視差光学素子のイメージを形成し得る。あるいは、イメージ表示層は、視差光学素子の後方に配置され得、イメージング手段は、イメージ表示層と視差光学素子との間に配置され得、使用に際して、イメージ表示層のイメージを形成し得る。
【００８０】
本明細書中で用いられる「の後方」および「の前方」という用語は、ディスプレイの意図された観察位置からディスプレイを観察する人物が見るコンポーネントの順序のことである。
【００８１】
イメージング手段は、視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルの幅と実質的に等しい幅を有する、視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。イメージング手段は、視差光学素子またはイメージ表示層の単位倍率（ｕｎｉｔ  ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を生成するように構成され得る。
【００８２】
あるいは、イメージング手段は、視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルの幅よりも大きい幅を有する視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。このイメージング手段は、視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルの幅の実質的に整数倍である幅を有する視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。イメージング手段は、視差光学素子またはイメージ表示層の非単位倍率（単位倍率よりも大きい）を生成するように構成され得る。
【００８３】
あるいは、イメージング手段は、視差光学素子またはイメージ表示層のピッチよりも小さい幅を有する視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。このイメージング手段は、視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルの整数で除算された幅と実質的に等しい幅を有する視差光学素子の要素またはイメージ表示層のピクセルのイメージを生成するように構成され得る。このイメージング手段は、視差光学素子またはイメージ表示層の非単位倍率（単位倍率よりも小さいか、または、縮小倍率よりも小さい）を生成するように配置され得る。
【００８４】
このディスプレイは、視差光学素子の１つ以上の要素のイメージをブロックするためのブロッキング手段を備え得る。ブロッキング手段は、例えば、２次観察ウィンドウの生成を抑制するように構成され得る。
【００８５】
ブロッキング手段は、イメージング手段と、視差光学素子およびイメージ表示層の一方との間に広がる複数の不透明領域を備える。不透明領域は、イメージング手段の要素が視差光学素子またはイメージ表示層の対応する要素のイメージを形成するが、イメージング手段の要素と視差光学素子またはイメージ表示層の他の要素との間の光路をブロックすることを可能にする。
【００８６】
イメージング手段は、可変の焦点距離を有し得、ディスプレイは、イメージング手段の焦点距離を制御するコントローラを有し得る。
【００８７】
ディスプレイはディフューザ層を備え得、このディフューザ層は、視差光学素子のイメージまたはイメージ表示層のイメージの平面と実質的に一致するように位置付けられる。
【００８８】
このディスプレイは、ディスプレイと観察者との間の距離を決定するための第１のトラッキング手段をさらに備え得、コントローラは、使用に際して、トラッキング手段からの出力を受取り、これにより、ディスプレイと観察者との間の距離に基づいてイメージング手段の焦点距離を制御する。
【００８９】
イメージング手段は、可変の焦点距離および可変の倍率を有し得、ディスプレイは、イメージング手段の焦点距離および倍率を制御するためのコントローラを有し得る。
【００９０】
ディスプレイは、ディフューザ層をさらに備え得る。ディフューザにおける視差光学素子の要素のイメージのサイズまたはイメージ表示層のピクセルのサイズが、イメージが形成される位置を制御することによって制御され得るディスプレイを提供するために、可変の焦点距離を有するディスプレイにディフューザ層が提供され得る。これにより、視差光学素子の要素のイメージの、またはピクセルのイメージの実効サイズを制御可能に変更することが可能である。
【００９１】
イメージング手段は、レンズアレイを備え得る。
【００９２】
イメージング手段は、第１および第２の無効にすることが可能なレンズアレイを備え得、第１のレンズアレイは、第２のレンズアレイに対して横方向にずらされ、ディスプレイは、第１のレンズアレイまたは第２のレンズアレイを有効にする一方で、第１および第２のレンズアレイの他方を無効にするためのコントローラを備え得る。
【００９３】
イメージング手段は、視差光学素子およびイメージ表示層の一方に対して横方向に可動であり得る。
【００９４】
このディスプレイは、ディスプレイに対して横方向の観察者の位置を決定するための第２のトラッキング手段を備え得る。コントローラは、使用に際して、第２のトラッキング手段からの出力を受取り得る。視差光学素子およびイメージ表示層の一方に対するイメージング手段の横方向の位置は、第２のトラッキング手段からの出力に基づいて制御され得る。
【００９５】
イメージング手段は、視差光学素子およびイメージ表示層の一方に対して固定され得、視差光学素子およびイメージ表示層の他方に対して可動であり得る。横方向および／または縦方向の相対運動が可能であり得る。相対運動は、ディスプレイに対する観察者の横方向および／または縦方向の移動をトラッキングする観察者のトラッキングデバイスに基づいて制御され得る。この実施形態において、イメージング手段の位置は、イメージングするコンポーネントに対して固定される。イメージング手段が視差光学素子をイメージングする実施形態において、例えば、イメージ表示層に対する視差光学素子のイメージの位置が、イメージ表示層に対してイメージング手段と視差光学素子とを一緒に移動させることによって制御され得る。
【００９６】
ディスプレイは、ディスプレイの観察者を識別するための手段をさらに備え得る。
【００９７】
イメージング手段は、イメージ表示層または視差光学素子に対して横方向にオフセットされた視差光学素子またはイメージディスプレイのイメージを生成するように調整され得、それによって、ディスプレイは、使用に際して、第１および第２のイメージを表示し、これにより、第１のイメージの角度の範囲が第２のイメージの角度の範囲と異なる。
【００９８】
イメージング手段は、非対称イメージング手段であり得る。これは、異なった角度の範囲の第１および第２のイメージが形成され得る別の方法である。
【００９９】
イメージング手段の各要素は、第１の焦点距離を有する第１の部分と、第１の焦点距離と異なる第２の焦点距離を有する第２の部分とを備え得る。これにより、視差光学素子またはイメージ表示層の２つのイメージが生成され、従って、異なった角度の範囲の第１および第２のイメージがもたらされる。
【０１００】
イメージング手段は、視差光学素子またはイメージ表示層のイメージが仮想イメージであるように構成され得る。
【０１０１】
視差光学素子またはイメージ表示層は、不均一なピッチを有する視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成するイメージング手段と連係し得る。
【０１０２】
視差光学素子またはイメージ表示層は、視差光学素子またはイメージ表示層の他方の、視差バリアおよびイメージ表示層と反対側に視差光学素子またはイメージ表示層のイメージを生成するイメージング手段と連係し得る。視差バリアがイメージ表示層の後方にあり、視差バリアのイメージが形成されるディスプレイにおいて、例えば、視差バリアのイメージは、イメージ表示層の視差バリアと反対側にあり得る。
【０１０３】
視差光学素子またはイメージ表示層は、イメージング手段と連係して、視差光学素子またはイメージ表示層のイメージをディスプレイの外側に生成し得る。
【０１０４】
本発明の第４の実施形態は、視準されたバックライトと、ピクセル化されたイメージ表示層と、イメージ表示層においてか、またはその近傍で視準されたバックライトをイメージングするためのイメージング手段とを備えるマルチビュー指向性ディスプレイを提供する。
【０１０５】
イメージング手段は、視準されたバックライトを実質的にイメージ表示層の平面にイメージングし得る。あるいは、イメージング手段は、バックライトとイメージ表示層との間の平面に、または、イメージ表示層のバックライトと反対側の平面に視準されたバックライトをイメージングし得る。
【０１０６】
バックライトは、選択的に、視準されたバックライトまたは視準されないバックライトとして動作し得る。これにより、指向性表示モードまたは２Ｄ表示モードを選択することが可能になる。
【０１０７】
本発明の第５の局面は、基板の一方の面と関連した視差光学素子と、基板の他方の面と関連したレンズアレイとを有する光透過性基板を備える光学デバイスを提供する。視差光学素子は、基板の一方の面上またはその付近に形成され得る。レンズアレイは、基板の他方の面上またはその付近に形成され得る。基板、視差光学素子、およびレンズアレイは、集積ユニットとして形成され得る。
【０１０８】
本発明の好ましい実施形態は、添付の図を参照して例示的に記載される。
【０１０９】
本明細書および図面全体にわたって同じ参照符号は同じコンポーネントを示す。
【非特許文献１】Ｓｔａｒｋｅｓ、「Ｉｎｔ．Ｊ．Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ」、Ｖｏｌ．１、Ｎｏ．２、１９９５年
【発明の効果】
【０１１０】
本発明の第１の局面によるディスプレイにおいて、観察角分離は、視差光学素子およびイメージ表示層の一方のイメージと、イメージングされない視差光学素子およびイメージ表示層の他方との間の距離によって決定される。この距離を視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さくすることによって、観察角分離が拡大し得る。本発明は、ディスプレイの基板のいずれかの厚さが低減されることを必要とせず、これにより、厚く、構造的にロバストな基板が用いられ得る。
【０１１１】
本発明の第２または第３の局面によるディスプレイは、観察角分離を縮小または拡大するために用いられ得る。特に、このディスプレイは、観察者によってディスプレイから遠く離れて観察されることを意図したディスプレイの場合、厚いガラス基板の使用を必要とせずに、観察角分離が縮小されることを可能する。本発明のこれらの局面は、さらに、ディスプレイが、所与の視距離では十分な角度分離を生成しないような用途において観察角分離を拡大するために用いられ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１２】
図５は、本発明の第１の実施形態による、マルチビュー指向性ディスプレイ２８の平面断面図である。ディスプレイ２８は、例えば、第１の光透過性基板５と第２の光透過性基板６との間に配置されたアクティブマトリクスＴＦＴ液晶表示層等のピクセル化されたイメージ表示層４を含むイメージ表示デバイス２を備える。ディスプレイ２８は、ディスプレイの後方に配置された光源（図示せず）からの光７によって照射され、イメージ表示層は、任意の透過性表示層であり得、この実施形態において、イメージ表示層４は、液晶層であり、従って、表示デバイス２は、イメージ表示層の各側に１つ配置された第１および第２の偏光子８、９を備える。イメージ表示要素２は、液晶層のピクセルをアドレス指定するためのピクセル電極、スイッチング要素等のアドレス指定手段をさらに備えるが、これらは、完全に従来のものであり得、従って、図５から省略されている。
【０１１３】
ディスプレイ２８は、イメージ表示要素２の後方に配置された視差光学素子３をさらに備える。この実施形態において、視差光学素子３は、図５における紙面に向かって延びる、不透明部分１１によって分離される光透過性スリット１０を有する視差バリアである。動作中、駆動手段（図示せず）は、ピクセル化されたディスプレイ層４を駆動して、インターレースされた２つのイメージを表示し、これは、図５に、１つのイメージを示す１つおきのピクセルのカラムＣ１、Ｃ３、Ｃ５にグレーの陰影を付け、別のイメージを示す他のピクセルのカラムＣ２、Ｃ４、Ｃ６に陰影を付けないようにして、示される（ピクセルカラムは、図５における紙面に向かって延びる）。これは、１つのイメージがピクセルカラムＣ１、Ｃ３、Ｃ５上に表示され、第２のイメージは、他のピクセルカラムＣ２、Ｃ４、Ｃ６上に表示されることを示すことが意図される。視差バリア３は、イメージ表示層４上に表示された２つのイメージの角度分離を引き起こし、これにより、２つの観察ウィンドウが図５に示されるように形成される。ピクセルカラムＣ１、Ｃ３、Ｃ５上に表示されたイメージは、観察ウィンドウ１３において可視であり、従って、このウィンドウは、グレーの陰影が付けられる。ピクセルカラムＣ２、Ｃ４、Ｃ６に表示された他のイメージは、右観察ウィンドウ１４において可視である。
【０１１４】
以上のように、ディスプレイ２８の構造は、極めて従来のディスプレイに類似する。
【０１１５】
視差バリア３は、第１の光透過性基板１２と第２の光透過性基板１２’との間に配置される。
【０１１６】
本発明による表示デバイスは、視差光学素子３およびイメージ表示層４の一方のイメージを形成するためのイメージング手段をさらに備える。ここで、本発明は、視差光学素子がイメージ表示素子２の後方に配置される後方バリアディスプレイに適用され、図５の場合のように、イメージング手段は、視差光学素子３とイメージ表示層４との間に配置され、視差光学素子３のイメージを形成する。イメージング手段は、図５におけるレンチキュラレンズアレイ２９によって構成され、これは、視差バリア３のイメージ３０を形成する。レンチキュラレンズアレイ２９の各レンズは、イメージ表示層４のピクセルカラムＣ１．．．Ｃ６と実質的に平行に延びる。
【０１１７】
図５は、イメージング手段としてのレンチキュラレンズアレイを示すが、本発明は、この特定のタイプのイメージング手段に限定されない。基本的に、任意の収束回析または屈折微細構造（例えば、フレネルレンズ）が通常のレンズの位置で用いられ得る。イメージング手段は、さらに、ホログラフィ光学素子を用いて形成され得る。
【０１１８】
イメージング手段がない場合、図５のディスプレイ２８によって達成された観察角分離は、イメージ表示層４のピクセルのピッチｐ、イメージ表示４と視差光学素子３との間の分離、ならびに、イメージ表示層４および視差光学素子３を分離する材料の屈折率によって決定される。本発明により、視差光学素子のイメージ３０は、図５にｓ’で示される視差光学素子のイメージ表示層４とイメージ３０との間の分離が、イメージ表示層４と視差光学素子３との間の分離よりも小さくなるように形成され、すなわち、ｓ’＜ｓである。図５のディスプレイにおける観察角分離は、
Ｖ＝ｎｐ／ｓ’          （２）
により、視差光学素子のイメージ３０とイメージ表示層との間の分離によって決定され、ここで、ｎは、イメージ表示層４と視差光学素子のイメージ３０とを分離する材料の屈折率であり（従って、図５において、ｎは、基板５の屈折率である）、ｐは、イメージディスプレイ４のピクセルピッチである。
【０１１９】
基板５の厚さは、式（２）によって与えられる観察角分離に影響を及ぼさない。従って、基板５は、比較的厚く、これにより、十分な構造強度を提供する。
【０１２０】
視差光学素子のイメージ３０の位置は、レンチキュラレンズアレイのレンズの焦点距離によって（または、より一般的には、イメージング手段のイメージングパワーによって）、および、視差光学素子３とレンチキュラレンズアレイとの間（または、より一般的には、視差光学素子とイメージング手段との間）の分離によって決定される。イメージング手段と視差光学素子との間の分離は、視差光学素子３とイメージング手段とを分離する基板１２’の厚さによって決定される。従って、視差光学素子のイメージ３０は、イメージング手段のイメージングパワー、および、従って、イメージング手段と視差光学素子との間の分離を選択することによって、ディスプレイの軸に対して垂直な任意の所望の平面に位置するように構成され得る。
【０１２１】
図５に示される第１の光透過性基板１２が、ディスプレイの動作には必要でなく、従って、省略され得ることが理解される。視差光学素子３、第２の光透過性基板１２’、およびレンズアレイ２９は、集積ユニットとして製造されることが好ましい。
【０１２２】
図６は、本発明のさらなる実施形態による、ディスプレイ２８’の模式的平面断面図を示す。この実施形態は、概して、図５の実施形態と類似であり、この実施形態の詳細な説明は繰返されない。
【０１２３】
図５のディスプレイにおいて、視差光学素子のイメージ３０は、視差光学素子１０と同じ側のイメージ表示層４上に形成される。これに代わって、視差光学素子のイメージ３０は、イメージ表示層４の視差光学素子１０と反対側に形成されてもよく、これは、図６のディスプレイに置ける場合に当てはまる。実際、図６のディスプレイ２８’において、イメージング手段のイメージングパワー（レンチキュラレンズアレイ２９によって構成される）、および視差光学素子３とイメージ表示層４とを分離する基板の厚さ１２’、５が選択され、これにより、視差光学素子のイメージ３０は、ディスプレイ２８’内に形成されないが、ディスプレイと観察者との間に形成される。この実施形態におけるビュー分離は、視差光学素子のイメージ３０とイメージ表示層４との間の分離（再び、ｓ’と示される）によって再び決定される。
【０１２４】
視差光学素子のイメージ３０がｓ’＜ｓになるように配置されたと仮定する場合（ここで、ｓはイメージ表示層４と視差光学素子３との間の距離である）、図６の実施形態における観察角分離は拡大する。あるいは、視差光学素子のイメージ３０がｓ’＞ｓになるように配置された場合、この実施形態における観察角分離は低減され得る。これは、大きな視距離、従って、小さい観察角分離を必要とする用途にディスプレイが用いられる場合に有用である。なぜなら、本発明は、従来技術の非常に厚くて思いガラス基板の使用を避けるからである。
【０１２５】
視差光学素子のイメージが図５および図６におけるイメージ表示層の反対側に形成されるので、２つのイメージへのピクセルカラムの割り当ては、２つの図において同じではないことに留意されたい。例えば、図５において陰影を付けて示されたピクセルカラムＣ１、Ｃ３、Ｃ５を通過する光は、左観察ウィンドウ１３に向かって方向付けられ、これに対して、図６において陰影を付けて示されたピクセルカラムＣ１、Ｃ３、Ｃ５を通過する光は、右観察ウィンドウ１４に向かって方向付けられる。従って、図５における左観察ウィンドウ１３は、陰影が付けられて示され、これに対して、図６において、右観察ウィンドウ１４が陰影を付けて示される。
【０１２６】
図５および図６のディスプレイにおいて、イメージング手段は、視差光学素子のイメージのピッチが視差光学素子のピッチと等しいか、または実質的に等しいように構成され、従って、視差光学素子のイメージ３０において、視差光学素子のイメージ３０のアパーチャ１０’間のピッチｂ’は、視差光学素子３のもとのピッチｂと実質的に等しい。さらに、視差光学素子の要素のイメージの幅は、要素の幅とほぼ等しく、従って、図５および図６において、バリアスリットのイメージ１０’の幅ｗ’は、視差バリアの透過性スリット１０の幅ｗとほぼ等しい。しかしながら、本発明は、視差光学素子のイメージ（または、イメージング手段がイメージ表示層のイメージを形成する実施形態においては、イメージ表示層のイメージ）がもとの視差光学素子（または、イメージ表示層）と比べて大幅には拡大されていないディスプレイに限定されることはない。図７Ａは、本発明による、さらなる表示デバイス２８’’の平面断面図であり、ここで、視差光学素子のイメージは、もとの視差光学素子と比べて（この場合、１より大きい分）拡大されている。
【０１２７】
図７Ａの表示デバイス２８’’は、概して、図５の表示デバイス２８に対応し、従って、これ以上、詳細に記載されない。しかしながら、表示デバイス２８’’において、この実施形態においてもまたレンチキュラレンズアレイ２９であるイメージング手段が視差光学素子３をイメージングし、これにより、視差光学素子の要素のイメージが、もとの要素と比べて拡大される。拡大率は、視差光学素子のイメージ３０とレンズアレイとの間の距離が、視差光学素子とレンズアレイとの間の距離よりも大きくなるような焦点距離を有するレンズアレイ２９を用いることによって達成される。これは、視差光学素子が、不透明領域１１によって分離される透過性スリット１０を有する視差バリア３であるディスプレイに関する図７Ａに示されるが、本発明のこの実施形態は、この特定の形態の視差光学素子に限定されない。
【０１２８】
より詳細には、視差バリアの透過性スリット１０のイメージ１０’の幅ｗ’は、もとの視差バリア３における透過性スリット１０の幅ｗよりも大きい。しかしながら、視差バリアのイメージ３０のピッチｂ’は、もとの視差バリア３のピッチｂと等しいか、またはほぼ等しい。なぜなら、各レンズセグメントは、その特定のアパーチャをイメージングするからである。レンズアレイのピッチは、視差バリアのピッチｂと同じであることが好ましい。
【０１２９】
特定の好ましい実施形態において、視差バリアのスリットのイメージ１０’の幅ｗ’は、視差バリア３の透過性スリット１０の幅ｗの整数倍とほぼ等しい。図７Ａにおいて、視差バリアのイメージ３０における透過性スリットのイメージ１０’の幅ｗ’は、視差バリア３における透過性スリット１０の幅ｗのほぼ２倍であるが、任意のほぼ整数倍が用いられ得る。透過性スリットのイメージ１０’の幅ｗ’を視差バリアの透過性スリット１０の幅ｗの整数倍にすることは、２次観察ウィンドウ３１が、１次観察ウィンドウ１３、１４と重ならないことを意味する。従って、観察者は、クロストークに見まわれることなくディスプレイ２８’’を観察し得る。透過性スリットのイメージ１０’の幅ｗ’を、視差バリア３の透過性スリット１０の幅ｗよりも大きくするが、その整数倍と等しくないようにすることによって、クロストークが生じ得る。例えば、（自動立体視ディスプレイの場合）左眼用イメージによって形成された２次ウィンドウが、右眼用イメージの１次観察ウィンドウと重なった場合、観察者は、右眼が左眼用および右眼用のイメージの混合物を見るので、いくらかのクロストークを経験する。
【０１３０】
しかしながら、いくつかの応用例において、クロストークが許容可能なレベルまで低下した状態で保たれると仮定して、透過性スリットの幅の非整数倍率が用いられ得る。
【０１３１】
図７Ｂは、さらなるディスプレイ２８’’の模式的平面断面図である。これは、再び、図５および図７Ａのディスプレイと概して類似しており、従って、詳細には記載されない。
【０１３２】
再びレンチキュラレンズアレイ２９である図７Ｂのディスプレイ２８’’のイメージング手段が、ディスプレイの視差光学素子のイメージ３０を生成する。視差光学素子は、再び、視差バリア３である。レンチキュラレンズアレイは、透過性スリットのイメージ１０’の幅ｗ’が透過性スリットの幅ｗよりも小さい視差バリアのイメージ３０を生成する。さらに、視差バリアｂ’のイメージのピッチは、視差バリア３のピッチｂよりも小さい。すなわち、ｗ’＜ｗおよびｂ’＜ｂであり、スリット幅およびバリアピッチの両方が、同じ量だけ低減される。
【０１３３】
図７Ｂにおいて、視差バリア３の透過性スリットのイメージ１０の幅ｗ’は、視差バリア３のスリット１０の幅ｗの約半分である。
【０１３４】
透過性スリットのイメージ１０’の幅ｗ’を、視差バリアの透過性スリット１０の幅ｗよりも小さくすることは、視差バリア３における透過性スリットのイメージの空間的広がりが低減されることを意味し、これは、イメージ表示層４のピクセルの幅が小さい場合にディスプレイの輝度を高めるが、スリットがピクセルアパーチャよりも幅が広い場合、光は表示層のブラックマーク中に失われ、従って、スリット１０のイメージの幅ｗ’を低減することによって、より多くの光がピクセルを通る。さらに、より小さいピクセルアパーチャおよびバリアスリットにより、通常、クロストークが低減される。さらに、透過性スリットのイメージ１０’の幅ｗが小さくされた場合、光の発散が増加し、ディスプレイの観察角の範囲が大きくなる。
【０１３５】
１よりも小さい倍率の視差光学素子のイメージを生成するイメージング手段を用いることが上述の利点を提供する一方で、かなり不利な点は、視差バリアのイメージ３０のピッチｂ’も低減されるため、１次ウィンドウと重なる２次ウィンドウが生成され、これがクロストークをもたらすことである。図７Ｂにおいて、例えば、視差バリアのある透過性スリット１０のイメージ１０’は、Ａで示される１次観察ウィンドウを生じさせる。視差バリアの透過性スリット１０の隣接するイメージ１０’ｂは、Ｂで示される２次観察ウィンドウを生じさせる。図７Ｂに見られ得るように、２つの観察ウィンドウが重なり合い、重なりの領域に位置する観察者は、クロストークにみまわれる。
【０１３６】
図７Ｃは、本発明のさらなる実施形態による、表示デバイス３２の模式的平面断面図である。図７Ｃのディスプレイは、概して、７Ｂのディスプレイに対応し、特に、イメージング手段（この実施形態においてレンチキュラレンズアレイ２９）は、約半分の倍率を生成し、これにより、視差光学素子の要素のイメージの幅は、視差光学素子の要素のほぼ半分の幅になる。図７Ｃにおいて、視差光学素子は、透過性スリット１０および不透明部分１１を有する視差バリアとして示される。視差バリアのイメージ３０における透過性スリットのイメージ１０’の幅ｗ’は、視差バリア３の透過性スリット１０の幅ｗのほぼ半分
である。図７Ｂのディスプレイ２８’’に対応する図７Ｃのディスプレイのコンポーネントは、もはや記載されない。
【０１３７】
図７Ｃのディスプレイ３２は、視差光学素子の１つ以上の要素のイメージをブロックするためのブロッキング手段をさらに備える。図７Ｃのディスプレイ３２において、ブロッキング手段は、視差バリア３の透過性スリット１０の各１つおきのイメージをブロックする。従って、視差バリアのイメージ３０は、視差バリアの透過性領域１０の幅ｗの半分とほぼ等しい幅ｗ’を有する透過性領域１０’からなり、視差バリアのイメージ３０のピッチｂ’は、視差バリア自体のピッチｂ（ｗ’≒１／２ｗ、ｂ≒ｂ）と等しいか、またはほぼ等しい。スリットのイメージ１０’は、視差バリアのスリット１０よりも小さい幅を有するので、図７Ｂに関してすでに記載された輝度の改善および観察角の改善という利点も、図７Ｃのディスプレイ３２に当てはまる。しかしながら、透過性スリット１０のイメージ１０’のピッチは、視差バリアの透過性スリット１０のピッチと等しいか、またはほぼ等しいので、２次観察ウィンドウは消去され、１次ウィンドウ１３、１４のみが残る。図７Ｂのディスプレイ２８’’によって表示されたイメージに存在するクロストークが消去されている。従って、図７Ｃのディスプレイ３２は、自動立体視ディスプレイとして用いるために特に適しており、１次ウィンドウ１３、１４は、左眼用および右眼用観察窓に対応する。
【０１３８】
図７Ｃにおいて、ブロッキング手段は、パターニングされた偏光子３３とパターニングされた半波長リターダー３４との組み合わせを備え得る。パターニングされた偏光子３３および偏光子８、９における斜線の方向は、この実施形態において、直線偏光子である偏光子の透過軸の方向を示す。パターニングされた偏光子３３の要素は、透過軸がイメージ表示素子２の後方偏光子８の透過軸に対して平行と９０°とが交互になるように構成される。すなわち、透過性スリット１０Ａの後方にあるパターニングされた偏光子の領域３３Ａは、後方偏光子８の透過軸と平行の透過軸を有し、視差バリアのスリット１０Ｂを覆う領域３３Ｂは、後方偏光子８の透過軸に対して９０°の透過軸を有するといった具合である。
【０１３９】
パターニングされた半波長リターダー３４は、半波長リターデーションをリターデーションがゼロの領域３４Ｂと交互に提供する領域３４Ａ、３４Ｃからなる。パターニングされたリターダー３４の各領域３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは、通常、レンチキュラレンズアレイの１つのレンズに対応する。図７Ｃにおける視差バリア３の中央スリット１０Ｂを通る光は、後方偏光子８の中央部分を通過し得、この光は、＋４５°の透過軸を有するパターニングされた偏光子の一部分を通過し、光は、リターデーションがゼロの領域を通過して、その後、＋４５°の透過軸を有する偏光子８上に入射する。しかしながら、図７Ｃの上部または下部スリット１０Ａ、１０Ｃを通過してくる光は、パターニングされた偏光子の上部または下部要素３３Ａ、３３Ｃによって−４５°偏光され、リターデーションのない領域を通過し、＋４５°の透過軸を有する偏光子８によってブロックされる。従って、視差バリアのスリットの１つおきのイメージがブロックされる。
【０１４０】
図７Ｄは、本発明による、さらなるディスプレイ３２’を示す。これは、図７Ｃのディスプレイと一般に類似であり、２つのディスプレイの差のみが記載される。
【０１４１】
図７Ｄのディスプレイ３２’は、視差光学素子の選択された要素のイメージをブロックするためのブロッキング手段を再び備える。視差光学素子は、再び、視差バリアであり、ブロッキング手段により、視差バリアのイメージ３０は、視差バリアのスリットの幅の約半分の幅を有するが、視差バリアのピッチと同じか、ほぼ同じピッチを有する視差バリアのスリット１０のイメージ１０’を含む。しかしながら、図７Ｄの実施形態において、透明スリットのイメージ１０’は、１次ウィンドウが生成されないように、および、左および右の２次ウィンドウ３５、３６が生成されるように配置される。左および右の２次ウィンドウは、イメージが不可視の暗い領域３７によって分離される。従って、図７Ｄのディスプレイ３２’は、２人の異なった観察者に２つの独立したイメージを表示することを意図したデュアルビューディスプレイにおいて用いるために特に適している。ディスプレイ３２’は、デュアルビューディスプレイとして用いられる場合、第１の観察者が、左の２次ウィンドウ３６に配置され、１つのイメージを見、右の２次ウィンドウ３５に配置された第２の観察者は、異なったイメージを見る。中央の暗い領域の存在により、観察者が動くか、または頭部の向きを変えた場合、観察者が不注意にも不正確なイメージを見ることを防止する。
【０１４２】
図７Ｄのディスプレイ３２’におけるブロッキング手段は、異なった領域が直交透過軸を有するパターニングされた直線偏光子３３と、パターニングされた半波長リターダー３４とによって再び形成される。パターニングされた直線偏光子３３は、視差バリアの透過性スリット１０を通る光の経路に配置され、パターニングされた半波長リターダーは、偏光子８と隣接して配置される。ブロッキング手段は、図７Ｃのブロッキング手段と類似の態様で動作する。
【０１４３】
図７Ｅは、本発明によるさらなるディスプレイ２８’’’の模式的平面断面図である。この実施形態は、通常、図７Ｂのディスプレイ２８’’’に対応し、特に、イメージング手段（この実施例において、レンチキュラランズアレイ２９）は、視差光学素子のイメージを生成し、ここで、視差光学素子の幅、および視差光学素子のピッチが、ほぼ１／２だけ低減される。図７Ｅのディスプレイ２８’’’は、通常、図７Ｂのディスプレイ２８’’と類似であり、ここでは、これらの相違のみが記載される。
【０１４４】
図７Ｅのディスプレイ２８’’’において、視差光学素子は、不透明部分１１によって分離された透過性スリット１０を有する視差バリア３である。この実施形態において、視差バリアのスリット幅およびピッチは、スリットのイメージ１０’の所望の幅、および視差バリアのイメージ３０における所望のピッチｂ’を提供するように選択される。レンチキュラレンズアレイ２９が約半分の倍率を有するイメージを生成する図７Ｅに示されるケースにおいて、視差バリア３のスリットの幅ｗは、所望のスリット幅のほぼ２倍の大きさにされる。これは、視差バリアのイメージ３０におけるスリットのイメージ１０’の幅ｗ’が、所望の幅を有することを保証する。同様に、視差バリア３のピッチは、所望の大きさの約２倍の大きさにされ、これにより、視差バリアのイメージ３０のピッチｂ’は、所望のピッチと等しくなる。その結果、２次観察ウィンドウの防止が抑制され、クロストークが防止される。しかしながら、視差バリアのイメージ３０におけるスリットのイメージ１０’の幅ｗ’は、低減された幅を有するので、輝度が増加し、光の発散が強いという利点が保持される。
【０１４５】
図７Ｆは、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ６０を示す。図７Ｆのディスプレイ６０は、概して、図７Ｂのディスプレイ２８’’に対応し、相違のみが記載される。図７Ｆのディスプレイ６０は、視差光学素子３とイメージング手段２９’’との間に広がる不透明な「フランジ」５７を備える。このフランジは、ディスプレイの軸と実質的に平行に延び、実質的にディスプレイの垂直方向の高さ全体に広がる（すなわち、これらのフランジは、図７Ｆにおける紙面に向かって延びる）。隣接し合う５７間の距離ｄは、イメージング手段２９’のピッチと等しい。
【０１４６】
フランジ５７は、イメージング手段の各要素２９ａ、２９ｂ、２９ｃが視差光学素子３の要素１０ａ、１０ｂ、１０ｃに対応するただ１つのイメージを形成し得るように構成される。図７Ｆにおいて、視差光学素子３は、透過性アパーチャ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを有する視差バリアとして示され、イメージング手段は、レンズ素子２９ａ、２９ｂ、２９ｃを有するレンズアレイとして示される。図７Ｆに示される中央のレンズ素子２９ｂは、例えば、図に示されるように、視差バリアの中心透過性アパーチャ１０ｂのイメージを形成することができる。しかしながら、レンズアレイの中央のレンズ２９ｂは、視差バリアの上部または下部アパーチャ１０ａ、１０ｃのイメージを形成することができない。なぜなら、フランジ５７は、視差光学素子の上部アパーチャまたは下部アパーチャ１０ａ、１０ｃを通過する光がレンズアレイの中央のレンズ２９ｂに達することを防止するからである。同様に、レンズアレイの上部レンズ素子２９ａは、視差バリアの上部スリット１０ａのイメージのみを形成し得、レンズアレイの下部レンズ２９ｃは、視差バリアの下部スリット１０ｃのイメージのみを形成し得る。
【０１４７】
従って、視差バリアのイメージ３０において、各透過スリット１０ａ、１０ｂ、１０ｃのイメージ１０’は、レンズアレイの倍率分、幅が低減される（図７Ｆにおいて、レンズアレイは約１／２の倍率を提供するが、本実施形態は、１よりも小さい任意の倍率で適用され得る）。従って、図７Ｂのディスプレイとの関連ですでに述べられた利点が取得される。しかしながら、不透明フランジ５７の存在は、視差バリアのイメージのピッチがもとの視差バリア３のピッチｂと等しいか、またはほぼ等しいことを意味する。従って、２次ウィンドウの生成が回避され、クロストークが低減される。２次観察ウィンドウがないので、ディスプレイは、１次観察ゾーンの外側が暗く、これは、本発明がセキュリティスクリーンに適用される場合に有利であり得る。従って、フランジ５７は、イメージング手段の各要素が視差光学素子の１つ以上の要素のイメージを形成することをブロックするブロッキング手段として機能する。これらは、図７Ｃの実施形態のパターニングされた偏光子３３およびパターニングされた半波長リターダー３４と同じ結果を達成する。
【０１４８】
基板１２’は、ガラスでできたいくつかのセクションで形成され得、不透明層が各セクションとセクションとの間に配置されてフランジを形成する。あるいは、基板に深い切り込みが作製され、それぞれの切り込みが不透明材料で充填されてフランジ５７が形成される。
【０１４９】
図７Ｇは、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ６２を示す。図７Ｇのディスプレイ６２は、通常、図５のディスプレイ２８および図７Ａのディスプレイ２８’’に対応し、従って、相違のみが記載される。図７Ｇの実施形態において、イメージング手段２９は、イメージング手段２９の前方の視差バリア３をイメージングしないが、その代わりに、イメージング手段２９の後方に視差バリア３の仮想イメージ３０を生成する弱い収束のレンズを備え、このとき、視差バリアイメージ３０とディスプレイ層４との間の分離ｓ’は、実際の視差バリア３とディスプレイ層４との間の分離ｓよりも大きい。その結果、イメージング手段２９がない場合に、実際の視差バリア３および表示層４に関して生成されるよりも観察角分離が狭くなる。
【０１５０】
図７Ｈは、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ６３を示す。図７Ｈのディスプレイ６３は、通常、図７Ｇのディスプレイ６２に対応し、従って、その相違のみが記載される。図７Ｈの実施形態において、イメージング手段２９は、イメージング手段２９の後方に、そしてこの実施形態において、さらに視差バリア３の前方に視差バリア３の仮想イメージ３０を生成する発散レンズを備え、このとき、視差バリアイメージ３０と表示層４との間の分離は、実際の視差バリア３と表示層４との間の分離よりも小さい。その結果、イメージング手段２９がない場合に、実際の視差バリア３および表示層４に関して生成されるよりも観察角分離が大きくなる。
【０１５１】
図７Ｉは、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ６４を示す。図７Ｉのディスプレイ６４は、通常、図７Ｈのディスプレイ６３に対応し、従って、相違のみが記載される。図７Ｉの実施形態において、イメージング手段２９は、光透過性基板１２’の前方ではなく、光透過性基板５の前方のイメージ表示層４の近傍に配置される。イメージング手段２９は、イメージング手段２９の後方、そして、この実施形態において、さらに視差バリア３の前方かつ光透過性基板５の内部に視差バリア３の仮想イメージ３０を生成する発散レンズを備える。視差バリアイメージ３０と表示層４との間の分離ｓ’は、実際の視差バリア３と表示層４との間の分離ｓよりも小さい。これにより、イメージング手段２９がない場合に、実際の視差バリア３および表示層４に関して生成されるよりも観察角分離が大きくなる。弱い収束レンズは、イメージング手段２９においても用いられ得る。イメージング手段２９は、さらに、イメージ表示層４と一体になるように形成され得、例えば、イメージング手段は、ピクセル平面それ自体の微細構造から形成され得る。
【０１５２】
図８Ａは、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイの平面断面図である。図８Ａのディスプレイ３８は、概して、図５のディスプレイ２８に対応し、従って、相違のみが記載される。
【０１５３】
図８Ａのディスプレイ３８において、イメージング手段（この実施形態において、視差光学素子のイメージを形成する）は、可変の焦点距離を有する。イメージング手段の焦点距離は、コントローラ４０によって制御される。従って、視差バリアのイメージの位置を制御し、これにより、イメージ表示層４と、視差バリアのイメージとの間の分離を制御することが可能である。これは、ディスプレイの観察角分離が制御されることを可能にする。例えば、視差光学素子のイメージがある位置３０ａに形成されるように焦点距離が設定された場合、イメージとイメージ表示層４との間の分離は、比較的小さく、従って、大きい観察角が取得され、これは、イメージを異なった観察者が観察することが意図される場合にデュアルビューディスプレイとして動作するディスプレイに適している。逆に、視差バリアのイメージが別の位置３０ｂに形成される場合、視差バリアのイメージとイメージ表示層４との間の分離は、より大きくなり（しかしながら、視差バリアとイメージ表示層との間の分離は依然として小さい）、これにより、視差バリアのイメージが第１の位置３０ａにある場合よりも観察角が小さくなり、そして、これは、自動立体視ディスプレイとして用いることが意図されたディスプレイに適し得る。ここで、観察角は、イメージ分離が人間の眼間の分離に対応するように選択されなければならない。従って、イメージング手段の焦点距離を適切に制御することによって、ディスプレイ３８の観察角を変更することが可能である。これは、観察角を特定の用途に適応するように調整することを可能にし、特に、ディスプレイをデュアルビュー表示モードと自動立体視表示モードとの間でスイッチングすることを可能にする。視差光学素子のイメージがイメージ表示層４の後方に配置される後方バリアモードと、視差光学素子のイメージがイメージ表示層４の前方に配置される前方バリアモードとの間でディスプレイをスイッチングすることも可能である。
【０１５４】
可変の焦点距離を有する任意の適切なイメージング手段は、図８Ａのディスプレイ３８において用いられ得る。例えば、モード液晶レンズ、ピクセル化された液晶レンズ、または、液晶で充填されたマイクロレンズ構造が用いられ得る。それぞれの場合について、これらのレンズの焦点距離は、液晶レンズ間に印加される電圧に応じて異なる。この場合、コントローラ４０は、レンズアレイ間に印加される電圧を制御する。従って、イメージング手段の焦点距離は、コントローラ４０を用いて、レンズ間に印加された電圧の大きさ大きさを制御することによって簡単に制御され得る。
【０１５５】
図８Ｂは、本発明によるさらなるディスプレイ３８’の模式的平面断面図である。図８Ｂのディスプレイ３８’は、概して、図８Ａのディスプレイ３８と類似であり、従って、ここでは相違のみが記載される。
【０１５６】
図８Ｂのディスプレイ３８’には、このディスプレイと観察者との間の縦方向の距離を決定するためのトラッキング手段４１がさらに提供される。イメージング手段の焦点距離を制御するためのコントローラ４０は、ディスプレイと観察者との間の縦方向の距離を示すトラッキング手段４１からの出力信号を入力として受取る。従って、コントローラ４０は、イメージング手段の焦点距離を変更することができ、従って、観察者とディスプレイとの間の縦方向の距離に基づいて、視差光学素子のイメージ３０の位置を変更する。ディスプレイが、自動立体視モードで用いられる場合、観察角分離は、ディスプレイ３８’と観察者との間の縦方向の距離に基づいて変更され得、これは、左観察ウィンドウと右観察ウィンドウとの間の分離を観察者の眼間の分離に等しくなるように保持することを可能にする。対照的に、従来の自動立体視ディスプレイは、このディスプレイから固定された距離に位置する観察者によって観察されることが意図され、観察角分離は、左眼用および右眼用イメージが、その距離に位置する観察者に対して正確に間隔を空けるように設定される。しかしながら、観察者が、ディスプレイに向かって移動するか、またはディスプレイから離れた場合、観察ウィンドウ間の横方向の分離が増減し、従って、観察者の眼間の分離と等しくなくなる。
【０１５７】
図８Ｃは、本発明のさらなる実施形態による表示デバイス３８’’の模式的平面断面図である。この実施形態において、イメージング手段は、さらにまた可変の焦点距離のイメージング手段であり、その焦点距離は、適切なコントローラ４０によって制御される。
【０１５８】
図８Ｃのディスプレイ３８’’において、視差光学素子は、視差バリア３である。可変の焦点距離のイメージング手段３９は、イメージ表示層４の平面における視差バリアのイメージを生成し得るように構成される。さらに、図８Ｃに模式的に示されるように、視差バリアの幅およびピッチ、ならびにイメージング手段３９によって生成された倍率は、視差バリア３０のイメージがイメージ表示層４の平面において、またはイメージ表示層４の平面の後方においてイメージングされたブラックエリアを有さないように構成される。（図８Ｃにおいて、視差バリアは、ブラックエリアと透過性スリットとの比率は２：１であり、位置３０Ｃの視差バリアのイメージは、約３倍拡大される。）従って、視差バリア３は、効果的に無効にされて、２次元表示モードが取得され得る。従って、この表示デバイスは、イメージング手段を制御して視差バリア３の適切なイメージを提供することによって、３次元表示モードと２次元表示モードとの間でスイッチングされ得る。視差バリアのイメージは、図８Ｃにおける３０Ｂに示されるように、ピクセル平面の後方にイメージングされたブラックエリアを提供する場合、３次元表示モードは、図５または図６に示されるような結果になる。
【０１５９】
図８Ｃの表示デバイス３８’’は、異なった３次元表示モード間でさらにスイッチングされ得る。例えば、レンズアレイ３９の焦点距離は、図８Ｂを参照してすでに説明されたように、デュアルビュー表示モードまたは自動立体視表示モード、ならびに、２Ｄ表示モード（しかしながら、これは、例えば、図９Ａに示される光学系などのより複雑な光学系を必要とする）をもたらすように制御され得る。
【０１６０】
図９Ａは、本発明のさらなる実施形態による、表示デバイス４２の平面断面図である。この実施形態は、概して、図５の表示デバイス２８に対応し、従って、相違のみが記載される。
【０１６１】
図９Ａの表示デバイス４２は、多重レンズの層で形成されたイメージング手段を備える。図９Ａにおいて、３つの層４３、４４および４５が示され、各層は、レンチキュラレンズアレイを構成する。これらの層のうちの２つは、可変の焦点距離を有するレンズを備える。これらのレンズは、中央のレンズ４４および１つの別のレンズ層である（図９Ａにおいて、中央のレンズ層４４および右側のレンズ層４５が制御可能である）。図８Ａのディスプレイに関してすでに記載されたように、可変の焦点距離を有するレンズは、液晶レンズであり得る。可変の焦点距離のレンズ層４４、４５の焦点距離が、適切なコントローラ（図示せず）によって互いに独立して制御される。この実施形態は、イメージング手段の焦点距離および倍率の独立した制御を可能にする。従って、図８Ａ〜図８Ｃを参照してすでに記載されたように、ディスプレイ４２は、２次元表示モードと３次元表示モードとの間、および／または、異なった３次元表示モード間でスイッチングされ得る。
【０１６２】
図９Ａの実施形態は、イメージング手段の焦点距離および倍率の両方に独立した制御を提供するので、視差光学素子（またはイメージ表示層）のイメージのピッチが、イメージの位置に関係なく、常に、視差光学素子（またはイメージ表示層）のピッチと等しいことを保証することが可能である。対照的に、イメージング手段の焦点距離のみが制御され得る８Ａ、８Ｂおよび８Ｃの実施形態において、実際に、イメージング手段の焦点距離を変更することによって、イメージング手段の倍率の変更をともなわせることが可能であり、この場合、視差光学素子（またはイメージ表示層）のイメージのピッチは、イメージの位置によってわずかに変化する。これにより、視差光学素子（または、イメージ表示層）のイメージのいくつかの位置の２次ウィンドウの形成が引き起こされ得、これらの２次ウィンドウは、例えば、図７Ｃ、図７Ｄまたは図７Ｆの技術を用いて消去され得る。
【０１６３】
図９Ｂは、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ４３を示す。この実施形態のディスプレイ４６は、ディスプレイに対して横方向に移動する観察者のトラッキングを可能にすることが意図される。
【０１６４】
ディスプレイ４６のイメージング手段は、一方の後ろにもう一方が配置された２つの無効にすることが可能なレンズアレイ４７、４８を備える。２つのレンズアレイ４７、４８は、同じピッチを有するが、図９Ｂにおいてピッチの約１／８だけ互いに対して横方向にオフセットする。２つのレンズアレイの焦点距離は、ほぼ同じであり、これにより、アレイ４７、４８は、同じ縦方向の位置にあるが、ピッチの１／４分だけ互いに対して横方向にオフセットする視差光学素子３のそれぞれのイメージ３０Ａ、３０Ｂを生成する。（図９Ｂにおいて、視差光学素子３０Ａ、３０Ｂの２つのイメージは、縦方向にオフセットするように示されるが、これは、図面を明瞭にするためのものにすぎず、２つのイメージ３０Ａ、３０Ｂは同じ平面上に位置することが望ましい）。
【０１６５】
２つのレンズアレイ４７、４８は、コントローラ４０の手段によって独立して制御可能である。特に、コントローラ４０は、レンズアレイ４７、４８のどちらかを有効にし、もう一方のアレイを無効にし得る。
【０１６６】
ディスプレイ４６は、ディスプレイに対する観察者の横方向の位置をトラッキングするためのトラッキング手段４１をさらに備える。コントローラ４０は、観察者の横方向の位置に関する情報を提供するトラッキング手段４１からの出力信号を入力として受取る。ディスプレイに対する観察者の横方向の位置に応じて、コントローラ４０は、レンズアレイ４７、４８のどちらかを選択し得る。２つのレンズアレイによって生成される視差光学素子のイメージ３０Ａ、３０Ｂが、ピッチの１／４だけ横方向にオフセットするので、レンズアレイ４７によって生成される観察ウィンドウは、レンズアレイ４８によって生成された観察ウィンドウから角度的にずらされる。図９Ｂにおいて、レンズアレイ４７によって生成された１次観察ウィンドウの中心の位置は、実線で示され、レンズアレイ４８によって生成された観察ウィンドウの中心の位置は、破線で示される。
【０１６７】
従って、あるレンズアレイから別のレンズアレイにスイッチングすることによって、観察ウィンドウを横方向にずらして、観察者の動きに追従することが可能である。
【０１６８】
スイッチング可能レンズアレイ４７、４８を提供するある方法がここで記載される。この方法では、各レンズアレイは、例えば、ガラス等の透過性基板４７ｂ、４８ｂに配置された液晶レンズ４７ａ、４８ａからなる。レンズ４７ａ、４８ｂの屈折率が、周囲の基板４７ｂ、４８ｂの屈折率と整合する場合、レンズは、効果的に無効にされ、かつ、レンズ効果（ｌｅｎｓｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔ）を生成しないが、レンズ４７ａ、４８ａの液晶材料の屈折率が、それぞれの基板４７ｂ、４８ｂの屈折率と異なる場合、レンズ効果が生成される。従って、適切な電圧をレンズ４７ａ、４８ａの液晶材料間に印加し、これにより、これらの屈折率を制御することによって、レンズアレイの１つを選択する一方で、もう１つのレンズアレイを無効にすることが可能である。
【０１６９】
これに代わる実施形態（図示せず）において、レンズアレイ４７、４８は、制御できない。この実施形態において、一方のレンズアレイは、ある偏光に対して、液晶材料が周囲の基板と屈折率が整合し、もう一方のレンズアレイ４８は、直交偏光状態の光に対して、レンズアレイが周囲の基板と屈折率が整合するように構成される。この場合、レンズアレイのどちらかが、レンズアレイへ入射する光の偏光を制御する適切な偏光スイッチ（図示せず）を制御することによって選択され得る。
【０１７０】
図９Ｃは、本発明による、さらなるディスプレイ４９を示す。このディスプレイ４９は、さらにまた、観察ウィンドウの角度位置を変更して、例えば、観察者の横方向の動きに追従することができる。
【０１７１】
図９Ｃのディスプレイにおいて、ここでは従来のレンチキュラレンズアレイ２９として示されるイメージング手段は、視差光学素子に対して横方向に移動可能であるように構成される。図９Ｃにおいて、イメージング手段は、機械的に移動可能であることが示されるが、イメージング手段に加えて、または、これの代わりに、視差バリアが横方向に可動であることが可能である。視差光学素子に対するイメージング手段の横方向の位置を変更することによって、視差光学素子の要素のイメージの横方向の位置もまた変更される。視差光学素子が視差バリアである場合、例えば、視差バリアに対するイメージング手段の横方向の位置を変更することによって、視差バリアの透過性スリット１０のイメージ１０’の横方向の位置が変更される。図９Ｂに関して説明されたように、これにより、ディスプレイ４９によって生成された観察ウィンドウの角度位置が変更される。
【０１７２】
コントローラ４０は、ディスプレイ４９に対する観察者の横方向の位置をトラッキングするトラッカ４１からの出力信号を入力として受取る。視差バリアに対するイメージング手段の横方向の位置は、トラッカ４１からの入力に基づいて、コントローラ４０によって制御され、これにより、観察ウィンドウの角度位置を変更して、観察者の横方向の動きに追従する。
【０１７３】
ディスプレイ４９の残りのコンポーネントは、図５のディスプレイ２８のコンポーネントに対応し、従って、これ以上記載されない。
【０１７４】
この実施形態の改変において、視差バリア３は、例えば、液晶パネル等の空間光変調器として具現化される。この実施形態において、視差バリアの横方向の移動は、空間光変調器を再アドレス指定することによってシミュレートされ、視差バリアの透過性スリットの横方向の位置は、横方向に移動する。
【０１７５】
図９Ｄは、本発明のさらなる複数のビュー指向性ディスプレイ４９’の平面断面図である。ディスプレイ４９’は、概して、図９Ｃのディスプレイ４９に対応し、従って、図９Ｃのディスプレイ４９と共通のディスプレイ４９’の特徴が再び記載される。
【０１７６】
図９Ｄのディスプレイにおいて、ここでは従来のレンチキュラレンズアレイ２９として示されるイメージング手段の位置は、ここでは視差バリアとして示される視差光学素子３に対して固定される。これは、視差光学素子の基板１２’の１つにイメージング手段をマウントすることによって行われ得る。イメージング手段および視差光学素子は、イメージ表示デバイス２に対して一緒に動き得る。図９Ｄにおいて、イメージング手段および視差光学素子は、機械的に可動であることが示されるが、イメージング手段に加えて、または、これの代わりにイメージ表示デバイスが可動であることが可能である。
【０１７７】
イメージング手段２９および視差光学素子３は、イメージ表示デバイス２に対して横方向および／または縦方向に一緒に移動可能であり得る。イメージング手段および視差光学素子の横方向の位置をイメージ表示デバイスに対して変化させることによって、視差光学素子の要素のイメージの横方向の位置も変化する。図９Ｂに関して説明されたように、これは、ディスプレイ４９’によって生成された観察ウィンドウの角度位置を変更し、これにより、ディスプレイに対して横方向に移動する観測者をトラッキングすることを可能にする。
【０１７８】
イメージング手段および視差光学素子の縦方向の位置をイメージ表示デバイスに対して変化させることによって、視差光学素子の要素のイメージの縦方向の位置も変化する。図８Ｂに関して説明されたように、これにより、ディスプレイ４９’によって生成された観察ウィンドウの観察角分離が変更され、従って、ディスプレイがディスプレイに対して縦方向に動く観察者をトラッキングすることを可能にする。ディスプレイは、ディスプレイと観察者との間の縦方向の距離に関係なく、観察ウィンドウ間に一定の横方向の分離を提供し得る。
【０１７９】
イメージ表示デバイスに対するイメージング手段および視差光学素子の横方向および／または縦方向の移動は、コントローラ４０によって制御される。イメージング手段および視差光学素子が、ディスプレイに対して横方向および縦方向の両方に移動し得る場合、コントローラ４０は、互いに独立して横方向の移動および縦方向の移動を制御することが好ましい。
【０１８０】
コントローラ４０は、ディスプレイ４９’に対する観察者の縦方向および／または横方向の位置をトラッキングする観察者トラッキングデバイス４１からの出力信号を入力として受け取り得る。コントローラ４０は、観察者トラッキングデバイス４１からの出力に基づいて、イメージ表示デバイスに対する、イメージング手段および視差光学素子の縦方向および／または横方向の位置を制御することができる。
【０１８１】
図１０は、本発明のさらなるディスプレイ２８’’’’の平面断面図である。この実施形態において、本発明は、前方バリアディスプレイに適用され、ここで、視差光学素子は、視差光学素子のイメージではなくピクセル化された表示層の前方に配置される。
【０１８２】
図１０において、視差光学素子は、不透明領域１１によって分離される光透過性スリット１０を有する視差バリア３として示される。イメージング手段は、ピクセル化されたディスプレイ層４のピクセルピッチと実質的に等しいか、または、ピクセルピッチの整数倍であるピッチを有するレンチキュラレンズアレイとして示される。レンチキュラレンズアレイ２９は、イメージ表示層４のイメージを形成し、これにより、視差バリア３と、イメージ表示層４のイメージ３０との間の縦方向の分離ｓ’が、視差バリア３とイメージ表示層４との間の縦方向の分離よりも小さくなる。従って図５を参照してすでに説明されたように、観察角分離は拡大する。
【０１８３】
図１０のディスプレイ２８’’’’の残りのコンポーネントは、概して、図５のディスプレイ２８のコンポーネントに対応し、従って、これらのコンポーネントに関する記載は、ここでは繰返されない。しかしながら、この実施形態のイメージ表示層４は、バックライト（図示せず）あるいはプラズマまたは有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）表示層等の発光表示層によって照射される透過性イメージ表示層であり得ることに留意されたい。
【０１８４】
図１０のディスプレイにおいて、イメージ表示層のイメージ３０は、ディスプレイ内に形成され、レンチキュラレンズアレイは、固定された焦点距離を有し、ほぼ１の倍率を生成する。しかしながら、基本的に、図６〜図９Ｃの実施形態は、すべて、図１０に示されるタイプの前方バリアディスプレイに適用され得る（しかしながら、実際には、図７Ｃおよび図７Ｄのディスプレイを前方バリアディスプレイとして具現化する際に困難が生じ得る。なぜなら、１次イメージは、対向するピクセルの２次イメージと重なり得るからである）。
【０１８５】
図１０のディスプレイにおいて、イメージ表示層のイメージ３０は、ピッチがイメージ表示層４のピッチと実質的に同じである状態で形成される。レンズアレイ２９が、イメージ表示層４に対して、より大きいか、またはより小さい異なったピッチを有するように構成することもまた可能である。レンズアレイ２９のピッチが、より大きいピッチを有するように構成された場合、イメージ表示層のイメージ３０の結果としてのピッチが、イメージ表示層４のピッチよりも大きくなり、その結果、観察角分離がさらに拡大する。
【０１８６】
図１１は、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ５０を示す。図５のディスプレイ２８と共通であるディスプレイ５０の特徴は、もはや記載されない。
【０１８７】
この実施形態において、イメージング手段は、レンズアレイ５１を備える。レンズアレイのレンズ５２に、ディスプレイの軸に対して垂直な平坦面が形成される。その代わりに、レンズ５２は、微細構造５３にマウントされ、これにより、レンズ５２の平坦面は、ディスプレイに対して縦方向の軸と角度をなす。
【０１８８】
レンズ５２の焦点距離は、これらのレンズが、ピクセル化された表示層４のピクセル５４と一致する視差光学素子の要素のイメージ（この場合、視差バリア３の透過性スリット１０のイメージ１０’）を生成するように構成される。すなわち、透過性スリットのイメージ１０’は、ピクセル化されたディスプレイ層４の平面にあり、イメージ表示層４のピクセル５４の表示領域と一致するか、または実質的に一致する。
【０１８９】
スリット１０のイメージ１０’は、図１１に模式的に示されるように、イメージ表示層４の平面と角度をなす。これは、レンズ５２が微細構造５３にマウントされた結果である。その結果、ディスプレイ５０は、法線方向の軸からディスプレイへ比較的大きい角度で良質の観察ウィンドウを提供し得る。従来のディスプレイにおいて広い観察角度で生じる収差は、図１１のディスプレイ５０において消去されるか、または、著しく低減される。スリットのイメージ１０’は、イメージ表示層の平面にフォーカスされる。なぜなら、バリアスリットごとに２つのレンズが存在するからである。スリットのイメージ１０’は、イメージ表示層の前方または後方にある場合、一般に、２倍のスリットイメージが生じ、３Ｄ観察ウィンドウに入りきらない（ｓｗａｐｍｐｅｄ）。
【０１９０】
図１１の実施形態は、さらに、視差光学素子がイメージ表示層４の前方に配置される前方バリアディスプレイで具現化され得る。
【０１９１】
上述の実施形態において、レンズ光の口径食によって描かれる円錐の視野角は、見られ得る最大観察角を決定する。これらの線は、この実施形態に関する図にマーキングされる。イメージサイズが、もとのスリット幅よりも大きい拡大イメージの場合、円錐角もまた低減されることに留意されたい。これは、図７Ｄを参照してすでに記載された実施形態の背後にある基本原理の一部分である。
【０１９２】
図１２は、本発明のさらなる実施形態によるディスプレイ５５の平面断面図である。図５のディスプレイ２８と共通であるディスプレイ５５の特徴は、もはや記載されない。
【０１９３】
この実施形態において、ディフューザ層５６は、イメージ表示デバイス２の基板の１つに配置される。図１２において、ディフューザ層５６は、第１の基板５内に配置されることが示され、これは、従って、ディフューザ層を間に鋏む２つの基板５ａ、５ｂで形成されるが、ディフューザ層５６が、イメージ表示要素の第２の基板６に代替的に提供され得る。
【０１９４】
ディフューザ層は、ディスプレイの軸に対して実質的に垂直に配置される。図１２のディスプレイ５５は、イメージング手段（図１２において、レンチキュラレンズアレイ２９）が視差光学素子のイメージ３０を形成する後方バリアディスプレイである。この実施形態において、ディフューザ層は、視差光学素子のイメージ３０が、ディフューザ層と実質的に一致するように配置される。視差光学素子のイメージ３０およびディフューザ層５６は、図１２に縦方向に分離されることが示されるが、これは、説明を明瞭にするためであり、ディフューザ層は、視差光学素子のイメージ３０が、ディフューザ層の平面と一致するように配置されることが好ましい。
【０１９５】
ディスプレイの円錐角度は、焦点面にフォーカスされる光の発散角度に依存し、この角度の後ろに口径食が存在する。ディフューザ層５６を提供することにより、ディスプレイの観察角が改善される。
【０１９６】
図１２のディフューザ層５６は、イメージング手段が視差光学素子のイメージを生成し、かつ、固定されたイメージングパワーを有し、これにより、視差光学素子のイメージの位置が固定され、ここで、視差光学素子のイメージがディスプレイ内に形成されるすでに記載された任意の実施形態に適用され得る。図１２の実施形態は、イメージング手段のイメージングパワーが固定され、これにより、イメージ表示層のイメージの位置もまた固定されると仮定して、イメージング手段がイメージ表示層４のイメージを生成する前方バリアの実施形態にもまた適用され得る。
【０１９７】
図１２のディフューザ層は、さらに、３Ｄモードと２Ｄモードとの間でスイッチング可能なディスプレイにも適用され得る。例えば、ディフューザ層５６は、３Ｄまたはデュアルビュー表示モードおよび２Ｄ表示モードで動作可能である、図８Ｃに示されるタイプのディスプレイに組み込まれ得る。ディフューザ層は、３Ｄまたはデュアルビュー表示モードで視差光学素子のイメージと一致するように位置付けられ、拡大された観察角は、３Ｄまたはデュアルビュー表示モードで取得される。２Ｄモードで、視差バリアのイメージは、ディフューザ層から十分に離れて形成され、これにより、ディフューザ層は、２Ｄ表示モードで均一なバックライトになる。
【０１９８】
図１３Ａは、本発明によるさらなるマルチビュー指向性ディスプレイ５８の模式的平面断面図である。ディスプレイ５８は、概して、図１２のディスプレイ５５に対応し、両方のディスプレイに共通の特徴は、もはや記載されない。
【０１９９】
図１３Ａのディスプレイ５８において、イメージング手段２９は、可変の焦点距離を有し、例えば、図１３Ａに示される可変の焦点距離を有するレンズアレイであり得る。視差光学素子３およびイメージング手段２９は、視差光学素子の要素のイメージが小さい視差光学素子のイメージを提供するように構成される。視差光学素子が、視差バリアである場合、例えば、比較的幅が狭いスリットを有する視差バリアが用いられ得る。さらに、または、あるいは、１よりも小さい倍率を有するイメージング手段が用いられ得、これにより、図７Ｂ〜図７Ｅを参照してすでに記載されたように、視差バリアのイメージ３０におけるスリット１０’のイメージが視差バリアにおけるスリット１０よりも幅が狭くなる。
【０２００】
イメージング手段の焦点距離は、視差光学素子のイメージ３０の位置を変更するために、適切なコントローラ（図示せず）を用いて制御可能である。従って、視差光学素子のイメージ３０を、ディフューザの後方、または、ディフューザの平面に形成すことが可能である。従って、視差光学素子のイメージ３０の位置を制御することによって、ディフューザにおける視差光学素子の要素のイメージのサイズを変更し、これにより、視差光学素子の要素のイメージの有効なサイズを変更することが可能であり、従って、視差光学素子の要素の有効なサイズが制御可能である。観察角分離は、視差光学素子の要素の有効なサイズに関係なく一定であり、ディフューザ層とイメージ表示層との間の分離によって決定される。
【０２０１】
図１３Ａのディスプレイ５８は、イメージング手段の焦点距離を制御し、これにより、ディフューザ層が均一なバックライトとして機能するように、視差光学素子のイメージがディフューザ層５６から離れて形成されることによって、２Ｄ表示モードでも動作可能であり得る。
【０２０２】
イメージング手段２９が無効にすることが可能である場合、図１３Ａのディスプレイ５８は、２Ｄ表示モードでも動作可能であり得る。イメージング手段を無効にすることによって、視差バリアのイメージは形成されない。図１３Ｂに示されるように、視差バリア３からの光は、ディフューザ層５６によって拡散され、２Ｄ表示モードが再び取得される。この実施形態の無効にすることが可能なイメージング手段は、例えば、図９Ｂの実施形態の無効にすることが可能なレンズアレイ４７、４８によって構成され得る。
【０２０３】
図１２および図１３の実施形態は、視差光学素子がイメージ表示層４の前方に配置される前方バリアディスプレイにも適用され得る。
【０２０４】
図８Ａ〜図１３の実施形態において、視差光学素子のイメージ（またはイメージ表示層のイメージ）のピッチは、視差光学素子（またはイメージ表示層）のピッチと等しいか、または実質的に等しい。
【０２０５】
観察者トラッカを組み込む図８Ｂ、図９Ｂ、図９Ｃ、および図９Ｄの実施形態には、ディスプレイのユーザを識別するための手段がさらに提供され得る。例えば、ディスプレイは、ユーザの眼の位置をトラッキングし得、ユーザの識別もし得るトラッキング／識別デバイス２６を有し得る。例えば、図８Ｂ、図９Ｂ、図９Ｃまたは図９Ｄのトラッキングデバイス４１は、ディスプレイの認可されたユーザの虹彩または指紋パターンに関する情報を含む虹彩センサおよび／または指紋センサを備え得る。ある人が装置を起動しようとすると、トラッキングデバイス４１は、その人がシステムの認可されたユーザであるかどうかを判定し、そのシステムが認可されたユーザによってのみ起動されることを可能にする。トラッキングデバイス４１は、各認可されたユーザによって最も頻繁に用いられる表示モードに関する情報をさらに格納し得、そして、システムの起動時に、トラッキングデバイス４１が、ユーザが好む表示モードのディスプレイを駆動するようにコントローラ４０に命令することが望ましい。
【０２０６】
上述のディスプレイにおいて、基板、偏光子、視差バリア、およびレンズアレイは、任意の適切な材料から作製され得る。イメージ表示層４は、基本的に、任意のピクセル化された表示層であり得る。イメージ表示層が、視差光学素子の前方に配置される実施形態において、任意の透過性イメージ表示層が用いられ得、イメージ表示層が視差光学素子の後方に配置される実施形態において、任意の透過性または発光イメージ表示層が用いられ得る。
【０２０７】
イメージ表示層４の性質に応じて、イメージ表示デバイス２の偏光子８、９は不必要であり得る。
【０２０８】
本発明は、さらに、非対称観察ウィンドウを取得すること、すなわち、一方の観察ウィンドウの角度の広がりが、もう一方の観察ウィンドウの角度の広がりと等しくないディスプレイを提供することにも用いられ得る。これは、イメージ表示層に対して横方向にオフセットした視差光学素子のイメージを生成するか、または、視差光学素子に対して横方向にオフセットしたイメージ表示層のイメージを生成するイメージングシステムの使用によって行われ得る。これは、イメージング手段の適切な横方向の位置合わせによって実現され得る。
【０２０９】
非対称観察ウィンドウの生成は、一部係属中の英国特許出願第０３２０３６５号に記載される。この一部係属中の出願にて開示される非対称観察ウィンドウを取得するためのある技術は、イメージ表示層に対して実質的に位置がずれた（ｍｉｓａｌｉｇｎ）視差バリアを用いることである。視差バリアのピッチが、ピクセル化されたイメージ表示パネルのピッチよりもわずかに小さくなり、「ビューポイント補正」を提供することが知られ、このようなディスプレイにおいて、視差バリアのアパーチャとイメージ表示パネルのピクセル（またはピクセルカラム）との間にいくらか少量の位置のずれがある。しかしながら、上述の同時係属中の出願において、視差バリアとイメージ表示層との間の位置のずれが、公知のディスプレイにおけるよりも著しく大きい。例えば、ディスプレイの中心において、視差バリアのアパーチャは、正確に位置合わせされた位置から約２０°ずれている。この位置のずれの効果は、一方の観察ウィンドウを小さくし、したがって、もう一方に異なった角度の広がりを有する観察ウィンドウを生成する。
【０２１０】
本発明の上述の実施形態におけるイメージング手段の横方向の位置を適切にすることによって、イメージ表示層に対して実質的に位置がずれた視差光学素子のイメージを生成し（または、視差光学素子に対して実質的に位置がずれたイメージ表示層のイメージを生成し）、これにより、同時時係属中の英国特許出願第０３２０３６５．０において教示されるような非対称観察ウィンドウを生成することが可能である。
【０２１１】
図９Ｃの実施形態は、対称観察ウィンドウまたは非対称観察ウィンドウを提供するように制御され得るディスプレイを提供し得る。レンズアレイが視差光学素子と正確に位置合わせされた場合、視差光学素子のイメージは、イメージ表示層と位置合わせされ、対称観察ウィンドウが取得される。レンズアレイを視差光学素子に対して横方向に移動させることによって、イメージ表示層に対して大きく位置がずれた視差光学素子のイメージを生成し、これにより、非対称観察窓を生成することが可能である。これは、さらに、図９Ｃの前方バリアの変形にも当てはまる。
【０２１２】
図１４は、非対称観察ウィンドウを生成し得る本発明のマルチビュー指向性ディスプレイ５９を示す。ディスプレイ５９は、概して、図５のディスプレイ２８に対応し、したがって、図１４のディスプレイと図５のディスプレイとの間の相違のみがここで記載される。
【０２１３】
図１４のディスプレイ５９において、イメージング手段は非対称であり、ここで、イメージングパワーは、イメージング手段の各要素について一定ではない。図１４に示される特定のイメージング手段において、イメージング手段は、非対称レンズを有するレンズアレイ２９である。各レンズは、長い焦点距離を有する部分２９ａおよび短い焦点距離を有する部分２９ｂを備える。従って、レンズアレイ２９は、視差バリアの２つのイメージを生成する。視差バリアの第１のイメージ３０ａは、長い焦点距離を有するレンズアレイのレンズの部分２９ａによって生成される。視差バリアの第２のイメージ３０ｂは、短い焦点距離を有するレンズアレイのレンズの部分２９ｂによって形成され、従って、視差バリアの第２のイメージ３０ｂは、視差バリアの第１のイメージ３０ａとレンズアレイ２９との間に位置する。視差バリアの２つのイメージ３０ａ、３０ｂは、互いに対して横方向に位置合わせされる。さらに、２つのイメージは、実質的に同じサイズである。
【０２１４】
２つのイメージは、イメージ表示層上にインターレースされる態様で表示され、図１４は、ピクセルカラムＣ１、Ｃ３、Ｃ５上に表示された左眼用イメージと、ピクセルカラムＣ２、Ｃ４、Ｃ６上に表示された右眼用イメージとを示す。左眼用イメージを表示するピクセルカラムは、レンズの短い焦点距離領域２９ｂを通過した光で照射されるのに対して、右眼用イメージを表示するピクセルカラムは、レンズの長い焦点距離領域２９ａを通過した光で照射される。従って、イメージ表示層４と、視差バリアのイメージとの間の分離は、左眼用イメージと右眼用イメージとの間で異なる。左眼用イメージ（ＳＬ）の分離は、視差バリアの短い焦点距離のイメージ３０ｂとイメージ表示層４との間の分離と等しいが、右眼用イメージの分離（ＳＲ）は、視差バリアの長い焦点距離のイメージ３０ａとイメージ表示層４との間の分離であり、従って、ＳＬ＞ＳＲである。従って、右眼用イメージの観察ウィンドウ１４は、左眼用イメージの観察ウィンドウ１３よりも角度の広がりが大きい。
【０２１５】
図１４の実施形態は、イメージング手段がイメージ表示層のイメージを形成するディスプレイにも適用され得る。
【０２１６】
図１５は、本発明のさらなる実施形態による、マルチビュー指向性ディスプレイ６３の平面断面図である。ディスプレイ６３は、光透過性基板５上に配置されたピクセル化されたイメージ表示層４を含むイメージ表示デバイスを備える。ディスプレイ６３は、ディスプレイの後方に配置された光源（図示せず）からの光７によって照射される。イメージ表示層は、任意の透過性表示層であり得、この実施形態において、イメージ表示層４は、例えば、アクティブマトリクスＴＦＴ液晶ディスプレイ層等の液晶層である。イメージ表示デバイスは、イメージ表示層４のそれぞれの側に１つずつ配置された第１および第２の偏光子と、図１５に示されるイメージ表示層４の基板５と反対側に配置された第２の透明基板と、液晶層のピクセルをアドレス指定するためのピクセル電極、スイッチング素子等のアドレシング手段等のコンポーネントをさらに備えるが、これらは、全く従来のものであり得、従って、図１５では省略されている。
【０２１７】
ディスプレイ６３は、イメージ表示素子の後方に配置される視差光学素子３をさらに備える。この実施形態において、視差光学素子３は、不透明部分１１によって分離された、図１５における紙面に向かって延びる光透過性スリット１０を有する視差バリアである。動作中、駆動手段（図示せず）は、ピクセル化された表示層４を駆動して、インターレースされた２つのイメージを表示し、これは、図１５において、１つおきのピクセルのカラムＣ１、Ｃ３、Ｃ５が「Ｒ」でラベル付けされ、一方のイメージを示し、他のピクセルのカラムＣ２、Ｃ４、Ｃ６が「Ｌ」でラベル付けされ、もう一方のイメージを示す（ピクセルカラムは、図１５における紙面に向かって延びる）。これは、一方のイメージがピクセルカラムＣ１、Ｃ３、Ｃ５上に表示され、右観察ウィンドウにおいて可視であることを示すことが意図される。第２のイメージは、他のピクセルカラムＣ２、Ｃ４、Ｃ６上に表示され、右観察ウィンドウにおいて可視である。
【０２１８】
ディスプレイ６３は、視差バリア３とイメージ表示層４との間に提供された２つのイメージング手段６０、６１をさらに備える。図１５の実施形態において、各イメージング手段６０、６１は、レンチキュラレンズアレイで構成される。各レンチキュラレンズアレイの各レンズは、イメージ表示層４のピクセルカラムＣ１．．．Ｃ６と実質的に平行に延びる。２つのレンチキュラレンズアレイは、共通の光透過性基板６２の対向面に形成されることが図１５に示されるが、基本的に、各レンズアレイは、別個の基板上に形成され得る。
【０２１９】
図１５は、イメージング手段としてのレンチキュラレンズアレイを示すが、本発明は、この特定のタイプのイメージング手段に限定されない。基本的に、任意の収束回折または屈折微細構造（例えば、フレネルレンズ）が、通常のレンズの代わりに用いられ得る。イメージング手段は、さらに、ホログラフィ光学素子を用いて形成され得る。
【０２２０】
ディスプレイ６３の動作の原理は、視差バリア３および第１のイメージング手段６０が、指向性照明の領域を生成することである。第１のイメージング手段６０がレンチキュラレンズアレイである図１５の実施形態において、視差バリア３のアパーチャ１０を通過する光の部分は、レンチキュラレンズの部分６０Ｒ上に入射し、一般に、右観察ウィンドウに向かって方向付けられ、そして、光の部分は、隣接し合うレンチキュラレンズの部分６０Ｌ上に入射し、一般に、左観察ウィンドウに向かって方向付けられる。（「右」、「左」という用語は、通常の観察位置からディスプレイを観察する観察者によって見られるディスプレイの配向のことである。）
第２のイメージング手段６１は、視差バリア３および第１のイメージング手段６０によって生成された指向性照明のパターンを、イメージ表示層４上（または、イメージ表示層の平面に近い平面上）にイメージングする。その結果、左のイメージを表示するピクセルカラムＣ２、Ｃ４、Ｃ６等は、左観察ウィンドウに向かって進む光によって主に照射され、右のイメージを表示するピクセルカラムＣ１、Ｃ３、Ｃ５等は、右観察ウィンドウに向かって進む光によって主に照射される。２つのイメージは、異なった方向に表示され、これにより、マルチビューディスプレイを生成する。
【０２２１】
図１５のディスプレイ６３は、（標準視差バリアディスプレイと比較して）より大きいイメージの輝度を提供する。図１に示されるタイプの従来のディスプレイにおいて、ピクセルが左のイメージを表示しているか、右のイメージを表示しているかに関わらず、イメージ表示層のピクセルは、左に方向付けられた光によって照射され、右に方向付けられた光によって照射される。しかしながら、図１５のディスプレイ６３において、レンズアレイは、視差バリア３の透過性領域１０を通過する光を再分散させ、これにより、左（または右）のイメージを表示するイメージ表示層のピクセルが、左（または右）に方向付けられた光によって主に照射される。これは、視差バリアの透過性領域１０が、従来の視差バリアディスプレイにおけるよりも幅広くなることを可能にする。図１５のディスプレイ６３のさらなる利点は、クロストークが低減されることである。
【０２２２】
左（または右）のイメージを表示するピクセルカラムが左（または右）に方向付けられた光によって主に照射されるので、ディスプレイ６３は、より小さいイメージ混合ゾーンをさらに提供する。さらに、第１のイメージング手段によって、わずかな光がディスプレイの軸に沿って方向付けられるか、または、光が全く方向付けられず、これは、左のイメージと右のイメージとの間に、強度が弱い領域を提供する。
【０２２３】
イメージング手段６０、６１の焦点距離は、第１のイメージング手段６０が、第２のイメージング手段６１の平面にバリア３をイメージングし、かつ、第２のイメージング手段６１が、第１のイメージング手段６０をイメージ表示層４の平面にイメージングするようにされることが好ましい。従って、視差バリアのイメージとイメージ表示層との間の分離は、視差バリアとイメージ表示層との間の分離よりも小さく、これにより、左のビューと右のビューとの間の角度分離は、前の実施形態について記載されたように拡大する。これにより、ビュー間に大きい角度分離を達成することが可能である一方で、イメージング手段および視差バリア３は、イメージ表示層から比較的遠く離れている。これは、例えば、イメージング手段の基板５および基板６２の両方が、比較的厚くかつロバストに作製されることを可能にすることによって、システムの製造をより容易にし得る。基板５、６２は、例えば、約０．５ｍｍの厚さを有し得る。
【０２２４】
レンズのピッチは、第１のイメージング手段６０のピッチがイメージ表示層４のピクセルのピッチとほぼ同じであり、かつ、第２のイメージング手段６１のピッチが、イメージ表示層４のピクセルのピッチとほぼ同じか、またはほぼ２倍であることが好ましい。
【０２２５】
第２のイメージング手段の素子は、第１のイメージング手段の素子と位置合わせされることが好ましい。例えば、イメージング手段がレンチキュラレンズアレイで構成される場合、第２のレンチキュラレンズアレイのレンチキュラレンズ６１ａは、第１のレンチキュラレンズアレイの対応するレンチキュラレンズ６０ａと直接位置合わせされることが好ましい。しかしながら、他の構成が可能である。視差光学素子３のピッチは、第１のイメージング手段のピッチの２倍であることが好ましい。視差光学素子の各要素は、第１のイメージング手段６０の２つの素子間の境界とほぼ位置合わせされることが好ましく、従って、視差光学素子が視差バリアであり、第１のイメージング手段がレンズアレイである場合、図１５に示されるように、視差バリア３の各透過性領域１０の中心が、第１のレンズアレイ６０の２つのレンズ素子間の境界とほぼ位置合わせされる。
【０２２６】
図１５に示される視差光学素子と第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとを位置合わせすることによって、ディスプレイの法線方向の軸の周りに対称的構成される左および右観察ウィンドウを提供する。視差光学素子、第１のレンズアレイまたは第２のレンズアレイのいずれかの間の横方向の位置のずれは、２つの観察ウィンドウの位置に影響を及ぼさないが、２つの観察ウィンドウ間にクロストークをもたらす。
【０２２７】
スペーサ（図示せず）は、第１のイメージング手段６０と視差バリア３との間の分離が所望の値で維持されることを保証するように提供され得る。例えば、第１のイメージング手段６０は、（不定期な空間的間隔で）スペーサカラムを有し、第１のイメージング手段６０と視差バリア３との間の分離を維持し得る。
【０２２８】
視差バリア３は、不透明領域１１が光透過性基板（図示せず）上に配置された、固定された視差バリアであり得る。あるいは、視差バリア３は、無効にすることが可能な視差バリアであり得、例えば、透明領域１０および不透明領域１１は、例えば、液晶層等のアドレス指定可能な層において規定され得、これにより、バリアは、その領域にわたって均一の透過性を有するように、液晶をスイッチングすることによって無効にされ得る。無効にすることが可能な視差バリアを使用することによって、ディスプレイ６３を従来の２Ｄ表示モードにスイッチングすることが可能になる。
【０２２９】
図１６は、本発明のさらなるディスプレイ６３’の平面断面図である。ディスプレイ６３’は、多様な点で図１５のディスプレイ６３に対応し、従って、２つのディスプレイ間の相違のみが記載される。
【０２３０】
図１６のディスプレイ６３’において、図１５の視差バリア３および別個のバックライトは存在しない。その代わりに、ディスプレイ６３’に、導波管６４と、この導波管の側面に沿って配置された１つ以上の光源６５とから構成されるバックライト６６が提供される。導波管６４の両側の側面６４ａ、６４ｂに沿って配置される２つの光源６５が、図１６に示されるが、本発明は、図１６に示されるバックライトの特定の構成に限定されず、１つの光源または３つ以上の光源が用いられ得る。光源６５は、導波管のそれぞれの側面の全部または実質的に全部に沿って広がることが好ましく、例えば、蛍光灯であり得る。
【０２３１】
周知のように、光源６５からの光は、導波管６４に入り、内側の全反射の現象によって導波管６４内に捕えられ、導波管６４の前面６７または後面６８上に入射する導波管内に伝播する光は、内側の全反射を経て、導波管から発しない。
【０２３２】
図１６の実施形態によると、拡散ドットは、導波管の後面６８の選択された領域６９に提供される。導波管内に伝播する光が導波管の後面６８の領域６９上に入射し、ここで、拡散ドットが提供された場合、光は、後面６８から鏡面反射せず、むしろ、図１６に示されるように、拡散ドットによって散乱させられる。従って、散乱光のいくらかは、法線に対する臨界角度よりも小さい角度をなす導波管の前面６７に入射し、従って、導波管から外にイメージ表示層４に向かって反射する。
【０２３３】
光は、拡散ドットが存在する領域６９においてのみ導波管６４から散乱され、拡散ドットがない導波管６４からは発しない。従って、導波管６４は、発光する領域（拡散ドットが存在する領域６９に対応する）を有し、かつ、強く発光しない領域を有する。拡散ドットがある領域６９が図１６の紙面に向かって延びる細片の形態を有する場合、発光する導波管６４の領域は、サイズ、形状、および位置が図１５の視差バリア３の透過性領域１０に対応し、発光しない導波管６４の領域は、サイズ、形状、および位置が図１５の視差バリア３の不透明領域１１に対応する。従って、図１６のディスプレイのバックライト６６は、図１５のディスプレイの従来のバックライトと視差光学素子３とを組み合わせ、第２のレンズアレイは、視差光学素子をイメージングするとして考えられ得る。視差光学素子のイメージとイメージ表示層との間の分離は、視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さく、これにより、左ビューと右ビューとの間の角度分離は、前の実施形態で記載されたように拡大し、上述の実施形態の利点が保持される。
【０２３４】
拡散ドットがない導波管６４の領域６９は、吸収性材料でコーティングされ、これらの領域から光が散乱されないことを保証し得る。これは、図１５の視差バリア３の不透明領域１１に対応することが意図される導波管の領域から発する光の強度を低減する。
【０２３５】
拡散ドットは、導波管の前面６７、および／または導波管の後面６８に提供され得る。
【０２３６】
拡散ドットは、拡散構造、回析構造、または微細屈折構造からなり得る。光は、拡散ドットが提供された領域６９から散乱し、かつ、拡散ドットが提供されない領域においては強く散乱しないと仮定すると、これらのドットの構造が精密であるかどうかは重要でない。
【０２３７】
導波管６４の前面６７および第１のイメージング手段の表面は、導波管６４と第１のイメージング手段との間の正確な位置合わせが自動的に提供されるように形成され得る。
【０２３８】
図１７は、本発明のさらなるディスプレイ６３’’の平面断面図である。ディスプレイ６３’’は、概して、図１５のディスプレイ６３に対応し、従って、相違のみが記載される。
【０２３９】
図１７のディスプレイ６３’’には、再び、導波管６４と、この導波管６４の側面６４ａ、６４ｂに沿って配置された少なくとも２つの光源６５ａ、６５ｂとから構成されるバックライト６６が提供される。導波管６４の両方の側面に沿って配置される２つの光源６５ａ、６５ｂが図１６に示されるが、本発明は、バックライトの特定の構成に限定されない。光源６５ａ、６５ｂは、導波管のそれぞれの側方エッジのすべて、または実質的にすべてに沿って広がることが好ましく、例えば、蛍光灯であり得る。
【０２４０】
バックライト６６は、可視スペクトルの光を発する少なくとも１つの光源６５ｂを備える。このバックライトは、可視スペクトルの光を発せず、かつ、可視スペクトル外側の波長でのみ、例えば、スペクトルの紫外線領域の波長でのみ発する少なくとも１つの光源６５ａをさらに備える。可視光の光源６５ｂおよび可視スペクトル外側の光の光源６５ａは、互いに独立して制御することができる。
【０２４１】
バックライト６６において、導波管６４の後面６８は平坦ではなく粗く作られ、これにより、導波管６４内を伝播し導波管の後面６８に入射する光は、鏡面反射するのではなく散乱される。その結果、光源６５ｂが可視光を発する（かつ、他の光源６５ａがオフである）場合、導波管６４は、この前面から、その領域全体にわたって実質的に均一な強度で可視光を発する。従って、ディスプレイ６３’’は、従来の２Ｄディスプレイとして機能し、かつ、指向性効果は生じない。
【０２４２】
可視スペクトル外側の光の光源６５ａからの光によって照射された場合に可視光を発する材料７０は、導波管７０の後面６８の選択された領域に提供される。光源６５ａが紫外線を発する実施形態において、材料７０は、例えば、紫外線によって照射された場合に蛍光を発し、かつ可視光を発する材料であり得る。可視光の光源６５ｂおよび材料７０が発した光のスペクトルは、可視光の光源６５ｂによってのみ照射された場合に、材料７０が完全に不活性であるように選択されることが好ましい。
【０２４３】
光源６５ａがオンであり、可視光の光源６５ｂがオフである場合、紫外線が導波管に入り、材料７０の領域に入射する。可視光は、材料７０から発するが、材料７０が存在しない領域７１では発しない。その結果、可視光は、材料７０が存在する導波管６４からのみ発し、材料７０が存在しない導波管６４から発しない。従って、導波管６４は、可視光を発する領域（材料７０が存在する領域に対応する）を有し、かつ可視光を強く発しない領域７１を有する。材料７０が存在する領域が図１７の紙面に向かって延びる細片の形状を有する場合、可視光を発する導波管６４の領域は、サイズ、形状および位置が図１５の視差バリア３の透過性領域１０に対応し、可視光を発しない導波管６４の領域は、サイズ、形状、および位置が図１５の視差バリア３の不透明領域に対応する。従って、図１６のディスプレイのバックライト６６は、図１５のディスプレイの従来のバックライトおよび視差光学素子３の機能を組み合わせ、ディスプレイは、指向性モードで動作し、かつ、第２のレンズアレイ６１は、視差光学素子をイメージングすると考えられ得る。視差光学素子のイメージとイメージ表示層との間の分離は、視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さく、これにより、上述の利点が得られる。
【０２４４】
材料７０は、導波管の前面６７および／または導波管の後面６８上に提供され得る。材料７０として用いるために適切な蛍光細片は、同時係属中の英国特許出願第０４０１０６４．１号に記載され、その内容は、参考のため、本明細書中に援用される。
【０２４５】
図１７の実施形態における導波管６７内に提供された材料７０は、蛍光材料に限定されず、代替的に、例えば、燐光材料でもよい。
【０２４６】
ディスプレイ６３’’は、２Ｄ表示モードから指向性表示モードに容易にスイッチングされ得る。これは、可視光源６５ｂをオンにスイッチングし、かつ、他の光源６５ａをオフにスイッチングすることによって２Ｄモードで動作され得るか、または、可視光源６５ｂをオフにスイッチングし、かつ、他の光源６５ａをオンにすることによって指向性モードで動作され得る。
【０２４７】
図１８は、本発明のさらなるディスプレイ７２の平面断面図である。ディスプレイ７２は、複数の点で図１５のディスプレイ６３に対応し、従って、相違のみが記載される。
【０２４８】
図１８のディスプレイ７２において、図１５の視差バリア３および別個のバックライトは存在しない。その代わりに、ディスプレイ７２には、視準光を発し、好ましくはディスプレイ７２の軸に沿って視準されるバックライト７３が提供されるか、または、このバックライトによって照射される。
【０２４９】
図１８のディスプレイ７２において、図１５のディスプレイの第１のイメージング手段６０は存在しない。その代わりに、視準光をバックライトから、一般に、右観察ウィンドウまたは左観察ウィンドウに向かって方向付けるために光指向性素子６０’が提供される。さらに、光指向性素子および第２のイメージング手段６１は、右観察ウィンドウに方向付けられた光が右イメージを表示するピクセルカラムＣ１、Ｃ３、Ｃ５等を通過し、かつ、左イメージを表示する左観察ウィンドウに方向付けられた光がピクセルカラムＣ２、Ｃ４、Ｃ６等を通過するように構成される。従って、図１８のディスプレイは、図１５のディスプレイ６３を参照してすでに説明されたように、輝度が改善されている。
【０２５０】
図１８の実施形態において、光指向性素子６０’は、図１８の紙面に向かって延びるプリズムのアレイである。プリズムアレイのピッチＰｐが、イメージ表示層４のピクセルのピッチのほぼ２倍であることが好ましい。プリズムアレイの一方の面７６に入る光は、レンズアレイ６１の１つ以上の素子に向かって方向付けられ、レンズアレイ６１の各素子は、光をそれぞれのピクセルに向かってフォーカスする。光は、ピクセルの平面におけるポイント７７、または、レンズアレイとピクセル４の平面との間の平面におけるポイント７７でフォーカスされ得る。
【０２５１】
バックライトからの光がフォーカスされるポイント７７は、光透過性スリットとして機能する。ポイント７７間の領域は暗い。左イメージと右イメージとの間の角度分離は、ポイント７７の平面とイメージ表示層４との間の分離Ｓｖによって決定される。従って、この実施形態は、ビュー間に広い角度分離を達成することができる一方で、イメージング手段の基板５および基板７５の両方を比較的厚くかつロバストに作製することを可能にする。基板５、７５は、例えば、約０．５ｍｍの厚さを有し得る。
【０２５２】
光指向性素子は、プリズムアレイに限定されず、代替的に、例えば、レンチキュラレンズアレイで構成され得る。
【０２５３】
図１８の実施形態において、光指向性素子６０’および第２のイメージング手段６１は、共通の光透過性基板６２を有するように示される。あるいは、光指向性素子６０’および第２のイメージング手段６１が別個の基板を有することが可能である。
【０２５４】
好ましい実施形態において、バックライト７３は、バックライトが視準光を発する視準モードと、バックライトが非視準光を発する非視準モードとの間でスイッチング可能である。バックライトが非視準光を発する場合、光指向性素子が光を左および右観察ウィンドウにのみ方向付けすることができず、かつ、ディスプレイは、従来の２Ｄモードで動作する。従って、この好ましい実施形態において、図１８のディスプレイ７２は、非視準光または視準光をそれぞれ発するようにバックライトを構成することによって、２Ｄ表示モードまたは指向性表示モードで動作され得る。これは、バックライト７３の前方にスイッチング可能なディフューザを提供することによって行われ得る。上述のように、ディフューザがオフにスイッチングされた場合、バックライトの視準が保持され、指向性表示モードが取得される。ディフューザがオンにスイッチングされた場合、バックライトの視準が破壊されて２Ｄ表示モードが取得される。
【０２５５】
図１９は、本発明のさらなるディスプレイ７２’の平面断面図である。図１８の実施形態におけるように、この実施形態のディスプレイ７２’には、視準され、好ましくはディスプレイ７２’の軸に沿って視準される光を発するバックライト７３が提供されるか、または、このバックライトによって照射される。
【０２５６】
バックライト７３からの光をフォーカスするためにイメージング手段７４が提供される。イメージング手段７４は、バックライト７３からの光を、バックライト７３とイメージ表示層４との間に各々配置された、複数の横方向に分離されたポイント７７にフォーカスする。図１９のディスプレイにおいて、イメージング手段は、光透過性基板７５上に形成されたレンチキュラレンズアレイによって形成される。各レンチキュラレンズアレイの各レンズは、イメージ表示層４のピクセルカラムＣ１．．．Ｃ６と実質的に平行に延び、光をバックライトのそれぞれの領域からポイント７６の１つにフォーカスする。
【０２５７】
バックライトからの光がフォーカスされるポイント７７は、光透過性スリットとして機能する。ポイント７７間の領域は暗い。左イメージと右イメージとの間の角度分離がポイント７７の平面とイメージ表示層４との間の分離Ｓｖによって決定される。従って、この実施形態は、ビュー間に広い角度分離を達成することを可能にする一方で、イメージング手段の基板５および基板７５の両方を、それぞれ、厚くかつロバストに作製することを可能にする。基板５、７５は、例えば、約０．５ｍｍの厚さを有し得る。
【０２５８】
バックライトからの光がフォーカスされるポイント７７は、バックライト７３とイメージ表示層４との間に位置することが図１９に示される。バックライトからの光がフォーカスされるポイント７７は、代替的に、イメージ表示層４のバックライト７３に対して反対側に位置し得る。バックライトからの光がフォーカスされるポイント７７がバックライト７３に対してイメージ表示層４の反対側に位置する場合、これらのポイントは、ディスプレイのもう１つの基板内にあり得るか、または、ディスプレイと観察者との間にあり得る（図６の視差バリアのイメージ３０’と類似の態様で）。図１９における左イメージに割り当てられることが示されるピクセルは、バックライトからの光がフォーカスされるポイント７７が、バックライト７３に対してイメージ表示層４の反対側に位置する場合、図６を参照して記載されるように、右イメージに割り当てられ、その逆もあり得る。
【０２５９】
好ましい実施形態において、イメージング手段の横方向のピッチは、イメージ表示層のピクセルピッチのほぼ２倍に作製される。この好ましい実施形態は、左（または右）イメージを表示するピクセルカラムが、左（または右）に方向付けられた光によって主に照射され、従って、ディスプレイ７２’のイメージ混合ゾーンはより小さくなり、かつ、観察ウィンドウはより明るくなるという利点を有する。
【０２６０】
さらなる好ましい実施形態において、図１９のディスプレイ７２’のバックライト７３は、このバックライトが視準光を発する視準モードと、バックライトが非視準光を発する非視準モードとの間でスイッチング可能である。バッライトが非視準光を発する場合、イメージング手段７４は、光をバックライトからポイント７６にフォーカスすることができず、ディスプレイは、従来の２Ｄモードで動作する。従って、この好ましい実施形態において、図１９のディスプレイ７２’は、２Ｄ表示モードまたは指向性モードで、バックライトが非視準光または視準光をそれぞれ発するように構成することによって動作され得る。これは、バックライト７３の前方にスイッチング可能なディフューザを提供することによって行われ得る。ディフューザがオフにスイッチングされた場合、バックライトの視準が保持され、かつ、上述のように指向性表示モードが取得される。ディフューザがオンにスイッチングされた場合、バックライトの視準が破壊されて、２Ｄ表示モードが取得される。
【０２６１】
図１９は、レンチキュラレンズアレイをイメージング手段として示すが、本発明は、この特定のタイプのイメージング手段に限定されない。基本的に、任意の収束回折または屈折微細構造（例えば、フレネルレンズ）が、通常のレンズの代わりに用いられ得る。イメージング手段は、さらに、ホログラフィ光学素子を用いて形成され得る。
【０２６２】
図１５〜１９の実施形態において、各レンズアレイ６０、６１、６１’は、基板６２と一体化されてもよいし、されなくてもよい。レンズアレイ６０、６１、６１’が基板６２と一体化されない場合、レンズアレイの屈折率は、基板６２の屈折率と同じでもよいし、または異なってもよい。基板６２は、例えば、ガラス基板でもよい。
【０２６３】
図１５〜図１９の実施形態において、イメージング手段６０、６０’、６１（図に示されるレンズまたはプリズム層等）は、イメージ表示パネルの基板５に、および／またはバックライト７３に接着剤を用いて取り付けられ得る。接着剤は、レンズまたはプリズム層の材料の屈折率よりもはるかに小さい屈折率を有することが好ましい。レンズまたはプリズムは、例えば、ガラスまたはプラスティック材料等の任意の適切な材料から作製され得る。
【０２６４】
上述の実施形態は、スリットがバリア全体にわたって繰り返されて配置される標準的形態の視差バリアを組み込むことが記載される。同時係属中の英国特許出願第０２２８６４４．１号、０３０６５１６．６号および０３１５１７０．１号は、視差バリアが非標準的形態であるディスプレイを開示する。例えば、同時係属中の出願第０３０６５１６．６号
が開示するのは、グループ間分離によってスリットの間隔が空けられたグループを繰り返して配置される視差バリアであり、各グループのスリットは、グループ間分離よりも小さいグループ内分離によって、間隔が空けられる。このような非標準的視差バリアは、視差光学素子およびイメージング手段が連係して、所望の非標準的形態の視差光学素子のイメージを生成することを保証することによって、本発明の実施形態に組み込まれ得る。これは、（ａ）上述のように、均一なレンズアレイ２９と組み合わせられた非標準的設計の視差光学素子３を有することと、（ｂ）非標準的レンズアレイ２９と組み合わされた上述の標準的視差光学素子３を有することと（ここで、この非標準的レンズアレイ２９は、適切にパターニングされ得、レンズは必ずしも円柱形でなく、必ずしも直線でなく、またはレンズ面に不透明なパッチを含み得る）、あるいは、（ｃ）非標準的視差光学素子３および非標準的レンズアレイ２９の両方を有することとによって達成され得る。
【０２６５】
レンズアレイを含む上記の実施形態のいずれにおいても、レンズアレイは、ＧＲＩＮ（グレーデッドインデックス）レンズのアレイであり得る。
【０２６６】
図２０は、図１６のディスプレイ６３’のバックライトの改変例を示す。図２０のバックライトは、第１の導波管９４と、第１の導波管の側面に沿って配置される、１つ以上の第１の光源９５とを含む。図２０においては、第１の導波管の対抗する側面９４ａおよび９４ｂに沿って配置されている２つの第１の光源９５が示されているが、本発明は、この特定の構成に限定されず、光源が１つだけ、または２つより多く設けられてもよい。光源９５は、第１の導波管のそれぞれの側面の全て、または実質的に全てにわたって延びることが好ましく、例えば、蛍光管であり得る。
【０２６７】
第１の導波管９４の背面９４ｃの選択された領域８４に拡散ドットが設けられる。拡散ドットがある領域８４は、例えば、ストライプの形態であり、図２０の紙の面に向かって延び得る。導波管の前面９４ｃの拡散ドットが設けられた領域８４に、第１の導波管内を伝播する光が入射する場合、その光は、鏡によるような反射をするのではなく、上記の図１６を参照しながら説明したように、第１の導波管の外側に散乱される（図２０においては、観察者は、ページの上にいると仮定され、光は、第１の導波管９４の外側に、概して上方向に散乱される）。
【０２６８】
バックライトは、第２の導波管９４’と、第１の導波管の側面に沿って配置される、１つ以上の第２の光源９５’とをさらに含む。第２の導波管９４’は、後ろに配置され、概して、第１の導波管９４と平行である。第２の導波管９４’は、サイズおよび形の面で第１の導波管９４にほぼ相当する。図２０においては、２つの第２の光源９５’が、第２の導波管９４’の対向する側面９４ａ’および９４ｂ’に沿って配置されるが、本発明は、この特定の構成に限定されず、第２の光源が１つのみ、または２つより多く用いられてもよい。光源９５’は、第２の導波管のそれぞれの側面の全て、または実質的に全てに沿って延びることが好ましく、例えば、蛍光管であり得る。
【０２６９】
拡散ドット８９が、第２の導波管９４’の前面９４ｄ’の実質的に全てにわたって設けられる。従って、第２の光源９５’が照射される場合、光は、第２の導波管の前面９４ｄ’の面積のほとんどにわたって、前面９４ｄ’の外側に散乱される。
【０２７０】
従って、図２０のバックライトは、「パターンモード」と「均一モード」との間でスイッチング可能である。「パターンモード」において、第１の光源９５は照射され、第２の光源９５’は照射されない。光は、第１の導波管９４のみを伝播し、バックライトは、光を放射する領域（これらの領域は、拡散ドットがある領域８４に対応する）を有し、光を放射しない領域（これらの領域は拡散ドットがない領域に対応する）を有する。「均一モード」において、第２の光源９５’が照射され、光が第２の導波管を伝播する。拡散ドット８９が第２の導波管９４’の前面９４ｄ’の実質的に全体にわたって設けられているので、バックライトは、「均一モード」において、領域全体にわたって、実質的に均一な照明を提供する。図２０のバックライトが設けられたディスプレイは、バックライトを「パターンモード」から「均一モード」にスイッチングすることによって、方向性表示モードから従来の２−Ｄ表示モードへとスイッチングされ得る。
【０２７１】
「均一モード」において、第１の光源９５は照射されてもよいし、照射されなくてもよい。所望される場合、第１の光源は、継続的にオンに維持されてもよいし、バックライトは、第２の光源９５’をそれぞれオンまたはオフにスイッチングされることによって、「均一モード」または「パターンモード」のいずれかにされる。（パターニングされた導波管を均一モードで照射されるように維持することは、バックライトの領域にわたる強度のある程度のばらつきの原因となり得るが、いくつかの用途においては、この起こり得る欠点よりも、第２の光源９５’のみをスイッチングされる必要性が重要となり得る。）
内部反射が第１の導波管の背面９４ｃにおいて内部反射が発生することを確実にするため、第１の導波管９４と第２の導波管９４’との間の空間が、第１の導波管よりも低い屈折率を有することが必要である。これは、第１の導波管９４と第２の導波管９４’との間にエアギャップを設けることによって簡便に達成されてもよいし、あるいは、第１の導波管９４と第２の導波管９４’との間の空間が、低い屈折率を有する光透過材料で充填されてもよい。
【０２７２】
第１の導波管９４上に拡散ドットが設けられた領域８４の背面は、例えば、金属コーティングを付与することによって、反射性にされてもよい。これが行われる場合、拡散ドットによって第２の導波管９４’に向かって散乱される任意の光が、観察者に向かって戻るように反射される。（第１の導波管９４上に拡散ドットが設けられた領域８４の背面が反射性にされる場合、第２の導波管９４’から上向きに散乱される光を反射面がブロックし得るので、第１の光源および第２の光源は均一モードを達成するように照射される。）
各導波管には、反射防止コーティング（図示せず）が設けられてもよい。
【０２７３】
図２１は、本発明による他のバックライトを示す。このバックライトは、導波管９４と、導波管の側面に沿って配置される１つ以上の光源９５とを含む。図２１には、導波管９４の対向する側面９４ａおよび９４ｂに沿って配置されている２つの光源９５が示されているが、本発明はこの特定の構成に限定されず、用いられる光源は１つのみであってもよいし、２つより多くてもよい。光源９５は、導波管のそれぞれの側面の全て、または実質的に全てに沿って延びることが好ましく、例えば、蛍光管であり得る。
【０２７４】
導波管９４は、２つの光透過基板９２と９３との間に挟まれる、液晶材料の層８７を含む。液晶層は、例えば、液晶層８７にわたって電界が印加されることを可能にする電極（図示せず）によってアドレス可能である。液晶層の領域８７Ａおよび８７Ｂ（図２１において破線で示す）は、例えば、液晶層の選択された領域にわたって電界が印加されることを可能にする適切にパターニングされた電極を用いることによって、互いに依存せずにアドレス可能である。液晶層の領域８７Ａおよび８７Ｂは、例えば、ストライプの形態であり、図２１の紙の面に向かって延び得る。
【０２７５】
液晶層の領域８７Ａおよび８７Ｂは、散乱モード、またはクリアな光透過モードへとスイッチングされ得る。全ての液晶領域が光透過モードにスイッチングされる場合、光は、散乱が最小限である状態で導波管を伝播する。すなわち、光は、上方基板９２の上面９２ａで内部反射を受け、上方基板９２および液晶層８７を下方基板９３に向かって通過し、下方基板９３の底面９３ｂで内部反射を受け、上方基板９２に向かって戻るように反射する。導波管から放射される光は、少ないか、またはない。
【０２７６】
導波管から光を放射させるため、１つ以上の液晶領域が、図２１において参照符号８５で模式的に示す領域を形成するようにスイッチングされる。第１の導波管内で伝播する光が散乱領域８５に入射する場合、光は、上記の図１６を参照しながら説明したように、導波管の外側に散乱される（図２１において、観察者はページの上にいると仮定され、光は、導波管９４の外側に、概して上方向に散乱される）。
【０２７７】
図２１は、交互の液晶領域８７Ａの全てが散乱領域８５を生成するようにスイッチングされている導波管を示す。他の液晶領域８７Ｂは、散乱させないようにスイッチングされる。光は、導波管９４の前面の散乱領域８５にほぼ相当する領域のみから放射され、バックライトは「パターンモード」で動作する。
【０２７８】
全ての液晶領域８７Ａおよび８７Ｂが散乱領域を形成するようにスイッチングされる場合、液晶層８７は、領域全体にわたって光を散乱させ、光が導波管９４の領域の実質的に全体から放射されるようになる。従って、全ての液晶領域８７Ａおよび８７Ｂが散乱領域を形成するようにスイッチングされる場合、バックライトは、「均一モード」で動作する。バックライトは、液晶領域をスイッチングすることによって、「パターンモード」と「均一モード」との間でスイッチングされ得る。図２１のバックライトが設けられたディスプレイは、バックライトを「パターンモード」から「均一モード」にスイッチングすることによって、方向性表示モードから従来の２−Ｄ表示モードへとスイッチングされ得る。
【０２７９】
図２１のバックライトのある実施例において、上方基板９２の背面９２ｂはその領域全体にわたって平滑である。この実施例においては、大幅な散乱なしに光を透過する状態と光を散乱させる状態との間でスイッチングされ得る液晶材料、例えば、ポリマー分散液晶（ＰＤＬＣ）などを層８７が含むことが必要である。散乱領域８５は、液晶層の領域を散乱モードにスイッチングすることによって得られる。
【０２８０】
例えば、液晶層の領域８７Ａは、散乱領域８５を生成するように散乱モードにスイッチングされる。上方基板９２から液晶層の領域８７Ａへと通過する光は、液晶材料によって散乱され、一部の光が上方向に反射され、導波管９４の前面から外側へと通過し得る。反対に、液晶層の領域８７Ｂが、散乱させないモードへとスイッチングされる。上方基板９２から液晶層の領域８７Ｂへと通過する光は、液晶によって散乱されることなく、下方基板へと通過するのみである。液晶層の領域８７Ｂが散乱させないモードにある場合、バックライトは、「パターンモード」である。
【０２８１】
バックライトの「均一モード」を達成するため、液晶層の領域８７Ａおよび８７Ｂの全ては、散乱モードにスイッチングされる。導波管９４の背面は、面積の実質的に全体にわたって散乱させる。
【０２８２】
この実施例において、散乱領域８５および非散乱領域のサイズおよび位置を変更することが可能である。例えば、２つの隣接する液晶領域を散乱モードに、次の液晶領域を非散乱モードに、次の２つの液晶領域を散乱モードに、次の液晶領域を非散乱モードにスイッチングされて、２：１のアパーチャ対バリア比を有する視差バリアをシミュレートすることなどが可能である。
【０２８３】
あるいは、散乱領域８５の所望の位置に対応する、上方基板９２の背面９２ｂの領域は、これらの領域が常に光を散乱させるように、粗くされてもよい。バックライトは、液晶領域８７Ｂを、それぞれ、散乱モードまたは非散乱モードにスイッチングされることによって、「均一モード」および「パターンモード」との間でスイッチングされ得る。
【０２８４】
さらなる別の例として、上方基板の背面９２ｂは、その領域全体にわたって、光学的に粗くてもよい。この実施形態においては、液晶材料の層８７が、変更され得る屈折率を有することが必要である。散乱領域８５は、液晶の屈折率が導波管９４の屈折率と一致しないように、対応する液晶領域８７Ａをスイッチングすることによって得られる。上方基板を伝播する光は、上方基板の上面の光学的に粗い表面を「見」、散乱する。
【０２８５】
非散乱領域は、領域８７Ｂの液晶の屈折率が上方基板９２の屈折率に一致するように、対応する液晶領域８７Ｂをスイッチングすることによって得られる。上方基板を伝播する光は、光学的に粗い表面を「見」ず、散乱されることなく、液晶層へと通過する（その後、下方基板の背面９３ｂにおいて内部反射される）。
【０２８６】
反射面は、散乱領域の位置が固定される場合、散乱領域８５の後ろに設けられ得、これは、図２１において、参照符号８６で示される。散乱領域８５によって背面９３に向かって散乱される任意の光は、反射面８６によって、観察者に向かって反射される。
【０２８７】
図２２は、さらなるバックライトを示す。このバックライトは、導波管９４と、導波管の側面に沿って配置される、１つ以上の光源９５とを含む。図２２において、導波管９４の対抗する側面９４ａおよび９４ｂに沿って配置されている、２つの光源９５が示されているが、本発明はこの特定の構成に限定されず、用いられる光源は、１つのみであってもよいし、２つより多くてもよい。光源９５は、導波管のそれぞれの側面の全て、または実質的に全てに沿って延びることが好ましく、例えば、蛍光管であり得る。
【０２８８】
導波管９４の背面９４ｃの選択された領域に拡散ドットが設けられる。拡散ドットがある領域８４は、例えば、ストライプの形態であり、図２２の紙の面に向かって延び得る。導波管の前面９４ｃの拡散ドットが設けられた領域８４に、第１の導波管内を伝播する光が入射する場合、その光は、鏡によるような反射をするのではなく、上記の図１６を参照しながら説明したように、第１の導波管の外側に散乱される（図２２においては、観察者は、ページの上にいると仮定され、光は、第１の導波管９４の外側に、概して上方向に散乱される）。
【０２８９】
レンズアレイ８８は、導波管９４の前面に配置される。レンズアレイは、導波管９４によって放射される光を、主に、第１の方向（または方向の第１の範囲）９０および第２の方向（または方向の第２の範囲）９１に向ける。第１の方向（または方向の第１の範囲）９０および第２の方向（または方向の第２の範囲）９１は、垂直方向を含む方向の第３の範囲によって隔てられていることが好ましい。光が主に第１および第２の方向（または、方向の第１および第２の範囲）９０および９１に向けられるので、第１および第２の方向（または、方向の第１および第２の範囲）９０および９１の光の強度は、方向の第３の範囲の強度よりも高い。第１の方向（または方向の第１の範囲）９０および第２の方向（または方向の第２の範囲）９１は、垂直方向の対向する側にそれぞれあり、垂線に対して実質的に対称であることが好ましい。
【０２９０】
図２２のバックライトは、特に、方向性ディスプレイにおいて用いられることに適する。代表的なデュアルビューディスプレイは、垂直方向の対向する側にある方向に沿ってイメージが表示される状態で、例えば、２つのイメージを表示する。図２２のバックライトは、光を、主に、２つのイメージがデュアルビューディスプレイによって表示される方向に向けて、明るいイメージを提供する。対照的に、従来のバックライトは、垂直方向に沿って最高の輝度を有し、軸からはずれた方向から観察される場合は、低い輝度を有する。
【０２９１】
４ビュー照明システムは、マイクロレンズの２Ｄアレイおよび拡散ドットの２Ｄアレイを用いることによって作製され得る。これは、２つのビューの上に２つのビューがあるように配置された４つのビューを提供し、ビューの水平間隔および垂直間隔の両方を提供する。
【０２９２】
図２３は、さらなるバックライトを示す。このバックライトは、放射された光を２つの好ましい方向（または方向の範囲）９０および９１に向けるレンズアレイが設けられているという点で、図２２のバックライトに類似する。図２３のバックライトは、第２の導波管９４’と、第２の導波管９４’のそれぞれの側面に沿って配置される第２の光源９５’とをさらに含む。拡散ドット８９は、第２の導波管９４’の前面の実質的に全体にわたって設けられる。図２３の第２の導波管９４’は、図２０の第２の導波管９４’にほぼ相当する。図２３のバックライトは、図２０のバックライトに関して上述したような様態で、「パターンモード」と「均一モード」との間でスイッチングされ得る。
【０２９３】
図２０〜２３のバックライトは、例えば、図１６のディスプレイ６３’または図１７のディスプレイ６３’’に組み込まれ得る。
【０２９４】
図２０〜２３の実施形態において、拡散ドットの密度は、光源９５からの距離が増大するにつれて低減する、導波管内を伝播する光の強度を補償するように、空間照射均一性を変更するために調節され得る。これは、図２０および図２３の実施形態の両方の導波管に適用され得る。
【０２９５】
図２０〜２３の実施形態において、拡散ドットは、プリズム、突出部などの微細反射構造と置き換えられ得る。これは、例えば、導波管の拡散ドットが設けられた領域から放射の方向性を制御することによって用いられ得る。
【０２９６】
上述の実施形態は、多様に変更され得る一方で、依然として添付の請求項の範囲内に留まり得る。可能な変形は、以下の変形を含むが、これらに限定されない。
【０２９７】
単一のレンズアレイで形成されたイメージング手段が提供されるすべての実施形態において、イメージング手段は、代替的に、リアルレンズのグループアレイによって構成され得る。このリアルレンズの有効な等価物は、この実施形態におけるイメージング手段に指定された位置に同じ有効焦点距離を有する単一のレンズアレイである。
【０２９８】
イメージング手段が視差光学素子をイメージングする上述の実施形態のすべてにおいて、ディスプレイは、複数の視差光学素子を備え得る。第１の視差光学素子は、上述のように、イメージング手段によってイメージングされる。他の視差光学素子は、光を改変して、クロストークを改善するか、または、２次観察ウィンドウを除去するために提供され得る。２次視差光学素子を提供することによって、例えば、図７Ｂに記載された問題が解決される。２次光学素子は、クロストークまたは２次観察ウィンドウを低減するために上述した他の技術と共に用いられ得る。
【０２９９】
上述のディスプレイは、２つのビューを表示する。しかしながら、記載された実施形態のいずれも、ただ２つのビューを表示することに限定されず、かつ、３つ以上のビューが表示されてもよい。さらに、上述のディスプレイは、横方向に分離された観察窓を提供するが、本発明は、垂直方向に分離された観察ウィンドウを提供するか、または、横方向に分離された観察ウィンドウおよび垂直に分離された観察ウィンドウの両方を提供するディスプレイにも適用され得る。
【０３００】
図９Ｄのディスプレイのイメージング手段は、代替的に、図９Ａのディスプレイのイメージング手段と類似の態様で３つのレンズアレイで形成され得る。
【０３０１】
図１１のディスプレイには、図７Ｆのディスプレイにおいて除去され、破壊された２次ウィンドウに提供されたものと類似の不透明フランジのルーバー構成が提供され得る。
【０３０２】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
（要約）
本発明によるマルチビュー指向性ディスプレイは、視差光学素子（３）と、ピクセル化されたイメージ表示層（４）と、視差光学素子およびイメージ表示層の一方をイメージングするためのイメージング手段（２９）とを備える。イメージは、イメージと、視差光学素子およびイメージ表示層のもう一方との間の分離が、視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さく、これにより、ディスプレイによって生成された２つの観察ウィンドウ間の角度分離を拡大するように形成され得る。
【０３０３】
イメージング手段（２９）は、視差光学素子のイメージを形成し、これにより、イメージとイメージ表示層との間の分離が、視差光学素子とイメージ表示層との間の分離よりも小さくなるか、または大きくなり、これにより、ディスプレイによって生成された２つの観察ウィンドウ間の角度分離を拡大または縮小し得る。
【０３０４】
イメージング手段（２９）は、視差光学素子およびイメージ表示層の一方のイメージを形成し、これにより、視差光学素子またはイメージ表示層のイメージは、視差光学素子またはイメージ表示層のピッチと実質的に等しいピッチを有し得る。
【図面の簡単な説明】
【０３０５】
【図１】図１は、従来技術のマルチビュー指向性ディスプレイの模式的平面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、さらなる従来技術の指向性ディスプレイを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、さらなる従来技術の指向性ディスプレイを示す。
【図３】図３は、さらなる従来技術の指向性ディスプレイを示す。
【図４】図４は、さらなる従来技術の指向性ディスプレイを示す。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態による指向性ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図６】図６は、図５のディスプレイの改変を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明のさらなる実施形態による指向性ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明のさらなる実施形態による指向性ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明のさらなる実施形態による指向性ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、本発明のさらなる実施形態による指向性ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、本発明のさらなる実施形態による指向性ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図７Ｆ】図７Ｆは、本発明のさらなる実施形態による指向性ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図７Ｇ】図７Ｇは、本発明のさらなる実施形態による指向性ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図７Ｈ】図７Ｈは、本発明のさらなる実施形態による指向性ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図７Ｉ】図７Ｉは、本発明のさらなる実施形態による指向性ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明のさらなる実施形態による、可変の焦点距離のイメージング手段を有するディスプレイの模式的平面断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明のさらなる実施形態による、指向性ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明のさらなる実施形態による、指向性ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明のさらなる実施形態による、マルチレンズシステムを有するディスプレイの模式的平面断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明のさらなる実施形態による、別々に制御可能な２つのレンズアレイを有するディスプレイの模式的平面断面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、本発明のさらなる実施形態による、横方向に可動の視差バリアまたはイメージングシステムを有するディスプレイの模式的平面断面図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、本発明のさらなる実施形態による、可動の視差バリアおよびイメージングシステムを有するディスプレイの模式的平面断面図である。
【図１０】図１０は、本発明のさらなる実施形態による、ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図１１】図１１は、本発明のさらなる実施形態による、ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図１２】図１２は、本発明のさらなる実施形態による、ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明のさらなる実施形態による、ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明のさらなる実施形態による、ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図１４】図１４は、本発明のさらなる実施形態による、ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図１５】図１５は、本発明のさらなる実施形態による、ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図１６】図１６は、本発明のさらなる実施形態による、ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図１７】図１７は、本発明のさらなる実施形態による、ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図１８】図１８は、本発明のさらなる実施形態による、ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図１９】図１９は、本発明のさらなる実施形態による、ディスプレイの模式的平面断面図である。
【図２０】図２０は、本発明のディスプレイにおいて用いられることに適したバックライトを示す図である。
【図２１】図２１は、本発明のディスプレイにおいて用いられることに適したさらなるバックライトを示す図である。
【図２２】図２２は、本発明のディスプレイにおいて用いられることに適したさらなるバックライトを示す図である。
【図２３】図２３は、本発明のディスプレイにおいて用いられることに適したさらなるバックライトを示す図である。
【符号の説明】
【０３０６】
２  イメージ表示要素
３  視差光学素子
４  イメージ表示層
５  第１の光透過性基板
６  第２の光透過性基板
７  バックライト
８  第１の偏光子
９  第２の偏光子
１０  光透過性スリット
１０’  透過性スリットのイメージ
１２  第１の光透過性基板
１２’  第２の光透過性基板
１３  左観察ウィンドウ
１４  右観察ウィンドウ
２８  マルチビュー指向性ディスプレイ
２９  レンチキュラレンズアレイ
【図１】
2005078091.tif 000003
【図２Ａ】
2005078091.tif 000004
【図２Ｂ】
2005078091.tif 000005
【図３】
2005078091.tif 000006
【図４】
2005078091.tif 000007
【図５】
2005078091.tif 000008
【図６】
2005078091.tif 000009
【図７Ａ】
2005078091.tif 000010
【図７Ｂ】
2005078091.tif 000011
【図７Ｃ】
2005078091.tif 000012
【図７Ｄ】
2005078091.tif 000013
【図７Ｅ】
2005078091.tif 000014
【図７Ｆ】
2005078091.tif 000015
【図７Ｇ】
2005078091.tif 000016
【図７Ｈ】
2005078091.tif 000017
【図７Ｉ】
2005078091.tif 000018
【図８Ａ】
2005078091.tif 000019
【図８Ｂ】
2005078091.tif 000020
【図８Ｃ】
2005078091.tif 000021
【図９Ａ】
2005078091.tif 000022
【図９Ｂ】
2005078091.tif 000023
【図９Ｃ】
2005078091.tif 000024
【図９Ｄ】
2005078091.tif 000025
【図１０】
2005078091.tif 000026
【図１１】
2005078091.tif 000027
【図１２】
2005078091.tif 000028
【図１３Ａ】
2005078091.tif 000029
【図１３Ｂ】
2005078091.tif 000030
【図１４】
2005078091.tif 000031
【図１５】
2005078091.tif 000032
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2005078091.tif 000037
【図２１】
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【図２２】
2005078091.tif 000039
【図２３】
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