(57)【要約】  ビュー形成モジュールにわたって位置合わせされて配置される画像形成手段を有するマルチビュー自動立体視表示装置が開示される。画像形成手段は、表示を生成するためのロウとカラムで配置される光放射表示ピクセルの平面アレイを持ち、表示ピクセルは不透明なマトリックスによって空間的に定められる。画像形成手段は、例えば液晶ディスプレイ・パネルであることができる。ビュー形成モジュールは、表示装置の幅方向に配置される複数のビュー形成素子として機能するように構成可能であり、各々のビュー形成素子は、それぞれ異なる方向におけるユーザに向けた投射のために、表示ピクセルの隣接するグループから出力される光を複数のビューへと焦束する。ビュー形成モジュールは、例えばレンチキュラ・レンズのアレイであることができる。ビュー中の輝度不均一性を低減するために、ビュー形成素子のジオメトリーは、表示装置の幅方向において、実質的に周期的な素子間変動を定める。
2012513605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動立体視表示装置の画像形成手段にわたって位置合わせされて配置されるビュー形成モジュールであって、前記画像形成手段は、表示を生成するためのロウ及びカラムに配列される表示ピクセルの平面アレイを持ち、
前記ビュー形成モジュールは、前記自動立体視表示装置の幅方向に配列される複数のビュー形成素子として機能するように構成可能であり、各々のビュー形成素子は、それぞれ異なる方向におけるユーザに向けた投射のために前記表示ピクセルの隣接するグループから出力される光を複数のビューへと向わせ、
前記ビュー形成素子のジオメトリーは、ビュー中の輝度不均一性を低減するために、前記表示装置の幅方向において実質的に周期的な素子間変動を定める、ビュー形成モジュール。
【請求項２】
複数のレンチキュラ・レンズとして機能するように構成可能であり、各々のレンズが前記ビュー形成素子の１つを定める、請求項１に記載のビュー形成モジュール。
【請求項３】
前記周期的な素子間変動が、前記レンチキュラ・レンズの幅の変動を含む、請求項２に記載のビュー形成モジュール。
【請求項４】
前記周期的な素子間変動が、レンズの曲率半径及びレンズを定める媒体の屈折率のうちの少なくとも１つを変更することによって提供される、前記レンチキュラ・レンズの焦点調節パワーの変動を含む、請求項２に記載のビュー形成モジュール。
【請求項５】
前記周期的な素子間変動が、前記表示装置の幅方向における、長手方向の中心線に対する前記レンチキュラ・レンズの幾何学的軸の位置の変動を含む、請求項２に記載のビュー形成モジュール。
【請求項６】
前記表示装置の幅方向における、中心線に対する前記レンチキュラ・レンズの幾何学的軸の平均変位は、実質的にゼロである、請求項５に記載のビュー形成モジュール。
【請求項７】
前記素子間変動の周期は２つのレンチキュラ・レンズに対応し、
前記表示装置の幅方向における、前記レンズのうちの連続するレンズの幾何学的軸の位置が、レンズの長手方向の中心線に対して交互の方向に変位される、請求項５に記載のビュー形成モジュール。
【請求項８】
前記素子間変動の周期が３つのレンチキュラ・レンズに対応し、
前記表示装置の幅方向における、前記レンズの各々のトリプレット中の第１レンズの幾何学的軸の位置が、当該レンズの長手方向の中心線に対して第１方向に変位され、
前記表示装置の幅方向における、前記レンズの各々のトリプレット中の第２レンズの幾何学的軸の位置が、当該レンズの長手方向の中心線に対して変位されず、
前記表示装置の幅方向における、前記レンズの各々のトリプレット中の第３レンズの幾何学的軸の位置が、当該レンズの長手方向の中心線に対して第１方向と反対の第２方向に変位される、請求項５に記載のビュー形成モジュール。
【請求項９】
前記レンチキュラ・レンズの全ての幅が同じである、請求項８に記載のビュー形成モジュール。
【請求項１０】
前記表示装置の幅方向において、レンズの幾何学的軸に対応する位置を持つ前記レンチキュラ・レンズの表面上のポイントが平面を定めるように、前記レンチキュラ・レンズの幅が異なる、請求項５に記載のビュー形成モジュール。
【請求項１１】
複数のレンズ素子として機能するように構成可能であり、各々のレンズ素子は、前記ビュー形成素子の１つを定めて、複数の副レンチキュラ・レンズを有し、
各々のレンズ素子の前記副レンチキュラ・レンズの幾何学的軸が、前記表示装置の幅方向において異なる位置を持ち、
前記周期的な素子間変動が、前記表示装置の幅方向における、互いに対する前記副レンチキュラ・レンズの幾何学的軸の相対位置の変動を含む、
請求項１に記載のビュー形成モジュール。
【請求項１２】
表示を生成するためのロウ及びカラムに配列される表示ピクセルの平面アレイを持つ画像形成手段、並びに
前記画像形成手段にわたって位置合わせされて配置される、請求項１に記載のビュー形成モジュール、
を有する、自動立体視表示装置。
【請求項１３】
表示を生成するためのロウ及びカラムに配列される表示ピクセルの平面アレイを持つ画像形成手段、並びに
前記画像形成手段にわたって位置合わせされて配置される、請求項３に記載のビュー形成モジュール、を有し、
前記レンチキュラ・レンズの平均焦点距離が、前記画像形成手段の面と前記ビュー形成モジュールとの間の距離に実質的に対応する、
自動立体視表示装置。
【請求項１４】
ロウ及びカラムに配列される表示ピクセルの平面アレイを用いて画像を形成し、
表示ピクセルの前記アレイにわたって配列される複数のビュー形成素子を用いて、それぞれ異なる方向においてユーザに向けて投射される複数のビューへと前記画像を形成し、各々のビュー形成素子は、前記表示ピクセルの隣接するグループからの出力を前記複数のビューへと向わせ、
ビュー中の輝度不均一性を低減するために、表示ピクセルの前記アレイの幅方向において、表示ピクセルのグループのジオメトリーが実質的に周期的なグループ間変動を定め、及び/又は、前記ビュー形成素子のジオメトリーが実質的に周期的な素子間変動を定める、
自動立体視画像形成方法。
【請求項１５】
自動立体視表示装置であって、
表示を生成するためのロウ及びカラムに配列される表示ピクセルの平面アレイを持つ画像形成手段、
前記画像形成手段にわたって位置合わせされて配置されるビュー形成モジュール、
を有し、
前記ビュー形成モジュールは、前記表示装置の幅方向に配列される複数のビュー形成素子として機能するように構成可能であり、各々のビュー形成素子は、それぞれ異なる方向におけるユーザに向けた投射のために、前記表示ピクセルの隣接するグループからの出力を複数のビューへと向わせ、
ビュー中の輝度不均一性を低減するために、表示ピクセルのグループのジオメトリーが、前記表示装置の幅方向における実質的に周期的なグループ間変動を定める、
自動立体視表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成手段（例えば表示ピクセルのアレイを有する表示パネル）及びビュー形成モジュールを有する自動立体視表示装置に関する。ビュー形成モジュールは、画像形成手段にわたって配置されるビュー形成素子のアレイであるか、又はビュー形成素子のアレイとして機能するように構成可能であり、それを通して表示ピクセルが観察される。本発明は、自動立体視画像形成方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の自動立体視表示装置は、GB2196166Aにおいて説明される。この既知の装置は、表示を生成する画像形成手段の働きをする表示ピクセルのロウとカラムアレイを持つ二次元放射液晶表示パネルを有する。互いに平行に延在する細長いレンチキュラ・レンズのアレイが表示ピクセル・アレイの上に横たわり、ビュー形成手段の働きをする。表示ピクセルからの出力は、これらのレンチキュラ・レンズを通して投射され、これらのレンズは、出力の方向を変更するように機能する。
【０００３】
レンチキュラ・レンズは、それぞれが細長い半円柱形のレンズ素子からなる素子のシートとして提供される。レンチキュラ・レンズは表示パネルのカラム方向に延在し、各々のレンチキュラ・レンズは、表示ピクセルの２つ以上の隣接するカラムのそれぞれのグループの上に横たわる。各々のレンズの焦点は、表示ピクセルのアレイによって定められる平面と一致する。
【０００４】
例えば、各々のレンチキュラ・レンズが表示ピクセルの２つのカラムに関連付けられる配置において、各々のカラムの表示ピクセルは、それぞれの二次元副画像の垂直スライスを提供する。レンチキュラ・シートは、ユーザが１つの立体視画像を観察するように、これらの２つのスライス及び他のレンチキュラ・レンズと関連した表示ピクセル・カラムからの対応するスライスを、シートの前に配置されるユーザの左及び右目に投射する。
【０００５】
他の配置では、各々のレンチキュラ・レンズは、ロウ方向に３つ以上の隣接する表示ピクセルのグループに関連付けられる。各々のグループ中の表示ピクセルの対応するカラムは、それぞれの二次元副画像からの垂直スライスを提供するように適切に配置される。ユーザの頭が左から右に動かされると、一連の連続した異なる立体視ビューが観察されて、例えば見回したような印象を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した自動立体視表示装置は、良好な輝度レベルを持つ表示を生成する。しかしながら、この装置に関連する問題は、レンチキュラ・シートによって投射されるビューが、一般的に表示ピクセル・アレイを定める非放射の黒いマトリックスの「結像」によって引き起こされる暗い領域によって分離されることである。これらの暗い領域は、表示全体に間隔を置いて配置される暗い垂直バンドの形の輝度不均一性として、ユーザによって容易に観察される。このバンドは、モアレのような干渉効果として知覚される。このバンドは、ユーザが左から右に移動すると表示を横切って動き、ユーザがディスプレイの方へ又はそれから離れるように移動すると、バンドのピッチが変化する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
とりわけ、バンディング効果を低減することが本発明の目的である。この目的は本発明によって達成される。本発明は独立請求項によって定められる。従属請求項は有利な実施の形態を提供する。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、自動立体視表示装置の画像形成手段にわたって位置合わせされて配置されるビュー形成モジュールが提供され、画像形成手段は、表示を生成するためのロウ及びカラムに配列される表示ピクセルの平面アレイを持ち、ビュー形成モジュールは、表示装置の幅方向に配列される複数のビュー形成素子として機能するように構成可能であり、各々のビュー形成素子は、それぞれ異なる方向におけるユーザに対する投影のために複数のビューへと表示ピクセルの隣接するグループからの出力を焦束し、ビュー形成素子のジオメトリーは、ビューにおける輝度不均一性を低減するために、表示装置の幅方向において、実質的に周期的な素子間変動を定める。
【０００９】
基本的には、自動立体視表示装置における不透明なマトリックスを結像することによって引き起こされる輝度不均一性は、表示装置の幅方向において周期的な素子間変動を持つようにビュー形成素子のジオメトリーを故意に構成することによって、非常に効果的に低減されることができることが見出された。
【００１０】
本発明の目的で、用語「不透明なマトリックス」は広く解釈されるべきである。したがって、表示ピクセルによって形成される活性領域より少ない光を生成される画像に提供する画像形成手段の任意の部分を含むことが意図される。ピクセルが不透明なマトリックスによって空間的に定められると言うことができる。極端なケースでは、例えば陰極線管（CRT）又は液晶ディスプレイLCDの形の画像形成手段で知られるように、不透明なマトリックスは、黒いマトリックスであることができる。その場合、ピクセルと黒いマトリックスとの間のコントラストが高いので、本発明は特に有利である。そのようなマトリックスは、独立したレイヤ形式で（例えばマスク）、又は画像形成手段の一部として、存在することができる。したがって、画像形成手段の領域が光を提供するピクセル及び光を提供しない境界を持つ画像形成手段においても、境界部分で構成されるマトリックスは、不透明なマトリックスとみなされるべきである。
【００１１】
本発明の実施の形態において、ビュー形成モジュールの個々のビュー形成素子によって投射されるビューは、不透明なマトリックスを結像することによって引き起こされる有意な輝度不均一性を一般に含む。しかしながら、本発明による素子間変動は、それぞれ異なる輝度不均一性の分布を持つビューをビュー形成素子に投射させる。異なる分布は、ビュー形成素子によって生成される輝度不均一性が効果的に互いを相殺するように、選択されることができる。このようにして、改善された三次元効果がユーザによって知覚されることができる。
【００１２】
周期的な素子間変動は、少なくとも２つの異なるジオメトリーを繰り返すように、ビュー形成モジュールの連続するビュー形成素子を配置することによって提供される。例えば、「奇数の」ビュー形成素子は、第１ジオメトリーを持つように構成されることができ、「偶数の」ビュー形成素子は、第１ジオメトリーと異なる第２ジオメトリーを持つように構成されることができる。第１及び第２ジオメトリーを有する素子は、輝度不均一性を持つビューを各々投射する場合があるが、本発明によれば、これらの輝度不均一性は、それぞれ異なる方向に投射されることができ、それによってそれらの有害な影響を最小化する。
【００１３】
本発明によるビュー形成モジュールは、ビュー形成素子の傾斜、断片的なビュー配置及び/又は上記のビュー形成素子のデフォーカスといった既知の技術のような、輝度不均一性を最小化するための他の技術を用いることもできる。
【００１４】
本発明によるビュー形成モジュールは、直交するロウ及びカラムのアレイで配列される又は任意の他の適切な配列の表示ピクセルを持つ画像形成手段と共に用いるのに適切である。例えば、画像形成手段の表示ピクセルは、電極のロウ及びカラムによってアドレス指定される六角形の配列を持つことができる。
【００１５】
ビュー形成素子は、例えば、レンズ又はバリア層中に形成される細長いスリットであることができる。一般に、バリア層は提供される光の相当な部分を遮るが、画像形成手段から出力される大部分の光がビューとして投射されるためにより効率的な表示装置を提供することができるので、レンズが好ましい。しかし、本発明は、説明された利点を、一般にバリア及び半透明のスリットの対のアレイであるこれらのバリア・タイプのビュー形成素子に提供する。細長いスリットのジオメトリーは、例えば、バリア層におけるスリットの位置及び幅を変更することによって、本発明に従って変化することができる。視差バリア表示システムのための異なるビューを観察者の２つの目に提供する詳細な動作原理は、例えばWO2006/068426又はUS7154653において適切に説明されており、簡潔さのために、ここでは繰り返されない。レンチキュラ・レンズのジオメトリーは、例えば、レンズの横方向の断面に非対称性を導入することによって、本発明に従って変化することができる。ビュー形成素子がレンチキュラ・レンズである実施の形態において、素子間変動は、レンズの幅、レンズの焦点調節パワー、及び、表示装置の幅方向における長手方向の中心線に対するレンチキュラ・レンズの幾何学的軸の位置のうちの少なくとも１つを変更することによって提供されることができる。
【００１６】
周期的な素子間変動がレンチキュラ・レンズの焦点調節パワーの変動を含む実施の形態において、これは、レンズの曲率半径及びレンズを定める媒体の屈折率のうちの少なくとも１つを変更することによって提供されることができる。レンチキュラ・レンズの平均焦点距離は、（既知のビュー形成モジュールにおける全てのレンチキュラ・レンズの場合のように）画像形成手段の平面とビュー形成モジュールとの間の距離に実質的に対応することができる。それぞれのレンズの焦点距離は、1%から20%、好ましくは2%から15%、さらに好ましくは5%から10%、この平均焦点距離と異なることができる。
【００１７】
周期的な素子間変動が、表示装置の幅方向における、長手方向の中心線に対するレンチキュラ・レンズの幾何学的軸の位置の変動を含む実施の形態において、それらの中心線に対するレンチキュラ・レンズの幾何学的軸の平均変位は、実質的にゼロであることができる。
【００１８】
本発明のこれらの実施の形態の１つのグループにおいて、素子間変動の周期は、２つのレンチキュラ・レンズに対応する。表示装置の幅方向における、レンズの連続するものの幾何学的軸の位置は、レンズの長手方向の中心線に対して交互の方向に変位することができ、レンズの幅は同一であるように構成される。
【００１９】
これらの実施の形態の他のグループにおいて、素子間変動の周期は３つのレンチキュラ・レンズに対応する。表示装置の幅方向における、レンズの各々のトリプレット中の第１レンズの幾何学的軸の位置は、レンズの長手方向の中心線に対して第１方向に変位する。表示装置の幅方向における、レンズの各々のトリプレット中の第２レンズの幾何学的軸の位置は、レンズの長手方向の中心線に対して変位しない。表示装置の幅方向における、レンズの各々のトリプレット中の第３レンズの幾何学的軸の位置は、レンズの長手方向の中心線に対して、第１方向とは反対の第２方向に変位する。
【００２０】
これらの実施の形態のさらに他のグループにおいて、素子間変動の周期は４つのレンチキュラ・レンズに対応する。その場合、表示装置の幅方向における、レンズの連続する対の幾何学的軸の位置は、レンズの長手方向の中心線に対して交互の方向に変位することができる。表示装置の幅方向において、対の各々におけるレンズの幾何学的軸の位置は、レンズの長手方向の中心線に対して異なる量で変位することができる。これらの実施の形態において、レンチキュラ・レンズの幅は、表示装置の幅方向において、レンズの幾何学的軸に対応する位置を持つレンチキュラ・レンズの表面上のポイントが平面を共に定めるように変化するように構成されることができる。本発明のこれらの実施の形態が改善されたピクセル・グリッド均一性を可能にすることができることが見出された。
【００２１】
本発明の実施の形態において、それぞれのレンチキュラ・レンズの位置は、レンズに等しい幅を提供するために、ビュー形成モジュールの平面に対して垂直な方向（すなわちz方向）に調整されることができる。このようにして、ビュー形成モジュールの輝度不均一性低減機能が最大化されることができる。
【００２２】
レンチキュラ・レンズの変形例として、ビュー形成素子は、例えば、各々が副レンチキュラ・レンズの複合配置によって定められる他のレンズ素子であることができる。これらの実施の形態において、各々のレンズ素子の副レンチキュラ・レンズの幾何学的軸は、表示装置の幅方向において異なる位置を持つことができる。その場合、周期的な素子間変動は、表示装置の幅方向における、互いに対する副レンチキュラ・レンズの幾何学的軸の相対的位置の変動を含むことができる。
【００２３】
本発明の実施の形態の全てにおいて、素子間変動の小さい擬似ランダム成分が、上記の周期的な素子間変動に追加されることができる。変動の疑似ランダム成分は、残留する輝度不均一性を最小化する役目をすることができる。
【００２４】
本発明の別の態様によれば、マルチビュー自動立体視表示装置が提供され、当該装置は、
表示を生成するためのロウとカラムに配列される光放射表示ピクセルであって、不透明なマトリックスによって空間的に定められる表示ピクセルの平面アレイを持つ画像形成手段、並びに、
画像形成手段にわたって位置合わせされて配置される上記のビュー形成モジュールを有する。
【００２５】
画像形成手段の表示ピクセルのアレイは、直交するロウ及びカラムアレイで、又は他の適切な配列で配置されることができる。例えば、表示ピクセルは、電極のロウとカラムによってアドレス指定される六角形の配列を持つことができる。
【００２６】
表示装置は、複数のビューのためのビデオ・データによって画像形成手段を駆動するために配置される駆動手段を更に有することができる。例えば、駆動手段は、複数のビューのためのビデオ・データによって各々のビュー形成素子に隣接する表示ピクセルの各々のグループを駆動するために配置されることができる。
【００２７】
本発明の更に別の態様によれば、マルチビュー自動立体視画像形成方法が提供され、当該方法は、
ロウ及びカラムに配列される光放射表示ピクセルであって、不透明なマトリックスによって空間的に定められる表示ピクセルの平面アレイを用いて画像を形成し、
表示ピクセルのアレイにわたって配置される複数のビュー形成素子を用いてそれぞれ異なる方向においてユーザの方へ投射される複数のビューへと画像を形成し、
各々のビュー形成素子は、表示ピクセルの隣接するグループから出力される光を複数のビューへと焦束し、
ビュー中の輝度不均一性を低減するために、表示ピクセルのアレイの幅方向において、表示ピクセルのグループのジオメトリーは実質的に周期的なグループ間変動を定め、及び/又は、ビュー形成素子のジオメトリーは実質的に周期的な素子間変動を定める。
【００２８】
本発明の更に別の態様によれば、マルチビュー自動立体視表示装置が提供され、当該装置は、
表示を生成するためのロウ及びカラムに配列される光放射表示ピクセルであって、不透明なマトリックスによって空間的に定められる表示ピクセルの平面アレイを持つ画像形成手段、並びに、
画像形成手段にわたって位置合わせされて配置されるビュー形成モジュールを有し、
ビュー形成モジュールは、表示装置の幅方向に配置される複数のビュー形成素子として機能するように構成可能であり、
各々のビュー形成素子は、それぞれ異なる方向におけるユーザに向けた投影のために、表示ピクセルの隣接するグループから出力される光を複数のビューに焦束し、
表示ピクセルのグループのジオメトリーは、ビュー中の輝度不均一性を低減するために、表示装置の幅方向における実質的に周期的なグループ間変動を定める。
【００２９】
本発明のこの態様によれば、輝度不均一性は、例えば、ビュー形成モジュールに位置合わせされて配置される表示ピクセルの位置、幅及び/又は間隔を変更することによって低減される。特定の実施の形態において、「奇数」及び「偶数」ビュー形成素子の下にある表示ピクセルは、表示ピクセルの規則的なアレイにおけるそれらの位置と比較して、それぞれ、左及び右に僅かにシフトされる。
【００３０】
不均一性の大きさを低減するための複数の他のアプローチが提案されている。例えば、不均一性の大きさは、表示ピクセル・アレイのカラム方向に対して鋭角にレンチキュラ・レンズを傾斜させる周知の技術によって低減されることができる。この技術はさらに、複数のビューを提供することによって導入される「解像度減少」が表示の水平及び垂直方向間で分配されることを可能にする。しかしながら、特定の場合において、黒いマトリックスを結像することによって導入される輝度変調深さを、不均一性が知覚されてユーザの気が散るレベル以下まで低減することは難しいままである。
【００３１】
不均一性の振幅を低減するための他のアプローチは、WO2006/117707A2において詳細に説明される、いわゆる断片的ビュー配置である。断片的ビュー配置を持つ装置は、傾斜するレンチキュラ・レンズのピッチが、整数かける表示ピクセルのピッチ（すなわちカラー・ディスプレイにおける副ピクセル・ピッチ）に等しくなく、連続するレンチキュラ・レンズの下のピクセルが、水平方向に交互に配置されることを特徴とする。結果として、連続するレンズは、異なる量の黒いマトリックスを同時に投射し、位相が相互にシフトされた強度変調につながる。全強度の第１高調波は相殺し、非常に少ない強度不均一性効果を残す。このアプローチによって、黒いマトリックスを結像することによって導入される輝度変調深さは、大幅に低減されることができる。しかしながら、ビューのレンダリングが必要とされる。
【００３２】
上記した装置における黒いマトリックスを結像することによって導入される不均一性の強度は、レンチキュラ・レンズの焦点調節パワーの関数として変化することも見出された。一般に、焦点距離を増加させることによって装置中のレンズの焦点をずらすことは、黒いマトリックスを結像することによって導入される輝度変調深さの低減を引き起こす。しかしながら、レンズの焦点をずらすことは、さらに、レンチキュラ・レンズによって投射されるビュー間の多少のクロストークを生じさせ、これは、ユーザによって知覚される三次元効果にとって有害である場合がある。
【００３３】
本発明の実施の形態は、純粋に一例として、添付の図面を参照して以下で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】自動立体視表示装置の概略斜視図。
【図２】動作モードを説明するための図1に示される表示装置の概略断面図。
【図３Ａ】図1に示される表示装置の出力における輝度不均一性を低減するための技術を説明するための図。
【図３Ｂ】図1に示される表示装置の出力における輝度不均一性を低減するための技術を説明するための図。
【図３Ｃ】図1に示される表示装置の出力における輝度不均一性を低減するための技術を説明するための図。
【図４Ａ】本発明による第１のビュー形成モジュールの断面図。
【図４Ｂ】本発明による第２のビュー形成モジュールの断面図。
【図４Ｃ】本発明による第３のビュー形成モジュールの断面図。
【図５Ａ】図4Aに示されるビュー形成モジュールを用いた自動立体視表示装置の出力における輝度不均一性の低減を説明する図。
【図５Ｂ】図4Aに示されるビュー形成モジュールを用いた自動立体視表示装置の出力における輝度不均一性の低減を説明する図。
【図５Ｃ】図4Aに示されるビュー形成モジュールを用いた自動立体視表示装置の出力における輝度不均一性の低減を説明する図。
【図６Ａ】本発明による第４のビュー形成モジュールの概略断面図。
【図６Ｂ】本発明による第５のビュー形成モジュールの概略断面図。
【図７Ａ】図6Aに示される第４のビュー形成モジュールを用いた自動立体視表示装置によって投射されるビューのうちの１つのピクセル・グリッド配置のシミュレーション。
【図７Ｂ】図6Bに示される第５のビュー形成モジュールを用いた自動立体視表示装置によって投射されるビューのうちの１つのピクセル・グリッド配置のシミュレーション。
【図８】本発明による第６のビュー形成モジュールの概略断面図。
【図９】図8に示される第６のビュー形成モジュールを用いた自動立体視表示装置のシミュレーション結果。
【図１０】本発明による第７のビュー形成モジュールのジオメトリーを説明するための図。
【図１１】図10に示される第７のビュー形成モジュールを用いた自動立体視表示装置のためのシミュレーション結果。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明は、画像形成手段及びビュー形成モジュールを持つタイプの自動立体視表示装置を提供する。自動立体視装置はマルチビュー・ディスプレイであることができ、画像物体についての見回した印象を与える。画像形成手段は、画像の表示に適していると想定される任意の画像形成手段であることができる。好ましくは、ピクセルの出力が画像形成手段によって提供される態様は、ビュー形成モジュールを通したピクセルの照光を必要としない。好ましくは、画像形成手段は、ピクセルが外部入力なしで出力を提供する電気的表示装置のようなアクティブ画像形成手段である。そのような手段は、陰極線管、プラズマ表示パネル、液晶ディスプレイ又は発光ダイオード・ディスプレイを含む（但しそれらに限られない）。これらの場合には、表示ピクセルの出力は外部の照光に依存しない。本装置はさらに、複数のビューのためのビデオ・データによって画像形成手段を駆動するために配置される駆動手段を持つことができる。
【００３６】
画像形成手段は、表示を生成するためのロウ及びカラムに配列される光放射表示ピクセルの平面アレイを持ち、表示ピクセルは、不透明なマトリックスによって空間的に定められる。
【００３７】
ビュー形成モジュールは、画像形成手段にわたって位置合わせされて配置され、表示装置の幅方向に配列される複数のビュー形成素子として機能する。各々のビュー形成素子は、それぞれ異なる方向におけるユーザに向けた投射のために、表示ピクセルの隣接するグループから出力される光を複数のビューへと焦束する。本発明によれば、ビュー形成素子のジオメトリーは、ビュー中の輝度不均一性を低減するために、表示装置の幅方向における実質的に周期的な素子間変動を定める。
【００３８】
図1は、既知のマルチビュー自動立体視表示装置1の概略斜視図である。既知の装置1は、表示を生成する画像形成手段の働きをするアクティブ・マトリックス形式の液晶表示パネル3を有する。
【００３９】
表示パネル3は、ロウ及びカラムに配列される表示ピクセル5の直交するアレイを持つ。明確にするため、少数の表示ピクセル5だけが図に示される。実際には、表示パネル3は、表示ピクセル5の約千のロウ及び数千のカラムを有する。
【００４０】
液晶表示パネル3の構造は完全に従来通りである。特に、パネル3は、一対の間隔を置いて配置された透明なガラス基板を有し、それらの間に、整列配置されたツイステッド・ネマティック又は他の液晶材料が提供される。基板は、それらの対向面上に透明なインジウムスズ酸化物（ITO）電極のパターンを担持する。さらに偏光レイヤが基板の外側表面に提供される。
【００４１】
各々の表示ピクセル5は基板上に対向する電極を有し、その間に液晶材料が介在する。表示ピクセル5の形状及びレイアウトは、電極の形状及びレイアウト並びにパネル3の前に提供される黒いマトリックス配置によって決定される。表示ピクセル5は、ギャップによって互いから規則正しく間隔を置いて配置される。
【００４２】
各々の表示ピクセル5は、スイッチング素子（例えば薄膜トランジスタ（TFT）又は薄膜ダイオード（TFD））に結合される。表示ピクセルは、スイッチング素子にアドレス指定信号を提供することによって表示を生成するように動作し、適切なアドレス指定スキームは当業者に知られている。
【００４３】
表示パネル3は、この場合には、表示ピクセル・アレイの領域にわたって延在する平面バックライトを有する光源7によって照らされる。光源7からの光は表示パネル3を通して導かれ、それぞれの表示ピクセル5は、光を変調して表示を生成するために駆動される。
【００４４】
表示装置1はさらに、ビュー形成機能を実行する表示パネル3の表示側に配置されるレンチキュラ・シート9を有する。レンチキュラ・シート9は、表示パネル3のカラム方向に互いに平行に延在するレンチキュラ・レンズ11のロウを有し、明確性のために、それらのうちの１つのみが誇張された寸法で示される。レンチキュラ・レンズ11は、表示パネル3の平面とおよそ一致する焦点を持ち、ビュー形成機能を実行するビュー形成素子の働きをする。
【００４５】
レンチキュラ・レンズ11は、凸面円柱形の素子の形であり、それらは、表示パネル3から表示装置1の前に配置されるユーザの目まで異なる画像すなわちビューを提供する光出力指向手段の働きをする。
【００４６】
レンチキュラ・シート9は、従来技術において周知のように、複製されたレンズ構造として形成される。レンズ11の平らな面は、剛性を提供するガラス基板（図示せず）に囲まれている。レンズ11の凸面はシリコーン・フィラー（図示せず）に囲まれており、そのフィラーはレンチキュラ・レンズ11と他のガラス基板（図示せず）との間に配置される。
【００４７】
図1に示される自動立体視表示装置1は、異なる方向にいくつかの異なる投射ビューを投射することが可能である。特に、各々のレンチキュラ・レンズ11は、各々のロウにおける表示ピクセル5の小さいグループの上に横たわる。レンチキュラ・レンズ11は、異なる方向においてグループの各々の表示ピクセル5を投射し、いくつかの異なるビューを形成する。ユーザの頭が左から右に移動すると、ユーザの目は、いくつかのビューのうちから異なるビューを次々に受け取る。
【００４８】
図2は、上述のレンチキュラ型イメージング装置の動作原理を示し、光源7、表示パネル3及びレンチキュラ・シート9を示す。この装置は、異なる方向に各々投射される３つのビューを提供する。表示パネル3の各々のピクセルは、１つの特定のビューのための情報によって駆動される。
【００４９】
上記した自動立体視表示装置は、良好なレベルの輝度を持つ表示を生成する。しかしながら、この装置に関連する問題は、レンチキュラ・シート9によって投射されるビューが、表示ピクセル・アレイを定める非放射の黒いマトリックスの結像によって引き起こされる暗い領域によって分離されることである。これらの暗い領域は、表示全体に間隔を置いて配置される暗い垂直バンドの形の輝度不均一性として、ユーザによって容易に観察される。このバンドは、ユーザが左から右に移動すると表示を横切って動き、ユーザがディスプレイの方へ又はそれから離れるように移動すると、バンドのピッチが変化する。このバンドは、特に、モバイル・アプリケーションのために設計される高解像度ディスプレイのような、それらの表示領域の大きな比率が黒いマトリックスである装置において問題である。
【００５０】
黒いマトリックスを結像することによって引き起こされる輝度不均一性は、図3Aに示され、この図は、図1及び2に示される表示装置の観察角に対する輝度強度の一般化されたプロットを示す。上のプロットは個々のビューの寄与を示し、この寄与は各々一定の輝度強度を持ち、黒いマトリックスを結像することによって引き起こされる暗い帯域の間に配置され、この帯域は各々がゼロの輝度強度を持つ。ビューと暗い帯域との間の遷移はステップ遷移である。下のプロットは、個々のビューの寄与の蓄積効果、つまり、ディスプレイの前方を横切って動くユーザによって観察される輝度レベルを示す。輝度強度の有意な変調が存在することが、下のプロットから分かる。
【００５１】
不均一性の振幅を低減するための複数のアプローチが提案された。例えば、不均一性の振幅は、表示ピクセル・アレイのカラム方向に対して鋭角にレンチキュラ・レンズ11を傾斜させる周知の技術によって低減されることができる。結果として生じる輝度不均一性は、図3Bに示される。この図において、上のプロットは、黒いマトリックスを結像することによって引き起こされる暗い帯域の間に配置される個々のビューの寄与を再び示す。ビューと暗い帯域との間の遷移が漸進的であり、輝度強度が一定の率で変化することが分かる。下のプロットは個々のビューの寄与の蓄積効果を示し、黒いマトリックスを結像することによって導入される輝度変調深さが大幅に低減されることが分かる。しかしながら、不均一性が知覚されてユーザにとって気が散るレベルである1%以下にこの輝度変調深さを低減するのは難しいままである。
【００５２】
レンチキュラ・レンズ11を傾斜させる技術が、黒いマトリックスを結像することによって引き起こされた知覚される輝度不均一性を低減する役目をすることができるが、さらに有意な低減は、レンチキュラ・レンズ11の焦点をずらすことによって、有利に達成されることができる。この技術によれば、レンチキュラ・レンズ11の焦点距離は、それらの焦点が表示パネル3の平面の背後にあるように伸ばされる。結果として生じる輝度不均一性は図3Cに図示される。上のプロットにおいて、ビューと暗い帯域との間の遷移が漸進的であり、強度が異なる率で変化していることが分かる。下のプロットは個々のビューの寄与の蓄積効果を示し、黒いマトリックスを結像することによって導入される輝度変調深さが、ほぼ完全に除去されることが分かる。
【００５３】
レンチキュラ・レンズ11の焦点をずらすことによって得られる輝度不均一性の更なる低減は、ビュー間の多少のクロストークを導入することを代償にし、それは知覚される装置の三次元性能にとって有害である。このクロストークは一般に、レンチキュラ・レンズ11が焦点をずらされるにつれて増加する。
【００５４】
図4A, 4B及び4Cは、本発明による第１、第２及び第３のビュー形成モジュール101, 201, 301の概略断面図である。
【００５５】
本発明によるビュー形成モジュールの各々は、図1及び2を参照して上記で説明されるレンチキュラ・シート9のそれらと同様の設計及び構造を持つ。特に、ビュー形成モジュール101, 201, 301は、自動立体視表示装置を形成するために液晶表示パネルの形の画像形成手段と共に用いられるように適応される。
【００５６】
例えば、ビュー形成モジュール101, 201, 301の各々は、複製されたレンズ構造として形成される。レンズ構造は、表示装置の幅方向におけるアレイとして配置される複数の個々のレンチキュラ・レンズ103, 203, 303を定める。
【００５７】
レンチキュラ・レンズ103, 203, 303は、表示装置の幅に垂直な方向に対して鋭角に配置される（すなわち傾斜される）。本願明細書では、レンチキュラ・レンズの文脈において、幾何学的軸という用語は、レンズ面の曲率の中心を定める長手軸をいう。
【００５８】
レンチキュラ・レンズ103, 203, 303は、ガラス基板及びシリコーン充填層によってはさまれる。ガラス基板は、レンチキュラ・レンズ103, 203, 303の平らな面と境界を接し、ビュー形成モジュール101, 201, 301に剛性を提供する。シリコーン充填層は、レンズ103, 203, 303の湾曲した面と境界を接し、ガラス基板スペーサ手段を介して、液晶表示パネル（図示せず）の形の画像形成手段に結合されるように適応される。本発明による他のビュー形成モジュールにおいて、シリコーン充填層は、少なくともモジュールが画像形成手段に結合されるまで、省略されることができる。ビュー形成モジュール101, 201, 301の基本的な構造及びその製造は、当業者に知られている。
【００５９】
本発明によるビュー形成モジュール101, 201, 301の各々は、レンズ103, 203, 303のジオメトリーが、ビューの輝度不均一性を低減するために設けられる表示装置の幅方向における実質的に周期的なレンズ間変動を定める点において、図1及び2に示されるレンチキュラ・シート9と異なる。言い換えると、ビュー形成モジュール101, 201, 301の連続するレンズ103, 203, 303は異なるジオメトリーを持ち、これらの差異が周期性を定める。
【００６０】
任意の残留する輝度不均一性を最小化するためにレンズ間変動のわずかな疑似ランダム成分が存在してもよいという意味で、レンズ103, 203, 303のジオメトリーにおけるレンズ間変動は「実質的に」周期的であると説明される。しかしながら、レンズ間変動が文字通り完全に周期的であるように、レンズ間変動の疑似ランダム成分は省略されてもよい。
【００６１】
本発明による第１のビュー形成モジュール101において、上述のレンズ間変動は、表示装置の幅方向における、それらの長手方向の中心線に対するレンチキュラ・レンズ103の幾何学的軸の位置の変動である。本願明細書では、レンチキュラ・レンズの文脈において、長手方向の中心線という用語は、レンズの横方向の中心点を通過する線をいう。
【００６２】
第１のビュー形成モジュール101のレンズ間変動は、２つのレンズ103に対応する周期を持つ。この変動は、図1及び2に示される同一のレンチキュラ・レンズ11の規則的なアレイと比較して、「奇数の」レンズ103aを表示装置の右方向に僅かに変位させることによって、そして「偶数の」レンズ103bを表示装置の左方向に僅かに変位させることによって、効果的に得られる。したがって、個々のレンズ103の横方向の断面は、非対称であるように見える場合がある。
【００６３】
図4Aに示されるビュー形成モジュール101は、９ビュー自動立体視表示装置に特に適している。レンチキュラ・レンズ103は、この場合、表示パネルのカラム方向に対して、tanθ＝1/6の鋭角を定めるように配置され、4.5個の副ピクセルのピッチを持つ。長手方向の中心線に対する幾何学的軸の変位は、以下の式によって与えられる。
2012513605.tif 000003
ここで、ppは画像形成手段の副ピクセル・ピッチであり、pLはレンチキュラ・レンズのピッチである。
【００６４】
本発明による第２のビュー形成モジュール201において、上述のレンズ間変動は、レンズの焦点距離fによって評価される、レンチキュラ・レンズ203の焦点調節パワーの変動である。この変動は２つのレンズに対応する周期を持つ。焦点調節パワーの変動は、レンズ203の曲率半径を変更することによって得られるが、他の実施の形態では、焦点調節パワーの変動は、レンズ203を定める媒体、すなわち複製されたレンズ構造及びシリコーン充填層の屈折率を変更することによって提供されることもできる。レンズ203の幅は同じである。
【００６５】
レンズ203の焦点距離は、以下の式によって計算されることができる。
2012513605.tif 000004
ここで、fはレンズ203の焦点距離、n0、n1及びn2はそれぞれ、ガラス・スペーサ及びレンズの平らな面と境界を接するガラス基板、複製されたレンズ構造及びシリコーン充填層の屈折率、そしてRはレンズ203の曲率半径である。
【００６６】
レンチキュラ・レンズ203の平均焦点距離は、画像形成手段の平面とビュー形成モジュール201との間の距離に実質的に対応するように選択される。図示された実施例において、個々のレンズ203の焦点距離は、平均焦点距離から5%異なる。したがって、画像形成手段とのビュー形成モジュール201の使用の際に、「奇数の」レンズ203aは、画像形成手段の平面の直ぐ前に配置される焦点を持ち、「偶数の」レンズ203bは、画像形成手段の平面の直ぐ後ろに配置される焦点を持つ。
【００６７】
本発明による第３のビュー形成モジュール301において、上述のレンズ間変動は、レンチキュラ・レンズ303の幅の変動である。この変動は２つのレンズに対応する周期を持つ。
【００６８】
図示された実施例において、個々のレンズ303の幅は、5%の量Δpによって、平均レンズ幅pLと異なる。したがって、「奇数の」レンズ303aはpL - Δpに等しい幅を持ち、「偶数の」レンズ303bはpL + Δpに等しい幅を持つ。
【００６９】
本発明による第１、第２及び第３のビュー形成モジュール103, 203, 303の各々の使用の際に、モジュール101, 201, 301は、図1及び2に示されるレンチキュラ・シート9のそれらと同様の配置で、画像形成手段にわたって位置合わせされて配置される。本発明によれば、ビュー形成モジュール101, 201, 301のレンズの湾曲した表面が画像形成手段に面する点においてのみ、ビュー形成モジュール101, 201, 301の配置は図2に示されるレンチキュラ・シート9のそれらと異なる。
【００７０】
そして、画像形成手段の表示ピクセルは、複数のビューのための表示データによって駆動され、複数のビューは、ビュー形成モジュール101, 201, 301によって異なる方向に投射される。特に、各々のレンチキュラ・レンズ103, 203, 303に隣接する表示ピクセルのグループが、複数のビューのための表示データによって駆動され、各々のレンズ103, 203, 303は、複数の立体視画像がユーザによって観察されることを可能にするために、それぞれの方向に各々のビューの一部を投射する。
【００７１】
ビュー形成モジュール101, 201, 301におけるレンズ間変動は、連続するレンズ103, 203, 303によって投射される同じビューが異なって投射されるようにする。例えば、第１ビュー形成モジュール101のレンズ間変動は、同じビューが僅かに異なる方向に投射されるようにする。このようにして、輝度不均一性は各々のレンズ103, 203, 303によって僅かに異なるように投射され、不均一性が目立ちにくいという効果を伴い、改善された三次元効果がユーザによって知覚されることができる。
【００７２】
第１のビュー形成モジュール103が図1及び2に示される種類の自動立体視表示装置において用いられるときに生じる輝度不均一性が、図5A, 5B及び5Cにおいて概略的に説明される。
【００７３】
図5Aは、ビュー形成モジュール101の「奇数の」レンズ103aによって投射されるビューから生じる輝度強度の角度分布を示すプロットである。図5Bは、ビュー形成モジュール101の「偶数の」レンズ103bによって投射されるビューから生じる輝度の角度分布を示すプロットである。各々の場合において、ビューとビュー間の暗い帯域との間の遷移が漸進的であることが分かる。漸進的な遷移は、上で説明されたようなレンズ103の傾斜配置の結果である。図の各々における破線は、個々のビューの寄与の蓄積効果を表す。
【００７４】
図5A及び5Bにおいて、黒いマトリックスを結像することによって導入される輝度不均一性が、完全に除去されるというわけではないことが明確に分かる。しかしながら、図5A及び5Bで示される輝度不均一性は、互いに対して180°位相が異なることも分かる。この位相関係は、レンズのジオメトリーにおける周期的なレンズ間変動の結果である。
【００７５】
図5Cは、図5A及び5Bに示される輝度強度の組み合わされた角度分布、つまり、「奇数」及び「偶数」のレンズ103から生じる輝度の角度分布を示すプロットである。ここでも、図中の破線は、個々のビューの寄与の蓄積効果、つまり、ディスプレイの前を横切って動くユーザによって観察される輝度レベルを表す。
【００７６】
図5Cにおいて、輝度強度の分布における周期的な変動が著しく低減されることが明らかに分かる。特に、輝度不均一性の主な周波数成分は除去されて、非常に小さい強度深さを持つ高次の周波数成分のみが残る。
【００７７】
本発明によるレンチキュラ・レンズのジオメトリーを変更することによって得られる輝度不均一性の低減は、ビュー間に多少のクロストークを導入することを代償にし、このクロストークは、装置の知覚される三次元性能にとって有害である。しかしながら、表示装置のコントラストは影響を受けず、追加のレイヤ又はコンポーネントが必要ないという意味において、装置の複雑度は影響を受けない。クロストークの増加は、画像形成手段を駆動する表示データの付加的な処理によって回避されることができる。
【００７８】
図6A及び6Bは、本発明による第４及び第５のビュー形成モジュール401, 501の概略断面図である。
【００７９】
本発明による第４及び第５のビュー形成モジュール401, 501はそれぞれ、図4Aを参照して上記で説明された第１のビュー形成モジュール101と同様の設計及び構造を持つ。特に、ビュー形成モジュール401, 501は、レンチキュラ・レンズ403, 503を有し、自動立体視表示装置を形成するために画像形成手段と共に用いられるように適応される。
【００８０】
本発明による第４及び第５のビュー形成モジュール401, 501の各々は、レンズのジオメトリーのレンズ間変動の構成において図4Aに示される第１のビュー形成モジュール101と異なる。特に、第４及び第５のビュー形成モジュール401, 501において、レンチキュラ・レンズ403, 503の幾何学的軸は、表示装置の幅方向において、それらの長手方向の中心線に対して異なる位置を持つ。
【００８１】
本発明による第４のビュー形成モジュール401のレンズ間変動は、４つのレンズ403に対応する周期を持つ。この変動は、図1及び2に示される同一のレンチキュラ・レンズ11の規則的なアレイと比較して、レンズの「奇数の」ペア403aを表示装置の左方向に僅かに変位させることによって、そして、レンズの「偶数の」ペア403bを表示装置の右方向に僅かに変位させることによって、効果的に得られる。
【００８２】
レンズの「奇数の」ペア403aは、第１変位Δc1によって表示装置の左方向に変位され、レンズの「偶数の」ペア403bは、第２変位Δc2によって右方向に変位され、ここで、Δc1=Δc2である。
【００８３】
第４のビュー形成モジュール401のレンズの「奇数」及び「偶数」のペア403a, 403bの各々において、レンズのうちの第１のものは大きい幅p1を持ち、レンズのうちの第２のものは小さい幅p2を持つ。レンズ403は、レンズの幾何学的軸に対応する（レンズ面との破線の交点によって示される）表示装置の幅方向における位置を持つレンチキュラ・レンズ403の表面上のポイントが、共通の平面を定めるように配置される。
【００８４】
第４のビュー形成モジュール401は、図4Aに示される第１のビュー形成モジュール101と同様の利点を提供する。しかしながら、第４のビュー形成モジュール401は、不均一性の主な周波数成分のみを最小化するために動作するのではなく（それは第１のビュー形成モジュール101によっても最小化される）、不均一性の他のより高次の周波数成分をも最小化するので、より効果的に輝度不均一性を最小化する。
【００８５】
本発明による第５のビュー形成モジュール501のレンズ間変動はさらに、図6Bに示されるように、４つのレンズ503に対応する周期を持つ。ここでも変動は、図1及び2に示される同一のレンチキュラ・レンズ11の規則的なアレイと比較して、レンズの「奇数の」ペア503aを表示装置の左方向に僅かに変位させることによって、そして、レンズの「偶数の」ペア503bを表示装置の右方向に僅かに変位させることによって、効果的に得られる。
【００８６】
レンズの「奇数の」ペア503aのレンズは、異なる量Δc1及びΔc2によって表示装置の左方向に変位し、ここでΔc1>Δc2である。レンズの「偶数の」ペア503bのレンズは、異なる量Δc3及びΔc4によって右方向に変位され、ここでΔc3>Δc4である。さらに、Δc1=Δc3であり、Δc2=Δc4である。レンズの変位のための最適な量は、第５のビュー形成モジュール501と共に用いられる画像形成手段のカラム方向に対するレンチキュラ・レンズ503の角度によって決定される。第５のビュー形成モジュール501は、レンチキュラ・レンズ503が画像形成手段のカラム方向に関してtanθ=1/6の角度を定める自動立体視表示装置における使用に適応され、
Δc1=Δc3=0.25pp
Δc2=Δc4=0.25pp
である。ここで、ppは画像形成手段の副ピクセル・ピッチである。
【００８７】
第５のビュー形成モジュール501のレンズの「奇数の」及び「偶数の」ペア503a, 503bのレンズは、異なる幅p1, p2, p3及びp4を持つ。レンズ503は、レンズの幾何学的軸に対応する（レンズ面との破線の交点によって示される）表示装置の幅方向における位置を持つレンチキュラ・レンズ503の表面上のポイントが、平面を定めるように配置される。
【００８８】
第５のビュー形成モジュール501は、図6Aに示される第４のビュー形成モジュール401と同様の利点を提供する。しかしながら、第５のビュー形成モジュール501はさらに、改善されたピクセル・グリッド均一性を有する自動立体視表示装置を提供する。改善されたピクセル・グリッド均一性は図7A及び7Bに示され、これらの図は、それぞれ、図6A及び6Bに示される第４及び第５のビュー形成モジュール401, 501を用いた自動立体視表示装置によって投射されるビューのピクセル・グリッド配置のシミュレーションである。図7Aに示されるピクセル・グリッドは特徴的な水平線パターンを持ち、これは、上向き及び下向きに交互にシフトされる同じ色の副ピクセルのロウによって引き起こされることが分かる。この水平線パターンは、図7Bに示されるピクセル・グリッドには存在しない。
【００８９】
図8は、本発明による第６のビュー形成モジュール601の概略断面図である。第６のビュー形成モジュール601は、ビュー形成素子が通常のレンチキュラ・レンズの形ではないという点で、上記で説明されるビュー形成モジュールと異なる。その代わりに、複合レンズ603の形の第６のビュー形成モジュール601のビュー形成素子は、各々一対の副レンチキュラ・レンズを有する。
【００９０】
特に、第６のビュー形成モジュール601の各々のレンズ603は、等しい幅の２つの副レンズ、左の副レンズ603a及び右の副レンズ603bに分けられる。各々のレンズの左及び右の副レンズ603a, 603bは、表示装置の幅方向において位置がレンズ603の長手方向の中心線に関して異なる方向に変位する点で、互いと異なる。
【００９１】
本発明による第６のビュー形成モジュール601のレンズ間変動は、２つのレンズ603に対応する周期を持つ。素子間変動は、表示装置の幅方向における、副レンチキュラ・レンズの幾何学的軸の相対的位置を変更することによって提供される。したがって、「奇数の」複合レンズにおいて、左の副レンチキュラ・レンズ603aの幾何学的軸は、レンズ中心線の左に配置され、右の副レンチキュラ・レンズ603bの幾何学的軸は、レンズ中心線の右に配置される。対照的に、「偶数の」複合レンズにおいて、左の副レンチキュラ・レンズ603aの幾何学的軸は、レンズ中心線の右に配置され、右の副レンチキュラ・レンズ603bの幾何学的軸は、レンズ中心線の左に配置される。
【００９２】
第６のビュー形成モジュール601は、上記で説明されるビュー形成モジュールと同様の利点を提供する。特に、第６のビュー形成モジュール601を有する自動立体視表示装置は、輝度不均一性のレベルが著しく低減されたビューを投射する。輝度不均一性のレベルのこの低減は図9に示され、この図は、第６のビュー形成モジュール601を用いる自動立体視表示装置のシミュレーション結果を示す。
【００９３】
図9の中央の影付きの部分605は、第６のビュー形成モジュール601を用いた自動立体視表示装置によって投射される輝度不均一性の程度を表す。比較を目的として、図9の垂直ストライプの部分607は、図1及び2に示される種類の自動立体視表示装置の輝度不均一性の程度を表す。
【００９４】
図10は、本発明による第７のビュー形成モジュールのジオメトリーを示すための図である。本発明による第７のビュー形成モジュールは、図4Aを参照して上記で説明される第１のビュー形成モジュール101のそれらと同様の設計及び構造を持つ。特に、第７のビュー形成モジュールは、レンチキュラ・レンズを有し、自動立体視表示装置を形成するために画像形成手段と共に用いられるように適応される。
【００９５】
本発明による第７のビュー形成モジュールは、レンズのジオメトリーのレンズ間変動の構成において、図4Aに示される第１のビュー形成モジュール101と異なる。特に、第７のビュー形成モジュールでは、レンチキュラ・レンズの幾何学的軸が、表示装置の幅方向において、それらの長手方向の中心線に対して異なる位置を持つ。
【００９６】
本発明による第７のビュー形成モジュールのレンズ間変動は、３つのレンズに対応する周期を持つ。この変動は、図1及び2に示される同一のレンチキュラ・レンズ11の規則的なアレイと比較して、レンズの各々のトリプレット中の第１レンズを左方向に僅かに変位させ（Δs =-pL/27）、各々のトリプレット中の第２レンズを表示装置の右方向に僅かに変位させ（Δs=pL/27）、そして、各々のトリプレット中の第３レンズを変位させないままとする（Δs=0）ことによって、効果的に得られる。表示装置の左右の方向にレンズを変位させるだけでなく、レンズは、同一の幅を有するレンズを提供するために、ビュー形成モジュールの平面に対して垂直な方向に選択的に変位される。
【００９７】
第７のビュー形成モジュールのレンズのジオメトリーは、図10に示される。図において、第１ライン701は、第７のビュー形成モジュールのレンズのジオメトリーを示す（すなわちx及びz方向に変位するレンズ）。比較を目的として、第２ライン703は、図1及び2に示される種類のビュー形成モジュールのレンズのジオメトリー（すなわちレンズの変位なし）を示し、第３ライン705は、構成において第７のビュー形成モジュールと同様であるが、レンズがビュー形成モジュールの平面に対して垂直な方向には変位されていない（すなわちx方向にだけ変位する）ビュー形成モジュールのレンズのジオメトリーを示す。
【００９８】
第７のビュー形成モジュールは、図4Aに示される第１のビュー形成モジュール101のそれらと同様の利点を提供する。しかしながら、第７のビュー形成モジュールは、不均一性の主な周波数成分のみを最小化するために動作するのではなく（それは第１のビュー形成モジュール101によっても最小化される）、不均一性の他のより高次の周波数成分をも最小化するので、より効果的に輝度不均一性を最小化する。
【００９９】
図11は、図10に示される第７のビュー形成モジュールを用いる自動立体視表示装置のためのシミュレーション結果である。
【０１００】
第１ライン707は、異なるレンズ半径に対して、第７のビュー形成モジュールを用いる自動立体視表示装置によって投射される輝度不均一性のレベルを示す。比較を目的として、第２ライン709は、図1及び2に示される種類のビュー形成モジュール（すなわちレンズが変位されない）を用いる自動立体視表示装置によって投射される輝度不均一性のレベルを示し、第３ライン711は、構成において第７のビュー形成モジュールと同様であるが、レンズがビュー形成モジュールの平面に対して垂直な方向には変位されていない（すなわちx方向にのみ変位する）ビュー形成モジュールを用いる自動立体視表示装置によって投射される輝度不均一性のレベルを示す。
【０１０１】
図11を参照して、輝度不均一性のレベルは、およそ2.21mmのレンズ半径に対して最小であることが分かる。第７のビュー形成モジュールの輝度不均一性のレベルは、表示装置の左右の方向のみに変位する（すなわちx方向にのみ変位する）レンズを持つビュー形成モジュールより大幅に低いことも分かる。第７のビュー形成モジュールの優れた性能は、第７のビュー形成モジュールのレンズが、それらが等しい幅を持つようにビュー形成モジュールの平面に対して垂直な方向に調整され、一方、表示装置の左右の方向のみに変位する（すなわちx方向にのみ変位する）レンズを持つビュー形成モジュールが、僅かに異なる幅を有するレンズを持つという事実に由来する。レンズの幅のわずかな差がレンズの強度寄与におけるアンバランスを引き起こすことが見いだされ、それは、輝度不均一性の最適な補償を妨げる。
【０１０２】
本発明の好ましい実施形態が上記で説明された。しかしながら、さまざまな変更及び改造が、本発明の範囲内において行われることができることが当業者によって理解される。
【０１０３】
例えば、上記で説明される実施の形態は、ビュー形成レイヤとして、レンチキュラ・シートを用いる。しかしながら、他のビュー形成レイヤが用いられることができる（例えば細長い光透過スリットのアレイを持つバリア層）。
【０１０４】
上記で説明された実施の形態における画像形成手段は液晶表示パネルである。しかしながら、画像形成手段の他の形式が用いられることもできる。
【０１０５】
上記で説明された実施の形態において、輝度不均一性は、ビュー形成素子のジオメトリーを変更することによって低減される。
【０１０６】
他の実施の形態において、輝度不均一性は、その代わりに又は付加的に、表示装置の幅方向における実質的に周期的なグループ間変動を画像形成手段の表示ピクセルのグループのジオメトリーに提供することによって、低減されることができる。１つのそのような実施の形態において、表示ピクセルの規則的なアレイにおけるそれらの位置と比較して、「奇数」及び「偶数」のレンズの下にある表示ピクセルが、それぞれ、左及び右に僅かにシフトされることを除いて、表示装置は図1及び2に示されるそれらと同様である。
【０１０７】
図面、開示及び添付の特許請求の範囲の検討から、開示された実施の形態に対する他のバリエーションは、請求された発明を実施する際に、当業者によって理解され、遂行されることができる。請求の範囲において、「有する」「含む」などの用語は、他の要素又はステップを除外せず、冠詞"a"又は"an"は複数を除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項中に挙げられているからといって、利益を得るためにこれらの手段の組み合わせが用いられることができないことは意味しない。請求の範囲中のいかなる参照符号も、範囲を制限するものとして解釈されてはならない。
【０１０８】
要約すれば、ビュー形成モジュールにわたって位置合わせされて配置される画像形成手段を有する自動立体視表示装置が開示される。画像形成手段は、表示を生成するためのロウとカラムに配列される光放射表示ピクセルの平面アレイを持つ。画像形成手段は、例えば、液晶表示パネルであることができる。ビュー形成モジュールは、表示装置の幅方向に配列される複数のビュー形成素子として機能するように構成可能であり、各々のビュー形成素子は、それぞれ異なる方向におけるユーザに向けた投射のために、複数のビューへと表示ピクセルの隣接するグループから出力される光を焦束する。ビュー形成モジュール、例えば、レンチキュラ・レンズのアレイであることができる。ビュー中の輝度不均一性を低減するために、ビュー形成素子のジオメトリーは、表示装置の幅方向において、実質的に周期的な素子間変動を定める。素子間変動は、例えば、表示装置の幅方向におけるレンチキュラ・レンズの幅、焦点調節パワー及び幾何学的軸の相対的位置のうちの少なくとも１つを変更することによって、提供されることができる。
【０１０９】
請求の範囲において、括弧間に配置される任意の参照符号は、請求の範囲を制限するものとして解釈されてはならない。「有する」「含む」等の用語は、請求項中に挙げられたもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。単数で表現された要素は、そのような要素が複数存在することを除外しない。いくつかの手段を列挙する装置請求項において、これらの手段のいくつかは、ハードウェアの同じ一つのアイテムによって実現されることができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項中に挙げられているからといって、利益を得るためにこれらの手段の組み合わせが用いられることができないことは意味しない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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