JP2003521181A - 立体画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
る1個の格子内にある複数の個々の画素αijを同時に見えるようにし、しかも
画素αijが場面/対象物の若干の影像Ak(k=1...n)からなる部分情
報を再生し、さらに隣接する画素αijが異なる波長もしくは波長範囲Δλの光
を放射するようにした方法に関する。さらに、本発明はこの方法を実施するため
の装置に関する。
って立体的に知覚可能に表示できるように努力した結果、開発の過程で多数の自
動立体視法が生まれた。それらは大雑把にレンズ走査法、プリズマ走査法及び衝
立法に区別できる。
的に再生するが、適当な方策により観測者の各々の眼にはこれら1個以上の透視
影像が別々に見えるようにし、それによって視差効果が生じて観測者は立体的に
知覚できるようになるというものである。
する際に、好ましくない随伴減少として反影鏡的効果が生じ、その結果として観
測者は奥行き方向で逆の画像、したがって非現実的な画像を見る。またこれに関
する装置の形成に応じて、一般にモアレ縞と呼ばれる障害が多少とも知覚される
ようになる。上述の現象は少なくしたり、さらにはなくすこともできるが、それ
は原則として追加的な方策を必要とし、それによって装置が高価になり、あるい
はその利用可能性が不利な影響を受ける。
子的に励起でき、慣用的に励起すれば影像の二次元表示にも適しているディスプ
レイを使用することが知られている。これに関して考えられる応用例にとって、
同一の場面もしくは対象物の三次元的な自動立体視表示から二次元表示(及びそ
の逆)に切り替えできることが望ましい。しかし、この種の公知の装置において
は切り替えによって画質が変化して、たとえば表示された文はある運転モードで
は読みやすいが、別の運転モードではかろうじて読める程度である。これは衝立
法による装置において、特に衝立が、垂直に並置された不透明と透明が交互する
縞からなる場合に生じる。さらにここでもモアレ効果が生じて、視覚的知覚を不
快にする。
レイに傾けたレンズを組み合わせて自動立体視表示を形成するが、原理的にモア
レパターンが生じる。この公報ではモアレパターンを低減するために、サブピク
セルに付属しているカラーフィルターを別の構成で配置することが提案される。
この提案を実現するに当たって不利なのは、確立された実施形態及び製造工程を
変更することが必要な点であるが、これは通常のRGB−LCディスプレイが工
業的に大量生産されることに鑑みて極めて高いコストを伴うであろう。さらに、
ここで提案された方策の効果は、二次元表示の場合における不利を除去するには
至らないので、自動立体視表示から二次元表示に切り替える際に一定して高い画
質は保証されていない。上記の刊行物に記載されているのは、自動立体視表示を
形成するためにレンズを使用する装置である。
の面構造の変更が提案される。この場合、RGBピクセル面構造を変更して、モ
アレが低減した自動立体視効果が生じるようにする。その際に衝立法を用いて、
不透明な面で囲まれた透過スリットを応用する。
源が使用されるが、これらの光源は分光性質に関しても構造化できる。これらの
光源は、各々の透視影像に対して所定の間隔で形成される光濃度のグループを光
変調体、たとえばLDディスプレイの所定の領域に写像するレンズ状の光学素子
と協働する。これらの装置においても、上述した不利な効果が生じる。
照明及びカラーフィルターを使用することが提案される。このほかに、所定の波
長範囲の光量を減らす光学フィルターが提案される。ここに記載されている方法
は、単に2個の透視影像を基礎とし、それぞれ1個の透視影像が観測者の一方の
眼に提供される2経路法である。この出願公開によると、フィルターエレメント
の幅もしくは照明要素の幅はLCディスプレイにおけるサブピクセルの幅のほぼ
2倍に相当する。ここから強制的に、慣用的なLCディスプレイは構造化された
照明の形成には利用できないことになる。なぜならば、これらのディスプレイで
はサブピクセルのRGBRGBRGB...色構造が設けられているからである
。そのうえ、周期的に配置される条片状に形成されたカラーフィルターは、ここ
でもまた強制的にモアレ縞の発生を招く。さらに、観測者と画面との間隔が、記
載の方程式もしくは関数に基づき固定されていることが不利である。
ために、カラーLCディスプレイと憂色照明もしくはカラーフィルターを組み合
わせて使用する。ここで提案されている装置では、自動立体視表示を若干の透視
影像に基づいて実現できる。フィルターにはもっぱら赤、緑、青の三原色が設け
られている。光源と前置されたフィルターは、厳密に周期的に付属のカラーマス
ク上に三原色と同じ順序又は反対の順序で構成されている。この場合、カラーフ
ィルターは条片状に形成されており、フィルターエレメントの幅はサブピクセル
の幅と表示された影像の数との積にほぼ等しい。
セルの幅のほぼ2倍でなければならない。これにより、(JP10333090
による装置と同じく)所定のRGBRGBRGB...サブピクセル構造に基づ
いて、構造化された照明に市販のLCディスプレイを使用することはできない。
さらに、場面もしくは対象物の自動立体視表示を、たとえば8個の透視影像に基
づいて行うとすれば、強いモアレ縞が形成される。この場合、LCディスプレイ
上におけるフィルターの条片状RGBシーケンスの幅は、現在サブピクセルに慣
用的な面積70μmを仮定すると、3×8×70μm=1.68mmとなるであ
ろう。このような構造ではモアレ縞が発生し、表示品質は劣化する。
この場合、影像を表示するピクセルは、観測者の両眼のそれぞれ一方のみに明瞭
に見える。ピクセルから出る光の方向選択のために、条片状のカラーフィルター
がディスプレイもしくは条片状のRGB照明要素の前に配置されている。この場
合にも、先述した短所が生じる。
不透明衝立がカラーフィルターと対応している。この場合、衝立の透過範囲もし
くはカラーフィルターの半透明範囲は、それぞれスリット状又は円形に形成され
ている。ここでは、両透視影像の方向割当てに条片状の垂直カラーフィルターを
用いた2経路法を使用するJP8146346による装置と同様、上述の短所が
生じる。
ている光学アセンブリを使用して、知覚可能性が改善された自動立体視表示を実
現することである。 本発明に従い、冒頭に記載した種類の方法において、画素
αijから放射される光に対して当該光の波長λもしくは波長範囲Δλに依存す
る拡散方向を指定し、観測者が滞在している観測空間の内部で、拡散方向がそれ
ぞれ観測位置に対応する複数の交点で交差するようにした。そうすることによっ
て各観測位置から観測者が、一方の眼では主として影像Ak(k=1...n)
からの第1の選択の画素αijを知覚し、他方の眼では主として影像Ak(k=
1...n)からの第2の選択の画素αijを知覚する。
.n)の最小断片(以下にそのような影像Ak(k=1...n)の部分情報と
呼ぶ)を位置ijに再生できるものを言う。影像Ak(k=1...n)も列i
と行jからなる格子に分節化されている限り、画素αij上に再生される部分情
報が由来する影像Akにおける位置も指数対ijで表せることが有利である。
か、又は他方の眼に見えるようになるところの影像Akを意味する。たとえば、
(第1の選択に対応する)影像Ak(k=1...4)の部分情報を表示する画
素αijから出る光の拡散方向は、この光もしくはこれらの部分情報が主として
観測空間に滞在している観測者の左目に到達するように指定でき、(第2の選択
に対応する)残りの影像Ak(k=5...n)の部分情報を表示する画素αi j から出る光の拡散方向は、この光もしくはこれらの部分情報が主として観測空
間に滞在している同じ観測者の右目に到達するように指定できる。したがってこ
の場合において、左眼用の第1の選択は影像A1、A2、A3及びA4を包含し
ている。右眼用の第2の選択は影像A5、A6...Anを包含している。
る場合も本発明に含まれることを明言しておく。これは、たとえば装置部分で画
素αijの一部を覆う場合に考えられる。
分情報を知覚するという条件は、この眼が、影像A1の部分情報を再生する画素
αijの、たとえば80%を見て、他方の眼も影像A1の部分情報を再生する画
素αijを見るが、それが80%未満である場合も満たされる。
の場合、それぞれ1個の画素αijが付属している若干の波長フィルターβpq と対応し、又は波長フィルターβpqが付属している若干の画素αijと対応し
ていて、画素αijの可視部分の面中心と波長フィルターβpqの可視部分の面
中心との間の結合線がそれぞれ拡散方向に対応するようになっている。
、1個以上の当該配列が画素αijを有する格子の、観測者の注視方向を基準に
して所定の間隔zだけ前及び/又は後ろに配置されていると有利である。
情報を再生する画素αijに、正確に定義された格子上の位置ijを割り当てる
。これらの画素αijと対応する波長フィルターβpqには、格子上の定義され
た位置p、qを割り当てる。そうすると格子上の画素αijの位置と、配列上の
対応する波長フィルターβpqの位置とから、格子と配列との間隔zを組み合わ
せて拡散方向が生じる。
関数によって行われる。
ける画素αijの指数であり、kは、特定の画素αij上に再生されるべき部分
情報が由来する影像Ak(k=1...n)の連続番号であり、nは、その都度
使用した影像Ak(k=1...n)の総数であり、cijは、影像Ak(k=
1...n)に由来する種々の部分情報を格子上で組み合わせ、もしくは混合す
るための選択可能な係数行列であり、IntegerPartは、大括弧内の引
数を越えない最大の整数を形成するための関数である。
1...n)を指定するための画素αijの位置を表す。この場合、iは水平方
向の指数(値は1から水平画素解像度の値まで。部分情報をRGBサブピクセル
に表示する場合はピクセル解像度の3倍の値)、jは垂直方向の指数(値は1か
ら垂直画素解像度の値まで)を表す。 いずれも等しい解像度もしくは等しいフ
ォーマットを有する、任意の固定数nの影像Ak(k=1...n)に対して、
格子上に表示される、影像Ak(k=1...n)の部分情報を組み合わせた全
体画像を求めようとするならば、組み合わせの規則に関して次の点を考慮しなけ
ればならない。
場合、i及びjに対して上記の値範囲で「ゼロ」より大きい自然数が可能である
。
とによって、格子上に表示された、影像Ak(k=1...n)の種々の部分情
報を組み合わせた全体画像が上記の関数に従って形成される。
働して拡散方向を指定する波長フィルターβpqを、どのような構造で列pと行
qからなる配列内部に位置決めすべきかが規定される。
透過波長λa又は透過波長範囲λbに等しい透過波長λa又は透過波長範囲λb
を有している。以下に詳しく説明する本発明の特別の構成において、波長フィル
ターβpqは、たとえば可視光のスペクトルの外部にある透過波長/透過波長範
囲λbを有することもできるので、可視光は波長フィルターβpqによって遮断
される。
ことができる(たとえば青と赤を透過し、緑は透過しない)。したがって指数b
は、1から規定の透過波長/透過波長範囲λbの最大数までの値を有することが
できる。指数対p、qによって定義された所定の位置で三原色R、G、Bを通す
が、他の位置では全可視スペクトルを遮断するようにした波長フィルター配列の
場合はbmax=4である。この場合、たとえば透過波長/透過波長範囲λ1、
λ2及びλ3が赤(R)、緑(G)又は青(B)の光に対応しており、透過波長
/透過波長範囲λ4は完全に全可視光のスペクトル範囲の外にある。このような
透過波長/透過波長範囲λ4は、不透明フィルター(S)を形成する。
部と見なすことができる。各波長フィルターβpqの位置は指数p、qにより一
義的に規定されている。各波長フィルターβpqには特定の透過波長もしくは透
過波長範囲λbが割り当てられる。この場合、波長フィルターβpqをマスク画
像に構成するのは、種々の影像Ak(k=1...n)の部分情報を全体画像に
組み合わせることに類似して、次の規則によって行われる。
配列の列における波長フィルターβpqの指数であり、bは、位置p、qにおけ
る波長フィルターβpqに対して所定の透過波長/透過波長範囲λbを規定し、
かつ1〜bmaxの値を有し得る整数であり、nmは、好ましくは組み合わせ画
像に表示された映像Akの総数nに等しく「ゼロ」より大きい整数の値であり、
dpqは、マスク画像の形成を変化させるための選択可能なマスク係数行列であ
り、IntegerPartは、大括弧で囲んだ引数を越えない最大の整数を形
成するための関数である。
きる。この場合、(上述のように)波長フィルター配列内部の位置を表すp及び
dに対して「ゼロ」より大きい自然数が可能である。
を形成するのは、同様の規則又は少なくとも類似の規則に基づいて行われる。マ
スク画像の要素としての波長フィルターβpqは、画素αijと等しい面積を有
している。
のようにすることによって、画像再生のための画素αijからなる格子と、マス
ク画像としての波長フィルターβpqからなる配列との可視の周期的重畳は顕著
に低減することができ、その結果、モアレ効果も減少する。
構造化されたマスク画像によってモアレ効果を著しく低減するために利用できる
。これが行われるのは、たとえば三原色R、G、Bに対する波長フィルターβp q がそれぞれほぼ不透明の背景パターン上で二等辺三角形の形で配置する場合で
ある。この場合、各々の原色R、G、Bに対して、配列平面におけるそれぞれ同
じ原色のすぐ下もしくは上に位置する画素αijとの重畳の優先方向が主として
生じることはなく、多数の異なる方向が生じ、それによってモアレの知覚可能性
が明確に抑制されるのである。
きる。たとえばbmax=8とすると、R、G、Bに対するλ1〜λ3はこの順
序で成り立ち、λ4〜λ8は可視光の外部の波長に対して成り立ち、しかもλ1
〜λ3は色R、G、Bを透過し、λ4〜λ8は可視スペクトルを遮断する。この
場合、パラメーターdpq=−1=一定及びnm=8に対する組み合わせ規則は
、不透明な背景でRGB色に周期的に傾斜縞を形成するマスク画像を生じる。こ
れらの色縞の間には、各行にそれぞれ5個の画素αijが不透明なままである。
これらの色縞の傾斜位置の角度は、画素αijの寸法に依存している。bmax
とnmの大きさが等しい本発明の構成が優先される。
効果を有することができる。λ1...λ7が全可視スペクトルを遮断する波長
範囲であり、λ8が可視スペクトルを透過するフィルター範囲であり、さらにn m =8及びdpq=−1=一定とすると、マスク画像を形成するための規則に従
い、ほぼ不透明なマスク画像が生じる。このマスク画像は、面上に均一に分布し
た透明の傾斜縞を含んでおり、これらは面全体の8分の1を占める。
割り当てられている。すなわち、特定の波長/波長範囲λbの波長フィルターβ pq は、それぞれこの透過波長に対応する光を放射するか、もしくは透過波長範
囲λbの内部に位置している画素αijの光を通す。しかしまた、上述したよう
に、波長フィルターβpqが割り当てられた画素αijから出る光を遮断するよ
うにしてもよい。
で測定された間隔zは、画素αijの幅、波長フィルターβpqの幅及び観測空
間の大きさを考慮して決められるパラメーターであり、しかも影像Ak(k=1
...n)の個々の部分情報を観測空間内部の格子上で所定通りに組み合わせる
と、表示された場面/対象物が三次元的に知覚できるようになっている。
測定した間隔zは、次式によって規定される。
素αijからなる格子の後ろに配置されているときに、2個の波長フィルターβ pq の平均水平間隔であり、又は画素αijからなる格子が観測者の注視方向で
波長フィルターβpqを有する配列の後ろに配置されているときに、2個の画素
ijの平均水平間隔であり、pqは、観測者における平均瞳孔距離であり、da
は、全観測空間で画素αijからなる格子と観測者もしくは観測位置との間の可
能なすべての平均間隔にほぼ等しい選択可能な観測間隔である。
個の透過波長/透過波長範囲λ1、λ2、λ3を指定し、さらに可視光を完全に
遮断できる透過波長範囲λ4を指定すると、関数
...n)を基に対象物/場面の立体的表示に良く適したマスク画像が生じる。 ここでnm=8であり、「mod」は除数を基準とした剰余加群を表す。関数
δは「ゼロ」に等しくないすべての引数に対して値「ゼロ」を与える。引数「ゼ
ロ」に対して関数値1が生じる。なぜならばδ(0)=1及びδ(x≠0)=0
が当てはまるからである。p、qは、マスク画像の内部にあるすべての可能な値
を通過する。カラーLCディスプレイ上に表示する場合は、たとえばpは1〜6
40*3の値、qは1〜480の値である。
ば、画素αijを有する格子の前にある観測空間の内部で複数の観測位置が生じ
、この観測空間の内部にいる観測者はこれらの観測位置から、一方の眼で主とし
て影像Ak(k=1...n)からの第1の選択の画素αijを見、他方の眼で
主として第2の選択の画素αijを見る。そうすることによって、場面もしくは
対象物はその都度の観測者によって立体的に知覚される。
ほぼ常にそれらの観測位置に置きながら、観測空間内部で動くことができる。な
ぜならば、観測位置はそれぞれ明確に規定された拡散方向の交点に対応し、眼に
見える光は小さいけれども現存する断面積を有しているからである。
き、格子の方向に注視する限り、場面もしくは対象物を立体的に知覚できる領域
を意味する。マスク画像の構造と、使用する影像Ak(k=1...n)の数n
に応じて、格子に対する視角は45°以上可能である。すなわち、観測空間は格
子の中心垂線を起点とする45°以上の開放角を有することができる。
法とは本質的に異なる。公知の方法では影像の部分情報が、もっぱら観測者の一
方の眼か、又は他方の眼にしか見えないのに対し、この新しい方法は意図的に1
個以上の影像の部分情報が観測者の両眼に見えるようにする。
より多くの部分情報を見るという条件を満たさなければならない。しかし、本発
明において指定された拡散方向を守れば、...。なぜならば、本来他方の眼に
割り当てられた部分情報は立体的知覚がもはや十分な品質で可能ではなくなる限
界値を越えないからである。しかしこの場合、場面/対象物の影像として透視影
像を使用することは必ずしも必要ない点が有利である。
うとする場合、本発明で指定された拡散方向において複数の観測位置から高品質
の立体的知覚が保証されている。なぜならば、観測者の右眼は、たとえば影像A
1〜A4の部分情報を有する画素αijのみではないが、これを主として知覚し
、観測者の左眼は、影像A5〜A8の部分情報を有する画素αijのみではない
が、これを主として知覚するからである。この場合、左眼には影像A1〜A4の
部分情報を有する画素αij又はその一部も限られた数だけ見え、右眼には影像
A5〜A8の部分情報を有する画素αij又はその一部も限られた数だけ見える
。
な変造を招くが、観測空間内部で奥行きの正確な三次元印象を破壊することはな
い。
の実施及び利用が、部分情報を画素αijに再生するためにも、また波長フィル
ターβpqを有するマスク画像を形成するためにも、少数の市販の量産品、たと
えばカラーLCディスプレイを用いて廉価に製造できる装置によって可能である
ことである。カラーLCディスプレイのサブピクセルR、G、Bが画素αijと
して働き、これらが影像Ak(k=1...n)の部分情報を再生する場合は、
驚くべき色の忠実度及び鮮明度を達成できる。
に応じて、三次元表示は、場面もしくは対象物の、ほぼ任意の数の、ただし少な
くとも2個以上の影像に基づいて実現できることである。
幅に改善することが可能である。すなわち、本発明の枠内に含まれる装置で、不
透明な面の全くない、波長に依存したマスク画像構造を使用し、普通のテキスト
を基礎にするならば、白黒衝立法では4個の影像に対して平均1部分、すなわち
表示されたテキスト面の4分の1しか見えないのとは異なり、テキストは各波長
フィルターβpqのもとで可視である。これによりテキストは非常に読みやすく
なる。
フィルターを使用した場合)で平均面輝度を基準にして、白黒衝立によって形成
された同じ三次元画像よりも約3分の1だけ明るくなる。
、相応に修正された波長フィルター配列により電磁スペクトルの不可視成分も遮
断したり透過したりすることができ、またこのようにすることにより、もし観測
者の位置にこのスペクトル範囲に対して設計された立体視カメラがあれば、三次
元撮影を行い、周波数変換後に視角的解析の目的で可視化することができる。こ
れにより医療分野のみならず、たとえば所定の波長の線量を物体の特定の立体的
な深度に送入する場合など、多数の応用可能性が生まれる。
ら出る光の波長を包含している固定した所定の透過波長/透過波長範囲λbを有
することができる。しかしまたこれに対して択一的に、透過波長/透過波長範囲
λbが励起に応じて可変である波長フィルターβpqを設けることもできる。
を自動立体視知覚の可能性を観測者の個人的な印象に適合させる目的に利用でき
るので有利である。これは、マスク画像を変更することによって行われる。たと
えば波長フィルターβpqは励起後に、特定の原色、たとえばRを最適に透過す
るか、又は全然透過しないか、又は明度に応じた中間段階で透過する。
フィルターβpqを、できるだけ完全に透過するように切り替えることができる
。それによって、この範囲は場面もしくは対象物の二次元的表示を形成するが、
依然として波長フィルターで濾過された残りの範囲は三次元的表示を再生する。
もちろんこのようにして、すべての波長フィルターβpqを相応に励起すること
によって全場面/全対象物を選択的に二次元的また三次元的に表示することも可
能である。
プレイを利用する場合に実現される。これは、画像再生のために設けられたカラ
ーLCディスプレイと同様に別々に励起可能なサブピクセルR′、G′、B′(
区別するためにアポストロフィを付ける)を有しており、ディスプレイの全面に
わたって延びる面状照明が割り当てられる。照明を投入すると、各サブピクセル
R′、G′、B′から相応の基本波長もしくは相応の波長/波長範囲の光が出る
。
を有するカラーLCディスプレイの前段に、波長フィルター配列として働く、サ
ブピクセルR′、G′、B′を有するカラーLCディスプレイを配置すると、サ
ブピクセルRから出る光が前段に配置されたカラーLCディスプレイのサブピク
セルR′のみを常に通過し得るようにすることができる。この場合、サブピクセ
ルRに影像Ak(k=1...n)の部分情報を割り当てると、サブピクセルR
′とサブピクセルRの面中心を通する直線によって、この画素αijの情報の拡
散方向が指定されている。これはサブピクセルG及びG′もしくはB及びB′に
も同様に当てはまる。
、Bに種々の影像Ak(k=1...n)の部分情報を割り当てることにより、
画像情報のその都度所望の拡散方向を規定できる。したがって、以下に実施例に
基づいて説明する単純な構成によって、意図されたこと、すなわちいずれか1個
の影像Ak(k=1...n)の画素aijを波長に応じて観測者の主として一
方の眼又は他方の眼に割り当てることが実現される。
する。この装置では、画素αijを再生するために、別々に励起可能なサブピク
セルR、G、Bを有するカラーLCディスプレイが設けられており、このカラー
LCディスプレイはサブピクセルR、G、B上に影像Ak(k=1...n)の
画素を生成する励起回路と接続されている。さらに、複数の波長フィルターβp q からなる少なくとも1個の配列が存在しており、この配列は観測者の注視方向
を基準にして、カラーLCディスプレイから所定の間隔zだけ前及び/又は後ろ
に配置されており、それぞれ若干の波長フィルターβpqがサブピクセルR、G
、Bと対応していて、これらの波長フィルターβpqは対応しているサブピクセ
ルR、G、Bから出る光を透過するようになっており、しかもこのサブピクセル
R、G、Bから出る光の拡散方向は波長フィルターβpqの位置によって規定さ
れている。
クセルR、G、B相互の間隔、配列内部の波長フィルターβpq相互の間隔及び
波長フィルターβpqからなる配列とカラーLCディスプレイとの間隔zは互い
に調整されていて、サブピクセルR、G、Bから出る光は相応の波長フィルター
βpqを通って特定の方向に拡散し、上述のように三次元的に知覚可能な表示を
生じるようになっている。
ーターdpq、nm及びλbに応じてサブピクセルR′、G′、B′を励起する
励起回路と接続されている。この場合、波長フィルターβpqに割り当てられた
波長λbは、それぞれサブピクセルR′、G′、B′もしくは相応のサブピクセ
ルR、G、Bの原色に対応している。追加的な波長範囲λbとしてR、G、Bの
ほかに、可視光に対して完全に不透明の波長範囲λbを設けることができる。以
下にこれをSで表す。
基準にして画素を再生する働きをするカラーLCディスプレイの後段又は前段に
配置されている装置を包含し、また画素を再生するためのカラーLCディスプレ
イの前段にも後段にも波長フィルター配列が配置された装置も考えられる。
ともできる。本発明にとって決定的で本質的なのは、画素αijを再生するため
のサブピクセルR、G、Bが波長フィルターβpqもしくはサブピクセルR′、
G′、B′と対応していて、上記の方法に従い複数の拡散方向が生じるようにな
っていることである。
レイか、又は波長フィルター配列として働くカラーディスプレイに、面状光源が
付置されている。この面状光源はほぼ白色光を放射し、その面積はそれぞれカラ
ーLCディスプレイの面積にほぼ等しい。この場合、カラーLCディスプレイと
面状光源とは、面状光源から出る光がディスプレイのサブピクセルR、G、Bも
しくはR′、G′、B′を通って放射され、その際に基本波長R、G、Bに従っ
て濾過されるように、互いに結合され、もしくは位置決めされいる。
属のサブピクセルR′、G′、B′の方向に、もしくはその逆に放射されること
が有利にも達成される。
することによって対象物を立体的に表示する間に強さを変え、それによって観察
者に個別に適合させて立体知覚の可能性を最適化することができる。
成ユニットは、エレクトロルミネサンス式ディスプレイ、陰極線管、プラズマデ
ィスプレイ、レーザー照明ディスプレイ、LEDディスプレイ、電界放出ディス
プレイ又はポリマーベース表示装置によって形成され得る。たとえばパイオニア
PDP−501MX又はフィリップSFTV1.5−E、モデル42PW998
2/12のプラズマディスプレイを使用できる。スタジオ表示用の大型ディスプ
レイなども可能である。
段に拡大レンズ又は縮小レンズ、好ましくはフレネルレンズが配置されていると
有利である。そうすることによって、観測者にとって場面もしくは対象物の立体
的画像の実写像又は仮想写像が生じる。
めの装置にも関し、この装置は波長フィルターβpqの透過性質を変えるための
手段が装備されている。この場合、波長フィルターβpqは選択的に三次元的表
示を目的としてマスク画像を形成するための上記の規則に従い所定の透過波長/
波長範囲λbを透過するか、又は二次元的表示を目的としてできるだけ透過的に
、すなわち可視光をできるだけ通すように制御できる。
な場合において、二次元表示装置として使用される画像部分ですべてのRGBサ
ブピクセルが最適に透過するように制御され、完全な二次元的印象を提供する白
色光部分が生じることを意味する。
ィルターβpqか、又はすべての波長フィルターβpqに切り替えることができ
るように形成されており、そうすることによって選択的に場面/対象物の全表示
を立体的表示から二次元的表示に変更するか、又は単に選択された影像範囲を立
体的表示から二次元的表示に変更できる。
.n)の部分情報の組み合わせを再生するためにも、また波長フィルターβpq のマスク画像を形成するためにも、それぞれ現在市販されているカラーLCディ
スプレイ、たとえばサンヨーLMU−TK12Aを設けている。こうすることに
よって、本発明による装置は簡単かつ廉価に実現できる。しかしこれは、画像再
生と波長濾過のいずれについても、本発明の基本条件が満たされる限り、それぞ
れ別の考え得る構成が可能であることを排除するものではない。
に関して種々ある可能性のうち、図1には、観測者1の注視方向Bで最初に画像
表示格子としてのカラーLCディスプレイ2と、その後ろに所定の間隔zを置い
て波長フィルター配列としてカラーLCディスプレイ3とが配置されている変化
が示されている。カラーLCディスプレイ3は面状光源4と結合して構成ユニッ
トを形成している。
択的カラーLCディスプレイ3は励起回路6と接続されている。両カラーLCデ
ィスプレイ2、3の各々は、原色赤(R)、緑(G)及び青(B)の別々に励起
可能なサブピクセルを有している。区別しやすくするために、以下にカラーLC
ディスプレイ2のサブピクセルはR、G、Bで表し、それぞれの透過波長/透過
波長範囲λijに対応するカラーLCディスプレイ3のサブピクセルはR′、G
′、B′で表す。
k=1...n)の部分情報を生成できるように構成されている。 励起回路6は、赤、緑及び青のそれぞれの基本波長に対する個々のサブピクセ
ルR′、G′、B′の透過率0%〜100%の間で切り替えられるように設計さ
れている。この場合、透過率0%は不透明波長フィルターβijに相当するであ
ろう。
mである。この場合、カラーLCディスプレイ3のサブピクセルR′、G′、B
′はカラーLCディスプレイ2のサブピクセルR、G、Bと対応していて、これ
によって規定される、サブピクセルR′、G′、B′から出てサブピクセルR、
G、Bを通過する光の拡散方向は、1人以上の観測者1がいる観測空間7の内部
で多数の交点で交差するようになっている。拡散方向のこれらの交点は、場面/
対象物を両眼で立体的に知覚できる観測位置と対応している。 この場合、図1
に示した構成例における間隔zは
ピクセルR′、G′、B′の平均水平間隔であり、100μmと仮定した。平均
瞳孔距離Pdは65mmとした。平均観測間隔daとして2.5mを選択した。
その結果、実現すべき間隔zは3.8mmとなる。
る格子の前に配置されている場合は、できるだけ薄く形成すると有利である。逆
に、画素αijからなる格子が前に配置されている場合は、これをできるだけ薄
く形成することが有利である。それゆえ、図1、図8及び図10では配列もしく
は格子の互いに向き合う面の間隔zが記入されており、それぞれ前段に追加的に
配置されるアセンブリの厚さは含んでいない。このように薄いアセンブリは、た
とえば印刷したフォイルや薄いカラーLCディスプレイなどで応用される。
中心によって規定され、光線経路は唯一の平面上ではなく、非常に立体的に分布
して拡散する。
R′、G′、B′により、ディスプレイ面の平面図で示されているが、見やすく
するために縮尺を無視して著しく拡大されている。表示された部分面は、透過制
御により個々の原色、すなわち赤(R′)、緑(C′)及び青(B′)の光を通
すサブピクセルにそれぞれ対応している。Sは、不透明に制御されたサブピクセ
ルを表す。ここでは部分面は単純化して正方形で示されている。サブピクセルR
′、G′、B′の形状を正確に示すことは、ここでは意識的に放棄した。
個の透過波長/透過波長範囲λ1、λ2、λ3を指定し、さらに可視光を完全に
遮断できる透過波長範囲λ4を指定する場合、式
.n)に基づきの対象物/場面の立体的表示に良く適したマスク画像が得られる
。
がある。光源4を投入すると、個々のサブピクセルR′、G′、B′から三原色
、すなわち赤、緑及び青の光が出る。この場合、Sで示したサブピクセルは暗い
ままである。
カラーLCディスプレイ2の格子の平面図で示す。この組み合わせは、上述した
関数
形部分面の内部に記載されている数字1...8=kは、サブピクセルもしくは
画素αij上に表示された部分情報に属するそれぞれの影像Ak(k=1...
n)を表している。たとえば、k=1で表したサブピクセル上に表示された部分
情報は影像A1に属し、k=2で表したサブピクセル上に表示された部分情報は
影像A2に属している等々。したがってこの選択された実施例では、立体的表示
のために8個の影像A1〜A8、好ましくは透視影像が設けられている。
る「ブラックマトリクス」を表示することは断念した。 図8に見られるように、図3に示す格子が図2に示す配列の注視方向で前に配
置されていると想定すると、それぞれ原色赤のサブピクセルR′から出る光(図
2)は、格子の対応するすべてのサブピクセルR(図3)を通って観測空間7(
図示平面の上に位置する)内に向けられて、サブピクセルR上に示され、かつ影
像Ak(k=1...n)の部分情報に対応する部分情報を担っている。
基づいて詳細に説明する。この際に、図10に示す装置を基礎とする。 簡単にするために、ここでは赤の画素αijもしくは赤の波長フィルターβp q についてのみ考察する。つまり、図4には図2から赤の波長フィルターβpq のみが示されている。したがって図4は、サブピクセルR′を有するマスク画像
の構造を示す。同様に、図5は図3から赤の画像αijのみ示す。図5に示した
列に記入されている数字は、影像Ak(k=1...8)の連続番号kに対応し
ており、そこからこの画素αijもしくはサブピクセルR上に表示される部分情
報を読み取って、影像Ak(k=1...8)の組み合わせ画像を形成する。こ
の例の説明は青及び緑にも同様に当てはまる。
ている。これは、たとえば図2に示すマスク画像を使用する場合に、波長フィル
ターβpqは実際に図3の画素αijと同じ寸法を有していて、マスク画像は注
視方向でより近いために観測者にとって画素αijを有する格子より少し大きく
現れるという事情を反映している。
像上で)直接置くとすると、種々異なる眼の位置に見える画素αij又はその部
分が見える。
スク画像について例として示されている。ここから分かるように、たとえば図6
に対応している眼の位置からは、特に影像A7及びA8の画素αij(又はその
部分)が知覚できる。これに対し図7によると、同じ観測者の他方の眼がある位
置からは、特に影像A4及びA5からの画素αij(又はその部分)が見える。
素αijを面状に配置したことに基づく多様性により三次元知覚が生じる。両眼
は観測位置から主として種々の影像Ak(k=1...n)の画素αijもしく
は部分情報を見る。その際に、各々の眼に知覚可能な部分情報の割合が三次元知
覚にとって決定的である。
8に示すように、カラーLCディスプレイ3(図1)の代わりに波長フィルター
配列8が配置されている。波長フィルター配列8は、カラーLCディスプレイ3
と類似の仕方で構造的に配置された波長フィルターβpqを有しているが、これ
はたとえば波長選択性に関して変えることができない。各々の波長フィルターβ pq には、赤、緑もしくは青の原色又は不透明又はその他の透過波長/透過波長
範囲λbに応じて選択性が不変に割り当てられているので、ここでも励起回路は
不要である。
及び図4に示す要件が基礎に置かれている。この表現も縮尺は正確でないが、説
明には役立つ。図9では、たとえば右眼rは影像A3(この場合はR)と影像A
8(この場合はB)からそれぞれほぼ半分ずつ部分情報を有する画素αij、及
び影像A6(この場合はG)から部分情報を有する画素αijの非常に小さい部
分を見る。これに対して左眼は、影像A4(この場合はR)と影像A7(この場
合はG)からそれぞれほぼ半分ずつ部分情報を有する画素αij、及び影像A1
及びA2(この場合はB)からそれぞれ部分情報を有する画素αijの非常に小
さい部分を見る。
から注視方向で最初に波長フィルター配列8と、その後ろに間隔zを置いて画像
再生カラーLCディスプレイ2が位置決めされており、画像再生カラーLCディ
スプレイ2は面状光源4と接続されて構成ユニットを形成している。これにより
基本的に同じ効果が達成される。すなわち、カラーLCディスプレイ2のサブピ
クセルR、G、Bから出る光の拡散方向が波長フィルター配列8の対応するサブ
ピクセルR′、G′、B′を通り、観測空間7内において複数の観測位置で交差
し、これらの観測位置から表示された対象物が立体的に知覚できる。
よって形成される波長選択的構造により拡散方向が、画素αijからなる(好ま
しくは有色の)格子と協働して規定されるすべての装置が本発明によって包含さ
れていることを再度明言する。
て成立する過程を、図10に示す装置の例で説明する。この場合、図3に示す組
み合わせ画像と図2に示すマスク画像を基礎に置く。モアレ縞は縞状の類似のパ
ターンが、上記の種々のパターンの2個の優先方向によって包囲された角の二等
分線に対して直角の方向で重なるときに発生する、ということを公知のこととし
て前提とする。
それぞれ正確に3番目の列は赤いサブピクセルのみを含んでいる。選択された実
施例では、影像Ak(k=1...n)の再生に対しても、マスク画像の形成に
対しても市販のカラーLCディスプレイが使用されるので、角の二等分線を求め
るために考慮される方向は常に垂直方向である。マスク画像上で選択された赤い
サブピクセルを他のサブピクセルと直線で結べばそれぞれ第2の方向が生じる。
(常にサブピクセルの左下角を基準点とする。)
分線は破線で示され、角の二等分線上の垂直中線は対応するモアレ縞の拡散方向
を示している。図11に示されている、マスク画像の2個の赤い波長フィルター
βpqのその他のすべての結合直線もしくは結合方向についても同様に、モアレ
縞の対応する拡散方向を求めることができる。さらに、別の複数の関連する方向
が存在するが、ここではマスク画像を断片的に表示しているので見えない。
数と直接関連している。直線上の赤い波長フィルターβpqの間隔が小さければ
小さいほど、すなわち赤い波長フィルターβpqの空間周波数が高ければ高いほ
ど、相応のモアレ縞は明瞭に知覚できる。
生するので、観測者に支配的なモアレ優先方向は知覚されない。 以上行ったすべての考察は、緑と青の画素αijもしくは波長フィルターβp q にも同様に当てはまり、この場合にもモアレ効果の低減が達成される。
由を、図12及び図13に基づいて説明する。図12は、たとえば可視光を透過
する列Tに3個の不透明な列Sが続く場合に、従来技術で公知の白黒衝立のおけ
る状況を示すが、これは4個の影像を有する系に対する衝立に相応する。
たマスク画像構造を使用し、かつ図12及び図13に示す両マスク画像構造の下
に通常のテキストを置くいた場合、白黒衝立の下では平均して一部分、すなわち
表示されたテキスト面の4分の1しか見えない。これに対して図13に示すRG
B衝立では、各々のフィルターの下でテキストが見える。これによりテキストの
読みやすさが著しく容易になる。
ディスプレイと、その後ろに所定の間隔zを置いて波長フィルター配列として第
2のカラーLCディスプレイとが配置されている構成例を示す説明図。
プレイのサブピクセルR′G′B′によって形成されたマスク画像の例を示す拡
大図。
ブピクセルRGBによって形成された影像Ak(k=1...n)の部分情報か
らなる全体画像の例を示す拡大図。
像の構造を示す説明図。
Ak(k=1...8)からなる部分情報の位置を示す説明図。
き観測者の一方の眼に可視の部分情報もしくはそれらの部分を示す説明図。
き観測者の他方の眼に可視の部分情報もしくはそれらの部分を示す説明図。
囲λbが固定した波長フィルターβpqからなる配列が設けられている、図1に
示す構成例とは異なる構成を示す説明図。
た波長フィルターβpqからなる配列と、その後ろに所定の間隔zを置いて画像
再生カラーLCディスプレイが位置決めされている、図1に示す構成例とは異な
る構成を示す説明図。
す説明図。
て、当該拡散方向は、第1の選択の影像Ak(k=1...n)の部分情報の大
多数が1人以上の観測者(1)の一方の眼で知覚可能であり、かつ第2の選択の
影像Ak(k=1...n)の部分情報の大多数が他方の眼で知覚可能であるよ
うな観測位置で交差するように、波長フィルターβpqが配列内部で位置決めさ れて いることを特徴とする装置。
不透明衝立がカラーフィルターと対応している。この場合、衝立の透過範囲もし
くはカラーフィルターの半透明範囲は、それぞれスリット状又は円形に形成され
ている。ここでは、両透視影像の方向割当てに条片状の垂直カラーフィルターを
用いた2経路法を使用するJP8146346による装置と同様、上述の短所が
生じる。 EP−A−0744872には、ある対象物または場面の2個の透視影像に基 づいて立体視表示するための2経路法が記載されている。この場合、両透視影像 の画像情報はそれぞれ別々に、唯一の観測者のもっぱら右眼もしくは左眼に見え るようにされる。種々の観測位置から対象物もしくは場面を表示する1対以上の 透視影像が得られるならば、これらの透視影像は常に対になって時間的に相前後 して観測に提供されて、対の交替に伴い常に立体視的ではあるが、種々異なる対 応する観測位置から観測することが可能である。この場合、EP−A−0744 872によれば、画像再生と、それぞれ2個の立体視影像を形成するために作ら れた構造化された衝立との間に同期化が設けられている。 EP−A−864728に記載されている自動立体視ディスプレイも同様に2 経路表示法に使用するのに適している。ここでも同時に常に2個の透視影像から なる画像情報のみが見えるようにされ、一方の透視影像は観測者の右眼に割り当 てられ、他方の透視影像は左眼に割り当てられている。さらにそこで詳細に記述 されている技術的解決手段は、錯視的知覚が可能な可視範囲に観測者の注意を向 けさせる働きをする。
Claims (15)
- 【請求項1】 場面/対象物を立体的に表示する方法であって、列iと行j
からなる1個の格子内にある複数の個々の画素αijを同時に見えるようにし、 しかも画素αijが場面/対象物の若干の影像Ak(k=1...n)からな
る部分情報を再生し、 隣接する画素αijが異なる波長λもしくは波長範囲Δλの光を放射するよう
にした方法において、 画素αijから放射される光に対して当該光の波長λもしくは波長範囲Δλに
依存する拡散方向を指定し、 観測者(1)が滞在している観測空間(7)の内部で、拡散方向がそれぞれ観
測位置に対応する複数の交点で交差し、 そうすることによって各観測位置から観測者(1)が、一方の眼では主として
影像Ak(k=1...n)からの第1の選択の部分情報を視覚的に知覚し、他
方の眼では主として影像Ak(k=1...n)からの第2の選択の部分情報を
知覚するようにしたことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 列pと行qに配置された複数の個々の波長フィルターβpq からなる1個以上の配列によって拡散方向を指定し、当該波長フィルターβpq が画素αijを有する格子の、注視方向で前及び/又は後ろに配置されており、
しかもそれぞれ1個の画素αijが付属している若干の波長フィルターβpqと
対応し、又はそれぞれ1個の波長フィルターβpqが付属している若干の画素α ij と対応していて、画素αijの可視部分の面中心と波長フィルターβpqの
可視部分の面中心との間の結合線がそれぞれ拡散方向に対応するようになってい
ることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 影像Ak(k=1...n)からなる部分情報を位置ijの
画素αijに割り当てることが関数 【数1】 によって行われ、 ここに、 iは格子の行における画素αijの指数であり、 jは、格子の列における画素αijの指数であり、 kは、特定の画素αij上に再生されるべき部分情報が由来する影像Ak(k
=1...n)の連続番号であり、 nは、その都度使用した影像Ak(k=1...n)の総数であり、 cijは、影像Ak(k=1...n)が由来する種々の部分情報を格子上で
組み合わせ、もしくは混合するための選択可能な係数行列であり、 IntegerPartは、大括弧内の引数を越えない最大の整数を形成する
ための関数であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 波長フィルターβpqをそれらの透過波長/透過波長範囲λ b に依存して関数 【数2】 によってマスク画像に組み合わせ、 ここに、 pは配列の行における波長フィルターβpqの指数であり、 qは、配列の列における波長フィルターβpqの指数であり、 bは、位置p、qにおける波長フィルターβpqに対して所定の透過波長/透
過波長範囲λbを規定し、かつ1〜bmaxの値を有し得る整数であり、 nmは、好ましくは組み合わせ画像に表示された映像Akの総数kに等しく「
ゼロ」より大きい整数の値であり、 dpqは、マスク画像の形成を変化させるための選択可能なマスク係数行列で
あり、 IntegerPartは、大括弧で囲まれた引数を越えない最大の整数を形
成するための関数であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載
の方法。 - 【請求項5】 波長フィルターβpqからなる配列と画素αijからなる格
子との注視方向で測定した間隔zが 【数3】 によって規定されるようなっており、 ここに、 spは、波長フィルターβqpを有する配列が観測者の注視方向で画素αij からなる格子の後ろに配置されているときに、2個の波長フィルターβpqの平
均水平間隔であり、又は画素αijからなる格子が観測者の注視方向で波長フィ
ルターβpqを有する配列の後ろに配置されているときに、2個の画素αijの
平均水平間隔であり、 Pdは、観測者における平均瞳孔距離であり、 daは、全観測空間で画素αijからなる格子と観測者もしくは観測位置との
間の可能なすべての平均間隔にほぼ等しい選択可能な観測間隔であることを特徴
とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項に記載した方法により場面/
対象物を立体的に表示するための装置において、影像Ak(k=1...n)か
らなる部分情報を再生するために、別々に励起可能なサブピクセルR、G、Bを
有するカラーLCディスプレイ(2)が設けられており、これらのサブピクセル
R、G、Bが列i及び行j内で画素αijに対応しており カラーLCディスプレイ(2)が励起回路と接続されていて、当該励起回路が
サブピクセルR、G、B上に影像Ak(k=1...n)の部分情報を関数 【数4】 によって生成し、 複数の波長フィルターβpqからなる配列が、観測者の注視方向を基準にして
、カラーLCディスプレイ(2)から所定の間隔zだけ前及び/又は後ろに配置
されており、当該配列内の波長フィルターβpqの位置によってサブピクセルR
、G、Bから出る光に対して拡散方向が指定されていて、当該拡散方向は、第1
の選択の影像Ak(k=1...n)の部分情報の大多数が1人以上の観測者(
1)の一方の眼で知覚可能であり、かつ第2の選択の影像Ak(k=1...n
)の部分情報の大多数が他方の眼で知覚可能であるような観測位置で交差してい
ることを特徴とする装置。 - 【請求項7】 波長フィルターβpqからなる配列として、サブピクセルR
′、G′、B′を有するカラーLCディスプレイ(3)が設けられており、当該
カラーLCディスプレイ(3)が列p及び行qにおいて関数 【数5】 によって励起されるようになっており、 ここに、 pは配列の行における波長フィルターβpqの指数であり、 qは、配列の列における波長フィルターβpqの指数であり、 bは、位置p、qにおける波長フィルターβpqに対して所定の透過波長/透
過波長範囲λbを規定し、かつ1〜bmaxの値を有し得る整数であり、 nmは、好ましくは組み合わせ画像に表示された映像Akの総数kに等しく「
ゼロ」より大きい整数の値であり、 dpqは、マスク画像の形成を変化させるための選択可能なマスク係数行列で
あり、 IntegerPartは、大括弧で囲まれた引数を越えない最大の整数を形
成するための関数であることを特徴とする請求項6に記載の装置。 - 【請求項8】 カラーLCディスプレイ(3)がサブピクセルR′、G′、
B′の透過率を変化させるための励起回路(6)と接続されていることを特徴と
する請求項7に記載の装置。 - 【請求項9】 観測者(1)の注視方向で見て、サブピクセルR、G、Bを
有するカラーLCディスプレイ(2)とサブピクセルR′、G′、B′を有する
カラーLCディスプレイ(2)の後ろに、白色光を放射する面状光源(4)が配
置されていることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項10】 波長フィルターβpqからなる配列と、これに付属してい
る面状光源(4)が構成ユニット、好ましくはエレクトロルミネサンス式ディス
プレイ、陰極線管、プラズマディスプレイ、レーザー照明ディスプレイ、LED
ディスプレイ、電界放出ディスプレイ又はポリマーベース表示装置の部分である
ことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項11】 配列内で個々の波長フィルターβpqが占める部分面が、
多角形輪郭、好ましくは正方形輪郭、特に好ましくは方形輪郭を有していること
を特徴とする請求項6乃至10のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項12】 サブピクセルR、G、Bを有するカラーLCディスプレイ
(2)と波長フィルターβpqとを組み合わせて構成ユニットを形成し、カラー
LCディスプレイ(2)と波長フィルターβpqからなる配列との、注視方向で
測定した間隔zが1mm〜10mmであることを特徴とする請求項6乃至11の
いずれか1項に記載の装置。 - 【請求項13】 観測者(1)の注視方向でカラーLCディスプレイ(2)
と波長フィルターβpqとからなる構成ユニットの前にレンズ、好ましくはフレ
ネルレンズが配置されており、それによりレンズの構成に応じて観測者にとって
場面/対象物の立体的画像の実写像又は仮想写像が生じることを特徴とする請求
項12に記載の装置。 - 【請求項14】 選択的に立体的又は二次元的に表示するための、請求項6
乃至13のいずれか1項に記載の装置で、波長フィルターβpqの透過性質を変
更するための手段が装備されていて、波長フィルターβpqが励起に応じて請求
項7による三次元的表示を目的として構成されているか、又は二次元的表示を目
的として全体で可能な限り透過的に、すなわち可視光をできるだけ透過させるよ
うにした装置。 - 【請求項15】 選択的に透過性質に関して選択された波長フィルターβp q か、又はすべての波長フィルターβpqに切り替えることのできる励起回路が
設けられており、そうすることによって選択的に場面/対象物の全表示を立体的
表示から二次元的表示に変更するか、又は単に選択された影像範囲を立体的表示
から二次元的表示に変更できるようにしたことを特徴とする請求項14に記載の
装置。
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