JP2006505174A - 三次元ディスプレイ - Google Patents

Abstract

本発明は、３次元（３Ｄ）画素により光を所定の方向に放出及び／又は送信し、これにより３Ｄシーンポイントを可視化することによる、３Ｄ画素を含む３Ｄディスプレイプレーンをもつ、３次元画像の３Ｄシーンモデルの可視化のための方法を提供する。該３Ｄシーンモデルが複数の３Ｄシーンポイントに変換されるように、３Ｄ画像の計算が提供され、該３Ｄシーンポイントは、少なくとも１つの該３Ｄ画素に少なくとも部分的に供給され、該少なくとも１つの３Ｄ画素は、３Ｄシーンポイントの可視化に対するその寄与を計算する。

Description

本発明は、３次元（３Ｄ）画素により発光及び／又は所定の方向に送出し、これにより３Ｄシーンポイントを可視化することで、３Ｄ画素を含む３Ｄディスプレイプレーンをもつ、３Ｄ画像の３Ｄシーンモデルを可視化するための方法に関する。
３Ｄ画素をもつ３Ｄディスプレイプレーンを有する３Ｄディスプレイ装置に関する。

３次元テレビジョン（３ＤＴＶ）は、ブロードキャストテレビジョンシステムにおける主要なゴールである。３ＤＴＶを提供することで、ユーザには、オリジナルシーンにより与えられた印象にできるだけ近い視覚的な印象が提供される。視力調節作用（accommodation）である３次元の印象を提供するための３つの異なる方法が存在し、この視力調節作用は、アイレンズがシーン、ステレオタイプの深さに適合することを意味し、両方の目がシーンへの僅かに異なる視野及び動きの視野を見ることを意味し、頭を動かすことがシーンへの新しくかつおそらく非常に異なる視野を与えることを意味する。

３Ｄ画像の良好な印象を提供するための１つのアプローチは、多くの数のカメラによるシーンを記録することである。それぞれのカメラは、異なる視点からのシーンを捕捉する。捕捉された画像を表示するため、全てのこれらの画像は、カメラの位置に対応する視野の方向で表示されなければならない。取得の間、多くのカメラが多くの空間を必要とし、互いに非常に接近して配置されねばならないので、送信及び表示は多くの問題を生じ、カメラからの画像は、送信されるべき高い帯域幅を必要とし、圧縮、伸張のための莫大な信号処理量が必要とされ、最終的に、多くの画像は、同時に示される必要がある。

文献WO99/05559より、レンチキュラースクリーンを使用した、Ｎ視野の自動実体鏡ディスプレイを提供するための方法が開示されている。レンチキュラースクリーンを使用することで、それぞれの画素は、その光を異なる方向に向ける場合があり、１つのレンチキュルの光ビームは、平行な光ビームである。この方法を提供することで、様々な視野を表示することが可能であり、したがって、視聴者のためのステレオの印象を提供することができる。ここで開示される方法は、それぞれの画素の外のそれぞれの画素について光の放出方向に関する情報の計算を必要とする。

従来技術の方法における問題点に鑑みて、本発明の目的は、表示装置と制御装置との間の帯域幅の低減を可能にする方法及び表示装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、表示装置の容易な製造を可能にすることにある。
本発明のなお更なる目的は、３Ｄシーンの３Ｄ幾何学の完全に正しい表現を提供することにある。

本発明の目的は、３Ｄシーンモデルが複数の３Ｄシーンポイントに変換されることを特徴とする方法により解決され、該３Ｄシーンポイントは、少なくとも部分的に少なくとも１つの該３Ｄシーンポイントに供給され、該少なくとも１つの３Ｄ画素は、３Ｄシーンポイントの可視化に対するその寄与を計算する。３Ｄ画素内の３Ｄシーンポイントに対する３Ｄ画素の寄与の計算は、画像の高速計算を可能にする。また、個別のユニットからディスプレイにこれらの画像を送信する必要なしに、莫大な量の画像をレンダリングすることができる。

２Ｄ画素は、光の放出又は送信を調整することができるデバイスである場合がある。空間の光変調器は、Ｎ_x×Ｎ_yの二次元画素のグリッドである場合がある。３Ｄ画素は、異なる強度の光を異なる方向に向けることができる空間光変調器を有するデバイスである場合がある。光源、レンズ、空間光変調器、及び制御ユニットを含んでいる場合がある。３Ｄディスプレイプレーンは、３Ｄ画素からなるＭ_x×Ｍ_yのグリッドを有する２Ｄプレーンである場合がある。３Ｄディスプレイは、画像を表示するための全体の装置である。

ボクセルは、３Ｄディスプレイプレーンの近くに位置する、サイズＤ_x，Ｄ_y，Ｄ_zをもつ小規模３Ｄボリュームである場合がある。３Ｄボクセルマトリクスは、３Ｄディスプレイプレーンの幅及び高さに等しい幅及び高さ、及びある深さをもつ大規模の容量である。３Ｄボクセルマトリクスは、Ｍ_xＭ_yＭ_zボクセルを有する場合がある。３Ｄディスプレイの解像度は、ボクセルのサイズとして理解される場合がある。３Ｄシーンは、対象物をもつオリジナルシーンとして理解される場合がある。

３Ｄシーンモデルは、３Ｄシーンに関する視覚的な情報を含むフォーマットにおけるデジタル表現として理解される場合がある。かかるモデルは、複数のシーンポイントに関する情報を含んでいる場合がある。モデルの中には、暗黙的にポイントを表現するエレメント（ＶＲＭＬ）として表面を有する場合がある。ポイントモデルのクラウドは、複数のポイントを明示的に表現する場合がある。３Ｄシーンポイントは、３Ｄシーンモデル内の１つのポイントである。制御ユニットは、入力としての３Ｄシーンポイントを有し、３Ｄ画素において空間光変調器にデータを供給するレンダリングプロセッサである場合がある。

３Ｄシーンは、３Ｄ画像の３Ｄモデルから検索される場合がある、多数の３Ｄシーンポイントから常に構成される。これら３Ｄシーンポイントは、ディスプレイプレーンの内外における３Ｄボクセルマトリクス内に位置される。３Ｄシーンポイントがディスプレイプレーン内に位置するときはいつでも、１つの３次元画素内の全ての２Ｄ画素は、共に動作し、全ての方向に光を放出し、最大の視野角を定義する。全ての方向で光を放出することで、ユーザは、ディスプレイプレーン内の３Ｄシーンポイントを見る。異なる３Ｄ画素からの多数の２Ｄ画素は共に動作するときはいつでも、３Ｄボクセルマトリクス内に位置されるシーンポイントを可視化する場合がある。

人間の視覚システムは、それら空間的な位置にある視覚的なシーンポイントを観察し、ここでは、光線の束は「最も薄い（thinnest）」。それぞれのシーンポイントについて、「放出された」光の内部構造は、シーンポイントの深さに依存する。異なる方向に現れる光は、シーンポイント内の異なる位置から、異なる２Ｄ画素から生じるが、構造が目の解像度以下である限り知覚的に目に見ることができない。このことは、最小の視距離は、従来のディスプレイと同様に、ディスプレイから保持されるべきであることを意味している。
それぞれ３Ｄ画素内の光を所定の方向に放出することで、全ての３Ｄ画素の全ての放出された光線が相互作用し、それら光線の束は、異なる位置で「最も薄い」。光線は、３Ｄボクセルマトリクス内のボクセルで相互作用する。それぞれのボクセルは、異なる３Ｄシーンポイントを表現する場合がある。

それぞれ３Ｄ画素は、特定の３Ｄシーンポイントの３Ｄ表示に対して寄与するか否かを解読する。これは、いわゆる、１つの３Ｄ画素の「レンダリングプロセス」である。全体のディスプレイにおけるレンダリングは、全ての３Ｄ画素について、又は全ての３Ｄ画素によりある３次元シーンからの全ての３Ｄシーンポイントを解読することで可能にされる。

請求項２記載の方法が好まれる。ある３Ｄ画素の２Ｄ画素は、ある３Ｄシーンポイントへの光を寄与させる。３Ｄシーンポイント空間位置に依存して、視聴者の側への印象が、３Ｄシーンポイントが３Ｄシーンにおけるように正確にその空間的な位置にあるように、異なる３Ｄ画素からの２Ｄ画素は光を放出する。

３Ｄ画素内のエラーに弾力性のある方法を提供するため、請求項３に係る方法が提供される。３Ｄシーンポイントを再分配することで、単一の３Ｄ画素におけるエラーが回避される場合がある。他の３Ｄ画素は、３Ｄシーンポイントの表示のために光をなお提供する。さらに、失われた３Ｄ画素は不適切な３Ｄ画素に類似しており、方形及びフラットパネルディスプレイは、任意の形状のプレーンに切断することができる。また、多数のディスプレイプレーンは、それら３Ｄ画素を単に接続することで１つのプレーンに結合することができる。結果的に得られるプレーンは、完全な３Ｄプレーンをなお示しており、プレーンの形状は、ある特定の角度からシーンを見ることを禁止する。

全ての３Ｄ画素内の３Ｄシーンポイントを再分配するのに並行して、請求項４記載の分配が好ましい。このいわゆる「負荷」モードでは、全ての画像は、３Ｄ画素の外で実際に取得されるか、又はレンダリングされる。その後、３Ｄ画素にロードされる。これは、静止画像を表示するために関心がある場合がある。

各３Ｄ画素内で並列にレンダリングを実行するよりはむしろ、請求項５記載の方法が提案される。レンダリングプロセス、たとえば、どの二次元画素が三次元シーンポイントの表示について光の寄与をしているかといった判定は、幾つかの３Ｄ画素を１つのレンダリングプロセッサに接続することで、又は「マスター」画素内のレンダリングプロセッサを有するため、非パラレルに部分的に行うことができる。例は、ディスプレイの３Ｄ画素の全ての行にレンダリングプロセッサを有する１つの専用の３Ｄ画素を設けることである。そのケースでは、最も外側の列の３Ｄ画素は、その行の「マスター」画素としての役割を果たし、その行の他の画素は、「スレーブ」画素としての役割を果たす。レンダリングは、全ての行について専用のプロセッサにより並列に行われるが、それぞれの行内で順次に行われる。

さらに、請求項６記載の方法が好まれる。３Ｄモデル内の全ての３Ｄシーンポイントが１以上の３Ｄ画素に提供される。それぞれ３Ｄ画素は、その入力から１以上の隣接する画素に全ての３Ｄシーンポイントを再分配する。効果的に、全てのシーンポイントは、全ての３次元画素に送信される。３Ｄシーンポイントは、位置、輝度、色に関する情報、及び更なる関連するデータをもつデータセットである。

それぞれの３Ｄシーンポイントは、座標ｘ、ｙ、ｚ及び輝度値Ｉを有している。３Ｄシーンポイントの３Ｄサイズは、３Ｄボクセルマトリクスのボクセルのサイズである場合があるディスプレイの３Ｄ解像度により決定される。全ての３Ｄシーンポイントは、順次、又は並列に、実質的に全ての３Ｄ画素に提供される。

一般に、それぞれの３Ｄ画素は、ディスプレイプレーングリッド内のその相対的な位置を知る必要がある。所定の３Ｄシーンポイントに対して光の寄与をしている２Ｄ画素の正しい計算を可能にする。しかし、請求項７記載の方法は、この問題を解決する。それぞれの３Ｄ画素は、その隣接する画素にそれらを送信する僅かに前に３Ｄシーンポイントの座標値を変える場合がある。これは、２つの３Ｄ画素間における位置における相対的な差を考慮するために使用することができる。そのケースでは、全体的な位置情報が３Ｄ画素内に記憶される必要があり、全ての３Ｄ画素の内部構造は、全体のディスプレイにわたり同じとすることができる。

いわゆる「ｚバッファ」メカニズムは、請求項８に従って提供される。３Ｄ画素は全ての３Ｄシーンポイントのストリームを受信するので、１を超える３Ｄシーンポイントは、同じ２Ｄ画素の寄与を必要とすることが起こる場合がある。２つの３Ｄシーンポイントがそれらの可視化について１つの３Ｄ画素内に位置される１つの２Ｄ画素の寄与を必要とする場合、どの３Ｄシーンポイントがこの特定の２Ｄ画素を「要求する」ことが決定される必要がある。この判定は、閉塞のセマンティクスにより行われ、視聴者に最も近いポイントが目に見えるべきであることを意味し、そのポイントがこの視点から他のシーンポイントを閉塞する場合があるためである。

水平視差は垂直視差よりも遥かに重要であるので、請求項９記載の方法が提供される。水平視差が組み込まれる場合、３Ｄシーンを表示するために要求される２Ｄ画素の数が低減される。２Ｄ画素の唯一の行による３Ｄ画素は水平視差を作るために十分である場合がある。

色を組み込むため、請求項１０記載の方法が提供される。３Ｄ画素内で、２つ以上の光源が空間又は時間的に多重化される場合がある。また、たとえばＲＧＢであるそれぞれの基本色について３Ｄ画素を有することもできる。なお、３つの３Ｄ画素のトリプレットは１つの３Ｄ画素として組み込まれる場合がある。

本発明の更なる態様は、特に前に記載された方法のための表示装置であり、ここでは、該３Ｄ画素は、３Ｄシーンの３Ｄシーンポイントを受信及び出力するための入力ポート及び出力ポートを有しており、該３Ｄ画素は、該３Ｄシーンを表現する３Ｄシーンポイントの可視化に対するそれらの寄与を計算するための制御ユニットを少なくとも部分的に備えている。

３Ｄ画素間の３Ｄシーンポイントの送信を可能にするため、請求項１２記載の表示装置が提案される。
３Ｄ画素のグリッド及び２Ｄ画素のグリッドが提供される場合もある。ディスプレイが正しい最小の視距離で見られるとき、３Ｄ画素のグリッドは、目の解像度以下である。ボクセルは、同じサイズで観察される。このサイズは、３Ｄ画素のサイズに水平及び垂直に等しい。深さ方向におけるボクセルのサイズは、ｔａｎ（１／２α）で割ったその水平サイズに等しい。αがそれぞれ３Ｄ画素の最大視野角である場合、ディスプレイの全体の視野角にも等しい。α＝９０°について、解像度は全ての方向で等方性である。３Ｄシーンポイントのサイズは、ファクタ１＋２｜ｚ｜／Ｎにより深さと共に線形に増大する。これは、ディスプレイの外側の自由空間において、どの位遠くまでシーンポイントを示すことができるかに関する制限を形成する。深さの位置ｚ＝＋／−１／２Ｎシーンポイントで、オリジナルの制限は、全ての方向で半分に分割され、これは最大の視野の境界として考慮することができる。

請求項１３記載の空間光変調器が好まれる。
請求項１４記載の表示装置もまた、ポイントの光源を使用するように好まれ、それぞれ２Ｄ画素は、非常に特定の方向に光を放出し、３Ｄ画素の全ての２Ｄ画素は、最大視野角をカバーする。

レンダリングの間、ディスプレイは、前もってレンダリングされた画像を示す。“ｅｎｄ”信号が受信されたときのみ、全体のディスプレイは新たにレンダリングされた画像を示す。
したがって、請求項１５記載の表示装置により提供されるように、バッファリングが必要とされる。いわゆる「ダブルバッファリング」を使用することで、レンダリングの間のフリッカが回避される場合がある。
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下の図を参照して明らかにされるであろう。

図１は、Ｍ_x×Ｍ_yの３Ｄ画素４のグリッドを含む３Ｄディスプレイスクリーンを示している。該３Ｄ画素４は、Ｎ_x×Ｎ_yの２Ｄ画素６のそれぞれのグリッドを有している。図１に示されるディスプレイプレーン２は、空間の指向性８により示されるように、ｘ−ｙプレーンに指向される。該３Ｄ画素４は、図２に示されるように、異なる方向でそれら２Ｄ画素６による光線を提供する。

図２ａ〜図２ｃは、２Ｄ画素６の上面図を示している。図２ａでは、ポイントの光源５が示されており、全ての方向、特に空間光変調器４ｈの方向で光を放出している。２Ｄ画素６は、該空間光変調器４ｈを使用することで、該ポイントの光源５から様々な方向での光線の送信を許可又は禁止する。どの２Ｄ画素６が光の送信を許可するかを定義することで、光の方向が制御される場合がある。該光源５、該空間光変調器４ｈ、及び該２Ｄ画素は、３Ｄ画素４内に含まれる。

図２ｂは、全体のディスプレイ及び厚肉レンズ９ａのための平行なバックライトを示している。これにより、全体の視野方向における光の送信を可能にする。
図２ｃは、従来の拡散バックライトが示されている。空間光変調器４ｈを通して光を向け、薄肉レンズを光変調器４ｈから焦点距離９ｃに配置することで、該薄肉レンズ９ｂから所定の方向に光が向けられる。

図３は、それぞれが２Ｄ画素６を有している幾つかの３Ｄ画素４の上面図を示している。図３では、ボクセルＡ及びＢ内の３Ｄシーンポイントのビューの可視化が示されている。該３Ｄシーンポイントは、３Ｄボクセルマトリクス内のボクセルＡ及びＢ内に可視化され、それぞれ３Ｄシーンポイントは、該３Ｄボクセルマトリクスの１つのボクセルＡ，Ｂにより定義される場合がある。ボクセルの解像度は、その水平サイズｄ_x、（図示せず）その垂直サイズｄ_y、及びその深さサイズｄ_zにより特徴付けされる。該ポイントの光源５は、２Ｄ画素のグリッドを有する空間光変調器に光を放出する。この光は放出されるか、又は該２Ｄ画素６によりブロックされる場合がある。

ディスプレイが示す３Ｄシーンは、多数の３Ｄシーンポイントから常に構成される。シーンポイントがディスプレイプレーン内にあるときは何時でも、同じ３Ｄ画素内の全ての２Ｄ画素６は、ボクセルＡにより示されるように共に動作し、これは、該ポイントの光源５からの光が全ての方向に向けられ、この３Ｄ画素４から放出されることを意味する。ユーザは、ボクセルＡ内の３Ｄシーンポイントを見る。

異なる３Ｄピクセル４からの多数の２Ｄ画素６が共に動作するときはいつでも、ボクセルＢにより見ることができるように、ディスプレイプレーンの３Ｄボクセルマトリクス内の位置にあるシーンポイントを可視化する場合がある。様々な３Ｄ画素４から放出された光線は共に動作し、それら光束は、ボクセルＢにより表される３Ｄシーンポイントの位置で「最も薄い」。どの２Ｄ画素６がどの３Ｄシーンポイントに対して光について寄与しているかを判定することで、３Ｄシーンは、ディスプレイ２のディスプレイレンジ内で表示される場合がある。ディスプレイが正しい距離で見られるとき、２Ｄボクセルマトリクスの解像度は、目の解像度以下である。

図４に更に詳細に見ることができるように、ボクセルＢ内の１つの３Ｄシーンポイントのレンダリングは、以下のように達成される。３Ｄ画素４による座標ｘ_3D、ｙ_3D、ｚ_3Dをもつあるシーンポイントのレンダリングが図４に示されている。図は、ｘ−ｙ平面に指向されており、３Ｄ画素４の１行の上面図を示している。垂直方向は図示されていないが、垂直方向における全てのレンダリングプロセスは、水平方向におけるのと同じである。

ボクセルＢ内の３Ｄシーンポイントの上面図をつくるため、ボクセルＢ内の２つの専用のポイントＰ及びＱは、図示されるように選択される。これらのポイントＰ，Ｑから、３Ｄ画素４内のポイントの光源５に向かってラインが引き出される。左にある３Ｄ画素４について、これは交点Ｓ_x及びＴ_xとなる。これら２つの交点Ｓ_xとＴ_xとの間でそれらの中点を有する全ての２Ｄ画素は、該ポイントＰ及びＱにより境界付けされる３Ｄシーンポイントの可視化に寄与する。交点Ｔ_xとＳ_xの間の距離は、距離Ｓ_zである。

値Ｓ_z，Ｓ_x，Ｓ_y，Ｔ_x及びＴ_yをもつ変換された座標は、以下のように、制御ユニットにおける信号処理の実現の簡略化のために発見される場合がある。

値Ｓ_x，Ｓ_y及びＳ_zは、変換された座標値である。それらの値は、ｘ_2D及びｙ_2D軸の単位であり、（浮動点又は固定点の数で実現される）分数とすることができる。ｚ_3Dがゼロのとき、

（外１）

における無限を回避するため、たとえば、ｚ_3D＝±１／２のような微小の非ゼロ値に確実に設定される。これは、目に見えない作用を有する。

右に隣接する３Ｄ画素について、先に識別された値は、その隣接する画素にそれを送信する前に、各３Ｄ画素により送信され、このことは、３Ｄ画素がディスプレイ内のそれ自身の位置に関する情報を必要とせず、実際に以下と同じであることを意味する。

類似の関係は、（図４に示されない）垂直方向における隣接する３Ｄ画素についても成り立つ。

３Ｄ画素のエラーに弾力性のある実現は、図５に示されている。３Ｄシーンモデルは、入力１０に送信される。この３Ｄシーンモデルは、ブロック１２内の３Ｄシーンポイントの群れへの変換のための基本としての役割を果たす。この３Ｄシーンポイントの群れは、出力１４で出力され、３Ｄ画素４に供給される。第一の３Ｄ画素４から、３Ｄシーンポイントの群れは、その隣接する３Ｄ画素に送信され、したがってディスプレイ内の全ての３Ｄ画素に送信される。

３Ｄ画素４の実現は、図６に示されている。それぞれの３Ｄ画素４は、入力ポート４ａ及び４ｂを有している。これら入力ポートは、クロック信号ＣＬＫ、交点信号Ｓ_x，Ｓ_y及びＳ_z、輝度値Ｉ及び制御信号ＣＴＲＬのためのポートを提供する。ブロック４ｅでは、該３Ｄ画素４について、入力ポート４ａ又は４ｂからのどの入力が該３Ｄ画素４について提供されるかが選択され、これは、存在するクロック信号ＣＬＫに基づいて行われる。両方のクロック信号ＣＬＫが存在するケースでは、任意のセレクションが行われる。シーンポイントの入力座標Ｓ_x，Ｓ_y及びＳ_z、並びに輝度値Ｉ、制御信号ＣＴＲＬは、３Ｄシーンポイントのディスプレイについて３Ｄ画素の寄与の計算について使用される。入力ポートの選択の後、全ての信号は、レジスタ４ｇにバッファリングされる。これにより、各クロックサイクルで各３Ｄ画素から次の３Ｄ画素にデータが進行するので、システムはパイプラインシステムとなる。

３Ｄ画素４内で、Ｔ_xとＴ_yを得るために２つの加算が実行され、その後、変換されたデータセットは、水平及び垂直の隣接する３Ｄ画素４に送出される。出力は、ブロック４ｆによりチェックされる。３Ｄ画素４は、セルフチェックを介して、それ自身正しく機能しないことを判定した場合、それら３Ｄ画素４が他の正しく機能する隣接する３Ｄ画素４からデータのみを受信するように、そのクロック信号ＣＬＫをその隣接する画素に送出しない。３Ｄ画素４で実行される加算は、Ｓ_x＋Ｓ_z及びＳ_y＋Ｓ_zである。

レンダリングプロセスは、３Ｄ画素４内で実行される。レンダリングプロセスを制御するため、グローバル信号“start”及び“end”は、全体のディスプレイ内で実行される。“start”信号の受信に応じて、全ての３Ｄ画素はリセットされ、レンダリングされるべき全ての３Ｄシーンポイントは、ディスプレイに送出される。全ての３Ｄシーンポイントは、全ての３Ｄ画素に供給される必要があるので、最後の３Ｄシーンポイントはディスプレイにおける全ての３Ｄ画素により受信されていることを保証するため、幾つかのクロックサイクルが待たれなければならない。その後、“end”信号は、ディスプレイの全ての３Ｄ画素に送出されなければならない。

レンダリング周期の間、ディスプレイは前にレンダリングされた画像を表示する。“end”信号の受信後に、全体の表示は、新たにレンダリングされた画像を示す。これは、「ダブルバッファリング」と呼ばれる技術である。視聴者がフリッカを観察するのを回避する。これは、新たな３Ｄシーンポイントが前の３Ｄシーンポイントを閉塞する場合があるので、たとえば「ｚバッファリング」により、レンダリングの間、２Ｄ画素のルミナンスは数回変わるとき、さもなければ発生する。

３Ｄ画素４内のレンダリングは、図７に示される。３Ｄ画素内のそれぞれ２Ｄ画素について、計算装置４ｇが含まれ、これにより、輝度値Ｉ及び変換された深さＳ_zの計算を可能にする。計算装置４ｇは、３つのレジスタＩ_ij、Ｓ_z,ij及びＲ_ijを備えている。レジスタＩ_ijは、時間的なルミナンスレジスタであり、レジスタＳ_z,ijは、時間的に変換された深さレジスタであり、レジスタＲ_ijは、空間光変調器に直接的に結合されており、その値の変化によってディスプレイの外観が変わる。それぞれ２Ｄ画素について、それぞれの２Ｄ画素について、値ｒ_i及びｃ_jが計算される。変数ｒ_iは、垂直方向における２Ｄ画素の値を表わし、変数ｃ_jは、水平方向における２Ｄ画素値を表している。

これらの変数ｒ_i及びｃ_jは、特定の２Ｄ画素が交点ＳとＴとの間に垂直方向及び水平方向にそれぞれあるか否かを示している。これは、図７において左及び上に示されるように、コンパレータ及びＸＯＲブロックにより行われる。

水平方向におけるコンパレータは、座標Ｓ_x及びＴ_xが水平方向において２Ｄ画素０〜Ｎ−１内にあるかを判定する。垂直方向におけるコンパレータは、座標Ｓ_y及びＴ_yが垂直方向において２Ｄ画素０〜Ｎ−１内にあるかを判定する。座標が２つの２Ｄ画素の間にある場合、コンパレータのうちの１つの出力はＨＩＧＨであり、ＸＯＲボックスのうちの出力もＨＩＧＨである。

１つの３Ｄ画素内で、Ｎ_x×Ｎ_yの２Ｄ画素が提供され、ここで、インデックス０＜＝ｉ，ｊ＜＝Ｎ−１である。それぞれ２Ｄ画素ｉｊはレジスタを有し、１つは、ルミナンスＩ_ijのためであり、１つは、この２Ｄ画素がレンダリングの間に特定の瞬間で寄与されたボクセルの変換された深さＳ_z,ijのためであり、１つは、（図示せず）２Ｄ画素の空間光変調器に結合されるＲ_ijである。それぞれの画素のルミナンス値は、変数ｒ_i及びｃ_j、並びに寄与したボクセルの深さを示す深さ変数ｚ_ijにより決定される。ｚ_ij値は、現在の変換された深さＳ_zを変換された深さＳ_z,ijと比較するコンパレータＣＯＭＰからのブール代数の変数である。

２Ｄ画素の過去の３Ｄシーンポイントへの寄与が、入力に現在供給された３Ｄシーンポイントに変化するかは、３つの必要な要件に依存する。
ａ）交差の要件は、水平に適合する（ｃ_i＝１）
ｂ）交差の要件は、垂直に適合する（ｒ_j＝１）
ｃ）現在の３Ｄシーンポイントは、過去の３Ｄシーンポイント（ｚ_ij＝１）よりも視聴者の近くにある。

制御信号“start”は、全てのレジスタをリセットする。レジスタＩ_ijは、「ブラック」に設定され、Ｓ_ijは、ｚ＝−無限大を表す値に設定される。その後、全ての３Ｄシーンポイントは、全ての３Ｄ画素に供給される。それぞれ３Ｄシーンポイントについて、全ての２Ｄ画素のルミナンス値が決定される。２Ｄ画素が交点Ｓ、Ｔの間にあるケース、これは、ｒ_i＝ｃ_j＝１を意味し、「ｚバッファ」メカニズムは、新たな３Ｄシーンポイントが前にレンダリングされたシーンよりも視聴者に近くにあるかを判定する。知覚にある場合、３Ｄ画素は、２Ｄ画素が現在の３Ｄシーンポイントの視覚化に寄与するかを判定する。３Ｄ画素は、３Ｄシーンポイントのルミナンス情報をそのレジスタＩ_ijにコピーし、３Ｄシーンポイントの深さ情報をレジスタＳ_zijにコピーする。

“end”信号が受信されたとき、ルミナンスレジスタＩ_ijの値は、３Ｄ画像を表示するため、それぞれ２Ｄ画素のルミナンスを決定するためにレジスタＲ_ijにコピーされる。記載された方法を提供することで、如何なる数の視聴者は、ディスプレイを同時に見ることができ、アイ・ウェアを必要とせず、全ての視聴者についてステレオ及び動きの視差が提供され、完全に正しい３Ｄの幾何学的形状でシーンが表示される。

３Ｄディスプレイスクリーンを例示する図である。 図２ａ、図２ｂ及び図２ｃは、３Ｄ画素のための実現を例示する図である。 ３Ｄスクリーンポイントの表示を例示する図である。 隣接する３Ｄ画素によるシーンポイントのレンダリングを例示する図である。 ３Ｄ画素間の相互接続を例示する図である。 ３Ｄ画素の実現を例示する図である。 ３Ｄ画素内のレンダリングのための実現を例示する図である。

Claims (15)

1. 該３次元画素により光を所定の方向に放出及び／又は送信し、３次元シーンポイントを可視化することで、３次元画素を含む３次元ディスプレイプレーンにより、３次元画像の３次元シーンモデルを可視化する方法であって、
   該３次元シーンモデルが複数の３次元シーンポイントに変換されるステップと、
   該３次元シーンポイントが少なくとも１つの３次元画素に少なくとも部分的に供給されるステップと、
   該少なくとも１つの３次元画素が３次元シーンのポイントの視覚化に対するその寄与を計算するステップと、
   を有することを特徴とする方法。
2. 該３次元画素に含まれる２次元画素により光が放出及び／又は送信され、それぞれの２Ｄ画素は、該３次元シーンモデルのシーンポイントに光学的に寄与している異なる方向に光を向ける、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 該３次元シーンポイントは、該３次元画素に対して順次又は並列に供給される、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 所定の３次元シーンポイントに対する３次元画素の光の寄与は、３次元シーンポイントを該３次元画素に供給する前に行われる、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 所定の３次元シーンポイントに対する３次元画素の光の寄与は、該３次元シーンポイントを残りの行又は列の３次元画素にそれぞれ供給する前に、１行又は１列の３次元画素内で計算される、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
6. ３次元画素は、入力の３次元シーンのポイントを少なくとも１つの隣接する３次元画素に出力する、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
7. それぞれの３次元画素は、該３次元シーンのポイントを少なくとも１つの隣接する３次元画素に出力する前に、３次元シーンのポイントの座標を変更する、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
8. ２以上の３次元シーンポイントが１つの３次元画素からの光の寄与を必要とする場合、該３次元シーンポイントの深さ情報は決定的である、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
9. ３次元ディスプレイプレーンの該２次元画素は、１つのプレーン内でのみ光を送信及び放出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
10. それぞれ３次元画素内で空間又は時間多重することで、色が混合される、
    ことを特徴とする請求項１記載の方法。
11. 請求項１記載の方法のための３次元ディスプレイ装置であって、
    ３次元画素をもつ３次元ディスプレイプレーンを有し、
    該３次元画素は、３次元シーンのポイントを受信及び出力するための入力ポート及び出力ポートを有し、
    該３次元画素は、該３次元シーンを表現する３次元シーンのポイントの可視化に対する寄与を計算するため、制御ユニットを少なくとも部分的に有する、
    ことを特徴とする３次元ディスプレイ装置。
12. 該３次元画素は、３次元シーンのポイントのパラレル及びシリアルの送信のために相互接続される、
    ことを特徴とする請求項１１記載の３次元ディスプレイ装置。
13. 該３次元画素は、２次元画素のマトリクスをもつ空間光変調器を有する、
    ことを特徴とする請求項１１記載の３次元ディスプレイ装置。
14. 該３次元画素は、該２次元画素に光を供給するポイントの光源を有する、
    ことを特徴とする請求項１１記載の３次元ディスプレイ装置。
15. 該３次元画素は、該３次元画素内の該２元画素のうちのどの画素が３次元シーンのポイントに対して光学的に寄与しているかを判定するための値を記憶するためのレジスタを有する、
    ことを特徴とする請求項１１記載の３次元ディスプレイ装置。
    
    
    

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