JP2009514030A - 裸眼立体レンズアレイとディスプレイ画面の膨張差の温度補償 - Google Patents

Abstract

裸眼立体画像を表示する方法およびシステムを示す。設計は、表示装置、レンズアレイ、およびレンズアレイと関連付けられた計算エンジンを含む。計算エンジンは、レンズアレイの温度膨張の影響を評価し、レンズアレイの温度膨張の影響に基づいてインターディジテーション機能を実行するように構成される。代替として、設計は、温度調整係数の計算を含み、温度調整係数は、予想レンズアレイの寸法変化の大きさをレンズアレイが遭遇する予想温度と関連付ける。画像は、温度調整係数に基づいてインターディジテーションされる。

Description

本願は、２００５年１０月２７日に出願され「Temperature Compensation for the Differential Expansion of an Autostereoscopic Lenticular Array and Display Screen」と題する発明者Lenny LiptonとRobert Akkcaによる米国仮特許出願６０／７３０，７２２に基づく優先権を主張し、この出願は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。

本設計は、一般に、裸眼立体ディスプレイ（autostereoscopic display）の技術分野に関し、より具体的にはレンズアレイとその下にあるディスプレイの膨張差に起因する影響を緩和するためのソフトウェア技術に関する。

現在の裸眼立体画像技術（例えば、Real D SynthaGram）は、図１に示したような表示面上のＷｉｎｎｅｋ傾斜レンチキュラー（lenticular）要素アレイを利用してレンズアレイを形成する。図１は、レンズスクリーン１０２がフラットパネル表示モニタ装置面上に配置されたフラットパネル表示モニタ装置１０１を示す。レンズスクリーンは、裸眼立体ビューの様々な成分を視聴者の視聴ゾーンの異なる区分に導くように構成される。

レンズアレイは、マイクロレンズアレイ、レンズスクリーン、レンズスクリーンまたはレンズシートと呼ばれることもある。レンズシート（非特許文献１に記載されている）は、多数の半円筒状の平行な列になったコーデュロイ状レンズ要素を使って構成されている。この構成では、ソフトウェアは、複数の透視画像ビュー上で働くインターディジテーションマッピング技術（interdigitation mapping technique）を提供する。このインターディジテーションマッピング技術は、ディスプレイを見ている視聴者が、左目でいくつかの左目用ビューのうちの１つのビューを見て、右目でいくつかの右目用ビューのうちの１つのビューを見ることを可能にする。この技術によって、視聴者は、特殊ガラスや他の選択装置を必要とすることなく、立体的な画像や動画を見ることができる。画像選択がディスプレイ画面の面またはその近くで行われるので、視聴者は、選択装置を装着する必要がない。

レンズアレイに関する主な商業的問題は、表示特性、特に表示ゾーンの角度範囲が、ディスプレイが暖まって定常温度に達するときの時間の経過と共に変化することに関係する。例えば、電源投入後、ディスプレイ画面および関連レンズアレイは、１時間で温度が華氏７５度（セ氏約２３．９度）から華氏１０５度（セ氏約４０．６度）に上昇する。レンズアレイ（一般に、ガラス基板上に被覆されたエポキシレンチキュラー）は、ディスプレイと同じ割合で膨張しない。例えば、液晶ディスプレイは、印刷されたマトリクスカラースクリーンと偏光子と関連した液晶材料が充填されたガラスチャンバである。ディスプレイとレンズスクリーンは、液晶ディスプレイの場合のようにディスプレイを照明する副作用として、あるいはプラズマディスプレイの場合のように放射要素の低い効率の結果として加熱される。

最初の始動状態から定常動作状態までの時間の経過と共に温度変化を引き起こす更に別の熱源には、他の関連した電子機能によって生じる熱の寄与がある。室温において、レンズアレイレンチキュラーは、ディスプレイのピクセルに対して特定の相対位置を有する。レンズアレイが暖まり始めその定常動作温度に達すると、レンズシートとディスプレイとの寸法関係が変化する。この寸法関係の変化によって、ピクセルに対するレンチキュラーの位置の変化が生じる。温度変化で生じるずれがわずかでも、裸眼立体画像の光学特性が変化する。これらの光学特性の変化は、視聴者から見たときの裸眼立体画像品質を低下させる。例えば、インターディジテーションモデルが、わずか０．１％ずれたピッチ値（隣り合ったレンチキュラー上の最大ポイント間の距離などのレンチキュラー面間の距離）を利用すると、最適視距離が実質的に変化する。実際には、このピッチの変化によって視聴ゾーンの幅が狭くなり、そのため裸眼立体画像を検視できる場所を見つけにくくなる。

特定の温度効果に関して、ディスプレイの電源が投入されたとき、ディスプレイとレンズシートは両方とも、室温で動作し始め徐々に温度が上昇する。現在の立体表示ソリューションは、定常動作温度で使用するインターディジテーションモデルを採用しており、モニタが完全に暖まるまで示される裸眼立体画像が完全に有効にならない場合があることを容認している。そのような現在の設計の問題点は、暖機期間中に視聴ゾーンの角度範囲が著しく変化する場合があることである。

オーコシ（Okoshi）、「３次元イメージング技術（Three Dimensional Imaging Techniques）」、米国、ニューヨーク、アカデミックプレス（Academic Press）、１９７６年

従って、ピッチ、オフセットおよびディスプレイ画面に対する傾斜を含むレンズスクリーンの光学表示特性に影響を及ぼす温度変化に合わせて調整するディスプレイ設計を提供することが有利になる。インターディジテーション計算に含まれるそのようなレンズスクリーンの光学表示特性を温度に関連した変動に合わせて調整することにより、最初の暖機期間中と、裸眼立体モニタが暖まりつつある期間中ずっと、最高画像品質が可能になり、最終的に長期間の定常動作中に最適な性能を維持することができる。そのような裸眼立体設計は、これまで利用可能であった設計よりも優れた視聴経験を提供することができる。

本設計の１つの態様によれば、裸眼立体画像を表示するための装置が提供される。この装置は、表示モニタ、前記モニタと関連付けられたレンズアレイ、およびレンズアレイと関連付けられた計算エンジンを有し、計算エンジンは、レンズアレイの温度膨張の影響を評価し、レンズアレイの温度膨張の影響に基づいてインターディジテーション機能を実行するように構成される。

設計の第２の態様によれば、レンズアレイと関連付けられたディスプレイの裸眼立体画像をインターディジテーションする（interdigitate）方法が提供される。この方法は、温度調整係数を計算する段階を含み、温度調整係数は、予想されるレンズアレイ寸法の変化の大きさをレンズアレイが遭遇する予想温度に関連付ける。この方法は、更に、温度調整係数に基づいて画像をインターディジテーションする段階を含む。

本発明の以上その他の利点は、以下の発明の詳細な説明と添付図面から当業者に明らかになるであろう。

本発明は、添付図面の図に限定としてではなく例として示される。

以下の説明と図面は、ここで述べるシステムおよび方法を当業者が十分に実施できるようにする特定の実施形態を示す。他の実施形態は、構造的変更、論理的変更、プロセス変更または他の変更を含むことができる。例は、可能な変形例を表しているに過ぎない。個々の構成要素と機能は、一般に特に断らない限り任意選択であり、操作の順序は変更可能である。いくつかの実施形態の部分と特徴は、他の実施形態に含まれるかあるいは代用されてもよい。

この設計は、裸眼立体表示用のレンズスクリーンによって複数のソースビューを表示用のイメージマップに結合するインターディジテーションプロセス中に、ディスプレイ温度に基づいてインターディジテーションパラメータ値と設定値を調整する装置および方法を提供する。インターディジテーションパラメータには、レンズピッチ、オフセットおよび／または傾斜があるが、これらに限定されない。これらの中で最も重要なものは、レンズピッチであると考えられる。レンズピッチと同じ量を表すために、レンチキュラー密度の逆数が使用されることもある。

今日の裸眼立体設計は、異なるすべてのソースビュー画像からピクセルまたはサブピクセル（単一ピクセルの赤、緑、青成分）を取得し、それを合成インターディジテーション画像に配列するインターディジテーションプロセスを使用している。例えば、特定のソースビュー画像からのサブピクセルが、画像を見る人の特定の視聴ゾーンに対応するレンズアレイ内のマイクロレンズの部分の下に現われる場合に、そのサブピクセルは、インターディジテーション画像に複写されることがある。次に、インターディジテーションサブピクセルデータは、表示装置内の実際のサブピクセルに渡され、図２に示したようなレンチキュラーマイクロレンズアレイに通される。このようにサブピクセルデータを渡すことにより、裸眼立体画像の描画が可能になる。

図２は、レンズアレイのプロファイルを示し、ここでレンチキュラー２０１は、レンズ要素が画面から外に向いた状態で示されている。２０２の装置サブピクセルがそれぞれ１ドットの光を生成する。これらのドットは、赤、緑または青の情報を伝える。これらのサブピクセルは、離散的で別々にアドレス可能な光ドットを表わす。図２では、各レンチキュラーは、ポイント２０３で複数のサブ領域に分割される。この図では、適切なレンチキュラーサブ領域の下に表わされたソースビュー画像に対応して番号付けされた０〜８の９つのサブ領域が示されている。例えば、２０４の番号４の中間ソースビューは、そのデータが、レンチキュラーの中間サブ領域の真下に位置決めされなければならない。

現在の設計は、インターディジテーションのために個々のピクセルを単純に選択するのではなく、ピクセルまたはサブピクセルレベルでサンプリングし補間することもある。要するに、現在の設計は、特定のレンズスクリーン構成によって表示するための複数のビューをインターディジテーションし、それにより裸眼立体表示装置が動作するようにする計算プロセスを採用している。

インターディジテーションプロセスは、レンズスクリーンの光学表示特性の正確な数学的モデルを必要とする。そのような特性には、一般に、レンズアレイの物理構成が含まれる。主要なパラメータは、使用する座標系と関連づけられるようなピッチ、オフセットおよび傾斜である。

計算モデルの性質により、特定の視距離に固有の最適化可能な方法が存在する。インターディジテーションに使用されるレンズピッチが一般に実際の透視カラムのピッチより数パーセント大きく、その結果レンズ効果が有限の視距離で内方に集中するので、視距離は重要である。あるいは、インターディジテーションモデルは、必要な視距離に基づくインターディジテーションプロセスの補償によってすべての視距離に適用可能なピッチ、傾斜およびオフセット値を可能にする。インターディジテーションプロセスは、様々なレンズシート構成要素の焦点距離や屈折率などのレンズスクリーンに関する追加のデータを必要とする場合がある。更に、インターディジテーションプロセスは、表示全体の物理属性（幅と高さを含む）とそのピクセル構成（ピクセル解像度とサブピクセルの配列のしかた）をモデル化する。インターディジテーションプロセスが、見やすい高品質立体シーンを有効に提供するには、スクリーンとそのレンズシートを記述するすべてのデータが正確でなければならない。

詳細には、インターディジテーションプロセスによって使用される表示ピッチ値は、誤差がディスプレイの幅全体に累積するので特に重要である。前述の例では、０．１％ずれたピッチ値（レンズアレイが約６００本のレンズカラムを含む場合）が、画面の左側に裸眼立体効果を提供する。画面の右側では、１レンズ当たりのピッチの誤差０．１％は、６００本のレンズで誤差６０％まで蓄積する。１％よりかなり小さい誤差で、インターディジテーションプロセスが無効になり、わずか０．０３％のピッチ誤差がインターディジテーションの有効視距離を大きく変化させる。

現在の立体表示ソリューションは、インターディジテーションモデルを定常動作温度で使用することに限定されており、また表示される裸眼立体画像が、モニタが完全に暖まるまで完全には有効にならないことを許容している。このような設計の問題は、暖機期間中に視聴ゾーンの角度範囲が著しく狭くなる場合があることである。

これと対照的に、本設計は、ユニットが、起動時、暖機中、およびディスプレイが通常動作温度や定常動作温度でない他の時間に適切に機能するように、必要に応じてインターディジテーションピッチや他の設定値を調整することを可能にする。所定の視距離の場合、ユニットが既に通常動作温度であると仮定すると、インターディジテーションピッチは特定の値を有する。本設計は、ディスプレイやレンズシートの動作温度に関係なくまたオペレータの介入を必要とせずに、視聴者に視聴経験の一貫性を提供することができる。

隣接ピッチ誤差の１つの可能な原因は温度である。ディスプレイの電源を入れたとき、ディスプレイ（およびレンズシート）は、室温で動作し始めて徐々に温度が上昇する。レンズアレイが、ガラスまたは硬質プラスチック層に貼り合わされているか、好ましくはガラス基板上にキャスティングされたプラスチックまたはエポキシの小型レンズとして積層されている場合でも、始動温度と定常動作温度の間では、図３に示したように、十分に立体効果を損なう膨張が起こる。図３は、レンズアレイの断面と上昇した温度の影響を示す。ピクセル面３０２は、レンズアレイの下にあり、ピクセルレイアウトサイズは変化しないままである。レンズアレイ３０１ａは、レンズアレイが低い温度のときの関係を示す。レンズアレイ３０１ｂは、レンズアレイが通常動作温度まで加熱されたときの関係を示す。レンズアレイは、サイズがわずかに膨張している（説明のために、図３ではサイズの膨張が誇張されている）。

図４は、温度補償システムの構成要素とインタフェースを有する裸眼立体レンズアレイおよびディスプレイ画面４０１を示し、図４に示した特定の構成は、レンズシートの隣または近くに温度センサ４０２を位置決めすることができる。理想的には、温度センサ４０２は、センサ機構が装置に組み込まれ配線がディスプレイのベゼルによって隠されており、見えないかまたはほとんど見えない。ケーブルとコネクタ４０３が、温度センサ４０２とインターディジテーション機能を計算する装置（図示せず）との間の物理インタフェースを提供することができる。この計算エンジンが表示装置内にある場合、温度センサは外部物理インタフェースを必要としない。

この構成では、本設計は、レンズスクリーンの近くに位置決めされまたは取り付けられた温度センサ４０２からデータを収集することができる。この温度センサから収集されたデータは、インターディジテーション関数を計算するために使用されるプロセッサや計算処理装置などの装置への入力を提供することができる。この入力に基づいて、本設計は、インターディジテーションピッチ、オフセットおよび／または傾斜を調整したり、他の適切な要素に合わせて調節したりすることができる。本設計は、ファームウェアを使ってディスプレイ用に温度補償を行うインターディジテーションエンジンを実現する。代替として、本設計は、インターディジテーション機能がディスプレイと別のコンピュータによって実行されるシステムなどでは、他の構成のために実現されてもよい。この構成では、本設計は、温度センサをコンピュータの装置ポートのうちの１つに接続するのに十分なケーブル４０３を提供することができる。環境により他の実施態様が実現可能である。

温度センサ４０２は、レンズシートの現在の温度を測定し報告するように構成されてもよい。温度センサ４０２は、最初に、通常のシステム始動温度に対応する温度を測定し報告し、その後で始動温度と通常動作温度との間の中間温度設定を測定することができる。測定される温度値は、一般に、周囲温度、湿度、気流の変化、および冷却に対する物理的妨害を含むいくつかの因子により変化しまたは影響を受ける。これらの因子により、温度が通常より高い温度か予想始動温度より低い温度になることがある。同様に、装置の電源が切られている間の冷却率が変化することがあり、その結果、完全に冷える前にディスプレイの電源が再び入れられた場合は始動温度が変化する可能性がある。本設計は、全体的なレンズスクリーン温度値を表すデータを収集し報告するのに十分な１つまたは複数の温度センサを使用してもよい。温度センサが、レンズスクリーン全体の温度値を十分に表わさない状況では、本設計は、測定した温度をほとんどのレンズシートの予想温度値に変換するための更に他の数学的関数を含んでもよい。例えば、温度測定値が、特定の大きさより高くなり、次に横ばい状態になった場合、そのような現象は、温度センサに近くないレンズシートの他の部分が、特に低い温度状態にさらされ、測定温度を低くすることによってこれを考慮する場合があることを示す。本設計は、数学的関数を単純化するためにレンズシートが等方性であるが、異方性レンズシートの仮定に基づくマッピングなどのマッピングも使用できると仮定することができる。

この考察は、前述のレンズアレイを直接参照しているが、これらの教示は、ほとんどの部分で、現在述べている屈折レンズ光学素子と光学的に交換可能な代替のラスタ障壁選択装置にも等しく適用可能である。そのような装置はレンズアレイと同じ温度膨張問題を抱えており、そのような装置にとって、本明細書で提供される概念を使用するそのような温度膨張問題に対する補正は極めて有益な場合がある。

特定の表示モニタにおいて、温度とピッチ値に適用される調整係数との関係は、ほぼ線形であり、図５に示したグラフで表わされる。他の表示モニタは、温度とピッチ値に適用される調整係数とが非線形関係を示し、より高い温度でのピッチ変化が少ない。非線形関係は、プラスチック基板アレイよりもゆっくりと膨張するガラスのような材料への積層などの、レンズシート属性によって生じることがある。図５は、特定のディスプレイモデルのレンズアレイ素子温度と温度関連調整係数との１つの可能な関係を表わすグラフである。温度センサによって測定されたレンズアレイ素子の温度は、図５にグラフ横軸５０１として表わされている。このグラフの縦軸５０２は、温度調整係数値の範囲を表わす。この表示モニタモデルの通常動作温度は、図５に示したグラフ上のポイント５０３で示される。この温度で、温度調整係数は１．０であり、これは、調整が不要であることを示す。レンズアレイ温度を調整係数と関連付ける１組の先行試験データポイントまたは基準データポイントは、ポイント５０４に示されている。本設計は、ポイント５０４における先行試験データポイント間を補間することによって更に別の１組のデータポイントを算出することができ、この補間は、平均化、加重平均、スプライン関数などを限定なしに含む数学的関数を含む。

本設計の温度センサは、値ｘを有するレンズアレイ温度を測定し報告することができる。本設計は、レンズアレイ温度ｘを調整係数ｆに変換する関数を使用することができる。この関数は、レンズアレイ温度と調整係数に関して図５に示したグラフによって表わされる。関数ｆは、線形関係でもよく、レンズシート属性（プラスチック基板レンズアレイよりゆっくり膨張するガラスのような材料への積層など）に依存してもよく、この関係は、温度が高いほどピッチ変化が少ない非線形でよい。そのような関数は、様々な温度条件にさらされたときにアレイ上の様々なポイントにおける測定値の取得などのレンズアレイの温度測定に基づいて開発されてもよく、あるいはレンズアレイの構造の物理学特性とその既知の温度特性に基づいて開発されてもよい。このケースでの温度調整係数ｆは、ｘが通常温度または予想動作温度と等しいときに１．０の値を有する。

温度補償ピッチ値（ｐ）は、以下の式を用いて得られる。
ｐ＝ｐ_０ｘｆ （１）
ここで、ｐ_０は温度補償前のピッチ値である。温度調整係数ｆは、他の設定値に適用される場合もある。例えば、レンズ厚の大きさを用いて特定の視距離に対するピッチ値を計算する場合は、温度調整係数ｆをピッチに適用し、次に、温度と視距離の両方の補正を含む最終インターディジテーションピッチを計算するために使用されるレンズ厚さ値にｆを適用する。

温度ｘを温度調整係数ｆに変換するために使用する関数は、いくつかの計算形態をとることができる。１つの実施態様は、実験データに基づく所定の近似値の参照テーブルと、その参照テーブル内のこれらの近似値に任意の温度ｘを温度調整係数ｆに変換するのに十分な補間を適用することができる数学的関数と、を含むことができる。

動作において、例として、レンチキュラーレンズアレイが、温度が上昇するときに膨張する傾向がある場合、アレイは特定の寸法だけ膨張する。膨張レベルは、既知でもよく定量化されてもよい。例えば、室温から１０度上昇すると、レンズアレイは、特定の大きさ（例えば、０．５パーセント）だけ膨張する場合がある。従って、この例では、２０インチ（約５０．８ｃｍ）幅のアレイは０．１インチ（約０．２５ｃｍ）膨張することがある。そのような膨張によって、この膨張のインターディジテーションプロセスによる補償がないと、通常、視聴者が感じる画質が低下する。

本設計は、温度調整係数ｆを計算し、係数ｆが１の場合は、膨張が予期されずまたインターディジテーションプロセスによって補償されない。温度調整係数が１．０を超える場合（熱でレンズアレイが膨張する前述の例など）、インターディジテーションプログラムは、例えばピクセルをレンズアレイの膨張部分の下になるように移動させ、表示されるピクセルを変化させることによってこの膨張に対応する。例えば、前述の例では、レンズシートが８ピクセル幅を有するレンチキュラーを含み、すなわちレンズアレイの断面が８ピクセルにわたると仮定する。検討しているレンチキュラーが、レンズアレイの最も外側のポイントにあり、温度分布と膨張がレンズアレイの中心から外方に均一であると仮定する。最も外側のレンチキュラーが、０．５パーセント（すなわち、２０インチのレンズアレイで０．１インチ）移動すると予想され、これは、画像を適切にユーザに伝えるために、この外側のレンチキュラーの下の８つのピクセルのいくつかの色を、例えば青から赤に、変化させなければならない場合があることを示す。

インターディジテーションプロセスでは、レンズアレイの構成は、ディスプレイに送られる複数のビューに組み込まれており、レンズアレイが通常より大きいかまたは小さい場合にはピクセルの異なる割り当てが保証される場合がある。本設計において、評価の基準となる温度測定値が単一か複数か、あるいは動作時間などの他の係数を評価基準とするかに関係なく、アレイの予想される膨張または実際の膨張は、温度調整係数ｆと関連付けられる。ｆが１．０より大きい場合は、レンズアレイが膨張すると予想され、一般に、線形関係や非線形関係などの何らかの式によって温度調整係数と関連付けられる。温度調整係数が１．００５のとき、全スクリーン幅、ピッチ、または何らかの他の寸法または属性の０．００５パーセントが膨張する場合があり、インターディジテーションプログラムは、このレベルの膨張状態の下で最もよく見えるようにピクセルを割り当てる。

本設計は、また、温度センサを使用せずに様々なレンズアレイ温度を補償するためにインターディジテーションピッチ、オフセット、傾斜および他の設定値を調整するように構成されてもよい。本設計のこの構成は、例えば時間を測定して、寸法変化を補正するためにレンズアレイとディスプレイ画面に対する温度と関連した影響を評価することができる。一般に、今日の計算処理装置（即ち、プロセッサ）は、時間測定機能を含む。本設計は、時間を測定するために利用可能な計算処理装置を使用し、したがって物理センサや他の付加的なハードウェアを必要としない場合がある。本設計は、時間の関数としてモニタレンズアレイの予想温度に基づく調整係数ｆの値の参照テーブルを含むことができ、そのような測定値を、ピッチ、オフセット、傾斜および他の変量に関連するインターディジテーションパラメータの変化と関連付けることができる。

更に、本設計は、レンズアレイとディスプレイ画面の膨張差に対する観察された変化の測定値に基づく調整係数ｆの値の参照テーブルを含むように構成されてもよい。そのような測定値は、表示モニタ上に複数のターゲット要素を表示し、温度変化によるターゲット要素のずれを測定し、測定した変化を視距離に対してプロットすることによって得ることができる。

インターディジテーション機能を実行する計算処理装置が、表示モニタユニット内にある場合、本設計は、表示モニタが活動化され非活動化されたときに温度、時間または他の関連情報を容易に利用することができ、インターディジテーション機能が、動作中のモニタ活動の時間を想定温度値と関連付けることができる。インターディジテーションエンジンが、表示モニタと別個のコンピュータまたは装置内にある場合、本設計は、コンピュータまたは別の装置がオンオフされたすべてのイベントの時間データを検出し記録するメモリ常駐ユーティリティや他の機構を提供することができる。本設計は、コンピュータシステムがオンのままのときに表示モニタをオンまたはオフするモニタ画面セーバ機能または省電力機能を関連付ける時間データを検出し記録し、それに従って調整パラメータを調整することができる。

コンピュータまたは装置が表示装置と別のそのような構成は、温度センサで構成された本設計と類似の方式で調整係数ｆを提供することができる。温度センサの手法と同じように、ｆを計算する関数は、本設計の時間測定構成ために得られた実験データから作成された内部参照テーブルに基づく。この構成では、レンズシートの表面温度を評価する必要はない。この手法は、低温始動（cold start-up）後の測定時間に基づいて、温度に関連した変化をレンズピッチに対して定量化することができる。

図６は、特定のディスプレイモデルの典型的な低温モニタ始動からの経過時間と温度に関連した調整係数との１つの可能な関係を表すグラフである。このグラフは、加熱関数Ｈ（ ）を表わす。図６では、インターディジテーションも処理する計算処理装置内の時間測定回路によって測定されたモニタの低温始動からの経過時間は、グラフの横軸６０１として表わされている。図６に示したグラフの縦軸６０２は、温度調整係数値の範囲を表わす。ディスプレイが通常動作温度に達すると予想される経過時間を表わすグラフ上のポイントは、ポイント６０３で示される。このポイントで、温度調整係数は１．０であり、これは調整が必要ないことを示す。始動時に表示装置が低温のときに必要な温度調整係数を表わすグラフ上のポイントは、ポイント６０４で示される。本設計は、先行試験したデータポイント６０５間を補間することによって別の組のデータポイントを計算することができる。

温度センサの手法と同じように、ｆを計算するために使用される関数は、実験データから作成された内部参照テーブルに基づく。レンズシートの表面温度を評価する必要がなく、したがって、一般に、温度データを無視し低温始動後の測定時間に基づいてレンズピッチの温度に関連した変化を定量化するだけでよいことが分かる。

１つの実施態様は、実験データに基づくデータポイントの集合と、それらのデータポイントに補間を適用して中間値を求めることができる数学的関数と、を含む。これらの値は、低温始動後に時間を温度調整係数ｆに変換できるように参照テーブルに記憶されることがある。この関係は、曲線グラフによって示されるので、経過時間に基づいてｆ値を求めるために使用される補間法は曲線補間アルゴリズムでよい。

経過時間をベースにした手法のもう１つの複雑さは、表示モニタが始動時に低温であるという保証がないことである。例えば、裸眼立体レンズアレイおよびディスプレイ画面システムは、数秒または数分だけ停止された後で再始動される場合がある。別の起こり得る問題は、コンピュータシステムがしばしばディスプレイの電源を切るスクリーンセーバ機能を備え、したがってコンピュータがディスプレイを遮断するように制御しなくてもディスプレイの遮断が起こる場合があることである。そのような理由のために、経過時間に基づいて温度調整係数を計算するために使用される関数は、以下の４つのシナリオをすべてモデル化するデータを含むことがある。
１）低温始動温度と通常動作温度の間の温度調整係数ｆの変更。
２）始動温度と通常動作温度の間のｆの変更。この場合、始動は低温でないが、低温から通常動作温度までの何らかの温度である。
３）通常動作温度から開始される部分クールダウン中のｆの変更。
４）通常動作温度に達する前の何らかの中間温度から開始される部分クールダウン中のｆの変更。

本設計は、前に図６に示したような加熱関数Ｈ（ ）を採用することによってシナリオ１に適応することができる。加熱機能は、低温始動からの経過時間をｔと定義する。加熱関数Ｈ（ ）を計算することにより、以下の式を使ってｔに基づいて温度調整係数ｆを決定することができる。
ｆ＝Ｈ（ｔ） （２）

シナリオ２では、表示モニタは、始動時に低温ではなく、恐らくごく最近まで使用され、瞬間的に遮断され、再始動されるプロセスにある。本設計は、修正したシナリオ１の加熱関数Ｈ（ ）を使用することによってシナリオ２に対応することができる。この修正された加熱関数において、ｆ_ｃは、ディスプレイが再始動されたときのクールダウン中に達した温度調整係数を表わす。このシナリオではディスプレイが完全に冷めなかったので、ｆ_ｃは、低温始動時のｆの値であるＨ（０）より大きくなければならず、この場合通常動作温度のｆの値は１である。システムは、ｆ_ｃの値を導き出し、その計算形式はシナリオ３と４で後に示されている。非低温始動後の実際の経過時間をｔと定義すると、式（３）を使って調整係数を計算することができる。

この式は、非低温始動ポイントからの暖機が関数Ｈ（ ）と類似の曲線に従うが、低い温度差により動的に圧縮されると仮定するのが妥当である。

シナリオ３では、表示モニタは、十分に通常動作温度に達し、次に前記表示モニタが部分クールダウンするだけの期間遮断される。このシナリオにより、通常動作温度からのクールダウンが温度調整係数に及ぼす影響をモデル化する新しい関数Ｃ（ ）が導入され、それは図７にグラフで示されている。関数Ｃ（ ）は、表示モニタユニットの電源が切られたときのレンズシートの冷却を表わし、通常動作温度から始まる。グラフの横軸７０１は、モニタのシャットダウンからの経過時間を表わす。この経過時間は、インターディジテーションも処理する計算処理装置内の時間測定回路によって測定することができる。図７に示したグラフの縦軸７０２は、温度調整係数値の範囲を示す。開始点（時間が経過しておらずかつモニタが通常動作温度にある）は、７０３で示されている。装置が「低温」状態に達したと推定されるグラフ上のポイントは、７０４で示されている。本設計は、７０５の先行試験されたデータポイント間を補間することによって更に別の組のデータポイントを計算することができる。

関数Ｃ（ ）は、図６に示した関数Ｈ（ ）と同じように、本設計に従って、表示モニタの特定のモデルに固有の記憶されたデータセットとして実現されてもよく、データポイント間の補間値を提供する内蔵機能を含むことができる。この式では、ｔは、通常動作温度の遮断から始まる経過時間の長さを表す。不完全なクールダウンの最後での温度調整係数（ｆ_ｃ）は、次のように計算することができる。
ｆ_ｃ＝Ｃ（ｔ） （４）
ここで得られる値ｆ_ｃは、シナリオ２の式に使用され、ディスプレイが完全に冷却される前に再加熱された場合のシナリオの温度調整係数ｆを決定することができる。

シナリオ４では、表示装置は、通常動作温度に達する前に遮断され、十分にクールダウンするのにかかる時間よりも短い時間遮断される。シナリオ３と同じように、本設計は、クールダウン期間の終わりに温度調整係数を決定することができ、関数Ｈ（ ）の逆関数を適用して低温始動ｔ_０からの有効な経過時間を計算することができる。低温始動からの経過時間ｔ_０が分かった後、その値をシナリオ２の式に挿入することができる。本設計は、通常動作温度に対応する温度調整係数に対してユニットがどれだけ近いかに比例して減少する曲線を適用することができる。

ここで、ｆ_ｈは、遮断時に温度調整係数が達したｆの値である（シナリオ１または２から）。Ｈ（０）は、低温始動時と完全クールダウン終了時の温度調整係数であり、完全に暖まっていない状態で遮断されてから完全に冷えていない状態で再始動されるまでの経過時間である。シナリオ３と同じように、結果はｆ_ｃであり、これは、ディスプレイの温度が再び上昇したときのシナリオ２の式に使用することができる。

温度調整係数ｆが温度センサからではなく時間データから導き出されるすべての場合において、ディスプレイの環境条件を関連付けるために特定の仮定が行なわれる。例えば、周囲温度が著しく低い場合あるいはディスプレイが通常の換気を制限する筐体内にある場合、レンズシートの実際の温度は、時間ベースのデータと式が通常どおりに対応しないような影響を受ける場合がある。一般に、裸眼立体レンズアレイとディスプレイ画面は、熱や他の環境配慮事項（即ち、サービスアクセスエリア）に関する製造業者の仕様に従った「標準的」方法で取り付けられる。これらの取り付けに関して、加熱および冷却グラフへの環境的な影響は比較的少ない場合がある。異常なシステム取り付けを含む特定の状況では、関数Ｈ（ ）と関数Ｃ（ ）を計算するために本設計によって使用されるデータは、再較正が必要な場合がある。

多くの場合、レンズスクリーン全体について記述しかつ裸眼立体像を作成するためのインターディジテーションプロセスを進めるには１組のインターディジテーション値（ピッチ、傾斜、オフセットなど）があれば十分である。従って、レンズシートの加熱が不均一に分散した場合でも、均一なインターディジテーション設定が適切に機能し、温度変化を考慮しなかったこれまでの多くの設計よりも良好に機能する傾向がある。レンズアレイの不均一な加熱に対処するために、本設計は、レンズアレイの様々な領域の様々なインターディジテーション設定を計算できるようにする複雑なインターディジテーション機能を含んでもよい。この構成では、本設計は、そのような温度勾配がより高い精度で分かっているかまたは測定可能であると仮定して、不均一な温度勾配に適応することができる。

更に、本設計は、温度検出法を経過時間法と組み合わせることができる。温度感知法を使用して、始動時のレンズシートの温度を決定または測定し、それにより周囲温度の変化を考慮することができる。

本設計は、システム動作温度の変化によって生じる膨張差を補償することによって、画像選択のためにレンズアレイを使用する裸眼立体ディスプレイの望ましい画像特性を維持することができる。レンズアレイは、一般に、パノラマグラム型立体画像を作成するためにフラットパネル表示装置と共に使用される。視聴ゾーンの角度幅や画像の他の属性は、始動温度から定常状態操作まで維持され、これは、屋内動作の状況では華氏約３０度（セ氏約−１．１度）の範囲である。前述のように、本設計は、インターディジテーションされた表示マップサブピクセルとレンズアレイの間に適切な幾何学的な関係を維持するために、インターディジテーションされた画像の相対的サイズを、実質的にピッチ変更によって変更することによって、そのような温度範囲にわたり性能を維持することができる。これは、表示システムの温度物理特性を理解し、また寸法変化を温度と関連付け、場合によっては関連する経過時間を温度と関連付ける実験で得られた曲線を適用することによって達成される。

この設計は、当業者によって理解されるように、特定の表示方式に限定されるものではなく、一般に、関連した多くのタイプの電子ディスプレイおよび機器に適用可能である。

本明細書に示した設計および図示した特定の態様は、限定するためのものではなく、本発明の教示と利点を実現する代替の構成要素を含むことができる。従って、本発明をその特定の実施形態と関連して説明したが、本発明はさらなる修正が可能であることを理解されよう。本願は、一般的に本発明の原理に従い、本発明が関係する技術の範囲内の既知および慣例的な実施の範囲内にある本開示からの逸脱を含む本発明の任意の変形、使用または適応をカバーするように意図される。

特定の実施形態の以上の説明は、現在の知識を適用することによって、他者が一般的な概念から逸脱することなく様々な応用のためのシステムおよび方法を容易に修正しかつ／または適応することができる開示の一般的な性質を十分に明かにする。従って、そのような順応と修正は、開示した実施形態の等価物の意味と範囲内にある。本明細書で使用される語法または用語は、限定のためではなく説明のために使用される。

レンズスクリーンまたはレンズアレイが取り付けられた表示装置を示す図である。 マイクロレンズアレイ内のレンチキュラーとマイクロレンズアレイが覆うサブピクセルのプロファイルである。 レンズアレイの断面と上昇した温度の影響を示す図である。 温度センサが取り付けられた裸眼立体ディスプレイの図である。 特定のディスプレイモデルのレンズアレイ温度と温度関連調整係数との間の１つの可能な関係を表わすグラフである。 特定のディスプレイモデルの典型的な低温モニタ始動からの経過時間と温度関連調整係数との間の関係を表わすグラフである。 表示モニタの電源が切られ、ディスプレイの通常動作温度にクールダウンし始めたときのレンズシートの冷却と関連した温度関連調整係数を表わすグラフである。

Claims (21)

1. 裸眼立体表示モニタ装置であって、
   表示モニタと、
   前記モニタと関連付けられたレンズアレイと、
   前記レンズアレイと関連付けられ、温度調整係数を計算するように構成された計算エンジンと、を有し、
   前記温度調整係数は、レンズアレイの寸法変化の大きさをレンズアレイが遭遇した予想温度に関連付ける、
   裸眼立体表示モニタ装置。
2. 前記レンズアレイの近くに取り付けられ、前記計算エンジンに接続された温度センサを更に有し、前記計算エンジンは、温度表示から温度測定値を受け取り、前記温度測定値に基づいて前記温度調整係数を計算する、請求項１に記載の裸眼立体表示モニタ装置。
3. 前記計算エンジンは、少なくとも１つの電力変化イベントからの時間を計算して前記レンズアレイと関連付けられた予想温度を決定し、前記温度調整係数は、前記電力イベントから計算された時間に基づく、請求項１に記載の裸眼立体表示モニタ装置。
4. 前記計算エンジンは、表示装置が動作している時間を評価し、評価した時間に基づいて前記温度調整係数を計算する、請求項１に記載の裸眼立体表示モニタ装置。
5. 前記温度調整係数は、更に、低温始動温度と通常動作温度との間の温度変化に基づいて計算され、前記前記温度変化は、実際の温度変化及び推定温度変化を含むグループからの１つの変化に基づく、請求項１に記載の裸眼立体表示モニタ装置。
6. 前記温度調整係数は、更に、前記温度調整係数に対する温度関連の影響を予測するのに十分な時間測定に基づいて計算される、請求項４に記載の裸眼立体表示モニタ装置。
7. 前記温度調整係数は、更に、向上した始動温度と通常動作温度との間の温度変化に基づいて計算され、向上したモニタ始動温度は、周囲温度と通常動作温度との間であり、更に、前記温度変化は、実際の温度変化及び推定温度変化を含むグループからの１つの変化に基づく、請求項１に記載の裸眼立体表示モニタ装置。
8. 前記温度調整係数は、更に、モニタの通常動作温度からの部分的なクールダウン中の温度変化に基づいて計算され、前記温度変化は、実際の温度変化及び推定温度変化を含むグループからの１つの変化に基づく、請求項１に記載の裸眼立体表示モニタ装置。
9. 前記温度調整係数は、更に、通常動作温度に達する前の中間温度から始まる部分的クールダウン期間中の温度変化に基づいて計算され、前記温度変化は、実際の温度変化及び推定温度変化を含むグループからの１つの変化に基づく、請求項４に記載の裸眼立体表示モニタ装置。
10. レンズアレイと関連付けられたディスプレイの裸眼立体画像をインターディジテーションする方法であって、
    予想レンズアレイ寸法変化の大きさを前記レンズアレイが遭遇する予想温度に関連付ける温度調整係数を計算する段階と、
    前記温度調整係数に基づいて画像をインターディジテーションする段階と、
    を含む方法。
11. 前記温度調整係数を計算する段階は、前記レンズアレイの近くに取り付けられた温度センサから温度測定値を受け取る段階を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記温度調整係数を計算する段階は、電力イベントからの時間を計算して前記レンズアレイと関連付けられた予想温度を決定する段階を含み、前記温度調整係数は、前記電力イベントから計算された時間に基づく、請求項１０に記載の方法。
13. 前記温度調整係数を計算する段階は、ディスプレイが動作している時間を評価する段階を含み、評価した時間に基づいて前記温度調整係数を計算する、請求項１０に記載の方法。
14. レンズアレイが表示面を有するディスプレイと並列に配置された裸眼立体表示システムにおいて、改善点は、
    前記レンズアレイと関連付けられており、前記レンズアレイの温度膨張の影響を評価し、前記レンズアレイの温度膨張の影響に基づいてインターディジテーション機能を実行するように構成された計算エンジンを含む、裸眼立体表示システム。
15. 前記改善点は、更に、前記レンズアレイの近くに取り付けられ前記計算エンジンに接続された温度センサを含み、前記計算エンジンは、温度表示から温度測定値を受け取り、その温度測定値に基づいて前記温度調整係数を計算する、請求項１４に記載の裸眼立体表示システム。
16. 前記計算エンジンは、電力イベントからの時間を計算して前記レンズアレイと関連付けられた予想温度を決定し、前記計算エンジンは、前記電力イベントから計算した時間に基づいて前記温度調整係数を計算する、請求項１４に記載の裸眼立体表示システム。
17. 前記計算エンジンは、表示装置が動作した時間を評価し、評価した時間に基づいて前記温度調整係数を計算する、請求項１４に記載の裸眼立体表示システム。
18. 前記温度調整係数は、更に、低温始動温度と通常動作温度との間の温度変化に基づいて計算される、請求項１７に記載の裸眼立体表示システム。
19. 前記計算エンジンは、予想レンズピッチ変化を評価し、前記予想レンズピッチ変化に基づいてインターディジテーション画像を変更する、請求項１４に記載の裸眼立体表示システム。
20. 温度膨張効果は、前記レンズアレイにおけるピッチ変化を含む、請求項１４に記載の裸眼立体表示システム。
21. 前記温度膨張効果は、
    レンズ密度と、
    レンズオフセットと、
    レンズ傾斜と、を含むグループからの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の裸眼立体表示システム。

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