JP2009521137A - 一体的交互嵌合を有するモニタ - Google Patents

Abstract

自動立体視システムを提供する。自動立体視システムであり、ビデオソースフォーマットでビデオコンテンツを提供するよう構成されたビデオソースと、ビデオソースに結合されビデオソースフォーマットのビデオコンテンツを受けるよう構成されたモニタシステムとを備える。モニタシステムは、ビデオソースフォーマットのビデオコンテンツを受け、該ビデオソースフォーマットのビデオコンテンツを自動立体視イメージに交互嵌合するよう構成された交互嵌合モジュールと、交互嵌合モジュールに結合され交互嵌合モジュールから自動立体視イメージを受けてレンダリングされた自動立体視イメージを提供するよう構成されたビデオレンダリングモジュールと、ビデオレンダリングモジュールに結合されてレンダリングされた自動立体視イメージを受けるように構成されたディスプレイと、ディスプレイに並置して保持されたレンチキュラースクリーンとを備える。温度補償がシステムに採用されうる。

Description

本願は、2005年11月14日付けで出願された発明者レニー・リプトンおよびジョシュ・グリアの「一体的交互嵌合を有するモニタ」という名称の米国仮特許出願第60/736,617号の優先権を主張する。

本発明は、一般的には自動立体視モニタの技術に関しており、より具体的には、任意のコンテンツ送達システム又はネットワークインフラストラクチャに対して透明な自動立体視モニタの作製に関している。

パノラマグラム自動立体視モニタは、平面の又は従来のディスプレイに供給されるものとは実質的に異なる情報を必要とする。従来のディスプレイは、単一視点ビュー（映像）を提供する。観察者がディスプレイを見るとき、眼は両方ともスクリーンの平面に対して調整されて、スクリーンの平面上に収束される。パノラマグラム型の自動立体視ディスプレイを見るときには、眼はディスプレイスクリーンの距離に対して調整され得る一方で、眼は、ディスプレイの視差情報に従って異なる距離に収束して、その結果が立体視イメージとして知覚される。屈折性光学系又はラスタバリアのいずれかを選択装置として使用する一般的な技術が、ニューヨークのアカデミック・プレス社によって1976年に発行されたタカノリ・オオコシの「３次元イメージング技術（Three-Dimensional Imaging Techniques）」のような文献に、詳しく記述されてきている。

パノラマグラムのほぼ１世紀前からの技術は、前述の選択装置にしたがって使用されるイメージマップを生成するための、スライス又は交互嵌合される複数視点ビューを伴う。選択装置は、典型的にはマッピング又は交互嵌合されたイメージに非常に近接している。選択装置の目的は、適切な眼に対し、所望の１又は複数のイメージの適切な視点(perspective)を提供することである。このようにして、イメージは、ちょうど観察者が視野(visual field)を見ているように、両眼立体視のための情報とともに生成されることができる。

立体視効果を得るために、２つ又はそれ以上のイメージが必要とされる。古典的なパノラマグラムでは、イメージの配置はコラム及びストライプで生じると考えることができる。コラムが反復し、各コラム内にイメージストライプがある。複数視点イメージを提供する一連の写真を撮影することを考えることができ、これらのイメージが、少なくとも概念上ははさみで切断されて、それからストライプ状に一緒に配置されることができ、ストライプの各列がコラムを形成する。イメージの選択を提供するのが、ラスタバリア又は屈折性小レンズ（レンズレット）の性質である。

フラットパネル電子ディスプレイの出現及びそれらの高い品質は、パノラマグラムの適用に対する発明者の注意をそのようなディスプレイ装置に向けさせた。パノラマグラムのフラットパネルディスプレイへの適用は、ハードコピーからフラットパネルへの発達を提示する。フラットパネルディスプレイは、多くの興味深い特性及び利点を有する。フラットパネルディスプレイは、その名称が示唆するように平坦であり、ＣＲＴディスプレイはフラットパネルの完全な平坦さを欠いており、これより、設計者に対する大きな挑戦を提供する。電子ディスプレイへのパノラマグラムの成功可能な適用において、重要な要素は、単純に平坦さではない。フラットパネルディスプレイにおける画素及び副画素の位置は、曖昧さ無しに既知である。なぜなら、それらが電子的にアドレスされるデカルト格子を形成し、各々の副画素が適切な光学要素に関連しているからである。

現在の設計は、コーデュロイのような、又は洗濯板の表面に似た屈折性レンチキュラースクリーンを扱う。屈折性光学系が代替的なラスタバリア技術よりも好まれるが、これは、屈折性光学系では光の損失がほとんど無いからである。ラスタバリアは、よく知られているように低エテンデュー(etendue)を有し、また、結局は支配バリア(ruling barrier)を通して見るので顕著なパターンノイズ欠陥を有する。それにもかかわらず、本議論では、屈折性光学系が異なる効果を提供するが、ここで議論される原理はどちらの場合にもあてはまるので、選択装置がレンチキュラースクリーンであるかラスタバリアであるかどうかは、この技術では重要ではない。実際のところ、２つの形態の選択装置は、ほとんどのパノラマグラムの設計で、光学的に相互に交換可能である。

米国特許第６３６６２８１号公報 米国特許第６５１９０８８号公報 米国特許出願公開第２００２／００１１９６９号公報 米国特許第３４０９３５１号公報 米国特許第５５１９７９４号公報 国際公開第９４／２１０８６号公報 FELDMANら、"Interactive 2D to 3D Stereoscopic Image Synthesis"、２００５年３月、ＳＰＩＥ(Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers)、Ｖｏｌ．５６６４、ｐｇ．１８６−１９７ LIPTONら、"A New Autostereoscopic display technology: The SynthaGram"、２００２年５月、ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．４６６０、ｐｇ．２２９−２３５ STEREOGRAPHICS CORPORATION（ステレオグラフィックス社）、The SynthaGram Handbook、２００３年２月、インターネット＜http://www.inition.co.uk/inition/pdf/stereographics_synthagram_handbook.pdf＞

電子ディスプレイパノラマグラムの成功可能な商用の実例を得るために解決される必要がある特定の問題は、各モニタ又はディスプレイが、レンズシートのピッチ及び方向に合致する特定のマッピングパターンを有さなければならないという事実を含む。一つのモニタモデルに対して交互嵌合されたコンテンツは、他のものでは適切に再生されない可能性がある。なぜなら、コラムとコラム内のイメージストライプとが、レンズシート定式化に特有だからである。事前マッピングされた又は事前交互嵌合されたコンテンツの分配は、実質的に、一つ以外のモニタモデルにおけるそのコンテンツの使用を妨げる。

商用電子ディスプレイパノラマグラムに関する他の問題は、製造現場におけるものである。レンズシートの個々の小レンズは、およそミクロンの精度内で、電子ディスプレイの副画素要素に正確に並置されなければならない。また、レンズシート及びディスプレイの相対的な膨張係数に関する問題もある。

これまでに既知のパノラマグラムに存在する問題を解決且つ克服し、ここで論じられた負の特性を提示する装置に対して改善された製造品質及び視野特性を有する商用ディスプレイパノラマグラム設計を提供することは、有用である。

本設計の第１の態様によれば、自動立体視システムが提供され、このシステムでは、ビデオコンテンツが、ディスプレイに並置して配置されたレンチキュラースクリーンを有するビデオディスプレイに、ビデオソースフォーマットで提供され、前記ビデオディスプレイに関連した電子回路モジュールの一部として組み込まれた交互嵌合モジュールを備えており、前記交互嵌合モジュールが、前記ビデオコンテンツを前記ビデオソースフォーマットで受け取り、且つ前記ビデオソースフォーマットの前記ビデオコンテンツを自動立体視イメージの複数視点にマッピングする。

本設計の第２の態様によれば、自動立体視システムが提供される。この自動立体視システムは、ビデオコンテンツをビデオソースフォーマットで提供するように構成されたビデオソースと、前記ビデオソースに結合され、前記ビデオソースフォーマットの前記ビデオコンテンツを受け取るように構成されたモニタシステムと、を備えている。前記モニタシステムが、前記ビデオソースフォーマットの前記ビデオコンテンツを受け取るように構成され、前記ビデオソースフォーマットの前記ビデオコンテンツを自動立体視イメージに交互嵌合する交互嵌合モジュールと、前記交互嵌合モジュールに結合され、前記自動立体視イメージを前記交互嵌合モジュールから受け取り、レンダリングされた自動立体視イメージを提供するように構成されたビデオレンダリングモジュールと、前記ビデオレンダリングモジュールに結合され、前記レンダリングされた自動立体視イメージを受け取るように構成されたディスプレイと、前記ディスプレイに並置して保持されたレンチキュラースクリーンと、を備える。

本発明のこれら及びその他の目的及び効果は、本発明の以下の詳細な記述及び添付の図面から、当業者には明らかになるであろう。

本設計は、交互嵌合プロセスが別個のものでモニタと一体的ではない従来の設計の多くの困難さを克服する。本設計は、モニタ内の交互嵌合ハードウエア回路を採用し、それが複数視点(perspective)又は同様な次元の情報を処理し又はマッピングすることによって、モニタ内部に交互嵌合機能を組み込み、この特徴は、モニタが温度変動を適合し且つ製造時に決定された位置合わせ校正を維持することを許容する付加的な能力を有する。

図１Ｂ及び図３Ａを参照すると、本設計はウィネック[Winnek]（米国特許第3,409,351号）公式[formulation]にしたがっており、ここでは、レンズシート（又は実際には米国特許第5,519,794号でサンダー[Sandor]によって与えられたラスタバリア）がディスプレイの端に取り付けられる。個々のレンチキュールの交差を想定すると、それらが交差する境界が軸を形成し、ハードコピーのために使用される伝統的なパノラマグラムでは、軸は、ディスプレイの垂直軸に不変的に平行である。ウィネック公式では、軸は並行ではない。それは傾いている。フラットパネルディスプレイのためにウィネック公式を使用する効果は、フラットパネルディスプレイの画素密度が、写真又は光機械ハードコピーのためのものよりはるかに低いことである。取り扱うべき画素数がより少なく、且つ画素又は副画素の間に顕著な隙間があると、レンズシートの水平拡大特性は副画素の間の隙間の程度及び視認度を悪化させ、顕著なパターンノイズ、並びに「カラーモアレ」と称されるカラーパターンさえも生成する。

レンズシートを傾けることによって、本設計は、カラーモアレを排除するだけではなく、パターンノイズを抑制しさえする。ウィネック公式がここで議論されるが、ここで議論されるものは、一般化を失うことなく、レンズの軸又はレンズの境界軸がディスプレイの垂直な端[edge]に平行なままである伝統的なパノラマグラムに適用可能である。

図１Ａは、自動立体視モニタ１０２とコンテンツデリバリ（送達、配送）システム１０７、１０６との上面図を示しており、電子ディスプレイ１０１を覆う一連のレンチキュールの断面図とともに、レンズシート１１３を模式的に示している。電子ディスプレイ１０１は、通常のフラットパネルディスプレイである。電子ディスプレイ１０１は、例えば液晶ディスプレイ又はプラズマディスプレイとすることができる。ディスプレイの正確なタイプは、本設計のレンズシートに並置されることができる画素又は副画素のデカルト座標ベースのシステムを提供できる限りは、重要ではない。

図１Ａにおいて、ビデオ送達システム又はビデオソース１０７は、ディスプレイスクリーン１０１を有するモニタ１０２に信号１０６を提供する。モニタの電子回路がビデオ信号を獲得し、それをディスプレイ１０１上にパイプライン１０４と称される手段によって表示する。信号の処理は、ラスタ又はビデオグラフィックの表示のために採用される標準技術に従っており、これは、テレビ受像機及びコンピュータグラフィックモニタのために何十年も使用されてきている種類のものである。信号の付加的な処理は無い。フラットパネルの性質(nature)はデジタルであるので、デジタル接続が１０６で供給され、ビデオソース１０７によって提供された信号は、デジタル性質のものである。ビデオソース１０７はＰＣ、ＤＶＤ、再生装置、又はネットワークであっても良い。図１Ｂは、信号の性質をやや詳細に示している。要素１０５は、以下で詳細に論じられる交互嵌合モジュールを表しており、これは、ビデオソース１０７から信号を受領し、ディスプレイスクリーン１０１を使用するディスプレイのためのビデオ信号を交互嵌合する。

ビデオソース１０７がＰＣ又はネットワーククライアントであるとすると、ビデオソース１０７に届けられた（delivered）イメージ情報は、タイルビュー１０８にて示される複数視点ビューの性質を有する。特に、図１Ｂを参照すると、このタイプのイメージは「ｎタイル」フォーマットと呼ばれる。ここでは９タイルビューが示されており、９個の視点のビューポイントが推移し、その任意の２つがステレオ対を形成する。しかし、ｎタイルビューは、任意の数の視点ビューから形成され得る。交互嵌合又はマッピングプロセス１０９が、図１Ｂに示されている。カリフォルニア州ビバリーヒルズのリアルＤコーポレーションから入手可能な一つの特定のアルゴリズムは「インタージグ (Interzig)」と呼ばれ、インタージグはウィネック角度公式のニーズを満たしている。インタージグアルゴリズムは、米国特許出願公開第2002/0011969号公報「自動立体視画素配置技術 (Autostereoscopic Pixel Arrangement Techniques)」に記述されている。本議論では、このプロセスはその一般的な名称「交互嵌合(interdigitation)」によって呼ばれる。これは、本願で論じられる技術は、特定のインタージグアルゴリズムに限定されず、一つの例として与えられているからである。

イメージマップ１１０が、交互嵌合アルゴリズム１０９によるｎタイルイメージ１０８のマッピングの結果を模式的に示す。ここで、我々はイメージのコラムを示す。各コラム内に副画素公式があり、これは、ディスプレイ１０１上に書き込まれてレンズシート１１３を通して見られる。したがって、イメージマップ１１０は、ｎタイルフォーマットの複数視点ビュー１０８から作り出されるマップであり、イメージマップ１１０は、次に、交互嵌合アルゴリズム１０９にしたがって交互嵌合されて、あるピッチの一連の反復コラムを生成する。前記ピッチは、レンズシート１１３のピッチと同様である。各コラム内で、特定の交互嵌合アルゴリズム１０９にしたがって、副画素の配列がある。副画素は、観察者がパノラマグラムを見るように、レンズシート１１３と整合して配置される。交互嵌合機能に加えて、且つその機能に先立って、このシステムはイメージをスケーリングして、それがディスプレイパネルの本来の解像度に合致することを可能にする。スケーリングプロセスは、個々のｎタイルのサイズがモニタの本来の解像度と同じでないことが多いので、有用である。このプロセスの完全な記述は前述の米国特許出願公開第2002/0011969号公報に記述されており、ここに参照によって援用される。

スケーリング及びその後の交互嵌合は、立体視情報に害を与えることは無い。さらに、関与しているメディアプレーヤによっては、非常に多種類の圧縮アルゴリズムが使用され得る。ｎタイルイメージのスクリーン副画素へのマッピングは効率的な圧縮方法であるが、より正確である一方で演算的に多量な方法 (computationally intensive method)は、各レンチキュール下でマッピングされる副画素に対する比例平均処理 (proportional averaging operation)を実行することである。加えて、ｎタイルイメージのスケーリングは非対称 (asymmetrical)であることができる。言い換えると、任意のアスペクト比のソースｎタイルフレームは、再生機能がそのアスペクト比又はそのイメージの適切な形状を復元できる限りは、スクリーンにマッピングされ得る。

ここまで、モニタ１０２にレンズシート１１３を有し、かつ、コンテンツ送達システム（１０６、１０７）に組み合わされた電子ディスプレイ１０１に対するパノラマグラム型の自動立体視イメージの表示を説明している。コンテンツを特定のモニタモデルに関して寛容(agnostic)にするために、本設計はいくつかの前駆（プレカーソル: precursor）フォーマット（以下に述べる）を提供し、それらの一つが１０８で示されるｎタイルフォーマットであり、それが交互嵌合アルゴリズム１０９にて処理される。交互嵌合アルゴリズム１０９は、モニタ固有で且つ可変であることができる定数を含むことができ、イメージマップ１１０のマッピングは、レンズシート１１３と組み合わせたディスプレイ１０１の要求に適合する。

図３Ａのレンズシート３０２の図３Ｂの個々の小レンズ３０４が副画素要素３０５（赤に対してはＲ、緑に対してはＧ、青に対してはＢと付している）に正確に並置されるように、本設計は、機械的にレンズシート３０２を副画素に対して位置決めする。レンズシート３０２をスライド又は回転し、結果として得られるパターンを観察することによって、レンズシート３０２及びディスプレイ又はディスプレイスクリーン３０１は適切に位置合わせされることができる。この機械的な位置合わせは、少量製造には十分であるが、大量の場合には不十分である。ここで議論される変更を行うことによって、また図２に示されるように交互嵌合ボードをモニタに組み込むことによって、ハードウエア調整よりもむしろ便利なソフトウエア調整を行うことができる。これは、製造プロセスを大いに加速する。これは、視野ゾーンの適切な位置を許容し、それらの角度の範囲の最適化を許容する。機械的にレンズシートを動かす代わりに、下地の画素マップを等価な方法で動かして、イメージ要素及びレンズシートの適切な並置を生成することができる。

顕著なレンズシート及び画素配置の問題は、モニタの電源が入れられて、華氏で約７０度（約２１℃）の室温から華氏約１１０度（約４３℃）の定常状態動作まで加熱するにつれて典型的に明らかになるレンズシートとディスプレイとの相対的な膨張係数に関して存在している。位置合わせにおける高い精度が、動作温度範囲に渡って必要とされる。時間の経過とともに、特に動作の最初の１時間の間に、モニタが温まるにつれて、ディスプレイ画素はレンズシートとは異なって膨張する。約１時間後に、両方は定常状態に達する。したがって、モニタが冷たいときに使用される交互嵌合定数（例えばピッチ）は、モニタが温かいときには適用されない。これは、レンズシートの個々の小レンズに対する画素の不適切な並置のために、視野ゾーンの角度範囲を変え、それを減らす。これは、イメージ構造が実際にはコラム及びストライプから形成され、これらのストライプ内部に副画素レベルで交互嵌合アルゴリズムにしたがってマッピングされた複数視点ビューが存在するという事実を、再び参照する。

図２は、交互嵌合機能が、ファームウエアソリューションとして組み込まれ、かつモニタ本体の一部である点で、図１Ａとは異なっている。図２において、ディスプレイ２０１（頂面図）はレンズシート２０９によって覆われている。ビデオソース２０７によって提供されるフォーマットは図１Ｂ、図１Ｃ、又は図１Ｄに示されるようなものであってもよく、ここでは一般的にフォーマットされたビデオソースと称され、ｎタイル（図１Ｂ）、ステレオ対（図１Ｃ）、又は深さマップが付加された平面イメージ（図１Ｄ）のようなフォーマットにて提供された任意のタイプの生ビデオソース（ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、様々な高解像度プロトコルなど）を含む。ビデオは、フォーマットされたビデオソースの形態でケーブル２０９を介してモニタ２０２に流れ込む。フォーマットされたビデオソースは交互嵌合ボード又はモジュール２０８によって処理されて、結果として得られたビデオは、次に、経路２１０によって一般的な電子回路２０５へ流れ、次に経路２０４によってディスプレイスクリーンへ流れる。

ソース２０７は標準的なビデオ信号又はフォーマットされたビデオソースを表し、これは、図１Ｂに１０８、図１Ｃに１１１、又は図１Ｄに１１２として示されるような形態で、それぞれｎタイルフォーマットとして、ステレオ対として、又は深さマップが付加された平面イメージとして、情報を組み込む。交互嵌合ボード２０８は、アルゴリズム手段によって、マッピングされたビューを上述のパノラマグラムディスプレイの要求にしたがって適切に計算する。交互嵌合ボード２０８は、最低でも、ｎタイルイメージ１０８を処理して、これがそれから、その機能がボード２０８内に組み込まれて１１０に示されるような交互嵌合マップを生成するプロセス１０９によって、交互嵌合される。あるいは、２０７によって提供されるイメージ情報は、１１１で示されるステレオ対の形態であっても良い。これらのステレオ対は、それから補間されて、ｎタイルフォーマットで複数視点ビューを生成する。ｎタイルフォーマットは、多くの手段又は配置の任意の一つによって視点ビューを保存することによって、置換されることができる。ここで、ｎタイルイメージ１０８における複数視点は、この三目並べ (tic-tac-toe)のようなフォーマットで提供されるが、設計は、視点ビューのこの配置の仕方に限定されるものではない。

あるいは、図１Ｃのフローに従って、ステレオ対が利用可能で、システムは中間ビューを補間して、イメージ１０８に示されるような複数視点を生成する。これは最終的に、マッピングされた交互嵌合されたイメージ１１０を生成するために使用される。補間は、仮想的に任意の形態を取り得て、それは、平均、重み付き平均、及びその他の数学的又は補間方法を含むが、それらに限定されるものではない。イメージ生成に関して、補間は、ディスプレイのために必要とされる任意の数の視点ビューの生成を含むことができるが、必ずしもここに与えられる９である必要は無い。加えて、有効な軸間分離を拡張して立体視効果を高めるために、外挿もまた可能である。

イメージ対、左１１３及び右１１４は、装置が視点イメージの位置の知識をたどれるか又は有している限りは、交換され得る。最も重要なことは、２つのイメージが利用可能で、それらは、補間又は外挿によってパノラマグラムを生成するために必要とされる視差情報を有する、依然として真正の (bona fide)又は移動しているイメージステレオ対である。複数視点が導かれた後に、システムは図１Ｂを使用して説明されるように、交互嵌合する。

最後の選択肢として、我々は図１Ｄの１１２に、平面イメージ付きの深さマップイメージを示す。平面イメージが１１５で、深さマップが１１６である。深さマップは、一般的にはよく理解されている。多くのコンピュータグラフィックプログラムは、グレイ深さ情報の影を生成する深さマップを出力し、平面イメージとともに組み合わされて使用されると、複数視点ビューを再構築することができる。イメージは、深さマップ１１２から複数視点１０８を抽出するためのプロセスであるアルゴリズム１１８にしたがって処理される。複数視点が生成された後に、システムは図１Ｂに関して上記で説明されたように、交互嵌合する。

システムは、プリカーソルｎタイルフォーマット、ステレオ対、又は深さマップ付きの平面イメージで始まり、最後の２つの場合にはｎタイルビューを抽出し、それからｎタイルビューから、適切な交互嵌合アルゴリズムによって、そのレンズシートがある光学系の設計を有するモニタモデルに特有のマッピングされたイメージを生成する。これらのプリカーソルフォーマットのどの場合でも、ｎタイルフォーマット、ステレオ対、又は深さマップ付きの平面イメージのどれでも、イメージは圧縮されて、次に、立体視情報を失うことなく、標準圧縮技術を使用して情報パイプラインに沿って送られることができる。加えて、交互嵌合定数は信号が再生されているモニタに特有、固有なので、個々のレンチキュラー画素に関する副画素の適切な並置に対する適当なマップがある。

図３Ａは、レンズシート３０２及び電子ディスプレイ３０１を示す。電子ディスプレイ３０１は通常の副画素のデカルト配置を有し、その副画素はスクリーン上で完全な特異性を持ってアドレスされる。伝統的なパノラマグラム技術で必要とされるレンズシート３０２の小レンズ要素との並置に関して、潜在的なあいまいさは無い。この場合、ウィネック角度公式が示されるが、設計は特にウィネック公式に結び付けられているわけではなく、ディスプレイの垂直端に垂直なレンズ境界を有する通常の垂直方向レンズシートを使用することができる。加えて、屈折性レンズシートの代わりに、前記のようにラスタバリアが使用され得る。

より詳細には、我々は、３０４で指される個々のレンチキュールが、前記のように赤、緑、及び青の画素を表すＲＧＢと付された副画素３０５に並置しているのを見る。再び、この配置は、液晶、プラズマ、又は発光ダイオードディスプレイであっても、任意のフラットパネルディスプレイとともに動作する。

深さ信号情報は３つの異なるフォーマットタイプで到着し得て、それから、特定のモニタモデルに対するパノラマグラムディスプレイに変換され得る。ビデオ分配インフラストラクチャが関係している限りは、ＤＶＤプレーヤ、ＰＣ、ネットワーク、又はネットワーク内のクライアントであっても、ビデオは普通又は標準であって、分配インフラストラクチャに変更は無い。ビデオ信号は、説明された３つのフォーマットの任意の一つを搬送するために用いることができて、これは、その後モニタにて内部的に処理される。ネットワーク問題及びビデオフォーマット問題は、この改良を与えられれば、自動立体視モニタの展開又は配置に対するボトルネックを提示しない。コンテンツ分配者は、標準ビデオ又はコンピュータ信号を放送する。ビデオ信号は、通常の平面モニタでは変に見えるかもしれない。それは、ｎタイルフォーマット又はステレオ対フォーマット又は深さマップフォーマットであり得る。しかし、分配圧縮技術が関与する限りは、これは普通のビデオ特性を有する普通のビデオ信号である。ひとたびイメージが、例えばヘッダ、又は何らかの種類の識別子によってモニタに届くと、モニタが関与する限り、それはそれから普通のビデオ信号を取り扱う。

モニタ内のオンボードの交互嵌合ボード、モジュール又は装置に関して全般的に記述しているが、本発明は、交互嵌合装置をモニタ内に組み込むことに厳しく限定されるものではなく、交互嵌合機能は、モニタの外部で又はモニタとは別個に、実行され得る。例えば、モニタのばらつき、温度効果、及びレンズシートの相違のために、複数モニタのための一律な交互嵌合は、理想的な結果をもたらさないかもしれない。

図２に関して、モニタ一体化処理ボード２０８はいくつかのステージを通して信号を処理し（必要であれば図１Ｂ、図１Ｃ、及び図１Ｄにより）、終局的には交互嵌合されたイメージを生成する。

任意のビデオプロトコルが、本開示の文脈におけるコンテンツ送達に対する適切な候補である。そのようなプロトコルは、ＰＡＬ、ＮＴＳＣ、ＡＴＳＣ、及びコンピュータグラフィック又は上位機種 (high-end)電子ディスプレイに表示され得る任意のビデオ信号を含む。さらに、イメージのソースは、ＤＶＤ又は高解像度ＤＶＤプレーヤ、又はコンピュータ、適当なサーバ、又はビデオを送達するために普通に使用される任意の装置、方法、又は手段であり得る。

ビデオ信号は、ヘッダ、又は交互嵌合機能に合図を出す何らかの他の手段を含み得る。平面イメージがモニタ上で上映されることが望まれる場合には、交互嵌合機能がオフされ、自動立体視イメージが必要とされるときには、交互嵌合機能がオンされる。結果として、ステレオコンテンツから平面コンテンツへの移行が、ユーザにとって透過的（無意識的）になることができる。そのようなモニタとしては、2006年4月7日出願の米国特許出願第11/400,958号「平面パススルーを有する自動立体視ディスプレイ[Autostereoscopic Display with Planar Pass-through]」にて与えられる設計推奨に従うことができる。その全体が、参照によってここに援用される。他のモニタの慣習及び設計も使用され得るが、依然として本発明の範囲内にある。

上述のように、副画素に対するレンズシートの正確な並置は、些細な問題ではない。例えば３０２の分解断面図である図３Ｂの３０４が、副画素３０５に対して左又は右にわずかな量だけシフトされると、図４Ａに描かれるような必要とされた結果は、達成されないかもしれない。図４Ａにて、レンズシート４０２が付加されたディスプレイ４０１が存在する。軸４０３は、ディスプレイ４０１及びレンズシート４０２の平面の中心に垂直に引かれた線である。レンズシートとディスプレイとは平行なので、一方に垂直な軸は他方にも垂直である。視野ゾーン４０５は角度範囲４０６を有し、視野ゾーン４０５は軸の周りの両側に対称である。定義付けにより視野範囲４０５は適切にセンタリングされる。図４Ｂは、レンズシートが画素ディスプレイに関して適切に並置されないときの結果を示す。言い換えると、小レンズと副画素との位置合わせに関して３０４が３０５に対してわずかにシフトされると、結果が図４Ｂのように示され、そこでは視野ゾーン４０７がシフトされる。図示の目的で、４０８の角度範囲が左にシフトされているが、右であってもよい。そのようなシフトは望まれない。なぜなら、自身をモニタの正面に位置させる観察者は適切な立体視イメージを見ることを期待し、シフトはそのような観察を可能にしないからである。

パノラマグラムは、視野ゾーンの反復パターンを生成する。本議論は、例えば中央視野ゾーン４０６のみを示している。視野ゾーンは両側に存在し、二次及び三次、並びに付加的なゾーンであって、それらは対照的なパターンを形成する。しかし、中央視野ゾーンは、好ましくは適切にセンタリングされて、観察者の期待を満足する。以前の設計は、レンズシート３０２又は３０４を下地のディスプレイ３０１又は３０５に対して横方向にシフトするか又は回転することによって、機械的位置合わせを使用するセンタリングのみが可能であった。交互嵌合ボード２０８を使用して図２に示されるモニタ内部に交互嵌合処理を組み込むことによって、本設計は、ソフトウエア調整によって実行される位置合わせによって、モニタを位置合わせする。

一つのそのような位置合わせ技術は米国特許第6,519,088号に示されており、参照によってここに援用される。この位置合わせ技術は、光学的な干渉計測に類似している。適切な位置合わせは、一般的な測定技術によっては達成されることができず、‘088特許に記述されたような一種の光学パターンを観察することによって行われなければならない。このパターンは、オペレータ又は機械によって、所望の校正結果を生成する。以前は、そのような調節は、ディスプレイに対するレンズシートの移動によって行われていた。そのような調節はまた、ソフトウエアによって達成されることもできる。イメージのソフトウエアシフトを通じてイメージをインクリメント的に横方向にシフトするか又は回転することによって、オペレータ又は機械はパターンを観察し、それからメモリに加えられて交互嵌合ボード２０８によって使用されることができる交互嵌合定数に変更を加えることができる。これらの全ての目的は、もちろん述べたように、我々が対称的に又は適切にセンタリングされたと呼ぶ中央視野ゾーンを提供することである。そのようなアプローチは、交互嵌合プロセスがモニタの一部であるときに、最もよく機能する。これは、並置定数が、モニタの一部として一体的に最もよく位置するからである。

上記のように、レンズシートとディスプレイとは、動作の最初の１時間の間に、寸法変化を経る。約１時間後に、これらの構成要素は定常状態に到達し、それから個々のレンズ要素は、副画素、及び交互嵌合プロセスによって形成されたコラム及びストライプに固定的に並置される。しかし、この時間の間、室温設定に対して利用される初期の交互嵌合定数が与えられると、モニタが動作温度になるまで視野ゾーンの範囲が減らされる。図４Ｃは、図４Ａの角度４０６に対して低減された、角度４１０によって表される視野ゾーン４０９を示す。そのとき調整は、レンズシート／ディスプレイアンサンブルの異なる膨張を理解して、熱電対又は交互嵌合プロセスを調整するための厳密な時間及び帰納的方法のいずれかを使用して、レンチキュールに対する副画素の相対的な並置を維持することである。これより、動作の最初の１時間などにおいて連続ベースで、システムはレンズシートに対する副画素の適切な並置を維持することができ、それによって、視野ゾーン定数の角度範囲を保つことができる。

温度変化に対する補償に関して、現時点で同時係属している2006年10月26日付けで出願された発明者レニー・リプトン(Lenny Lipton)及びロバート・アッカ(Robert Akka)による代理人管理番号REAL0122の米国特許出願「自動立体視レンチキュラーアレー及びディスプレイスクリーンの異なる膨張の補償[Temperature Compensation for the Differential Expansion of an Autostereoscopic Lenticular Array and Display Screen]」が参照される。この温度補償アプリケーションからの教示は本設計で使用され得て、この温度補償アプリケーションの全体が参照によってここに援用される。

位置合わせは、レンズシートの画素に対するソフトウエア調節のために、大幅に簡略化される。そのような場合にシフトするために必要とされる唯一のものは、レンズシートに対する画素の位置であり、これより機械的な調節は必要無い。中央視野ゾーンは、モニタの左側又は右側のどちらにも偏らないように、適切に配置され得る。視野ゾーンの角度範囲は、視野ゾーンの角度範囲が一定になるように、モニタが暖機される間に制御される。温度の測定又は実験に基づく厳密な時間ベースのいずれかによって、システムは、交互嵌合アルゴリズムによってコラム内に形成される副画素のピッチを実質的に調節することによって、副画素とレンズシートとの相対的な並置を維持する。これは、視野ゾーンの角度範囲を一定に維持する。結果、この自動立体視モニタは、オンされると、オンされた瞬間からオフされるまで十分に機能する。

ここで提示された設計及び描写された特定の局面は、限定的であることを意図しているものではなく、本発明の教示及び効果を組み込みながら代替的な構成要素を含み得る。本発明はこれより、その特定の実施形態に関して記述されてきているが、本発明がさらなる改変を可能にすることが理解されるであろう。本願は、一般的に本発明の原理に従った本発明のあらゆる改変、使用又は適合をカバーすることを意図しており、本発明が適する技術内の既知で習慣的な慣習内になるような、本開示からの逸脱を含んでいる。

自動立体視モニタのためのコンテンツ送達の従来のアーキテクチャ及びインフラストラクチャを示すブロック図である。 適切なマッピングされたパノラマグラムイメージを生成するために必要とされるｎタイルフォーマット及び交互嵌合処理の模式的な描写を示す図である。 ステレオ対から開始した、マッピングされたパノラマグラムイメージを生成するプロセスを示す図である。 平面イメージ及び深さマップから開始した、マッピングされたパノラマグラムイメージを生成するプロセスを示す図である。 オンボード又は一体化交互嵌合を提供するように記述された本発明のアーキテクチャを示す図である。 フラットパネルディスプレイに並置されたウィネック角度付きレンズシートを示す斜視図である。 副画素及び組み合わされたレンチキュールの断面図である。 視野ゾーンに対して対称的な位置にあるディスプレイ及びレンズシートの断面図である。 視野ゾーンに対して非対称的又は軸外れ位置にあるディスプレイ及びレンズシートの断面図である。 視野ゾーンに対して低減された角度範囲にあるディスプレイ及び関連したレンチキュラーシートの断面図である。

Claims (20)

1. ビデオコンテンツが、ディスプレイに並置して配置されたレンチキュラースクリーンを有するビデオディスプレイに、ビデオソースフォーマットで提供される自動立体視システムにおいて、前記ビデオディスプレイに関連した電子回路モジュールの一部として組み込まれた交互嵌合モジュールを備え、前記交互嵌合モジュールが、前記ビデオソースフォーマットの前記ビデオコンテンツを受け取り、かつ、前記ビデオソースフォーマットの前記ビデオコンテンツを自動立体視イメージの複数視点にマッピングする自動立体視システム。
2. 請求項１に記載の自動立体視システムにおいて、
   前記ビデオソースフォーマットが、
   ｎタイルフォーマットと、
   ステレオペアと、
   深さマップ付き平面ビューと、を備えるグループのうちの一つを備える自動立体視システム。
3. 請求項２に記載の自動立体視システムにおいて、
   前記ビデオコンテンツが、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、及び高解像度フォーマットを備えるグループのうちの一つである自動立体視システム。
4. 請求項１に記載の自動立体視システムにおいて、
   前記ビデオソースフォーマットの前記ビデオコンテンツが、前記交互嵌合モジュールによる受領の前にスケーリングされる自動立体視システム。
5. 請求項１に記載の自動立体視システムにおいて、
   前記交互嵌合モジュールが、前記ビデオディスプレイと前記ビデオディスプレイに並置して配置されたレンチキュラースクリーンとに対する温度変化を補償するように構成されている自動立体視システム。
6. 請求項５に記載の自動立体視システムにおいて、
   前記交互嵌合モジュールが、選択された画素の位置を、前記レンチキュラースクリーン前方の中央視野ゾーンが予期される温度変化に対して良好な視覚特性を与えるように変えることによって、温度変化に対する補償を行う自動立体視システム。
7. 自動立体視システムであって、
   ビデオコンテンツをビデオソースフォーマットで提供するように構成されたビデオソースと、
   前記ビデオソースに結合され、前記ビデオソースフォーマットの前記ビデオコンテンツを受け取るように構成されたモニタシステムと、
   を備え、
   前記モニタシステムは、
   前記ビデオソースフォーマットの前記ビデオコンテンツを受け取り、前記ビデオソースフォーマットの前記ビデオコンテンツを自動立体視イメージに交互嵌合するように構成された交互嵌合モジュールと、
   前記交互嵌合モジュールに結合され、前記自動立体視イメージを前記交互嵌合モジュールから受け取り、レンダリングされた自動立体視イメージを提供するように構成されたビデオレンダリングモジュールと、
   前記ビデオレンダリングモジュールに結合され、前記レンダリングされた自動立体視イメージを受け取るように構成されたディスプレイと、
   前記ディスプレイに並置して保持されたレンチキュラースクリーンと、
   を備える自動立体視システム。
8. 請求項７に記載の自動立体視システムにおいて、
   前記ビデオソースフォーマットは、
   ｎタイルフォーマットと、
   ステレオペアと、
   深さマップ付き平面ビューと、
   を備えるグループのうちの一つを備える自動立体視システム。
9. 請求項８に記載の自動立体視システムにおいて、
   前記ビデオコンテンツが、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、及び高解像度フォーマットを備えるグループのうちの一つである自動立体視システム。
10. 請求項７に記載の自動立体視システムにおいて、
    前記ビデオソースフォーマットの前記ビデオコンテンツが、前記交互嵌合モジュールによる受領の前にスケーリングされる自動立体視システム。
11. 請求項７に記載の自動立体視システムにおいて、
    前記交互嵌合モジュールが、前記ビデオディスプレイと前記ビデオディスプレイに並置して配置されたレンチキュラースクリーンとに対する温度変化を補償するように構成されている自動立体視システム。
12. 請求項１１に記載の自動立体視システムにおいて、
    前記交互嵌合モジュールが、選択された画素の位置を、前記レンチキュラースクリーン前方の中央視野ゾーンが予期される温度変化に対して良好な視覚特性を与えるように変えることによって、温度変化に対する補償を行う自動立体視システム。
13. 請求項７に記載の自動立体視システムにおいて、
    前記モニタシステムがさらに、前記交互嵌合モジュールと、前記ビデオレンダリングモジュールと、前記ディスプレイと、を有するモニタハウジングを備えている自動立体視システム。
14. 請求項７に記載の自動立体視システムにおいて、
    前記モニタシステムがさらに、前記ビデオレンダリングモジュールと前記ディスプレイとを備えるモニタハウジングを備えており、前記交互嵌合モジュールが、前記モニタハウジングの外部に配された別個の交互嵌合装置を備えている自動立体視システム。
15. 自動立体視ディスプレイシステムであって、
    ビデオソースフォーマットのビデオコンテンツを受け取り、前記ビデオソースフォーマットの前記ビデオコンテンツを自動立体視イメージに交互嵌合するように構成された交互嵌合モジュールと、
    前記交互嵌合モジュールに結合され、前記自動立体視イメージを前記交互嵌合モジュールから受け取り、レンダリングされた自動立体視イメージを提供するように構成されたビデオレンダリングモジュールと、
    前記ビデオレンダリングモジュールに結合され、前記レンダリングされた自動立体視イメージを受け取るように構成されたディスプレイと、
    前記ディスプレイに並置して保持されたレンチキュラースクリーンと、を備える自動立体視ディスプレイシステム。
16. 請求項１５に記載の自動立体視ディスプレイシステムにおいて、
    前記ビデオソースフォーマットが、
    ｎタイルフォーマットと、
    ステレオペアと、
    深さマップ付き平面ビューと、
    を備えるグループのうちの一つを備える自動立体視ディスプレイシステム。
17. 請求項１５に記載の自動立体視ディスプレイシステムにおいて、
    前記ビデオコンテンツが、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、及び高解像度フォーマットを備えるグループのうちの一つである自動立体視ディスプレイシステム。
18. 請求項１７に記載の自動立体視ディスプレイシステムにおいて、
    前記ビデオソースフォーマットの前記ビデオコンテンツが、前記交互嵌合モジュールによる受領の前にスケーリングされる自動立体視ディスプレイシステム。
19. 請求項１５に記載の自動立体視ディスプレイシステムにおいて、
    前記交互嵌合モジュールが、前記ビデオディスプレイと前記ビデオディスプレイに並置して配置されたレンチキュラースクリーンとに対する温度変化を補償するように構成されている自動立体視ディスプレイシステム。
20. 請求項１５に記載の自動立体視ディスプレイシステムにおいて、
    前記交互嵌合モジュールが、選択された画素の位置を、前記レンチキュラースクリーン前方の中央視野ゾーンが予期される温度変化に対して良好な視覚特性を与えるように変えることによって、温度変化に対する補償を行う自動立体視ディスプレイシステム。

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