JP2010507332A - デュアルＺＳｃｒｅｅｎ（登録商標）投影 - Google Patents

Abstract

マルチプロジェクタ配列を用いて立体画像を投影するシステムおよび方法が提供される。設計は、第１プロジェクタから、第１プロジェクタ左右の画像を有する第１フィールドトレインを伝送する段階と、それと同時に、第２プロジェクタから、第２プロジェクタ左右の画像を有する第２フィールドトレインを伝送する段階とを備える。第１プロジェクタ左画像は、第２プロジェクタ右画像が第２プロジェクタによって伝送されるのと略同時に第１プロジェクタによって伝送される。あるいは、設計は、第１プロジェクタ左画像と第１プロジェクタ右画像とを交互に有する第１フィールドトレインを第１プロジェクタから伝送する段階と、それと同時に、第２プロジェクタ左画像と第２プロジェクタ右画像を交互に有する第２フィールドトレインを第２プロジェクタから伝送する段階とを備える。擬似インタレース技術も同時に提供される。
【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、立体映画表示の技術に関し、より詳しくは、照明および時間的な両眼対称性の制約条件を満たす、立体映写用の２つのプロジェクタの調整に関する。

一般的に、立体表示装置、特に、立体映画システムは、いわゆる両眼の対称性という重要な設計制約条件を厳守しなければならない。両眼の対称性は、まず、１９８２年にニューヨークのＶａｎ Ｎｏｓｔｒａｎｄ Ｒｅｉｎｈｏｌｄから出版された、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ Ｃｉｎｅｍａ（Ｌｉｐｔｏｎ著）において明確に説明されている。両眼の対称性とは、光学的対称または一致の原理であり、心地よい画像を提供する立体画像を保証するためには、左右の画像フィールドが明確な許容範囲内に入るよう入念に合わせられる必要がある。

この対称性の制約条件が満たされなければ、観察者は、立体画像を見ているときに不快な感覚を覚え、これは「疲れ目」としばしば呼ばれる。また、不快な感覚を疲れ目、と報告する人もいるだろうし、疲労または頭痛と言う人もいるだろう。どう呼ぶにしろ、このような非対称性は、目に見える世界では起きないので、結果として生じる感覚を説明する用語は一般化されていない。したがって、人々は、受けた不快感を、自分たちが見つけた不快感を覚える身体の一部に対して呼びやすい、または、ありがちなあらゆる名前で表現する。両眼の対称性は、照明、時間、位置の３つの主なカテゴリに分類される。

立体動画は、投影システムを用いて伝送される。投影システムは、ＳｔｅｒｅｏＧｒａｐｈｉｃｓ社から入手可能なＺＳｃｒｅｅｎ（登録商標）を有するが、これに限定されない。当該ＺＳｃｒｅｅｎまたはいかなるタイプのデジタル投影システムを用いて両眼の対称性（照明、時間、および／または、位置）を生じさせた場合、見る人は前述のような不快感を覚えることがある。

両眼の対称性問題に取り組みかつ克服するシステムを提供し、本願明細書中に記載されるようなマイナスの側面を示すデバイスを超えた立体投影装置、または、高性能な機能を有する設計を提供することが有益である。

本発明の設計の第１の側面によれば、第１プロジェクタおよび第２プロジェクタを有するマルチプロジェクタ配列を用い、立体画像を投影する方法を提供する。方法は、第１プロジェクタから、第１プロジェクタの左右の画像を有する第１フィールドトレインを伝送する段階と、同時に、第２プロジェクタから、第２プロジェクタの左右の画像を有する第２フィールドトレインを伝送する段階とを備える。第１プロジェクタの左画像は、第２プロジェクタの右画像が第２プロジェクタによって伝送されるのと略同時に第１プロジェクタによって伝送される。

本発明の設計の第２の側面によれば、第１プロジェクタおよび第２プロジェクタを有するマルチプロジェクタ配列を用いて、立体画像を投影する方法が提供される。方法は、第１プロジェクタから、第１プロジェクタ左画像と第１プロジェクタ右画像とを交互に有する第１フィールドトレインを伝送する段階と、同時に、第２プロジェクタから、第２プロジェクタの左画像と第２プロジェクタの右画像とを交互に有する第２フィールドトレインを伝送する段階と、を備える。第１プロジェクタは、第２プロジェクタが一の第２プロジェクタ左画像を伝送するのと略同時に、一の第１プロジェクタ左画像を伝送する。

上記側面のいずれかによれば、記載された側面と共に擬似インタレースが用いられてよい。

当業者であれば、本発明の上記および他の目的ならびに利点は、本発明の以下の詳細な説明および添付の図面から理解できよう。

フィールド連続投影を示す。

連続投影方式の左右の画像フレームまたはフィールドトレインを示す。

画像選択用のシートポラライザを用いた立体イメージングのための２つのプロジェクタによるアプローチを示す。

従来技術の２つのプロジェクタの左右の画像トレインを示す。

本発明の二重投影のプッシュプル変調器またはＺＳｃｒｅｅｎ設計を示す。

左右の画像トレインの第１フィールド連続投影方式を示す。

擬似インタレースの逆構造解釈を示すチャートである。

擬似インタレースの画像構造を示す。

擬似インタレース技術を取り入れたフィールドトレインを示す図である。

本設計は、立体映写システムに存在する両眼対称性の問題に取り組む。上述のごとく、両眼非対称性は、見る人に不快感を与える。両眼非対称性は、明確に示された設計原理と一致しない左右の画像から生じ、以下にも考察されるが、上記参照したＬｉｐｔｏｎによってさらに詳しく説明されている。

両眼対称性は、照明、時間、位置の３つの主なカテゴリに分類される。

照明の非対称性は、全体の照明輝度、非対称な輝度またはヴィネット、および、カラーバランスからなるサブカテゴリを含む。全体の照明輝度の場合、一方の画像が他方の画像より明るいと、観察者は、不快感を覚えるようである。不快のレベルは、一方の画像が他方よりどれだけ明るいかに依存するが、生じる不快感にさほどの差はない。２つの画像間の照明輝度に２０％の差があると、一方の目が「引き寄せられる」感覚が起こるか、または、疲れ目、頭痛、あるいは、他の不快感を引き起こすものである。

他の照明の非対称性は、ヴィネットとして説明できる。一般的に写真用語で「ヴィネット」とは、隅が暗くなる効果のことを指す。余弦法則によるレンズは、均一に明るくならないので、ヴィネットは、通常フレームの隅に起きる。ヴィネットが対称であれば、すなわち、左右のフィールドでヴィネットが同じであれば、対称条件になるので、不快感は起きない。例えば、左画像の右隅でなく右画像の右隅が暗くなるという非対称性をヴィネットが有すると、他の深刻な不快感の原因となる。

最後の照明非対称性は、カラーバランスに関係する。両眼の色が混合する現象により許容範囲は大きいが、不快感を起こす原因は残している。左右のフィールドのカラー温度またはカラーバランスが特定の許容範囲内に収まらないと、他の問題の原因にもなる。

これらの非対称性の結果として受ける不快感または「疲れ目」は、時間と共に症状が増し、副作用も増していく。すなわち、その原因が何であろうと非対称立体画像を体験する時間が長いほど、不快感は増していく。さらに、いくつもの定義可能な対称性が存在するが、それらは異なるカテゴリに分類されることができる。それでもやはり条件から逸脱するものも出てくる。例えば、立体動画が照明と位置との両方の非対称性を同時に有する場合、そのフィルムを観ると不快感は次第に累積的に増していく。

時間的な非対称性に関しては、左右の画像が基本的に同時に取り込まれて提示されない場合、疑似時間的視差を生じる場合がある。これは、動きに伴う「リップリング」を明瞭に表現することが特別に難しい場合に気付かれる、または、物体のちらつき、または、「立体的な激しい震動」の一種としてしばしば気付かれる。左右の画像は、現実の世界（およびコンピュータで生成された画像フィールドにも言えることだが）では、基本的に同時に取り込まれるかまたは撮影されなければならない。そうでなければ、物体の動きは、望ましくない空間的視差となってしまう。シャッタの位相がずれているかまたは同期することにより取り込まれた動作がこのように変形すると、疑似時間的視差を生じる。本発明の設計は、主に、投影に関し、また同様に、認識された非対称性にも関する。したがって、画像フィールドまたはフレームの投影が基本的に同時に行われることが望まれる。この条件は、例えば、繰り返し率が十分高い周波数である場合、Ｚｓｃｒｅｅｎを用いた単一のプロジェクタについては緩和される。

時間的対称性条件に関しては、さらに言っておくべきことがある。一般的には、左右の画像を同時に投影するものと、左右の画像を連続的に投影するもの（右、左、右、左など）との２種類の立体投影システムが存在する。左右の画像が連続して投影される場合に十分高いフィールドレートで映写されないと、上記のような激しい震動が起きる。画像は、臨界融合周波数の制約条件として知られることを十分満たす高いフィールドレートを有する。しかしながら、立体投影に関しては、時間的な動きの副作用の抑制、および、立体的な激しい震動の認識に関係するさらなる制約条件が存在する。フィールド連続投影においては、ある程度まで同時に近くなるように、画像は、十分高いフィールドレートで繰り返されなくてはならない。米国のテレビでは一般的なケースであるが、毎秒目に６０フィールドのマテリアルショットについては、毎秒１２０フィールドの繰り返し率、換言すると、右のフィールド６０、および、左のフィールド６０であると望ましい。繰り返し率が十分高いと、激しい震動は起きない。今日、映画館では、毎秒２４フレームのマテリアルショットに対し、通常各フレームは、連結されて毎秒合計１４４フレームの繰り返し率では３回繰り返されることにより、波打ちまたは激しい震動といった副作用を排除している。また、毎秒２回の繰り返しすなわち９６フレームでは不十分であることが照明された。

配置に関する両眼対称性の制約条件にも注目されたい。複数の画像のうちの１つの倍率が他と異なる場合、または、定義可能な許容範囲外である場合、一致する点がずれることにより、目の疲れを引き起こす。一方の画像が他の画像から上にずれる垂直の非対称性も深刻な問題である。なぜなら、一般的に、視野内では、両目は、水平方向の輻輳に基づき、画像を融合させるからである。立体画像を見るとき、目で垂直方向（特定可能な限界内）に融合することを要求されると、不快感が生ずるか、または、苦痛ですらある。

心理物理学の観点では、輻輳などの普通でない筋肉の働きによる非対称性が不快感を引き起こすこともある。また、照明の範疇の非対称性には、アンバランスな画像の認識に関しては光学経路に関係がある神経病学的な根拠を有するものもある。本発明の設計は、照明および時間的非対称性によるこれらの悪い副作用、および、不快感を解消することを目的とする。

図１Ａおよび１Ｂは、従来技術のフィールド連続立体投影システムを示す。図１Ａおよび１Ｂに示されるシステムは、商品名ＺＳｃｒｅｅｎの商業的成功例を示す。ビデオサーバ１０１は、プロジェクタ１０３に接続しているケーブル１０２を有する。ビデオ同期情報は、ケーブル１０４を介し、プロジェクタ１０３から制御ボックス１０５へと伝送される。制御ボックス１０５は、ケーブル１０６を介し、ＺＳｃｒｅｅｎ変調器１０７に電圧を印加する。ＺＳｃｒｅｅｎ変調器は、本願明細書中に参照により組み込まれるＬｉｐｔｏｎの米国特許第４，７９２，８５０にさらに詳しく説明されている。ＺＳｃｒｅｅｎは、左右の円偏光をビデオフィールドレートで切り替える電気光学変調器である。当該ＺＳｃｒｅｅｎが投影レンズ１１０の前で用いられると、分析アイウェアを装着した観察者１０８は、左目でのみ左画像トレインを見て、右目でのみ右画像トレインを見る。偏光保持スクリーン１０９を用いると非常に好ましく、このようなスクリーンは、一般的によく知られている。

図１Ｂは、左右別々の画像トレインを連続して投影されたフィールドとして示す。立体アイウェア１１１を装着した観察者１１０は、左目１１３および右目１１２で画像を観察する。左目画像と右目画像とが融合することにより、立体画像が生まれる。２つの画像トレインは、左トレイン１１４および右トレイン１１５として示されている。フィールド１１６は、左画像のブランクであり、フィールド１１８は、右画像のブランクであり、図に示すように、これらは同期しない。代表的な左右の画像フィールドであるフィールド１１７および１１９も、それぞれ、同期していないように示されている。Ｔおよび単一のアローヘッドの矢印１２０で示される時間ラインは、フィールドの進行を示している。

図１Ｂの方法を用いる場合、観察者は、単一のプロジェクタから発せられた左右の画像トレインを左右の目で見る。時間の半分は、それぞれの目が何も見ていない状態である。なぜなら、ブランクフィールドが後に続く画像フィールドからなるフィールドの連続またはトレインを見ているので、図に示すように、単一のプロジェクタ１０３によって投影されたフィールドの半分を一方の目が、次に、もう半分をもう一方の目が連続的に見ているからである。この連続をコンピュータグラフィックス業界の当業者は「ページフリッピング」と呼び、「時間多重」またはフィールド順次式としても知られている。その結果、フィールドレートが十分高いと、画像は正しく供給され、高品質な立体画像となる。

単一のプロジェクタによる方法は、ここ最近１５年ほど、映画産業で用いられてきた最新のアプローチである。元来、この立体方法は、産業の仮想現実または企業のプレゼンテーションのために導入されたものであり、最近まで、映画用の商業的製品にはならなかった。

一方、図２Ａおよび２Ｂに示される従来の方法は、１９３０年代からあり、２つのプロジェクタを用いていた。この方法は、テーマパークなどの娯楽施設で用いられているが、１９５０年代には、映画館で用いられていた。プロジェクタを２つ使う主な利点は、明るさである。単一のプロジェクタを用いる図１Ａおよび１Ｂのフィールド順次式に比べ、２つのプロジェクタ配列だと明るさは２倍になる。

図２Ａは、左右のサーバ２０１および２０３をそれぞれ備えた左右のプロジェクタ２０６および２０７を有するデュアルプロジェクションセットアップを示す。サーバ２０１および２０３は、ケーブル２０２によって同期するので、左右のプロジェクタ２０６および２０７から伝送された画像は、同期する。左右のケーブル２０４および２０５は、それぞれプロジェクタ２０６および２０７に電力を供給する。プロジェクタ２０６のレンズ２１２の前にはシートポラライザ２０８があり、プロジェクタ２０７のレンズ２１３の前にはシートポラライザ２０９が配置される。

単一のサーバが左右のフィールドを両方とも出力でき、このことは、図１Ａおよび１Ｂを参照して示されたフィールド順次式にも言えることに留意されたい。しかしながら、これらの教示の本質は、特に図２Ａおよび２Ｂに関して言えば、サーバ構成とはほとんどまたは全く関係ない。２つのサーバが用いられてもよいし、あるいは、単一のサーバがこれらのプロジェクタにソース情報を提供してもよい。この構成では２つのサーバが示されている。

シートポラライザ２０８および２０９を介してプロジェクタ２０６および２０７によって投影された画像は、スクリーン２１０に反映されて観察者２１１によって観られる。図１Ａに示されるスクリーン１０９のようなスクリーンは、好ましくは、偏光を保持する。偏光フィルタは、円形、線形、などさまざまであってよい。

図２Ｂは、ユーザの目が見ている場面の図である。図２Ａのプロジェクタは、バルコ、クリスティ、およびＮＥＣによるプロジェクタで現在用いられているテキサス・インスツルメンツによって考案されたＤＬＰライトエンジンを用いる電子プロジェクタ、または、デジタルプロジェクタであると仮定する。しかしながら、本願明細書で提示される設計は、ＤＬＰライトエンジンを用いることに制限されない。とはいうものの、本発明の設計を適切に説明すべく、ＤＬＰライトエンジンによるプロジェクタを用いる設計を採用した例を示す。

ＤＬＰライトエンジンは、映写とは異なり、基本的に連続して「ＯＮ」状態である。映写では、２つの理由から投影フィールドを隠すことが要求される。第１の理由は、プロジェクタでフィルムが前進するとき、シャッタが光を遮らないとフィルムの縦に進行する部分にゴースト（travel-ghosts）が生じるからである。また、映画フレームが静止すると投影フレームを遮るプロスのシャッタを用いることにより、有効なフィールドレートは倍になり、これによって、フリッカ率も上がるので、臨界「融合周波数」要件を満たす。すなわち、不規則な動きの認識をなくすには、映画は毎秒最小回数表示されなければならない。

図２Ｂに示すように、左右の目は、画像を連続的に見る。観察者２２１は、立体分析アイウェア２１３を装着し、左目２１５および右目２１４によって画像を見ている。２１６は、左画像トレインを示し、２１７は、右画像トレインを示し、代表的なフィールド２１８および２１９（つまり、左右それぞれのフィールド）が示されている。２２０でＴと示された矢印は、時間領域を表す。この場合、プロジェクタ２０６および２０７は、右目用の画像トレイン２１６および左目用の画像トレイン２１７を供給し、すべてが適切に調整され、写真が適切に撮影されれば、観察者は、高品質の立体画像を見ることになるだろう。

デュアルプロジェクタセットアップの場合、左右の画像の連続的表現を適切に調整することが重要である。上記の両眼対称性制約条件はすべて当てはまる。左右のレンズの焦点距離が一致しない場合、配置の制約条件に関する問題が生じる。画像が垂直または水平にきちんと並んでいない場合も配置関係の問題が起きる。２つのプロジェクタのアークランプがだいたい同じ照明輝度を有するように調整されないと、画像を見るのが難しくなり、観察者は疲労感を覚える。

これは、画像の同期にも関係する。機械式の映画プロジェクタ一式に比べ、電子デジタルプロジェクタ一式を同期させるのは簡単であるとされているが、いつもそうあるとは限らない。プロの設定であっても、左右のプロジェクタが同期しないこともある。

一方、図１Ａおよび１Ｂを観ると、左右の画像が単一のプロジェクタから出ているので、照明および位置的な非対称性が起きる機会がく、両眼の対称性が保証される。両画像は、同様に取り扱われる。単一投影のＺＳｃｒｅｅｎによるアプローチに関する対称性の唯一の懸念は、時間的な非対称性に関してである。図１Ａおよび１Ｂにおける画像は、単一のプロジェクタからフィールド順次式で出てくるので、同時に投影される可能性はない。この対称性の懸念は、例えば、上記説明したように、業界標準でマテリアルに対し毎秒２４フレームだったものが毎秒１４４フレームというように、繰り返し率が十分高くなった場合に克服される。［投影システムの設計］

本発明の設計は、初期設定の後は較正を必要とせずに、より明るく、見栄えのよい立体画像を提供すべく、照明および時間的な両眼対称性の制約条件に取り組む。投影された立体画像は、観察者に害を及ぼしたり、不快感を与えるものであってはならない。従来利用可能な投影方法の多くは、観察者を疲れさせ、不快感を与えた。このような過去の欠陥を克服する新規の改良された設計は、好ましくは、使用が簡単である。劇場用映画プロジェクタの場合、基本的には自動で動作しないと実用的な製品にはならない。従来のシステムでは、絶えず監視し、繰り返し微調整が必要なプロジェクタを用いていた。

図３Ａは、左右の画像にそれぞれ用いられるサーバ３０１および３０３を示す。上述のごとく、サーバ３０１および３０３の機能は単一のサーバを用いても実現でき、または、換言すると、単一のサーバは、左右のプロジェクタ間で分割された画像を提供できる。単一のサーバは、２つのドライブを有してよく、または、画像は、単一のドライブにエンコードされるようフォーマットされてもよい。図３Ａの特定の実施形態では、サーバ３０１および３０３は、ケーブル３０２を用いて同期されており、同期は、両方のプロジェクタにより、要求される画像が適切な時間間隔で投影されるように、タイミング信号を同期して送受信することを含む。ケーブル３０４は、サーバ３０１から、プロジェクタ３０７として示されているプロジェクタＡへとビデオ信号を送信する。同様に、ケーブル３０５は、サーバ３０３から、プロジェクタ３０６として示されているプロジェクタＢへと画像を送信する。プロジェクタＡは、ケーブル３０９を介し、同期信号を制御ボックス３１２へと送信する。プロジェクタＢは、ケーブル３０８を介し、同期信号を制御ボックス３１０へと送信する。ケーブル３１４は、プッシュプル変調器またはＺＳｃｒｅｅｎ変調器３１５へと電力を供給し、ケーブル３１３は、プッシュプル変調器またはＺＳｃｒｅｅｎ変調器３１６へと電力を供給する。ＺＳｃｒｅｅｎ変調器は、約２０年前から市販されている。

観察者３１８は、偏光保持スクリーン３１７から反射された画像を偏光分析眼鏡を介して見る。各プロジェクタは、左右両方の画像信号を受信する。したがって、ケーブル３０５を介してプロジェクタＡに供給された信号は、左右両方の画像情報を有し、プロジェクタＢに供給された信号も、左右両方の画像情報を有する。

本発明の設計の第３の一般的な実施形態を示す。第３の実施形態は、第１および第２実施形態と共に用いられて画像の解像度を高める。

第１の実施形態では、２つのプロジェクタは同時に稼働する。左右それぞれの変調器であるＺＳｃｒｅｅｎ変調器３１５および３１６は、ビデオフィールドレートにおける偏光特性を変更するために用いられる。プロジェクタＡは、左右の画像ストリームを投影し、プロジェクタＢは、左右の画像の別のストリームを投影する。左のプロジェクタは左画像用であり、右のプロジェクタは右画像用である図２Ａに示されるような従来技術の設計とは異なり、本実施形態では、左側のプロジェクタ（プロジェクタＡ）は左右両方の画像を投影し、同様に右側のプロジェクタ（プロジェクタＢ）も左右両方の画像を投影する。この動作モードのプロジェクタは、同期する一方で、両目は、図１Ｂに示された実施形態とは異なるように調整された投影フィールド位相を有し、すなわち図１Ｂでは、両目は、画像と、等間隔の何も画像がないフィールドとを交互に見たが、この場合、画像を連続して見る。本実施形態における画像は、フィールド同士が同期し、このような同期がデバイス間でタイミング信号を用いて電子的に再現されることにより、所望のフィールドが所望の回数表示されることを確実にする。

一般的に、２つのプロジェクタ間でタイミング信号が送信され、各プロジェクタは同じフィールドを投影し、各フィールドは、位相を異にする。位相差の度合いは２つのプロジェクタ間、および、周囲の状況によって変化し、位相差が異なることがより高品質な画像を提供する。

第１の実施形態を説明するために図３Ｂを用いる。図３Ｂでは、この場合、観察者３１９は、プッシュプル変調器またはＺＳｃｒｅｅｎに合わせるべく、円偏光分析アイウェア３２０を使用している。左目３２２は、左画像だけ、右目３２１は、右画像だけを見ている。左トレイン３２３、および、右トレイン３２４の２つの画像トレインを図示している。左画像用の代表的なフレーム３２５と、右画像用の代表的なフレーム３２６も示されている。３２７でＴと示された縦に延びる矢印は、時間の流れの方向を示すために用いられている。

それぞれのプロジェクタは、左右両方のフィールドを生成する役目を共有する。図示されるシーケンスでは、Ａは、図３ＢのＡプロジェクタを意味し、Ｂは、Ｂプロジェクタを意味し（ＡおよびＢは、左右のフィールドによって実際の物理的位置に関して左右のプロジェクタを混同しないために選択されている）、Ｌは、左の透視図、Ｒは、右の透視図を意味する。下付き文字は、フィールド番号を特定する。フィールドトレイン３２３および３２４を見ると、トレインは、左目用のＡＬ_１、ＢＬ_１、ＡＬ_１、ＢＬ_１、ＡＬ_２などである。右目用のフィールドトレイン３２４は、ＢＲ_１、ＡＲ_１、ＢＲ_１、ＡＲ_１、ＡＲ_２などである。このように、投影は２つのプロジェクタで行われ、左目では、第１（Ａ）プロジェクタから、左フィールド１、第２（Ｂ）プロジェクタ、左フィールド１、第１（Ａ）プロジェクタ、左フィールド１、第２（Ｂ）プロジェクタ、左フィールド１、第１（Ａ）プロジェクタ、左フィールド２、第２（Ｂ）プロジェクタ、左フィールド２、などと進んでいく。右目では、フィールドは、第２（Ｂ）プロジェクタから、右フィールド１、第１（Ａ）プロジェクタ、右フィールド１、第２（Ｂ）プロジェクタ、右フィールド１、第１（Ａ）プロジェクタ、右フィールド１、第２（Ｂ）プロジェクタ、右フィールド２、などと進んでいく。左目がＡＬ_１を見ているとき、右目は同時にＢＲ_１を見ている。

図３Ｂでは、２つのフィールドトレインが観察者の目が見る順番で表されていることに留意されたい。ＡまたはＢプロジェクタによって伝送されるものは、ライン３５１および３５２として示されている。Ａプロジェクタは、ライン３５１により示される順に投影し、Ｂプロジェクタは、ライン３５２によって示される順に投影する。したがって、ライン３５１および３５２は、１つのプロジェクタによって伝送されるフィールドトレインをそれぞれ表す。ライン３５１は、Ａプロジェクタ用のフィールドトレインを表し、ライン３５２は、Ｂプロジェクタ用のフィールドトレインを表す。フィールドトレイン３２３および３２４は、観察者の左目および右目によってそれぞれ認識されるフィールドトレインを表す。

動作中、図３Ｂの設計では、プロジェクタＡがまずＡＬ_１を伝送し、それと同時（または略同時に）にプロジェクタＢは、ＢＲ_１を伝送する。次のフレームでは、プロジェクタＡはＡＲ_１を伝送し、プロジェクタＢはＢＬ_１を伝送する。ブランク画像またはフィールドは伝送されず、ネット効果によって認識される明るさが増し、時間的および照明の非対称性はなくなるかまたは実質的に減少する。ユーザの左目は、ＡＬ_１、ＢＬ_１、ＡＬ_１、ＢＬ_１、ＡＬ_２というように順に認識し、右目は、ＡＲ_１、ＢＲ_１、ＡＲ_１、ＢＲ_１、ＡＲ_２というように順に認識する。

したがって、Ａプロジェクタは、左右両方の画像に用いられ、Ｂプロジェクタも同様である。その結果、左目は、ＡおよびＢの両方のプロジェクタから生じた画像のトレインを見る一方で、右目もＡおよびＢの両方のプロジェクタから生じた画像トレインを見る。プロジェクタは、この配列では同期しないように調整される。プロジェクタおよびＺＳｃｒｅｅｎを同期させずに動作させることにより、画像は連続して「ＯＮ」に見える。

照明および時間的対称性は、図３Ｂに示される設計の恩恵を受けることができる。左右の画像は基本的に混合または結合される（視力の持続性によって順番に）ので、それぞれの目は、ＡおよびＢ両方のプロジェクタから生じた左画像、および、ＡおよびＢ両方のプロジェクタから生じた右画像の高速遷移を見る。したがって、画像の輝度または明るさ、ヴィネット、および、カラーバランスなどの照明の非対称性の観点から、２つの照明源は、混合される。信号は混合されるので、２つのプロジェクタが照明の点で良く対称していなくても、両方のプロジェクタが各画像またはフィールドに寄与することで、左右の画像のバランスが取れる。プロジェクタが適切にセットアップされていると仮定すると、デュアルプロジェクタ設定にもかかわらず、時間が経つうちにそれらにずれが生じた場合でも、左右のフィールドが同様に扱われる単一のフィールド順次式プロジェクタのように動作する。

左右の画像トレインは、連続して見えるので、ブランク期間はなく、目は画像を連続して見ている。これによって、時間的非対称性は排除される。プロジェクタは、各フィールドまたはフレームが連結されて２回繰り返される、いわゆる「ダブルフラッシュ」モードで動作してよく、繰り返し率は、毎秒９６フレームである。または、プロジェクタは、各フレームが連結されて３回繰り返されるいわゆる「トリプルフラッシュ」モードで動作してもよく、この場合、合計繰り返し率は、毎秒１４４フレームである。特定の状況では、シングルフラッシュを用いてもよい。図１Ａおよび１Ｂを用いたこの構成は、明るさを非常に向上させる。

第１実施形態では同期しなかったが、第２実施形態では、２つのプロジェクタは同期して稼働する。両プロジェクタが同期して稼働することにより、図１Ｂに関連して説明されたものと同じフィールドトレインが実現するが、画像は同期により混合された照明を有するので、照明の非対称性は解消される。これは、図１Ｂにおける左画像トレイン１１４と右画像トレイン１１５とが混合することにより実現する。画像が同期しているので、２つのプロジェクタが用いられているにもかかわらず、単一のプロジェクタのフィールド順次式投影の交互の画像特性が得られる。プロジェクタが同期しているので、時間的非対称性は解消されない。したがって、例えば、図１Ｂのフレーム１１７は、ＡおよびＢの両方とも左画像からなり、フレーム１１９は、ＡおよびＢの両方とも右画像からなるので、これらの画像が混合されて照明の対称性は保証される。

この第２の実施形態のネット効果により、認識される明るさ全体が向上し、照明の非対称性はなくなるかまたは実質的に減少する。

第１の実施形態では、画像は、視野の持続性による心理的現象によって混合された。第２の実施形態では、画像フィールドは、単に追加して同時に混合されるが、結果は、知覚的には同じであり、つまり、一貫して均一の左右の画像フィールドトレインとなる。

それゆえ、図１Ｂでは、左目については、フレームの順序は、ブランク、左目画像１、ブランク、左目画像２、ブランク、左目画像３というようになる。右目については、フレームの順序は、右目画像１、ブランク、右目画像２、ブランク、右目画像３、ブランク、というようになる。第２の実施形態では、左目画像の順序については、ブランク、左目画像１プラス右目画像１、ブランク、左目画像２プラス右目画像２、ブランク、左目画像３プラス右目画像３、ブランク、というようになる。右目画像の順序については、左目画像１プラス右目画像１、ブランク、左目画像２プラス右目画像２、ブランク、左目画像３プラス右目画像３、ブランクというようになる。

第３の実施形態は、第１および第２実施形態の両方に適用されてよく、テレビのインタレース概念に基づく。テレビの場合、インタレースは、解像度を上げるためにバンド幅を小さくする技術である。この第３の実施形態は、テレビの概念のヴァリエーションであるが、設計は２つの重要な点で異なるので、「擬似インタレース」と呼ばれる。

テレビのインタレースは、画像を構築するのに、１行おきに交互になった走査画像の連続するラインを用いる。画像が十分な速度で繰り返されると、フリッカは生じない。テレビのインタレースは、１つのフィールド、または、半分の画像を同時に取得する。擬似インタレースでは、システムは、一度に画像全体を取得し、デジタル投影のフォーマット要件に合うよう、取得した画像を分解する。

ＴＶインタレースは、水平ラインが重複しないようラインを交互にする。擬似インタレースの場合、各ラインの半分がそれと同時に書き込まれたかまたは連続して書き込まれたラインによって交互に覆われる範囲で重複する。

擬似インタレースがＴＶインタレースと異なる他の点は、第２の実施形態に適用された場合、擬似インタレースは、両方のインタレースのイロープメントを同時に表示する。擬似インタレースが上記第１の実施形態に適用された場合、従来のインタレース技術と非常に良く似た結果が得られる。

図４Ａから４Ｃを利用して擬似インタレースを説明する。プロジェクタの能力の２倍の解像度を有する画像が開始点で用いられる。つまり、画像フレームは、プロジェクタの処理能力の２倍の画素数を有する。図４Ａに示すように、高解像度画像が分解され、２つの擬似インタレース画像フィールドＭおよびＮになる。ＭおよびＮの画素数は、それぞれオリジナル画像の半分である。画素の行、または、水平ラインの半分ずつがＭとＮとにシフトする。ＴＶインタレース方式とは異なり、ライン同士が当接するので、ライン間に空間またはブランク画像領域は存在しない。

投影は、図４Ｃに示されるようなフィールドトレインの伝送を含む。図４Ｂは、スクリーンに投影される際に擬似インタレースされた最終画像を示す。スクリーン４０１は、画像４０２を含む。領域４０３は、拡大されて検討される領域を示し、拡大された領域が４０４に示されている。図３ＡのプロジェクタＡおよびＢは、垂直、水平、または、斜め方向に半画素ずつずらされるよう調整されることにより、符号４０４で示される重複パターンが実現する。斜線で示される領域の中心線Ｍ４０６は、２つの連続するＮライン４０５および４０７のそれぞれの半分ずつと重複する。この方法では、解像度を２倍にすることにより、第１の実施形態での場合のように連続して投影されるか、または、第２の実施形態でのように同時に投影されることができる。

図４Ｃは、片目に対するフィールドトレインを示す。擬似インタレースの場合、それぞれの目は別々の存在として扱われ、立体的結合の対象にはならないので、２つの目についてフィールドトレインを説明するのは冗長であるから避ける。擬似インタレースは、通常、立体モードのマルチプロジェクタと共に用いるが、マルチプロジェクタを用いて平面モードで用いてもよい。図４Ｃは、擬似インタレースフィールドＭ４０９およびＮ４１０からなるフィールドトレイン４０８を示す。目と脳による連続する擬似インタレース画像の結合は、視力の持続性に基づいており、半分ずつの解像度の画像２つを結合して１つの完全なまたは高い解像度の画像にする効果をもたらす。

擬似インタレースは、水平ラインの形状をとる必要はない。プロセスは、垂直ライン、または、対角線のオフセットを含んでよく、あるいは、千鳥格子、または、他の構成のラインに沿って分解される画像を含んでもよい。

上記提供される実施形態はすべて、安全モードが考慮されていることを含む。２つのプロジェクタのうちの１つが故障した場合、安全モードは、十分な立体画像がスクリーンに伝送されてユーザが映画を観賞し、立体効果を認識できるよう、ディスプレイの継続を保証する。図１Ａおよび１Ｂのような従来のシステムでは、このようにはいかず、プロジェクタが故障すると、立体画像の重要な要素を破壊し、立体効果が認識できなくなる。本発明の実施形態では、画像は完全な立体深度で投影されているが、このような故障の場合には、特定の性質が欠如している。例えば、明るさが損なわれるか、または、解像度が低下する。しかしながら、この構成では、２つのうちのプロジェクタの１つが故障しても継続して動作できるので、このような故障は最悪の事態ではない。

立体画像を投影するプッシュプルまたはＺＳｃｒｅｅｎ変調器などの変調器を用いたデュアルプロジェクタ一式のための手段を説明してきた。これらの画像は、照明および時間的対称性の制約条件が一致するように調整される。その結果、非常に明るく見やすい立体映画が得られる。さらに、オプションで解像度を上げるために用いられてよい特定の擬似インタレース機能についても説明した。

本願明細書に示される設計および図示される特定の側面は、限定の意味合いはなく、本発明の教示および利点を取り入れた他の構成要素を含んでもよい。つまり、デュアルパス立体投影システムが開示され、ここに請求される。本発明を特定の実施形態と関連付けて説明してきたが、本発明は、さらなる変形例も可能であることを理解されたい。本出願は、一般的に、本発明の原理に従ういかなる変更、使用、および、改作も包含し、本開示からのこのような逸脱は、本発明に関与する当業者の知る範囲、および、慣習的な実施の範囲内に収まるものとする。

Claims (21)

1. 第１プロジェクタおよび第２プロジェクタを有するマルチプロジェクタ配列を用いて立体画像を投影する方法であって、
   前記第１プロジェクタから、第１プロジェクタ左画像および第１プロジェクタ右画像を有する第１フィールドトレインを伝送する段階と、
   同時に、前記第２プロジェクタから、第２プロジェクタ左画像および第２プロジェクタ右画像を有する第２フィールドトレインを伝送する段階と、
   を備え、
   前記第１プロジェクタ左画像を、前記第２プロジェクタ右画像が前記第２プロジェクタによって伝送されるのと略同時に、前記第１プロジェクタによって伝送する、方法。
2. 前記第１フィールドトレインおよび前記第２フィールドトレインにはブランク画像がない、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２プロジェクタ左画像は、前記第１プロジェクタ右画像が前記第１プロジェクタによって伝送された直後に、前記第２プロジェクタによって伝送される、請求項１に記載の方法。
4. 画像を第１プロジェクタ左画像、第１プロジェクタ右画像、第２プロジェクタ左画像、および、第２プロジェクタ右画像に分割する段階をさらに備え、前記分割する段階は、前記伝送する段階の前に行われる、請求項１に記載の方法。
5. 観察者の左目は、前記第１プロジェクタから伝送された一の第１プロジェクタ左画像を認識した後に、前記第２プロジェクタから伝送された一の第２プロジェクタ左画像を認識する、請求項１に記載の方法。
6. 前記画像を擬似インタレースする段階をさらに備え、前記擬似インタレースする段階は、各画像における画素を２つのサブ画像に分割することによって前記各画像を分解し、それぞれのサブ画像は、前記各画像における画素より少ない画素を含む一連の相補的領域を有する、請求項１に記載の方法。
7. 前記擬似インタレース段階は、第１サブ画像を伝送した後に相補的な第２サブ画像を伝送する段階を含む、請求項６に記載の方法。
8. 第１プロジェクタおよび第２プロジェクタを有するマルチプロジェクタ配置を用いて立体画像を投影する方法であって、
   前記第１プロジェクタから、第１プロジェクタ左画像と第１プロジェクタ右画像とを交互に有する第１フィールドトレインを伝送する段階と、
   同時に、前記第２プロジェクタから、第２プロジェクタ左画像と第２プロジェクタ右画像とを交互に有する第２フィールドトレインを伝送する段階と、
   を備え、
   前記第２プロジェクタが一の第２プロジェクタ左画像を伝送するのと略同時の第１の時間に、前記第１プロジェクタが一の第１プロジェクタ左画像を伝送する、方法。
9. 前記第１プロジェクタは、前記第２プロジェクタが一の第２プロジェクタ右画像を伝送するのと略同時の第２の時間に、一の第１プロジェクタ右画像を伝送する、請求項８に記載の方法。
10. 前記第１プロジェクタ左画像は、前記第１プロジェクタから伝送され、前記第２プロジェクタ右画像は、前記第２プロジェクタから伝送され、観察者の右目は、前記画像の大部分を認識しない、請求項８に記載の方法。
11. 前記画像を擬似インタレースする段階をさらに備え、前記擬似インタレースする段階は、それぞれの結合画像における画素を２つのサブ画像に分割することによって各画像を分解する段階を含み、それぞれのサブ画像は、前記各画像における画素より少ない画素を含む一連の相補的領域を有する、請求項８に記載の方法。
12. 前記擬似インタレースする段階は、第１サブ画像を伝送した後に相補的な第２サブ画像を伝送する段階を含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記画像を擬似インタレースする段階をさらに備え、前記擬似インタレースする段階は、前記左画像および前記右画像のそれぞれにおける画素をサブ画像に分割することにより、前記左画像および前記右画像を分解する段階を含み、それぞれのサブ画像は、前記右画像および前記左画像のそれぞれにおける画素より少ない画素を含む一連の相補的領域を有する、請求項８に記載の方法。
14. 擬似インタレース段階は、第１サブ画像を伝送した後に相補的な第２サブ画像を伝送する段階を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 立体画像を投影する投影装置であって、
    第１プロジェクタ左右画像を有する第１フィールドトレインを伝送する第１プロジェクタと、
    第２プロジェクタ左右画像を有する第２フィールドトレインを同時に伝送する第２プロジェクタと、
    を備え、
    前記第１プロジェクタ左画像は、前記第２プロジェクタ右画像が前記第２プロジェクタによって伝送されるのと略同時に、前記第１プロジェクタによって伝送される、投影装置。
16. 前記第１プロジェクタと前記第２プロジェクタとの間の結合部をさらに備え、前記結合部は、前記第１プロジェクタと前記第２プロジェクタとの間での同期信号の伝送を可能にする、請求項１５に記載の投影装置。
17. 前記第１フィールドトレインおよび前記第２フィールドトレインにはブランク画像がない、請求項１５に記載の投影装置。
18. 各第１プロジェクタ左画像、および、各第１プロジェクタ右画像は、前記第１フィールドトレインにおいて少なくとも一回交互に連続して発生する、請求項１５に記載の投影装置。
19. サーバ配列をさらに備え、前記サーバ配列は、画像を第１プロジェクタ左画像、第１プロジェクタ右画像、第２プロジェクタ左画像、および、第２プロジェクタ右画像に分割し、前記第１プロジェクタ左画像および前記第１プロジェクタ右画像を前記第１プロジェクタに伝送し、前記第２プロジェクタ左画像および前記第２プロジェクタ右画像を前記第２プロジェクタに伝送する、請求項１５に記載の投影装置。
20. 観察者の左目は、前記第１プロジェクタから伝送された一の第１プロジェクタ左画像を認識した後、前記第２プロジェクタから伝送された一の第２プロジェクタ左画像を認識する、請求項１５に記載の投影装置。
21. 前記サーバ配列は、さらに、前記画像を擬似インタレースし、前記擬似インタレースは、各画像における画素を２つのサブ画像に分割することにより前記各画像を分解することを含み、それぞれのサブ画像は、前記各画像における画素より少ない画素を含む一連の相補的領域を有する、請求項１９に記載の投影装置。

Images