JP2024512259A - Ｉ個の視点のオートステレオスコピックイメージを表示するためのｐ個の視点のオートステレオスコピックディスプレイスクリーンおよびそのようなスクリーンを備える表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、Ｐ個のスクリーン視点を有するディスプレイスクリーンに関し、Ｐは６以上の整数であり、前記スクリーンはＩ個のイメージ視点のオートステレオスコピックイメージを表示することを目的としており、Ｉは２以上の整数、Ｐ／３以下の整数であり、前記スクリーンは、行と列によって配置されたピクセルのマトリックス（１０）と、光学アレイとを備え、前記光学アレイは、複数のローブにおいてＰ個の前記スクリーン視点が連続して知覚されるように設けられ、それぞれの前記ローブが観察者（８）の平均瞳孔間距離のＩ倍をカバーし、前記スクリーンは、前記観察者が見ることができる視点の各ペアの前記スクリーン視点が少なくともＴ個のバッファ視点によって分離されるように設けられ、Ｔは２以上であり、前記スクリーンは、Ｉ個のイメージ視点のそれぞれを各ローブについてそれぞれＰ／Ｉ倍繰り返して連続的に表示できるように設けられ、観察者に見える各視点は、同じ視点イメージを表示する少なくとも２つのバッファ視点によって囲まれることを特徴とする。【選択図】図２

Description

１．本発明の技術分野
本発明は、オートステレオスコピックイメージ（裸眼立体イメージ）のオートステレオスコピックディスプレイスクリーン（裸眼立体ディスプレイスクリーン）、およびそのようなディスプレイスクリーンを備える表示装置に関する。また、本発明はそのようなディスプレイスクリーンにオートステレオスコピックイメージを表示する方法にも関する。

２. 技術的背景
オートステレオスコピーは、観察者が特別な眼鏡を着用することなく、イメージを浮き彫りにして表示できる技術である。この技術自体は、特に、本願出願人の名前で登録された特許文献ＷＯ２００６／０２４７６４、ＷＯ２０１４／０４１５０４、ＷＯ２０１３／１４０３６３およびＷＯ２０１４／０１６７６８を参照して先行知識を得ることができる。

一般に、オートステレオスコピックイメージは、ネスト化された複数の基本イメージの複数から構成され、各基本イメージは、異なる視点に従った同じオブジェクトまたは同じシーンのビューに対応する。単一のシーンの２つの異なる視点に対応する一対の基本イメージを観察者の両目のそれぞれに投影できるようにセレクタデバイスがディスプレイスクリーンの前に配置される、セレクタデバイスは通常、円柱レンチキュラーレンズのアレイまたは視差バリアから構成され、このような投影は、観察者の脳に浮き彫りの印象を与える。

Ｐ視点のオートステレオスコピックスクリーンイメージを表示するスクリーンは、通常、複数の行と複数の列に配置されたピクセルマトリックスを備え、各ピクセルは異なる色の複数のサブピクセルで構成される。このスクリーンにはさらに、同じような複数の円柱レンチキュラーレンズのアレイが重ねられており、レンチキュラーレンズのそれぞれは、スクリーンから来る光線を無限遠に戻すように構成された焦点距離を有する。円筒形レンチキュラーアレイの間隔は、観察者がスクリーンから所定の距離（フラットティント距離と呼ばれる）で、レンチキュラーアレイの拡大効果により、イメージが一定の間隔で連続して入れ替わるように見えるように正確に計算されている。

この拡大効果は、適切な距離（焦点距離）に配置されたレンズが、その光学中心及び観察者の目の瞳孔と一直線上のサブピクセルを拡大するという事実から生じる。レンズでＰ倍に拡大されると、このレンズを通して見えるサブピクセルは実際よりも広く認識され、このレンズを通して光を受ける目からは、上記の一直線上にないＰ－１個の他のサブピクセルが見えなくなる。したがって、円筒形レンチキュールのアレイは、スクリーンの観察空間内においてシーンの２つの異なる視点に対応する一対の異なる視点をそれぞれ観察者の２つの目に投影できるように設けられた視点選択デバイスを形成する。

観察者の左目と右目でそれぞれ観察される２つのイメージの特定の要素が視差（左目と右目との間における観察可能な又は測定されるピクセルまたはサブピクセルで測定された差として定義される）を示さない場合、これらの要素は完全に重ね合わされスクリーンの平面上で認識される。一方、観察される要素間に視差がある場合、このイメージはスクリーンから飛び出したり、逆に奥行きの深さが感じられたりする。慣例により、奥行きの深さは正の視差に対応し、飛び出しは負の視差に対応する。２つのイメージ間の絶対値のシフトはどちらの場合も同じであるが、視差が負の場合、左のイメージの飛び出す要素は右のイメージの飛び出す要素の右側にあり、その逆もまた同様である。このシフトにより、飛び出し効果（２つの目がスクリーンの前方で輻輳する）が生じる。一方、視差が正の場合、左のイメージの奥行きの深さの要素は右のイメージの要素の左側にあり、その逆も同様である（２つの目がスクリーンの後方で輻輳する）。点のサイズのオブジェクトは、左のイメージと右のイメージの間でこの点の水平面上でのオフセットが大きいため、スクリーンの平面から遠くに知覚される。

現在のオートステレオスコピックスクリーンは、品質を損なうことなく達成できる奥行きの深さと飛び出しの限界に直面している。これらのスクリーンにより、投影されたコンテンツをスクリーンの対角線に近い奥行きの深さを持つように見える立方体として印象付けることが可能になる。これらのスクリーンは、通常、視覚化立方体の３分の１がスクリーンから飛び出し、残りの３分の２がスクリーンの平面の背後で奥行きの深さを知覚されるように使用される。

たとえば、２４インチのスクリーンでは、見ることができる標準的な立方体の全範囲が約６０cmで、快適な飛び出しがスクリーンの前２０cmにあり、背景がスクリーンの４０cm後ろにあることを意味する。これらの奥行きの深さと飛び出しの制限は、観察者の生理学的制約、技術的制約、および画像処理の制約によって説明される。

生理学的制約は、視差によってオブジェクトが空間内に配置されているように見えるところに観察者が注視を揃えることにより融合する立体的なペアを形成できるように観察者のそれぞれの目が異なるイメージを見るという事実から生じる。

左右のイメージ間の視差により、次の３つの異なる輻輳のモードが引き起こされる。
－観察者がスクリーンの奥の奥行きの深いところにオブジェクトを知覚すると、左目はより左側に、右目はより右側に見える。このため、２つの視軸は、観察される仮想オブジェクトが位置するスクリーンの後ろで交差する、
－観察者がスクリーンと同じ平面上にあるオブジェクトを認識すると、両目はスクリーン上の同じ場所を見る、
－観察者がスクリーンの前でオブジェクトが飛び出しているのを知覚すると、左目はより右側に、右目はより左側に見える。このため、２つの視軸は、観察される仮想オブジェクトが位置するスクリーンの前で交差する。

オブジェクトが奥行きが深いように知覚されるまたは飛び出して知覚される場合、注視はスクリーンの平面とは異なる距離で輻輳する。このことは、必然的に、上記のさまざまな輻輳と調節の間の解離を生じさせ、この解離は、スクリーンから離れたところにある鮮明なイメージを見るための各目の活動に対応する必要がある。

オブジェクトがスクリーンの平面から離れるほど、輻輳面と、両目が調節するスクリーンの物理的平面との間の解離の活動が大きくなる。しかし、この解離を処理するために必要な眼球の体操に関しては観察者により異なる。経験と訓練だけが、輻輳開散と調節を楽に解離することを可能にする。慣れていないと、スクリーンの表面から離れたところで輻輳すると、オブジェクトがぼやけて見えたり、分割されて見えたりすることがあり、両眼融像が困難になる。２つのイメージがスクリーンの物理的表面から離れることはなくても、物理世界と同様に、両目は両目が輻輳し仮想オブジェクトが鮮明な距離を探す。

技術的な制約は、オートステレオスコピックスクリーン上に複数のイメージを同時に表示し、それぞれの目についてそのイメージを完全に分離することが技術的に複雑であるという事実から生じる。

実際には、上で示したように、オートステレオスコピックスクリーンは、スクリーンとその表面に配置された光学システムで構成されている。この光学システムは、拡大効果を利用して、スクリーンの観察領域を複数の連続したゾーンにさらに分割することを可能にし、連続したゾーンのそれぞれが異なるイメージ用に特別に確保される。浮き彫りで見るためには、これらのイメージは少なくとも立体的なペアを形成する必要がある。一般に、２つのイメージからなる単一のペアだけを表示するだけでは不十分であり、本願出願人が提案したスクリーンの大部分は、２つずつが立体的である一連の８つのイメージを同時に表示する。これら８つのイメージのそれぞれが占有する８つの連続ゾーンによって形成される空間はローブという用語で指定され、光学システムにより周期的に繰り返すことが可能になる。視点の連続は常に同じ順序となる。この繰り返し表示により、レンチキュラーアレイの焦点があまり外れることなく、約１００°の角度にわたってローブを繰り返すことができる。

ローブの各連続ゾーンに表示される情報を完全に区分化することは依然として課題である。実際、スクリーンのバックライトからの光は、観察者の目に到達する前に多くの材料を通過する。これらの異なる材料のそれぞれの表面を通過する光の一部は、理想的な軌道からわずかにずれる。さらに、放射される光の拡散を制限するために、スクリーンとレンチキュラーアレイの表面は完全に研磨されたガラスでなければならず、反射防止表面を得るためによくある材料自体のつや消しなどの内部不均一性が存在しない必要がある。それぞれの微細な欠陥は光を逸らし、視点を分離することを目的としたマイクロレンズの屈折効果を乱す可能性がある。ピクセルの形状と、複数のレンズの光軸が異なる視点に割り当てられた複数のサブピクセルと同時に交差できるという事実とにより、この分配を防ぐことができる。

画像処理の制約は、コンピュータ処理オプションが視点の数、その繰り返し、ローブの幅、観察距離、同時観察者の数などの特定の数のパラメータに依存するという事実から生じる。スクリーン又はコンピュータの電子機器が、表示されるイメージの内容に検出可能な修正を適用することがあり、このことは、厳密で必要な特定位置を修正する効果を有する。たとえば、ピクセル全体の強度を変更すると、その３つのサブピクセルが同時に影響を受ける、つまり、３つの視点が同時に影響を受ける（視点イメージごとに１つのサブピクセルが使用される場合）。

本願出願人は既に、観察者の頭部を追跡する装置を搭載し、観察者の各目に送られる視点をリアルタイムに表示できるシステムを提案している。オブジェクトがスクリーンの平面から遠いほど、追跡速度と精度がさらに重要になる。観察者の頭部の微小な動きは、特にオブジェクトが非常に深い場合に、オブジェクトの大きな見かけ上の位置ずれをもたらすが、これが本発明の対象の１つである。

したがって、発明者らは、前述の複数の制約の少なくとも一部を克服することを可能にする解決策を模索した。

３．本発明の目的
本発明は、既知のオートステレオスコピックスクリーンによって達成可能な飛び出しおよび奥行きの深さの限界を克服することを可能にするオートステレオスコピックディスプレイスクリーンを提供することを目的とする。

本発明は、特に、ほぼ完璧な分解能を備えたスクリーンを提供することを目的とし、このスクリーンは、現実的な制限なく、フラットティント距離の半分までの飛び出し量と、スクリーン面の背後に最大数メートルの奥行き深さの量を観察者に知覚させる可能性を与え、これを達成する内容が表れるために必要な十分に大きな視差であるにもかかわらず、それぞれの目に最適な表示の鮮明さを維持する。

本発明は、特に、観察されるイメージの品質を維持し、さらには改善しながら、既知のスクリーンの浮き彫り性能を向上させることを可能にするディスプレイスクリーンを提供することを目的とする。本発明は特に、既知のスクリーンよりも高い解像度を有するオートステレオスコピックイメージを表示するためのスクリーンを提供することを目的とする。本発明はまた、観察者の各目によって見える視点間の干渉を抑制することを可能にするディスプレイスクリーンを提供することを目的とする。

また、本発明は、本発明のディスプレイスクリーンを備えるオートステレオスコピック表示装置を提供することを目的とする。最後に、本発明は、本発明によるオートステレオスコピックディスプレイスクリーン上にオートステレオスコピックイメージを表示する方法を提供することを目的とする。

４．発明の開示
これを行うため、本発明は、スクリーン視点（screen points-of-view、スクリーンポイントオブビュー）と呼ばれる視点（ポイントオブビュー）をＰ個有するオートステレオスコピックディスプレイスクリーンに関し、Ｐは６以上の整数であり、前記スクリーンはイメージ視点（image points-of-view、イメージポイントオブビュー）と呼ばれる視点がＩ個であるオートステレオスコピックイメージを表示することを目的としており、Ｉは２以上の整数、Ｐ／３以下の整数、好ましくは２に等しい整数であり、前記スクリーンは、行と列によって配置されたピクセルのマトリックスと、光学アレイと呼ばれる、円筒状レンチキュラーのアレイまたは視差バリアとを備え、各ピクセルは異なる色の複数のサブピクセルで構成され、それぞれのサブピクセルがイメージ視点の１つのサブピクセルを表示するように設けられ、前記光学アレイは、フラットティント距離（設計視距離）と呼ばれる、スクリーンの公称距離に位置する観察者の目に向かって、所定のスクリーン視点のペアを投影できるように構成される。

本発明のスクリーンは、次のことを特徴とする。前記光学アレイは、ローブと呼ばれる前記スクリーンの前の複数のスペースにおいてＰ個の前記スクリーン視点が水平方向と呼ばれる方向において連続して、前記フラットティント距離に位置する前記観察者に知覚されるように設けられ、それぞれの前記ローブが前記観察者の平均瞳孔間距離のＩ倍をカバーし、前記スクリーンは、前記フラットティント距離に位置する前記観察者が見ることができる視点の各ペアの前記スクリーン視点は、バッファ視点と呼ばれる少なくともＴ個のスクリーン視点によって分離されるように設けられ、Ｔは２以上であり、前記スクリーンは、Ｉ個のイメージ視点のそれぞれを各ローブについてそれぞれＰ／Ｉ倍繰り返して連続的に表示できるように設けられ、フラットティント距離で観察者に見える各視点は、同じ視点イメージを表示する少なくとも２つのバッファ視点によって囲まれることができる。

したがって、本発明によるディスプレイスクリーンは、Ｐ個の視点、例えば１０個の視点（Ｐは１０に等しい）、を表示するように構成された円筒レンチキュラーのアレイ（光学コンポーネントという用語でも示される）などの光学アレイを備えているという特徴を有する。

本発明が視点ごと、レンズごと、及び横線ごとに１つのサブピクセルを使用するとき、レンチキュラーアレイの各レンズは各横線上のＰ個のサブピクセルをカバーする。本発明がＬ個の横線上でレンズごとに視点ごとに１つのサブピクセルを使用する場合、レンチキュラーアレイの各レンズは各横線上でＰ／Ｌサブピクセルをカバーする。

本発明のスクリーンでは、バッファゾーンを形成することによりほぼ完璧な解像度を得ることができ、バッファゾーンは、イメージ視点を複製し、２つの目のぞれぞれにより互いに知覚される２つの視点を分離することによって形成される。Ｉ個のイメージ視点は、１対１の連続する立体的なペアを２つずつ形成し、これらの異なる視点は、イメージ視点を複製することによって形成されたバッファゾーンによって互いに分離される。換言すれば、フラットティント距離で観察者に見え、イメージ視点をそれぞれ表示するＩ個のスクリーン視点のそれぞれは、この同じイメージ視点をそれぞれ表示する少なくとも２つのバッファ視点に隣接している。

さらに、各ローブは観察者の平均瞳孔間距離のＩ倍をカバーし、Ｉ個のイメージ視点のそれぞれは、知覚されるイメージ視点とそのバッファ視点にこの視点を表示するために、瞳孔間距離に対応する空間において役に立つ。

したがって、オートステレオスコピックシステムの改善は、ローブの幅と、視差と、観察者の位置取りの自由度を与えるためのフラットティント距離の前後の観察距離とを増大させるために、イメージ視点の数を増やすことによって行われるべきであると一般的に考える当業者の先入観に本発明は反するものである。スクリーンの解像度が比例して増加しない場合、このことは、知覚される解像度を犠牲にする可能性がある。

本発明は、観察者により大きな位置決めの自由度を与えることを目的とするのではなく、観察者が知覚するボリュームを解放することを目的とする。本発明は、むしろ、この立場にとどまることにより、２つだけで十分であるように、必要なイメージ視点の数をできる限り制限し、ほぼ完璧な解像度を得て、異常に深いボリュームの認識を可能にする。

本発明は、イメージ視点ごとに、幅が基準瞳孔間距離（約６．５ｃｍ）に等しい単眼サブローブを形成することを可能にし、そのイメージの各インスタンスが、単眼サブローブをイメージが複製された回数で割った幅に等しい幅にわたって見えるように、この単眼サブローブ内に同じイメージを複数回表示する手段を生成することを可能にする。

本発明を適用していない場合で、コンテンツがスクリーン面のはるか前方または後方に押し出された場合、その視差は非常に大きくなり、ゴーストの問題は特に深刻になる。それぞれの目で見たイメージには、もう一方の目に向けたイメージの残留物が残る可能性がある。そのため、左目は、意図された左のイメージだけでなく、右のイメージのゴーストも見るようになり、逆も同様で、右目は、意図された右のイメージだけでなく、左のイメージのゴーストも見るようになる。ここで、左のイメージに見られる右のイメージの幻像は、右のイメージ自体と立体的に一致し、一方、右のイメージに見られる左のイメージの幻像は、左のイメージ自体と立体的に一致し、このことにより、要素の輪郭の深さではなくスクリーンのまさに平面上にゴーストが配置される。

本発明によれば、観察者の目によって観察される視点に近い視点が同じイメージとなる、このことによりそれらの間のクロストークが知覚できなくなる。

観察者の左目、右目にそれぞれの専用のイメージがそれぞれ数回複製される限り（少なくとも２回複製し、観察者の目により観察される視点を数えて少なくとも３つの同一の連続する視点を形成する）、１つの目のためにレンズにより拡大された各サブピクセルは、同じイメージに属するサブピクセルに囲まれている。このように、同等のサブピクセルによって囲まれると、サブピクセルはもう一方の目に向けられたサブピクセルに干渉できなくなる。もし、サブピクセルが隣接するものと干渉すると、そのサブピクセルは見えなくなる。

したがって、本発明によるディスプレイスクリーンは、観察者の左目と右目にそれぞれ専用の視点の間のＴ個のバッファ視点の表示を可能にするという特徴を有する。

本発明によるスクリーンは、ほぼ完璧な解像度のメリットを有することを可能にするだけでなく、従来の多視点コンテンツの利点、すなわち、以下の利点を提示することも可能にする。
－視点の再結合により、フラットティント距離から遠ざかることができること。
－観察者がその目を置くことができるスペース、すなわちローブが比例的に増加すること。
－スクリーンに沿って水平に移動するときに得られる視差効果。
－たとえば、非常に強いコントラストや極端な視差が発生した場合に、残存するゴーストがイメージの基準となる面ではなく、オブジェクトの端で知覚されることを保証すること。このことは、ゴーストの知覚をもたらすレンダリング（三次元化）の実装を必要とするアプリケーションにとって、不可避の利点である。

好ましくは、本発明によるスクリーンの光学アレイは、列の方向と角度αをなす主軸をそれぞれ有する複数の円柱形レンズで形成される。適切な視点分布グリッドが定義されている限り、光学アレイのさまざまな傾斜（垂直アレイと４５度のアレイの間）を使用することができる。例えば、後述する図に示すように、アレイの複数のレンズが９．４６°、１８．４３°、２６．５６°、または３３．６９°の角度αで傾斜しているアレイを使用することが可能である。

本発明の特に有利な変形例によれば、Ｉは２に等しく、前記光学アレイは、観察者の左目に専用のイメージ視点のＭ倍と、観察者の右目に専用のイメージ視点のＮ倍とを各ローブに表示できるように構成される。ＭとＮはそれぞれ３以上であり、ＭとＮの合計はＰに等しく、左目専用の視点と右目専用の視点と間にＴ個のバッファ視点を形成する。この有利な変形例は、観察者の右目と左目にそれぞれ向けられた２つの視点を有するオートステレオスコピックイメージを表示することを意図したスクリーンに関する。

２つの視点（Ｉ＝２）でオートステレオスコピックイメージを表示するこの優先的なケースでは、観察者の左目と右目にそれぞれ向けられた２つの異なるイメージのみを表示するようにスクリーンが制御される。言い換えれば、各イメージは各目に対して数倍繰り返され、この場合、左目ではＭ倍、右目ではＮ倍繰り返され、ＭとＮはそれぞれ３以上の整数であり、それらの合計はＰと等しくなる。

さらに、光学コンポーネントの光学パラメータは、Ｐ個の視点（左目のためのＭ個の視点と右目のためのＮ個の視点）が、ローブをカバーするように選択される。このローブは、観察者の平均瞳孔間距離の２倍に等しい距離で広がっている。すなわち実際には、１３ｃｍ程度の距離である（観察者の成人の平均瞳孔間距離は６．５ｃｍである）。

したがって、Ｐが１０に等しく、Ｉが２に等しい場合、スクリーンの視点の変化は、フラットティント距離で１．３ｃｍごとに発生する。

この変形例によるディスプレイスクリーンは、フラットティント距離に位置する観察者の左目に専用のイメージ視点を表示するためのスクリーン視点の数が観察者の右目に専用のイメージ視点を表示するためのスクリーン視点の数と等しくなる又は異なるように設計されている。言い換えれば、観察者の２つの目のそれぞれに専用の視点を対称（ＭとＮが等しい）または非対称（ＭとＮが互いに異なる）に配置できるようにスクリーンを設計することができる。

好ましくは、ＭとＮは等しく、スクリーンは観察者の左目と右目のそれぞれに専用の視点を対称的に表示できるようにする。ただし、両目が向かうローブ領域のバッファ視点の最大数を配置するために観察者の頭の移動方向を考慮することにより、予測的な方法で視点の割り当てを動的に最適化することにより、そして観察者の目には知覚されないローブの部分の順列を操作することにより、非対称の配置を利用してその欠点を最小限に抑えることもできる。これには、本発明による装置に関連して後述するように、観察者の頭の位置を検出するための装置の使用が必要である。

好ましくは、この変形例によれば、スクリーンは、左目の視点の左側の視点の数と右目の視点の右側の視点の数の合計が、観察者の両目で知覚される視点を分離するバッファ視点の数Ｔに等しくなるようにも設計される。これにより、両目のそれぞれのサイドに連続するバッファ視点の同じ数Ｔを有することが可能になる。

２つのイメージ視点（Ｉは２に等しい）を有する本発明の変形例の特定の実施形態によれば、Ｐは１０に等しいので、スクリーンは１０個のスクリーン視点を有し、前記光学アレイは、フラットティント距離で観察者に見えるペアが１から１０まで連続番号が付けられたスクリーン視点のビュー１と６、２と７、３と８、４と９、および５と１０となり、観察者のそれぞれの目で知覚される各サブピクセルは、その各サイドにおいて２つのバッファ視点で囲まれることができるように構成される。

したがって、Ｐが１０に等しく、ＭとＮがそれぞれ５に等しい場合、それぞれの目で知覚される視点は常に他の４つの視点によって分離され、これらの視点はバッファとして機能し、干渉を回避する。したがって、右目が視点Ｎｏ．３を知覚すると、左目は視点Ｎｏ．８を知覚する。この視点Ｎｏ．３は、その左側の視点Ｎｏ．１、Ｎｏ．２とその右側の視点Ｎｏ．４、Ｎｏ．５により囲まれており、視点Ｎｏ．８は、その左側の視点Ｎｏ．６、Ｎｏ．７とその右側の視点Ｎｏ．９、Ｎｏ．１０により囲まれている。この場合、観察者によって知覚される２つの視点は、４つのバッファ視点によって互いに分離されている、このことにより干渉を避けることが可能である。したがって、解像度は、本発明のこの好ましい実施形態によるスクリーンにとって最適となる。

２つのイメージ視点（Ｉは２に等しい）を有する本発明の変形例の特定の実施形態によれば、各ローブ内において観察者の各目に専用の各イメージ視点を同じ数のバッファ視点によって取り囲むことができるように、ＭとＮは奇数である。

たとえば、ＭとＮがそれぞれ５に等しい場合（１０個の視点のスクリーンを形成する）、オートステレオスコピックイメージのコンテンツのコーディングは、１０視点イメージフォーマットにおける立体視ペアのカプセル化に基づいている。目に知覚される各サブピクセルは、左側に２つ、右側に２つ、合計４つの、同じイメージを表示するバッファサブピクセルによって囲まれている。すべてが同じイメージを表示するため、知覚される視点に対する隣接するサブピクセルの干渉は目に見えない。

このイメージは、レンチキュラーアレイによってデコードされ、このアレイの革新的なアーキテクチャは、１０視点において、１．３ｃｍごとに視点を変化させることができる。平均瞳孔間距離は６．５ｃｍであるため、コンテンツに応じて左視点と右視点の間に４つのバッファ視点を挿入することが可能である。このアレイのローブは、フラットティント距離で１３ｃｍ（瞳孔間距離の２倍）である。また、このことは、選択された平均値６．５ｃｍとは異なる瞳孔間距離を満たすことを可能とし、この場合は理想的な対称性が修正された結果となる。

本発明は、異なるピクセルマトリックスを使用して実施することができる。たとえば、複数の水平サブピクセル（つまり、垂直に重なった複数のサブピクセル）を含むピクセルパネル、又は複数の垂直サブピクセル（つまり、水平に並置された複数のサブピクセル）を含むピクセルパネル、又は複数の有機発光ダイオードを備えたパネル（頭字語 OLED としてよく知られている）、又は複数の有機発光ダイオードのアクティブマトリックス（AMOLEDとしてよく知られている）を使用することが可能である。

水平サブピクセルで形成されたパネルの特定の場合、ピクセルのマトリックスの各ピクセルは、列方向に互いに重畳された異なる色の複数のサブピクセルで構成される。

２Ｄディスプレイの場合、複数のサブピクセルの垂直または水平バンドの方向はユーザーには影響せず、スクリーンの方向に応じた表示の違いはユーザーにより知覚されない。情報は常にピクセルレベルでエンコードされ、ピクセルの下部構造の配置は表示の品質に影響を与えない。

一方、３Ｄディスプレイの場合、拡大効果の機能をはたすレンチキュラーアレイがスクリーンの表面に貼り付けられると、複数のサブピクセルの方向と複数のサブピクセルの配置の規則性とが重要になる。サブピクセルが縦方向モードで垂直に整列している横長モードでスクリーンを使用する場合、又はピクセル構造が異方性であるピクセルパネルを使用する場合、レンチキュラーアレイの円筒形マイクロレンズは色を分けて区別できなくなり、ピクセル全体を整列させる必要がある。このため、ピクセル全体が、レンズの拡大効果によって個別に観察できる最小の構成要素になる。

また、本発明は、イメージ視点と呼ばれるＩ個の視点でオートステレオスコピックイメージを表示するための表示装置に関し、この装置は、本発明によるディスプレイスクリーンと、表示モジュールとを備える。表示モジュールは、各ローブにおいて、Ｉ個の視点をそれぞれＰ／Ｉ倍繰り返して表示するように設けられ、フラットティント距離において観察者に見える各視点は、この同じイメージ視点をそれぞれ表示する少なくとも２つのバッファ視点により囲まれている。

本発明によるディスプレイスクリーンの技術的利点および効果は、必要な変更を加えて、本発明による表示装置に適用される。本発明によれば、表示モジュールは、ディスプレイスクリーンのピクセルマトリックスの各サブピクセルに、観察者の目に向けられたＩ個のイメージのうちの１つのサブピクセルを割り当てるように構成される。この表示モジュールは、ピクセルのマトリックスを制御するコンピュータ装置によって形成されることが好ましい。

本文全体を通じて、「モジュール」という用語はソフトウェアコンポーネント、つまりソフトウェアプログラムのサブセットを指す。これは、独立して使用するため、又は、プログラムの他のモジュール、ハードウェアコンポーネント、或いはハードウェアコンポーネントとソフトウェアサブプログラムとの組み合わせと組み合わせるため、別々にコンパイルすることができる。

好ましくは、本発明による装置の表示モジュールは、ディスプレイスクリーンに接続されたコンピュータまたはマイクロプロセッサによって実行されるように意図されたソフトウェアプログラムのサブセットである。

特に有利な変形例によれば、Ｉは２に等しく、前記表示モジュールは、前記ディスプレイスクリーンによって形成される各ローブに、観察者の左目に専用のイメージ視点のＭ倍と、観察者の右目に専用のイメージ視点のＮ倍を表示し、左目専用のイメージ視点と右目専用のイメージ視点との間にＴ個のバッファ視点を形成するように構成される。

Ｉが２に等しい優先的な場合、これらの２つの視点はそれぞれ観察者の左目と右目に向けられる。Ｉが２より大きい場合、中央の１～２の視点は、位置に応じて観察者の左目または右目のいずれかで見ることができる。

有利には、本発明によれば、表示装置は検出装置をさらに備え、前記検出装置は、観察者が見ることができるスクリーン視点が常に、その目により見ることができるイメージ視点のバッファ視点により囲まれるように前記表示モジュールが各ローブのイメージ視点をスライドできるように、前記水平方向および／または垂直方向に対する観察者の頭部の位置を常に検出するように設けられる。

この変形例による表示装置は、観察者が視点Ｎｏ.３とＮｏ.８を知覚できるように、観察者を常にローブの中心に保つことを可能にする（Ｉ＝２およびＮ＝Ｍ＝５で１０個のスクリーン視点を形成する場合、Ｐ＝１０）。瞳孔間距離の２倍（つまり１３ｃｍ程度）のローブでは、移動の自由度が制限される。本発明は、観察者が自分自身をローブの中心に置くことを強制するのではなく、観察者の頭を追跡する装置を用いて、観察者の位置の中心にローブを動的に校正することを可能にする。

したがって、本発明は、スクリーンの水平方向および／または垂直方向に対する観察者の頭部の位置を特定することを可能にし（すなわち、水平方向の場合、スクリーンに対する観察者の頭部の横方向の変位を検出する）、視点Ｎｏ．３とＮｏ．８を観察者に見せるようにローブ内の視点をスライドさせることを可能にする。この実施形態において、目的が水平方向および／または垂直方向に関して観察者の顔の位置を特定することだけである限り、単純な２Ｄカメラで十分に観察者の頭部の追跡を確実にすることができる。

本発明の変形実施形態によれば、前記検出装置は、ディスプレイスクリーンの所定の点に対する観察者の頭部（具体的には観察者のそれぞれの目）の位置を各瞬間に検出し観察者の各目の座標Ｘ、Ｙ、Ｚを正規直交座標系において所定の精度で決めることができるように設けられ、前記正規直交座標系において、前記スクリーンの所定の点は前記座標系の原点であり、前記スクリーンはこの座標系のＸ軸とＹ軸を規定し、前記スクリーンに対し垂直な方向はこの座標系のＺ軸を規定する。

本発明のこの変形例によれば、観察者の頭の位置は三次元で各瞬間に決定され、これにより、この変形例による装置を拡張現実用途で使用することが可能になる。特に、スクリーンの明るさが許せば、スクリーンを直接見るのではなく、半反射鏡に反射して使用して、「ペッパーズゴースト」の拡張現実体験を作り出すことが可能である。

スクリーン上に表示される３Ｄボリュームは、浮き彫りにコンフリクトを生じさせないように注意する限り、部屋の中で現実化し、新しい没入型体験を生み出す可能性を提供する。特に、奥にあるバーチャルオブジェクトがその前にあるシーンの要素と重ならないように注意する必要がある。

視線は、物理世界に基づいて、そこに描かれているバーチャル要素に輻輳するため、輻輳/調節の解離はもはや問題を引き起こさない。観察者がスクリーンに近づきすぎない場合、視度差が十分に小さいため、シャープ感が良く、視覚疲労が少ない。

ただし、拡張現実体験が信頼できるものであるためには、物理世界と仮想世界の間の完璧なバランスを提供する必要がある。回避しなければならない浮き彫りのコンフリクトを超えて、現実世界に重ね合わされる仮想オブジェクトは、同じ遠近法の規則に従い、部屋内のオブジェクトと同じように観察者の動きに反応する必要がある。物質立方体に重ねられた仮想立方体は、観察者が頭を動かしたときに、あらゆる点で現実の物体と同様に動く必要がある。観察者が知覚するバーチャルオブジェクト間の視差も、観察者の目の位置と矛盾がないようにしなければならない。このためには、観察者の各瞳孔の位置を３次元で低遅延かつ非常に正確にリアルタイムで測定することが不可欠である。

この実施形態では、Ｚ測定が特に重要である。実際、本発明によるスクリーンの優れた解像度と、それがシミュレートすることを可能にする大きな深度を考慮すると、表示される視差は、コンテンツが視準される距離に応じて及び観察者のスクリーンからの距離に応じて非常に異なるボリュームの感覚を生み出す。したがって、物理世界に忠実なイメージを生成するには、リアルタイムイメージレンダリングエンジンが観察者の瞳孔のＺ方向の位置を正確に把握し、それに応じて立体視の基底と焦点距離を適応させ、ＸとＹの位置を正確に把握し視差を調整する必要がある。したがって、本発明は、周囲の状況に対する観察者の相対位置を把握し、バーチャルシーンをそれに応じて適応させることを可能にする。

特に、この変形例による発明は、観察者の瞳孔がスクリーンから離れている距離を把握し、バーチャルシーンのレンダリングを適応させ、それを物理世界と一致させることを可能にする。このようなデバイスは、たとえば、拡張現実ヘッドセットの装着を必要とせずに、ユーザーを超現実的な状況に置くことを目的として、フライトシミュレーター、建設機械の運転、遠隔操作、またはその他のシミュレーターで使用できる。この特定のアプリケーションにおいては、部屋には物が何もない場合があり、物理世界と仮想世界の間の一貫性を維持することはもはや必須ではない。それにも関わらず、Ｚ軸における瞳孔の位置の測定は、視差を調整するためにＸ軸とＹ軸における測定が不可欠であるのと同様に、立体視の基底と焦点距離を調整するために依然として不可欠である。

また、本発明は、スクリーン視点と呼ばれるＰ個の視点のディスプレイスクリーンに、Ｉ個の視点でオートステレオスコピックイメージを表示する方法に関し、Ｉは、２以上の整数であり、Ｐは、６以上の整数であり、かつ、３Ｉ以上の整数であり、前記ディスプレイスクリーンは、行と列によって配置されたピクセルのマトリックスと、光学アレイと呼ばれる、円筒状レンチキュラーのアレイまたは視差バリアとを備え、各ピクセルは異なる色の複数のサブピクセルで構成され、それぞれのサブピクセルがイメージ視点の１つのサブピクセルを表示するように設けられ、前記光学アレイは、フラットティント距離と呼ばれる、スクリーンの公称距離に位置する観察者の目に向かって、所定のスクリーン視点のペアを投影できるように構成され、前記スクリーンの前の複数のスペースであるローブにおいてＰ個の前記スクリーン視点が水平方向と呼ばれる方向において連続して、前記フラットティント距離に位置する前記観察者に知覚され、それぞれの前記ローブが観察者の平均瞳孔間距離のＩ倍をカバーする。

本発明の表示方法は、各ローブにおいて、前記フラットティント距離の観察者によって見ることができる各イメージ視点にそれぞれ隣接するスクリーン視点に、このイメージ視点のコピーを割り当てることを含み、各ローブにおいて、前記フラットティント距離の観察者によって見ることができるＩ個のイメージ視点のそれぞれは、少なくとも２個のバッファ視点により囲まれ、それぞれのバッファ視点は同じイメージ視点を表示し、Ｐ／Ｉ倍繰り返されるＩ個のイメージ視点の連続が形成されることを特徴とする。

本発明によるディスプレイスクリーンの技術的利点および効果は、必要な変更を加えて、本発明による表示方法に適用される。

本発明の特に有利な変形例によれば、Ｉは、２に等しく、前記方法は、各ローブにおいて、
－観察者の左目用のイメージ視点の最初のＭ個のスクリーン視点への割り当て、
－観察者の右目用のイメージ視点を次のＮ個のスクリーン視点への割り当て、を含み、
ＭとＮはそれぞれ３以上であり、それらの合計はＰに等しい。

また、本発明は、上記または下記の特徴の一部または全部を組み合わせることを特徴とする表示方法および表示システムにも関する。

５．図面のリスト
本発明のさらなる目的、特徴、および利点は、以下の説明に見出すことができ、この説明は非限定的な例としてのみ提供され、この説明では、以下の添付の図面を参照する。
本発明の一実施形態によるディスプレイスクリーンの概略図である。 本発明の一実施形態によるディスプレイスクリーンの概略図であり、このディスプレイスクリーンは２個のイメージ視点の１０個のスクリーン視点を有し、垂直に対して18.43°の傾斜を有する光学アレイを載せている複数の垂直なサブピクセルで形成されたピクセルのパネルを含む（言い換えると、Ｉ＝２；Ｐ＝１０；Ｎ＝５；Ｍ＝５；α＝１８．４３°）。 本発明の一実施形態によるスクリーン上の左のイメージと右のイメージの配置原理を示す模式図である。 本発明の一実施形態によるディスプレイスクリーンの概略図であり、このディスプレイスクリーンは２個のイメージ視点の９個のスクリーン視点を有し、垂直に対して18.43°の傾斜を有する光学アレイを載せている複数の垂直なサブピクセルで形成されたピクセルのパネルを含む（言い換えると、Ｉ＝２；Ｐ＝９；Ｎ＝５；Ｍ＝４；α=１８．４３°）。 本発明の一実施形態によるディスプレイスクリーンの概略図であり、このディスプレイスクリーンは２個のイメージ視点の８個のスクリーン視点を有し、垂直に対して18.43°の傾斜を有する光学アレイを載せている複数の垂直なサブピクセルで形成されたピクセルのパネルを含む（言い換えると、Ｉ＝２；Ｐ＝８；Ｎ＝４；Ｍ＝４；α＝１８．４３°）。 本発明の一実施形態によるディスプレイスクリーンの概略図であり、このディスプレイスクリーンは２個のイメージ視点の１０個のスクリーン視点を有し、垂直に対して9.46°の傾斜を有する光学アレイを載せている複数の垂直なサブピクセルで形成されたピクセルのパネルを含む（言い換えると、Ｉ＝２；Ｐ＝１０；Ｎ＝５；Ｍ＝５；α＝９．４６°）。 本発明の一実施形態によるディスプレイスクリーンの概略図であり、このディスプレイスクリーンは２個のイメージ視点の１０個のスクリーン視点を有し、垂直に対して26.56°の傾斜を有する光学アレイを載せている複数の垂直なサブピクセルで形成されたピクセルのパネルを含む（言い換えると、Ｉ＝２；Ｐ＝１０；Ｎ＝５；Ｍ＝５；α＝２６．５６°）。 本発明の一実施形態によるディスプレイスクリーンの概略図であり、このディスプレイスクリーンは２個のイメージ視点の１０個のスクリーン視点を有し、垂直に対して33.69°の傾斜を有する光学アレイを載せている複数の垂直なサブピクセルで形成されたピクセルのパネルを含む（言い換えると、Ｉ＝２；Ｐ＝１０；Ｎ＝５；Ｍ＝５；α＝３３．６９°）。 本発明の一実施形態によるディスプレイスクリーンの概略図であり、このディスプレイスクリーンは２個のイメージ視点の１０個のスクリーン視点を有し、垂直に対して18.43°の傾斜を有する光学アレイを載せている複数の水平なサブピクセルで形成されたピクセルのパネルを含む（言い換えると、Ｉ＝２；Ｐ＝１０；Ｎ＝５；Ｍ＝５；α＝１８．４３°）。 本発明の一実施形態によるディスプレイスクリーンの概略図であり、このディスプレイスクリーンは２個のイメージ視点の６個のスクリーン視点を有し、垂直に対して26.56°の傾斜を有する光学アレイを載せている複数の水平なサブピクセルで形成されたピクセルのパネルを含む（言い換えると、Ｉ＝２；Ｐ＝６；Ｎ＝３；Ｍ＝３；α＝２６．５６°）。 本発明の一実施形態によるディスプレイスクリーンの概略図であり、このディスプレイスクリーンは２個のイメージ視点の１０個のスクリーン視点を有し、垂直に対して33.69°の傾斜を有する光学アレイを載せている複数の水平なサブピクセルで形成されたピクセルのパネルを含む（言い換えると、Ｉ＝２；Ｐ＝１０；Ｎ＝５；Ｍ＝５；α＝３３．６９°）。 本発明の一実施形態によるディスプレイスクリーンの概略図であり、このディスプレイスクリーンは４個のイメージ視点の２０個のスクリーン視点を有し、垂直に対して9.46°の傾斜を有する光学アレイを載せている複数の水平なサブピクセルで形成されたピクセルのパネルを含む（言い換えると、Ｉ＝４；Ｐ＝２０；α＝９．４６°）。 本発明の一実施形態によるディスプレイスクリーンの概略図であり、このディスプレイスクリーンは４個のイメージ視点の２０個のスクリーン視点を有し、垂直に対して18.43°の傾斜を有する光学アレイを載せている複数の水平なサブピクセルで形成されたピクセルのパネルを含む（言い換えると、Ｉ＝４；Ｐ＝２０；α＝１８．４３°）。 本発明の一実施形態による表示装置の概略図であり、この表示装置は、本発明によるスクリーンと、追跡装置と、表示モジュールとを備える。

６．本発明の一実施形態の詳細な説明
説明と明瞭さのために、図面の縮尺と比率は厳密なものではない。図１は、本発明によるオートステレオスコピックディスプレイスクリーンの部分概略図であり、このスクリーンは、行および列に配置された複数のピクセルのマトリックス１０（ピクセルパネルという用語でも示される）を備え、マトリックス１０の上には円筒形レンチキュールの光学アレイ１１が配置されている。光学アレイ１１は部分的に示されているが、実際には光学アレイ１１はピクセルパネル全体を覆い広がっていることは明らかである、又は光学アレイ１１はオートステレオスコピー専用のスクリーンの一部を適切に覆っている。

本発明によるスクリーンの特徴は、光学アレイ１１がＰ個の視点の表示を可能にするように構成され、これらのＰ個の視点が広がる立体角が瞳孔間距離のＩ倍であることである。ここで、Ｉは、このスクリーンによって表示されるオートステレオスコピックイメージの視点の数を表す。

たとえば、１０個の視点（Ｐ＝１０）のスクリーンに２個の視点（Ｉ＝２）のイメージが表示されている場合、スクリーンのフラットティント距離において、これら１０視点が広がる立体角は１３ｃｍになる、つまり、平均瞳孔間距離６．５ｃｍの２倍である。

言い換えると、発明者らが提案した特定のスクリーンは、Ｐ個の視点の表示を目的とした光学アレイ１１を備えている。このイノベイションは、このスクリーンにＩ個の異なるイメージのみを表示し、それぞれのイメージを一定回数複製することにある。接眼レンズによって拡大された各サブピクセルの両側には、同じイメージに属する多数のサブピクセルがある。このように、それと同等のサブピクセルに囲まれると、サブピクセルはもう一方の目に向けられたサブピクセルに干渉できなくなる。隣接するものと干渉すると、それは見えなくなる。

２つの視点のオートステレオスコピックイメージを表示することを目的とした１０個の視点を備えたスクリーンの特定のケースでは、１３ｃｍのローブで連続的に見える１０個の視点を備えた光学アレイの製造には、出願人によって既に提案されているように、６５ｃｍのローブのために必要な焦点距離よりも５倍長いマイクロレンズの焦点距離（６５ｃｍ／１３ｃｍ＝５）が必要である。焦点距離の長いレンズは、それに比例して曲率半径が大きくなり、加工が容易になる。

長焦点距離の光学部品を機械加工することにより、機械加工およびオプティカルシリコーンによる前面接着後に、ほぼ完璧な表面仕上げを得ることが可能になる。また、従来技術のスクリーンに固有の欠陥は、本発明によるスクリーンによって大幅に低減される。

当業者であれば、目標のフラットティント距離およびスクリーンの特性に応じて、Ｉ×６．５ｃｍのローブにおけるＰ個の視点の表示を可能にするために必要な光学アレイのパラメータを決定することができるであろう。

たとえば、表示領域が約３４５ｍｍ×１９４ｍｍ、各ピクセルが０．０９ｍｍの１５．６インチ４Ｋパネルの場合、アレイピッチは約０．２９９ｍｍとなり、レンチキュラーアレイの焦点距離は使用条件に依存し、フラットティント距離が１．３０ｍの場合、焦点距離は４ｍｍとなる（２つの視点のイメージを表示する１０個の視点の場合）。

６．１．実施形態Ｉ＝２；Ｐ＝１０；Ｎ＝５；Ｍ＝５；α＝１８．４３°; 垂直なサブピクセル
図２には、本発明の一実施形態を例示しており、２つの視点のオートステレオスコピックイメージを表示するための１０個の視点のスクリーンを示している。ピクセルパネルは、垂直な複数のサブピクセルで構成され、光学アレイは垂直に対して １８．４３°の傾きを持っている（つまり、Ｉ＝２、Ｐ＝１０、Ｎ＝５、Ｍ＝５、α= １８．４３°）。

このスクリーンは、観察者の左目に専用のイメージ視点の５倍（５つ）、および観察者の右目に専用のイメージ視点の５倍（５つ）を各ローブに表示するように設けられている。この図および２つの視点のオートステレオスコピックイメージに関するすべての図では、右目に割り当てられたサブピクセルは灰色で表され、左目に割り当てられたサブピクセルは白で表されている。

さらに、黒色のフレームは最小の「モジュロ」を表している、このモジュロはつまり必要かつ十分なデータの最小ブロックである、これにより、垂直および/または水平位相シフトの有無にかかわらず、周期的な繰り返しによってスクリーン全体を埋めることができる。 ほとんどの場合、「モジュロ」は１つのレンズの下に収まるが、アレイの角度や視点の数によっては、常にそうとは限らない。

ピクセルパネルの各ピクセルは、異なる色のサブピクセルで構成されており、図では文字Ｒ、Ｖ、Ｂ（赤、緑、青を表す）によって識別されている。各サブピクセルは、左イメージ視点（白のサブピクセル）または右イメージ視点（灰色のサブピクセル）からサブピクセルを表示する。

各ピクセルはＲＧＢ（ＲＶＢ）トリプレットで構成されており、図３ではさまざまなグレーレベルと文字Ｒ、Ｖ、Ｂによって概略的に表されている。図３では、左目専用のサブピクセルの上に文字Ｇが表示されており、右目専用のサブピクセルの上に文字Ｄが表示されている。

この実施形態では、光学アレイの角度は１８．４３°であり、そのタンジェントは１／３であり、ピクセルは正方形であり、スクリーン上のピクセルの新しいラインごとに、レンズの光軸はピクセルの３分の１だけシフトする。１０個の視点の場合、アレイのピッチは約１０／３ピクセルである。

視点１～５は右イメージ専用であり、視点６～１０は左イメージ専用である。この特別な配置により、視点３と８はそれぞれ両側に２つのバッファ視点を持ち、バッファ視点は同じイメージを表示し、知覚されるイメージに目に見える変化はない。

好ましくは、スクリーンは、ユーザの頭部を追跡する装置とともに使用され、視点３および８が観察者に向けられた視点であることを確実なものとすることができる。

したがって、それぞれの目で知覚される視点（図３では円で、図２ではレンズの透明度で図式化されている）は、瞳孔間距離が６．５ｃｍの場合、相互間のバッファとして機能しいる他の４つの視点によって分離されており、又は瞳孔間距離がそれより低いか高い場合は、目で知覚される視点は３つまたは５つの他の視点によって分離されている。

６．２．実施形態Ｉ＝２；Ｐ＝９；N＝５；M＝５；α＝１８．４３；垂直サブピクセル
図４は、２つの視点でオートステレオスコピックイメージを表示するための９つの視点を有するスクリーンを表す本発明の別の実施形態を示す。ピクセルパネルは垂直サブピクセルで構成され、光学アレイは垂直に対して １８．４３°の傾きを持っている（つまり、Ｉ＝２、Ｐ＝９、Ｎ＝５、Ｍ＝４、α= １８．４３ °）。

この実施形態では、奇数のスクリーン視点が利用可能である限り、視点の分布はバランスが取れていない。この例では、左目に５つの視点（図４の白いサブピクセルで表される）を割り当て、右目に４つの視点（図４の灰色のサブピクセルで表される）を割り当てることを選択している。もちろん、実質的に同じ結果を得るために、別の視点の分布を選択することもできる。ユーザーの移動方向に応じて、この分布のバランスを再調整できる。２つの目の間により多くの視点を与えるために、ローブの中心に向かって移動する目を優先する。

この実施形態では、視点１から５は右イメージ専用であり、視点６から９は左イメージ専用である。視点３と７は、観察者の２つの目に向かって投影されるスクリーン視点であり、これらのスクリーン視点の間には３つのバッファ視点がある。

６．３．実施形態Ｉ＝２；Ｐ＝８；N＝５；M＝５；α＝１８．４３°；垂直サブピクセル
図５は、２つの視点でオートステレオスコピックイメージを表示するための８つの視点のスクリーンを表す本発明の別の実施形態を示す。ピクセルパネルは垂直サブピクセルで構成され、光学アレイは垂直に対して１８．４３°の傾きを持っている（つまり、Ｉ＝２、Ｐ＝８、Ｎ＝４、Ｍ＝４、α= １８．４３°）。

この実施形態では、視点１から４は右イメージ専用であり（灰色で表示）、視点５から８は左イメージ専用である（白色で表示）。視点３と７は、観察者の２つの目に向かって投影されるスクリーン視点であり、これらのスクリーン視点の間には３つのバッファ視点がある。もちろん、スクリーン視点の数とレンチキュラーアレイの傾きの両方に関して、図示されたもの以外の他の構成も可能である。

６．４．実施形態Ｉ＝２；Ｐ＝１０；N＝５；M＝５；α＝９．４６°; 垂直サブピクセル
図６は、２つの視点でのオートステレオスコピックイメージを表示するための１０個の視点を有するスクリーンを表す本発明の別の実施形態を示す。ピクセルパネルは垂直サブピクセルで構成され、光学アレイは垂直に対して９．４６°の傾きを持っている（つまり、Ｉ＝２、Ｐ＝１０、Ｎ＝５、Ｍ＝５、α＝９．４６°）。

この実施形態では、光学アレイの角度が図２の実施形態とは異なり、このことは、この特定の配置に適合した視点を満たすグリッドを意味するが、レンズのピッチが２倍細かいことによっても異なる。これらの視点は反対の位相にあるため、「モジュロ」が２行ではなく６行に広がる効果がある。

６．５．実施形態Ｉ＝２；Ｐ＝１０；Ｎ＝５；Ｍ＝５；α＝２６．５６°；垂直サブピクセル
図７は、２つの視点でオートステレオスコピックイメージを表示するための１０個の視点を有するスクリーンを表す本発明の別の実施形態を示す。ピクセルパネルは垂直サブピクセルで構成され、光学アレイは垂直に対し２６．５６°の傾きを持っている（つまり、Ｉ＝２、Ｐ＝１０、N＝５、M＝５、α= ２６．５６°）。

この実施形態では、光学アレイの角度が図２の実施形態とは異なり、このことはこの特定の配置に適合した視点充填グリッドを含むが、レンズのピッチは同じである。一方、「モジュロ」は、ここでは１つのレンズではなく３つのレンズの下に広がっている。したがって、図７はこれら３つのレンズを表している。

６．６．実施形態Ｉ＝２；Ｐ＝１０；N＝５；M＝５；α＝３３．６９°；垂直サブピクセル
図８は、２つの視点でのオートステレオスコピックイメージを表示するための１０個の視点を有するスクリーンを表す本発明の別の実施形態を示す。ピクセルパネルは垂直サブピクセルで構成され、光学アレイは垂直に対し３３．６９°の傾きを持っている（つまり、Ｉ＝２、Ｐ＝１０、Ｎ＝５、Ｍ＝５、α=３３．６９°）。また、図４の実施形態との唯一の違いは、光学アレイの角度であり、これは、この特定の配置に適合した視点を満たすグリッドを意味する。

６．７．実施形態Ｉ＝２；Ｐ＝１０；N＝５；M＝５；α＝１８．４３°；水平サブピクセル
本発明は、水平サブピクセルから形成されるピクセルパネルにも適用される。つまり、図９は、２つの視点でオートステレオスコピックイメージを表示するための１０個の視点を有するスクリーンを表す本発明の実施形態を示す。このピクセルパネルは水平サブピクセルで構成され、光学アレイは垂直に対して１８．４３°の傾きを持っている（つまり、Ｉ＝２、Ｐ＝１０、Ｎ＝５、Ｍ＝５、α=１８．４３°）。

このスクリーンでは、ピクセルマトリックスの各ピクセルは、列方向に互いに重ねられた異なる色の複数のサブピクセルで構成され、円筒形レンズからなる光学アレイに関連付けられており、円筒形レンズのそれぞれは、列の方向に対し１８．４３°の角度を有する主軸を有している。レンチキュラーアレイの円筒形マイクロレンズは色を区別できなくなり、各ピクセルの３つのＲＧＢ成分を同時に拡大する。ピクセル全体が、レンズが拡大効果によって個別に観察できる最小の実体になる。

さらに、各ピクセルを構成する３つの色のドットは、ほぼ正方形を形成するように集合する。つまりこの変形例によれば、カラードットは、高さの３倍の幅を有する小さな長方形３つが並列して重ねられ形成された正方形であるピクセルにぴったり合う。

図９から明らかなように、水平サブピクセルが３つのブロックでグループ化されており、グループ化されたサブピクセルのそれぞれが同じイメージ視点を表示し、このイメージ視点は左目専用のイメージ視点（白で表示）又は右目専用のイメージ視点（グレーで表示）のどちらかである。水平サブピクセルの説明としては、視点１～５が右イメージ専用、視点６～１０が左イメージ専用になる。

６．８．実施形態Ｉ＝２；Ｐ＝６； N＝３； M＝３；α＝２６．５６°；水平サブピクセル
図１０は、２つの視点でオートステレオスコピックイメージを表示するための６つの視点を有するスクリーンを表す本発明の実施形態を示す。ピクセルパネルは水平サブピクセルで構成され、光学アレイは垂直に対して２６．５６°の傾きを持っている（つまり、Ｉ＝２、Ｐ＝６、Ｎ＝３、Ｍ＝３、α= ２６．５６°）。
この実施形態では、観察者の各目に向けられた各視点は、この視点の両側にある２つのバッファ視点によって囲まれている。

６．９．実施形態Ｉ＝２；Ｐ＝１０； N＝５； M＝５；α＝３３．６９°；水平サブピクセル
図１１は、２つの視点のオートステレオスコピックイメージを表示するための１０個の視点を有するスクリーンを表す本発明の実施形態を示す。ピクセルパネルは水平のサブピクセルで構成され、光学アレイは垂直に対して３３．６９°の傾きを持っている（つまり、Ｉ＝２、Ｐ＝１０、Ｎ＝５、Ｍ＝５、α＝３３．６９°）。

また、図９の実施形態との唯一の違いは光学アレイの角度であり、このことは、この特定の配置に適合した視点を満たすグリッドを意味する。もちろん、スクリーン視点の数とレンチキュラーアレイの傾きの両方に関して、図示されたもの以外の他の構成も可能である。

図９、１０、１１の実施形態は、ＩＰＳパネル（「In-Plane Switching」の頭字語）、有機発光ダイオードパネル（ＯＬＥＤ）、またはアクティブマトリックス有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）にも適用できることに留意されたい。

実際、スクリーンの複数のピクセルが列方向に互いに重畳された異なる色の複数のサブピクセルで構成されるスクリーンのように、複数の異方性ピクセルを有するパネルは、本発明によって、ほぼ完璧な解像度を得ることができ、レンズの光軸が隣接するピクセルと交差してゴーストイメージが発生することを抑制することができる。

６．１０．実施形態Ｉ＝４；Ｐ＝２０；α＝９．４６°；垂直サブピクセル
図１２は、４つの視点のオートステレオスコピックイメージを表示するための２０個の視点を有するスクリーンを表す本発明の別の実施形態を示す。ピクセルパネルは垂直サブピクセルで形成され、光学アレイは垂直に対して９．４６°の傾きを持っている（つまり、Ｉ＝４；Ｐ＝２０；α＝９．４６°）。

この実施形態は、図６の実施形態とは本質的に異なり、ここではイメージ視点の数が２ではなく４に等しい、このことは、この視点を満たすための適切なグリッドを意味する。この場合、レンズのピッチは２倍になる。
この図および図１３において、４つのイメージ視点は、それぞれ白色サブピクセル、灰色サブピクセル、垂直斜線サブピクセル、および黒色サブピクセルによって表される。

図１２の実施形態では、スクリーン視点１～５は第１イメージ視点（グレーのサブピクセル）を表示し、スクリーン視点６～１０は第２イメージ視点（ハッチのサブピクセル）を表示し、スクリーン視点１１～１５は第３イメージ視点（黒のサブピクセル）を表示し、スクリーン視点１６～２０は第４イメージ視点（白のサブピクセル）を表示する。

図に示されているレンズにより、観察者の位置に応じて、ステレオスコピック視点のペア３－８；８－１３又は１３－１８を観察者に向けて投影することが可能になり、観察者に見える視点は、４つのバッファ視点によって互いに分離されている。観察者に見える各視点は、同じイメージ視点を表示する少なくとも２つのスクリーン視点によって適切に囲まれている。

スクリーン視点の数により、イメージ視点の数にかかわらず、観察者の目に向けられる各視点の両側に２つのバッファ視点を維持することが可能になる。言い換えれば、各イメージ視点は５つの連続したサブピクセルにまたがる。したがって、各イメージ視点について、Ｍ＝５およびＮ＝５であると考えることができる。

６．１１．実施形態Ｉ＝４；Ｐ＝２０；Ｎ＝５；Ｍ＝５；α＝１８．４３°；垂直サブピクセル
図１３は、４つの視点のオートステレオスコピックイメージを表示するための２０個の視点を有するスクリーンを示す本発明の別の実施形態を示す。ピクセルパネルは垂直サブピクセルで構成され、光学アレイは垂直に対して１８．４３°の傾きを持っている（つまり、Ｉ＝４、Ｐ＝２０、Ｎ＝５、Ｍ＝５、α= １８．４３°）。この実施形態は、イメージ視点の数がここでは２ではなく４に等しいため、図２の実施形態とは本質的に異なり、このことは適切に視点を満たすグリッドを意味する。この場合、レンズのピッチは２倍になる。

図１４は、本発明の一実施形態による、２つの視点を有するオートステレオスコピックイメージを表示するための装置の概略図である。このような装置は、本発明によるディスプレイスクリーン１２と、前述の構成に従って右イメージと左イメージを表示するように構成された表示モジュール１３と、検出装置１４とから形成され、検出装置は、観察者に見える前記視点スクリーンビューがこの目で見えるイメージ視点のバッファ視点によってずっと囲まれるように表示モジュールが各ローブ内のイメージ視点をスライドできるように、水平方向に対して観察者８の頭の位置を各瞬間に検出する。

追跡装置１４は、任意の既知のタイプのものでよい。たとえば、追跡装置は、Intel RealSenseR SR300 (SDK1 Gold Release) というリファレンス名で販売されているデバイスであってもよい。このデバイスは、最適化された顔追跡ライブラリを備えたタイムオブフライトＲＧＢＤカメラである。

一変形例によれば、検出装置は、ディスプレイスクリーンの所定の点に対する観察者の頭の位置を各瞬間に検出するように構成され、観察者の座標Ｘ、Ｙ、Ｚを正規直交座標系で所定の精度で決めることができ、スクリーンの前記所定の点が前記座標系の原点であり、スクリーンがこの座標系のＸ軸およびＹ軸を規定し、スクリーンに垂直な方向がこの座標系のＺ軸を規定する。

前に示したように、この変形例は、特に、例えば自動車におけるシミュレーション用途またはヘッドアップディスプレイ用途などの拡張現実用途において、本発明によるスクリーンを使用することを可能にする。実際、拡張現実には大幅なコントラストが必要である。黒い要素は透けて見えるが、白い要素は最も多い構成要素である。透明な背景上に白い四角形を表示したい場合は、知覚されるイメージを妨げるゴーストイメージの考えられる原因をすべて取り除くことが不可欠である。
しかし、本発明によるスクリーンと顔追跡装置を組み合わせた本発明による装置は、ほぼ完璧な分解能を得ることができ、したがって拡張現実用途に適用できる。

本発明は、説明した実施形態のみに限定されるものではない。特に、明確に述べたように、ほぼ完璧な解像度を備えたオートステレオスコピック装置を得るために、さまざまなスクリーンを作成することができる。本発明は、私たちが知っているような浮き彫りの経験を覆すことを可能にする。浮き彫りシーンの構成の通常のルールは時代遅れになり、すべての立体的に見えるコンテンツを比類のない浮き彫り知覚で表示することができる。

輻輳/調節の解離は持続するが、慣れるのが容易になり、立体的に見えるペアに光学ノイズが存在せず、明るさと色の劣化がなくなり、３Ｄメガネやヘッドセットの煩雑さが不要になる。

その比類のない分解能と、それを利用することを可能にする浮き彫りの並外れた振幅のおかげで、本発明のスクリーンは、既存の装置ではほとんどまたはまったく満たされない用途に対する非常に多くの要求に応えることを可能にする。

本発明は、多くの技術分野における個々のオートステレオスコピック用途の無数の市場展望を切り開く、この技術分野は、医療画像処理、外科用ロボット工学、テレビ会議、自動車、教育、スロットマシン、遠隔監視、遠隔操作、ドローン操縦、航空学、地図作成、地震学、地質学的採鉱探査、地質学的石油探査、顕微鏡から衛星までのあらゆるスケールの科学研究、シミュレーション、レリーフフィルム製造ライン、ＣＡＤ、デザイン、力学、建築、バーチャルツアー、博物館、ゲーム、電話/タブレット、エンターテイメントなどを含む。

拡張現実の特に興味深い応用例は、シーンの背景が物理的な装飾ではなく、スクリーン上の表示またはプロジェクターによる２Ｄイメージの表示で構成され、シーンと同期して背景を表示する特定のアプリケーションコンテキストに関するものである。

本発明によるオートステレオスコピックスクリーンは、非常に大きな振幅（例えば深さ２０メートル）のオートステレオスコピックイメージを表示することを可能にし、このイメージは、本発明によるスクリーンを背景の２Ｄイメージから分離するすべての物理空間を占める。約２０メートルを超えると、両目は差異をほとんど認識せず、遠近感などの単眼の手がかりが優勢になる。したがって、２Ｄ背景は、遠近感などの強力な視覚的手がかりを組み込んでいる場合、錯覚を完全に補完し、視聴者の没入感を高めるのに役立つ。

このような装置は主に１人のユーザー（特に２つの視点を持つオートステレオスコピックイメージが使用される場合）が対象であるが、それでもローブの２つの下位区分の補填の品質が優れているため、フラットティント距離に位置する複数のユーザーが使用することもできる。

Claims (15)

1. スクリーン視点と呼ばれる視点をＰ個有するオートステレオスコピックディスプレイスクリーンであって、
   Ｐは６以上の整数であり、
   前記スクリーンはイメージ視点と呼ばれる視点がＩ個であるオートステレオスコピックイメージを表示することを目的としており、
   Ｉは２以上の整数、Ｐ／３以下の整数、好ましくは２に等しい整数であり、
   前記スクリーンは、行と列によって配置されたピクセルのマトリックスと、光学アレイと呼ばれる、円筒状レンチキュラーのアレイまたは視差バリアとを備え、
   各ピクセルは異なる色の複数のサブピクセルで構成され、それぞれのサブピクセルがイメージ視点の１つのサブピクセルを表示するように設けられ、
   前記光学アレイは、フラットティント距離と呼ばれる、スクリーンの公称距離に位置する観察者の目に向かって、所定のスクリーン視点のペアを投影できるように構成され、
   前記光学アレイは、ローブと呼ばれる前記スクリーンの前の複数のスペースにおいてＰ個の前記スクリーン視点が水平方向と呼ばれる方向において連続して、前記フラットティント距離に位置する前記観察者に知覚されるように設けられ、
   それぞれの前記ローブが前記観察者の平均瞳孔間距離のＩ倍をカバーし、
   前記スクリーンは、前記フラットティント距離に位置する前記観察者が見ることができる視点の各ペアの前記スクリーン視点は、バッファ視点と呼ばれる少なくともＴ個の視点によって分離されるように設けられ、
   Ｔは２以上であり、
   前記スクリーンは、Ｉ個のイメージ視点のそれぞれを各ローブについてそれぞれＰ／Ｉ倍繰り返して連続的に表示できるように設けられ、
   フラットティント距離で観察者に見える各視点は、同じ視点イメージを表示する少なくとも２つのバッファ視点によって囲まれることを特徴とするオートステレオスコピックディスプレイスクリーン。
2. Ｉは、２に等しく、
   前記光学アレイは、左目用の視点と右目用の視点の間にＴ個のバッファ視点を形成することにより、観察者の左目用のイメージ視点のＭ倍及び観察者の右目用のイメージ視点のＮ倍を各ローブにおいて表示できるように構成され、
   ＭとＮのそれぞれは３以上であり、
   ＭとＮの合計は、Ｐに等しい請求項１に記載のディスプレイスクリーン。
3. 観察者の右目用のイメージ視点及び観察者の左目用のイメージ視点のそれぞれが各ローブにおいて同じ数のバッファ視点により囲まれるように、ＭとＮは奇数である請求項２に記載のディスプレイスクリーン。
4. 前記スクリーンが観察者の左目用の視点と観察者の右目用の視点とが対称性を持つ表示をすることができるように、ＭとＮは同じ数である請求項２又は３に記載のディスプレイスクリーン。
5. 前記スクリーンが１０個の視点を有するように、Ｐは１０に等しく、
   前記光学アレイは、観察者の各目により知覚される各サブピクセルがそれぞれの側において２個のバッファ視点により囲まれるように、フラットティント距離の観察者が見ることができる視点のペアは、１から１０まで連続的に番号付けされた視点において、１と６の視点、２と７の視点、３と８の視点、４と９の視点、５と１０の視点であるように構成された請求項２～４のいずれか１つに記載のディスプレイスクリーン。
6. 前記光学アレイは、複数の円筒形レンズで構成され、
   各円筒形レンズは、列の方向と角度αをなす主軸を有する請求項１～５のいずれか1つに記載のディスプレイスクリーン。
7. 前記角度αは０°と４５°の間であり、好ましくは９．４６°；１８.４３°；２６.５６°； ３３.６９°の角度からなる群から選択される請求項６に記載のディスプレイスクリーン。
8. 前記マトリックスの各ピクセルは、列方向に互いに重ねられた異なる色の複数の水平サブピクセルから構成される請求項１～７のいずれか１つに記載のディスプレイスクリーン。
9. 前記マトリックスの各ピクセルは、行方向に互いに並置された異なる色の複数の垂直サブピクセルから構成される請求項１～７のいずれか１つに記載のディスプレイスクリーン。
10. イメージ視点と呼ばれるＩ個の視点でオートステレオスコピックイメージを表示する装置であって、
    前記装置は、請求項１～９のいずれか１つに記載のディスプレイスクリーンと、表示モジュールとを備え、
    前記表示モジュールは、各ローブにおいて、Ｉ個のイメージ視点のそれぞれをＰ／Ｉ倍繰り返して表示するように設けられ、フラットティント距離の観察者が見ることができる各視点はこの同じイメージ視点をそれぞれ表示する少なくとも２つのバッファ視点で囲まれている表示装置。
11. Ｉは２に等しく、
    前記表示モジュールは、前記ディスプレイスクリーンにより形成された各ローブにおいて、観察者の左目用のイメージ視点をＭ倍、観察者の右目用のイメージ視点をＮ倍表示するように設けられ、左目用のイメージ視点と右目用のイメージ視点との間にバッファ視点と呼ばれる視点をＴ個形成するように設けられた請求項１０に記載の表示装置。
12. 検出装置をさらに備え、
    前記検出装置は、観察者が見ることができるスクリーン視点が常に、その目により見ることができるイメージ視点のバッファ視点により囲まれるように前記表示モジュールが各ローブのイメージ視点をスライドできるように、前記水平方向および／または垂直方向に対する観察者の頭部の位置を常に検出するように設けられた請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記検出装置は、ディスプレイスクリーンの所定の点に対する観察者の頭部の位置を各瞬間に検出し観察者の座標Ｘ、Ｙ、Ｚを正規直交座標系において所定の精度で決めることができるように設けられ、
    前記正規直交座標系において、前記スクリーンの所定の点は前記座標系の原点であり、前記スクリーンはこの座標系のＸ軸とＹ軸を規定し、前記スクリーンに対し垂直な方向はこの座標系のＺ軸を規定する請求項１２に記載の表示装置。
14. スクリーン視点と呼ばれるＰ個の視点のディスプレイスクリーンに、Ｉ個の視点でオートステレオスコピックイメージを表示する方法であって、
    Ｉは、２以上の整数であり、
    Ｐは、６以上の整数であり、かつ、３Ｉ以上の整数であり、
    前記ディスプレイスクリーンは、行と列によって配置されたピクセルのマトリックスと、円筒状レンチキュラーのアレイまたは視差バリアである光学アレイとを備え、
    各ピクセルは異なる色の複数のサブピクセルで構成され、それぞれのサブピクセルがイメージ視点の１つのサブピクセルを表示するように設けられ、
    前記光学アレイは、フラットティント距離と呼ばれる、スクリーンの公称距離に位置する観察者の目に向かって、所定のスクリーン視点のペアを投影できるように構成され、
    前記スクリーンの前の複数のスペースであるローブにおいてＰ個の前記スクリーン視点が水平方向と呼ばれる方向において連続して、前記フラットティント距離に位置する前記観察者に知覚され、それぞれの前記ローブが観察者の平均瞳孔間距離のＩ倍をカバーし、
    前記方法は、各ローブにおいて、前記フラットティント距離の観察者によって見ることができる各イメージ視点にそれぞれ隣接するスクリーン視点に、このイメージ視点のコピーを割り当てることを含み、
    各ローブにおいて、前記フラットティント距離の観察者によって見ることができるＩ個のイメージ視点のそれぞれは、少なくとも２個のバッファ視点により囲まれ、
    それぞれのバッファ視点は同じイメージ視点を表示し、
    Ｐ／Ｉ倍繰り返されるＩ個のイメージ視点の連続が形成されることを特徴とする表示方法。
15. Ｉは、２に等しく、
    前記方法は、各ローブにおいて、
    －観察者の左目用のイメージ視点の最初のＭ個のスクリーン視点への割り当て、
    －観察者の右目用のイメージ視点を次のＮ個のスクリーン視点への割り当て、を含み、
    ＭとＮはそれぞれ３以上であり、それらの合計はＰに等しいことを特徴とする請求項１４に記載の表示方法。

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