JP4132048B2 - 波長フィルタ・アレイによる自動立体画像表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、シーンまたは対象物のいくつかの視野Ａ_ｃに基づいて、そのシーンまたは対象物を立体視覚化するための方法に関する。この方法においては、列ｋおよび行ｌからなるマトリックスＲ_ｃ上の視野Ａ_ｃは、その波長を特徴とする部分情報ａ_ｃｋｌの多数のビットに分解される。ここで、ｃ＝１，．．．，ｎであり、ｎは視野の全数である。また、部分情報ａ_ｃｋｌのビットは、列ｉおよび行ｊのマトリックス内に配置されている画像化素子α_ｉｊ上に光学的に提示される。また、隣接する画像化素子α_ｉｊは、異なる波長または波長範囲の光を放射する。また、見る各位置から、観察者が一方の目で第１の選択の部分情報のビットを主に見、他方の目で視野Ａ_ｃの第２の選択の部分情報のビットを主に見るように、画像化素子の可視セグメントの断面エリアの重心と、波長フィルタの可視セグメントの断面エリアの重心とを結ぶ直線が伝搬方向に対応するような方法で、個々の各画像化素子が、いくつかの相関する波長フィルタに対応するか、または各１つの波長フィルタがいくつかの相関する画像化素子に対応するように、放射された光の伝搬方向が、異なる波長または波長範囲に対して透明であり、画像化素子のマトリックスの前または後（視線の方向に見て）に配置されている列および行に配置されている多くの個々の波長フィルタの１つまたはいくつかのアレイにより決まる。本発明は、さらに、三次元視覚化の知覚の品質の問題に関する。

多くの周知の立体視覚化の方法は、画像表示装置上の１つのシーンの、種々の視野の空間的または空間時間的分割をベースとしている。通常、視野は異なる深さの層で入手した画像の積み重ねであるか、異なる斜視から入手した画像である。画像表示装置はいくつかあるが、例えば、ＬＣディスプレイが広く用いられるようになっている。例えば、米国特許第５ ９３６ ７７４号には、ＬＣディスプレイ上で２つおよび４つの視野の間の自動立体視覚化のための方法および装置が記載されている。また、ＥＰ ０ ７９１ ８４７号、ＥＰ ０ ７８３ ８２５号および日本特許第 ８ １９４ １９０号にも、ＬＣディスプレイをベースとする自動立体視覚化のための装置が記載されている。ドイツ特許出願第１００ ０３ ３２６．１／５１号には、１つのシーンのいくつかの視野を視覚化するための方法および装置が記載されている。

上記のすべての装置および方法の問題点は、確実に各視野に十分な数の画像化素子を使用しなければならないので、表示することができる視野の最大数が、ＬＣディスプレイの画像化素子の数により制限されることである。各画像化素子には、素子により表示される１つの視野の部分情報のビットが割り当てられる。部分情報の特徴はその波長である。例えば、８つの視野からの部分情報のビットが、１０２４×７６８画素の解像度の典型的なＬＣディスプレイ上に均等に分布していて、さらに、ＲＧＢサブ画素構造を使用した場合でも、各視野に対して約２９５，０００のサブ画素しか使用できない。三次元視覚化はこのようにして行われるが、ほとんどの場合、見る人の目には視野画像の解像度は明らかに劣化して見える。しかし、空間的効果を改善するためには、ほぼ連続して見えるようにするために、できるだけ多くの視野画像を使用することが望ましい。しかし、いままでのように、視野の数が４０しかない場合には、上記のサイズのＬＣディスプレイ上で１つの視野に対して使用できるサブ画素の数は約５９，０００にしか過ぎない。そのため三次元視覚化の画質は劣化する。もちろん、もっと多くの画像化素子を使用することもできるが、そうするには高い技術レベルと高いコストが必要になる。さらに、種々のタイプの画像表示装置により実施できる解像度には製造上の限界がある。

少ない数の視野を使用する場合のもう１つの問題点としては、偽画像効果がある。２つ
の視野の伝搬方向が重なるか、または２つの視野が融合する遷移領域内においては、観察者の頭が少し動くと、画像が大きく上下に移動する場合がある。空間的な深さまたは遠近で、２つの視野がずれればずれるほど、この効果は大きくなる。視野がその空間的な深さまたは遠近により食い違っている場合、最初および最後の視野が融合する領域内においてこの現象が特に顕著になる。

また、確実に正しい視覚化を行うためには、交差ラインの定理のための許容範囲を設けなければならない。交差ラインの定理のために、上記の方法を使用する装置において、縦一列に配置してある構成要素のサイズを少し変えなければならない。例えば、画像化素子のマトリックスの前（視線の方向に見て）に波長フィルタ・アレイが配置されている場合には、交差ラインの定理に適合するように、フィルタ素子に対して、画像化素子は、係数ｆ＝ｄ_ａ／（ｚ＋ｄ_ａ）だけその高さおよび幅を小さくしなければならない。ここで、ｚは、画像化素子のマトリックスと波長フィルタのアレイとの間の距離を表し、ｄ_ａは、おそらく画像化素子のマトリックスと観察者または観察位置との間の視野空間内のすべての距離の平均に本質的に対応する選択可能な視野距離である。それ故、通常は、フィルタ・アレイのフィルタ素子は、画像表示装置の画像化素子よりもいくぶん小さく設計される。この設計は、構成要素を異なるサイズに作らなければならないというはっきりとした問題点がある。一方、コストの面からいえば、構成要素を同じサイズにすることが望ましい。特に、フィルタ・アレイおよび画像化素子のマトリックスの両方がＬＣディスプレイである場合には、そうすることが望ましい。もう１つのもっと深刻な問題点は、視覚化が視野距離の変化に柔軟に適応できないことである。上記装置のフィルタ・アレイと画像化素子のマトリックスとの間の距離ｚは、式ｚ＝ｓ_ｐ＊ｄ_ａ／ｐ_ｄにより計算される。ここで、ｓ_ｐは１つの画像化素子の幅を表し、ｐ_ｄは観察者の瞳孔間の平均距離を表し、ｄ_ａは上記の平均視野距離を表す。このことは、特定のフィルタ・アレイは、原則として、１つの最適な平均距離に対して正確に作成されることを意味する。任意の他の距離の場合には、視覚化の画質が劣化する。しかし、必要なことはもっと広い範囲の距離内で視覚化の画質が均等に優れていることである。画像表示装置がＬＣディスプレイである場合には、１人の観察者は、例えば、スクリーンから約２５ｃｍの距離のところに位置していているが、一方観察者の少数のグループは、例えば、５０〜１００ｃｍ離れたところに位置している。
米国特許第５ ９３６ ７７４号 ＥＰ第０ ７９１ ８４７号 ＥＰ第０ ７８３ ８２５号 日本特許第８ １９４ １９０号 ドイツ特許出願第１００ ０３ ３２６．１／５１号

上記従来技術を前進させて、本発明の目的は、三次元視覚化のための方法における画像化の画質を改善することである。

本発明によれば、上記タイプの方法の目的は、少なくとも２つの異なる視野からの部分情報のビットを、一度に少なくとも１つの画像化素子に割り当てることにより達成される。この割当ては、部分情報の波長が常にその波長に等しくなるか、または割り当てた画像化素子が放射する光の波長範囲内に位置するような方法で行われる。

異なる視野からの部分情報のビットが、少なくとも１つの画像化素子により同時に画像化される場合には、特定の解像度の画像表示装置により、より多くの視野を使用することができる。より多くの数の視野は、空間の深さまたは奥行きのより大きなずれに対応する
ので、三次元の印象は改善される。さらに、視野間の変化はジャンプしない。異なる視野からの部分情報のビットが同時に画像化される画像化素子の数は、使用できる画像化素子の数および視覚化される視野の数により異なる。

下式の規則により、部分情報ａ_ｃｋｌのビットを画像化素子α_ｉｊに割り当てると好都合である。

ここで、ｇは５次テンソルであり、その素子ｑ_{ｃｋｌｉｊ}は実数であり、画像化素子α_ｉｊの各部分情報ａ_ｃｋｌの加重を決める加重係数の効果を有する。指数ｃ、ｋおよびｌは、１と各最大値との間で変化する。そのため、すべての可能な組合わせが入手される。さらに、式（１）を適用する場合には、他の場合には必ず必要なサイズの変換を行わなくても、異なるサイズの視野からの部分情報のビットを結合することができる。

この方法の好ましい実施形態の場合には、指数ｋはｉと等しくされ、指数ｌはｊと等しくされ、部分情報のビットは、下式の規則により画像化素子に割り当てられる。

このようにして、各画像化素子には、視野のマトリックス内だけの同じ位置（ｉ，ｊ）の部分情報のビットが割り当てられる。量ｄ_ｆは、実数値として使用することができ、部分情報のビットが、平均して画像化素子に割り当てられる視野の数を示す密度係数である。各画像化素子に対して、部分情報の割り当てたビットの加重合計が１に正規化される。すなわち、すべてのペア（ｉ，ｊ）に対して、

になる。
この簡略化した方法の好ましい実施形態の場合には、加重係数ｇ_ｃｉｊは下式の規則により得られる。

密度係数はすべての画像化素子に対して等しく、好適には、１．３〜２．０間の値である、１より大きい値を使用する。δ（ｘ）は、条件δ（ｘ＝０）＝１およびδ（ｘ≠０）＝０を満足する関数である。Ｒｎｄ（ｘ）は、小数点の後の引数ｘの一部がゼロに等しくない場合に、引数ｘ≧０に対して、関数値として次に大きい整数を供給する関数である。そうでない場合には、上記関数は、引数ｘ自身を供給する。「ｍｏｄ」は除数に関連する剰余類を示す。Ｆｒａｃ（ｘ）は、引数ｘ≧０に対して、関数値として小数点の後の引数ｘの一部を供給する関数である。ｔは整数である。合計の上限が合計の下限より小さい場合には、合計には値「ゼロ」が割り当てられる。この幾分簡略化した方法を使用した場合でも、同じスクリーン解像度で、より多数の視野を使用することができる。各視野からの部分情報のビットの共有は、優れた視覚化画質を達成するのに十分な大きさである。何故なら、視野空間内の画像情報の密度が増大するからである。さらに、一定の密度係数により、確実にすべての視野が等しく考慮される。はっきりしていることは、一定の密度係数を使用すると、輝度を増大することができる。何故なら、一定の密度係数ｄ_ｆ＝１を使用すると見なすことができる従来の方法よりも同じ数の使用した視野に対してもっと多くの光伝搬方向を定義することができるからである。

本発明の方法を使用すれば、特に視野の数および密度係数の商が整数でない場合には、立体視覚化を顕著に改善することができる。第一に、これにより、画像の上下の大きな動きを起こさないでもっと自由に動くことができる。第二に、視野間の遷移がもっと緩やかになる。本方法を実施している装置の場合には、波長フィルタのアレイと画像化素子のマトリックスとの間の距離を短くすることができる。何故なら、画像エリアの単位当たり、より多くの視野が表示され、そのため、視野空間内で視野をより多く選択することができるからである。

ここで、上記環境は伝搬方向に影響を与えるけれども、画像化素子への波長フィルタの割当て、または波長フィルタへの画像化素子の割当ては変化しないことを指摘しておく。何故なら、すべてが不変に位置決めされるからである。さらに、本発明の技術的に等価の実施形態は、フィルタ・アレイを使用しないで、代わりに、光の伝搬方向を定義することもできるレンズの使用を含むことができることに留意されたい。もちろん、この方法は、モノクロ画像表示装置と一緒に実施することもできる。その場合、すべての画像化素子は、同じ波長または同じ波長範囲の光を放射する。

さらに、式（３）のテンソルの素子は、好適には、行および列に関して対称であることが好ましい。すなわち、圧縮（１つの画像化素子が画像化した部分情報のビット密度の増大）は行に対しても列に対するのと同じ方法で行われる。式（２）は、非対称の圧縮、す
なわち、圧縮が行だけまたは列だけに対して行われた場合、または異なる程度の圧縮が列および行に対して行われた場合も含むもっと一般的な性質のものである。後者は２つの共通の要素を持たない密度係数、すなわち、垂直方向に対する密度係数（ｄ_ｆｙ）および水平方向に対する密度係数（ｄ_ｆｘ）の使用に対応する。以下の説明においては、再び式（２）から説明を進めるが、しかし、（一般的な）密度係数ｄ_ｆではなく、現在共通な要素を持たない密度係数ｄ_ｆｙおよびｄ_ｆｘに依存する三次加重テンソルを使用して説明する。

式（２）を適用する前に、各３つ組（ｃ，ｉ，ｊ）に対する加重テンソルｇ_ｃｉｊを下式から決定する。

ここで、ｅ_ｘａ、ｅ_ｘｅ、ｅ_ｙａおよびｅ_ｙｅは、下式の関係に適用する補助変数である。

合計の上限が合計の下限より小さい場合には、合計には値「ゼロ」が割り当てられる。さらに、関係δ_ｉｎｖ（ｘ）＝δ（δ（ｘ））、すなわちδ_ｉｎｖ（ｘ＝０）＝０およびδ_ｉｎｖ（ｘ≠０）＝１が適用される。

ＥＺ（ｖ，ｗ）は、依然として圧縮されていない画像組み合わせパターンを定義する列ｖおよび行ｗを含む二次元マトリックスである。ある位置（ｖ，ｗ）のエントリは、特定
の視野の数に対応する。マトリックスＥＺ（ｖ，ｗ）の列ｖの数は、少なくとも積ｄ_ｆｘ＊（画像化素子α_ｉｊの列ｉの数）より大きくなければならない。同様に、積ｄ_ｆｙ＊（画像化素子α_ｉｊの行ｊの数）は、マトリックスＥＺ（ｖ，ｗ）の行ｗの数より小さくなければならない。

好適には、しかし、必ずしもそうでなくてもよいが、水平方向および／または垂直方向に周期エントリを有するマトリックスＥＺ（ｖ，ｗ）を使用することが好ましい。例えば、２４の視野の画像結合パターンに対するＥＺ（ｖ，ｗ）は、関係ＥＺ（ｖ，ｗ）＝（３＊ｖ＋２＊ｗ−１）ｍｏｄ２４＋１により求めることができる。

圧縮画像の視野の位置を正規化するために、ｏｆｆｓｅｔ_ｅｘ＝（ｄ_ｆｘ−１）＊ｊ−（２＊ｄ_ｆｘ−２）およびｏｆｆｓｅｔ_ｅｙ＝（ｄ_ｆｙ−１）＊ｉ−（２＊ｄ_ｆｙ−２）の値を、それぞれ指数を増大してｉまたはｊに対して設定することができる。次に、結果として得られる密度の濃い組み合わせ画像内において、頂部左の視野は位置（ｖ＝１，ｗ＝１）、すなわち、同様に、マトリックスＥＺ（ｖ，ｗ）の頂部左の位置を占めるものになる。別の方法としては、オフセット値をｏｆｆｓｅｔ_ｅｘ＝ｏｆｆｓｅｔ_ｅｙ＝０に設定することもできる。

しかし、上式（３ａ）は密度係数ｄ_ｆｘ＜１またはｄ_ｆｙ＜１に適していない。圧縮ではなく拡張に対応するこれらの場合については以下に説明する。
下式の関係が適用される補助変数ｅ_ｘａ、ｅ_ｘｅ、ｅ_ｙａおよびｅ_ｙｅによって、

密度係数ｄ_ｆｘ≦１およびｄ_ｆｙ≦１、すなわち実際に拡張係数で加重テンソルｇ_ｃｉｊの素子を、この場合も各３つ組（ｃ，ｉ，ｊ）に対して決定する。しかし、４つの異なる場合の間は区別する。

Ｉｎｔ（ｅ_ｘｅ）≧ｅ_ｘａおよびＩｎｔ（ｅ_ｙｅ）≧ｅ_ｙａを含む第１の場合には、下式のようになる。

Ｉｎｔ（ｅ_ｘｅ）＜ｅ_ｘａおよびＩｎｔ（ｅ_ｙｅ）≧ｅ_ｙａを含む第２の場合には、下式のようになる。

Ｉｎｔ（ｅ_ｘｅ）≧ｅ_ｘａおよびＩｎｔ（ｅ_ｙｅ）＜ｅ_ｙａを含む第３の場合には、下式のようになる。

Ｉｎｔ（ｅ_ｘｅ）＜ｅ_ｘａおよびＩｎｔ（ｅ_ｙｅ）＜ｅ_ｙａを含む第４の場合には、下式のようになる。

上式はすべての可能な場合をカバーする。
ところで、加重テンソルｇ_ｃｉｊを確立するためのこの規則は、また、すべてのペア（ｉ，ｊ）に対して

を確実に有効にする。
ここで、密度係数ｄ_ｆｘおよびｄ_ｆｙに対する所与の規則により、水平および垂直方向に対して種々の程度の圧縮または拡張を指定することができる。この可能性は、特に、圧縮または拡張した画像が、垂直方向の透明または半透明フィルタ素子の周期性が、水平方向の周期性とは異なるフィルタ・アレイ用に生成される場合には大きな利点である。もう１つの利点は、所与のマトリックスＥＺ（ｖ，ｗ）が、垂直および水平方向において異なる周期性を持っている場合のための結果によるものである。

もちろん、それぞれの条件下で、式をｄ_ｆｘ＝ｄ_ｆｙの場合に適用することもできる。ｄ_ｆｘ≦１であり、同時に、ｄ_ｆｙ＞１であるまれな場合、またはｄ_ｆｘ＞１であり、同時に、ｄ_ｆｙ≦１であるまれな場合に対する、個々の式はここには示されないが、式（１）および（２）がこれらの場合を完全にカバーする。

また、これに関連して、異なる視野から記録した視野により、しかし共通の消失点により、シーンの視野が少なくとも２組に分割され、視野の数が組毎に異なり、同じ組の２つの視野間の角度が何時でも等しく、一番左および一番右の視野がすべての組で等しい、時
間に依存する用途を考慮することができる。各組の視野は、上式により相互に結合され、別々の密度係数が各組に割り当てられる。密度係数は、例えば、一組の視野の数およびこの組の密度係数の商が、すべての組に対して一定になるように選択することができる。このように生成した組み合わせ画像が、依然として人間の目で揺らめきとして知覚することができる限界周波数以上の周波数で、交互に急速に連続して表示される場合には空間的印象が改善される。何故なら、観察者はすべての視野の混合物を見るからである。

加重割当てにより、部分情報のビットをその加重共有によりシフトして表示することもできる。例えば、２つの隣接する各画像化素子に、情報の同じビットの半分が割り当てられた場合には、この情報は、２つの素子間の中央に正確に表示される。時間で変化できるように加重を行った場合には、立体トラッキング法での視覚化の画質を改善することができる。何故なら、画像の内容を観察者の目の位置を連続して追跡できるようにし、そうでない場合には、個々の数の画像化素子およびその延長により起こる上下の大きな動きを大きく抑制する事ができるからである。この場合、移動光学システムを使用する必要がなく、これは大きな利点である。

本発明の他の好ましい実施形態の場合には、密度係数は規則ｄ_ｆ＝ｆにより決定される。ここで、ｆは、規則ｆ＝ｄ_ａ／ｚ＋ｄ_ａにより決まる正の実数であり、ｚは、画像化素子のマトリックスと波長フィルタのアレイとの間の距離であり、ｄ_ａは、画像化素子のマトリックスと観察者または観察位置との間の視野空間全体を通して可能な、すべての距離の平均に本質的に対応する選択可能な視野距離である。密度係数に、明らかに波長フィルタのアレイと画像化素子のマトリックスとの間の距離に依存する値ｆを割り当てることにより、それが補正率ｆで物理的輪郭に対応するように、部分情報のビットの割当てを補正することができる（すなわち、それを交差ラインの定理に適応することができる）。それにより２つのことが可能になる。第一に、波長フィルタ・アレイおよび画像化素子のマトリックスのサイズが同じになり、それによりこの方法を使用する装置の製造が容易になる。第二に、平均視野距離が密度係数に入るので、これを観察者または観察者のグループの変化した距離に容易に適応させることができ、その結果、視覚化の画質が改善する。密度係数を観察者の距離または数人の観察者の平均距離に連続して適応させることができる、この割当て規則と追跡方法との組合みわせも行うことができる。

本発明のもう１つの有利な実施形態により、画像表示装置上で視覚化された画像を、主請求項に記載の一般的な用語により、三次元視覚化に通常適している所与のフィルタ・アレイに適応させることができる。

通常、このようなフィルタ・アレイは、固定の水平方向および／または垂直方向の画像化素子周期を有する特定の画像表示装置用に生成される。本発明の範囲内において、式（２）および、例えば、式（３）による画像生成により、画像表示装置を、異なる水平方向および／または垂直方向の画像化素子周期を有する画像表示装置に関連する、元来三次元視覚化用に製造されたフィルタ・アレイと組み合わせて使用することができるように制御することができる。

このフィルタ・アレイがすでにある補正率ｆで製造されていて、フィルタ・アレイが上記画像表示装置の前の同じ距離のところに配置されている場合には、密度係数はｄ_ｆ＝Ｃ_ｈ２／Ｃ_ｈ１になるように設定される。ここで、Ｃ_ｈ１は、フィルタ・アレイが元来製造された画像表示装置の水平方向画像化素子周期である。従って、Ｃ_ｈ２は、本発明の方法と組み合わせて使用される画像表示装置の水平方向の画像化素子周期である。フィルタ・アレイと使用する画像表示装置との間の距離ｚが変化する場合には、このようにして決定された密度係数に０．９＜ｆ’１．１である他の補正率ｆ’をかけなければならない。

本発明による方法の最後の有利な実施形態により、例えば、特定の水平方向画像化素子周期用のフィルタ・アレイ・ディスクを生成し、それを異なるパラメータを有する画像表示装置上で使用することもできる。例えば、対角線が約１５インチの長方形のフィルタ・アレイを、２９９μｍの水平方向画像化素子周期用に最適化されたディスクで積層することができる。このフィルタ・アレイ・ディスクを３０２μｍの周期の１５インチの画像表示装置上で使用する場合には、視覚化する画像を、ｄ_ｆ＝３０２μｍ／２９９μｍ＝１．０１００３３４４４で、式（２）および（３）により容易に生成することができる。

上記画像表示装置上で使用した後で、フィルタ・アレイをそこから容易に取り外し、さらに他の画像表示装置上で使用することができる。
最後に概略説明した用途においては、すでに説明したように、垂直方向および水平方向に２つの共通な要素を持たない密度係数をさらに有利に使用することができる。

すでに説明したように、テンソルｇ_{ｃｋｌｉｊ}またはテンソルｇ_ｃｉｊを使用する画像の組み合わせの原則により、さらに画像表示装置とフィルタ・アレイ間の回転（例えば、視線方向の軸を中心とした）を補正することができる。この場合、各テンソルは、圧縮または拡張した画像の組み合わせを提供するばかりでなく、ある方法で、部分情報ａ_ｃｋｌの視覚化ビットを、画像表示装置とフィルタ・アレイとの間の回転に対応する少し回転した画像化素子α_ｉｊに割り当てる回転マトリックスの機能を有する。

上記方法のもう１つの好ましい実施形態の場合には、加重係数は、下記規則により生成される。

この場合には、密度係数は、画像化素子のマトリックス内の位置（ｉ，ｊ）により変わる。本発明のこの変形例は、特に使用できる視野の全数が少ない場合に使用される。とりわけ、位置への密度係数の明白な依存性は、最後の視野から最初の視野への遷移のところでの上下の大きな動きのような変化の効果を、これらの位置内だけで、その付近でできれば軽度になるような方法で抑制することを可能にし、各視野の部分情報のビットが、圧縮した組合わせで画像化素子に割り当てられ、一方、これらの位置の外の各画像化素子は、１つの視野だけの画像情報を示すだけである。

好適には、この実施形態の密度係数は、選択可能な実数の正のパラメータｃ_ｐｅａｋ、関数値をもっと高い値の方向にシフトさせる選択可能な実数の正のパラメータｄ_ｆ ^{ｏｆｆｓｅｔ}、および関数値として引数ｘを超えない最大の整数を供給する関数Ｉｎｔ（ｘ）を含む以下の関数により記述することが好ましい。

同様に、全部ではない画像化素子に、いくつかの視野の部分情報のビットが割り当てられる式（１）および（２）を使用することにより開けるもう１つの可能性は、多数のｍ個の視野からの部分情報のビットの隣接する多数のｓ個の画像化素子への割当てである。ここで、ｍはｓより小さい。これは拡張画像の表示と同じものである。画像化素子のうちのいくつかは、１つの視野だけの部分情報のビットを表示し、他の画像化素子には、同時にいくつかの視野の部分情報のビットが割り当てられる。例えば、９つの水平方向に隣接している画像化素子上に８つの連続している視野が配置されている場合には、第１の画像化素子には、第１の視野だけの部分情報のビットが割り当てられる。一方、第２の画像化素子には、第１の視野の部分情報のビットの１／８、および第２の視野の部分情報のビットの７／８が割り当てられる。第３の画像化素子には、第２の視野の部分情報のビットの２／８、および第３の視野の部分情報のビットの６／８が割り当てられる。第９の画像化素子には、第８の視野だけの部分情報のビットが割り当てられる。この割当ては各行で周期的に反復して行われる。

実際の構成の場合には、上記のバージョンを、例えば、適当なフィルタ・アレイを備えているソニーのＰＦＭ−４２Ｂディスプレイのようなプラズマ・スクリーン上で実施することができる。このスクリーンは、１０２４×１０２４画素の物理解像度を持ち、とりわけ１０２４×７６８の画像解像度で駆動することができる。駆動は三次元画像に基づいて行われる。この場合、各画像化素子は、正確に１つの視野からの画像情報を示す。実際の画像視覚化の場合には、１０２４の実際の画像化素子の行上で７６８の画像情報の行が視覚化されている間に、拡張が元来垂直方向に行われ、３つの行の画像情報（この画像情報は、上記制御モードの場合には、通常３つの視野に対応する）が、スクリーンの４つの物理行の上に分配される。空間的印象について何の妥協も行わないで、一部だけではなく、全スクリーンを使用する限りは、三次元視覚化の画質が改善される。

以下に、添付の図面を参照しながら、実施形態の一例により本発明をさらに詳細に説明する。

図１は、４×４および８×８のサイズの２つのモノクロ視野の一例の場合の、異なるサイズの２つの視野の部分情報のビットの、式（１）による圧縮方法および結合方法、および１つの画像として視覚化する方法を示す。マトリックス内の数字はモノクロ色価、すなわち、中性グレイ・レベルを表す。図１の底部に、２つの視野をもっと小さい視野のサイズの１つの画像に凝集した結合視野を示す。視野ｃ＝１の情報の各ビットは、視野ｃ＝２の情報の４つのビットと結合される。画像化素子α_１１に割り当てられた情報のビットの場合には、例に示すテンソルの素子は、ｇ_{１１１１１}＝０．８およびｇ_{２１１１１}＝ｇ_{２２１１１}＝ｇ_{２２２１１}＝ｇ_{２１２１１}＝０．０５のように選択される。これらの値には、画像情報の各グレイ・レベルがかけられる。その合計は、結合画像の画像化素子のグレイ・レベルになる。

図２は、本発明による方法を実施するのに適している配置を示す。この場合、画像表示装置は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のサブ画素を含み、駆動電子装置２を備えるカラーＬＣディスプレイ１である。この場合、各画像化素子は１つのＲ、ＧまたはＢサブ
画素に対応する。波長フィルタ・アレイ３は、例えば、印刷フォイルの形をしている静的アレイである。これらの配置で本発明の方法が機能する限りは、波長フィルタ・アレイ３としてもう１つのカラーＬＣディスプレイを使用するというような他の配置も実行することができる。本発明の方法を実施するための例示としての配置の場合には、視野空間５内の観察者４は最初に波長フィルタ・アレイ３を、その後ろに配置されているカラーＬＣディスプレイ１で見る。

この例の場合には、一定の密度係数ｄ_ｆ＝１．５で、行方向および列方向の両方向で、１２の視野をそれぞれ圧縮する。密度係数が１．５である場合には、８つの画像化素子上に圧縮した形で、１２の視野を周期的に表示することができる。画像化素子α_ｉｊに割り当てられた、上記視野の部分情報のビットを同じマトリックス位置（ｉ，ｊ）から集める。各画像化素子には、部分情報の１．５ビットの平均が割り当てられる。ここで使用する三次テンソルｇ_ｃｉｊの場合には、式（２）により素子を決定することができる。いくつかの３つ組（ｃ，ｉ，ｊ）に対するその中のいくつかを図３に示す。

図４は、選択した構成に対する画像化素子のマトリックスの１つのセグメントを示す。各ボックスは、１つの画像化素子を表す。ボックス内のエントリは、部分情報のビットが、補正率としての加重と一緒に、画像化素子に割り当てられた視野の数である。

図５は、本発明の方法を実施するための例示としての配置で使用することができるタイプのフィルタ・アレイである。しかし、このフィルタ・アレイは本発明の方法に特に適合させたものではない。典型的な構成内に示す波長フィルタ・アレイは、透明および半透明フィルタで印刷されたフォイルからなる。この図の場合、これらのフィルタは、それぞれ白と黒の領域で示してある。透明な波長エリアを変化させるために使用される第２の組の駆動エレクトロニクスを備えている波長フィルタ・アレイと同様に、色つき波長フィルタも実行することができる。フィルタ素子の高さおよび幅は、本質的には、画像化素子の寸法と等しい。フィルタ素子の幅は、ｐ_ｔで表される。ここでは、この図の画像化素子のマトリックスおよび波長フィルタ・アレイの縮尺は正確なものではないこと、それぞれは、マトリックスまたはアレイの１つのセグメントだけを示すことに留意されたい。１つの視野だけの部分情報が１つの画像化素子に割り当てられる従来技術の方法の場合には、図５のアレイは、８つの視野の視覚化のためのものである。各行および各列においては、８番目毎のマトリックス位置に１つの透明フィルタが位置する。密度係数が１．５である場合には、同じフィルタ・アレイが使用できるように、１２の視野を視覚化することができる。はっきり言えることは、これは輝度を増大したのと同じである。何故なら、透明フィルタの数が、従来技術の方法により１２の視野用に設計した波長フィルタ・アレイの場合より多くなっているからである。

図６および図７は、このような条件の下で、観察者の両眼がそれぞれ知覚することができるものの例である。１／ｄ_ｆで加重した視野には大きな数字が付けてあり、０．５／ｄ_ｆで加重した視野には小さな数字が付けてある。両眼は異なる視野の平均を主に見るので、見た印象は三次元になる。

ここでまた、１．５という密度係数は、明るい例を意味するのに過ぎないことをはっきりと留意されたい。何故なら、実際の用途の場合には、視野ｎの全数を割って整数でない結果にするよりは、このような密度係数を使用する方が有利であるからである。そうすることにより、例えば、ｎ＝１２の視野を示す図８から、ｄ_ｆ＝１．７の密度係数で、ＲＧＢサブ画素のマトリックス上の画像化素子に種々の視野の加重割当てを行ったことになる。点線のボックスは、波長フィルタの位置を示し、ｎ／ｄ_ｆ・ｐ_ｔの距離のところに、それぞれ幅ｐ_ｔの透明フィルタが位置している。一方、残りの領域は半透明である。ある行の左端の第１の透明フィルタは、画像化素子上に直接位置しているが、もっと右に配置さ
れている透明フィルタは、選択した密度係数のために右に少しシフトしている。そのため、上記の構成と比較した場合、観察者はもっと自由に動くことができる。何故なら、もっと広い角度範囲内で各視野を見ることができるからである。さらに、視野間の遷移ももっと緩やかになる。

異なるサイズの２つの視野の部分情報のビットの圧縮結合の例図。 波長フィルタ・アレイとその後に（観察者の目線の方向に）駆動電子装置を備える画像化素子のマトリックスが配置された、本発明の方法を実施するのに好適な配置図。 全部でｎ＝１２視野に対して係数ｄ_ｆ＝１．５の場合の、ある３つ組（ｃ，ｉ，ｊ）に対する、式（２）により生成した三次テンソルｇ_ｃｉｊの値を示す図。 密度係数がｄ_ｆ＝１．５の場合の、ｎ＝１２視野に対するＲＧＢサブ画素のマトリックス上の画像化素子への個々の視野の加重割当てを示す図。 透明および半透明フィルタの波長フィルタ・アレイ。 第１の位置で片方の目で見えるものを示す図。 第２の位置で片方の目で見えるものを示す図。 密度係数がｄ_ｆ＝１．７の場合の、ｎ＝１２視野に対するＲＧＢサブ画素のマトリックス上の画像化素子への個々の視野の加重割当てを示す図。

Claims (12)

1. あるシーンまたはある対象物のいくつかの視野（Ａ_ｃ）に基づいて、前記シーンまたは対象物を立体視覚化するための方法であって、
   コンピュータ・プログラムによって、列（ｋ）および行（ｌ）からなるマトリックス（Ｒ_ｃ）上の視野（Ａ_ｃ）が、その波長を特徴とする部分情報（ａ_ｃｋｌ）の多数のビットに分解され、ここで、ｃ＝１，．．．，ｎであり、（ｎ）が視野の全数である工程と、
   部分情報（ａ_ｃｋｌ）からなる前記ビットが、画像表示装置の列（ｉ）および行（ｊ）のマトリックス内に配置されている画像化素子（α_ｉｊ）により光学的に見える形で表示される工程と、
   隣接する画像化素子（α_ｉｊ）が、異なる波長（λ）または異なる波長範囲（Δλ）の光を放射する工程と、からなり、
   各観察位置から、観察者が一方の目で視野（Ａ_ｃ）の第１の選択からの部分情報のビットを主に見、他方の目で視野（Ａ_ｃ）の第２の選択からの部分情報のビットを主に見るように、前記画像化素子（α_ｉｊ）の可視セグメントの断面エリアの重心と、前記波長フィルタ（β_ｐｑ）の可視セグメントの断面エリアの重心とを結ぶ各直線が伝搬方向に対応するような方法で、個々の各画像化素子（α_ｉｊ）がいくつかの割り当てられた波長フィルタ（β_ｐｑ）に対応するか、または各１つの波長フィルタ（β_ｐｑ）がいくつかの割り当てられた画像化素子（α_ｉｊ）に対応するように、前記放射された光の伝搬方向が、異なる波長（λ）または異なる波長範囲（Δλ）に対して透明であり、画像化素子（α_ｉｊ）の前または後（視線の方向に）に配置されている列（ｐ）および行（ｑ）内に配置されている多くの個々の波長フィルタ（β_ｐｑ）の１つまたはいくつかの波長フィルタアレイにより形成される、
   少なくとも１つの画像化素子（α_ｉｊ）が、少なくとも２つの異なる視野（Ａ_ｃ）からの部分情報（ａ_ｃｋｌ）のビットに同時に割り当てられることと、
   この割当てが、前記部分情報（ａ_ｃｋｌ）の波長が、前記波長（λ）に等しいか、または前記割り当てられた画像化素子（α_ｉｊ）が放射する光の波長範囲（Δλ）内に位置することと、を特徴とする方法。
2. 部分情報（ａ_ｃｋｌ）の前記ビットが、下式の規則により前記画像化素子（α_ｉｊ）に
   割り当てられ、
   

   

   ここで、
   （ｇ）は５次テンソルであり、その要素（ｇ_{ｃｋｌｉｊ}）は、実数であり、画像化素子（α_ｉｊ）内の各部分情報（ａ_ｃｋｌ）の加重を決める加重係数として機能する請求項１に記載の方法。
3. 前記指数ｋがｉと等しくされ、前記指数ｌがｊと等しくされる工程と、
   部分情報（ａ_ｃｋｌ）の前記ビットが、下式の規則により前記画像化素子（α_ｉｊ）に割り当てられ、
   

   

   この手順により、
   各画像化素子（α_ｉｊ）が、視野（Ａ_ｃ）のマトリックス（Ｒ_ｃ）内だけで、同じ位置（ｉ，ｊ）からの部分情報（ａ_ｃｉｊ）のビットを割り当てられる工程と、
   （ｄ_ｆ）が、実数値を使用でき、部分情報（ａ_ｃｉｊ）のビットが平均して１つの画像化素子（α_ｉｊ）に割り当てられる視野の数を示す密度係数であり、各画像化素子（α_ｉｊ）に対して割り当てられた部分情報（ａ_ｃｉｊ）のビットの加重合計が１に正規化される工程と、
   を含む請求項１または２に記載の方法。
4. 前記加重係数（ｇ_ｃｉｊ）が、下式の規則により確立され、
   

   

   ここで、
   前記密度係数（ｄ_ｆ）がすべての画像化素子（α_ｉｊ）に対して等しく、１より大きく、好適には、１．３〜２．０の範囲内の値を使用することと、
   δ（ｘ）が条件δ（ｘ＝０）＝１およびδ（ｘ≠０）＝０を満足する関数であることと、
   Ｒｎｄ（ｘ）が、小数点の後の引数（ｘ）の一部がゼロに等しくない場合に、前記引数ｘ≧０に対して、関数値として次に大きい整数を供給し、そうでない場合には、前記引数ｘ自身を供給する関数であることと、
   「ｍｏｄ」が除数に関連する剰余類を示すことと、
   Ｆｒａｃ（ｘ）が、引数ｘ≧０に対して、関数値として小数点の後の前記引数ｘの一部を供給する関数であることと、
   （ｔ）が整数であり、合計の上限が合計の下限より小さい場合には、合計に値「ゼロ」が割り当てられることと、
   を特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記密度係数（ｄ_ｆ）が、下式の規則により確立され、
   ｄ_ｆ＝ｆ
   （ｆ）が、下式の規則により決まる１つの正の実数であり、
   

   

   ここで、
   （ｚ）が、画像化素子（α_ｉｊ）のマトリックスと波長フィルタ（β_ｐｑ）のアレイとの間の距離であり、
   （ｄ_ａ）が、画像化素子（α_ｉｊ）のマトリックスと観察者または観察位置との間の可能な視野空間全体を通して、すべての距離の平均に本質的に対応する選択可能な視野距離であること、
   を特徴とする請求項３または４に記載の方法。
6. 前記加重係数が下式の規則により確立され、
   

   

   ここで、
   前記密度係数（ｄ_ｆ）が、前記画像化素子（α_ｉｊ）のマトリックス内の位置（ｉ，ｊ）に依存すること、を特徴とする請求項３に記載の方法。
7. 前記密度係数（ｄ_ｆ）が下式の関数により記述され、
   

   

   ここで、
   （ｃ_ｐｅａｋ）は、選択可能な実数の正のパラメータであり、
   （ｄ_ｆ ^{ｏｆｆｓｅｔ}）は、前記関数値を高い値の方向にシフトさせる選択可能な実数の正のパラメータであり、
   関数ｉｎｔ（ｘ）は、関数値として、前記引数（ｘ）を超えない最大の整数を供給する関数、
   である請求項６に記載の方法。
8. あるシーンまたはある対象物のいくつかの視野（Ａ_ｃ）に基づいて、前記シーンまたは対象物を立体視覚化するための方法であって、
   コンピュータ・プログラムによって、列（ｋ）および行（ｌ）からなるマトリックス（Ｒ_ｃ）上の視野（Ａ_ｃ）を、その波長を特徴とする部分情報（ａ_ｃｋｌ）の多数のビットに分解し、ここで、ｃ＝１，．．．，ｎであり、（ｎ）が視野の全数である工程と、
   部分情報（ａ_ｃｋｌ）の前記ビットが、画像表示装置の列（ｉ）および行（ｊ）のマトリックス内に配置されている画像化素子（α_ｉｊ）により光学的に見える形で表示する工程と、
   隣接する画像化素子（α_ｉｊ）が、異なる波長（λ）または異なる波長範囲（Δλ）の光を放射する工程と、
   レンズによって、該放射光の伝播方向を規定する工程と、
   からなり、
   少なくとも１つの画像化素子（α_ｉｊ）が、少なくとも２つの異なる視野（Ａ_ｃ）からの部分情報（ａ_ｃｋｌ）のビットに同時に割り当てられることと、
   この割当てが、前記部分情報（ａ_ｃｋｌ）の波長が、前記波長（λ）に等しいか、または前記割り当てられた画像化素子（α_ｉｊ）が放射する光の波長範囲（Δλ）内に位置することと、を特徴とする方法。
9. あるシーンまたはある対象物のいくつかのモノクロ画像の視野（Ａ_ｃ）に基づいて、前記シーンまたは対象物を立体視覚化するための方法であって、
   コンピュータ・プログラムによって、 列（ｋ）および行（ｌ）からなるマトリックス（Ｒ_ｃ）上の視野（Ａ_ｃ）を、部分情報（ａ_ｃｋｌ）の多数のビットに分解し、ここで、ｃ＝１，．．．，ｎであり、（ｎ）が視野の全数である工程と、
   部分情報（ａ_ｃｋｌ）の前記ビットを、画像表示装置の列（ｉ）および行（ｊ）のマトリックス内に配置されている画像化素子（α_ｉｊ）により光学的に見える形で表示する工程と、
   すべての画像化素子（α_ｉｊ）が、同一波長（λ）または同一波長範囲（Δλ）の光を放射する工程と、からなり
   各観察位置から、観察者が一方の目で視野（Ａ_ｃ）の第１の選択からの部分情報のビットを主に見、他方の目で視野（Ａ_ｃ）の第２の選択からの部分情報のビットを主に見るように、前記画像化素子（α_ｉｊ）の可視セグメントの断面エリアの重心と、前記波長フィルタ（β_ｐｑ）の可視セグメントの断面エリアの重心とを結ぶ各直線が伝搬方向に対応するような方法で、個々の各画像化素子（α_ｉｊ）がいくつかの割り当てられた波長フィルタ（β_ｐｑ）に対応するか、または各１つの波長フィルタ（β_ｐｑ）がいくつかの割り当てられた画像化素子（α_ｉｊ）に対応するように、前記放射された光の伝搬方向が、異なる波長（λ）または異なる波長範囲（Δλ）に対して透明であり、画像化素子（α_ｉｊ）の前または後（視線の方向に）に配置されている列（ｐ）および行（ｑ）内に配置されている多くの個々の波長フィルタ（β_ｐｑ）の１つまたはいくつかの波長フィルタアレイにより形成される、
   少なくとも１つの画像化素子（α_ｉｊ）が、少なくとも２つの異なる視野（Ａ_ｃ）からの部分情報（ａ_ｃｋｌ）のビットを同時に割り当てられることと、
   を特徴とする方法。
10. 密度係数（ｄ_ｆ）がすべての画像化素子（α_ｉｊ）で等しく、かつ、１.３と２.０の間の値である請求項４に記載の方法。
11. 指数ｋはｉに等しく、指数ｌはｊに等しく、部分情報（ａ_ｃｋｌ）のビットが、下記の式によって画像化素子（α_ｉｊ）に割り当てられ、
    

    

    ここで、重み付け因子が下記の式によって定められ、
    

    

    ここで、ｅｘａ，ｅｘｅ、ｅｙｅは下記の式に適用する補助変数であり、
    

    

    合計の上限が合計の下限よりも小さい場合は、合計はゼロ値になる請求項８に記載の方法。
12. 指数ｋはｉに等しく、指数ｌはｊに等しく、部分情報（ａ_ｃｋｌ）のビットが、下記の式によって画像化素子（α_ｉｊ）に割り当てられ、
    

    

    ここで、重み付け因子が下記の式によって定められ、
    

    

    ここで、ｅ_ｘａ，ｅ_ｘｅ、ｅ_ｙｅは下記の式に適用する補助変数であり、
    

    

    合計の上限が合計の下限よりも小さい場合は、合計はゼロ値になる請求項９に記載の方法。

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