JP5090337B2 - 平面パススルーを有する自動立体ディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は一般に自動立体フラットパネルディスプレイの分野に関し、さらに具体的には、立体モードおよび平面（非立体）モードの両方で高品質の動画を電子的自動立体フラットパネルディスプレイ上に生成することに関する。

本願は２００５年４月８日出願の米国仮特許出願第６０／６６９，８１８号「Ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ ｗｉｔｈ Ｐｌａｎａｒ Ｐａｓｓ−Ｔｈｒｏｕｇｈ」の利益を主張する。

特に一般的に有用であるためにマイクロレンズアレイを用いた種類の自動立体ディスプレイは、自動立体モードおよび平面モードの両方で機能しなければならない。この設計者が直面する問題とは、マイクロレンズアレイはその多数の屈折要素を備え、適切にエンコードまたはマッピングされたデータと関連して自動立体画像を生成しながら、平面データが見られるときにディスプレイ有効解像度を低減させるということである。平面モードの有用性が非常に損なわれるので、性能は受容できないものになる。

本明細書で用いられる場合、用語「レンズシート」、「レンチキュラースクリーン」または「レンズスクリーン」は同義的に用いられ、個々のマイクロレンズ要素はレンチキュール、レンチクルまたはレンズレットと呼ばれることもある。

自動立体ディスプレイの現状においては、自動立体デジタルサイネージなどのアプリケーションの必要性がある。このようなデザインは好ましくは高品質の平面画像を生成し、そういったデジタルサイネージ機器の所有者が自身が所有している平面コンテンツを再生することを可能にする。また、適切に構成されたコンピュータのデスクトップモニタは文書処理などの典型的な平面用途に使用可能であり、自動立体的可視化用途にも使用可能である。この技術は、現行の平面コンテンツを瞬時に楽しむことができ、次に、ユーザが何もしなくても自動立体画像が見られるように、テレビ受像機に応用することができる。

この開示を通してある仮定をする。第１に、この開示はフラットパネル、典型的には液晶またはプラズマディスプレイの使用を想定するが、一般性を損なうことなく有機発光ダイオードなどの他のタイプも考慮されてよい。また、この開示は屈折マイクロレンズアレイの使用を想定するが、この開示はラスターバリヤ選択デバイスにも適用される。

ある設計者らは、自動立体ディスプレイに自動立体モードおよび平面モードの両方で等しく十分に機能させることを可能にするであろうフィーチャを示唆している。最も明白なのは取り外し可能なマイクロレンズアレイを用いることである。このようなアレイは多数のレンズレットからなる平坦なシートであり、通常、ディスプレイ表面と密接するその位置から除去され得る。このアプローチに関する１つの懸念は、下にあるディスプレイに対してアレイの適切な並置を達成することである。再度ディスプレイ表面について考えると、各レンズ要素はその関連するサブピクセルと正確に整列されなければならない。また、多くのユーザはレンズシートを保管することが不便であることに気付いている。保管および整列は共に重要な要因であり、またこの解決策は幾分洗練されていない。

取り外し可能なレンズシートによるアプローチによって生じる整列の問題を克服する方法は、主要レンズシートと並置して設置されたときにレンズシートの効果を無効化する、凹状または凸のレンズレットを有する補足的な屈折性無効化レンズシートを用いることを必要とする。このアプローチの利点は、主要マイクロレンズアレイに関して整列の問題がないことである。しかし、レンズシートを設置および除去するプロセスはユーザには分かりづらく全体的に不便である。

さらに別の解決策は電気光学的に切替え可能なレンズシートである。こういったレンズシートは特別に設計された液晶セルを用いてレンチキュールの屈折性を切り替えることができる。このレンチキュールはセルの内部に形成される。このセルの屈折性は、液晶材料の屈折性を電気光学的に変えることによって無効化され得る。こういった洗練されたアプローチは２つの液晶ディスプレイ、すなわち可変電気光学マイクロレンズアレイ自身および画像形成ディスプレイの使用を必要とする。このような構成は製造コストを実質的に増大させるが、適切に実施かつ実現されれば、そういったデザインはユーザにとって分かり易くなり得る。

製造業者のシャープエレクトロニクスコーポレーションは２つの液晶セルを用いた自動立体ディスプレイ製品を製造している。ある種のシャープ製品における選択デバイスは、ディスプレイプロパー（ｐｒｏｐｅｒ）と光源との間に存在し、切替え可能な反転ラスターバリヤデバイスを形成する。この液晶シャッタは、それぞれ自動立体モードおよび平面モードで切り替えられる罫線を形成する。このデザインでは、シャープのデバイスは２つのビューしか使用せず、観察ゾーンがかなり小さいことから不利を受け、これは非常に望ましくない。シャープのデザインは２つの液晶セルを光学的に直列に使用し、コストが増大するという不利があり、輝度の低減から不利を受ける。

自動立体モードおよび平面モードの両方で機能し、全体的な観察特性が優れ、使用が容易であるディスプレイをデザイナーは求めてきたので、これらの解決策および同様の他の解決策が文献に提案されている。上記理由のために、従来の利用可能なディスプレイは価格および性能の点で完全には実際的ではないかもしれない。

そういったディスプレイは恐らくデスクトップＰＣと共によく用いられ、この場合、マイクロレンズアレイは微細なテキストおよびアイコンを通過する必要がある。例えば、高品質のデスクトップモニタの解像度の最小要件は、最小でも約１０８０×１０２４画素である。あるユーザはこれには満足しないかもしれず、さらに１２８０×１０２４画素以上のものを要求するであろう。家庭用テレビの領域では、ディスプレイの最大要件は、高品質のＨＤＴＶモードに適合するために１９２０×１０８０画素である。

米国特許第６，８５０，２１０号明細書 米国特許第３，４０９，３５１号明細書

したがって、従来のデザインに関連するデザイン上の問題を解決する、高品質の自動立体画像および高品質の平面画像の両方を生成することのできる自動立体ディスプレイを提供することが望ましい。このようなデザインはユーザの努力を最小化し、より低コストで実現し得る。

本デザインの一態様によれば、自動立体画像および平面画像の両方を単一のディスプレイで呈示する方法が提供される。この方法は平面画像データの形態で受け取られた平面画像を処理するステップを含む。この処理ステップは、傾斜させたレンチキュールを備えたレンズシートを通して見られるときに平面画像データを増強するためにブリードスルー処理を選択的に用いるステップ、平面画像データにぼかしを選択的に導入するステップ、および平面画像データにアンチエイリアシング処理を選択的に用いるステップからなる群からの少なくとも１つのステップを含む。

本発明のこれらおよび他の利点は、本発明の以下の詳細な説明および添付図面から当業者には明らかとなろう。

本発明のデザインは光学的技術とソフトウェア技術との組合せを含み、高品質の平面画像を自動立体ディスプレイのマイクロレンズアレイに通過させる低コストのデバイスを提供する。１つのモードから他方のモードへの移行が自動であり、ユーザにとって分かり易い。この説明で用いられる場合、高品質の画像をユーザに渡す技術は、「平面パススルー」または単に「パススルー」と呼ぶ。

フラットパネルディスプレイは、水平ならびに垂直寸法の実画素数を意味する「ネイティブ解像度」を有する。それらのＣＲＴ プレカーソル（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）とは異なり、フラットパネルディスプレイは一定の解像能力を有し、種々の解像度の画像をディスプレイに適合させるためにイメージスケーリングに依存する。マイクロレンズアレイは、平面用途のために解像度を効果的に低減させるとともに立体視能力を可能にしながら、フラットパネルディスプレイのネイティブ解像度を調節するように働く。

マイクロレンズアレイまたはレンズシートのレンズレットは周知のデザインである。これらは典型的には、リプトンらによって米国特許第６，８５０，２１０号「Ｐａｒａｌｌａｘ Ｐａｎｏｒａｍａｇｒａｍ Ｈａｖｉｎｇ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｄｅｐｔｈ ａｎｄ Ｓｈａｒｐｎｅｓｓ」に記載されたような円柱形レンズレットである。実際、上記のように、選択デバイスは一般性を損なわないラスターバリヤデザインであってよい。レンズシートは、その多面的な屈折特性があるために、ディスプレイパネルから出てくる光線の特性を調節し、平面モードでは、したがって得られる解像度が低減される。本発明のデザインはこの解像度の低減を軽減しようとする。このデザインの一態様は、適切な光学技術およびソフトウェア技術を適用後に所望の平面解像度パススルーが得られるように、十分に高いネイティブ解像度を有するモニタを含む。これは全体的な解決策のほんの一部である。

具体的にはステレオグラフィックス社製造のシンサグラム（ＳｙｎｔｈａＧｒａｍ）（商標）製品のための解決策の他の一部は、シンサグラム（ＳｙｎｔｈａＧｒａｍ）（商標）におけるインタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）アルゴリズムを切り替えることによって達成される。シンサグラム（ＳｙｎｔｈａＧｒａｍ）（商標）に用いられるこのアルゴリズムは、各透視図のピクセル要素を選択またはサンプリングすることによって、かつ特定のマイクロレンズアレイの要件に一致または対応する形態でこれら要素をアレンジすることによって、複数の透視図をマッピングする。インタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）とは、相互組合せ、インタレーシングまたは交互配置として文献に種々総称的に知られているもののための、ステレオグラフィックス社が特許権を有するアルゴリズムである。

マッピングされた自動立体画像を送信するよりも、本発明のデザインは特定のフォーマットプロトコルに従って、別々の透視図を１つのファイルで送信する。シンサグラム（ＳｙｎｔｈａＧｒａｍ）（商標）の場合、本システムは９個の透視図を「ナイン−タイル フォーマット（Ｎｉｎｅ−Ｔｉｌｅ ｆｏｒｍａｔ）」と呼ばれるもので送信する。これらの９個の透視図は平面モニタで見られる場合、三目並べ構成のビューに見える。この構成は透視図情報を保持したままで圧縮可能であるという長所を有する。一旦画像がインタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）されると、既知の手段によってそれを圧縮することはできない。このため、ナイン−タイル（Ｎｉｎｅ−Ｔｉｌｅ）フォーマットが、送信および動画再生を促進する。インタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）された１つ以上の画像を再生するデバイスであるシンサグラム（ＳｙｎｔｈａＧｒａｍ）（商標）プレイヤーは、マイクロソフト社のディレクト ショウ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｈｏｗ）テクノロジーに基づいている。このアーキテクチャによって、多様なファイル形式および圧縮スキームでナイン−タイル（Ｎｉｎｅ−Ｔｉｌｅ）コンテンツを取り扱うことが可能となる。該プレイヤーは、ディレクト Ｘ グラフィックス アプリケーション プログラム インターフェース（ＤｉｒｅｃｔＸ ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）も用いて効果的にインタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）アルゴリズムを実行する。さらに、インタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）のマッピングパラメータは典型的には、モデルの特定のピクセル構造およびマイクロレンズアレイデザインに基づいて、特定のモニタモデルに適合される。したがって、ある画像をナイン−タイル（Ｎｉｎｅ−Ｔｉｌｅ）フォーマットで送信することは、モニタによって不変である。シンサグラム（ＳｙｎｔｈａＧｒａｍ）（商標）プレイヤーによって再生されるとき、インタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）は、画像自体内に隠されるか、またはメタデータを用いて隠された状態で、自在にまたはインデクシングを用いて切り替えられ得る。

本発明のデザインは透視図の数とは無関係であり、言及したマイクロソフト社のツール（Ｄｉｒｅｃｔ ＳｈｏｗおよびＤｉｒｅｃｔ Ｘ）とも同様に無関係である。さらに、実際のインタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）機能は別のオートステレオグラム生成アルゴリズムに置き換えられてもよく、自動立体機能と平面機能との間で切り替えるために、他の手段が提供されてもよい。したがって、「インタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）」および「Ｎｉｎｅ−Ｔｉｌｅ」といった用語を本明細書において用いるが、これらは上記機能を表し、特定のアプリケーション、コンフィギュレーションまたは所有権を主張できるソフトウェアではなく、また他のツールまたはコンフィギュレーションを用いて、考察された機能をもたらし得ることを理解されたい。

インタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）マッピングプログラムなどのツールは、リアルタイムで、複数の画像の透視図、例えば、９個の画像の透視図、すなわちタイルを見ることができ、上記マッピング機能を実行する。このマッピング機能は特定の具体的なレンズシートと協働する。該特定のマイクロレンズアレイは、ピッチ、焦点距離およびウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度ω等のパラメータに基づいて自動立体効果を有利に最適化する。ウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度とは、レンチキュラーの「境界軸」とディスプレイの垂直エッジとの間の角度であると定義される。用語「レンチキュラー軸」は境界軸の代わりに用いられることが多い。境界軸は当接する円柱形レンズレットの弧の交差線によって形成される。故に、境界軸は一続きの平行な線を形成する。半円柱形レンズレットのピッチは境界軸に対して直交する方向に画定され、レンチキュラー軸間の距離として与えられる。パノラマグラムと呼ばれることもある従来のレンチキュラー立体視ディスプレイでは、境界軸はディスプレイの垂直エッジに対して平行である。

インタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）アルゴリズムまたは同様のアルゴリズムが開始されると、このプログラムはマッピング機能を実行し、ある画像が自動立体視目的でマッピングされる。ユーザがマッピング機能を省略しようとする場合、またはコードがマッピング機能を省略する場合、インタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）はオフにされ得る。一旦インタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）機能が無効にされると、受け取られた信号の自動立体処理は行われず、データファイルは平面画像として認識され得る。データをＮｉｎｅ−Ｔｉｌｅフォーマットで呈示するのではなく、画像情報が従来のフルフレームの単一画像形式で呈示されると仮定すると、このような平面送信および表示が生じ得る。

本発明のデザインでは、レンズシートによって調節された平面解像度は、レンズシートのピッチ、ウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度およびディスプレイのネイティブ平面解像度と機能的に関連付けられる。ネイティブ解像度がパススルー関係に与える影響は重要であり、ネイティブ解像度が高くなるほど、平面の送信および得られる観察はさらに良好になる。

ピッチが細かくなるほど、すなわち線形測定単位当たりのレンズレット数が大きくなるほど、デバイスの潜在的なパススルー解像度は高くなる。しかし別の限定的な例では、非常に大型のレンチキュールを有することも可能であり、限定的な一例では、レンチキュールはディスプレイと同じ幅である。このようなレンズシートデザインは、レンチキュールの水平方向の焦点距離が拡大レンズとして機能するので、解像度の点では弱められていないがアスペクト比が変えられた画像をパススルーする。

最適な自動立体視を設計することはパススルー要件との対立を生じ得るが、自動立体視および平面視の設計要件が類似するかまたは一致するように、「ジャギー」と呼ばれる斜め方向の異常を増大させ易いので、これは多くの場合問題ではない。パススルーに影響を及ぼす別の光学的要因は、レンズ要素がディスプレイ表面に近いことおよびレンズ要素とディスプレイ表面との間の媒体（プラスチック、空隙等）である。焦点距離およびそれに関連するレンズレットの半径などのレンズ設計の他の態様も、画像のパススルー能力に影響を及ぼし得る。

パススルー解像度は客観的測定によって特定され得るが、あるディスプレイシステムでは、画像品質を最終的に決めるのは観察者の眼−脳である。この客観的評価がより強力に感じられるのは、米国特許第３，４０９，３５１号に記載されたウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）技法を用いる場合以外にはない。該特許では、レンチキュラー軸は矩形ディスプレイの垂直エッジに直交して設定されず、むしろ、モアレを軽減し、垂直寸法および水平寸法の解像度の均等化を促進するためにある角度で傾けられる。

マイクロレンズアレイのレンチキュラー軸がディスプレイの垂直エッジに直交している場合は、サブピクセルが水平方向に拡大されるために、不所望の作用である著しいカラーバンディングが生じるので、ウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度が用いられる。光学的なモアレアーチファクトも生じる恐れがあり、これは波状、スクリーン様または透かし模様のパターンとして表示された画像中に現れる。このようなカラーバンディングは、自動立体および平面パススルー両方の目的にとってマイクロレンズアレイの有用性を妨げる。

レンズシートを下にあるディスプレイに対してほんの少量だけ回転させると、カラーバンディングが低減されて、暗い線の白黒のバンディングに置き換えられるが、これも自動立体または平面いずれかの目的にとっては受容できない。レンズシートを徐々に回転させ続けると、窓網戸を通して見るときに見られるような粗いパターンが現れる。さらに回転させると、パターンの粗さは自動立体視および平面視の両方にとって最も受容可能なレベルまで低減される。この残存するかまたは低減されないパターンは「一次パターン雑音」と呼ばれる。この角度を調節する際の最終ステップは、二次パターン雑音を除去することである。二次パターン雑音は、ヘッドを水平方向に動かすときに、移動するモアレ様バンディングとして現れる。最も望ましい位置である最終位置が、ウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度と呼ばれる。このウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度は、カラーバンディングならびに一次および二次パターン雑音の両方を軽減する。

また、アドビ フォトショップ（Ａｄｏｂｅ Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ）製品のぼかしフィルタなどに画像を通すことによって、パススルー効果または知覚された解像度が最も高くなり得る。最新のビデオボードは、滑らかで連続的な線の外観を促進するために、同様の結果を生じるアンチエイリアシングアルゴリズムを用いており、このアルゴリズムでは、特に直交する線またはエッジに対してピクセルが平均化される。ピクセル平均化は、類似する技法、すなわち、ぼかしまたはアンチエイリアシングによって達成可能である。ぼかしまたはアンチエイリアシングによって、考え得る最高のパススルーの、はっきりと見え、主観的な鋭さまたは画像品質を平面モードにおいて得ることができる。

平面パススルー画像の最適化された解像度はしたがって、ディスプレイのネイティブ解像度、マイクロレンズアレイのピッチ、ウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度および使用されるぼかしまたはアンチエイリアシング法の関数である。このパススルー解像度は従来の水平ピクセル×垂直ピクセルの数の観点で述べられ得るか、パススルーピクセルの有効な集合が画定され得る。例えば、平面モードのあるピクセルは通常、共に正方形を形成する赤、緑および青の３つの矩形サブピクセルから構成される。そのピッチおよびぼかしまたはアンチエイリアシング係数とともに、ウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度のレンズシートは、使用されるレンズシートならびにぼかしまたはアンチエイリアシングの特性のために、元の平面ピクセルよりも大きく、形状の異なる新しい「スーパーピクセル」を生成する。このため、光学的技術およびソフトウェア技術の両方を組み合わせれば、平面画像のパススルー品質は最適化される。

図１はステレオグラフィックス社製造のシンサグラム（ＳｙｎｔｈａＧｒａｍ）（商標）自動立体ディスプレイを示し、マイクロレンズアレイ１０２がその上に設けられたフラットパネルディスプレイ１０１を備えている。このディスプレイユニットは、個々のピクセルを構成するドットが正確にマッピングされるように、したがってマイクロレンズアレイのレンチキュラー要素と整列されるように配置されたピクセルのアレイから構成される。最新のカラーフラットパネルディスプレイは、上述のように赤、緑および青のサブピクセル要素からなるピクセルを有する。シンサグラム（ＳｙｎｔｈａＧｒａｍ）（商標）の実施形態では、マイクロレンズアレイ１０２のレンチキュールはウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度ω１０３で傾斜されており、この角度は垂直から、ここでは５°〜３０°である。

図２は、単一のピクセル列のほんの一部分を含む断面で、マイクロレンズアレイの真下で生じているものを示している。要素２０１は１つの特定のレンチキュールである。このレンチキュールは、ディスプレイから扇形に広がる観察ゾーンを外方向に横断するように、レンチキュールの真下のディスプレイの一部分から発生するグラフィックス情報を方向付ける。ディスプレイはそのグラフィックス情報をピクセル２０２として呈示する。

この特定のレンチキュール２０１の底部は、「サブレンチキュラーゾーン」または「イメージストライプ」と呼ばれるスライスに分割され得る。自動立体視を形成する複数の源−ビュー画像（およびシンサグラム（ＳｙｎｔｈａＧｒａｍ）（商標）の実施形態では正確に９個の）が存在するので、レンチキュールの底部はサブレンチキュラーゾーンのその数に分割され得る（ナイン−タイル（Ｎｉｎｅ−Ｔｉｌｅ）の例では０〜８）。図２の要素２０３の番号４である真ん中のサブレンチキュラーゾーンは、最大の右側ビューと最大の左側ビューとの間の中間に位置する真ん中の光源（ビュー画像）から発生するグラフィックスコンテンツを得る必要があるレンチキュール底部の一部を現す。ステレオグラフィックス社のインタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）ソフトウェアは、個々のサブピクセル各々によって呈示された源−ビュー画像データをそのサブピクセルの一番上に存在するサブレンチキュラーゾーンと適合させる。

図３は、特定のピクセルまたはサブピクセルがレンチキュールの一部の下に存在すると仮定すると、レンチキュールがどのようにピクセル情報を観察空間の様々な方向に導くかをさらに示す。図３では、レンチキュール３０１は真下に３つの完全なピクセルを有するだけでなく、２つの田の他の２つのピクセルの小さな部分も有する。この例では、３つのサブピクセルから構成されたピクセルは重要ではない。１つのピクセル３０２はＣと名付けられている。ピクセル３０２の中央は、レンチキュールの右側に向かって、中央からさらに遠い源ビューを表すサブレンチキュールゾーンの範囲に存在する。ピクセルＡおよびＢから出てくる光線の一般的方向とは異なる一般的方向で観察空間３０４に入る光線３０３はレンチキュール内を放射して、該レンチキュールから現れる。ピクセルＡから来る光線は右方向３０５を放射して終わり、ピクセルＣから来る光線は左側を放射するレンチキュールから出てくる。このディスプレイを見ている人は、その人の左眼がピクセルＣからのグラフィックス情報（左のビュー源画像からのグラフィックスを保有する）を見るように、かつ右眼はピクセルＡからのグラフィックス（右のビュー源画像を有する）を見るように位置決めされることが好ましい。

上記説明はどのようにしてレンチキュラーディスプレイが立体画像を運ぶことができるかを概説したものである。単一のディスプレイが平面のテキストおよびグラフィックスと同様に立体画像をきれいに表示することが有用である。立体画像および平面画像両方にとって効果的なディスプレイ解像度は、最大の平面パススルーを達成するためにマイクロレンズアレイを通してそのような画像を見るときに、特に重要である。マイクロレンズアレイは元のネイティブディスプレイ解像度に多少適合し、本発明の考察はそのデザインのための効果的なディスプレイ解像度の定量化を試みる。

本発明のデザインは０°のウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度を有する非傾斜レンズシートから始まる。レンチキュールは、垂直に走るディスプレイのピクセル列と平行に整列される。この場合、垂直解像度は全く低減されないが、水平解像度はディスプレイ幅にわたるレンチキュラー要素の数まで等しくなるように低減される（列当たりのピクセルよりも少ないレンチキュラー要素が存在すると仮定）。故に、有効解像度は：
（Ｘ／ｄ，Ｙ） （１）
となる。式中（Ｘ，Ｙ）はネイティブ解像度であり、ｄはレンチキュール当たりのピクセルのピクセル密度であり、単位長当たりのピクセル密度を単位長当たりのレンチキュラー密度で除算することによって得られる。ピクセル密度は水平方向に測定され、レンチキュラー密度はレンチキュラー軸に対して垂直に測定される。これはピクセル全体を指すものであり、サブピクセルすなわちドットを指すものではない。代わりにＸがサブピクセルを指し、ｄがレンチキュール当たりのサブピクセルを指す場合、Ｘ／ｄは同じ結果になる。

レンチキュールをゼロではないウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度で傾斜させる目的の１つは、水平寸法および垂直寸法の両方にわたって解像度を分配することにある。最適またはほぼ最適なウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度を用い、係数（１／ｄ）に等しい解像度低減を垂直および水平両寸法に等しく適用すると、各方向についてその解像度は係数（

）に減じられる。これを達成するために、４５°という高いウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度は必要ではない。サブピクセル密度が垂直方向よりも水平方向に高いと仮定すると、最適な設定はより合理的な傾斜角で得られる。最適化されたウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度を用いれば、有効解像度は：

となる。

例えば、ディスプレイのネイティブ解像度が１６００×１２００画素で、レンチキュール当たり２．５個のピクセルがある場合、有効解像度はネイティブ解像度を、

、（１．５８）で除算することによって得られ、有効解像度は１０１２×７５９となる。受容可能な「有効解像度」の定義は幾分主観的であるが、この公式から、有用な自動立体ディスプレイ解像度の合理的近似値が得られる。

このディスプレイは、有効解像度を構成するスーパーピクセルまで分割される。上記の例では、１０１２×７５９個のスーパーピクセルがディスプレイを満たす。これらのスーパーピクセルは平均すると、レンチキュラーディスプレイに対するピクセルデータの単位として現れるものの代表であるが、実際には、サブピクセルまたはドットの離散群ではない。

上記で得られた有効解像度は最良の結果であり、最適なウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度が選択されただけでなく、レンチキュラー光学が基礎となる画像データも効果的に運ぶと推定される。自動立体ディスプレイに関し、この光学系の最も効果的な適用は、観察空間の所与のスライスに、観察空間のそのスライス内に見られるべき源ビュー画像に関連するサブピクセルの情報を正確に導くことである。

しかし、レンチキュラースクリーンを通して平面を見るには、最良の光学的挙動は異なる。どのネイティブピクセルも好ましくは、ユーザの両眼に対して、可視的であるかまたは表される。図３に関して、最良のケースは、ディスプレイを見ている人がピクセルＡ、ＢおよびＣすべてを左右両眼で見ることであろうが、考察したように、マイクロレンズの性質のためにそのように見ることは不可能である。最良のケース（有効解像度がスーパーピクセルから構成されるという制限を考えると）は、各スーパーピクセルが、利用可能なネイティブサブピクセルから選択したものではなく、基礎となるネイティブピクセルの合意、すなわち平均化を表示することである。この最良のケースが実現された場合、有効的なパススルー解像度：

が保たれる。

最悪のケースに関し、各スーパーピクセルを用いてその真下から完全に焦点の合った狭い選択のみを運ぶ場合、そのスーパーピクセルは、基礎となるピクセル情報のより代表的なサンプリングを提供するためにさらに拡大されなければならない。ある特定のレンチキュールがｄ個のピクセルを覆っているが、該ピクセルの１つのみを表している場合、平面スーパーピクセルのための適切なサンプリング数は、スーパーピクセル１個当たりｄ個のレンチキュールであるか、最適なウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度を用いて実施される場合、各寸法におけるスーパーピクセル１個当たり、

個のレンチキュールである。故に、レンチキュラースクリーンを通して平面を見るための最悪な場合の有効解像度は：

となる。

これを別に置き換えると、平面視のためのパススルー 解像度は：

となる。式中、変数ｓはサンプリング係数を表し、ｓ＝１が最良の状況であり、ｓ＝ｄが最悪の場合である。

解像度が１６００×１２００、ｄ＝２．５である例に戻ると、最良の平面有効解像度は立体視の有効解像度１０１２×７５９に等しいままであるが、最悪の平面解像度はずっと劣る６４０×４８０である。レンチキュラーディスプレイの平面実施形態のための最良の有効解像度が当然好ましい。

平面視のための最良のケースにアプローチする鍵は、「ピクセルブリードスルー」と呼ばれる。図３に示した光学モデルの実施形態は、平面パススルーを改善するのに利用され得る欠陥を有する。

このような欠陥の一例を図２に示す。図２の右側に向かって、真ん中（緑）のサブピクセル２０２はその大部分がサブレンチキュラーゾーン＃４の真下に存在する。インタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）法は、このサブピクセルが中間の源ビュー画像からの情報を保有していることを保証し、眼が中間の観察ゾーンにある観察者は左からこの特定のサブピクセルを見るものと推定される。対照的に、サブレンチキュラーゾーン＃５はまた同じ緑のサブピクセルの最上部に存在する。その結果、源ビュー画像＃５からの情報を見るのに適した観察ゾーンに位置する観察者の眼は、源ビュー＃４から導かれた少なくとも一部のピクセル情報を実際に見る。いくつかのピクセル情報がそこまでは行かないと想定されている観察ゾーンまで部分的に誤って導かれたこの現象が、ブリードスルーの一例である。

このブリードスルーの概念は、状況に応じてサブピクセルまたはピクセル全体に適用され得る。立体視的品質に関連するようなブリードスルーに関し、隣接するサブピクセルとは異なる源ビュー情報を保有している個々のサブピクセル間のブリードスルーを考慮することは有用である。（白地に黒のテキストに最も決定的に係る）平面視を考察するとき、ピクセル全体間のブリードスルーがより適切である。

上に示したように、ブリードスルーは隣接するディスプレイ要素間に最もよく見られる。上記例では、緑のサブピクセルはサブレンチキュラーゾーン＃４からサブレンチキュラーゾーン＃５へ滲み出し、一次ブリードスルーと呼ばれる。二次および三次ブリードスルー（例えば、マイクロレンズアレイの光学収差から生じる）は、例えば、サブレンチキュラーゾーン＃１のためのものであることが本来意図されたいくつかの情報を受け取るサブレンチキュラーゾーン＃５でも生じ得る。

レンチキュラー立体視にとって一般には不所望のブリードスルー（透視図、モアレおよび他のパターンアーチファクト間のジャダーを取り除くように働き得るが）は、ある程度までは許容し得る。しかし、平面のテキストおよび図形に関しては、ブリードスルーは有用な特性である。ブリードスルーは、そうでなければ観察空間の狭いスライスへ選択的に導かれるであろうピクセル情報を展開し易くし得る。ここで、このような情報はさらに広く観察空間にわたって展開される。

マイクロレンズアレイを通して最高品質の平面視を得るためには、特に、良質の平面視が所望されるときにのみ選択的に適用することのできる源および方法からのできるだけ多くのブリードスルー（少なくとも最大で、選択変数ｓを値１．０またはその付近まで下げることのできる地点まで）が有益である。

ブリードスルーのいくつかの源は一般にレンチキュラーディスプレイ構成に存在し、自然に発生するものもあれば、システムに導入され得るものもある。

ブリードスルーの１つの主要な源は、不完全なサブレンチキュラー並置から生じる。このようなブリードスルーは一般に、ディスプレイ要素（ピクセルまたはサブピクセル）とこれらのディスプレイ要素の上に置かれたサブレンチキュラーゾーンとが完全には合っていないときに生じる。こういった現象を図２に示しており、ピクセルおよびサブピクセル２０２は、サブレンチキュラーゾーン２０３の境界に全く合っていない境界を有している。

サブレンチキュラー並置からのブリードスルーは定量化され得る。ｚ個のサブレンチキュラーゾーン（ナイン−タイル（Ｎｉｎｅ−Ｔｉｌｅ）フォーマットではｚ＝９）があり、密度（レンチキュール１個当たりのピクセル数）がｄである場合、所与のレンチキュールの真下にあるｄピクセルの全境界は完全未満であると推定され、ｚ個のサブレンチキュラーゾーン各々のｄは下にあるネイティブピクセルデータの（２／ｄ）を共有していることを意味する。同時に、その他の（ｚ−ｄ）個のサブレンチキュラーゾーンには、ネイティブピクセルデータの（１／ｄ）のみが残される。故に、平均化すると、

ピクセルは所与のサブレンチキュールによって共有される。このサンプリング係数ｓは、その逆数に等しい：

ｄが２．５、ｚ＝９である例に戻ると、式４からｓ＝１．９６となる。ｓ＝ｄが最悪のケースであり、ｓ＝１が最良のケースであることを思い出すと、このｓの値１．９６は、最悪のケースに比べていくらか改善されている。

上記式のいくつかから、レンチキュール１個当たりのピクセルを表す密度の値ｄが小さくなると、最良の有効解像度も選択値ｓも改善される。したがって、この光学デザインはレンチキュールの大きさをピクセルの大きさに対して低減することによってブリードスルーの増大および平面視の改善を実現することが可能である。例えば、ｄを２．５から２．３に低減すると、最良の有効解像度は１０１２×７５９から１０５５×７９１へ増大し、ｓ値は１．９６から１．８３に低下し、両方とも平面視のための有効解像度を改善する。密度の値が低過ぎると、各レンチキュールの真下にある離散した画像ビューが不十分であるために、立体視品質は低下する。優れた立体視品質を維持しながらブリードスルーの量を調節するために、このデザインは異なるレンチキュラーピッチ値を用い得る。

ブリードスルーを導入してマイクロレンズアレイを通して平面視を改善するための特に有効な方法は、ぼかしをピクセルデータに導入することである。このようなぼかしはソフトウェアによって導入されてよい。このシステムは、ピクセル情報が全観察ゾーンにわたって可視的であることが望まれるときに、あるピクセルの情報を隣接するピクセル間に展開させ得る。図４はこの態様を示す。このシステムは文字「ｅ」のピクセルの代表４０１から開始し、ここではこの文字の全要素は１個のピクセル４０４から構成される。この文字をローパス（ぼかし）フィルタに通すことによって文字４０２が得られ、ピクセルデータは多数のブリードスルーを有している。元は１個のピクセルの厚さ４０４である、文字「ｅ」の一番下の画は、その情報が３つの異なるピクセル列４０５の間にぼかした（またはアンチエイリアシングされた）形態で展開されている。

数学的モデルにぼかしを加えることに関し、ブリードスルー係数（ｂ）は追加のサブレンチキュラーゾーンの数を表す。元の１つのサブレンチキュラーゾーンからの情報を拡大してさらに大きい観察空間をカバーすることが可能である。ｂ＝０はぼかしがないことを表し、ｂ＝１は、１つのサブレンチキュールゾーンの情報が別の完全な１つのサブレンチキュラーゾーン間に効果的に展開されたようなぼかしを表す。このｂ値は整数でなくてよいが、０より大きい整数値または小数値であってよい。上記のｓを導くのに用いられる式を念頭に置くと、ピクセルの境界を含んだｄ個のサブレンチキュラーゾーンはここでは、（２＋ｂ）個の下にあるピクセルをカバーし、その他の（ｚ−ｄ）個のサブレンチキュラーゾーンは（１＋ｂ）個のピクセルをカバーする。故に、平均のサブレンチキュラーゾーンは：

をカバーし、サンプリング係数は再び、逆数

に等しい。

ｂ＝１．０、また再びｄ＝２．５およびｚ＝９の著しいぼかし効果を適用すると、ｓ＝１．１が得られ、これは有効平面解像度のための最良の（１．０）に近い。システムが１．０未満のｓ値を算出する場合、このような値はｓ＝１が既に最良のケースを実現するので役に立たない。式（５）に基づけば、適した量のデジタルぼかしを行えば、平面の可読性を著しく改善することが可能である。

ローパスデジタルフィルタを適用すれば、図４の要素４０２に示したぼかし効果が生成される。ブリードスルーは他の様式で導入されてもよく、４０２に示したぼかしと同様の効果が得られる。これらの効果はｂ値の一部として定量化できる。

別の効果はアンチエイリアシングであり、ぼかしと類似するが、異なって達成される。アンチエイリアシングとはデジタル平均化技法であり、既存のピクセル格子に正確には一致しない図形要素が、描画中の図形要素がどれだけ十分にそのピクセル格子に適合するかに基づいて様々なピクセル強度を用いて描画される。例えば、ピクセル列と一致する黒の垂直線は黒のピクセル列として現れ、２本のピクセル列に跨る黒の垂直線は隣接する２本の中間グレイ列として描画される。図４の例を参照すると、形状が１個のピクセル厚である文字４０１が示されている。この文字をデジタル的にダウンスケーリングし、次いでこの文字をその元の大きさにデジタル的にリスケーリングすることによって、線形形状４０６が２個のピクセルの厚みである、アンチエイリアシングされた文字４０３の描写がシステムにより生成され、ブリードスルーが効果的に２重にされる。

アンチエイリアシングは、ローパスフィルタから達成され得る可能性のあるｂ値未満であるが選択値（ｓ）を著しく改善するのに実質的に十分である最大で１．０のｂ値を提供する可能性を有する。

ブリードスルーの別の源はレンチキュールを傾斜させることによる。垂直のレンチキュールに比して、傾斜したレンチキュールはブリードスルーを増大させ易い。図５は１つのレンチキュール５０１を示しており、その底部は９個のサブレンチキュラーゾーン５０２に分割されている。ピクセル５０３の格子も示しており、４つの列が１列当たり６個のピクセルを有している。四角形５０４は、４つの列のうちの１つの列のピクセルの１つを表す。このシステムは９個のサブレンチキュラーゾーン５０５を格子の最上部に描画する。左上のピクセル５０４を見ると、この領域は３つの異なるサブレンチキュラーゾーンによって部分的に覆われている。このピクセルの一番下のエッジは、２個のサブレンチキュラーゾーンを含む。傾斜がない場合、ピクセル５０４は２つのサブレンチキュラーゾーンによって覆われるだけかもしれない。傾斜したレンチキュールからのブリードスルー値は、ウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度ωのサイン：
ｂ＝ｓｉｎω （６）
に比例する。
ｂが実際にはいくつかのｂ値の組合せであることを反映するために、式（６）を変形してｓを導くこともできる：

いくつかの異なる源からのブリードスルー値が存在する場合、これらは式（８）を用いて組み合わせることができる：

可能性のある多数の例のうちの１つを用いるために、４つの異なるｂ値がデジタルぼかしフィルタリング、アンチエイリアシング、傾斜したレンチキュールおよび光学的欠陥に由来するものである場合、

が得られる。

さらに具体的な例に関し、アンチエイリアシングからのブリードスルー値が０．７、ｓｉｎ（２０°）のブリードスルー値を生むウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度が２０°であると仮定すると、組み合わされたｂ値は、

すなわち、０．７８である。ｂ値０．７８をｄ＝２．５およびｚ＝９である例に適用すると、１．２のサンプリング値（ｓ）が得られ、これは最良の値１．０に近い。

このような（ｓ）の値を公式

に適用すると、（ネイティブの１６００×１２００から）９２４×６９３の有効平面解像度を得ることができ、

の算出された最良の有効解像度、すなわち１０１２×７５９よりも著しく悪いわけではない。

ブリードスルーの別の一般的な源は欠陥のある光学である。光学要素は図３の理想的な代表例のようには正確に機能しないので、ブリードスルーの多数の源が存在する。デザインおよび製造上の欠陥および／または欠陥のある許容誤差の可能性は別にして、実際的な考慮事項は断面が円弧である単純な単一の要素のレンズを使用することにデザインが制約される。また、光線は異なるレンチキュール間を移動するためにさらなる問題が生じる。図３は隣接するレンチキュールの下に存在するピクセルＥ３０６を示す。必然的に、ピクセルＥからの光線の一部はレンチキュール３０１内へクロスオーバーし、恐らくはピクセルＥの直ぐ上のレンチキュラー表面から出て行く光線の方向とは異なる方向に、その湾曲表面から出て行く。別の光学的なブリードスルーが屈折、恐らくは内部反射に起因して生じるかもしれない。このような光学的ブリードスルーは補正するのが困難であるか、不可能であるかもしれない。

本質的な光学的欠陥に加えて、デザインに意図的に欠陥を導入してもよい。このような欠陥はアーチファクトを低減させ（立体視および平面視使用のため）、平面視の改善のためにブリードスルーも増大させ得る。１つの技法はレンズ要素の焦点を僅かにずらすことである。レンズ要素の焦点面をピクセル平面の前とは反対にピクセル平面の後ろに移動させれば、良好な結果を得ることができる。図６は２つのレンチキュールモデル図６Ａおよび図６Ｂを含む。各レンチキュールモデルは、ピクセル平面（６０２Ａおよび６０２Ｂ）がレンチキュールの真下にある単一のレンチキュール（６０１Ａおよび６０１Ｂ）である。図６Ａでは、レンチキュールはピクセル平面にその焦点６０３Ａを有する。特定の地点の源から始まる光線６０４Ａを辿れば、光線はレンチキュールを出てほぼ同じ方向６０５Ａに移動する。ヒトの眼が特定の観察空間場所に位置すると、このレンチキュラー断面の真下にある特定の一地点から来る図形データを知覚する。

図６Ｂは図６Ａのレンチキュールに類似するレンチキュール６０１Ｂを提供するが、ピクセル平面６０２Ｂの後ろには焦点６０３Ｂが合った光学が存在する。観察空間から始まり、同じ平行な光線６０５Ｂをレンチキュール６０４Ｂを通して辿れば、光線はそのレンチキュール内および真下で収束し、その光線は２つの異なるピクセル６０６Ｂの部分で重なり合う。この結果として、観察者空間内にある眼は２つの異なるピクセルのブリードスルーを見ることになる。このブリードスルーによって、観察空間の所与の場所から見ることのできるより大きな範囲のサブレンチキュラーゾーンのピクセルデータが得られる。焦点ずらしは、立体視の品質を損なうほどにはブリードスルーを過度にせずに、平面視（および立体視のためのアーチファクトを和らげるため）のためのいくらかのブリードスルーを加えながら、穏やかに行い得る。

光学的欠陥の種々の源からのブリードスルーの量は、公式

を用いて、互いに組み合わされておよび／または他の源からの（ｂ）値と組み合わされて、異なるブリードスルー（ｂ）値として定量化され得、また上記の等式および公式を用いてサンプリング係数（ｓ）を導くために適用され得る。

平面視を改善するために付加的な技術が使用されてもよく、その１つは立体視品質に影響を及ぼさないものである。レンチキュール当たりのピクセル数を表すｄ値を低減させれば、最良の有効解像度が改善されるだけでなく、サンプリング値（ｓ）も低減され、有効解像度を最良のものによりよく近づけることが可能となる。このデザインはより微細なレンチキュラーピッチを使用してよいが、これは立体視品質を犠牲にすることになり得る。別のアプローチはピクセルをさらに大きくすることである。ピクセルは特定のディスプレイ上では一定の大きさであるが、スケーリング関数を用いて、効果的なピクセルサイズが増大されてよい。

例えば、図５は６×４個のピクセルの格子セクション５０３を示しており、サンプルのピクセル５０４は３つの異なるサブレンチキュラーゾーンの一部を含んでいる。例えば各寸法において２００％拡大することは、図７に示すように達成され得る。図７は図５に示したものと同じレンチキュラー要素７０１およびサブレンチキュラーゾーン７０２を示しているが、各「ピクセル」が４個の元のピクセルから構成されるように大きさを２倍にして、表示コンテンツはすべてスケーリングされている。この構成は、元は６×４個のピクセル格子を含んでいたが、ここではデバイスは３×２個の格子７０３を有する。もう一度、サブレンチキュラーゾーン７０５がこの格子上に描画される。ここでは、サンプルの「ピクセル」７０４は６つの異なるサブレンチキュラーゾーンの部分、すなわち全体の２／３に及んでいる。

所与のフラットパネルディスプレイは、スクリーンを構成しているフルカラーのディスプレイ要素の実際の数を示すネイティブピクセル解像度を有する。例えば、各列１６００セットのＲＧＢサブピクセルを含む１２００列のＲＧＢドット群を有するフラットパネルデバイスは、１６００×１２００のネイティブピクセル解像度を有していると言われる。一部のユーザは観察または性能の嗜好が異なるかもしれないことを認識しているので、ビデオカード供給者は、あるネイティブ解像度を有するディスプレイがネイティブのピクセル数より少ないデスクトップビューを表示することができるように、スケーリング能力を加えている。

例えば、ネイティブ解像度が１６００×１２００のディスプレイは、１２８０×９６０のデスクトップを表示するように構成されるかもしれない。この場合、ある特定の列のデスクトップの１２８０の「ピクセル」の各々は、１．３３個の実際のピクセルによって表される。あるいは、言い換えれば、ネイティブのピクセル列の１６００ピクセルの各ピクセルは、あるデスクトップ「ピクセル」の幅の０．７５をカバーする。

残念ながら、マイクロレンズアレイは不変であるので、このような実施はレンチキュラーディスプレイの最良の有効解像度を改善する可能性を有さない。しかし、この場合のｄ値は変更され、選択値であるｓを導くのに用いられる。したがって、式（７）

を用いてｓを導き、ｄを

（式中、ｎはデスクトップのスケーリング係数）と置換すれば、

が得られる（式中、ｎはリスケーリングされたデスクトップの水平ディスプレイ解像度によって除算されたネイティブの水平ピクセル解像度である）。

この新しく縮小されたデスクトップ解像度ディスプレイの有効解像度に制限を設ける。言い換えれば、元の最良の有効解像度が、各寸法が

によって除算されたネイティブ解像度であり、スケーリングされたデスクトップ解像度がその解像度未満である場合、最良の有効解像度は該２つの解像度のうちの小さい方、すなわちリスケーリングされたデスクトップ解像度である。したがって、リスケーリング後の、レンチキュラースクリーンを通る平面視のための最適なデスクトップ解像度は、最良の有効解像度を算出するのに用いた同じ式：

を用いる（式中、（Ｘ、Ｙ）はディスプレイのネイティブ解像度である）。

例えば、レンチキュール１個当たり２．５ピクセルのマイクロレンズ密度を有するレンチキュラースクリーンを備えた１６００×１２００ディスプレイは、デスクトップが、

すなわち１０１２×７５９にリスケーリングされた場合、平面モードで最もよく見える可能性がある。使用される基板のビデオドライバがオプションとしてこのデスクトップ解像度を提供しない場合、低い方よりも高い方の値を選択することが良い。これは専用のデバイス、例えばテレビセットにおけるスケーリングチップを設計する場合には問題にならない。

ビデオカードおよびそのドライバは新しい解像度へデスクトップのリスケーリングを行う。一部のピクセルの行および列が２倍の厚さになるという厄介な影響なしにこれが円滑に行われるためには、グラフィックドライバはアンチエイリアシングをデスクトップのすべてのピクセル情報に適用する。

このようなデザインは上記の最も有効なブリードスルー法のうちの２つ、つまり元データのアンチエイリアシングおよびスケーリングを実施する。スケーリングを効果的に行えば、レンチキュール１個当たりのピクセル数が著しく低減され、さらなるサブレンチキュラーゾーンに同一のピクセルデータを共有させることによってブリードスルーが増大される。アンチエイリアシング効果は、適度な量のデスクトップスケーリングを用いた場合であっても、大半の形状に対して少なくとも１ピクセルの厚みを加えるものとなる。スクリーン上の大半のテキストが部分的または完全に単一のピクセル線の厚みを用いると仮定すれば、どのような量のアンチエイリアシングを適用しても、典型的には、テキストのビューを保有しているサブレンチキュラーゾーンの数は２倍になる。説明のために、この開示を通して、テキストの例を用いたが、本発明の概念は英数字以外の画像形状に等しく適用される。

これら２つのブリードスルー法を他のブリードスルー源と組み合わせれば、優れた可読性が得られるとともに、レンチキュラーディスプレイが平面コンテンツと一緒に用いられるときに、パススルーが全体的に改善され得る。

最終的に、ビデオドライバが可能にするデスクトップスケーリングから導かれたブリードスルー効果は一時的である。ユーザが過剰なブリードスルーが好ましくない立体視に戻ろうとするとき、ディスプレイをネイティブ解像度に戻せば、これらのブリードスルー方法を使用しなくてもよい。

平面ディスプレイモードおよび立体ディスプレイモードの両方で良好に機能するディスプレイ、特に、ハードウェアおよび／またはソフトウェアが該２つのモード間の自動切替えを提供するディスプレイを有せば、現在のコンテンツを平面モードか立体視モードかのどちらで表示すべきかに関係なく図形コンテンツがディスプレイシステムと通信し得る効果的なデバイスが得られる。

図８は可能性のある一実施形態を示す。左側は、恐らくはテキスト、ファイルシステム情報、およびいくつかの非立体的な図形要素を含む典型的なウィンドウが表示された平面コンピュータデータ８０２を含んだスクリーン８０１である。右側には、別のスクリーンが、立体視的にされかつマイクロレンズアレイを通して自動立体視のためにインタージグ（Ｉｎｔｅｒｚｉｇ）され得る３Ｄ画像８０３を含む。

３Ｄ画像を含む画像フレームを２Ｄ画像を含む画像フレームから区別するために、少なくとも２つの技法を用いてよい。第１の技法は、その画像フレームのヘッダ情報に「メタデータ」を含むことを要する。例えば、ＪＰＥＧ画像形式は一続きのマーカーを画定し、該マーカーはファイルに関する「非ピクセル」情報を説明するために該ファイルに含まれている。あるマーカーは現在のファイルが３Ｄデータを含んでいることを示していてもよい。これらのマーカーは典型的には大半のＪＰＥＧ処理アプリケーションによって無視される。前記３Ｄデータマーカーについて解釈できるＪＰＥＧ処理アプリケーションが使用されてもよい。この３Ｄデータマーカーが検出されると、そのようなシステムはフレームを表示する前にフレームを組み合わせる。

第２の技法は、フレームの画像部分に「フラグ」を含ませることである。このようなフラグによって、そのフレームを処理するアプリケーションは該フレームが３Ｄは画像を含んでいることを検出することが可能となる。多くのファイル形式がその中に「メタデータ」領域を提供しないために、この技法が必要となる。また、コンテンツ形成の際には、３Ｄ画像をまさにそのピクセルコンテンツにオーサリングすることを制限する制約が存在する。したがって、「このファイルは３Ｄ画像フラグを含んでいます。」はフレームコンテンツへの有益な付加物である。

所望の目的を達成するために、いくつかの属性が前記フラグにより要求される。このフラグは、ある画像読み取りアプリケーションによって概ね容易かつ確実に検出される。このフラグは、画像が「ノン−フラグ−アウェア（ｎｏｎ−ｆｌａｇ−ａｗａｒｅ）」アプリケーションによって表示されるときに、その画像がフラグのないものと実質的に同じにみせるように、目立たないものでなければならない。最終的に、フレームは不可逆圧縮および不可逆解凍され得るので、僅かに変えられた場合であっても、フラグの検出は可能である。

図８のスクリーンの一番下には色付きのゾーン８０４がある。ゾーン８０４は、スクリーンが自動立体的に表示されるべきグラフィックスサブシステムと通信を行う「フラグ」を画定する３つの区間を有する。この例では、フラグは数個のピクセル列の厚みがあり、３つの領域、つまり、それらの列の左１／４を満たす領域、該列の真ん中１／２を満たす領域、および該列の右１／４を満たす領域に分割される。このフラグは、特定の色または複数の色、例えば、左右領域については青色、中央領域については黒色であってよい。

この例では、フラグが存在していることは、スクリーンが自動立体的に表示されるべきであることを示し、フラグが存在しないことは、スクリーンが平面コンテンツから構成されることを示す。

ファイルが解凍されるときにフラグを検出することは、容易なタスクである。ブルートフォース法がゾーン内の各ピクセルが適した色（例えば、ＲＧＢ＝（０，０，２５５）またはＲＧＢ＝（０，０，０））であるかどうかを検証し、次いで、ゾーン内の全ピクセルが正しい場合には、フラグが存在していると判断するであろう。

あまり保守的ではないが、より効果的な方法は、恐らくは全Ｎ個（Ｎは幅を所定の数で除算することによって決定される）のピクセルをサンプリングすることによって、そのゾーンを抜き取り検査することであろう。例えば、画像の幅が１２８０、Ｎが２０である場合、システムは、そのゾーンの各線上の１２８０／２０＝６４の場所を検査する。類似する戦略をゾーンの高さに沿って用いてよい。そのゾーンのちょうど一番下の線を検査することが適切である。

その領域が圧縮されている場合、不可逆圧縮は元のきれいに画定されたフラグをそれを取り囲んでいる画像と一緒にぼかされたフラグに変えるので、より耐性のあるフラグ検査アルゴリズムが必要となるかもしれない。ここでは、大半の画像コードおよび動画コードにも用いられる標準的なブロック−ライク（ｂｌｏｃｋ−ｌｉｋｅ）圧縮スキームを想定している。

今説明したフラグでは、ぼかしが最も弱い線はゾーンの一番下にある。このゾーンの一番下の線は画像の一番下にあり、一番下の方向からの画像データのぼかしは生じることはない。したがって、あるフラグは１つの線ではなくある高さのいくつかの線を一番下に有する。ある高さのいくつかの線を用いて、一番下の線が周囲のぼかしから絶縁される。

色が正確に適合しているかを確認するより、受容可能なずれが許容される。例えば、ＲＧＢ＝（０，０，２５５）であるかどうかを正確に検査するよりも、７０未満のＲ、７０未満のＧおよび１６０より大きいＢを検査することで十分であろう。この一番下の列の３２カ所を抜き取り検査すれば、フラグを確実に検出するのに概ね十分である。

フラグ、つまり可視的なフラグの形態は重要ではない。スクリーンのコンテンツに埋め込まれたある種のフラグが、そのスクリーンコンテンツが平面モードで現れるべきか立体モードで現れるべきかどうかを示すため、または警告するために利用可能である。グラフィックスサブシステムに繋がれたプロセスが、フラグの存在またはフラグがないことを解釈し、それに応じてディスプレイドライバを切り替える。あるいは、ディスプレイハードウェアを物理的に変えるデバイスが使用されてもよい。そういった指数関数をメタデータ内に埋め込むことは、あるタイプの信号を用いた選択肢であり、この場合、例えば、該メタデータ関数は開発者に公開されている。

そのような実施の可能性のある一例は、立体コンテンツから平面コンテンツへの切替えを認識することで、増大されたピクセルの大きさとアンチエイリアシングされたピクセルデータ処理との組み合わされた効果により生じるブリードスルーを増大させることによって平面視を改善しながらビデオドライバにデスクトップをリスケーリングさせるソフトウェア関数である。自動立体ディスプレイモードに切り替える必要があることをフラグが示すとき、このプロセスは逆転されてよい。

このデザインの略概念図を図９に示す。図９から、データは複数のビューの形態で、例えば９個のビューで概ね利用可能である。ポイント９０１にて、この９個のビューは互いにかみ合わされるか、または組み合わされる。この互いにかみ合わされたビュー、すなわち１つ以上の自動立体画像が、下方の経路９０３を介してディスプレイ９０２に送られ得る。ユーザによる入力、コンピュータによる切り替え、または上記のメタデータメカニズムもしくはフラグメカニズムのいずれかによって平面モードに切り替えられると、概念上のスイッチ９０４が平面モードに切り替わる。

図９に示した処理を実行する前に、ある種の物理的属性が既に実施されているかもしれない。例えば、レンチキュールの傾斜は固定された、機械的なディスプレイ属性であり、恐らくは、ディスプレイが分解され、再度組み立てされない限り、ディスプレイに備わっているとともに不変であるが、このような分解・組立は実施不可能である。したがって、このようなディスプレイを構成するときは、ウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度は本明細書に開示されたように計算されてよく、またレンチキュールは、該ウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度に基づき、ピクセル密度などの記載された他の状況に応じた角度で傾斜されてよい。さらに、使用される光学および該光学の欠陥に基づいて、ディスプレイ性能に役立つか、害を及ぼすか、または役に立たないある種のブリードスルーが存在し得る。これらの物理的要因は図９の処理前の適所にあり、そのような処理において占められ得る。

平面モードでは、ポイント９０５にて、前記処理はディスプレイ空間を複数のスーパーピクセルに分割し、スーパーピクセルの寸法およびスーパーピクセルのデータを計算し得る。ポイント９０６は選択的にブリードスルーを用いて、スーパーピクセルデータを展開および／または増強することを表している。ポイント９０７はスーパーピクセルデータにぼかしを選択的に導入することを命令し、ポイント９０８はスーパーピクセルデータにアンチエイリアシングを選択的に用いる。ポイント９０９は本明細書において考察した等式に基づいて解像度を算出し、ポイント９１０は、例えばビデオカードまたは他の適したデバイスによってその解像度を実施する。得られた画像はディスプレイに送信され、該ディスプレイの物理的属性および物理的特性に基づいて最良の平面画像をディスプレイに表示する。

本発明のデザインは、自動立体および平面の両方ディスプレイ処理が、利用可能である一般的な高性能の計算アーキテクチャまたはハードウェアで行われてよいという意味において、概ねハードウェア独立である。本明細書に開示したディスプレイ処理は、一般的な目的でまたは当業者には概ね知られている特別な高性能コンピュータを用いた処理を包含し得る。

本明細書において考察された手段によって、デスクトップ用のコンピュータグラフィックス、宣伝用デジタルサイネージ、または家庭用テレビ受像機などの多様なディスプレイ用途に適した技術の組合せを用いて、パススルーが平面モードで最大化された考え得る最良の自動立体ディスプレイを生み出す技術を記載してきた。

本明細書に呈示したデザインおよび例示した具体的な態様は限定することを意味するものではないが、本発明の教示および利益、すなわち平面パススルーを用いる自動立体ディスプレイシステムを依然として組み込みながら、代替的なコンポーネントを含んでもよい。このように本発明の具体的な実施形態に関連して本発明を説明してきたが、本発明はさらに変形が可能であることを理解されたい。本願は、概して本発明の原理に従うとともに、本発明が関連する技術分野における既知で慣例的な習慣内に入るような本発明の開示から出発したものを含む、本発明の変形例、使用例および適合例を包含することを意図している。

具体的な実施形態の上記説明は、他者が現行の知識を適用することによって、その一般的概念から逸脱することなく種々の用途のために本システムおよび方法を容易に変形および／または適合し得る本発明の開示の一般的性質を十分に明らかにしている。したがって、そういった適合および変形は開示の実施形態の同等物の意味および範囲内にある。本明細書で用いた表現または専門用語は説明のためのものであって、限定することを目的にしたものではない。

マイクロレンズアレイがその上に設けられたフラットパネルモニタを示す正面図である。 マイクロレンズアレイおよび下側のディスプレイピクセルとの関係を示す図である。 光線がピクセルから観察空間までの経路を辿る、レンチキュラーマイクロレンズの動作を示す図である。 典型的なビットマップされた英数字に対するデジタルぼかしおよびアンチエイリアシングスケーリングの効果を示す図である。 マイクロレンズの傾斜された区間であるサブレンチキュラーゾーンがディスプレイピクセルの格子をどのように交差するかを示す図である。 マイクロレンズの光学特性の少しの変化が、マイクロレンズを通して送信された画像データの性質をどのように変化させるかを実証する図である。 マイクロレンズの光学特性の少しの変化が、マイクロレンズを通して送信された画像データの性質をどのように変化させるかを実証する図である。 図５に類似するが、ピクセルが大きくなると、より多くのサブレンチキュラーゾーンが各ピクセルとどのように交差するかを示すピクセルの拡大図である。 画像上のフラグを用いれば、デバイスまたはソフトウェアプロセスが平面画像データと立体画像データとを区別するのにどのように役立つかを示す図である。 本発明のデザインの動作を示す一般的な概念上の概観図である。

Claims (20)

1. ディスプレイの垂直エッジに対して傾斜された複数のレンチキュールを備えたレンズシートが設置された単一のディスプレイにおいて、自動立体画像および平面画像を切り換えて表示する方法であって、
   平面画像データに、第１のサブレンチキュラーゾーンのためのものであることが意図されたピクセル情報を第２のサブレンチキュラーゾーンに導くことを含むブリードスルー処理を用いるステップ、
   平面画像データにぼかしを導入するステップ、および
   平面画像データにアンチエイリアシング処理を用いるステップ、
   からなる群のなかの少なくとも１つのステップを含む、平面画像データの形態で受け取られた平面画像を平面モードで表示するために処理する平面画像処理ステップを含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、表示対象の画像のヘッダ情報に含まれるモード切替えが望ましいことを示すメタデータ、および、表示対象の画像に含まれるモード切替えが望ましいことを示す可視的フラグ、
   からなる群のなかの少なくとも１つを検出するステップをさらに含み、
   前記検出するステップが、自動立体ディスプレイモードおよび平面ディスプレイモード間の切替えを生じさせることを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法であって、受け取られたデータの全体的解像度を計算する計算ステップと、前記ディスプレイ上に表示するために計算された前記解像度で前記画像を表示する表示ステップとをさらに含み、
   前記計算ステップおよび前記表示ステップが前記平面画像処理ステップに続いて行われることを特徴とする方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の方法であって、ぼかしを導入するステップが前記平面画像データをローパスフィルタリングするステップを含むことを特徴とする方法。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の方法であって、
   レンチキュールを前記ディスプレイと共に用いるためにウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度を計算するステップ、および
   レンチキュールを前記ディスプレイと共に用いるために前記ウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度とは異なるレンチキュール傾斜を計算するステップからなる群からの少なくとも１つのステップをさらに含み、
   ウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度を計算するステップおよびレンチキュール傾斜を計算するステップが、前記処理するステップの前に行われ、前記平面画像処理ステップは、前記ウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度および前記レンチキュール傾斜に基づいて前記平面画像を処理することを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法であって、前記平面画像処理ステップが、前記ディスプレイと共に用いられるレンチキュールの製造上の光学的欠陥から生じるブリードスルーに基づいて前記平面画像を処理することを特徴とする方法。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の方法であって、ぼかしを導入するステップが、前記ピクセル情報が全観察ゾーンにわたって可視的であるときに、ピクセル情報を隣接するピクセル間に展開するステップを含むことを特徴とする方法。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の方法であって、前記アンチエイリアシング処理が、平面画像データをデジタル的に平均化するステップを含むことを特徴とする方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、デジタル的に平均化するステップが、描画中の図形要素がどれだけ十分に既存のピクセル格子に適合するかに基づいて様々なピクセル強度を用いて、前記ピクセル格子に正確に適合しない図形要素を描画するステップを含むことを特徴とする方法。
10. 自動立体画像および平面画像を提供するシステムであって、
    自動立体画像および平面画像を受け取るように構成されたディスプレイと、
    前記ディスプレイの垂直エッジに対して垂直からある角度で傾斜させた複数のレンチキュールを含む、前記ディスプレイ付近に位置決めされたレンズシートと、
    平面画像データの形態で受け取られた平面画像を平面モードで表示するために処理するように構成されており、
    平面画像データに、第１のサブレンチキュラーゾーンのためのものであることが意図されたピクセル情報を第２のサブレンチキュラーゾーンに導くことを含むブリードスルー処理を用いるステップと、平面画像データにぼかしを導入するステップと、平面画像データにアンチエイリアシング処理を用いるステップと、からなる群のなかの少なくとも１つのステップを実行するように構成されたプロセッサとを備えることを特徴とするシステム。
11. 請求項１０に記載のシステムであって、前記プロセッサが、
    表示対象の画像のヘッダ情報に含まれるモード切替えが望ましいことを示すメタデータ、および、表示対象の画像に含まれるモード切替えが望ましいことを示す可視的フラグ、からなる群のなかの少なくとも１つを検出するようにさらに構成され、
    前記検出によって、自動立体ディスプレイモードおよび平面ディスプレイモード間の切替えを生じさせることを特徴とするシステム。
12. 請求項１０または１１に記載のシステムであって、前記プロセッサが受け取られたデータの全体的解像度を計算するようにさらに構成され、前記システムが前記ディスプレイ上に表示するために計算された前記解像度で前記平面画像を前記ディスプレイに表示するように構成されたコンピュータハードウェアをさらに備えることを特徴とするシステム。
13. 請求項１０から１２のいずれか１項に記載のシステムであって、ぼかしを導入するステップが前記平面画像データをローパスフィルタリングするステップを含むことを特徴とするシステム。
14. 請求項１０から１３のいずれか１項に記載のシステムであって、前記プロセッサが、前記複数のレンチキュールのためのウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度を計算するステップと、平面画像特性に基づく前記ウィンネック（Ｗｉｎｎｅｋ）角度とは異なるレンチキュール傾斜を計算するステップとを実行することを特徴とするシステム。
15. 請求項１４に記載のシステムであって、前記プロセッサが、前記ディスプレイと共に用いられるレンチキュールの製造上の光学的欠陥から生じるブリードスルーに基づいて前記平面画像を処理するようにさらに構成されたことを特徴とするシステム。
16. 自動立体画像を自動立体モードで表示し、平面画像をディスプレイの平面モードで表示するための方法であって、
    前記ディスプレイと共に用いられるレンズシートの物理的特性に基づいて一組の初期パラメータを計算するステップと、
    平面画像データの形態で受け取られた平面画像を前記平面モードで表示するために処理する平面画像処理ステップと、を含み、
    前記平面画像処理ステップは、
    平面画像データに第１のサブレンチキュラーゾーンのためのものであることが意図されたピクセル情報を第２のサブレンチキュラーゾーンに導くことを含むブリードスルー処理を用いるステップと、
    前記平面画像データにぼかしを導入するステップと、
    前記平面画像データにアンチエイリアシング処理を用いるステップと、
    からなる群のなかの少なくとも１つのステップを含む、
    方法。
17. 請求項１６に記載の方法であって、前記ブリードスルー処理が、ピクセル情報を隣接するピクセル間に展開するステップを含むことを特徴とする方法。
18. 請求項１６または１７に記載の方法であって、ぼかしが、前記ピクセル情報が全観察ゾーンにわたって可視的であるときに、ピクセル情報を隣接するピクセル間に展開するステップを含むことを特徴とする方法。
19. 請求項１６から１８のいずれか１項に記載の方法であって、アンチエイリアシング処理が、平面画像データをデジタル的に平均化するステップを含むことを特徴とする方法。
20. 請求項１９に記載の方法であって、デジタル的に平均化するステップが、描画中の図形要素がどれだけ十分に既存のピクセル格子に適合するかに基づいて様々なピクセル強度を用いて、前記ピクセル格子に正確に適合しない図形要素を描画するステップを含むことを特徴とする方法。

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