JP6195607B2 - ３ｄ画像を再生するための自動立体視スクリーンおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、主請求項のプリアンブル（preamble）にしたがって、いくつかの異なる画像を同時再生するための自動立体視スクリーン（autostereoscopic screen）と、このようなスクリーンで実行可能な予備請求項のプリアンブルにしたがって、３Ｄ画像を再生する方法に関する。

既存のスクリーンは、ピクセル・マトリックス（pixel matrix）を含み、ここには少なくとも６個または８個の多数（multitude）の独立したピクセル・サブセット（disjoint subsets of pixels）が規定される。各サブセットは、垂直方向または垂直から傾斜した方向に平行なピクセル・ストリップ群（a family of parallel strips of pixels）を形成し、さまざまなサブセットのストリップは水平方向に循環的に交互に並ぶ。更に、ピクセル・マトリックスの前方または後方に配列されてストリップに対して平行方向に格子状に並び、ピクセルからの放射光の伝搬方向を規定する光学素子がこのようなスクリーンに含まれる。スクリーンの形状によって決まるスクリーン前の名目距離（nominal distance）では、上述の「多数（multitude）」に対応する数の観察ゾーン（viewing zone）が互いに横方向にオフセットされる。各観測ゾーンはいずれかのサブセットにきちんと対応づけられており、ピクセル・サブセットからの放射光はそのサブセットに対応する観察ゾーンに向けて偏光される。

このようなタイプのスクリーンは、いわゆるマルチビュー・ディスプレイとして知られている。最先端として知られているこういったスクリーンを正しく使用した場合には、上述の「複数（plurality）」に対応する数の立体半画像（stereoscopic half-image）が、上述のピクセル・サブセットで再生される。半画像群のうち、直接隣接するストリップのサブセットで再生される二つがペアとなり、１つの立体画像を相補的に形成する。このようにして、個人観察者だけでなく、スクリーンの前で隣り合う複数の観察者も、同一スクリーン上に現れる三次元画像を自動立体視にて（autostereoscopically）見ることができる。しかも、スクリーン前の観察者は、三次元感（three-dimensional impression）を失わずに横方向に移動できる。彼は、自分の動きによって視点が変化しても同じスクリーンを見続けることになる。

ただし、観察者または観察者達の一人は、彼が、スクリーン形状によって設定されるスクリーン前の名目距離を彼の目が維持できているときだけ、適切なクオリティの３Ｄ画像を見ることができる、という不便さもある。それ以外の場合、観察者の目は、特に、スクリーンのさまざまな領域の寄与性（contribution）を見ることになってしまい、さまざまな半画像がいくぶんオーバーラップしてしまう。

本発明の目的は、できる限り自由選択可能な距離にて、再生シーンの演出画像（acting image）を三次元的に見ることが可能な自動立体視スクリーンを開発することにある。ここでは、上述の最新式のものと同じく、複数の観察者は同時にスクリーンを観察し、かつ、各自が三次元的にシーンの演出画像を見ることができるし、三次元感を失わずに観察者は横方向に移動することもできる。本発明の更なる目的は、自動立体視スクリーンにおいてこれらの要求を満たす３Ｄ画像再生方法を提案することにある。

本発明によれば、主請求項の特徴と従属項の特徴の組み合わせによる自動立体視スクリーンと、予備請求項の特徴による方法によってこの目的が達成される。有益な設計（advantageous designs）は、従属項の特徴から推論されるべきである。

提案のスクリーンでは、隣接するストリップの水平方向のオフセットは非常に小さいので、スクリーン前の名目距離にある上述の観察ゾーンは、隣接する観察ゾーンに対して、平均眼間距離（average eye distance）よりも小さく横方向にオフセットされる。更に、このスクリーンは、３Ｄ画像を規定する画像データに応じて、ピクセル・マトリックスを活性化する制御ユニットを含む。スクリーン前の観測距離（これは名目距離とは異なる）から３Ｄ画像を自動立体視できるようにピクセル・マトリックスを活性化させるため、次に示す各ステップが実行される。
上述の「多数（plurality）」に比べて少ない、少なくとも３個または４個の互いに分離したピクセル・マトリックスのピクセル・パートセット（disjoint part-sets of the pixels of the pixel matrix）（これは上述のサブセットとは異なる）を規定し、各パートセットが一群の平行バンド（parallel band）を形成する。各バンド、大多数のバンド群における各バンドまたは少なくともいくつかのバンドにおける各バンドは、直接隣接する上述のピクセル・ストリップの少なくともふたつをグループ化することで形成され、別のパートセットから成るバンドは循環的に水平方向に交互に並ぶ。
（上述の「複数（plurality）」に対応する）多数の立体半画像（画像データにより規定され、ピクセル・マトリックスのピクセルによって３Ｄ画像として受け取られる立体画像を相補的に生成する）を再生する。立体半画像のうちのひとつはこのように規定されたパートセットのそれぞれにおいて再生される。

制御ユニットは、上述のパートセットおよびバンドを規定（定義：define）するように構成されており、スクリーン前の観察距離においては、（上述の「複数（plurality）」に対応する）数のリージョン（領域：region）が水平方向に互いにオフセットされるように規定される。リージョンはいずれかのパートセットに正確に対応づけられており、ピクセル・パートセットからの放射光はそのパートセットに対応するリージョンに対して光学素子で偏光される。ここで、長手方向に各バンドを通過するラインであって、このラインからの放射光がいずれかのリージョンのちょうど中心に落ちるように規定されるラインは、上述の水平方向のオフセットの半分以下分だけ、このバンドを中心として隣接するバンドに位置する。

提案方式によれば、たとえ観察距離が名目距離とは異なっていても、観察者は、上述の観察距離から対応する活性化スクリーン（activated screen）を見るときに、良質の３Ｄ演出画像を見ることができる。特に、ピクセル・マトリックスを上述したように活性化することで、観察距離がスクリーンの形状に実際にはマッチしていないにも関わらず、少なくともかなりよい近似にて、観察者は、立体画像を相補的に形成する二つの立体半画像を見ることができる。同時に、横方向移動にともなう明白でうっとうしい不揃い（irregularity）や急転（jump）も避けられる。このように、このスクリーンはさまざまな観察距離にて使用可能である。ある状況における応用場面（たとえば、所与のサイズおよび形状の部屋での配置）によって決まる観察距離に対し、スクリーンを調整する必要はない。

最初に述べたスクリーンのピクセル・サブセットは、名目距離で見るための通常のマルチビュー・ディスプレイとしてスクリーンを使う場合のために、スクリーンのさまざまなチャネルとして見ることができてもよい。これらのチャネルとそれに関連する観察ゾーン（viewing zone）は狭いので、別々の立体半画像のうちの一つを再生するために２以上のチャネルをまとめることもできる。これは、特に、スクリーン前の名目距離における上述の観察ゾーンが、直接隣接する観察ゾーンに対して、最大でも平均眼間距離の半分だけ水平方向にオフセットされる場合である。この結果、いくつかのストリップからグループ化され、一つの半画像の画像ストリップが再生されるピクセル・バンドは、ストリップ幅だけ（ピクセル・バンドの全幅よりも小さく）水平方向にシフト可能であるため、上述のパートセット間でのピクセル再分配により、上述の方式にて別の観察距離へスクリーンを適合させることもできる。パートセット間またはこれらのパートセットを形成するピクセル・バンド間でピクセル・ストリップを再分配したり、上述のパートセットの単純な再定義によって、他の観察距離への対応が可能となる。

所与のスクリーン形状について、所与の観察距離とともにどのようにパートセットおよびバンドを規定するかに関わる上述の条件は、ビーム光学および三角法（trigonometry）から得られる単純な幾何学的関係の応用によって充足可能である。

本文書における「立体半画像（stereoscopic half-images）」という用語は、シーンのビュー（view）を示す。ビューのうちの二つが、おおよそ平均眼間距離である画像の視差量分だけ互いに水平方向にオフセットされる（実際にせよ仮想にせよ）カメラや目の位置からのビューに対応するこれらの画像により、このシーンの立体画像を相補的に形成する。ペアにおけるこういった特徴を有するビューが二つ以上ある場合でも、立体半画像として各ビューは指定される。ペアで立体画像を相補的に形成する立体半画像がたくさんあるときは、半画像の可能なペア間での視差は、いうまでもなく互いに異なってもよい。実践的には、隣接するピクセル・バンドとともに二つのピクセル・パートセットに半画像を表示する場合には、おおよそ平均眼間距離だけ水平方向にオフセットされた２つのカメラまたは目の位置からのビューに半画像群が対応するように視差が選択される。これら二つの半画像に関してではあるが、先頭と最終の半画像の場合についてはまったく当てはまらない。これらの半画像は、対応するより大きな視差分だけ互いに離れている。

上述のスクリーンに関しては、特別な制御ユニットとともに単純に装備され、あるいは、特別な方法でプログラムされる単純なマルチビュー・ディスプレイの場合にも当てはまる。このため、名目距離に対し、自由選択可能な別の観察距離が少なくともある範囲内において（at least to within certain limits）追加可能となる。典型的な実施形態での観察ゾーンは、その水平距離が平均眼間距離、たとえば、６５ミリメートルに対応し、上述の複数（multitude）がたとえば１６以上となるようにその大きさを決めればよい。ピクセル・マトリックスは、たとえば、ＬＣＤやＯＬＥＤのスクリーンとして提供されてもよい。光学素子に関しては、特に、視差バリア（parallax barrier）またはレンチキューラーレンズ（lenticular lens）であってもよい。これらの格子型の組み合わせも可能である。レンチキューラーレンズの場合、格子状構造は、通常、平行な円筒レンズ群によって形成されてもよい。バリアグリッド（barrier grid）、特に、スロットグリッド（slot grid）を視差バリアとして使うこともできる。最後に、光学素子はフレネル構造（Fresnel structure）またはＬＣ構造（LC-structure）とすることもでき、これらの構造はスロットグリッドまたは他のグリッド型を再現する。ピクセルは、たとえば、赤、緑、青の異なる基本色から成るマルチカラー・ピクセルまたはサブピクセルでもよい。後者の場合、３つの連続線からの３つのピクセルまたはサブピクセルが、相補的に無彩色または真性色（colour-authentic）の画像点を形成する。

所期の目的を達成するための上述の自動立体視スクリーンにおいて、３Ｄ画像を再生する有利な方法もまた提案される。この方法は、ピクセル・マトリックスと、ピクセル・マトリックスの前方または後方に並ぶ光学素子を有する特定のスクリーンに適用される。多数、少なくとも６個または８個の互いに独立したピクセル・サブセットがピクセル・マトリックス上に設定される。各サブセットは、垂直方向または垂直から傾斜した方向に平行なピクセル・ストリップ群を形成する。異なるサブセットのストリップは、循環的に、水平方向に互い違いに並ぶ。光学素子はストリップ群に平行な方向の格子状構造をもち、ピクセルからの放射光の伝搬方向を決める。スクリーンの形状によって規定される、スクリーン前の名目距離においては、互いに水平方向にオフセットされる、上述の「多数（multitude）」に対応する数の観察ゾーンが、各観察ゾーンがいずれかのサブセットにきちんと対応し、各ピクセル・サブセットの放射光がこのサブセットに対応した観察ゾーンに偏光されるように決められる。このスクリーンでは、直接隣接するストリップの水平方向のオフセットが小さいので、スクリーン前の名目距離における上述の観察ゾーンでは、平均眼間距離より小さな距離だけ、直接隣接する観察ゾーンに対して水平方向にオフセットされる。

この方法において、このスクリーンのピクセル・マトリックスは、名目距離とは異なるスクリーン前の観察距離において３Ｄ画像を自動立体視できるように、３Ｄ画像を規定する画像データに基づいて活性化される。このために、本方法は次のステップを含む。
上述の「多数（plurality）」に比べて少ない、少なくとも３個または４個の互いに分離したピクセル・マトリックスのピクセル・パートセット（disjoint part-sets of the pixels of the pixel matrix）（これは上述のサブセットとは異なる）を規定し、各パートセットが一群の平行バンド（parallel band）を形成する。各バンド、大多数のバンド群における各バンドまたは少なくともいくつかのバンドにおける各バンドは、直接的に隣り合う上述のピクセル・ストリップの少なくともふたつをグループ化することで形成され、別のパートセットから成るバンドは循環的に水平方向に交互に並ぶ。
上述の「複数（plurality）」に対応する数の立体半画像（画像データにより規定され、ピクセル・マトリックスのピクセルによって３Ｄ画像として受け取られる立体画像を相補的に生成する）を再生する。立体半画像のうちのひとつはこのように規定されたパートセットのそれぞれにおいて再生される。

これにより、上述のパートセットとバンドが規定され、互いに水平方向にオフセットされる、上述の「複数（plurality）」に対応する数のリージョンが、スクリーン前の上述の観察距離において規定される。リージョンはパートセットのいずれかにきちんと対応づけられ、ピクセル・パートセットからの放射光はこのパートセットに対応づけられるリージョンに向けて光学素子により偏光される。ここで、長手方向に各バンドを通過するラインであって、このラインからの放射光がいずれかのリージョンのちょうど中心に落ちるように規定されるラインは、上述の水平方向オフセットの半分以下分だけ、このバンドを中心として隣接するバンド上に位置する。この方法は、別の設計でも実行可能であり、また、ここで述べるタイプのスクリーンに合わせて特に開発することも可能である。

立体半画像が再生されるピクセル・パートセットと、これらのパートセットを形成し、かつ、これらの部分のために少なくとも２つのピクセル・ストリップから形成されるピクセル・バンドが、ここで述べた方法により規定されるため、スクリーンが実際にそのために設計される名目距離とは異なり、このスクリーン前の観察距離に観察者が位置していても、彼はスクリーン上に良質の３Ｄ画像を見ることができる。

画像、特に、ここで議論している３Ｄ画像や立体半画像は、時間連続する画像やフレームといった動画でもよい。

通常、名目距離とは異なるスクリーン前の観察距離においては、リージョンは、平均眼間距離の半分以上、直接隣接するリージョンに対して水平方向にオフセットされる。もし、更に上述のチャネルが異常に狭くなければ、さまざまな半画像の画像ストリップ群とともに駆動されるピクセル・バンドを形成するために、一般的には、少なくとも２つのピクセル・ストリップがグループ化されることになる。特に、リージョンは、直接隣接するリージョンに対して、通常は６５ミリメートルの平均眼間距離にできるだけ近い大きさだけ水平方向にオフセットされるとよい。

名目距離とは異なる観察距離が、名目上の観察距離（nominal viewing distance）よりも小さい場合、上述の方法は特にうまくいく。ピクセル・マトリックスにおける比較的狭いピクセル・ストリップにて、ピクセル・バンドを形成するのに充分なピクセル・ストリップ群が作られるため、適度に小さいピクセル・ステップ（steps of pixels）にて水平方向にこれらのストリップをシフトでき、上述の観察距離にて見るときに満足のいく画質を実現できる。

スクリーンの制御ユニットは、手動入力または距離値を設定するパラメータの入力が可能な構成を有する。制御ユニットは、更に、ピクセル・マトリックスを活性化し、観察距離をこの距離値に対応させるように構成される。ユーザ入力またはさまざまな観察距離の設定に応じて、さまざまな観察距離に対してこのスクリーンを適用可能となる。したがって、本方法に関しては、スクリーンの制御ユニットに入力され、あるいは、制御ユニットに送信される距離値を規定するパラメータを想定できる。ピクセル・マトリックスは、上述の観察距離がこの距離値に対応づけられるように、制御ユニットにより活性化される。

また、少なくとも一人の観察者の両眼からスクリーンまでの距離を決めるため、スクリーンは追跡装置を追加的に備えてもよい。制御ユニットは、追跡装置が決定する距離を観察距離に対応させるようにピクセル・マトリックスを活性化してもよい。名目距離とは異なり、かつ、状況によって変化する観察距離にこのスクリーンを応用することで、自動制御効果をもたらすこともできる。したがって、本方法の更なる発展形においては、少なくともひとりの観察者の両眼からスクリーンまでの距離を検出し、観察距離がこうして検出された距離と対応するようにピクセル・マトリックスを活性化する。

更に、状況によっては、少なくとも両眼の水平位置を検出可能であり、ピクセル・マトリックスは検出された水平位置に応じて活性化される。少なくとも両眼は、リージョンによって拡大される、立体画像が自動立体視的に視認可能なフィールド（field）に位置する。観察者または観察者の一人の水平方向への移動に際し、３Ｄ画像が視認可能で認識可能なリージョンから観察者が離れないように、こういったスクリーンの活性化が応用可能である。このための追跡装置は、少なくとも一人の両眼の水平位置を特定可能に構成される。制御ユニットは、更に、追跡装置によって特定される水平位置に応じて、ピクセル・マトリックスを活性化するように構成され、上述のリージョンによって拡大され、かつ、立体画像が自動立体視的に視認可能なフィールド内に少なくとも一人の両眼が位置するようになる。

スクリーンの更なる構成においては、光学素子は、制御可能に設計され、かつ、光学素子の活性化に応じて屈折特性（refraction characteristics）を変化させることができるレンズ素子を形成する。制御ユニットは、レンズ素子の屈折特性を観察距離に適合させるため、観察距離に応じて光学素子を活性化する。たとえば、レンズ素子の焦点幅（focal width）は、より短い観察距離に光学素子を適合させるために、そのサイズを小さくできる。これにより、別々の画像チャネル間、別々の再生半画像間において、観察距離の変化によって増加するクロストークを避けることができる。

図１〜図５により例示としての実施形態を示す。
自動立体視スクリーンとスクリーン前の観察スペースを模式的に示す平面図である。 図１のスクリーンのピクセル・マトリックスを詳細に示す前面図である。 図１の詳細拡大図である。 図１に対応するスクリーンを示す。ここではスクリーンのいくつかの部材を図示していない。スクリーンの別の活性化方法を示すため、例として、いくつかのビーム軌道（beam path）だけを示している。 図４の詳細拡大図である。

図１は、マルチビュー・ディスプレイとして、複数の（例示においては最大１６枚）画像を同時再生するのに特に適した自動立体視スクリーンを示す。このスクリーンは、ピクセル・マトリックス２１とピクセル・マトリックス２１の前に並ぶ光学素子２２を有する。更に、スクリーンは、３Ｄ画像を作る画像データ２４に対応してピクセル・マトリックス２１を活性化させる制御ユニット２３を含む。通常、この３Ｄ画像は時間的に変化可能であり、より具体的には、画像の連続体（image sequence）である。画像データ２４は、データ媒体に記録可能であり、その進行にしたがって読み出されたり、コンピュータゲームによって決定されたりすることができる。

ピクセル・マトリックス２１は、行方向および列方向に並ぶ多数のピクセル２５を有するＬＣＤまたはＯＬＥＤのスクリーンであってもよい。図２は、このピクセル・マトリックス２１の詳細を示す。ここでは、各ピクセルは、長方形で示されている。本実施形態においては、ピクセル２５は、基本色である赤、緑、青（図２においてはＲ，Ｇ，Ｂによって示されている）のサブピクセルである。

本実施形態においては、多数（multitude）である１６個の「ピクセル２５の独立サブセット（disjoint subset of pixels 25）」が（もちろん、「多数（multitude）」は、場合によってはこれよりも多くなったりいくぶん少なくなることもある）、ピクセル・マトリックス２１に規定され、各サブセットが一群の平行ストリップ（parallel strip）を形成する。サブセットには１から１６までの番号が振られる。図２では、各ピクセルの上部において、ピクセル２５にそのピクセル２５が属するサブセットの番号が振られている。図２に示されているように、上述のストリップは垂直方向に対して傾斜しており、各ストリップ内で直接的に折り重なるように並ぶ３つのピクセル２５が３つの基本色を有し、自然色画像を相補的に形成する。これにより、さまざまなサブセットのストリップは、循環的に直線的（ここでは水平方向）に交互に並ぶ。もちろん、別の色のサブピクセルを別のやり方で並べることも考えられる。同一特性を有するストリップを、垂直方向に、あるいは、別角度だけ垂直方向から傾けて配置してもよい。別々の基本色を有するサブピクセルの代わりに、ピクセル・マトリックス２１は無彩色または複数色のピクセルを含んでもよい。

光学素子２２は、たとえば、スロット・グリッドまたはレンチキューラー・レンズとして設計可能であり、ストリップと平行し、図２では破線によって示される格子状の構造を有する。これにより、本実施形態においては、
ｄ＝１６ｂＤ_ｎ／（Ｄ_ｎ＋ａ）
となる。ｄは、（ライン方向に対応する）水平方向におけるこの構造の周期である。ｂは、隣接するピクセル２５のエリア中心の水平方向における距離である。ａは、ピクセル・マトリックス２１と光学素子２２の距離である。Ｄ_ｎは、いわゆる名目距離である。水平距離ｂは、直接隣接するピクセル２５・ストリップの水平方向のオフセットでもある。こうして、光学素子２２は、ピクセル２５からの放射光（the light which departs or is transmitted by the pixels 25）の伝搬方向を決定づける。この結果、スクリーン前の名目距離Ｄ_ｎにおいては、先述の「多数（multitule）」に対応する数である１６個の、互いに水平方向にオフセットされる観察ゾーン２６が設定される。観察ゾーン２６はサブセットのいずれかに正確に対応づけられ、ピクセル２５・サブセットからの放射光はこのサブセットに対応する観察ゾーン２６に対して偏光される。光学素子２２はピクセル・マトリックス２１の後ろ側に配置変更可能である。図１では、観察ゾーン２６は菱形で示され、サブセット数にしたがって１から１６の番号が振られている。隣接する観察ゾーン２６は、おおよそ平均眼間距離の半分に対応する約３２ミリメートルだけ互いに水平方向にオフセットされる。

ピクセル・マトリックスにおける１６個のピクセル２５・パートセットは、スクリーンの１６個のチャネルとして１６枚の別々の画像を表示可能であり、各画像は観察ゾーン２６のひとつから見ることができる。ただし、ピクセル・マトリックス２１における上述のストリップや、それにともなう観察ゾーン２６は比較的狭いので、ピクセル２５・サブセットすなわちチャネルは、スクリーンの運用モードではペアにてグループ化される。これは、従来のマルチビュー・ディスプレイに対応している。こうして、８枚別々の立体半画像がピクセル・マトリックス２１にて、特に、上述のピクセル２５・サブセットのうちの連続する２つのサブセット群において再生される。こうして、サブセット１，２が第１、サブセット３，４が第２、サブセット５，６が第３、サブセット７，８が第４、サブセット９，１０が第５、サブセット１１，１２が第６、サブセット１３，１４が第７およびサブセット１５，１６が第８の立体的半画像を再生する。これらの立体半画像は、それぞれ、図１において１’から８’までの番号を振られている合計８個の拡大観察ゾーン２６’のいずれかから視認可能である。直接隣接する拡大観察ゾーン２６’から視認可能な二つの立体的半画像が、こうして再生される３Ｄ画像のビューに対応した立体画像を相補的に形成するように、立体半画像は選択される。こうして、１以上の観察者は、スクリーンの前の名目距離Ｄ_ｎにある観測面２７から、深度効果のある３次元の活動ビュー群のいずれかを見ることができる。

ここでは、スクリーンの別の運用形態について説明する。３Ｄ画像の自動立体視のためのピクセル・マトリックス２１は、名目距離Ｄ_ｎとは異なる観察距離Ｄから活性化される。

観察距離Ｄを計測するために、本実施形態におけるスクリーンは、スクリーン前の観測スペースに向けられるステレオカメラ２８としての追跡装置と、画像評価を実行する評価装置２９を含む。追跡装置により、少なくとも一人の観察者の頭の位置が検出され、観察者の両眼からスクリーンまでの距離である観察距離Ｄが計測される。評価装置は、観察距離Ｄの値を制御ユニット２３に送信する。あるいは、所望の観察距離Ｄがユーザの手動入力により制御ユニット２３に入力されてもよい。ここで示す例では、観察距離Ｄは名目距離Ｄ_ｎよりも小さい。

適切にプログラミング可能な装置としての制御ユニット２３は、画像データ２４と追跡装置によって決定された観察距離Ｄに基づいて、名目距離Ｄ_ｎとは異なるスクリーン前の距離Ｄから３Ｄ画像の自動立体視をできるようにピクセル・マトリックス２１を活性化するため、以下に詳細に述べるいくつかのステップを実行する。

まず、上述した多数（multitude）よりも少ない複数（plurality）の、本実施形態では８個の独立ピクセル２５・パートセット（これは、先述したサブセットとは異なる）が、ピクセル・マトリックスに設定され、特に、これらのパートセットが一群の平行バンドを作る。これらのバンドはそれぞれ、直接隣接する少なくとも二つのピクセル２５・ストリップ（上述）をグループ化することで形成され、異なるパートセットにあるバンドは水平方向に循環的に交互に配置される。これにより、上述の「複数（plurality）」に対応する数のリージョン３０は互いにオフセットされるように上述のパートセットとバンドが設定される。本例では、８つのリージョン３０がスクリーン前の観察距離Ｄ（上述）に設定され、パートセットのうちのひとつが、これらのリージョン３０のひとつと正確に対応し、ピクセル２５・パートセットからの放射光はこのパートセットに対応するリージョン３０に対して光学素子２２により偏光される。

パートセットには、ここでは１から８の番号が割り振られる。図２においては、ピクセル２５が属するパートセットの番号が付与され、各ピクセルの下部領域にこれが示されている。図２のバンドの方向は、バンドを形成するストリップの方向と同じく、ピクセル２５に示される２つの番号によって理解されるところである。図１では、リージョン３０はその水平方向の断面形状が菱形で示されており、リージョン３０が上述のように配置される、パートセット１〜８に対応した番号を付与される。これらのパートセットのピクセル２５から放射され、各リージョン３０に至るビーム軌道は、パートセット４，５について例示されている。ピクセル２５の水平端から放射されるビーム（光線）は破線で示され、リージョン３０の中心に至るビームは実線で描かれている。図１で破線矩形にて描かれる場所の詳細が拡大表示される図３にて、この関係が示されている。他の図面でも、繰り返しになる特徴は同一符号を付されている。

実際の重要詳細は、図３に示される。上述のパートセットと、少なくとも二つのピクセル２５・ストリップから形成され、かつ、これらのパートセットを形成するピクセル・バンドは、各バンドを通って長手方向に走るラインであってラインからの放射光がいずれかのリージョン３０の中心に正確に当たるようなラインが、上述の水平オフセットｂの半分以下分だけこのバンドの中心に接する各バンドに存在するように設定されている。図３でも、ピクセル２５には、そのピクセルが属するパートセットの番号が追加的に割り振られている。ここでは、破線は、番号４，５のパートセットに属するバンド端に通じ、実線が示すビーム（光線）はバンドのライン（上述）にて終端している。バンドは、ラインからの放射光がいずれかのリージョン３０の中心にぴったりと至るように設定される。隣り合うストリップの水平オフセットｂの半分以下分だけ各バンドの中心に対して隣接する位置にこれらのラインが存在するという実際的な詳細は、図３ではパートセット４，５のビーム軌道を示すラインにおいて示されている。図３では隠れているが、図２において下部領域に１／８が付されているピクセル２５は、パートセットに割り当てられなくてもよいし、パートセット１または８に割り当てられてもよい。バンドは、少なくとも２ｂの幅をもつ。ｂは、隣り合うピクセル２５の中心間距離を示し、直接隣接するピクセル２５のストリップの水平オフセットに対応する。観察距離Ｄおよびスクリーンの形状の値によっては、いくつかのバンドの幅を３ｂとすることも可能である。すべてのバンドの幅を同一にする必要はない。図２，図３から明らかなように、上述のパートセットを形成する直接隣接するバンドの平均水平距離は、単純な幾何学的関係と、観察距離Ｄが名目距離Ｄ_ｎよりも小さいという事実から得られる２ｂよりもいくぶん大きくなる。こうして、スクリーンの幾何学的特徴によって得られる関係は、
８ｂ’／（Ｄ＋ａ）＝ｄ／Ｄ
となる。ここで、ｂ’は上述のパートセットを形成する直接隣接するバンドの平均水平距離である。

上記「複数（plurality）」に対応する数の、本実施形態では８枚の立体半画像（画像データ２４によって規定され、３Ｄ画像として受け取り可能な立体画像をペアで相補的に形成する）が、ピクセル・マトリックス２１におけるピクセル２５により再生されるように制御ユニット２３はピクセル・マトリックス２１を活性化する。ここで、それぞれの立体半画像は、上述の方法で規定される各パートセットにおいて再生される。半画像の画像ストリップ群のひとつは、上述のピクセル２５・バンドのいずれかにおいて再生される。このようにして、リージョン３０によって広がるフィールド内に両眼が位置している観察者は、スクリーン前の観察距離Ｄにおいて、上述の３Ｄ画像を示す立体画像を見ることができる。それほど大きく離れずに同時位置する複数の観察者についても同様に適用できる。

観察者の両眼からスクリーンまでの距離に加えて、両眼の水平位置も追跡装置によって特定可能である。追跡装置が特定する水平位置に基づいて、制御ユニットはピクセル・マトリックス２１を追加的に活性化することもできる。特に、観察者が比較的広い範囲（relatively wide limit）で水平に動くときにも、検出された両眼は、リージョン３０によって広げられる、立体画像を自動立体視的可能なフィールド内にとどまる。このために、リージョン３０は、ピクセル・マトリックス２１において同方向にシフトされるように再設定されるパートセットを形成するピクセル２５・バンドにより、図１に示すポジションに対して水平方向にずらされる。

特に、光学素子２２は制御可能であり、光学素子２２は、光学素子２２の活性化によって屈折特性を変更可能なレンズ素子を形成する。制御ユニット２３は、観察距離Ｄに基づいて光学素子２２を活性化させ、レンズ素子の屈折特性をこの観察距離Ｄに適応させることができる。

ピクセル・マトリックス２１の別の活性方法を図４，図５に示す。繰り返しとなる特徴については同一の符号を付す。図５は、図４の破線矩形部分を拡大した詳細図である。ここでは、ピクセル２５・パートセットが４つだけピクセル・マトリックス２１上に設定されており、これらは５つのピクセル２５・ストリップのうちの４つから形成されている。したがって、ここでは、４ペア（four paired）の相補的な立体半画像がピクセル・マトリックス２１で再生され、特に、ひとつの半画像の各パートセットが示されている。別方法でも、上述の内容は、パートセットの定義およびこれらのパートセットの立体半画像の再生に適用可能である。これにより、より大きくなるリージョン３０のより大きな水平オフセットも可能となる。観察距離から、スクリーンを見る観察者の両眼を隣接する二つのリージョン３０に位置させるため、観察距離Ｄを減少させる上でより有効である。これを図示するため、図４では、平均眼間距離（ＩＰＤとして示す）を有する両眼が、スクリーン前の名目距離Ｄ_ｎにおいて描かれている。ここからわかるように、スクリーン前の観察距離Ｄにあるリージョン３０は、約６５ミリメートルの平均眼間距離分だけ正確に、直接隣接するリージョン３０に対して水平方向にオフセットされている。

ここで述べたように、観察距離Ｄは常に名目距離Ｄ_ｎよりも小さい。再生される立体半画像の画像情報は、減少した観察距離Ｄに適応するように広げられて、ピクセル・マトリックス２１に書き込まれる。観察距離Ｄを名目距離Ｄ_ｎよりも大きくすることもできる。基本的には、上述したのと同じ方法である。再生される立体半画像の画像情報は、増加した観察距離Ｄに適応するように圧縮されて、ピクセル・マトリックス２１に書き込まれる。図４，５のように、スクリーンのチャネルや、ピクセル・マトリックス２１のピクセル２５・ストリップや、観察ゾーン２６が狭いときには、適切な大きな数の（少なくとも二つの）ストリップがグループでバンドを形成してもよい。ただし、この場合、そうでなければ同じ方法で定義され、個々の立体半画像を再生するために使われるピクセル２５の１以上のパートセットまたは１以上の追加のパートセットには、たった一つのピクセル２５・ストリップから作られる狭いバンドを含むこともあり得る。

上記において詳細に説明した実施形態では、観察距離Ｄはすべてのリージョン３０について一定である。これは、各リージョン３０の中心からスクリーンまでの距離がすべてのリージョン３０について同一であることを意味する。これは必須事項ではない。代わりに、スクリーン前のさまざまな水平位置に対するさまざまな値を想定した関数として、観察距離Ｄが定義されてもよい。ｘを図１の座標系により示されるスクリーン前の水平位置を決める変数またはパラメータとすると、観察距離Ｄ（ｘ）はｘによる非一定関数となる。さまざまなピクセル２５・パートセットからなるバンドは、図１のポジションからずらされ、各リージョン３０について、リージョン３０からスクリーンまでの距離をこのリージョン３０の中心水平位置であるｘ_ｉによるＤ（ｘ_ｉ）値に対応させてもよい。

Claims (15)

1. 多数（multitude）の、少なくとも６個の独立したピクセル（２５）・サブセットが形成され、サブセットが垂直方向または垂直から傾斜した方向に平行なピクセル（２５）・ストリップ群を形成し、別々のサブセットによるストリップが循環的に水平方向に交互に並ぶピクセル・マトリックス（２１）と、
   前記ピクセル・マトリックス（２１）の前方または後方に配列され、前記ストリップに平行な格子状構造を有し、ピクセル（２５）から放射された光の伝搬方向を決める光学素子（２２）と、
   ３Ｄ画像を決定する画像データ（２４）に基づいて、ピクセル・マトリックス（２１）を活性化する制御ユニット（２３）と、を備え、
   スクリーン形状によって設定されるスクリーン前の名目距離（Ｄ_ｎ）においては、前記多数に対応する数の、水平方向にオフセットされる観察ゾーン（２６）が、いずれかのサブセットに正確に対応づけられ、ピクセル（２５）・サブセットからの放射光が前記サブセットに対応づけられる観察ゾーン（２６）に対して偏向されるように定義されており、
   スクリーン前の前記名目距離（Ｄ_ｎ）において前記観察ゾーン（２６）が平均眼間距離未満だけ水平方向に直接隣接する観察ゾーン（２６）に対してオフセットされる程度に、直接隣接するストリップの水平オフセット（ｂ）を小さく設定し、
   前記制御ユニットは、前記名目距離（Ｄ_ｎ）とは異なるスクリーン前の観察距離（Ｄ）から３Ｄ画像を立体視するためにピクセル・マトリックス（２１）を活性化するために、
   前記多数よりも少ない複数（plurality）の、少なくとも３個の独立したピクセル（２５）・パートセット（前記サブセットとは異なる）を前記ピクセル・マトリックス（２１）に設定し（パートセットは平行バンド群を形成し、各バンド、過半数のバンド群における各バンド、または、少なくとも複数のバンドにおける各バンドは、直接隣接する少なくとも二つのピクセル（２５）・ストリップをグループ化することにより形成され、別々のパートセットのバンドは循環的に水平方向に交互に並ぶ）、
   前記複数に対応する数の、前記画像データ（２４）によって規定され、ペアとなって３Ｄ画像として受け取られる立体画像を相補的に形成する立体半画像を、ピクセル・マトリックス（２１）のピクセル（２５）により、立体半画像がパートセットのそれぞれで再生されるように、再生するように構成されており、
   スクリーン前の前記観察距離（Ｄ）において、前記複数に対応する数の、互いに水平方向にオフセットされるリージョン（３０）が、パートセットのいずれかに正確に対応づけられ、ピクセル・パートセットからの放射光が光学素子（２２）によって前記パートセットに対応づけられるリージョン（３０）に対して偏向されるように前記パートセットおよびバンドは規定されており、
   バンドを長軸方向に通過するラインであってこのラインからの放射光がいずれかのリージョン（３０）の中心に正確に当たるように規定されるラインが、隣り合うストリップの前記水平オフセット（ｂ）の半分以下分だけこのバンドの中心に対して隣接する位置に存在することを特徴とする、複数の画像を同時再生するための自動立体視スクリーン。
2. 前記多数（multitude）の独立したピクセル（２５）・サブセットは、８個の独立したピクセル（２５）・サブセットを含み、前記複数（plurality）のピクセル（２５）・パートセットは、４個の独立したピクセル（２５）・パートセットを含むことを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
3. スクリーン前の前記名目距離（Ｄ_ｎ）において、前記観察ゾーン（２６）は直接隣接する観察ゾーン（２６）に対して、最大でも平均眼間距離分だけ水平方向にオフセットされることを特徴とする請求項１または２に記載のスクリーン。
4. スクリーン前の前記観察距離（Ｄ）において、前記リージョン（３０）は直接隣接するリージョン（３０）に対して、平均眼間距離の半分以上分だけ水平方向にオフセットされることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のスクリーン。
5. 前記名目距離（Ｄ_ｎ）とは異なる前記観察距離（Ｄ）は、前記名目距離（Ｄ_ｎ）よりも小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスクリーン。
6. 前記制御ユニット（２３）は、手動入力または距離値を決定するパラメータを入力され、前記観察距離（Ｄ）が前記距離値に対応するように前記ピクセル・マトリックス（２１）を活性化するように構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のスクリーン。
7. 少なくとも一人の観察者の両眼から前記スクリーンまでの距離を決定する追跡装置、を更に備え、
   前記制御ユニット（２３）は、前記観察距離（Ｄ）が前記追跡装置によって決定された距離に対応するように前記ピクセル・マトリックス（２１）を活性化するように構成されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のスクリーン。
8. 前記追跡装置は、少なくとも一人の両眼の水平位置を決定するように構成され、
   前記制御ユニット（２３）は、前記追跡装置により決定される前記水平位置に基づいて前記ピクセル・マトリックス（２１）を活性化し、前記リージョン（３０）によって広げられた、前記立体画像を自動立体視的に視認可能なフィールドに前記少なくとも一人の両眼が位置するように構成されることを特徴とする請求項７に記載のスクリーン。
9. 前記光学素子（２２）は、制御可能であり、かつ、光学素子（２２）の活性化にともなって屈折特性が変化するレンズ素子を形成し、
   前記制御ユニット（２３）は、前記観察距離（Ｄ）に前記レンズ素子の屈折特性を適合させるために、前記観察距離（Ｄ）に応じて前記光学素子（２２）を活性化するように構成されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のスクリーン。
10. ピクセル・マトリックス（２１）と、前記ピクセル・マトリックスの前方または後方に配列される光学素子（２２）を有する自動立体視スクリーンにおいて、
    多数（multitude）の、少なくとも６個の独立したピクセル（２５）・サブセットが形成され、サブセットが垂直方向または垂直から傾斜した方向に平行なピクセル（２５）・ストリップ群を形成し、別々のサブセットによるストリップが循環的に水平方向に交互に並び、
    前記光学素子（２２）は、前記ストリップに平行な格子状構造を有し、ピクセル（２５）から放射された光の伝搬方向を決め、スクリーン形状によって設定されるスクリーン前の名目距離（Ｄ_ｎ）においては、前記多数に対応する数の、水平方向にオフセットされる観察ゾーン（２６）が、いずれかのサブセットに正確に対応づけられ、ピクセル（２５）・サブセットからの放射光が前記サブセットに対応づけられる観察ゾーン（２６）に対して偏向されるように定義されており、
    前記ピクセル・マトリックス（２１）は、３Ｄ画像を決定する画像データ（２４）に基づいて活性化され、
    スクリーン前の前記名目距離（Ｄ_ｎ）において前記観察ゾーン（２６）が平均眼間距離未満だけ水平方向に直接隣接する観察ゾーン（２６）に対してオフセットされる程度に、直接隣接するストリップの水平オフセット（ｂ）を小さく設定し、
    前記ピクセル・マトリックス（２１）は、前記名目距離（Ｄ_ｎ）とは異なるスクリーン前の観察距離（Ｄ）から３Ｄ画像を立体視できるように活性化されており、
    ここで、
    前記多数よりも少ない複数（plurality）の、少なくとも３個の独立したピクセル（２５）・パートセット（前記サブセットとは異なる）を前記ピクセル・マトリックス（２１）に設定するステップと（パートセットは平行バンド群を形成し、各バンド、過半数のバンド群における各バンド、または、少なくとも複数のバンドにおける各バンドは、直接隣接する少なくとも二つのピクセル（２５）・ストリップをグループ化することにより形成され、別々のパートセットのバンドは循環的に水平方向に交互に並ぶ）、
    前記複数に対応する数の、前記画像データ（２４）によって規定され、ペアとなって３Ｄ画像として受け取られる立体画像を相補的に形成する立体半画像を、ピクセル・マトリックス（２１）のピクセル（２５）により、立体半画像がパートセットのそれぞれで再生されるように、再生するステップと、を実行し、
    かつ、
    スクリーン前の前記観察距離（Ｄ）において、前記複数に対応する数の、互いに水平方向にオフセットされるリージョン（３０）が、パートセットのいずれかに正確に対応づけられ、ピクセル・パートセットからの放射光が光学素子（２２）によって前記パートセットに対応づけられるリージョン（３０）に対して偏向されるように前記パートセットおよびバンドは規定されており、
    バンドを長軸方向に通過するラインであって、このラインからの放射光がいずれかのリージョン（３０）の中心に正確に当たるように規定されるラインが、隣り合うストリップの前記水平オフセット（ｂ）の半分以下分だけこのバンドの中心に対して隣接する位置に存在することを特徴とする、３Ｄ画像の再生方法。
11. 前記多数（multitude）の独立したピクセル（２５）・サブセットは、８個の独立したピクセル（２５）・サブセットを含み、前記複数（plurality）のピクセル（２５）・パートセットは、４個の独立したピクセル（２５）・パートセットを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 距離値を決定するパラメータが、前記スクリーンの制御ユニット（２３）に、入力または送信され、
    前記観察距離（Ｄ）が前記距離値に対応するように前記制御ユニット（２３）により前記ピクセル・マトリックス（２１）が活性化されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
13. 少なくとも一人の観察者の両眼から前記スクリーンまでの距離が検出され、
    前記ピクセル・マトリックス（２１）は、前記観察距離（Ｄ）が前記検出された距離に対応するように活性化されることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の方法。
14. 少なくとも一人の両眼の水平位置が検出され、
    前記少なくとも一人の両眼が、前記リージョン（３０）によって広げられた、前記立体画像を自動立体視的に視認可能なフィールドに位置するように、前記検出された水平位置に基づいて前記ピクセル・マトリックス（２１）が活性化されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 請求項１０から１４のいずれかの方法を実行するために請求項１から９のいずれかのスクリーンを利用する方法。

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