JP6515029B2 - 垂直方向に最大寸法を有する画面上への裸眼立体表示方法 - Google Patents

Description

この発明は、垂直方向に最大寸法で配置した画面、すなわち、従来の画面を９０°まで回転した画面上に裸眼立体画像を表示する方法に関する。

裸眼立体視は、視聴者が特殊な眼鏡を着用することを要さずに、立体画像の表示を可能にする技術である。この技術は、それ自体既知であり、特に、本発明者によって出願された書類WO 94/26072、WO 00/10332およびWO 2006/024764からも既知である。

裸眼立体画像は、交互に配置された複数の“個別”画像からなり、異なる視点から同じ物または同じ光景を眺めることに相当する。通常、表示画面の前に多数の円柱レンズまたは視差バリアからなるセレクタ装置である。一般に、アーチファクトの発生を回避するため、円柱レンズは、画面のピクセルの列の方向に対して約18°傾斜した軸を有する。

垂直画面（縦長形式（portrait format））は、店舗販売時点情報管理（PLV）用の広告への利用に有用である。なぜなら、空間にはプレミアムが付いており、望ましい表示面は大きくなければならず、幾つかの被写体は、従来の横長形式（horizontal format）に役立たないためである。
飲料または香水（瓶およびフラスコ瓶）、理髪および美容製品（モデルの肖像）、ファッション（身体の垂直状態）などは、当然ながら縦長形式でより際立つ。

垂直画面は、実際には、一般に水平画面を90°回転したものである。今では、大抵の画面の構造は、非対称性、または異方性を有するため、回転した、または垂直の、画面において、裸眼立体視の実現を困難にする。

これは、ピクセル（画素）が単純な構造でないためである。大抵の画面において、ピクセルは３つの複雑なサブパート、サブピクセルからなり、各サブピクセルは、３つの基本色（赤、緑または青）に関与する。３色よりも多くの基本色を有する画面もあるが、原則は同じである。水平よりも垂直に３倍大きい小矩形の、サブピクセル形を、水平にまとめて並置し、最も単純な形で、正方ピクセルが構成される。

画面が90°回転したとき、サブピクセルの回転は、重ね合わさった色の３つの矩形からなる正方形から現在形成されているピクセルの外観を変更する。それゆえ、水平（目の軸）にとられた、このような状況（context）において表示しうる一番小さな構成要素（entity）は、もはやサブピクセル（着色成分、赤R、緑Gまたは青B）ではなく、３倍広いピクセル全体である。（画面の回転前に、行間隔を形成する）水平に隣接する２つのピクセル間の空間は、画像のコントラストを強調させるために、しばしば黒く着色されるが、全体密度に寄与していることをいま考慮しなければならない。分離電力（separating power）の損失なしに平らな画面から起伏のある（relief）画面への変換において、光学部品（レンズアレイ、視差アレイ）の利用を考慮に入れるまでもでない。

レンズアレイもしくは視差バリア、または他の同等のセレクタシステム（以下、“光学部品”）は、１つの行（row）と見なさなければならず、この行は、全く同一の視点に属するが、画像の高さ全体にわたって、画面のさまざまな行および列（columns）に属するサブピクセルを結合しなければならない。その一方で、他の視点に属する隣接したピクセルを、できるだけ避けなければならない。一定数の視点に対し、３倍広いピクセルに光学部品を適合せなければならないのなら、そのピッチは３倍大きくなる。これは、垂直かつ画像の全体の高さに対して１ピクセル広い、列全体によって表された視点で垂直に配列した光学アレイの場合にも当てはまる。光学部品を通して見る画像の構造は、あまり心地良いものではなく、特に階段のように見える不快な輪郭を有する。

このような状況において、ピクセルおよびその構成要素であるサブピクセルを垂直レンズによって３倍に拡大すれば、輪郭が非常に目立つため、全体としては良質でなくなる。

画面が水平方向により大きな寸法を有する方向に置かれたとき（横長形式）、全く同一のピクセルのサブピクセルが並べて配置されているならば、サブピクセルがより複雑な形（楕円、山形等）を有するとき、これらの検討はなお妥当である。

この発明は、このような問題を解決し、垂直画面、すなわち横長形式において、より良い表示品位（visual quality）の裸眼立体表示を可能にすることを目的とする。この発明によれば、この効果は、画面の特定のサブピクセルのスイッチを切る（または大幅に-少なくとも１０分の１まで暗くする）ことによって実現する。

それゆえ、この発明の主題の１つは、ピクセルが行および列に配列された画面上で−左から右に昇順に-１およびＮの間のランク（rank）のＮ個の視点を有する裸眼立体画像の裸眼立体表示方法であって、前記ピクセルは、異なる色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の複数のサブピクセルからなり、前記画面は、各ピクセルを形成するサブピクセルが垂直方向に配列されるように、前記垂直方向において最大寸法で配置され、そして画面の各列は、表示すべき画像の視点の１つの１組のサブピクセルに相当する、少なくとも３つのサブピクセルのブロックで満たされ、オフまたは暗くなった１または２以上のサブピクセルのブロックによって分離された、裸眼立体画像の裸眼立体表示方法である。

この発明のさまざまな実施具体例によれば：
- 前記視点は、画面の左から始まり、行の方向において-Ｎを法とする（modulo N）-昇順で表示することができ、そして画面の上から始まり、列の方向において-Ｎを法とする-降順で表示することができ；
- 表示すべき画像の視点の１つの１組のサブピクセルに相当する、サブピクセルの各前記ブロックは、３つ、または少なくとも６つのサブピクセルのいずれかを備えてもよく；サブピクセルの数は、サブピクセルの列と光学部品によって形成される角度に依存する。
角度が垂直に近いほど、視点の１つから生じる同等の組に対してコード化（code）しなければならないサブピクセルの数が多くなる。
光学部品が列に平行なとき、限界に達するが、その場合、サブピクセルの組は列そのものである。この最後の場合は、この出願では考慮に入れていない。
- オフまたは暗くなった１または２以上のサブピクセルの前記ブロックの垂直オフセットは、前記画面の２つの隣接する列の間に導入してもよい。
- 前記垂直オフセットは、周期的なパターンに従って、１組の隣接する列から別の隣接する列に、変化してもよい。

この発明の他の特徴、詳細および利点はそれぞれ、例として与えられ、例示となる、添付の図面を参照して与えられる説明を読むことによって明らかになる：

- 図１は、この発明に属さない裸眼立体表示法である； - 図２は、この発明の第１の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図３は、この発明の第１の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図４は、この発明の第１の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図５は、この発明の第１の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図６は、この発明の第１の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図７は、この発明の第１の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図８は、この発明の第１の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図９は、この発明の第１の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図１０は、この発明の第１の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図１１は、この発明の第１の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図１２は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図１３は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図１４は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図１５は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図１６は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図１７は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図１８は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図１９は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図２０は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図２１は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図２２は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図２３は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図２４は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図２５は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図２６は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図２７は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図２８は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図２９は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図３０は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図３１は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図３２は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図３３は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図３４は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図３５は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図３６は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図３７は、この発明の第２の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図３８は、この発明の第３の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図３９は、この発明の第３の実施具体例のさまざまな変形例である； - 図４０は、この発明の第３の実施具体例のさまざまな変形例である；そして - 図４１は、この発明の第３の実施具体例のさまざまな変形例である。

図において、-C=R、GまたはB、そしてnは１からＮまでの整数-でCnは、色「C」のサブピクセルを示し、ｎ番目の視点に相当する。それゆえ、例えば、R4は、４番目の視点の赤のサブピクセルである。

慣例により、左上から始め、（回転前の行に相当する）画面の第１列を考える。
前記列のM_A（M_Aは、３または４以上の数であり、その値は、考えている変形実施具体例による）の隣接するサブピクセルの第１組は、第１の視点の同種の（homologous）サブピクセルの第１組に相当する。M_Aサブピクセルのグループにおいて、RGBの配列が１または複数回繰り返される（M_Aが３の整数倍でない場合は、繰り返しは不完全になる）。

光学部品は傾斜している：画面の列に対し、各円柱レンズの母線は、角度αをなす（従来、通常、左上から右下に動かすことによって規定され；他の方向も同様に有効であり、画像が当初混合されている方向にのみ依存する）。各レンズは、せいぜい１回だけ第１列を横切る。同じことが、レンズアレイの全てのレンズにも当てはまる。

それゆえ、第１列について、視点数１に相当するサブピクセルの第１組の後に、オフになったM_E≧1サブピクセル（少なくとも１つのサブピクセル）の組が続く。次に、第１組と同じ数の、オンになったサブピクセルの第２組は、Ｎ番目の視点に相当する。N=4の視点の場合、視点の出現順（上から下）は：画面の下まで１、次に４、次に３、次に２、次に再び１などである。オンになっているサブピクセルの各ブロック間には、１または２以上のオフになったサブピクセルがある。

サブピクセルの第２列は、同じ原理に従って構築されるが、視点数２のサブピクセルから始めなければならない。

サブピクセルの第３列は、同じ原理に従って構築されるが、視点数３のサブピクセルから始めなければならない。

サブピクセルの第４列は、同じ原理に従って構築されるが、視点数４のサブピクセルから始めなければならない。

サブピクセルの第５列は、同じ原理に従って構築されるが、一組がN=4の視点からなる場合は、視点数１のサブピクセルから始めなければならない。

などである。

また、N=2からN=9まで、またはそれよりも多い、これと同一の一般的なシステムが、考慮している視点数にかかわらず有効である。結果の質は、使用される画面の初期解像度のみに依存する。16 : 9型のフルＨＤ画像（縦列１０８０×横列１９２０）で、４または５つの視点は、かなり許容できる妥協点であるように思われる。

この発明の第１の実施具体例によれば、列の方向において視点がそれぞれ変化したとき、（オフまたはとても暗くなった）“黒い”サブピクセルの１または２以上の行を挿入することによって、相次ぐサブピクセルの行の異なる視点から連続して生じるデータで画面が満たされている。行の方向においては、列がそれぞれ変化したときに視点が変化する。この実施具体例によれば、全く同一の行に表示されたサブピクセルは、“Ｎを法とする”方法で１からＮまでの昇順で視点を連続させることに相当する。そして、全く同一の列に表示されたサブピクセルは、少なくとも１つの無照射のサブピクセルによって分離され、“Ｎを法とする”方法でＮから１までの降順で視点を連続させることに相当する。

列の方向を考慮すると、同じ場所から見た元の視点の１つのサブピクセルの等価な一組（an equivalent set）（すなわち、表示されるサブピクセルは視点の１つから生じ、その視点が表示されるのと同じ大きさおよび同じ解像度の画面を考慮して、この視点からコピーされるサブピクセルの等価な一組）を示す、オンになったサブピクセルの数は、オフになった行によって分離された、オンになった行の高さを決定し、その厚みは、使用されていないサブピクセルの数に依存する。その結果、レンズアレイによって形成された角度は、これら２つの関連するパラメータの関数として変わりうる。光学部品の各レンズは、全く同一の視点から生じた、オンになった相次ぐサブピクセルの列を結合しなければならない。それゆえ、同じ視点に対応するサブピクセルに出合うことができるように、１つの列から次の列をカバーするため、サブピクセルにおいて、その角度は距離に依存する。オンになったライン（lines）が、より多数のサブピクセルからなるほど、そして、オフになったラインも多いほど、アレイ軸がより垂直になる傾向がある。

図２-１１は、この第１の実施具体例の異なる変形例を例示する。さらに詳しくは、図２、３および４は、４、５および６つの視点の配置に対応し、６つの黒いサブピクセルに対し、３つのアクティブなサブピクセルのブロックからなる列と、α=18.43°のレンズアレイとを有する。図５-１１は、４つの視点に対応し、アクティブおよび黒いサブピクセルのブロックが異なるサイズを有し、それゆえ、角度αの異なる値を有する。

図１は、サブピクセルの各列に対して画面の高さ全体に対し単一の視点を有し、オフになったサブピクセルがなく、完全に垂直なレンズアレイを有する、極端な場合を例示する。この場合は、この発明の範囲には含まれない。

この発明の第２の実施具体例において、第２のパラメータは、レンズアレイの角度およびピッチの決定：垂直移動（vertical translation）に関係する。この実施具体例において、アレイの角度、そのピッチを調整することによって、上述のさまざまなアーチファクトを低減させ、または消滅させる原因とさえなるようにするため、各列は、垂直移動（より詳細には、それは、垂直方向に移動した、オフになったサブピクセルによって形成されたパターンであり、ディスプレイ画面の構造は明らかに変わらないため、それは、オンになったサブピクセルおよびオフになったサブピクセルからなる、移動に適合しなければならないパターンである。パターンが１サブピクセル下方に移動した場合は、元の画像において１サブピクセル下方に各視点から生じるサブピクセルが選択され、色の順序および場所は、厳守しなければならない）の対象である。サブピクセルの各列は、同じ原理に基づいて構成され、オンまたはオフになったサブピクセルが連続して交互に現れる。図１２-３７は、この第２の実施具体例のさまざまな変形例、N=4の視点の全てを例示する。

第３の実施具体例において、異なる列が異なる移動を有する。順序は、反復的かつ規則的なままでなければならず、隣接する列に対して選択された移動は、後続の組に同様に適用しなければならない。円順列は、全画面を連続的に満たすべく使用すべきピクセルの数および元の視点の数を決定する。この実施具体例のさまざまな変形例は、図３８から図４１までに例示されている。

すべての実施具体例に共通な点は、各視点、相次ぐピクセルの列に対応するサブピクセルの組の間で、規則的な方法で一定数のサブピクセルのスイッチを切ること、またはかなり暗くすることにあり、そして階段効果を回避し、光学部品のピッチを最小限にするため、光学部品（レンズアレイまたは視差バリア）を傾斜して配置することにある。

しかしながら、第１の実施具体例は、レンズアレイまたは視差アレイの光学軸が傾斜しており、ピクセルの構造が実質的に正方形であるという事実に起因する未解決の欠点を示す。
これらの欠点は、以下に反映される：
- 視点間の移動において視点を重ねあわせた場合に、光が過度に重なり合ったモアレ効果、
- またはピクセル間の空間に対応する小立体角上の傾斜軸に沿ったピクセルがない場合における、暗（dark）モアレ効果、
- および／または視聴者が全画面上で、画面の平面に平行に動くとき、視点の変化で色のついたサブピクセルが同時でなく連続的に現れる場合における、色（colored）モアレ効果。

第２および第３の実施具体例は、これらの欠点を回避または低減することを可能にする。分離電力を最適化し、輝度（brightness）モアレ効果および色モアレ効果を低減または除去することによって、視点の形成に必要な光データの位置を調整するため、最近接のサブピクセルにR, GまたはBの３成分を隣接して配置すべく、調整することが望まれるのと同数の高さ全体のピクセル（entire height pixels）が実際にある。下方に１サブピクセル、２サブピクセルまたはより多くの値（８サブピクセルは最大限度でない）の垂直オフセットは、影響を受けるのが垂直列全体ならば特に有利である。

相次ぐ列で、サブピクセルの垂直オフセットがない場合、この基本構造は、視点間の移動において色優勢（colored dominants）を示す。なぜなら、光学軸が傾斜し、ピクセルの構造が実質的に正方形のためである。その結果、（視点１の情報を示す）第１列のサブピクセルの第１組を、（視点１の他の情報を示す）第２列のサブピクセルの第２組と結合させる光学軸は、（R4で示される）第４の視点の赤成分または（B2で示される）第２の視点の青成分と、全画面上で交差し、それゆえ、視点の変化において、赤または青の優勢となり、次に、（G4で示される）第４の視点または（G2で示される）第２の視点の緑成分の交点で、優勢なR4+G4=黄色またはB2+G2=シアンとなる。これらの色優勢は、３つのサブピクセルが光学軸によって同時に交差したときに消滅する。

相次ぐ列で、ピクセルの列の垂直オフセットがある場合、得られる結果は、視聴者が水平に動くとき、光学軸が出合う（encountered）第１のサブピクセルの円順列であり、これは色優勢を低減または除去する。この配置はまた、光学軸に垂直に考えて、豊富な分離電力に必要な空間をバランス良く配置することによって、少なくとも部分的に、光度（luminosity）モアレ効果の回避を可能にする、点灯していないサブピクセルの相対位置を修正することの利点をも有する。

このような機構によって、ピクセルのN倍（Nは視点の数）未満のレンズアレイ（または視差バリア）のピッチを用いることが可能となる。

オンになったサブピクセルの各組間でオフになったサブピクセルの数が多いほど、画面はその光度をより多く失う。しかしながら、これは、特にこの光度の損失が高輝度画面の使用によって補われる場合は、あまり知覚されない。

下の表は、さまざまな図によって例示された配置を要約したものである。“N”は、視点の数、“a”は、光学部品によって形成された垂直からの角度、“サブアクティブ”は、使用される連続したサブピクセルの１ブロックの大きさ、“サブ-ブラック”は、オフになった連続したサブピクセルの１ブロックの大きさ、“移動”は、オフになったサブピクセルのブロックの垂直移動（正：下方、負：上方）である。

Claims (5)

1. 複数の円柱レンズまたは視差バリアからなる光学セレクタ装置の後に配置された、ピクセルが行および列に配列された画面上に、Ｎを４以上の整数として、左から右に昇順に１からＮまでのＮ個の視点の画像が表示され、前記ピクセルは、異なる色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の複数のサブピクセルからなり、前記画面は、各ピクセルを形成するサブピクセルが垂直方向に列をなして配列されるように、前記垂直方向において最大寸法で配置され、そして画面の各列は、１つのピクセルを形成し、表示すべき画像の視点の１つの１組のサブピクセルに相当する、少なくとも３つのサブピクセルのブロックで満たされ、オフまたは暗くなった１または２以上のサブピクセルのブロックによって分離され、
   前記光学セレクタ装置の角度は、同じ視点に対応するサブピクセルの１つの列から次の列までの距離と、同じ視点に対応するピクセルの１つの行から次の行までの距離とに依存する裸眼立体画像の裸眼立体表示方法。
2. 前記視点は、行の方向において画面の左から昇順に１からＮまでのＮ個の視点の画像が周期的に現れるように表示され、列の方向において画面の上から降順にＮから１までのＮ個の視点の画像が周期的に現れるように表示される、請求項１に記載の裸眼立体表示方法。
3. 表示すべき画像の視点の１つの１組のサブピクセルに相当する、サブピクセルの各前記ブロックは、３または少なくとも６のサブピクセルのいずれかを備える、請求項１または２に記載の裸眼立体表示方法。
4. オフまたは暗くなった１または２以上のサブピクセルの前記ブロックの垂直オフセットが、前記画面の２つの隣接する列の間に導入される、請求項１〜３のいずれか１つに記載の裸眼立体表示方法。
5. 前記垂直オフセットは、周期的なパターンに従って、１対の隣接する列から他の１対の隣接する列に変化する、請求項４に記載の裸眼立体表示方法。

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