JP2009510489A - レンチキュラーステレオグラムの視距離を最適化する方法および装置 - Google Patents

Abstract

ステレオグラムシステムの視距離を最適化する方法および装置。ステレオグラムにおいて、画像（１０２）は、レンチキュラースクリーン（１０１）と密着並置状態に保持される。本発明において、データ記憶装置を利用して、指定の視距離に対応する最適ピッチ値を保存する。その後、テーブル値に交互嵌合プログラムを適用して、各視距離に対応する交互嵌合視像のマッピングを行う。ここで、ユーザは、所望の視距離を選択または指定することができ、視像の最適なマッピングが自動的に選択されて表示される。

Description

本発明は、レンチキュラーステレオグラムまたはパララックスパノラマグラムとしても知られる三次元立体プリント画像に関し、より詳細には、レンチキュラーステレオグラムにおいて画像の視域（viewing zone）を拡大する方法および装置に関する。

レンチキュラーステレオグラムは、多くの年月に渡って利用されており、左目と右目に選択的に異なる画像を見せる特殊な選択装置を観察者が着用する必要なしに、真の三次元立体（stereoscopic）画像を表示するものである。選択装置は、通常、眼鏡であり、この眼鏡は、１つの情報源から左の像と右の像とが見えるように着色（赤／緑）または偏光される。レンチキュラーステレオグラムは、写真製版方式の複写により作製されるもので、最も一般的には、トレーディングカード、絵葉書、製品ディスプレイなどに利用される。適切に符号化された画像プリントの全面に、コーデュロイ状の表面を持つ円柱形のレンチキュラースクリーンを組み込むことで、立体的な三次元の奥行き効果が得られる。

図１Ａに示すように、レンチキュール（lenticule）１０１は、垂直方向の長さが一致するように位置決めされた半円筒状の面を持つ。レンチキュールは、符号化された視覚情報の列を含む印刷画像１０２と密着並置される。印刷画像１０２の各列は、特定のレンチキュールに対応付けられ、その各列は、左端配景から右端配景に至る一連の視像を持つ。したがって、通常のプリントの場合のような単一の画像を見る代わりに、パノラマグラムの観察者は、パノラマグラムのレンチキュラー面の屈折特性により、左目と右目の両方で複数の投影像を見ることになる。具体的には、左目は、右目とは異なる角度でレンチキュラーステレオグラムを見るため、それぞれの目で、画像からの異なる視像を捕らえて、三次元像を生成する。

レンチキュラーステレオグラムを作製する技術は進歩し続けているが、いくつかの問題が依然として残っており、この媒体の更なる普及を妨げている。特に、レンチキュラーステレオグラムにおいて、視差効果のせいで三次元画像が崩壊することなく、レンチキュラーステレオグラムを見ることができるポイントは、その範囲が限られている。プリントまたはディスプレイ全体を適切に見るためには、柱状構造の画像および関連する円柱状レンチキュールのすべてが、密着並置されていなければならない。画像の中心は、通常、垂直に近い角度で見られるが、画像の左側および右側の端部は、かなり鋭角の角度で見られることになる。鋭角の視野角においては、視差効果が生じて、柱状構造の画像および対応する円柱状レンチキュールの間の正確な並置を喪失させる。並置の喪失が生じるのは、極めて鋭角の角度では、レンチキュールの焦点が、関連するプリント列上に適切に位置せず、不正確な円柱状画像が見えるためである。

完全かつ正確な三次元のレンチキュラーステレオグラム画像を見られるポイントの範囲は、「視域」として知られている。従来技術では、視差効果を抑えることで視域を最大化する試みが行われている。たとえば、米国特許第５，８３８，４９４号明細書は、プリント列の幅を調節して、レンチキュラースクリーンの幅と一致させることで、視域を最適化する数学的技法を開示しているが、この技法では、正確なレンチキュール幅寸法を持つスクリーンを取得しなければならない。米国特許第５，０８３，１９９号明細書では、レンチキュラーステレオグラムの視域を改善する空隙が必要であり、紙製のプリントがこの方法で機能するかどうか不確かである。また、レンチキュラースクリーンは、各種異なるレンチキュール幅を持つ湾曲構造の上に組み付けられるが、このような構造を製造するのは極めて困難である。サンダー（Ｅ．Ｓａｎｄｏｒ）他による「ＰＨＳＣｏｌｏｒｇｒａｍｓ（登録商標）の技術情報（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｆｏ ｏｎ ＰＨＳＣｏｌｏｒｇｒａｍｓ（Ｒ））」という表題の論文（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｒｔｎ．ｎｗｕ．ｅｄｕを参照）には、対応するレンチキュールの幅よりも広いプリント列を利用して、レンチキュラーステレオグラムの視域を拡大することが開示されているが、プリントの幅とレンチキュールの幅を調整する方法は記載されていない。したがって、これらの文献は、いずれも、レンチキュラーステレオグラムの視域を最大化する簡単な解決策を提供していない。

米国特許第５，８３８，４９４号明細書 米国特許第５，０８３，１９９号明細書 国際公開第ＷＯ ９８／２７４５６号明細書 米国特許第３，４０９，３５１号明細書 「ＰＨＳＣｏｌｏｒｇｒａｍｓ（登録商標）の技術情報（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｆｏ ｏｎ ＰＨＳＣｏｌｏｒｇｒａｍｓ（Ｒ））」という表題の論文、サンダー（Ｅ．Ｓａｎｄｏｒ）他著（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｒｔｎ．ｎｗｕ．ｅｄｕを参照）

本発明は、レンチキュラーステレオグラムの視域を拡大する単純な方法を提供するためになされたものである。

本発明は、立体像の視域を拡大する簡単な方法を提供するもので、前記立体像は、写真プリント、投影またはコンピュータ生成された画像、または他の任意のタイプのグラフィックイメージであってよい。視域は、立体像の画像列に最適な列幅を設定することで改善される。最適な列幅は、所定の視位置について、各列とその対応レンチキュールの光学的配列を提供する。最適な列幅は、一連のテスト画像を用いて実験的に決定されてよい。その決定後、交互嵌合（interdigitation）プログラムを利用して、最適な列幅を持つ立体像を生成することができる。

各テスト画像は複数の列を持ち、その各列は、レンチキュラースクリーンの単一レンチキュールにそれぞれ対応する。各列は、２つの単一色ストライプを持ち、その２つの色は、それぞれ互いに識別可能または視覚的に区別される。したがって、着色されたストライブが、テスト画像の全幅に渡って交番する。

最適な列幅は、左目の視位置と右目の視位置とを持つ視認装置で、テスト画像およびレンチキュラースクリーンを見ることによって決定される。左目の視位置から観察したときに、画像が一方の色に見え、右目の視位置から観察したときに、もう一方の色に見える場合には、最適な列幅が達成されている。最適な列幅を持つテスト画像は、異なる列幅を持つ一連のテスト画像を見ることによって決定できる。その後、最適な列幅を用いて立体像を生成することができ、視域は、立体像の中央の列が、レンチキュラースクリーンの中央のレンチキュールと整列した場合に最大になる。

本開示において、視域の角度範囲を最適化するのではなく、ディスプレイからの視距離を最適化する方法について説明する。

図１Ａを参照すると、レンチキュラースクリーン１０１および関連プリント１０２の一部が示されている。「プリント」の用語は、広い意味で使用され、既知のディスプレイ、たとえば、背面映写式ディスプレイや、写真プリントや、写真製版方式で複製されたプリントや、電子表示スクリーンなどに加え、これら既知のディスプレイを組み合わせたものを意味する。プリント１０２は、レンチキュラースクリーン１０１と密着並置された状態で、２つの平行な面を構成し、プリント１０２の面が、点ＡＤＬＩによって画定され、レンチキュールの基準面が、点ＥＨＰＭによって画定されるように固定される。レンチキュールは、個別の円筒形レンズＥＦＮＭ，ＦＧＯＮ、およびＧＨＰＯであり、それぞれ、等半径の円弧ＥＦ，ＦＧ、およびＧＨと、その対応円弧ＭＮ，ＮＯ、およびＯＰとして図示される円筒面を持つ。レンチキュールスクリーンは、基準面ＥＨＰＭの最上部に重ね合わされており、各レンチキュールは、プリント１０２上の対応する矩形プリント領域と密着並置状態で光学的に配列されて、異なる視角からの異なる画像または視像を提供する。たとえば、プリント領域ＡＢＪＩは、レンチキュールＥＦＮＭの真後ろで密着並置される。

図１Ｂを参照すると、プリント領域ＡＢＪＩおよび対応レンチキュールＥＦＮＭについてのより詳細な図が示されている。５つの列またはストライプ１，２，３，４、および５が、プリント領域１０２に内在する。任意の数の列を利用できるが、判りやすくするため、５つの列のみを示した。レンチキュールの光学特性により、任意の１つの視位置から見えるのは１つのストライプのみである。ストライプ１は最も右端の視像を含み、視点が右から左へ移動するにつれて、ストライプ２，３，４、そして５が順に見えてくる。

この種の交互嵌合ステレオグラムプリントの製造は、よく理解されている。例示した５列のステレオグラムでは、真直ぐ前方を向いて互いに等距離に配置されて、同時に写真撮影を行う５台のカメラによって、５つの投影視像が生成される。これらの画像は、デジタル撮像されても、あるいは従来の写真手段によって撮影され、その後でデジタル的に走査されてもよい。次に、これらのデジタル画像は、交互嵌合ソフトウェアアルゴリズムを利用して細く切り出され、新たにステレオグラムプリントとして組み立てられる。ステレオグラムプリントは、個別の投影画像の視像を相互嵌合（「交互配置（interleaved）」と誤記されることもある）して、特定のレンチキュールに対応するプリント領域を、いくつかの離散的ストライプで構成することによって製造される。５つの交互嵌合画像から成るレンチキュラーステレオグラムを見るときに、異なる５つの角度範囲でレンチキュラーステレオグラムを見ることによって、５つの異なる画像の視像が見える。

交互嵌合アルゴリズムおよびソフトウェアはこの分野で周知である。例示する交互嵌合アルゴリズムは、国際公開第ＷＯ ９８／２７４５６号明細書に詳細に記載されており、これを本願明細書の一部として援用する。

図３Ａに、視差の問題を示す。レンチキュラープリントは、中括弧記号３０１Ａの領域内に示されている。簡単にするため、３つの代表的なレンチキュール３０３，３０５，３０７と、その対応プリント領域３０９Ａ，３１０Ａ，３１１Ａのみを図示した。前述したように、任意の数のレンチキュールおよび列を利用することができる。観察点３０２は、中央レンチキュール３０５の真上で、レンチキュラープリントの軸上視像と共に中央に配置されている。（観察点３０２から下ろされた垂直線は、前記プリントとレンチキュール３０５の水平方向の中心で交差することになる。）観察点３０２で観測される光線は、レンチキュール３０３，３０５，３０７によって屈折され、３０４，３０６，３０８においてそれぞれ焦点を結ぶ。この例における視差の問題は、対応するプリント領域と一致しない焦点３０４および３０８によって引き起こされる。図３Ａにおいて、焦点３０４および３０８は、いずれもプリント領域３０９Ａおよび３１１Ａから完全に外れているため、観察点３０２からまったく見えない。したがって、中央領域３１０Ａ付近のプリント画像のみが立体的に見えるだけである。

プリントの中心の両側の画像は、歪んでいるか、または混乱しているように見えるが、これは、眼に入ることになる列およびその対応ストライプの部分が、適切な立体像に対応していないためである。このような状況において、眼は、右目で左側の画像、左目で右側の画像を見ることになる可能性が大きい。したがって、レンチキュールに対するプリント列の正確な補正移動を行わないと、視域内の視角の範囲が大幅に狭められる。

視差の問題は、観察点３０２とプリントの間の距離が大きくなるにつれて縮小する。図３Ｂを参照して説明する。プリントからかなり離れたところに観察点（図示せず）がある場合は、レンチキュールから観察点に至る光線がより平行になるため、焦点３０４，３０６，３０８は、それぞれ、プリント領域３０９Ｂ，３１０Ｂ，３１１Ｂの中に収まる。この観察点では、プリントの端部に視差の問題が存在しないため、プリント領域３０９Ｂと３１１Ｂを移動する必要はない。したがって、視差の問題を回避するためには、狭いプリントに対して、より幅の広いレンチキュールスクリーンを、より離れた距離から見るようにして、プリントの左側および右側における鋭角の視角を抑制しなければならない。

立体像全体が見えるようにするには、レンチキュールの焦点が、すべて、各レンチキュールに対応するプリント領域の境界内に入らなければならない。図３Ｃに、レンチキュラーステレオグラムの一実施形態を示す。本実施形態では、すべてのレンチキュールの焦点がそれぞれ対応するプリント領域内に納まるように、プリント領域を横方向に移動している。この移動されたプリント領域は、視差の問題を排除して、観察点とレンチキュールの間の光線が平行でない観察点からでも完全な画像を見られるようにする。視差の問題は、焦点３０４および３０８が、それぞれ、プリント領域３０９Ｃおよび３１１Ｃの中央に入射するように、レンチキュール３０３および３０７に対して、プリント領域３０９Ｃおよび３１１Ｃを水平に移動することによって補正される。プリント領域３１０Ｃは、焦点３０６が既にプリント領域３１０Ｃの中心近傍に入射しているため、移動する必要はない。

一般に、完全な立体像を投影するには、プリントの左側のプリント列を左に移動し、さらに、プリントの右側のプリント列を右に移動して、各レンチキュールが適正なプリント領域列の上で焦点を結ぶようにしなければならない。各列を水平に移動する距離は、各プリント列が観察される角度の関数で、視点とレンチキュラースクリーンの間の距離に反比例する。プリント領域列の移動量は、観察点がレンチキュラースクリーンに近づくにつれて大きくなる。

レンチキュラーステレオグラムの視域を最大化する本発明の技法では、レンチキュラースクリーンを較正および測定ツールとして利用して、特定の視距離に対する最適なプリント列幅を決定する。図１Ｃに、レンチキュール１０６と、２つのストライプ１０３および１０４で構成される対応プリント領域１０５と、を持つ本発明の実施形態を示す。本発明の技法において、これら２つのストライプは、補色または対比色で構成される。たとえば、ストライブ１０３と１０４は、それぞれ、白と黒、マゼンタとシアン、または緑と赤、あるいは、他の条件の識別可能な色であってよい。正確な列幅を持ち、対比色からなるフルサイズの立体画像のプリントは、交互嵌合コンピュータプログラムを用いて作製されてよい。これにより、一連の２色テストプリントは、段階的に増加する、異なる画像列幅を持つように形成することができる。画像プリントは、０．０１インチ以上の列幅精度で生成できる。

ステレオグラム画像視認装置と共に２色テストプリントを利用して、特定の視位置についての最適な画像プリント列幅を決定する。最適なプリント列幅を用いて生成されたレンチキュラーステレオグラムの画像プリントは、完全な視認性を持つことに加え、最適な三次元の外観を持つ。単一の画像プリント列幅をすべての位置から最適に見ることはできないので、画像プリント列幅は、特定の視距離に対応して設計される。一般に、レンチキュラーステレオグラムは、中央位置から見られるものとして設計されるが、レンチキュラーステレオグラムが見える距離は可変である。

ステレオグラム画像を視認する装置を利用して、特定の視位置から２色のテストプリントを見ることができる。ステレオグラム画像の視認装置の実施形態は、図２に示されている。この視認装置は、のぞき穴２０２および２０３を有する位置決め装置２０１と、支柱２０４と、ベースボード２０５とを含む。支柱２０４は、ベースボード２０５の上方で位置決め装置２０１を固定式に保持する。レンチキュラースクリーン２０６は、中央のレンチキュールが中央プリント列の真上になるように、プリント２０７と密着並置される。位置合わせされたプリント２０７とレンチキュールスクリーン２０６は、視認装置２０１の真下に置かれて、検査官に対してレンチキュールが垂直向きに位置し、プリントの２０７の中心が、のぞき穴２０２と２０３の中点２０８の下に位置するように配置される。検査官は、のぞき穴２０２および２０３からプリント２０７を観察する。これに代わる実施形態では、デジタルカメラを配置して、のぞき穴２０２および２０３から見ているように、プリント２０７を表示する。

プリント列の幅が最適で、レンチキュールの焦点が、それぞれプリント領域の適切な列の上にある場合（図３Ｃに記載した状態）、画像２０７は、のぞき穴２０２から均一な１色に見え、のぞき穴２０３からその均一な補色または対比色に見える。テストプリントまたはレンチキュラースクリーン内の欠陥は、視認された画像内に若干の欠陥をもたらす場合がある。不適切なプリント列幅を持つテストプリントは、均一な色に見えない。印刷画像の列幅が異なる一連のテストプリントを、ステレオグラム視認装置で観察することにより、のぞき穴２０２および２０３から観察される最も均一な色を持つプリントを速やかに特定することができる。このテストプリントに対応する最良の列幅寸法が交互嵌合プログラムに入力されて、最適な画像列幅と最適化された視域とを持つ立体像プリントが生成される。

ステレオグラム画像視認装置およびレンチキュラースクリーンを介したプリントの観察は、高精度の測定ツールであり、最適な印刷画像列幅の迅速な決定を実現するものである。この技術分野において、ピッチという用語は、多くの場合、プリントの列幅またはレンチキュールの幅を記述するために使用される。ピッチは、１インチ当たりの列数、またはレンチキュールの個数である。プリント／レンチキュールスクリーンの組み合わせをかなり離れた距離から見た場合、プリント列とレンチキュールのピッチは等しい。他の例において、３フィートの視距離において、５８．２３の基準ピッチを持つレンチキュールスクリーンは、５８．３５のピッチ、すなわち、１インチに５８．３５列を有するプリントに利用された場合に最大の視域を生む。また、３フィートの視距離に関して最適化された立体プリントは、約２〜５フィートの視距離からでも優れた立体像形成をもたらす。

本発明の基本的な技法には多数の変形例も存在する。本発明の技法は、背面映写式スライドフィルムと同様に、電子表示装置および既知の表示装置の組み合わせで利用される動画、電子画像、およびレンチキュラースクリーンの較正または位置合わせに利用できる。特に、コンピュータに、レンチキュラースクリーンと、テスト画像を投影できるようにする交互嵌合プログラムとを実装して、特定のユーザについての最適な視域を決定してもよい。この場合、コンピュータは、レンチキュラースクリーンとの光学的位置合わせにおける最適な列幅倍率を持つ立体像を表示することになる。投影された画像と、レンチキュラースクリーンとの位置合わせは、表示制御またはソフトウェアによって実施されてよい。

他の実施形態において、異なる列幅を持つ一連のプリントパターンが提供される。このプリントパターンは、単一の眼によって単一位置から視認されてよい。異なる列寸法を持つ、適切な一連のテストパターンを利用して、レンチキュールに対する画像プリント列の最適な幅および位置を実験的に較正して、視域を最適化することができる。

他の実施形態において、位置合わせを行うために、２色のテストプリントを、画像プリントと組み合わせてもよい。図４を参照して説明すると、領域４０３，４０４，４０５に２色の枠線パターンを持つプリント４０１と、ピクチャ領域４０２とを、前述の位置合わせ方法を利用して、レンチキュラースクリーンと整列させることで、視域が中央に配置されて、左または右に傾かないように配置することができる。レンチキュラースクリーンは、プリント４０１の上に配置され、プリント４０１は、ステレオグラム視認装置を介して視認される。ここで、２色の枠線パターンは、右目で見たときに枠線が１色に見え、左目で見たときに枠線がその対比色に見える場合に、レンチキュラースクリーンと整列されてその中心に芯合わせされる。

もう一度図４を参照しながら説明する。他の実施形態において、水平な枠線領域４０５に第１の２色パターンを利用し、さらに、垂直な枠線領域４０３および４０４に、他のタイプの第２の２色パターンを利用してもよい。たとえば、黒と白が交番するストライプを垂直な領域４０３と４０４の列に利用し、赤と緑が交番するストライプを水平な領域４０５に利用してもよい。領域４０３および４０４の黒と白のストライプは、間に挿入されるプリント列に対するレンチキュールの回転方向の位置合わせに利用することができる。結像装置を介してプリントを観察すると、一方の眼が、垂直な枠線領域４０３および４０４を黒と観察し、もう一方の眼が、垂直な枠線領域４０３および４０４を白と観察することになる。領域４０５の赤と緑のストライプは、２色の列をプリント４０１の中心に配置することにより、挿入されるプリントとレンチキュラースクリーンとの芯合わせに利用することができる。ここでも、一方の眼が領域４０５を緑として認識し、もう一方の眼が領域４０５を赤として認識することになる。

更に他の実施形態を図５Ａおよび図５Ｂに示す。本実施形態は、自動立体ディスプレイ（autostereoscopic display）の最適視距離を変更する手段を含む。これは、コンテンツの作成者またはユーザが、ディスプレイを、特定の距離または特定の距離範囲に設定できる場合に有利である。特に、ユーザは、ある瞬間にデスクトップの視距離から前記ディスプレイを見たいと考えたり、また、たとえば、より離れた距離から数人のグループに前記ディスプレイを見せたいと考えたりする場合がある。

ゲームセンターのゲーム機は、視距離を変更する柔軟性を持たせることが求められる理由の一例である。ゲーム機は、デモモードとプレイモードの２つのモードを持ち、デモモードでは、視距離をより遠くに設定する必要があり、プレイモードでは、視距離をより近くに設定する必要がある。

また、レンズスクリーンは、垂直方向の次元ではなく、水平方向の次元に屈折性を持つため、視域の角度範囲は、ユーザがスクリーン上下のどの高さに位置していても一定であることも注記しておく。これについては例外があり、米国特許第３，４０９，３５１号明細書に開示されるウィネック公式（Ｗｉｎｎｅｋ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を利用するものでは、屈折に垂直成分が存在するため、ユーザが垂直方向に移動すると視域の移動が生じることになる。次に、所定の距離において、観察者の視域内で自動立体画像の外観を最適化する方法について説明する。

図５Ａと図５Ｂに関して説明すると、１，２，３，４，５の参照符号を付した画像領域は、図１Ｂ内で１，２，３，４，５の参照符号で示したストライプに対応する。各ストライプは、レンチキュールの連続した集合体のうちの１つであるレンチキュール１０１によって屈折されて、視域を形成する。その各視域は、１，２，３，４，５の参照符号で示した個別の投影視像からなる。図５Ａを参照すると、ディスプレイスクリーン５０１と、近傍観察者５０３と、視域５０７と、遠方観察者５０５と、が示されている。観察者の眼には、Ｌ（左目）とＲ（右目）の参照符号が付けられている。図５Ｂを参照すると、ディスプレイ５０２と共に、近傍と遠方の観察者５０４と５０６がそれぞれ示されており、その観察者の左目と右目には、それぞれＬおよびＲの参照符号が付けられている。視域には５０８の参照符号を付して示した。

図５Ａおよび５Ｂは、模式的表現であり、説明のために作製された図である。これらの図は、誇張および単純化されたものであるが、本概念を正確に描いている。視域の角度は、図５Ａにおいて図５Ｂよりもかなり狭い角度になっているが、この角度は、ストライプとレンチキュールの幾何学的関係によって制御できる。

視域の角度について、前述した手段を用いて、視域の配列の観点で制御することで、視差条件と呼ばれている状況に対して最適な効果をもたらすことができる。このことは、柱状構造の画像要素および関連する円柱状レンチキュールとが位置合わせされていなければならないことを意味する。投影視像の中心は、通常、前述したように略垂直の視角で観察され、この場合、左右の画像端部にある列は、鋭角の角度で見られることになる。視差効果は、このような鋭角の視角において発生し、前述したように、柱状構造の画像要素またはストライプおよび関連する円柱状レンチキュールの間の正確な並置を喪失される。

既に説明した技法と同様手段を利用することで、特定の範囲全体で、視域の角度範囲を最適化して、特定の視距離に対して実現し得る最上の結果を得ることができる。

また、本開示の内容は、レンチキュールの境界（すなわち、個々のレンチキュールが交差する場所）が垂直方向（すなわち、レンズシートまたはディスプレイの垂直方向端部と平行）に設けられる従来のレンチキュラー配列を持つディスプレイに関して説明されているが、本明細書に開示したものは、ウィネックによって開示されるような、斜めに配向されるレンチキュラーシートを用いる状況においても同様に機能することを注記しておく。

視域の範囲は、前述した手段によって制御することができ、視角を変えることの動機は、図５Ａおよび図５Ｂの図（これらは、図５Ｂと比較しながら図５Ａにおいて指摘したように誇張されてはいるが）を見れば、適切に説明されている。位置５０３について、左目と右目は視域の外にあることが判る。すなわち、近傍の観察者は、左目と右目で、不適切な状態の画像を見ることになるが、これは、ストライプ（１，２，３，４，５）が、両方の目それぞれに対して最適化された視野を生成する扇状に広がっていないためである。ただし、図から判るように、眼は、ゾーン内のストライプ（投影視像１〜５）の進行範囲外に位置するため、観察者は、立体的なゾーンのかわりに、シュードスコピックなゾーンを確実に見ることができる。

５０５において、より離れた距離にいる観察者は、図示したように、十分な立体効果を生む画像ストライプ２および４を見ている。ここで、より近い距離５０３に位置するユーザに対して何ができるだろうか。

図５Ｂを参照すると、観察者は、ここでは、図５Ａにおいてディスプレイ５０１からの観察者５０３の距離に対応する、ディスプレイ５０２からの同一距離において５０４の参照符号で示されている。観察者の左右の眼は、具合よく視域内に収まり、立体像が観察されることがわかる。ここで、図５Ｂにおいて、より離れた距離５０６に位置する観察者に注目する。この観察者は、図５Ａの観察者５０５に相当する。この観察者の左右の眼は、この図では、単一の投影視像内に入るため、この観察者の距離では視域の角度が大きくなり過ぎて、立体効果が存在しない。したがって、広い角度の視域を持つ、離れた距離では、立体効果が得られない。同様に、たとえば、観察者の左目が、投影視像３を見ることになり、右目が投影視像４を見ることになる場合は、観察者が、たとえば、左目で視像２、右目で視像４を見た場合と同程度に大きい有効な軸間離隔が得られなくなり、前述の動議が生じる。

図から判るように、視域の範囲、または視域の角度を変更することで、異なる距離の観察者を吸収できる。一例において、たとえば、図５Ａでは、観察者が位置５０３にいるときには立体効果が存在しないのに対し、５０５の観察者によって表される距離での立体効果は良好なものになる。一方、この状況を補正するため、ここで、列同士またはストライプ同士のいずれかの間の距離を変更して、実質上、より広い視域を形成する。このすべては、画像ストライプ内またはストライプ間でピクセルを複製または間引きして、列間の距離またはストライプ間の距離のいずれかを制御する補間処理を通じて、ソフトウェア調整を利用することによって達成される。

したがって、ソフトウェア処置と、レンズシートに関する視域の最適化の文脈で本開示に記載したものと同様の方法で適切な距離を変更することと、を用いて、観察者の距離に応じて視域を最適化できることが判る。

このような距離をソフトウェアに設定して、各種の視距離に応じて、所定のレンチキュラーディスプレイを最適化することができる。最適な距離は特定の範囲内にあることは理解されるであろう。たとえば、３フィートの最適距離にディスプレイを設定すると、約２〜５フィートまで適切な視認状態を提供し、８フィートの最適視距離にディスプレイを設定することにより、観察者は、約６〜１５フィートで、効果的に見ることができる。したがって、一部の状況での絶対値について論じているのではなく、値の範囲について論じているのである。

観察者の距離測定を利用することによって、前述の最適化を自動的に変更する手段も提供できる。自動範囲特定プロセスがこの距離測定を行い、その結果、ディスプレイが、ここに記載する変更処理を利用して自分自身を自動的に調整することで、ディスプレイスクリーンから観察者までの距離に応じて立体効果を最適化できる。

文献に記載されている多くのタイプの範囲特性装置が存在し、これらの装置は、多様な製品に実際に採用されている。問題は、所望の性能に対応する、最も価格の低い装置技術を選択することであるが、この場合、満足すべき効果を達成するために、比較的低い精度しか必要としないため、このようなシステムの製造は、価格の低い製品を用いて実現することができる。ソナーやレーダーに加え、一般消費者向けカメラに利用されるようなものなど、各種さまざまな技術を採用できる。視距離は、単純な論理と平均化プロセスを利用して、観察者の集合に対して最適化することもできる。

図６を参照すると、装置６０４と共に用いられる自動立体ディスプレイ６０１が示されており、この装置６０４は、観察者６０３の距離を測定する、いずれかのタイプの範囲特定装置である。

次に、ここに記載した最適化手続きを実行するために採用される実際のソフトウェアの実施形態について詳しく説明する。

自動立体ディスプレイ用のソフトウェア交互嵌合計算については、「自動立体ピクセル配列技術（Ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ Ｐｉｘｅｌ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）」という名称の米国特許公開第２００２００１１９６９号明細書に開示されており、この明細書を本願明細書の一部として援用する。

図７に示すように、この論理は、有限個数のサイズが等しいステレオ視像（７０１〜７０９）をディスプレイ（７１０）内に交互嵌合する必要があることを想定したものである。これらのステレオ視像を取得するプロセスは、コンピュータ生成から写真撮影まで様々である。これらのステレオ視像は、コンピュータファイル内に保存したり、対話式に処理したりできる。ソフトウェア交互嵌合プロセスに入力されると、視像は、ラスタ形式で表現されて、視像のラスタグリッド内の各カラーピクセル（７１１）は、赤７１２、緑７１３、および青７１４のサブピクセルで定義される。同様に、ディスプレイ７１０は、カラーピクセル７１５を持つ物理的ラスタディスプレイであり、このカラーピクセル７１５は、実際には、赤７１６、緑７１７、および青７１８からなる１組のサブピクセルである。これらのサブピクセルは、当該サブピクセル同士の間に隙間が存在してもよいため、ピクセル領域を完全に埋めるものではないが、下記の計算には影響を及ぼさない。

スクリーン７１０の寸法に対するステレオ視像７０１〜７０９の寸法は、この計算に影響を与えない。好ましい実施例において、サイズの等しい９つのステレオ視像が存在し、ディスプレイのサイズは、ステレオ視像の横方向サイズの３倍、また、ステレオ視像の縦方向サイズの３倍に等しい。交互嵌合プロセスは、ステレオ視像のアスペクト比を変更しないため、ステレオ視像のアスペクト比は、ディスプレイのアスペクト比と一致していると想定する。

ソフトウェア交互嵌合プロセスは、ステレオ視像のサブピクセルからディスプレイ面へのサブピクセルのマッピングを決定する。すべてのディスプレイピクセル内に、赤、緑、および青の各サブピクセルのマッピングが行われる。一例として、第１ディスプレイピクセル７１５について、サブピクセル（７１６，７１７，７１８）のマッピング（７１９赤、７２０緑、７２１青）は、それぞれ、ステレオ視像（７０２，７０６，７０９）内のサブピクセル（７２２，７２３，７２４）に基づいたものである。

レンチキュールの物理幅を測定できるように、モニタ上のサブピクセルの物理幅も測定することができる。これらを関連付ける一般的な測定は、ピクセル対レンチキュールのピッチ比を特定することである。図８に、ディスプレイ内のピクセル列８０１の上に位置する一連のレンチキュール８０２を示す。ピッチ８０３は、単一のレンチキュールがカバーするピクセルの数である。この数は、整数である必要はない。

このピッチ比を決定することにより、レンチキュールと、そのレンチキュールの下に位置するディスプレイのＲＧＢサブピクセルの幾何学的関係を簡単に記述できる。

図９に示すように、ディスプレイのピクセル列９０２上に設けられたレンチキュール９０１は、各ステレオ視像に１つずつ対応する複数の等区画に分割される。ディスプレイのピクセル列内にある各サブピクセル９１２は、１つずつ検査されて、サブピクセルの中心位置９１３が計算される。次に、このレンチキュラー区画の位置に応じて、サブピクセルに、特定の視像が選択される。Ｖ個の視像が存在するときに、中心位置が最初の区画内に入る場合は、視像Ｖが選択され、中心位置が最後の区画に入る場合は、視像１、という具合に選択される。

視像が決定された後、次のステップは、ディスプレイサブピクセルに用いる色値を特定することである。利用する色値は、ディスプレイピクセルと同一比率の位置（幅、高さ）で選択されたステレオ視像内の同一色（ＲＧＢ）のサブピクセルを選択することによって決定される。

この論理には、サブピクセルが位置するレンチキュール区画のすべてを考慮する重み付け手法を行うことを含め、いくつかのバリエーションがある。また、ラスタディスプレイに対するレンチキュールの傾斜も考慮する必要がある。ただし、視距離に関わる本発明を記述するという目的においては、これらの詳細な改良点を検討する必要はない。

テストプログラムは、交互嵌合された視像の生成に利用される。所定数の視像は、対比色（赤／緑、黒／白など）を利用して定義される。標準的な一実施例において、９つの視像は、最初の４つの赤と、中央の１つの黒と、最後の４つの緑とを用いて定義される。オペレータは、ピクセルに対するレンチキュールのピッチの比率に使用する値を入力して、ディスプレイの幅寸法と高さ寸法を指定する。次いで、結果的に得られる交互嵌合パターンが計算されて、ディスプレイに表示される。既知の距離において適切に視認すると、オペレータは、左目で赤、右目で緑を見ることになる。

このようなテストプログラムを用いて、結果的に得られたパターンを各種の距離で見ることによって、オペレータは、所望の各視距離における最適なピッチの値を実験的に決定することができる。このプロセスは、視認したパターンが、所望の視位置において、一方の眼で完全な赤、もう一方の眼で完全な緑に見えるまで、ピッチ値に対して繰り返すことを含む。完了時には、視距離とレンチキュールピッチとを含むピッチテーブルが生成される。ピッチ値と視距離は、必ずしも比例関係にあるとは限らない。

テーブル内のエントリ数は任意である。テーブルを構築する際には、いくつかの方針を利用することができる。１つ目は、すべてのモニタに対応する所定の距離を求めるというものである。たとえば、２つの固定の視距離（たとえば、３フィートと１５フィート）は、すべての視野状況に対して十分であると考えられる場合である。２つ目は、一連の連続する視距離を求めるというものである。この場合、可能な限り多数の視距離について、ピッチを設定する必要がある。３つ目は、モニタのモデル間の物理的距離を変更できる範囲を表す定性的距離（たとえば、近傍、中間、遠方）を求めるというものである。

前述のテストプログラムを利用してピッチテーブルを定義したら、次の目標は、交互嵌合視認プログラムにテーブル情報を適用することである。このようなプログラム（前述した米国特許公開第２００２００１１９６９号明細書に記載されるようなプログラム）は、マッピング手法を用いて、交互嵌合を実行する。このマップは、サブピクセルに視像を対応付けるもので、既に説明したとおりである。異なるピッチ値を持つマップを生成することにより、その結果として、特定の視距離について最適化された交互嵌合視像を実現できる。

図１０に、ピッチテーブルを利用するいくつかの実施例を示す。ピッチテーブルは、ｘ軸１００６上に定義された視距離と、ｙ軸１００７上に定義されたピッチとを持つグラフ１００１として表現できる。ピッチテーブル内の各エントリは、このグラフ内のポイント１００８として表現でき、特定の視位置１００９とピッチ値１０１０で表される。

ピッチテーブルを利用した４つの実施例（１００２，１００３，１００４，１００５）が考えられる。第１の実施例１００２において、ピッチテーブルは、デフォルト値１０１１と、その対応ピッチ１０１２とを含むものとして想定され、これらは、視距離が定義されない場合に利用することができる。

第２の実施例１００３では、ユーザ１０１３が視距離を指定する。テーブル内に定義された最も近い視距離１０１４を検索することによって、適切なピッチ１０１５を決定することができる。この実施例で可能な用途は、ピッチテーブル内の利用可能な距離のうちの１つのみをユーザが選択できるようにすることである。

第３の実施例１００４では、１次補間プロセスを利用して、適切なピッチを達成する。この場合、ユーザが特定の視距離１０１６を入力したら、１次補間法１０１７を利用して、比例するピッチ値１０１８に到達できる。

第４の実施例１００５では、３次補間プロセスを利用して、適切なピッチを達成する。ピッチのポイントによって定義される関数を表す曲線１０２０を設定する。ユーザが特定の視距離１０１９を入力すると、そのポイントにおける曲線の値がピッチ値１０２１に利用される。

ピッチが決定されると、交互嵌合マップが計算されるので、このマップを利用して交互嵌合を実行することで、指定された視距離に対応した最適な画像が得られる。

マッピングされたサブピクセル画像要素の横方向の間隔を調整して、特定の視距離または視距離範囲内からの自動立体画像の視野を最適化する手段について説明した。レンズシートそのものは固定されたままであり、この調整は、各種の手段により水平方向の左右に平行移動されるサブピクセルの配列内で全面的に実行される。したがって、サブピクセルの相対並置状態は、レンチキュラーシートの固定要素に対して、左または右にシフトされる。レンズシート要素を所定の位置に残せるようにしたことで、視距離を最適化する現実的なシステムが提供され、閲覧者は、ディスプレイスクリーンに対してどのような位置に存在していたとしても、最も鮮明で最も深い立体像を見ることができる。

レンチキュラーステレオグラムの構造を示す斜視図である。 図１の構造から採用した個別のレンチキュールおよび対応する交互嵌合画像の構造を示す斜視図である。 レンチキュラースクリーンのピッチに対してプリントのピッチを較正するためのテストターゲットを示す斜視図である。 レンチキュラースクリーンおよびテストターゲットを調整する際に、観察者の位置設定に使用される装置を示す図である。 視角を最適化するための必要な調整を行わない状態で、観察点から見たレンチキュラースクリーンおよびプリント列を示す模式図である。 遠方の観察点から見た、レンチキュラースクリーンおよびプリント列を示す模式図である。 レンチキュラースクリーンおよびプリント列について、視角を最適化するために必要な調整を示す模式図である。 テスト枠と、円柱状ステレオグラムのプリントまたは投影ディスプレイを示す図である。 狭い視域内の近傍および遠方から自動立体像を見る状態を模式的に示す図である。 広い視域内の近傍および遠方から自動立体像を見る状態を模式的に示す図である。 図５Ａおよび図５Ｂを補助的に活用して本開示内容と組み合わせて使用される距離追跡システムを示す模式図である。 ソフトウェア交互嵌合プロセスを示す概念図である。 レンチキュラーピッチの決定方法を模式的に示す図である。 サブピクセルマッピングの決定方法を模式的に示す図である。 ４つの視距離とピッチの実施例とを示す一連のグラフである。

Claims (7)

1. レンチキュラーステレオグラムの視距離を最適化する方法であって、
   ステレオグラムからの選択された視距離に対応する最適なピッチ値を決定し、
   ピッチテーブルを生成することで、視距離が、その視距離の各最適ピッチ値と関連付けられ、
   前記ピッチテーブルを利用して、各視距離に対応した交互嵌合視像を生成する、
   ことを含む方法。
2. レンチキュラースクリーンと密着並置される画像を提供するステレオグラムシステムであって、
   ステレオグラムからの指定の視距離が、レンチキュラースクリーンの個別の最適ピッチ値と関連付けられるテーブルとして構成されたデータ記憶装置と、
   前記テーブル上で動作して、前記最適ピッチ値に基づいて、各視距離に対応した交互嵌合視像のマッピングを生成する交互嵌合プログラムと、
   を含むシステム。
3. 所望の視距離を選択する選択装置を更に含む、請求項２に記載のシステム。
4. 関連付けられたピッチ値を持たない所望の視距離に対して、デフォルト値が提供される、請求項３に記載のシステム。
5. 関連付けられたピッチ値を持たない所望の視距離に対して、その所望の視距離に最も近い視距離に関連付けられているピッチ値が選択される、請求項３に記載のシステム。
6. 関連付けられたピッチ値を持たない所望の距離に対して、１次補間プロセスを利用して、関連するピッチ値が決定される、請求項３に記載のシステム。
7. 関連付けられたピッチ値を持たない所望の距離に対して、３次補間プロセスを利用して、関連するピッチ値が決定される、請求項３に記載のシステム。

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