JP5154543B2 - ３ｄディスプレイの帯域幅の改良 - Google Patents

Description

本発明は，自動立体ディスプレイ装置に関する。本発明はまた，自動立体ディスプレイの操作方法に関する。

３Ｄ画像を生成する立証された方法は，視聴者にそれぞれの眼で，あるシーンの異なる斜視図を見させるものである。これを実行する方法の１つは，画面に２個の異なる偏光画像を表示し，視聴者にそれぞれの眼に偏光フィルタをかけさせるものである。

自動立体ディスプレイまたは３次元（３Ｄ）ディスプレイは，２次元（２Ｄ）ディスプレイと共に開口またはスリットアレイを利用して３Ｄ画像を表示することにより実施することができる。この装置の原理は，スリットアレイを通して２次元（２Ｄ）画像を見る時，スリットアレイを画面からある距離だけ引き離してから，視聴者はそれぞれの眼で２Ｄ画像の異なる部分を見るものである。適切な画像がレンダリングされ，２Ｄディスプレイ上に表示されると，視聴者はそれぞれの目にフィルタを着用する必要なしに，視聴者のそれぞれの眼に対し異なる斜視画像が表示されうる。

大半の３Ｄディスプレイ技術で品質を決定する１つの重要なパラメータは，３Ｄディスプレイによって提示されるデータ量として定義される帯域幅である。幅広い表示画面に対し高解像度の大深度を達成するには，通常，大きな帯域幅を必要とする。

本発明の実施例は，高解像度の３Ｄ画像を表示するため，自動立体ディスプレイ装置の帯域幅制限を克服できる方法を示す。

本書に開示する本発明は，ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＩＢ２００５／００１４８０号に記載されるスキャニングスリット時分割システムで実行することができる。しかしながら，本発明は他のディスプレイシステムと共に利用することもできる。

スキャニングスリットシステムでは，ディスプレイ前方の異なる位置に高速で異なる絵を見せることにより，３Ｄ効果を生成する。高フレームレート２Ｄディスプレイにシャッターを組み合わせることによりこれを達成する。このシャッターはディスプレイと同期し，２Ｄディスプレイの異なる部分が特定の位置からのみ見えるようにしている。図１の左の画像は，狭いスリットから見る視聴者が片目で１つずつ，２つの別の領域を見る様子を示す。この単純なスリットシステムから３Ｄディスプレイを作るには，視聴者にスキャニングシャッターが透明な窓として見えるくらい十分に速く，スリットを横に移動させなければならない。ちらつきなしと認知されるだけ速くすべてのスリットが更新されると，視聴者はあらゆる位置からフル解像度の基となる２Ｄディスプレイを見ることになる。２Ｄディスプレイは，図１の右の画像に示すように，シャッターのスリットの開口と同期する異なる画像を示す。

本発明の実施態様は，自動立体ディスプレイの帯域幅を改良する分野を対象とする。帯域幅は，一定の期間に自動立体ディスプレイによって表示可能な画像情報量と考えることができる。自動立体ディスプレイは，動画３Ｄ画像または３Ｄビデオを表示するために利用されてもよい。３Ｄ動画はコンピュータで生成されてもよく，このようにして動画の各フレームの斜視図は，動画シーンと関連する基本３Ｄデータから容易にレンダリングされてもよい。

少なくとも１秒あたり２４フレームあると，視聴者は円滑な動画を認知する。しかしながら，画面がこのレートで更新されると，視聴者はちらつきを認知する。これは，動画レートより高速の画面リフレッシュレートで，画面上に表示される画像を更新することで打開される。たとえば，映画映写は各動画フレームを２回示し，これにより１秒あたり４８回の画面更新速度を生じる。

自動立体ディスプレイ装置は，切替可能な開口アレイまたはシャッターアレイを利用する。切替可能な開口アレイとは，切替可能スリットのアレイである。切替可能開口は電気光学的であってもよいし，液晶を用いてもよい。原則として，アレイの第１切替可能開口が開き，正しくレンダリングされた画像をその後に表示する。そして視聴者はそれぞれの眼で画像の異なる部分を見るが，各部分は異なる斜視図の一部である。第１切替可能開口が閉じて，その後第２切替可能開口が開き，その工程が繰り返される。実際には，２個以上の開口が同時に開く。複数の開口が，それぞれ間隔をあけた他方と同時に開き，適切な画像部分がそれぞれの後ろの画面領域に表示される。開口または開口群が開いている間，画面に表示される２Ｄ画像はサブフレームである。開口群の最小数は，目的とする３Ｄ画像品質によって決まる。開口群の数で，ディスプレイ更新時間中に表示しなければならないサブフレーム数が決まる。

映画映写の例を続けると，表示リフレッシュ時間は１秒の４８分の１である。８個の開口群があれば，リフレッシュフレーム毎に８個のサブフレームが表示される。これには，１秒の３８４分の１，または約２．６ｍｓのサブフレーム表示時間が必要である。

デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）のような時分割ディスプレイを２Ｄディスプレイに利用することができる。ＤＭＤは一般に一定強度の光源を用い，フレームの各画素を照明する時間量を制御する。この時間は，視聴者に輝度と解釈され，画素を照明する時間が長いほど，認知される画素は明るくなる。時分割ディスプレイは，画面上で画素が照明される最小時間を有する。これにより，画面上に表示される可能性がある画像のビット深度が制限され，次に自動立体ディスプレイが制限される。

本発明のある側面によれば，自動立体ディスプレイを動作させる方法が提供される。自動立体ディスプレイ装置は，切替可能な開口アレイと画面とを含み，前記方法は，第１期間に画面上に画像の一部を表示する工程と，切替可能な開口アレイを用いて，画像の一部が完全にまたは部分的に見える第２期間を制限して切替可能アレイを用いる工程とを含む。ここで，第２期間は第１期間よりも短い。

第１期間は，画面上の画素表示の最小期間であってもよい。画面は一定強度の光源を用いて時分割されてもよい。画面は時分割され一定強度の画素を表示されてもよい。

ある画素群では，同じ開口で目に見える画像を制限する。時分割画面では，開口が全画素の同じ画像要素を制限するよう，その群のすべての画素について画像要素（ビット）が同じ順序で配置されてもよい。

特定の開口が，画面の領域が見える時間を制限する。この画面領域は特定の画素セットを含む。時分割画面では，開口が特定の画素セットの全画素について目的とする量を制限するよう，特定の画素セットで全画素について同じ大きさ順で各画素の時間成分（またはビット）を配置してもよい。さらに，時分割画面では，開口が閉じる時，適切な時間で全画素をクリップするよう，特定の画素セットの各画素を調整しなければならない。

本発明のある側面によれば，自動立体ディスプレイを動作させる方法が提供され，自動立体ディスプレイ装置は，切替可能な開口アレイと画面とを含み，前記方法は，切替可能な開口アレイを用いて，画面上に示された画像が視聴者に見える期間を制限する工程を含む。

本発明のある側面によれば，自動立体ディスプレイを動作させる方法が提供され，自動立体ディスプレイ装置は，切替可能な開口アレイと画面とを含み，前記方法は，切替可能な開口アレイを用いて，視聴者に見える画像の強度を減じる工程を含む。

切替可能な開口アレイが，画面上に示される画像が視聴者に見える期間を縮める程度は変化してもよい。切替可能な開口アレイが，画面上に示される画像が視聴者に見える期間を縮める時間の長さは変化してもよい。この時間の長さは画像輝度のグレイスケールレベルを定義する離散量において変化してもよい。

本発明のある側面によれば，自動立体ディスプレイを動作させる方法が提供され，自動立体ディスプレイ装置は，切替可能な開口アレイと画面とを含む。ここで，画面は最小の画像表示時間を有する。前記方法は，切替可能な開口アレイを用いて，画面上に表示される画像が見える時間量が最小の画像表示時間を下回るようにする工程を含む。

本発明のある側面によれば，自動立体ディスプレイを動作させる方法が提供され，自動立体ディスプレイ装置は，切替可能な開口アレイと画面とを含む。前記方法は，画面上にシーンの特定のフレームを第１期間中表示する工程と，切替可能な開口アレイを用いて画面の一部を第２期間中視聴者に見えるようにする工程とを含む。ここで，第２期間は第１期間の前に始まるか，または第２期間は第１期間の後に終了し，第２期間の一部の間，特定のフレームの直前または直後のフレームは画面の一部上で見えることを特徴とする。

本発明のある側面によれば，時分割自動立体ディスプレイを動作させる方法が提供され，自動立体ディスプレイ装置は，切替可能な開口アレイと画面とを含み，画面は可変出力輝度を有する。前記方法は，画面がフル輝度である時，フレームの明るい部分を表示する工程と，その後，画面の輝度が低下している時，フレームのより明るくない部分を表示する工程とを含む。

フレームの明るい部分と，フレームのより明るくない部分とを，隣接しない期間に表示してもよい。切替可能な開口アレイは，フレームの明るい部分とフレームのそれほど明るくない部分とを表示する時に，開口セットが開くように同期させてもよい。切替可能な開口アレイは，フレームの明るい部分とフレームのそれほど明るくない部分とを表示する時間の合間に，開口セットが閉じるように同期させてもよい。３次元画像のすべてのサブフレームの明るい部分は，時間的に隣接して表示されてもよい。３次元画像のすべてのサブフレームの明るさが劣る部分は時間的に隣接して表示されてもよい。

フレームの明るい部分は，画像の最上位ビット（ＭＳＢｓ）であってもよい。フレームのそれほど明るくない部分は，画像の最下位ビット（ＬＳＢｓ）であってもよい。異なる輝度レベルですべて表示されうる１レベル以上の明るい部分と１レベル以上のそれほど明るくない部分とがあってもよい。

本発明のある側面によれば，時分割自動立体ディスプレイを動作させる方法が提供され，自動立体ディスプレイ装置は，切替可能な開口アレイと画面とを含み，画面は可変出力輝度を有する。前記方法は，画面が第１輝度の時，フレームの第1輝度部分を表示する工程と，その後，画面が第２輝度の時，フレームの第２輝度部分を表示する工程とを含む。前記方法は，画面が１またはそれ以上の追加輝度である時，フレームの１又はそれ以上の追加輝度部分セットを表示する工程をさらに含んでもよい。第１，第２，および追加輝度レベルは異なってもよい。

画面の輝度は，光源へのパワー入力を減少させることによって低下されてもよい。画面の輝度は，光源と画面との間にフィルタを適用することによって低下させてもよい。画面は，異なる色を連続的に表示するよう配置されてもよい。カラーフィルタは，光源と画面との間に適用して，異なる色を画面に表示されるようにしてもよい。カラーフィルタは，カラーホイールの形状を取ってもよい。強度フィルタをカラーフィルタと共に用いて，画像の各色成分の明るい部分とそれほど明るくない部分とを連続的に表示させてもよい。

画面は，画像の異なる色成分を同時に表示してもよい。強度フィルタを用いて，画像の明るい部分と画像のそれほど明るくない部分とを逐次的に表示してもよい。

本発明のある側面によれば，自動立体ディスプレイを動作させる方法が提供され，前記自動立体ディスプレイ装置は，切替可能な開口アレイと画面とを含み，前記方法は，フレームを複数のサブフレームに分割する工程を含む。各サブフレームはフレームの異なる部分を表す。各サブフレームは異なってもよい。切替可能な開口アレイは，複数の開口が各サブフレームについて開くように同期される。サブフレームは，視聴者が複数のサブフレームのすべてを元のフレームと同じ画像であると認知するよう高速で続けて表示される。連続するサブフレームの表示速度が十分に速い場合，視聴者は，残像により複数のサブフレームのすべてを認知する。

特定グループの開放された開口について２以上のサブフレームが表示されてもよい。第１のサブフレームはＬＳＢｓを含み，第２のサブフレームはＬＳＢｓを含まない。あるいは，第１のサブフレーム中の第１画素選択はＬＳＢｓを含んでもよく，第２のサブフレームの第２画素選択はＬＳＢｓを含んでもよく，第２画素選択は第１画素選択の逆の選択である。第１画素選択は，チェスボードパターンの状態で，画面の１つおきの画素を含んでもよい。画素選択は，１つのサブフレームが前記パターンを含み，１つのサブフレームが前記パターンの逆を含む高周波数パターンであってもよい。

ほぼ同時に，第１開口を閉じて第２開口を開き，この時間が切替時間になる。切替時間は，共有時空間のはじめ，または終わり，または間であってもよい。共有時空間とは，第１および第２期間の間の期間である。

切替可能な開口アレイは，共有時空間中に透明状態と不透明状態との間で切り替わってもよい。第１期間に画像の第１部分を表示する画面領域を用いて，第２期間に画像の第２部分を表示することができる。共有時空間とは，第１期間および第２期間の間の期間である。ほぼ同時に第１開口が閉じて第２開口が開き，この時間が切替時間である。切替時間は，共有時間のはじめ，または間，または終わりであってもよい。

画像の第１部分および第２部分は時間的に隣接する。従って，画像の第１部分および第２部分は，各画像の最下位ビット表示のため同じ時空間を共有する。あるいは，共有時空間は，第１シャッターおよび第２シャッターの間で交互に用いられる。

本発明のある側面によれば，第１プロジェクタと第２プロジェクタとを含む自動立体ディスプレイ装置の操作方法が提供される。各プロジェクタは異なる偏光の光と，光の偏光を保持する画面と，第１偏光シャッターと，第２偏光シャッターとを用いる。前記方法は，第１偏光シャッターおよび第２偏光シャッターの偏光状態を選択的に切り替えて，視聴者に対して，１つプロジェクタからの画像を画面の特定の部分に選択的に表示する工程を含む。

本発明のある側面によれば，自動立体ディスプレイ装置であって，
第１プロジェクタおよび第２プロジェクタであって，異なる偏光の光を用いるそれぞれのプロジェクタと，
光の偏光を保持する画面と，
第１偏光シャッターと，及び
第２偏光シャッターとを含み，
第１シャッターおよび第２偏光シャッターの偏光状態を選択的に切り替えて，視聴者に対して，１つのプロジェクタからの画像を画面の特定の部分上に選択的に表示する自動立体ディスプレイ装置が提供される。

本発明のある側面によれば，自動立体ディスプレイ装置であって，
画面と，
水平方向に偏光された光で動作するよう配置された第１プロジェクタと，
垂直方向に光で動作するよう配置された第２プロジェクタと，
その中を通過する光偏光を選択的に回転させるように配置された第１切替可能偏光アレイと，その中を通過する光偏光を選択的に回転させるように配置された第２切替可能偏光アレイとを含む自動立体ディスプレイ装置が提供される。

本発明のある側面によれば，画面と切替可能な開口アレイとを含む自動立体ディスプレイ装置であって，画面は複数の画像を同時に表示し，各画像は異なる光束を含み，切替可能な開口アレイの各開口は干渉フィルタと協働する自動立体ディスプレイ装置が提供される。各干渉フィルタは，１個の光束の光を通すよう配置されてもよい。各光束は，区別された赤，緑，及び青の光周波数のセットであってもよい。

本発明のある側面によれば，自動立体ディスプレイ装置であって，
複数の２Ｄ画像生成器であって，異なる特性の光を用いるそれぞれの画像生成器と，
各２Ｄ画像生成器からの光の特性を保持する画面と，
切替可能な開口アレイであって，フィルタを含むそれぞれの開口と，
ここで，前記開口は選択的に切り替えられて，視聴者に対して，画面の特定の部分上で２Ｄ画像生成器からの画像を選択的に表示する自動立体ディスプレイ装置が提供される。

各２Ｄ画像生成器はプロジェクタであってもよい。光の特性は偏光であってもよい。光の特性は周波数であってもよい。光の特性は光束であってもよい。

開口アレイのそれぞれの開口は関連するレンズを有してもよい。レンズは，画面のようにシャッターと同じ側，あるいは画面に対してシャッターと反対側に設置されてもよい。開口アレイのそれぞれの開口は２枚の関連するレンズを開口の両側に１枚ずつ有してもよい。

開口アレイのそれぞれの開口は関連するホログラフィック素子を有してもよい。ホログラフィック素子は，画面のようにシャッターと同じ側，あるいは画面に対してシャッターと反対側に設置されてもよい。開口アレイのそれぞれ開口は，２個の関連するホログラフィック素子を開口の両側に１個ずつ有してもよい。

画面は，非対称の光学ディフューザを含んでもよい。ディフューザの観察角度に左右されるディフューザで異なる画像が見えるように，複数の画像が，異なる入射角で画面に投影されてもよい。異なる入射角は，複数のプロジェクタを用いて達成されてもよい。異なる入射角は，少なくとも１個のミラーを用いて，プロジェクタとディフューザとの間に複数の光路を生成することによって単一のプロジェクタから達成されてもよい。

ヘッド追跡装置を用いて，視聴者の位置を監視してもよい。その後，自動立体ディスプレイ装置によって表示される画像は，検出されたユーザの位置に応じてレンダリングされる。

画面は，第１拡散要素と第２拡散要素の２つの拡散要素を含んでもよく，第１拡散要素は，第２拡散要素と開口アレイとの間に配置される。第１拡散要素は第２拡散要素からの光に対して透明である。第２拡散要素は背景画像を表示し，自動立体ディスプレイの視野深度を増大させる。

開口アレイは，走査開口の間の黒いストライプを含んでもよい。特定数の走査開口について，走査開口間に導入される黒いストライプにより，開口が狭まる。黒いストライプは，第１開口セットを閉じ，切替可能な開口アレイの第２開口セットの走査のみ行うことで実施されてもよい。これにより深度解像度が改良される。

開口アレイは，走査開口の間の平均値開口を含んでもよい。特定数の走査開口について，走査開口間に導入される平均値開口により開口が狭まる。平均値開口は，第１の隣接する走査開口が開放される期間の終了前に平均値開口を開き，第２の隣接する走査開口が開放される期間中に平均値開口を閉じることで実施されてもよい。平均値開口が開放される時間の長さは，第２の隣接する開口が開放される時間と一致する時間の中間点を有してもよい。平均値開口が開放される時間の長さは，第１の隣接する開口が閉じられる時間と一致する時間の中間点を有してもよい。

平均値開口は，第１の隣接する走査開口が開放される期間へ平均値開口を半分開き，第２の隣接する走査開口が開放される期間へ平均値開口を半分閉じることにより実施されてもよい。第１および第２の隣接する走査開口は，平均値開口の両側にある。

本発明の側面によれば，自動立体ディスプレイを動作させる方法が提供される。自動立体ディスプレイ装置は，切替可能な開口アレイと画面とを含み，前記方法は，
第１期間に，画面にシーンの第１フレームを表示する工程と，
第１期間に，切替可能な開口アレイの第１開口を開放する工程と，
第２期間に，画面にシーンの第２フレームを表示する工程と，
第２期間に，切替可能な開口アレイの第２開口を開放する工程と，
第１期間の間中，中間開口を開放する工程と，
第２期間の間中，中間開口を閉じる工程とを含み，前記中間開口は第１開口および第２開口の間にある。

自動立体ディスプレイ装置は，複数のサブフレームとして３次元画像を表示する。それぞれのサブフレームは，開口アレイの少なくとも１個の開放スリットに対応してレンダリングされる。サブフレームは複数のレンダリングされた画像のストリップを含んでもよく，それぞれのストリップは特定のスリットについてレンダリングされる。それぞれのサブフレームについて，複数の空間的に離れたスリットを逐次的に開放し，レンダリングされた画像ストリップをそれぞれの開放スリットの後ろの画面に表示する。スリットは，１又はそれ以上の開口を含んでもよい。スリットが含む開口が多いほど，スリットが広くなる。３次元画像は，第１幅のスリットを有する第１サブフレームセットと，第２幅のスリットを有する第２サブフレームセットとを示すことによって表示されてもよい。

本発明の側面によれば，装置の動作の間中，少なくとも次の１つを設定するよう配置された中央構成ユニットを含む自動立体ディスプレイ装置であって，
表示画像のビット深度と，
視聴者が連続視差を経験する視野角度範囲と，
３Ｄ画像の見かけ上の深度と，
表示画像の空間解像度と，
表示画像のフリッカーレートと，および
表示画像の動画速度と，
のうち少なくとも１つが設定される中央構成ユニットを含む自動立体ディスプレイ装置が提供される。

本発明の側面によれば，自動立体ディスプレイ装置であって，
動作の間中，視差バリアのスリット幅が，同時に開く隣接する開口の数によって決定される切替可能な開口アレイと，
２Ｄ画像ソースを含む画面であって，可変フレーム速度と可変画素ビット深度とを表示することができる画像ソースと，及び
自動立体ディスプレイ装置の構成に従って，自動立体ディスプレイ装置上に表示する画像をレンダリングするよう配置された適合レンダリング装置と，を含む自動立体ディスプレイ装置が提供される。

自動立体ディスプレイ装置はシャッターアレイを有する。第１および第２切替可能な開口アレイは，シャッターアレイを形成することができる。シャッターアレイはディスプレイ画面と協働してディスプレイ装置を作成してもよい。ディスプレイ画面とシャッターアレイとの間の分離を変化させる配置によって，異なる目的のためにディスプレイ装置の特性を変更してもよい。前記配置は，モータと，ワームギアと，ディスプレイ装置の各角部のラックとを含む簡単な電気機械的な配置であってもよい。

帯域幅改良の種類
３Ｄディスプレイシステムは，帯域幅を用途に応じて異なる方法で優先順位を付けられるという意味でフレキシブルであることができる。全体帯域幅は，アドレス指定可能画素の総数と，アドレス指定可能画素１個当たりのカラービットの数として定義される。上述の時分割システムにおいては，帯域幅は次の４つの要因の組み合わせである。
１．内在ディスプレイ上の単一フレームに対するＸＹ解像度
２．各画素のカラービット深度
３．フル３Ｄフレーム内に提示される固有フレームの数
４．各固有フレームの反復率

ある帯域幅について，上記ポイント２および３の間で優先させる１つを選択してもよい。たとえば，カラー深度が低下する場合，固有フレームの数が増え，画像の深度がよくするか，又は視野領域を広げる。

表示される３Ｄデータと観客によって，帯域幅の優先順位を付ける方法において異なったトレードオフを設けたいと考えるかもしれない。そこで，このトレードオフを動的に変更できるようにする方法が貴重になる。これは，３Ｄディスプレイシステムの複数の部分に動的制御を加えることによって達成されてもよい。そしてユーザは，ソフトウェアまたはその他の入力インターフェイスを介して設定をコントロールされてもよい。

ユーザの視点から，変更してもよい主要特性は次の通りである。
１．カラーまたはグレイスケールビット深度
２．視聴者が連続的視差を経験する領域の大きさまたは角度
３．画像の深度品質
４．ＸＹ（水平および垂直）空間解像度
５．フリッカーレート
６．動画レート

このような柔軟性を実行するひとつの方法は，システム設定に関する指示を異なるシステム構成要素に送る中央構成ユニットを持つことである。中央構成ユニットとして制御パネルを用いたブロック図の例を図１６に示す。このユニットは，使用中の３Ｄアプリケーションを走らせているＰＣでもよい。設定変更のための別個の通信チャンネルを介して，または既存の同期およびデータ転送チャンネルに埋め込んで指示を送ることができる。その動作は例を用いて説明する。

基本例では，ディスプレイは５ビットグレイスケールビット深度を持ち，あるスリットの連続視差による角度は４５度で，ある深度品質を持つ。この設定を図１７に示す。これは，次の特定の設定の結果である。
ｄ＝シャッターと内在ディスプレイ面との間の距離
ｌ＝シャッターのスリット幅
Ｎ＝内在ディスプレイに表示される固有フレームの数。この場合，これは同時に開くスリット間のスリット幅ｌのスリット数に等しい。この例ではＮ＝６である。

説明を単純にするため，例の複雑性を制限する。Ｎは相当に大きくなることがあり，開口の後ろの画像部分は開口後ろに中心づけられない。エッジ効果は詳細に述べない。また，視聴者が経験する連続視差による実際の角度は，特定のスリットまたは開口の連続視差による角度と同じでない場合がある。

ユーザは連続視差による領域の大きさを約８０度に増やすことにする。しかしながら，これは別の特性を犠牲にせずに達成することはできない。図１８に示す第１の例では，グレイスケールビット深度は維持されるが，深度品質が低下する。
１．中央構成ユニットは，視野領域を約４５度から約８０度に上げるユーザからの入力を保存する。
２．Ｉ２Ｃチャンネル，または他のインターフェイスを介して，シャッターの電子制御ユニットに指示を送る。シャッター駆動シーケンスが変わり，２またはそれ以上の隣接するコラムが同時に切り替えられ，初期状態の幅の２倍であるスリット幅ｌとなる。同じ効果を達成する別の方法は，シャッターと内在ディスプレイとの間の距離ｄを縮める機構に指示を送るものである。
３．プロジェクタ等，内在ディスプレイは，Ｉ２Ｃ又はその他通信チャンネル上の通信を介して新しい設定を受け取る。同じ数の固有フレームと同じグレイスケールビット深度とを維持するよう指示される。同じ数の固有フレームをより広い視野領域で表示するため，深度品質は低下させられる。内在ディスプレイには，スリットの後ろに示される画像部分の大きさと座標に関する新しい指示が必要になる場合がある。
４．レンダリングエンジンが新しい設定を受け取る。レンダリングエンジンは，レンダリング画像データに用いられる円錐の座標と，内在ディスプレイに送られた画像部分のサイズを変更する。この例では，画像部分のサイズは２倍になる。レンダリング方法または他のフィルタを変更する情報も用いて，特定設定の画像品質を最適化してもよい。
５．ソフトウェアアプリケーションまたは他のコンテンツソースが新しい設定を受け取る。例えば，この情報を用いて，あるシーンの視野角度が最大になるシーンのデータをより多く含むことができる。

第２の例では，深度品質を維持するため，視野領域が増えてグレイスケールビット深度が低下する。
１．中央構成ユニットは，視野領域を約４５度から約８０度に上げ，グレイスケールビット深度を下げるユーザからの入力を保存する。
２．プロジェクタ等，内在ディスプレイまたは画面が，ビット深度を５ビットから４ビットに下げるために画像化シーケンスを変更するよう指示される。この例では，これにより固有フレームＮの数が６から１２と２倍になることが可能になる。内在ディスプレイは，スリットの後ろに表示される画像部分の大きさと座標に関する新しい指示が必要になる場合がある。
３．シャッターの電子制御ユニットに指示が送られる。ディスプレイフレームと同期させる６グループのスリットを有する代わりに，１２グループのスリットをディスプレイフレームと同期させるようにシャッター駆動シーケンスを変更する。スリットが開く時間は半分になり，内在ディスプレイのフレームと同じ持続時間に減少する。スリット幅ｌは一定に保たれる。
４．レンダリングエンジンが新しい設定を受け取る。対応してこれがレンダリング画像データに用いられる円錐を変更し，内在ディスプレイに送られる画像部分のサイズは２倍になる。
５．ソフトウェアアプリケーションまたは他のコンテンツソースが新しい設定を受け取る。例えば，この情報を用いて，あるシーンの視野角度が最大になるシーンのデータをより多く含むことができる。

上記の例から，柔軟なシステムを達成するには次のようないくつかの要素が代表的であることがわかる。
・効果的なスリット幅と切替シーケンスを変更できるシャッターとシャッター電子装置。これを達成する１つの方法は，グループで切り替えられる多数の非常に幅の狭いスリットによってより広い効果的なスリット幅を生成することである。
・内在ディスプレイのような柔軟な画像ソース。たとえば，この画像ソースにより，カラーまたはグレイスケールビット深度を減少させることによりフレーム速度を上げることができる。フレームレートは，フリッカーレート，動画レート，または空間解像度を減少させることによっても上げることができる。
・選択されたディスプレイ設定に基づき画像ソースに画像データを与えることのできる適合レンダリング解決法。

さらに，シャッターと内在ディスプレイとの間の距離ｄを変化させるための機構を追加してもよい。

ユーザは，小さい，あるいは連続したインクリメントで上記特性のいずれかを変更するコントロールを与えられてもよい。状況により，多数のプリセットを代わりに提供する方が望ましい場合がある。この一例では，２つのプリセットの間で切り替える場合，多数の特性を変更する１つのユーザ設定と複数のユーザ設定を持つことができる。

帯域幅改良の２つの領域を以下に取り上げる。
ディスプレイの帯域幅の増加−これは基本的３Ｄディスプレイセットアップの帯域幅をいかに増やすことができるかに着目する。
システムの帯域幅の増加−これは，ディスプレイの基本原理を修正することにより，いかに帯域幅をさらに増やすことができるか，そしていかにもっと効率的に用いることができるかに着目する。

ディスプレイ帯域幅の増加
以下のセクションでシステム帯域幅を増加する方法について完全に説明するには，２Ｄディスプレイと比較して，３Ｄディスプレイから生じる追加的制限および可能性に関する背景を示すことが有益である。

映画映写機等の２Ｄディスプレイシステムでは，フレームは一般に１シーンの画像の時系列の中の画像である。フレーム持続時間は，円滑な動画とするため画像を十分速く更新できるように設定される。映画では，この動画レートは１秒当たり２４フレームである。しかしながら，画像または光源がこの動画レートでのみ更新されると，目は一般にちらつきを認知する。映画映写機で，ちらつきを与えないだけ高い全体的なリフレッシュレートを与えるため，すべてのフレームを連続して２回表示するのはこのためである。

３Ｄシステムでは，各動画フレームは本質的にシーンの異なる視点を表す多数のサブフレームからなる。時分割システムでは，これらは速いシーケンスで表示される。そのため，各サブフレームの持続時間はフレーム全体より短く，応答時間に関する要求を上げる。さらに，サブフレームは，ちらつきと認知されるいかなる周波数要素も生じないよう反復・分布させなければならない。一般に，これはフル３Ｄフレームの持続時間が動画レートを超えるようなレートでサブフレームのシーケンスを走らせることによって解決する。２Ｄディスプレイに比べ，これにより次の重要な相違が生じる。
・サブフレームが情報を表示しなければならない持続時間が，２Ｄシステムより短い。これにより，応答時間に対する要求が上がる。フィールドシーケンシャルカラーシステムでは，同じビット深度を保持するためビット持続時間も減らさなくてはならない。
・各サブフレームは，一般に最小動画レートより高いレートで反復される。２Ｄシステムと異なり，これは単に同じサブフレームを速く連続して２回表示することでは解決できないが，これは，動画レートでは周波数成分を持ち続けるからである。その結果，同じサブフレームは一般に定期的な間隔で反復される。

ビット長さの減少
ＤＭＤ等の時分割画像ソースでは，帯域幅は最下位ビット（ＬＳＢ）の最短可能持続時間によって部分的に決定される。固定強度光源を用いる場合，その後のビットは一般にＬＳＢ持続時間の２のべき乗である。そのため，ＬＳＢ持続時間を減らすことで，ビット深度を増やすか，1秒あたりのフレーム数を増やすか，その両方が可能になる。

場合により，帯域幅を画像ソースが十分短いＬＳＢをサポートできないレベルに上げることを望む場合がある。これを達成する１つの方法は，画像ソースと光学シャッターを，光を変調もする別の装置に同期させることである。このやり方には次のいくつかのオプションがある。
１．画像装置の前で光の強度を変調する
２．画像装置の前で光パルスの長さを変調する
３．画像装置の後ろで光の強度を変調する
４．画像装置の後ろで光パルスの長さを変調する

上記方法を組み合わせることができる。これらを画像装置の一部または全体に適用することができる。自己発光画像装置では，方法３および方法４を用いることができる。上記方法１または方法２を実施する１つの方法は，光源を画像ソースと同期させることである。たとえば，画像装置全体のすべてのＬＳＢが同じ時間窓に置かれる場合，光源をＬＳＢ終了前にオフに切り換えて，画像ソースが提供するＬＳＢより短い光のとびを与えることによって，ＬＳＢの強度を減じることができる。光源はまた，強度を引き下げるためＬＳＢ持続時間の間暗くすることもできる。光源は例えば，ＬＥＤまたはＬＣＤバックライトとすることができる。一定光源と，強度可変のＬＥＤとを組み合わせることもできる。光源を変化させる代わりに，強度ホイールなどの可変フィルタを，光源と画像装置との間において同じ効果を得ることができる。他のビットまたはビットグループに異なる強度を選択することもできる。極端な場合，光の強度は各ビットプレーンについて固有となる。

サブフレームを２以上の部分サブフレームに分割することを選ぶこともできる。たとえば，高位ビットの部分サブフレームすべてを高い光強度のグループで表示してから，下位ビットの部分サブフレームを低い光強度のグループで表示することができる。これにより，光源が強度を切り替えなければならない必要速度が，各サブフレームを分割していない場合に比べて減少する。正しいスリットが各部分サブフレームに開くようにシャッターシーケンスを変更しなければならないのは明らかである。

上記原理の変形例は，強度レベルの異なる２つの光源を持つことである。シャッターを用いて光源間を切り替え，交互のフレームまたはフレームの一部について画像装置を照明することができる。

上記方法３および方法４を実施する１つの方法は，画像装置の後ろにシャッターまたはフィルタを用いることである。スキャニングスリットシステムでは，すでにシャッターが設置され，この目的のために利用することができる。画像装置からのＬＳＢが遮断されるなど，シャッターが透明から遮光になる場合，ＬＳＢは再び減少する。ＬＳＢの強度を下げるグレイ状態とすることもできる。上記の方法はＬＳＢに限定されない。各ビットの光強度を変更することが可能である。

目は低光強度ではちらつき（フリッカー）に対する感度が低い。そのため，上位ビットより低周波数で下位ビットを表示することが可能である。たとえば，あるフレームレートは，画像ソースが提供できるより短い持続時間のＬＳＢを必要とする場合がある。ＬＳＢを１つおきのフレームに制限することで，その持続時間を倍にすることができ，画像ソースの最小ＬＳＢ持続時間要件が満たされる。この方法はＬＳＢに制約されず，より上位のビットに拡張することができる。ＬＳＢまたは他のビットは，１つおきのフレームより少なくてもよい。すなわち，ＬＳＢの表示は２個またはそれ以上のフレームをスキップすることができる。

上記方法を実施するには２つ以上の方法がある。全体のフレーム持続時間を一定にして，ＬＳＢを含むフレームがＬＳＢを含まないフレームと同じ長さになるようにすることができる。ＬＳＢを含まないフレームでは，ＬＳＢの時間窓は暗時間に置き換えられる。あるいは，全体のフレーム持続時間を，ＬＳＢのあるフレームとＬＳＢのないフレームとの間で変えることができる。これは，各スリットを異なる期間に開かれるシャッターによってサポートされうる。たとえば，１つおきのフレームのみＬＳＢを含む場合，シャッターの期間はＬＳＢのないフレームと，ＬＳＢのあるフレーム（ｔ+ＬＳＢ持続時間）との間で変化する。

この方法は，交互空間パターンのオーバレイによって実施することができる。この例は，１フレームについて１つおきの画素がＬＳＢを表示し，１つおきの画素がＬＳＢを表示しないような交互のチェッカーボードパターンとなる。次のフレームでは，チェッカーボードパターンは逆になり，前のフレームでＬＳＢを表示した画素がＬＳＢを表示せず，逆もまた同様である。全体として，この例においては，各画素は１つおきのフレームに存在するＬＳＢを有する。この方法により，全体的にみてちらつきの認知を下げることができる。ＬＳＢが各フレームの一部に平均して存在する場合，多くの異なるパターンを用いることができる。

グレイスケール帯域幅の増加
ある点で，画像装置はより多くの帯域幅を得るためＬＳＢの縮小をそれ以上サポートしなくなる。アプリケーションによっては，カラーにおいてよりグレイスケールにおいて高いビット深度を持つ方が望ましい。たとえば，医療用Ｘ線は非常に高いビット深度グレイスケール情報を含む場合があるが，カラービット深度はそれほど重要ではない。これは，異なる光学回路が異なるベースカラーを提供するモードと，異なる光学回路が異なる白光強度を提供する別のモードとの間で切り替え可能な設定によって達成することができる。

これを達成する１つの方法は，カラーフィルタと静的強度フィルタとの間で切り替え可能とすることである。後者は隣接するが重なり合わない強度値範囲をカバーすることができる。例を挙げると，１５ビットグレイスケール範囲は，３個の５ビットグレイスケールチップを用いて，１/３２ｘおよび１/１０２４ｘ強度フィルタをこのチップの２つに適用することによって達成することができる。上位５つのビットをフィルタのないチップに送り，中間の５ビットを１/３２ｘチップに送り，最後の５ビットを１/１０２４ｘチップに送る。異なる強度レベルを達成する別の方法は，単一の光源とビームスプリッタとを用いるものである。さらに別の方法は，異なる強度の光源を用いるものである。この例として，低輝度プロジェクタにＬＥＤ光源を用いるものが挙げられる。これにより，低輝度プロジェクタで上述のように光変調を用いることもできるようになる。

なお，１０ビットのグレイスケールを得るために２個の光学回路を用いることもできるが，３個にすることで，機械的にフィルタを切り替えて１５ビットＲＧＢシステムを与えることができる。

電子入力ボードを，ＲＧＢ入力信号を異なるカラー信号又は異なるグレイスケール帯に分割できるよう設計することができる。

画像装置への電子信号の分配を実施するにはいくつか方法がある。１つの方法は，中央入力ボードを設けて，すべての利用可能な画像装置に適切なデータを分配し，これらを同期させることである。別の方法は，同期させた複数の入力ボードを用いて，データを分配し，画像装置を同期させるものである。

カラー帯域幅の増加
２個以上のチップを用いてより高いグレイスケールレベルを達成するのと同じ方法で，３個以上の光学回路を用いて各ベースカラーのビット深度を増やすことができる。たとえば，別の設定では６個またはそれ以上の光学回路を用いて，２４ビット値の４ビットをそれぞれのプロジェクタに割り当てることにより，３０００ｆｐｓで２４ビットのＲＧＢを与えることができる。

さらに別の設定では，１個の光学回路に１つのカラーホイールと，他の光学回路に強度フィルタを含んでもよい。この方法によって，フルカラービット深度より高いグレイスケールビット深度を得ることができる。

フレーム間の時空間共有
場合により，時間的に隣接する２個のサブフレームに，図２に示すような下位ビットについて同じ時空間を共有させることもできる。たとえば，これは，１つのサブフレームがＬＳＢを０に設定した場合，次のサブフレームもＬＳＢを０に設定しなければならないことを意味する。サブフレームが時空間の利用を交互にすることも意味する。

これを可能にすることで，場合によっては上述の原理の一部をより効果的に実施することができる。原理の実施には，次を含むが，限定されるものではない。

１．時空間の利用を連続するサブフレーム間で交互に行う。画像装置後のシャッターは，１サイクルｃ＝１において，共有時空間の単数または複数のビットが１つのサブフレーム，例えばサブフレーム２に属し，次のサイクルでは隣接するサブフレーム，例えばサブフレーム１に属するよう切替を交互に行う。図３は，フレーム１とフレーム２との間の共有時空間についてこれをどのように用いるかを示す。
２．別の例は，共有時空間が，画像装置がサポートできる最短光パルスの場合である。そこでシャッターを利用してパルスをさらに減少させることができる。時空間を共有することにより，場合によってはサブフレームのディスプレイレートを増大することができる。図４は，サブフレーム１とサブフレーム２との間でこれをどのように実施するかを示す。
３．共有時空間の別の例を「帯域幅の効果的利用」と題するセクションで以下に説明する。

２つの上述の実施方法を，シャッターを用いてＬＳＢを遮断し，ＬＳＢ+１を示すサブフレームを入れ替えることにより組み合わせることもできる。

システム帯域幅増加
多層構造システムのフィルタ
上記の方法には，ある１つの時点で画像面上の１つの画像のみ示している。さらに帯域幅を増すため，ある１つの時点で複数の画像を表示することができる。一般的な解決法は，画像面上に重ね合わせた画像セットを含む。そしてシャッターは，特定のスリットまたは開口に１つまたはサブセットの画像を選択するフィルタを含む。

偏光
これの１つの例は，異なる偏光で光を重ね合わせることである。２個のプロジェクタを用いて，光の偏光を保持するディフューザと共に，１つを垂直，１つを水平偏光とし，これらが同じ空間で重ね合わされる２個の独立したシステムとして作用するようシャッターを設計することができる。図５はこのようなシステムの一例を示す。

この例において，シャッターAとシャッターBは液晶セルを表す。ある時点についてディスプレイの中央の領域を考える。中央には，シャッターAのスリット７の開口と同期する水平向きプロジェクタ（H）からのストリップがある。そのため，スリット７からの円錐は水平偏光についてのみ開かなければならない。スリット５，６，８および９は，あらゆる偏光に対して閉じていなければならない。一方，スリット４および１０からの円錐は垂直偏光についてのみ開く。このように，領域Hは２つの領域Vと完全に重なるが，これは，２つの独立した画像を投影して２倍のシステム帯域幅を得られることを意味する。

動作は次の通りである。シャッターBはスリット６，７および８の光をねじらない。これは，領域Hからではなく領域Vからの光がこれらスリットについて偏光フィルタBによってフィルタリングされることを意味する。一方，スリット３，４，５および９，１０，１１は光をねじり，領域Ｖからではなく領域Hからの光をフィルタリングする。これですべての光が水平に偏光される。シャッターAのスリット４，７および１０は，光の偏光をねじり，スリットで垂直フィルタを通過するよう設定される。スリット５，６，８および９は偏光をねじらないため，光は垂直フィルタによって遮断される。

シャッターBは，すべての光が水平に偏光されて出るため，暗帯を生じないことに注意する。これは，最大視野角度外に出ると隣接する領域が見えることを意味する。必要に応じて第３のシャッターを追加して，このクロストークを遮断してもよい。

シャッターBは，静的補償フィルムと置き換えてもよい。このフィルムは，偏光をねじらないストライプでインターレースされる偏光をねじるストライプを有する。この場合，このストライプを１スリットにするように選択してもよく，できるだけシャッターAに近づけるようにストライプを置いてもよい。

通常は白および通常は黒のモード両方に用いることのできる対称的な立ち上がり時間と立下り時間を持つ液晶により，上記システムで単一シャッターを有することができる。ここでは各スリットに交互に偏光フィルタを用いることになる。

カラーフィルタ
相補的RGB光フィルタと共に複数のプロジェクタによって同様のアプローチを用いてもよい。各プロジェクタは特定の赤，緑，青周波数の光を投影する。赤周波数，緑周波数，および青周波数は光束を限定する。このようなカラー画像を投影するための装置は周知である。これらプロジェクタを，シャッターで干渉フィルタを組み合わせてもよい。プロジェクタ以外のディスプレイタイプを同様に用いることもできる。

投影装置は，放射スペクトルを複数の部分的光束Ｒ_１Ｇ_１Ｂ_１，Ｒ_２Ｇ_２Ｂ_２，・・・Ｒ_ＮＧ_ＮＢ_Ｎに分割する。各束は異なる画像モジュレータによって変調されるが，これは１またはそれ以上のDMDであってもよい。そして光線がビームインテグレータによって再結合され，ディフューザに投影される。

シャッターは，切替可能な開口アレイを含んでもよく，ここで各開口は１つの光束のみ送られるように干渉フィルタを有する。たとえば，ストライプ１，N+1，２N+１等が光束Ｒ_１Ｇ_１Ｂ_１を通し，ストライプ２，N+２，２N+２等が束Ｒ_２Ｇ_２Ｂ_２からの光を通し，ストライプN，２N，３Nなどが束Ｒ_ＮＧ_ＮＢ_Ｎからの光を通す。各光束とその対応するスリットセットは独立したシステムを形成し，各システムは，周知のスキャニングスリットディスプレイと同じ方法で動作するよう，重ね合わされる。この方法の変形例を，静的視差バリアシステムを含む他の３Dディスプレイシステムに用いてもよい。

レンズシステムとの組み合わせ
フレームレートを上げずにディスプレイの帯域幅と輝度を上げる１つの方法は，同様の原理の技術をレンズディスプレイに用いられるものと組み合わせることである。この例を図６に示す。これも，現在のレンズディスプレイに対する改良となるが，主要な問題は，画素サイズや画素数を困難にしすぎることなく，広い視野や多くの視点を得ることである。

必要なものは，シャッターの直前，直後または両方に設置したレンズまたはホログラフィック光学素子である。各スリットに1個のレンズまたは光学的同等物となる。これがディスプレイのあるポイントからレンズに向かって出る円錐となり，レンズがこれをレンズまたはスリットと同じ幅の平行する光線に形成する。水平視差のみでは，垂直方向では単に透明に作用する必要がある。ディスプレイから十分離れた視聴者は，ディスプレイの一部からの光の組み合わせであるカラーでレンズの幅の画素を見ることになる。これは，ディスプレイの解像度がシャッターの解像度より高い場合，レンズがない場合と比べて大きな利点である。そのため，フレームレートをそれ以上上げられない時に帯域幅を増やす方法として大きな関心がある。また，フレームレートを上げることに比べて輝度を改良する。

指向性ディフューザとの組み合わせ
フレームレートを上げずにディスプレイの帯域幅と輝度を上げる１つの方法は，同様の原理を持つ技術をホログラフィックディフューザディスプレイに組み合わせることである。

事実，非対称ディフューザと呼ばれることもある指向性ディフューザによって，３つの別個の画像をたがいに重ねることができる。しかしながら，どんな視角または視点からでも単一の画像のみ見えなければならない。図７の左図は，スキャニングスリットの通常の設定である。多かれ少なかれ平行な光が入り，ディフューザによって全方向に拡散される。そのため，開いたスリットは，それぞれのスリットについて表示される画像の間のクロストークを防ぐため十分に間隔をあけなければならない。右図の指向性ディフューザでは，開いたスリットは共にさらに近づけることができる。これは，ディフューザの隣接する領域からのクロストークが異なるプロジェクタから入ることになるためである。領域ｂを考慮する。通常のディフューザでは，これはスリット８と同期し，スリット５および１１が同時に開くことで大きな視角でクロストークが生じる。しかしながら，このような視角で異なるプロジェクタからの情報を見ると，クロストークにはスリット５および１１についてレンダリングされる画像を含んでもよい。これらの画像は，ディフューザを見る角度が異なるため，スリット５を通しては見えない。この設定には，制御された拡散角度を与え，異なるプロジェクタからの光領域を正確に整列させることのできるディフューザが必要である。これを達成する１つの方法は，ホログラフィック光学素子を用いることである。

複数のプロジェクタを持つことは望ましくない場合がある。たとえば，１つのプロジェクタの帯域幅を増やすことによってフォームファクターを小さくしたい場合がある。時分割には常に，帯域幅を増やすためにそれ以上は他の方法を用いなければならない上限がある。単一のプロジェクタでは，次のステップとしては解像度を上げることで，これを用いて視点数を増やす。

１つの選択肢は，わずかに幾何形状を変えたウェッジを用いることである。図８に示したウェッジを考慮する。この場合，非常に高い水平解像度を持つプロジェクタを用いて幅広いディスプレイを作成してもよい。

ここで，幅の広いウェッジの代わりに，高い視角の光を図９のように中央ストリップで反射させてもよい。これは実際には３つの異なる位置から投影する３つの低解像度プロジェクタを持つのと同等である。実際のプロジェクタは正面（上のセクションB）から投影し，２つの見かけ上プロジェクタは側面（上のセクションAおよびC）から投影する。この原理を指向性ディフューザと組み合わせることで，単一の高解像度高フレームレートプロジェクタを用いて帯域幅を増大することができる。これは，図９に示す３つの異なるプロジェクタ位置からそれぞれ画像領域A，BおよびCを投影する３つのプロジェクタを持つのと同様となる。指向性ディフューザは，どの視角からでも画像A，BまたはCの１つのみ見えるようにする。同様の効果は，ウェッジを用いない光学システムのミラーを用いて達成することができる。これで光路がプロジェクタから拡散スクリーンまで開き，光路側のミラーが反射側を生成する。

ヘッドトラッキングによる帯域幅利用の最適化
３D画像品質は，同じ帯域幅をより狭い視野に向けることで改良できる。これを行う１つの方法は，１又はそれ以上のヘッドトラッキング装置を用いることである。このような装置は，１人又はそれ以上の視聴者がディスプレイに対してどこに位置するかを突き止めることができる。この情報を用いて，各視聴者の位置を中心とした円錐視野を生成することができる。視聴者が動くと，円錐視野の中心も移動する。円錐視野にはシーンの２つ以上視点を含め，観察者の目の間の距離より広くすることができる。このように，視線追跡装置は既存視線追跡ディスプレイほど正確である必要はない。

視線追跡を用いて，シーンのどのパートにユーザが焦点を合わせているかを特定することもできる。シーンの画像品質は中央画像面までの距離とともに変化するため，状況によっては，ユーザが焦点を当てている場所に応じて深度面をシフトすることが望ましい。そのため，焦点領域を中央画像面にできるだけ近づけることができる。この機能はハードウェアまたはソフトウェアのいずれかで実施することができる。この視野深度効果をソフトウェアで実施する１つの方法は，わずかに異なる視点からのシーンの複数のレンダーを蓄積して，カメラ錐台がすべて中央画像面で交差するようにすることである。

複数深度による帯域幅利用の最適化
高帯域幅の要件は一般に，非常に深いシーン，すなわち，大きい深度に渡って対象が広がる場合により重要である。たとえば，これはメインシーンのはるか後ろに背景がある場合に問題になり得る。背景を改良する１つの方法は，画像を表示するディスプレイを２以上持つことである。図１０において，ディフューザ１は，シャッターと同期するメイン画像を示す。これは，ディフューザ２から来る光に対して透明であり，プロジェクタから来る光に対して拡散的である。この効果を達成する１つの方法は，ホログラフィック光学素子を用いることである。ディユーザ２は背景情報，すなわち，下の物体２等，ディフューザ２の後ろの物体を示す。ディフューザ１は他のすべての情報を示す。対象が半透明に見えるのを避けたい場合，ディフューザ１とディフューザ２の画像両方を同期させ，どの視角についてもディフューザの一方のみ情報を示すようにできる。また，ディフューザ１の後ろに第２のシャッターを置くこともできる。これによりディフューザ１上の画素が透明で，他全てのインスタンスで黒であると仮定されるとき，画素が透明になる。この場合，ディフューザ２は，すべてのフレームについて一定で，シーン全体の動画レートで更新しさえすればよい画像ソースになり得る。

帯域幅の効果的利用
サブフレーム間での時空間共有の原理はさらに広範囲に拡張されうる。スキャニングスリットディスプレイシステムの効果的解像度はバーチャルポイントのディフューザ／ディスプレイ面からの距離とともに減少する。１つの修復法は，スリットの間に黒帯を導入することによってスリットを狭くすることである。図１１において，奇数スリットは常に閉じ，偶数スリットがスキャンされる。

これにより，静的視差バリアが機能する方法を，そのまま受け入れることができる画像に施すことができる。しかし，画像は薄暗く，黒いストライプが不快になり得る。利点は幅の狭いスリットで，これにより図１３に示すディスプレイ画素によって掃引されるボリュームのサイズが減少する。

各奇数スリットをブロックする代わりに，このスリットで隣接するスリットの平均値を示すことができる。たとえば，スリット９は，スリット８および１０のサブフレーム間の平均である画素値を示すことになる。これは，スリット９のシャッターをスリット８のサブフレームへ半分開き，スリット１０のサブフレームへ半分閉じることで達成できる。図１２のタイミング図を参照。

これを別の方法で説明すると，２つの隣接するスリットは，常に同時に開く期間を有するということである。

ディスプレイ面上のポイントについては，照明効果がないと仮定すると，画素値はスリット８および１０について同一であり，その結果，スリット９について同一となる。そのため，輝度は増加し，ストライプは図１１の設定と比較して取り除かれる。ディスプレイ面を外れたポイントについては，ディフューザ上の画素値はサブフレーム８と１０の間で異なるものになる。スリット８および１０についてディフューザ上の同じ画素による掃引量を考えると，スリット９の同一画素とこれらが大きく重なり合っていることがわかる。その結果，スリット９に固有のフレームを示せたとしても，フレーム９の画素値はスリット８および１０の画素値に大きく依存したものになっていたであろう。視野の数は２倍になると思われる。妥協点は，隣接する視野の間の遷移を限定することになる。たとえば，ディスプレイ上のある画素について１つの視野またはスリットインクリメントでフルブラックからフルホワイトの状態になるのは不可能である。代わりに，フルブラックから５０％グレイの状態になることも制限されてもよい。しかしながら，この制限によりシーンに大きな視角的劣化が生じないこともあるのに注意しなければならない。これを理解するため，図１３を考慮する。図１３は，ディフューザ上の画素と，シャッター中のオープンスリットを示す。円錐は，ディフューザの前で自由に動く観察者に対して，ディフューザ上の画素の状態に仮想物体が影響する領域を表す。

図１４は，２個の隣接するシャッタースリットについて同じ画素の円錐を表す。ここで明らかになるのは，２つの領域が相当に重なり合っていることである。たとえば，ディフューザの面では，重なりは全体になる。他の深度でも相当に重なりがあることに注意しなければならないが，重なりは全体ではなく，多くの場合，画素は異なるシャッタースリットについて異なる値を持つことになる。たとえば，仮想物体１は，オープンスリットの画素値にのみ影響することになる。一方で物体２は対象の両スリットの画素値に影響しなければならない。

ディフューザ面内または近くの物体については，隣接するフレーム（隣接するシャッタースリットに対応）間でディフューザ上の画素に大きな遷移はない。この面の画像は全方向で同じに見えるため，これは筋が通る。このような画像を示すのに（照明効果を無視するなら）３Ｄディスプレイはかならずしも必要ではない。ディフューザからさらに離れた物体については，物体の場所によって，画素値に大きな遷移を生じることも生じないこともある。すなわち，物体２は両スリットの円錐中に存在するため，物体１は物体２より遷移が大きくなる。これは，ディスプレイシステムに固有の制限で，帯域幅が限定されていると現実を理想的に表現することはできないという事実を反映している。しかしながら，多くのレンダリング方法にとって，上記２個の円錐が大きく重なるという事実は，画素値の遷移が制限されるということを意味するということを注意しなければならない。結論は，２個の隣接するサブフレームについて同じ画素が取る値の遷移は，システム幾何形状の固有の限定によって制限されるということである。

事実，輝度又は視野をもっと増すためにサブフレームをさらに重ねることもできる。その結果，隣接するスリットだけでなく，遠くのスリットでも相互依存が高くなる。

このスキームにより，時分割ディスプレイのビットシーケンスを，２個又はそれ以上の隣接するシャッターが同時に開く各時間窓ですべてのビットを比例的に表すようにすることで，より正確な補間を与えることができる。図１５の例は，３ビット・フレームについてのこのようなビットシーケンスを示す。LSB+1およびMSBは，フレームの半分のポイントの両側で２つの部分に分かれる。LSBは分かれておらず，サブフレームの中央に位置する。

さらに拡張すると，画素を有するシャッター又はスリットというよりむしろ他の開口が含まれることになる。この場合，水平および垂直両方向に時間の重なりが起こり得る。

後続サブフレーム間の類似性を，ディスプレイの異なる部分を局所的にまたはディスプレイ全体で分析することによってもシステムを改良することができる場合がある。サブフレーム全体でも部分でも原理は同じである。そして時間の重なりを後続フレーム間の相違に適合させることができる。サブフレームの順序は，フレーム間の差の合計が最小になるように，または最大差が最小になるように，または平均差が最小になるように，または他を定量的に測定するために変更することができる。

３Dフレーム内のスリット幅の変更
前のセクションで述べたように，スキャニングスリットディスプレイシステムの効果的な解像度は，バーチャルポイントのディフューザ/ディスプレイ面からの距離とともに減少し，この効果を軽減する方法の１つは，シャッタースリット幅を減少させることである。しかしながら，ディフューザ面から離れたバーチャルポイントにとっては，近いポイントよりスリットを薄くする要件の方が一般に重要である。同時に，ディスプレイから遠く離れたバーチャルポイントを低い画像品質とすることも許容可能である。この事実を利用して，異なるスリット幅を持つ２またはそれ以上のインターレースシステムを効果的に作り上げるシステムを構築することができる。

図１７に記載する６個の固有フレームと６個のスリット群とを含む単純なシステムの基本的設定を考慮する。各サブフレームは，図１９に示したようにフレームサイクル内に示す。このサイクルを，視聴者がちらつきに気付かないほど十分に速い速度で反復する。この事実により，ちらつきを生ずることなくサイクルを変更することができる。たとえば，図２０に示したように，各サブフレームの前半をサイクル開始時に置いて，後半をサイクルの末尾に置いてもよい。これには，シャッターシーケンスが新しい部分サブフレームに一致するよう変わることが必要である。例として，サブフレームの前半にMSBを，後半に下位ビットを含んでもよい。

シャッターシーケンスをさらに変更させると，第１のサブフレームセットのスリットを第２のサブフレームセットのスリットより狭くすることができる。図２１は，サイクルが９個のスリット群でスキャンした９個のサブフレーム１セットと，３スリット群でスキャンした３個の第２のサブフレーム１セットとを含む例を示す。この例において，第２のサブフレームセットのスリット幅は，第１のサブフレームセットのスリット幅よりも３倍広い。このように，スリットが狭く深度特性のよいシステムは，スリットの広いシステムと重ねられている。システムの基本例と比較すると，システムの一部は狭いスリットを有し，システムの一部は広いスリットを有している。いずれかの画素から目に届く光は同じである。しかしながら，９個の固有フレームに適合するようにシステム全体でスリット幅を減少させるならば，同じサイクル長さを維持するため光出力を落とす必要がある。

上記は一例にすぎない。システムをあらゆる数のサブフレームに分割することができ，そして各サブフレームの持続時間を異ならせることができる。１サイクル内のサブフレームの順序も変更することができる。この方法は，フィールドシーケンシャルカラーなしでシステムにも適用することでさえできる。

なお，スリットは物理的に広くあるいは狭くする必要がないことにも注意する。代わりに，１個，２個またはそれ以上のスリット群を同時に切り替えることにより同じ効果を達成することができる。

場合によっては，第１サブフレームについてレンダリングする情報を第２サブフレームに用いることができるように，第１のサブフレームを第２のサブフレームセットの倍数にすることが有利である。上記の例では倍数は３で，例として第１フレームセットからの部分的フレーム２，５および７は，第２セットの３個のサブフレームとして用いることができる。

この方法の極端なケースは，フルシャッターが透明である，そしてフレームまたはサブフレームが表示されるサイクル内で単一のサブフレームを追加することである。

場合により，この方法は，特定のサブフレームセットについてバーチャルシーンの一部のデータのみ示し，別のサブフレームセットについてはバーチャルシーンの別の一部または全体を示すことにより改良することができる。

スリット幅は，ディスプレイの幅に沿って変化させることもできる。シーンによって，異なる領域に優先順位をつけたいと望む場合もある。たとえば，ディスプレイの中央の物体に焦点を当てるシーンにおいて，スリットはディスプレイの中央において両側より狭くしてもよい。狭いスリットの領域も動的に動かしてもよい。視線追跡を用いて，またはその他ユーザデバイスを用いて領域を変更することにより，ユーザが焦点を当てているディスプレイの部分のスリットを狭くすることができる。

本発明の実施例を図示の例を特に参照しながら説明した。しかしながら，本発明の範囲を逸脱することなく，これらの例に変形や修正を加えることができることが理解される。

本発明の限定的でない実施例を，以下の添付の図面を参照し，例として記述する。
図１は，スリットを通して画面を見る視聴者を示す。 図２は，連続するサブフレームの間の共有時空間を示す。 図３は，連続するサイクルにおいて交互にサブフレームに用いられる共有時空間ところを示す。 図４は，連続するサイクルにおいてサブフレーム間で等しく共有される共有時空間を示す。 図５は，重ね合わせた水平および垂直偏光システムを示す。 図６は，レンズと組み合わせたシャッターを示す。 図７は，従来の指向性ディフューザと指向性ディフューザとの比較を示す。 図８は，指向性ディフューザと共に用いるのに適したプロジェクタ配置を示す。 図９は，指向性ディフューザと共に用いるのに適した別の配置を示す。 図１０は，２個のディフューザを含む配置を示す。 図１１は，奇数開口を常に閉じる狭スリット配置を示す。 図１２は，平均値スリットとしての奇数スリットの動作を示す。 図１３は，解像度を改良するための，３Ｄシーンのより狭い空間ボリュームを掃引する画面上の画素を示す。 図１４は，２個の隣接するスリットについて画素の画像円錐を示す。 図１５は，全ビットがサブフレーム持続時間の中間点周囲の時間に集中しているビットシーケンスを示す。 図１６は，中央構成ユニットの動作を示す。 図１７は，連続視差が利用可能な視野領域を示す。 図１８は，スリット幅が２個の切替可能開口の幅と等しいシャッター配置を示す。 図１９は，６グループのスリットのそれぞれについて表示されるサブフレームを含むフレームサイクルを示す。 図２０は，６グループのスリットのそれぞれについて表示される２個のサブフレームからなるフレームサイクルを示す。 図２１は，１１のスリット幅を有する９スリットグループについて表示された９個のサブフレームと，３１のスリット幅を有する３スリットグループについて表示された３個のサブフレームとを含むフレームサイクルを示す。

Claims (11)

1. 自動立体ディスプレイを動作させる方法であって，前記自動立体ディスプレイ装置は，切替可能な開口アレイと画面とを含み，前記方法は，
   第１期間に前記画面上に画像の一部を表示する工程と，
   前記切替可能な開口アレイを用いて，前記画像の一部が全体的にまたは部分的に見える第２期間を制限する工程と，
   ここで，前記自動立体ディスプレイの帯域幅を増やすために前記第２期間は前記第１期間よりも短く，
   前記切替可能な開口アレイを用いて，前記画面に表示される前記画像が見える前記第２期間を制限する時間の長さを，画像輝度のグレイスケールレベルを定義する離散量で変化させる工程と，を含む，
   方法。
2. 前記第１期間は，前記画面上の画素を表示するための最小期間である，請求項１に記載の方法。
3. 前記画面は，一定強度の光源を用いて時分割される，請求項１または２に記載の方法。
4. 前記画像の一部は画素群を含み，各画素の前記画像の要素は，前記開口が前記画素群中の全画素について同じ画像の要素を制限するように，前記画素群中の全画素について同じ順序で表示されるよう配置される，請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記画素群中の各画素の前記画像の要素は，同じ順序で表示されるように配置される，請求項３または４に記載の方法。
6. 前記画素群中の各画素の前記画像の要素は，同じタイミングで表示されるように配置される，請求項３，４または５に記載の方法。
7. 前記画像要素はビットである，請求項３に記載の方法。
8. 前記画面はＬＳＢの最小表示時間を有し，前記切替可能な開口アレイは前記ＬＳＢが見える時間量を減らす，請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記画面はＬＳＢの最小表示時間を有し，前記切替可能な開口アレイは前記ＬＳＢの可視平均強度を減らす，請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記方法は，異なる目的のために前記ディスプレイ装置の特性を変更するために，前記ディスプレイ画面と前記開口アレイとの間の分離を変更する工程をさらに含む，請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法を用いるために配置された自動立体ディスプレイ装置。

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