(57)【要約】開示事項は、少なくとも視者の前方にある画像表示装置および視覚手段を含む画像表示システムであり、視者の左目への入射光線と、右目への入射光線とを識別することによって見られる画像の奥行を連想させるためのオプティカルなピラミッド状部材を含むレリーフ構造にある。２〜３のピラミッド状部材は、画像を構成する各ピクセルのレリーフ構造に一体化され、その結果、部材のピラミッドのピクセルの配置は、重要ではなくなり、さらに、画像のモアレ歪の発生も妨げる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視者の左目への入射光線と右目への入射光線との識別によって観察される、画像の奥行を連想させるオプティカルなピラミッド状部材を含むレリーフ構造を有し、少なくとも視者の前方にある画像表示装置および視覚手段を含む画像表示システムにおいて、２〜３のピラミッド状部材が、画像を構成する各ピクセルのレリーフ構造に一体化されることを特徴とする画像表示システム。
【請求項２】
前記ピラミッド状部材は、マトリックス状に配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像表示システム。
【請求項３】
前記ピラミッド状部材は、４つの面からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示システム。
【請求項４】
前記ピラミッド状部材は、それぞれ底部を有し、ある列の前記ピラミッドの各底部はある位置を占め、その隣の列の前記ピラミッドの各底部は、前記ある位置を補足する位置を占めることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像表示システム。
【請求項５】
隣接するピラミッド状部材は、前記ピラミッドの頂部から底部までの異なる距離や高さを呈することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像表示システム。
【請求項６】
前記ピラミッドの高さは、ある方向に増大する一方、他の方向に減少することを特徴とする請求項５に記載の画像表示システム。
【請求項７】
マトリックス状に構成された前記ピラミッド状部材の列方向は、水平方向に対して約１５度の角度であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の画像表示システム。
【請求項８】
前記システムは、フレーム並びに画像処理手段を構成する画像を表示する手段を含み、この画像処理手段は、一方のフレームの左から右へのフレームのピクセルの鮮明さを変更し、他方のフレームの右から左へのフレームのピクセルの鮮明さを変更するように配されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像表示システム。
【請求項９】
前記システムは、左から右へ、およびその逆に鮮明さを変更する範囲を制御することができる手段を含むことを特徴とする請求項８に記載の画像表示システム。
【請求項１０】
前記システムは、前記表示手段に接続されたチョッパ回路を含み、この回路は、一方のフレームからと他方のフレームから、ピクセルのフレームの鮮明さを交互に変更するように配置することを特徴とする請求項８又は９に記載の画像表示システム。
【請求項１１】
前記チョッパ回路は、周波数の掃引を示す周波数で信号を送ることを特徴とする請求項１０に記載の画像表示システム。
【請求項１２】
前記視覚手段は、視覚的なピラミッド状部材を含むレリーフ構造を有し、前記表示装置に使用される箔の形状であり、或いは、前記オプティカル手段は、前記表示装置の前面プレートに一体化されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の画像表示システムの使用に適した画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視者の左目への入射光線と右目への入射光線との識別によって観察される、画像の奥行を連想させるオプティカルなピラミッド状部材を含むレリーフ構造を有し、少なくとも視者の前方にある画像表示装置および視覚手段を含む画像表示システムに関する。
【０００２】
さらに、本発明は、本発明に係る画像表示システムの使用に適した画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
このようなシステムは、国際公開９８／１７０６７号から知られている。この中で開示されたシステムは、画像処理手段によって連続的にシフトされる画像を表示する画像表示装置又はスクリーンを含む。このスクリーンに表示された後、画像は、スクリーンと視者の間に配された視覚手段によって変換される。その目的のため、視覚手段は、実質上、ピラミッド部の部材を含むレリーフ構造を有する。この部材のピラミッドが存在する結果、その頂部は、スクリーンの方向に向けられ、視者の左目への入射光線と右目への入射光線との間で識別力が生じる。これは、視者によって知覚される画像の奥行を連想させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実際には、このような状況では、既知のシステムで創り出される左目と右目の間の鮮明さの違いは、観察される画像の奥行を知覚させるには十分でない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、奥行情報を含む画像の改良ディスプレイのための画像表示システムを提供することにある。
【０００６】
この目的を達成するために、本発明に係る画像表示システムは、２〜３のピラミッド状部材を、画像を構成する各ピクセルのレリーフ構造に一体化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る画像表示システムの利点は、２〜３のピラミッド状部材によって形成される画像の光出力が増大するという事実にある。これは、得られた画像が、より鮮明でより簡単に見られるだけでなく、見られる画像の奥行の認識に関して改良点もみられる。
【０００８】
それに加えて、時間がかかり、画像表示装置に各ピクセルを表示する位置でピラミッドの従来から必要な配置は、得られた画像の光出力と好ましい奥行効果に関してもはや重要でない２〜３のピラミッド状部材を用いる場合に利点がある。従って、本発明に係る画像表示システムの製造の時間及びコスト費に関して相当の節約が得られる。
【０００９】
他の利点は、受光端で必要な奥行の知覚効果を得るために、１台のカメラだけが記録又は送信に必要になるという事実である。さらに、認識された奥行効果の認識は、好ましい奥行効果が、画像表示装置に関して視者の位置とは実質上無関係であるため、限られたエリアに制限されない。
【００１０】
本発明に係る画像表示システムの実施形態は、ピラミッド状部材がマトリックス状に配置されることに特徴がある。その結果、連続するピラミッドの行や列の明確な配置が形成され、例えば、レーザー技術によって容易に製造されたり、必要なら、簡単な方法でかなりの欠点を検査することができる。
【００１１】
単純で迅速な方法で製造することができる本発明に係る画像表示システムの実施形態は、ピラミッド状部材が４つの面を含むことに特徴がある。
【００１２】
本発明に係る画像表示システムの他の実施形態では、ピラミッド状部材が、それぞれ底部を有し、ある列のピラミッドの各底部がある位置にあって、隣列のピラミッドの各底部が、前記ある位置を補足する位置にあるということに特徴がある。各列ごとに異なる底部位置の利点は、他の列と比較して、ある列のアクティブなオプティカル面上の左目と右目によって異なって知覚することができる点にある。このことは、一方の知覚の鮮明さという点では、他方の目と比較する際に付随的に寄与する。その結果、奥行の知覚が高められる。
【００１３】
さらに、奥行の知覚を高める効果は、以下のようである。もし、一方の目が他方の目より多く受光するならば、非常に大量の光に関する情報は、受光量が増大するのに従って神経を介して脳に迅速に伝達することは、生理学上の既知の事実である。このことは、脳に伝達する情報に関する伝達時間或いは位相差について、付随的な違いを生じさせ、伝達時間の付随的な違いは、画像のさらなる奥行を見るに従って、脳によって解釈される。
【００１４】
本発明に係る画像表示システムの他の実施形態では、隣接するピラミッド状部材が、ピラミッドの頂部から底部まで、異なる距離／高さを示すことに特徴がある。レリーフ構造上のピラミッドの高さを変化させることによって、２つの目が、それぞれ画像の左側部と右側部で認識するという点で、付加的な違いが得られる。このことは、動画の奥行認識について特に重要であり、画像の移動は、画像の移動が左目によって認識されるものと、右目によって認識されるものとの付随的な相違に変換され、その結果、いわゆる奥行の認識が維持される。
【００１５】
さらに、この実施形態に関連して、使用される画像処理技術は、通常のプロセッサを使用する際に、ソフトウェア的に簡単かつ容易に実施される。
【００１６】
本発明の他の特殊な実施形態では、ピラミッドの高さは、一方の方向に増大し、他方の方向に減少する。この結果は、例えば、水平要素を含む方向の画像移動が、左目の受光量と右目の受光量の間の好ましい相違に導く。このことは、左から右への移動、および右から左への移動に関して、両方とも得られる。両方の場合、奥行の認識について好ましい結果になる。
【００１７】
さらに、本発明に係る画像表示システムの他の実施形態では、マトリックスを形成するピラミッド状部材の列方向が、水平方向に対して約１５度の角度であるという点に特徴がある。本発明に係る画像表示システムの実施形態では、画像の移動が垂直要素を含む場合、左目と右目でそれぞれ受光量間で違いを与えることができる。その結果、移動方向が垂直要素を含む場合にも、奥行を認識することができる。さらに、この実施形態では、モアレ歪の範囲を減少し、このよく知られた効果は、ブロック状のパター（patters） が、例えば、移動線がスクリーンに形成される結果として、テレビのスクリーンに表示される場合に生じる。１５度の角度は、等辺のピラミッドが使用され、底部の角度が６０度である場合に、特に、最適な角度であるように思われるため、列は、垂直に延びる底辺から始まる。
【００１８】
本発明に係る画像表示装置の使用に適したディスプレイ装置の実施形態では、視覚手段が、オプティカルなピラミッド状部材を含むレリーフ構造を有し、好ましくは、表示装置に使用される箔、ルーズ箔の形状であり、或いは、ピラミッド状部材は、ディスプレイ装置の前面プレートに一体化される。
【００１９】
本発明に係る画像表示システムの他の有利な実施形態では、システムが、フレーム並びに画像処理手段を構成する画像を表示するための手段を含み、この画像処理手段は、あるフレームで左から右へのフレームのピクセルの鮮明さを変更し、他のフレームで右から左へのフレームのピクセルの鮮明さを変更するように配置したことに特徴がある。
【００２０】
人間の目では、連続的に表示される鮮明さの処理フレームによって達成される効果は、異なる高さの隣接ピラミッドを使用することによって達成される効果と同じである。ソフトウェア的に実施される画像処理手段は、電子的な代替物であって、いわばハードウェアピラミッドを構成する。
【００２１】
この実施形態では、システムのオプティカルな実施形態の電子的な代替物を示し、隣接ピラミッドの高さを変化させる。左目と右目の光出力の違いについて、オプティカルな画像処理と電子画像の信号処理との交換可能性は、これによって図示される。
【００２２】
さらに、画像表示システムの代替実施形態では、左から右へ、およびその逆の鮮明さが変化する範囲を制御することが可能な手段を含む。この代替実施形態では、奥行効果は、鮮明さの変化の度合や傾斜を制御することによって、表示画像を認識することができる範囲に影響を及ぼすことができる手段を含むことに特徴がある。
【００２３】
本発明によって表示される画像の奥行を認識するのに適した画像表示システムの実施形態では、システムが、表示手段に接続されたチョッパ回路を含み、一方のフレームと他方のフレームのピクセルのフレームの鮮明さを交互に交代させるように配した点に特徴がある。
【００２４】
さらに、本発明に係る静止画像を表示するのに適した画像表示システムの改良実施形態では、前記チョッパ回路が、周波数の掃引を呈示する周波数で信号を送ることに特徴がある。
【００２５】
本発明に係る画像表示システムの使用に適した画像表示装置の実施形態では、オプティカルなピラミッド状部材を含むレリーフ構造を有する視覚手段は、表示装置に配される箔からなり、表示装置の前面のプレートと一体化される。上記説明の観点から、ピクセルのピラミッド位置はもはや重要ではないという事実を鑑みると、箔は、容易に取外し可能な箔でもよい。このような箔が使用されないと、表示装置の既知の画像が表示されるが、奥行を認識させる画像は、前記画像表示装置に使用するのが容易な箔を使用する場合に表示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係る画像表示システムは、添付図面を参考にしながら、詳細に説明する。
図１は、第２スクリーン又はディスプレイ装置（以下、スクリーンと呼ぶ）、或いはそれに一体化されたレリーフ構造の一部を示す。このレリーフ構造は、スクリーンから取外し自在な箔に、好ましくはこのようなスクリーンの前面プレートにある。表示装置の例として、例えばブラウン管、ＬＣＤスクリーンなどを備えるか否かは別として、例えば、テレビ用のスクリーン又はモニターである。このレリーフ構造は、視者の前方にあるオプティカルなピラミッド状部材の形状である視覚手段からできていて、例えば、精密レーザー技術によって箔に形成される。このピラミッドは、スクリーンを眺める視者から離れる方向に向いた頂部Ｔを有する。通過する発光点によってスクリーンが露出されると、図１のマトリックス形状に配されたピラミッド１は、その頂部の側に連続して露出され、その光は、ピラミッド１の表面で反射する。最も単純な形状では、図示されたピラミッド状部材のピラミッド１は、視者に向かって面する底部を含めて、４つの面からなる。発光点は、それ自体、既知の方法で、ピクチャー上にピクセルを形成し、２〜３の線が画像を形成する。画像が２つの交錯するフレーム又はフィールドからなる場合に、フレームは、ハーフ画像でスクリーンに記載される。ピクセルは、いわゆる不均一フレームから１つ、均一フレームから１つの場合に、２つのピクセルからなる。左目と右目が、視者がスクリーンの画像に奥行を知覚させるため、ピクセルから異なる光量を受けるように、ピラミッド１を含むレリーフに様々なピクセルの精密配置が問題になる。このように奥行を連想させる方法は、図１に概略的に示され、同図において、上側の２つのピラミッド１のハッチ部は、ピラミッドが左側の位置だとすると、左目でレリーフ構造から受ける光量を示し、一方、下側の２つのピラミッド１のハッチ部は、右目で、同じ左側から、レリーフ構造から受ける光量を示す。２つの目が競合して、光と鮮明さの違いと、脳で鮮明さ情報の到着時刻と、その解釈時刻との間で関連する違いが、視られる画像の奥行を知覚させる。
【００２７】
しかし、ピクセル上のレリーフが不正確に配置されると、奥行を正確に認識することができず、見られる画像に既知のモアレ歪を生じる。この２つの問題は、画像を構成する各ピクセルのレリーフ構造に２〜３のピラミッド状部材１を組み込むことによって、すぐに解決することができる。この関連で、例えば、３×３のピラミッド、好ましくは９×９、或いはそれ以上のピクセル当たりのピラミッドにある多数のピラミッドを使用することが考慮される。ピラミッドを実現する適当な技術は、現在、０．２μｍまで実現可能なレーザー技術、Ｘ線リソグラフィー、ビーム技術、或いは機械的な超高性能なダイアモンドカットを含む。
【００２８】
さらに、図１に示すように、右側の底部角に、或いは右側の上部角に延びる同様の第１列のピラミッド状部材の各底部は、ある位置にあって、底部の右側チップがあらゆる場合に右方向を占める。同様に、右側の底部角に、或いは右側の上部角に延びる隣接する第２列の各底部は、前記ある位置を補足する位置を占める。このように、底部のハニカム構造は、いわば奥行の知覚を基礎とする鮮明さに違いを生じるように構成される。
【００２９】
奥行の認識が、スクリーン上の動画の場合も維持されるなら、移動は、このように奥行を認識するために、いわば左目と右目の鮮明さの違いに変更されることになる。このアイデアは、連続するピラミッド１が、頂部Ｔからピラミッドの底部Ｇまで測定され、異なる距離や高さを呈する実施態様で具体化される。特に、ピラミッド１の高さは、例えば、図１の左から右に増大する一方、ピラミッド１の隣接する列の高さは、右から左に減少する。ゆるやかな高さの違いは、ピラミッド列に対して、例えば０から１０μｍまで増大し、隣接する列に対して１０から０μｍまで減少する。もし、例えば、ピラミッド１の高さの違いから生じる鮮明さの違いは、奥行を認識させる。
【００３０】
垂直要素を含む移動方向の場合も、鮮明さや奥行の認識の違いを得るために、図１に示すレリーフ構造は変更される。特に、変更の最適角度は、ピラミッド１の底部Ｇを形成する角度の大きさに接続する。６０度の角度からなる等辺の底部に、マトリックスを構成するピラミッド状部材の列方向は、水平に対して約１５度の角度で延ばす必要があり、その結果、垂直方向の動きも奥行の認識を与え、モアレ効果は、さらに抑圧される。その結果、後方から前方へ、或いはその逆の画像対象の移動も、視者の方に、或いは視者から離れる方向の現実的な動きを認識することができる。
【００３１】
テレビシステムなど、それ自体で既知である画像表示システムは、上述したように、均一でかつ不均一なフレームで構成される画像を表示するように配置される。さらに、システムは、あるフレームの左から右へのフレームのピクセルの鮮明さを変えるように配され、またあるフレームの右から左へのフレームのピクセルの鮮明さを変えるように同様に配される画像処理手段を備えている。また、図２Ａおよび図２Ｂの矢印で指示する鮮明さ線の傾きに影響を与えることによって表示される奥行の程度を調整することができることがわかる。実際、画像表示システムは、鮮明さが左から右に、およびその逆に変化する範囲を制御するための同様な手段を含む。鮮明さ線の傾きの逆は、まさにスクリーンの前方に僅かに画像を表示することができ、スクリーンから像を部分的に表示させるように見える。
【００３２】
現在では、奥行を認識させるために画像に動きがある。さらに、画像を移動させる場合に、奥行の認識を改善するため、前記認識を電子手段によっても連想させることができる。これは、画像表示システムにおいて、表示手段に接続されたチョッパ回路を一体化させることによってなされ、チョッパ回路は交互に変更される、一方のフレームからと、他方のフレームからのピクセルのフレームの鮮明さのために配される。これは、図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃにより明瞭に示される。この場合、不均一線（図２Ａ参照）の左に位置するピクセルが、不均一線（図２Ａ参照）の右に位置するピクセルよりも暗く表示されるという不均一なフレームとして得られる。逆に、均一線の右にあるピクセルが、均一線の左にあるピクセルよりも暗く表示されることで得られる（図２Ａ参照）。この点は、奥行を認識するのに、光学的よりも電子的に寄与して、この場合も、左目と右目の受光の間で時間差を創り出す。図２Ｃは、マトリックス状のピラミッド１が、まず均一フレームのピクセルから受光し、反射後にいずれか一方の目に送られることを示す。その直後に、他方の目が不均一フレームからピクセルを受け取る。しかし、対応ピクセルは、左目と右目で異なる光の強度を有し、表示される画像の奥行認識を連想させるのを高める。
【００３３】
コンピュータのモニターの場合には、チョッパ周波数は、画像のピクセル数によって例えば１０ＭＨｚである。特に、静止画像の場合には、奥行の認識は、チョッパ出力信号に周波数を掃引させることによって高めることができ、その場合、周波数の掃引は１ＭＨｚである。可変周波数を有するチョッパ信号は、特に静止画像に対して付随的な変化を生み出し、順に、付随的な奥行効果をもたらす場合に、鮮明さの付随的な変化を生み出す。
【００３４】
上記事項は、均一および不均一なフレームが連続して表示され、非交錯画像ディスプレイに対して、交錯した画像ディスプレイの両方が得られる。後者の場合、フレームの連続性は、前に説明した場合のように、均一および不均一なフレームの連続性よりも、むしろフルフレームの連続性にある。また、画像表示システムは、モニターやゲームコンピュータに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る画像表示システムで使用するオプティカルなピラミッド状部材を含むレリーフ構造の一部を示す。
【図２】図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃは、図１のシステムを説明するためのダイアグラムおよびピラミッドの代表図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    ピラミッド
Ｔ    頂部
Ｇ    底部
【図１】
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【図２】
2005504340.tif 000004
【国際公開パンフレット】
2005504340.tif 000005
2005504340.tif 000006
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2005504340.tif 000008
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2005504340.tif 000020
2005504340.tif 000021
2005504340.tif 000022
【国際調査報告】
2005504340.tif 000023
2005504340.tif 000024