(57)【要約】  １フレーム周期中に画像を３次元で表示する方法およびシステムである。本方法は、左画像サブフレーム（１６０）と右画像サブフレーム（１６１）とを生成することを含む。画像について、左画像サブフレーム（１６０）は左目の視野を定め、右画像サブフレーム（１６１）は右目の視野を定める。本方法は、第１の複数の色を用いて左画像サブフレーム（１６０）を表示し、第２の複数の色を用いて右画像サブフレーム（１６１）を表示することをさらに含む。第１の複数の色は第２の複数の色とは異なる。
2007531473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元動作モードと３次元動作モードとの間で選択を行うステップと、
前記３次元動作モードが選択された場合には、左画像サブフレームと右画像サブフレームとを生成するステップと、
前記２次元動作モードが選択された場合には、２次元画像フレームを生成するステップと
を含んでなり、
前記３次元動作モードが選択された場合には、１フレーム周期中に、前記左画像サブフレームは左目の視野を定め、前記右画像サブフレームは右目の視野を定め、前記２次元動作モードが選択された場合には、前記フレーム周期中に前記２次元画像フレームが表示されるものである、１つの光エンジンを用いて３次元または２次元で画像フレームを表示する方法。
【請求項２】
前記左画像サブフレームと前記右画像サブフレームとを生成する前記ステップは、
前記左画像サブフレームと前記右画像サブフレームとを定める左画像サブフレームデータと右画像サブフレームデータとを生成するステップと、
前記左画像サブフレームデータを第１のバッファに格納するステップと、
前記右画像サブフレームデータを第２のバッファに格納するステップと、
前記第１のバッファ内と前記第２のバッファ内にある前記左画像サブフレームデータと前記右画像サブフレームデータとを用いて空間光変調器を制御して、前記左画像サブフレームと前記右画像サブフレームとを生成するステップと
を含む、請求項１に記載の１つの光エンジンを用いて３次元または２次元で画像フレームを表示する方法。
【請求項３】
前記２次元画像フレームを生成する前記ステップは、
前記２次元画像フレームを定める２次元画像フレームデータを生成することと、
前記２次元画像フレームデータをバッファに格納することと、
前記バッファ内にある前記２次元画像フレームデータを用いて空間光変調器を制御して、前記２次元画像フレームを生成することと
を含む、請求項１に記載の１つの光エンジンを用いて３次元または２次元で画像フレームを表示する方法。
【請求項４】
前記左画像サブフレームのみを左目に知覚させるように構成される左レンズと、前記右画像サブフレームのみを右目に知覚させるように構成される右レンズとを含む眼鏡を通して前記左画像サブフレームと前記右画像サブフレームとを見ることをさらに含む、請求項１に記載の１つの光エンジンを用いて３次元または２次元で画像フレームを表示する方法。
【請求項５】
左画像サブフレームと右画像サブフレームとを生成するステップであって、前記画像について、前記左画像サブフレームは左目の視野を定め、前記右画像サブフレームは右目の視野を定めるものである、生成するステップと、
第１の複数の色を用いて前記左画像サブフレームを表示するステップと、
第２の複数の色を用いて前記右画像サブフレームを表示するステップと
を含んでなり、
前記第１の複数の色は前記第２の複数の色と異なるものである、１フレーム周期中に３次元で画像を表示する方法。
【請求項６】
空間光変調器と、
３次元動作モードまたは２次元動作モードである選択された動作モードで前記空間光変調器を制御するように構成される画像処理装置と
を含んでなり、
前記選択された動作モードが前記３次元動作モードである場合には、前記空間光変調器は、１フレーム周期中に、左目の視野を持つ左画像サブフレームと、右目の視野を持つ右画像サブフレームとを生成し、前記選択された動作モードが前記２次元動作モードである場合には、前記空間光変調器は、前記フレーム周期中に前記観察面に表示される２次元画像フレームを生成するものである、３次元または２次元で画像フレームを表示する選択可能な動作モードを有する表示システム。
【請求項７】
前記画像処理装置は、前記左画像サブフレームと前記右画像サブフレームとを定める左画像サブフレームデータと右画像サブフレームデータとを生成するように構成される３次元座標変換機能を含み、前記空間光変調器は、前記左画像サブフレームデータと前記右画像サブフレームデータとに従って前記左画像サブフレームと前記右画像サブフレームとを生成するように構成されている請求項６に記載の表示システム。
【請求項８】
前記空間光変調器が前記左画像サブフレームを生成するために用いる前記左画像サブフレームデータを格納する第１のバッファと、
前記空間光変調器が前記右画像サブフレームを生成するために用いる前記右画像サブフレームデータを格納する第２のバッファと、
前記空間光変調器が前記２次元画像フレームを生成するために用いる前記２次元画像フレームデータを格納する第３のバッファと
をさらに含む請求項６に記載の表示システム。
【請求項９】
画像サブフレームデータを生成するように構成される画像処理装置と、
前記画像処理装置に結合される色変調器であって、前記画像サブフレームデータに基づいて複数の画像サブフレームを生成するように構成される色変調器と
を含んでなり、
前記色変調器は、前記複数の画像サブフレームのうちの少なくとも１つの画像サブフレームについて第１の複数の色を生成し、前記複数の画像サブフレームのうちの少なくとも１つの他の画像サブフレームについて、前記第１の複数の色とは異なる第２の複数の色を生成するものである、３次元画像形成デバイス。
【請求項１０】
第１のレンズと第２のレンズとを有する一組の眼鏡レンズであって、前記第１のレンズは第１の複数の色を通すとともに第２の複数の色をフィルタリングし、前記第２のレンズは前記第２の複数の色を通すとともに前記第１の複数の色をフィルタリングするものである、一組の眼鏡レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元で画像を表示する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
［背景］
デジタルプロジェクタシステムまたはデバイスが、静止画またはビデオ画像を表示するためにしばしば用いられる。観察者は、しばしば、解像度と輝度と色純度が高く、ちらつき等の不快な視覚アーティファクトが少ない状態で画像を見ることを望む。
【０００３】
投影システムは、ホームシアターの場において益々一般的になりつつあり、映画およびコンピュータ画像を表示するために用いられることが多い。投影システムは、その豊かで鮮やかな表示能力から、ビデオゲーム熱狂者の間にも普及している。
【０００４】
プロジェクタシステムは、３次元映画や３次元ビデオゲーム等の立体すなわち３次元（３Ｄ）画像を生成することが望ましい場合が多い。通常、３Ｄ画像の投影は２台の別個の画像プロジェクタを必要とし、このうち１台は左目画像の投影用であり、もう１台は右目画像の投影用である。左画像および右画像は、適切な観察面上の空間的にずれた位置に表示される。左画像と右画像とはそれぞれ異なる視野をもつ。左画像を左目のみに知覚させ、右画像を右目のみに知覚させるように構成された眼鏡を通して両画像を観ることにより、観察者は１つの合成３Ｄ画像を見ることができる。
【０００５】
３Ｄビデオの左画像および右画像はそれぞれ、色域の青部分と赤部分とから成ることが多い。これらの青画像および赤画像は、通常、交互のビデオフレームに表示される。このような３Ｄシステムは、ちらつきおよび色域の損失等の望ましくない視覚アーティファクトを生じる。他の３Ｄ表示システムは、偏光フィルタを使用して左画像と右画像とを分離する。しかし、これらのシステムは光効率が低く、光学素子が複雑で高価であることが多い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
添付図面は、本発明の様々な実施形態を示し、本明細書の一部である。図示の実施形態は、本発明の例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【０００７】
図面を通して、同一の参照番号は同様であるが同一であるとは限らない要素を示す。
【０００８】
［詳細な説明］
本明細書では、１つの光エンジン（light engine）を用いて３Ｄまたは２Ｄで画像フレームを表示する方法およびシステムを記載する。この光エンジンは、３Ｄ動作モードまたは２Ｄ動作モードのいずれかで動作するように構成される。この動作モードは、例えば光エンジンのユーザが選択することができる。光エンジンは、空間光変調器と、空間光変調器の動作を制御するように構成される画像処理装置とを含みうる。１つの例示的な実施形態において、光エンジンが３Ｄ動作モードで動作している場合には、画像処理装置は、左画像サブフレームデータおよび右画像サブフレームデータを生成することができ、左画像サブフレームデータおよび右画像サブフレームデータは、空間光変調器によって、左画像サブフレームおよび右画像サブフレームを生成するために用いられる。そして、左画像サブフレームおよび右画像サブフレームは、それぞれ異なる視野を持って、１フレーム周期中に観察面上に表示されることができ、特殊な３Ｄ眼鏡を着用する観察者に３Ｄ画像が知覚されるようにする。左画像サブフレームは（第１の原色セット等の）第１の色群を含んでもよく、右画像サブフレームは、第１の色群と異なる（第２の原色セット等の）第２の色群を含みうる。
【０００９】
別の例示的な実施形態において、光エンジンが２Ｄ動作モードで動作している場合、画像処理装置は２Ｄ画像フレームデータを生成することができ、２Ｄ画像フレームデータは、空間光変調器によって、２Ｄ画像フレームを生成するために用いられる。そして、２Ｄ画像フレームは、１フレーム周期中に観察面上に表示されることができ、観察者に２Ｄ画像が知覚されるようにする。２Ｄ画像フレームは、第１の色群と第２の色群の一部または全部の色とを含みうる。
【００１０】
以下の記述では、説明上、本発明の方法およびシステムを十分に理解できるよう多数の具体的な詳細を記載する。しかし、本発明の方法およびシステムをこれらの具体的な詳細なしで実施できることは当業者には明らかであろう。本明細書中で「１つの実施形態」または「一実施形態」に言及する場合、その実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書中の様々な箇所に現れる語句「１つの実施形態において」は、必ずしも全て同一の実施形態を指すわけではない。
【００１１】
「表示システム」および「光エンジン（light engine）」という用語は、本明細書中および添付の特許請求の範囲において同義に用いられ、フロントプロジェクタ、リアプロジェクタ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル、または画像を表示するように構成される任意の他のアナログ表示システム若しくはデジタル表示システムを指す。画像は、任意の好適な観察面に表示することができる。「画像」という用語は、本明細書中および添付の特許請求の範囲において、特に別途指示しない限り、静止画、一連の画像、動画ビデオ、その他、表示システムによって表示されるものを広く指して用いられる。
【００１２】
図１は、例示的な一実施形態による例示的な表示システム（１００）を示す。図１の構成要素は単に例示であり、特定の用途に最も役立つよう修正、変更、または追加することができる。表示システム（１００）は、画素を生成して観察面（１０５）の様々なスクリーン画素位置上に表示するように構成される。「画素」という用語は、本明細書中および添付の特許請求の範囲において用いられる場合、特に別途指示しない限り、観察面（１０５）の特定の画素位置に表示される画像の一部を指して用いられる。したがって、画像はいくつもの画素を含む。図１に示すように、画像データが画像処理装置（１０６）に入力される。画像データは、表示システム（１００）によって表示される画像を定義する。１枚の画像が画像処理装置（１０６）によって処理されているように図示および説明されるが、複数のまたは一連の画像を画像処理装置（１０６）によって処理してもよいことが当業者には理解されるであろう。画像処理装置（１０６）は、光源（１０１）の照明の制御および空間光変調器（ＳＬＭ）（１０３）の制御を含む様々な機能を行う。
【００１３】
図１に示すように、光源（１０１）は光ビームをカラーデバイス（１０２）に供給することができる。この光源（１０１）は、限定されるものではないが、高圧水銀ランプであってもよい。カラーデバイス（１０２）は、表示システム（１００）がカラー画像を表示することを可能にする。このカラーデバイス（１０２）は、限定されるものではないが、例えばシーケンシャルカラーデバイスまたはスクローリングカラーデバイスであってもよい。代替的に、カラーデバイス（１０２）は、赤色光、緑色光、および青色光等の原色光に光を分割するダイクロイックミラー配列等の「パラレル」カラーデバイスでありうる。代替的な一実施形態はカラーデバイス（１０２）を含まない。
【００１４】
カラーデバイス（１０２）を透過した光は、レンズまたは何らかの他のデバイス（図示せず）を介してＳＬＭ（１０３）上に結像させることができる。ＳＬＭは入射光を、電気入力または光入力に対応する空間パターンにおいて変調するデバイスである。「ＳＬＭ」および「変調器」という用語は、本明細書中において同義で用いられ、空間光変調器を指す。入射光は、変調器（１０３）によって位相、強度、偏光、方向、波長、色、色相、または光に固有の任意の他の特性を変調されることができる。したがって、図１のＳＬＭ（１０３）は、カラーデバイス（１０２）によって出力された光を、画像処理装置（１０６）からの入力に基づいて変調して、最終的には表示光学素子（１０４）によってスクリーン等の観察面（１０５）上に表示または投光される光ビームを有する画像を形成する。表示光学素子（１０４）は、画像を表示または投影するように構成される任意のデバイスを含みうる。例えば、この表示光学素子（１０４）は、限定するものではないが、画像を観察面上に投影および結像するように構成されるレンズであってもよい。
【００１５】
カラーデバイス（１０２）がパラレルカラーデバイスである場合、ＳＬＭ（１０３）は、各原色に対応するいくつかの変調器（１０３）を含みうる。例えば、カラーデバイス（１０２）が赤、緑、および青を出力する場合、表示システム（１００）は３つの変調器（１０３）を含みうる。
【００１６】
ＳＬＭ（１０３）は、限定されるものではないが、反射型液晶（liquid crystal on silicon）（ＬＣＯＳ）アレイ、マイクロミラーアレイ、回折光素子（ＤＬＤ）、フラットパネルディスプレイ、またはアナログＬＣＤパネルでありうる。ＬＣＯＳおよびマイクロミラーアレイは、当該技術分野において既知であり、本明細書中では詳細に説明しない。例示的であって限定的でないＬＣＯＳアレイとして、Philips（商標）社製のＬＣＯＳ変調器がある。例示的であって限定的でないマイクロミラーアレイとして、Texas Instruments（商標）社から入手可能なデジタル光処理（ＤＬＰ）チップがある。
【００１７】
上記のように、ＳＬＭ（１０３）は、１つの例示的な実施形態において、以下で回折光素子（ＤＬＤ）と呼ばれる干渉型デバイスでもありうる。ＤＬＤは、それぞれ独立制御可能であって、白色光を受け取り、赤色、緑色、青色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、紫色、橙色、または他の色等の特定の波長付近をピークとするスペクトル分布を有する光を出力するＳＬＭ画素素子またはセルのアレイを有する。本明細書においてＳＬＭ画素素子が特定の色を出力するという場合、ＳＬＭ画素素子がその色付近をピークとするスペクトル分布を出力していることを意味する。
【００１８】
ＤＬＤの各セルは光共振器（optical cavity）を含み、この光共振器は、その画定に役立つ対向プレートへの電圧の印加に応答するセルアレイに標準的な寸法をもつ。光共振器は、対向プレートにかかる電圧を制御すること、または、対向プレートの一方または両方への電荷注入を制御することによって画定され得る。この光共振器の寸法が、上述のような出力スペクトルのピークを決める。さらに、共振器は、ほぼ全ての光が吸収される黒状態を特定の寸法で有する。
【００１９】
１つの代替的な実施形態において、ＳＬＭ（１０３）は、各ＳＬＭ画素素子に印加される電圧に応じて、連続して変化する量すなわちアナログ量の偏光を通すように構成されるアナログＬＣＤパネルであってもよい。ＬＣＤパネルは、パルス幅変調モードまたはアナログモードのいずれかで動作することができる。
【００２０】
図２は、１つの例示的な実施形態による上述の表示システム（１００；図１）において使用することができる例示的なＳＬＭ（１０３）を示す。図２の例示的なＳＬＭ（１０３）は、例示の目的のために、マイクロミラー（１２０）またはＳＬＭ画素素子のアレイを含む。このマイクロミラー（１２０）アレイは、いくつかのマイクロミラー（１２０）の行を含む。マイクロミラー（１２０）は、デジタル方式または双安定方式により動作することができる。デジタル動作は、第１の位置または第２の位置のいずれかに所与のマイクロミラーを完全に偏向させる。第１の位置は「オン」位置であり、第２の位置は「オフ」位置である。光源（１０１；図１）によって生成された光はマイクロミラーアレイ全体を照明する。第１の位置に偏向されたマイクロミラーは、第１の経路に沿って光を反射し、第２の位置に偏向されたマイクロミラーは、第２の経路に沿って光を反射する。表示システム（１００；図１）の表示光学素子（１０４；図１）は、第１の位置または「オン」位置にミラーからの光を集め、この光を観察面（１０５；図１）上に結像させる。マイクロミラーによって第２の位置または「オフ」位置に反射された光は、観察面に到達することを防止される。１つの例示的な実施形態において、各マイクロミラーまたはＳＬＭ画素素子は、画像が表示される観察面（１０５；図１）上の画素位置に対応し得る。「オン」位置にあるＳＬＭ画素素子に関連する観察面（１０５；図１）上の画素位置は照明され、「オフ」位置にあるＳＬＭ画素素子に関連する観察面（１０５；図１）上の画素位置は照明されない、すなわち「黒」状態にある。
【００２１】
図１に戻ると、表示システム（１００）は、ＳＬＭ（１０３）の動作を制御するように構成される変調器駆動電子素子（１０７）をさらに含みうる。特に、変調器駆動電子素子（１０７）は、マイクロミラー（１２０；図２）または他のタイプのＳＬＭ素子の動作を制御するように構成されていてもよい。この変調器駆動電子素子（１０７）は、マイクロミラー（１２０；図２）アレイに更新データを送って、マイクロミラーの各々が所与の時点において「オン」位置または「オフ」位置のどちらにあるべきかを示すように構成される行選択ロジック（図示せず）および列駆動ロジック（図示せず）を含みうる。他の実施形態では、表示システム（１００）は変調器駆動電子素子（１０７）を含まなくてもよい。
【００２２】
ＳＬＭ（１０３）は、様々な強度レベル、またはグレイスケールレベルを有する画像を生成するように構成されてもよい。「グレイスケールレベル」という用語は、赤や緑や青などの個々の原色の強度を指す場合もあるし、特定の画素の全ての強度または輝度を指すこともできる。１つの実施形態において、ＳＬＭ（１０３）は、パルス幅変調または空間変調を使用して、特定の画素のグレイスケールレベルを生成してもよい。言い換えれば、ＳＬＭ画素素子は所与のフレーム周期内で高速にオン・オフされて、そのＳＬＭ画素素子に対応する観察面（１０５）上の画素位置に表示される画素の所望のグレイスケールレベルを生成することができる。ＳＬＭ画素素子が所与のフレーム周期内で十分に速くパルス駆動されれば、人間の目はそのフレーム中の画素のグレイスケールレベルを正確に測定するが、パルス駆動は検出しない。ＳＬＭ（１０３）は、その画素に対応する画素位置に送出される光の強度を１フレーム周期にわたって変化させる等の他の方法を用いて、画素のグレイスケールレベルを生成してもよい。
【００２３】
図３は、いくつかのタイムスライスに分割された例示的なフレーム周期（１２４）を示す。フレーム周期（１２４）をいくつかのタイムスライスへと分割することにより、光エンジン（１００；図１）が、様々な輝度またはグレイスケールレベルの画素を有する画像を生成することが可能になる。図３の例示的なフレーム（１２４）は１５個のタイムスライスに分割されるが、フレーム（１２４）は、特定の用途に最も役立つように、任意数のタイムスライスに分割することができる。１つの例示的な実施形態では、後述するように、フレーム周期（１２４）は、いくつかのタイムスライスをそれぞれ含むいくつかのサブフレーム周期に分割されて、１フレーム周期中における２つ以上の画像サブフレームの表示を容易にしてもよい。例えば、観察面（１０５；図１）に表示される特定の画素は、第１のサブフレーム周期中に第１の色を有し、第２のサブフレーム周期中に第２の色を有してもよい。
【００２４】
図４は、画像処理装置（１０６）内の例示的な機能（１３０、１３１）の拡大図とともに表示システム（１００）の代替的な一実施形態を示す。図４は、表示システム（１００）がいくつかのバッファ（１３２〜１３４）も含みうることを示す。例示的な一実施形態によれば、これらの機能（１３０、１３１）は、バッファ（１３２〜１３４）とともに、２Ｄまたは３Ｄのいずれかにより画像を生成して観察面（１０５）上に表示することを可能にする。
【００２５】
１つの例示的な実施形態では、図４に示すように、画像処理装置（１０６）は、３Ｄ座標変換機能（１３０）および２Ｄ座標変換機能（１３１）を含みうる。以下の例は、３Ｄ座標変換機能（１３０）と２Ｄ座標変換機能（１３１）との両方を有する画像処理装置（１０６）を用いて説明されるが、代替的な一実施形態では、画像処理装置（１０６）は３Ｄ座標変換機能（１３０）のみを有してもよい。
【００２６】
１つの例示的な実施形態では、３Ｄ座標変換機能（１３０）は、画像データを処理して、１つの画像フレームを構成する２つ以上の画像サブフレームを定義するように構成されてもよい。本明細書および添付の特許請求の範囲において用いる場合、特に別途指示しない限り、「画像フレーム」は、１フレーム周期中に観察面（１０５）上に表示される３Ｄまたは２Ｄの合成画像を指す。上記したように、各フレーム周期は、３Ｄ座標変換機能（１３０）によって定義される画像サブフレームを観察面（１０５）上に表示することができるいくつかのサブフレーム周期へと分割され得る。
【００２７】
より具体的には、３Ｄ座標変換機能（１３０）は、左画像サブフレームおよび右画像サブフレームを定義するように構成されてもよい。左画像サブフレームおよび右画像サブフレームを定義するデータは、変調器駆動電子素子（１０７）に送られる前に、左サブフレームバッファ（１３２）および右サブフレームバッファ（１３３）にそれぞれ一時的に格納されてもよい。そして、変調器駆動電子素子（１０７）は、左サブフレームバッファ（１３２）および右サブフレームバッファ（１３３）内のデータを用いて、ＳＬＭ（１０３）に左画像サブフレームおよび右画像サブフレームをそれぞれ生成させてもよい。そして、左画像サブフレームおよび右画像サブフレームは、以下で例示するように、順次または同時に、またはインタリーブ方式により表示されてもよい。左画像サブフレームおよび右画像サブフレームは、３Ｄ画像の左の視野および右の視野である。言い換えれば、３Ｄ画像について、左画像サブフレームは左目の視野を提供し、右画像サブフレームは右目の視野を提供する。１つの例示的な実施形態では、以下で説明するように、画像フレームを観察する人物は、左画像サブフレームがその人物の左目のみに知覚され、右画像サブフレームがその人物の右目のみに知覚されるように構成される眼鏡を装着する。このようにして、その人物の視覚は、別個の左画像と右画像を１枚の３Ｄ画像に統合する。
【００２８】
１つの例示的な実施形態では、左画像サブフレームおよび右画像サブフレームは、画像フレームを定義する光の異なる色部分を含みうる。例えば、左画像サブフレームは、画像フレームを定義する光の赤部分と緑部分と青部分とを含んでもよく、右画像サブフレームは、画像フレームを定義する光のシアン部分とイエロー部分とマゼンタ部分とを含みうる。１つの例示的な実施形態では、左画像サブフレームおよび右画像サブフレームは任意数の色を含みうる。例えば、左画像サブフレームは、代替的に、画像フレームを定義する光の赤部分および青部分のみを含んでもよく、右画像サブフレームは、画像フレームを定義する光の緑部分のみを含みうる。別の例では、左画像サブフレームは赤と緑と青とを含んでもよく、右画像サブフレームはシアンおよびイエローを含みうる。さらに、特定の色が左画像サブフレームまたは右画像サブフレームのどちらに含まれてもよいことに留意することが重要である。
【００２９】
１つの例示的な実施形態では、左サブフレームおよび右サブフレームの各々は、ほぼ完全な原色セットを少なくとも含む。例示的な一実施形態として、以下の例では、左画像サブフレームは、赤と緑と青とを含む第１の原色セットを含み、右画像サブフレームは、シアンとイエローとマゼンタとを含む第２の原色セットを含む。
【００３０】
１つの例示的な実施形態において、カラーデバイス（１０２）は、カラーフィルタホイール等のシーケンシャルカラーデバイスである。図５は例示的なカラーフィルタホイール（１５０）を示す。図５に示すように、カラーフィルタホイール（１５０）は、いくつかの原色フィルタセグメント（１５１〜１５６）に分割され得る。各フィルタセグメントは、入射する白色光の経路内でカラーフィルタホイール（１５０）が回転するとき、光源（１０１；図４）によって生成される光の特定の色部分を順次通すように構成される。例えば、フィルタセグメント（１５１）は、光源（１０１；図４）によって生成される光の緑部分のみを通す。同様に、フィルタセグメント（１５２）はマゼンタ部分を通し、フィルタセグメント（１５３）は赤部分を通し、フィルタセグメント（１５４）はシアン部分を通し、フィルタセグメント（１５５）は青部分を通し、フィルタセグメント（１５６）はイエロー部分を通す。カラーホイール（１５０）は、高速で回転して、緑色光、マゼンタ色光、赤色光、シアン色光、青色光、およびイエロー色光のシーケンスを周期的に生成するように構成される。２Ｄモードにて使用される場合、カラーフィルタホイール（１５０）は、３原色のみを有するカラーフィルタホイールと比べて拡張された色域を観察面（１０５；図１）上に表示することを可能にする。３Ｄモードにおいて、カラーフィルタホイール（１５０）は２つの別個の視野の生成を可能にし、それぞれが様々な重なり合う色を提供することができる。これにより、青−赤の３Ｄ技法によって生じるちらつきおよび色域の損失等の望ましくない視覚アーティファクトを防止する。
【００３１】
代替的な一実施形態において、カラーホイール（１５０）のフィルタセグメント（１５１〜１５６）は異なる偏光を有する。左画像サブフレームに含まれる色に特定の偏光を割り当て、右画像サブフレームに含まれる色に別の偏光を割り当てることによって、観察者が共通の偏光３Ｄ眼鏡を用いて３Ｄ画像を生じることができる。
【００３２】
図４に戻ると、画像処理装置（１０６）は、３Ｄ座標変換機能（１３０）およびＳＬＭ（１０３）の操作によりカラーホイール（１５０；図５）のタイミングを調整し、左画像サブフレームが画像フレームの赤部分と緑部分と青部分のみを含み、右画像サブフレームが画像フレームのシアン部分とイエロー部分とマゼンタ部分のみを含むようにするように構成されてもよい。代替的に、上記のように、左画像サブフレームは、画像フレームのシアン部分とイエロー部分とマゼンタ部分とを含んでもよく、右画像サブフレームは画像フレームの赤部分と緑部分と青部分とを含みうる。
【００３３】
図６は、左画像サブフレーム（１６０）および右画像サブフレーム（１６１）がそれぞれ１フレーム周期（Ｔ）につき１回ずつシーケンシャル方式で表示され得ることを示す。図６に示すように、フレーム周期は、それぞれ長さＴ／２を有する２つのサブフレーム周期へと分割することができる。左画像サブフレーム（１６０）は時刻０〜Ｔ／２に表示され、右画像サブフレーム（１６１）は時刻Ｔ／２〜Ｔに表示される。１フレーム周期中に左画像サブフレーム（１６０）および右画像サブフレーム（１６１）が表示される順序は、特定の用途に最も役立つように変更されてもよい。
【００３４】
図７は、左画像サブフレーム（１６０）および右画像サブフレーム（１６１）が１フレーム周期中にインタリーブ方式で交互に表示され得ることを示す。言い換えれば、左画像サブフレーム（１６０）および右画像サブフレーム（１６１）は、特定のフレーム周期中に２回以上表示され得る。例えば、図７の例示的なタイミング図に示すように、左画像サブフレーム（１６０）は、フレーム周期中に２回、すなわち、時刻０〜Ｔ／４に１回、そして、時刻Ｔ／２〜３Ｔ／４に１回表示され得る。同様に、右画像サブフレーム（１６１）は、フレーム周期中に２回、すなわち時刻Ｔ／４〜Ｔ／２に１回、そして、時刻３Ｔ／４〜Ｔに１回表示され得る。１つの例示的な実施形態において、フレーム周期は、左画像サブフレーム（１６０）および右画像サブフレーム（１６１）をインタリーブ方式により表示することができる任意数の期間に分割することができる。
【００３５】
図６および図７にそれぞれ関連して説明したように、左画像サブフレーム（１６０）および右画像サブフレーム（１６１）をシーケンシャル方式またはインタリーブ方式により表示することによって、結果として得られる３Ｄ画像においてちらつき等の望ましくない視覚アーティファクトを低減するか、またはなくすことができる。さらに、画像サブフレーム（１６０、１６１）の各々に２つ以上の原色を含めることによって、結果として得られる３Ｄ画像では、従来の青−赤の３Ｄ画像生成システムにあるような色分離アーティファクトをなくすことができる。
【００３６】
図８は、各視野に補完的な原色を用いる場合に３Ｄ画像の観察者が着用することのできる例示的な眼鏡（１６５）を示す。図８に示すように、左レンズ（１６６）は、赤色光や緑色光や青色光（ＲＧＢ）等の特定の色のみを通すように構成されてもよい。１つの例示的な実施形態では、３つの直列ルゲートノッチフィルタを用いて、シアンとイエローとマゼンタとの原色をフィルタリングして、赤色光と緑色光と青色光のみが左レンズ（１６６）を通過するようにすることができる。同様に、右レンズ（１６７）は、シアン色光やイエロー色光やマゼンタ色光（ＣＹＭ）等の特定の色のみを通すように構成されてもよい。１つの例示的な実施形態では、３つの直列ルゲートノッチフィルタを用いて、赤と青と青との原色をフィルタリングして、シアン色光とイエロー色光とマゼンタ色光のみが右レンズ（１６７）を通過するようにすることができる。ルゲートフィルタおよび他のノッチフィルタは当該技術分野において既知である。概して、左レンズ（１６６）は、左画像サブフレームに含まれる色を通し、右画像サブフレームに含まれる色は通さないように構成され、右レンズ（１６７）は、右画像サブフレームに含まれる色を通し、左画像サブフレームに含まれる色は通さないように構成される。左目に左画像サブフレームのみを知覚させ、右目に右画像サブフレームのみを知覚させることによって、眼鏡（１６５）は、３Ｄ画像の表示を容易にしながら、２Ｄ画像のフルカラーが見えるようにする。代替的に、眼鏡（１６５）は、１組のコンタクトレンズまたは固定位置に配置される１組のレンズの形態であってもよく、ユーザはこれらを通して画像を見ることができる。
【００３７】
図４に戻ると、表示システム（１００）は、２Ｄ画像を生成する２Ｄモードにより動作するように構成されてもよい。後述するように、例示的な一実施形態では、表示システム（１００）のユーザは、表示システム（１００）の３Ｄ動作モードと、表示システム（１００）の２Ｄ動作モードとの間で選択を行うことができる。３Ｄモードが選択された場合、表示システム（１００）は、上述のように３Ｄ画像を生成して観察面（１０５）上に表示する。一方、２Ｄモードが選択された場合、表示システム（１００）は、２Ｄ画像を生成して観察面（１０５）上に表示する。
【００３８】
１つの例示的な実施形態において、２Ｄ座標変換機能（１３１）は、画像データを処理して、１フレーム周期中に観察面（１０５）上に表示される２Ｄ画像フレームを定義するように構成されてもよい。１つの例示的な実施形態において、２Ｄ座標変換機能（１３１）および３Ｄ座標変換機能（１３０）は、表示システム（１００）が２Ｄモードで動作しているか、３Ｄモードで動作しているかに関係なく、ともに画像データを処理してもよい。２Ｄ画像フレームを定義するデータは、変調器駆動電子素子（１０７）に送られる前に２Ｄフレームバッファ（１３４）に一時的に格納されてもよい。そして、変調器駆動電子素子（１０７）は、２Ｄフレームバッファ（１３４）内のデータを用いて、ＳＬＭ（１０３）に２Ｄ画像フレームを生成させてもよい。そして、２Ｄ画像フレームは、観察面（１０５）上に表示されてもよい。
【００３９】
１つの例示的な実施形態において、２Ｄ画像フレームは、右画像サブフレームと左画像サブフレームとの両方に含まれる全ての色を含む。例えば、カラーデバイス（１０２）が、図５に関連して説明したカラーホイール（１５０；図５）である場合、２Ｄ画像フレームは、赤、緑、青、シアン、イエロー、およびマゼンタの６色を全て含み、そのため表示できる色域を増やしてもよい。
【００４０】
３Ｄ座標変換機能（１３０）および２Ｄ座標変換機能（１３１）を含む画像処理装置（１０６）は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせでありうる。１つの実施形態において、画像処理装置（１０６）の１以上の構成要素は、コンピュータ、コンピュータサーバ、または一連の論理演算を実行することができる他のマイクロプロセッサベースのシステムに含まれる。さらに、画像処理装置（１０６）の個々の部分を別個のシステムコンポーネントにおいて実行して、表示システム（１００）にわたって画像処理を分散してもよい。画像処理装置（１０６）は、代替的に、複数の画像サブフレームを生成するように構成される任意の電子素子を含みうる。さらに、左サブフレームバッファ（１３２）と右サブフレームバッファ（１３３）と２Ｄフレームバッファ（１３４）とは、ハードディスクドライブまたは他の永久記憶装置等の不揮発性メモリを含むか、または、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の揮発性メモリを含みうる。代替的な一実施形態では、１つのバッファ装置が、左サブフレームバッファ（１３２）と右サブフレームバッファ（１３３）と２Ｄフレームバッファ（１３４）との機能を行ってもよい。
【００４１】
別の例示的な実施形態において、図４のカラーデバイス（１０２）は２つのカラーホイールを含みうる。第１のカラーホイールは、表示システム（１００）が３Ｄモードにより動作している場合に使用されてもよく、第２のカラーホイールは、表示システム（１００）が２Ｄモードにより動作している場合に使用されてもよい。第１のカラーホイールは、図５に示すカラーホイール（１５０；図５）と同様であって、４つ以上の原色フィルタセグメントを有してもよい。第２のカラーホイールは、例えば３つの原色フィルタセグメントのみを有する従来のカラーホイールであってもよい。しかし、例示的な一実施形態によれば、第１のカラーホイールおよび第２のカラーホイールは任意数のカラーフィルタセグメントを有してもよい。
【００４２】
さらに別の例示的な実施形態において、図４のカラーデバイス（１０２）はスクローリングカラーデバイスでありうる。スクローリングカラーデバイスは当該技術分野において既知であり、詳細には説明しない。スクローリングカラーデバイスは、限定するものではないが、回転プリズムエンジンまたは「ピンホイール」型カラーホイールでありうる。
【００４３】
さらに別の例示的な実施形態において、表示システム（１００）は、カラーフィルタホイール等の別個のカラーデバイス（１０２）からの光をそれぞれ受光する複数の空間光変調器（１０３）を備えてもよく、カラーフィルタホイールはそれぞれ異なるカラーセグメント組を有する。この実施形態において、１つのＳＬＭは、左サブフレーム画像を定義するデータを受け取るように構成され、別のＳＬＭは、右サブフレーム画像を定義するデータを受け取るように構成されてもよい。その場合、別個のサブフレーム画像を個別に、または光学素子を結合することによって観察面に投影することができる。
【００４４】
図９は、３Ｄモードまたは２Ｄモードで動作するように構成される例示的な表示システム（１００）を示し、図４のＳＬＭ（１０３）は回折光素子（ＤＬＤ）（１７０）等の色変調器である。図９は色変調器がＤＬＤ（１７０）であることを示すが、電気毛管現象を利用した画素化色変調器等の代替的な色変調器も色変調器（１７０）に用いることができる。図９は、ＳＬＭがＤＬＤ（１７０）である場合、ＤＬＤ（１７０）は上記で説明したように、異なる色を表すスペクトルピークを有する光を出力するように構成されているため、別個のカラーデバイス（１０２；図４）は必要ないことを示す。図９の表示システム（１００）を用いて画像サブフレームおよび画像フレームを３Ｄまたは２Ｄにより生成して表示する方法は、図４に関連して説明した方法と同じである。
【００４５】
図９は、実施形態によって、１以上のノッチフィルタ（１７１）（ルゲートフィルタ等）を表示システム（１００）に含みうることを示す。ノッチフィルタ（１７１）は、回折光素子（１７０）によって生成される色ピークの分離を助けるように構成される。ＤＬＤ（１７０）の前および／または後にノッチフィルタ（１７１）を設けてもよい。
【００４６】
図１０は、１つの例示的な実施形態による例示的なノッチフィルタ（１７１）を示す。ノッチフィルタ（１７１）は、図５のカラーホイール（１５０；図５）のように動作することができる（また、図８に関連して上述したノッチフィルタレンズと同様に構成されることができる）。図１０の例示的なノッチフィルタ（１７１）は、特定の色の光を通すいくつかのフィルタセグメント（１７２〜１７５）に分割することができる。例えば、図１０のノッチフィルタ（１７１）は４つのフィルタセグメント（１７２〜１７５）に分割される。フィルタセグメントのうちの２つ（１７２、１７４）は赤色光と緑色光と青色光（ＲＧＢ）とを通し、他の２つのフィルタセグメント（１７３、１７５）はシアン色光とイエロー色光とマゼンタ色光（ＣＹＭ）とを通す。例示的な一実施形態によれば、任意数の色の光を通すより多いまたはより少ない数のフィルタセグメントがあってもよい。図１０のノッチフィルタ（１７１）は、ＤＬＤ（１７０；図９）の動作に合わせて調整される速度で回転し、左画像サブフレームおよび右画像サブフレームが所望の色を含むようにするように構成されてもよい。ノッチフィルタ（１７１）は図１０においてカラーホイールタイプのフィルタとして例示されるが、任意の他のタイプのフィルタをノッチフィルタ（１７１）として使用することができる。
【００４７】
図１１は、１つの表示システム（１００；図１）を用いて３Ｄ画像または２Ｄ画像を生成する例示的な一方法を示すフローチャートである。この例示的な方法は、表示システム（１００；図１）が２Ｄモードまたは３Ｄモードにより動作するか（ステップ１９０）を表示システム（１００；図１）のユーザが選択することを可能にする。代替的な一実施形態において、表示システム（１００；図１）の動作モードは、ユーザ以外の何かによって決められてもよい。例えば、表示システム（１００；図１）によって表示される特定の映画が３Ｄ動作モードを要求し得る。
【００４８】
表示システム（１００；図１）が２Ｄモードにより動作する場合（２Ｄ、ステップ１９０）、２Ｄ画像フレームデータを生成する（ステップ１９１）。２Ｄ画像フレームデータは、図４に関連して説明したように２Ｄ座標変換機能（１３１；図４）によって生成することができる。そして、２Ｄ画像フレームデータは、ＳＬＭに送る（ステップ１９３）前にバッファに格納する（ステップ１９２）ことができる。ＳＬＭは、２Ｄ画像フレームデータに基づいて２Ｄ画像フレームを生成することができる（ステップ１９４）。そして、この２Ｄ画像フレームは、観察面（１５０；図４）上に表示することができる。
【００４９】
代替的に、表示システム（１００；図１）が３Ｄモードにより動作する場合（３Ｄ、ステップ１９０）、左画像サブフレームデータおよび右画像サブフレームデータを生成する（１９５）。左画像サブフレームデータおよび右画像サブフレームデータは、図４に関連して説明したように３Ｄ座標変換機能（１３０；図４）によって生成することができる。そして、左画像サブフレームデータおよび右画像サブフレームデータは、ＳＬＭに送る（ステップ１９７）前にバッファに格納する（ステップ１９６）ことができる。ＳＬＭは、左画像サブフレームデータおよび右画像サブフレームデータに基づいて左画像サブフレームおよび右画像サブフレームを生成することができる（ステップ１９８）。そして、左画像サブフレームおよび右画像サブフレームは、観察面（１５０；図４）上に表示することができる。代替的に、ビデオゲームコンソールまたはＰＣビデオカード等の外部ビデオソースが、左画像サブフレームデータおよび右画像サブフレームデータを作成して、それらの画像データを左画像サブフレームバッファおよび右画像サブフレームバッファに直接転送することができる。
【００５０】
図１１に関連して説明した方法は、図１に関連して説明した表示システム（１００）の多数の変形に応用することができる。例えば、１つの例示的な実施形態において、表示システム（１００）は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイス等のフラットパネルディスプレイを備えてもよい。図１２は、多数の画素素子（１８１）に分割されている例示的なフラットパネルディスプレイ（１８０）を示す。各画素素子は、赤、緑、青、シアン、イエロー、またはマゼンタ等の色を表示するように構成される。例示的な一実施形態によれば、フラットパネルディスプレイ（１８０）は、任意の色の画素素子に分割することができる。１つの例示的な実施形態において、表示システム（１００；図１）が３Ｄモードで動作している場合、左画像サブフレームは、第１の色セット（例えば、赤、緑、および青）のうちの１色を有する画素素子（１８１）によって表示することができる。同様に、右画像サブフレームは、第２の色セット（例えば、シアン、イエロー、およびマゼンタ）のうちの１色を有する画素素子（１８１）によって表示することができる。表示システム（１００；図１）が２Ｄモードで動作している場合、２Ｄ画像フレームは、全画素素子（１８１）を用いて表示することができる。
【００５１】
図６および図７は、左画像サブフレームおよび右画像サブフレームを重ならないものとして示すが、システムによってはそうでなくてもよい。左画像サブフレームおよび右画像サブフレームがディスプレイにおいて時間的に重なり得る例示的なシステムは、図９および図１２に関連して示したシステム並びにスクローリングカラーを利用したシステムを含む。他の実施形態において、左サブフレームおよび右サブフレームはそれぞれ、フレーム周期全体にわたってもよい。例えば、ＤＬＤタイプのＳＬＭでは、隣接する画素が、右サブフレームおよび左サブフレームをチェッカー盤タイプのパターンで交互に表示することができる。このような手法は、右画像サブフレームおよび左画像サブフレームの空間的またはシーケンシャルな表示が一時的に重なり合うサブフレーム範囲を作り出すことを可能にする。
【００５２】
上記の説明は、発明の実施形態を例示し説明するためだけに提示した。網羅的であること、または本発明を開示した形態そのものに限定することは意図されない。上記の教示に照らして多くの修正形態および変形形態が可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】１つの例示的な実施形態による例示的な表示システムを示す図である。
【図２】１つの例示的な実施形態による表示システムにおいて使用することができる例示的な空間光変調器を示す図である。
【図３】１つの例示的な実施形態による、いくつかのタイムスライスに分割された例示的なフレーム周期を示す図である。
【図４】代替的な一実施形態を、１つの例示的な実施形態による画像処理装置内部の例示的な機能の拡大図とともに示す図である。
【図５】１つの例示的な実施形態による例示的なカラーホイールを示す図である。
【図６】１つの例示的な実施形態に従い、左画像サブフレームおよび右画像サブフレームをそれぞれ１フレーム周期につき１回ずつシーケンシャル方式で表示することができることを示す図である。
【図７】１つの例示的な実施形態に従い、左画像サブフレームおよび右画像サブフレームを１フレーム周期中に交互にインタリーブ方式で表示することができることを示す図である。
【図８】１つの例示的な実施形態による、３次元画像の観察者が着用することができる例示的な眼鏡を示す図である。
【図９】１つの例示的な実施形態による、３次元モードまたは２次元モードのいずれかで動作するように構成される例示的な表示システムであって、空間光変調器が回折光素子である表示システムを示す図である。
【図１０】１つの例示的な実施形態による例示的なノッチフィルタを示す図である。
【図１１】１つの例示的な実施形態による、１台の表示システムを用いて３次元画像または２次元画像を生成する例示的な方法を示すフロー図である。
【図１２】１つの例示的な実施形態による、いくつかの画素素子に分割された例示的なフラットパネルディスプレイを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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