(57)【要約】【課題】画像表示装置と、例えばバリアまたはレンチキュラーのような、光学要素との間の距離の寸法に関する制限に無関係にみるための距離を適用できる自動立体視表示の方法を提供すること。【解決手段】この発明は空間表示の分野に関し、特に、複数の観察者に対して、一度に、補助手段を使用することなく空間的に知覚可能な表現(representation)、すなわち、いわゆる自動立体視視覚化に関する。この発明の目的は、画像表示装置から、たとえば、バリア、またはレンチキュラーレンズのような光学要素までの距離の形態に関する制限に無関係に観察距離の調整を可能としながら、自動立体視視覚化の可能性を生成することである。この目的は、空間的表現のための方法によって達成される。ここで異なるビューＡ（ｋ）、ｋ＝１、・・・、ｎ，ｎ＞＝２で部分画像情報は画像要素ｘ（ｉ，ｊ）の格子（１）上で見えるようにされ、ここで、各画像要素ｘ（ｉ，ｊ）上で正確にビューＡ（ｋ）の一つの画像情報の一部のみが見えるようにされ、少なくとも一つの光学要素（２）が画像要素ｘ（ｉ，ｊ）の格子（１）の上流または下流に配置され、ここで、この発明によれば、見る距離ｗと、少なくとも一つの光学要素（２）と画像要素ｘ（ｉ，ｊ）の格子（１）との間の平均距離ｓとは相互に互いに対して独立して選択される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
見る人と空間的に知覚可能な表示装置の配置との間の見る距離を短くするかまたは長くする方法であって、
異なるビューＡ（ｋ）、ｋ=１、・・・、ｎのからの部分画像情報の一部が、各画素ｘ（ｉ，ｊ）の上でビューＡ（ｋ）の正確に一つの部分画像情報の一部のみが見えるように行ｉ、列ｊの画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子１の上で見えるようにされ、画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子１の前または後の距離ｓ離れた位置に、周期的に配置された光学構造を有する少なくとも一つの光学要素（２）が配置され、
前記光学構造が画素ｘ（ｉ，ｊ）によって伝達または放射された光のための伝播方向を規定し、
少なくとも1つの光学要素（２）の上の光学構造の平均の最小の水平及び／又は垂直方向の周期長さ、または、その倍数は、修正率ｆが掛けられた画素ｘ（ｉ，ｊ）の平均の水平及び／又は垂直方向の寸法の整数倍であり、
修正率fは選択可能な見る距離ｗと少なくとも１つの光学要素（２）と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子（１）の間の平均距離sとの関数として計算され、
そのため、少なくとも１つの光学要素（２）の視覚効果のため、格子（１）を見ている１または数人のビューアー（３）が、それぞれの２つの目で異なる画素ｘ（ｉ，ｊ）、及び／又はその部分を排他的または支配的に見、その結果、２つの目の各々が排他的または支配的に異なるビューＡ（ｋ）を知覚し、それによって空間的な視覚印象が生じる方法であって、
見る距離ｗは不等式ｓ／ｈａ＞ｗ／ｐａを適用することによって短くされ、ここで少なくとも1つの光学要素（２）と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子（１）との間の平均距離s、平均の瞳孔間距離ｐａは不変であるが、光学構造の平均の最小水平周期長は修正率ｆの目標とされた変化によって減少し、
見る距離ｗは不等式ｓ／ｈａ＜ｗ／ｐａの適用によって長くされ、ここで少なくとも1つの光学要素（２）と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子（１）との間の平均距離s、平均の瞳孔間距離ｐａは不変であるが、光学構造の平均の最小水平周期長は修正率ｆの目標とされた変化によって増加することを特徴とする、方法。
【請求項２】
修正率ｆが式f＝ｗ／（ｗ＋ｓ）によって計算されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
画素ｘ（ｉ，ｊ）がカラー副画素(Ｒ、ＧまたはＢ)、カラー副画素の集団(例えば、ＲＧかＧＢ)、または、フルカラー画素であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
視差のバリアスクリーンが光学要素（２）として使用され、光学構造として透明および不透明のセグメントを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
レンチキュラースクリーンが光学要素（２）として使用され、光学構造が円柱レンズの適切な配置で実施されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
透明なセグメントは直線、波の形の縞、または段付き領域に対応し、これらが垂直方向に対して傾斜角ａだけ本質的には傾いていることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
円柱レンズが本質的には垂直方向に対して傾斜角ａだけ傾斜していることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
異なるビューＡ（ｋ）から画素ｘ（ｉ，ｊ）への部分画像情報の一部の割り当ては、水平及び垂直方向における周期長の各々が好ましくは多くて３２画素ｘ（ｉ，ｊ）の二次元の周期パターンに従うことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
垂直方向の周期長が表示されるビューの数ｎと等しいことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
使用される画像表示装置がカラーＬＣＤスクリーン、プラズマディスプレイ、投影スクリーン、ＬＥＤベースのスクリーン、ＯＬＥＤベースのスクリーン、ＳＥＤスクリーンまたはＶＦＤスクリーンであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
ビューＡ（ｋ）の数ｎが４、５、６、７、８または９と等しく、かつ、前記水平方向の周期長がｎ画素ｘ(i、j)に対応することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
使用される画像表示装置（１）は画素ｘ（ｉ，ｊ）としてカラー副画素(Ｒ、Ｇ、Ｂ)を有する８．４“のＬＣＤスクリーンであり、ここで、画素ｘ（ｉ，ｊ）の高さは約０．１６６５ｍｍであり、幅が約０．０５５５ｍｍであり、異なるビューＡ（ｋ）からの部分画像情報の一部は以下のように配置され、
【表１】
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垂直方向に対する視差バリアスクリーン（２）の透明セグメントがａ＝２３．９６２４８８９７°の傾斜角を有し、画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子の水平方向における前記セグメントの幅ｅが０．１１０９０５４ｍｍでそれらの高さがｌ＝０．２４９５３７ｍｍ、水平周期ｚｅ＝０．４４３６２１６ｍｍ、距離ｓ＝１．９１ｍｍ、見る距離ｗ＝８００ｍｍ、透明なセグメントの垂直周期ｚｌ＝０．９９８１４８ｍｍと等しいことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は空間的な表示の分野に関し、特に、見るための補助具を使用することなく、数人のビューアー（見る人）が同時に三次元を知覚でき、また自動立体視覚化として知られている表示に関する。
【背景技術】
【０００２】
前述の分野へのアプローチが長い間存在した。この分野のパイオニアであるフレディリック・アイブスは、ＧＢ１９０４１８６７２Ａにおいて、３次元表示のための「ラインスクリーン」を有するシステムを提示した。さらに、サムＨ.キャプランによって１９５２年７月にＳＭＰＴＥの学会誌のＶｏｌ.５９第７号ｐｐ１１−２１に発表された「視差バリアの理論」という論文は３次元表示のためのバリアスクリーンの使用に関する基本的な調査結果について述べている。
【０００３】
しかしながら、自動立体視システムを普及させる試みは長い間失敗してきた。１９８０年代に初めてコンピュータのパワーと目新しいディスプレイ技術が利用可能になり、３次元システムの何らかのルネッサンスが可能になった。１９９０年代に、ゴーグルなしでの３次元視覚化に関した特許出願および刊行物の数が上昇した。目覚ましい成果は以下の発明者か供給者によって達成された。
【０００４】
ＪＰ０８−３３１６０５ＡＡでマツタニタケシ他 （三洋）は 段付きバリアについて述べている。そこでは、透明のバリア要素がカラー副画素(Ｒ，ＧまたはＢ)とほぼ同じサイズである。この技術で、複数の（少なくとも２、好ましくは２より多い）ビュー(view)の同時表示により、ほとんどの自動立体視システムに発生する水平な解像度の損失を縦方向に部分的に転換することを初めて可能にした。ここで、ちょうどすべてのバリア法のように、ハイライトの損失が欠点として生じる。また、ビューアーが横に動くのに従って、３次元のコントラストは、およそ１００％から約５０％に変化して、次に、再び１００％まで増加する。これは見るスペースにおける３次元画像の画質を変動させることにつながる。
【０００５】
ピエールアリオは、米国特許第５８０８５９９Ａ、５９３６６０７Ａ、およびＷＯ００／１０３３２Ａ１の中で、レンチキュラー技術を目覚しく発展させることに成功した。ここで、彼はビューの副画素に基づく分割をまた利用する。
【０００６】
別の傑出した結果に関する特許は、シーズバンバーケルによってＥＰ７９１８４７Ａ１として出願されている。ここで、垂直から傾斜したレンチキュラーレンズは、また、異なった遠近感を有するビューを示す表示に重ねられる。特徴として、n個のビューが少なくとも2つのスクリーン行に分配され、その結果、解像度の損失は部分的に水平面から垂直に転換される。
【０００７】
しかしながら、レンチキュラーレンズは製造が複雑で、これに基づく３次元表示の製造方法は簡単ではない。
【０００８】
米国特許第６１５７４２４ＡとＷＯ０２／３５２７７Ａ１と他の多くの発明で、ジェシーアイヘンラウブは、自動立体視のためのいくつかの画期的な出来事を達成した。
しかしながら、これらほとんど全ての発明において、ただ一人のビューアーのための三次元システムであり、また、適切な価格でこのようなシステムを製造することはできるとは限らなかった。
【０００９】
ＤＥ１０００３３２６Ｃ２でアーミングラスニックらは、２次元で構成された３次元印象を引き起こすための波長選択フィルタアレイに関するバリア技術を進歩させるのに成功した。この解決策は２次元表示に比べて、そのような３次元システムにおける明るさが大いに損なわれるという問題を有していた。
【００１０】
ＷＯ２００５／０２７５３４Ａ２で、アーミン・シュベルトナーは全ての（原則として２）のビューにおける十分な解像度を有する３次元表示への革新的な技術的アプローチを見つけるのに成功した。しかしながら、このアプローチは大きな調整作業が必要で、(約２５インチ以上の)大きなスクリーン対角線において実施するのは非常に困難であった。
【００１１】
最後に、ウォルフギャングチョッペらは、ＷＯ２００４／０７７８３９Ａ１を特許出願した。この出願は改良された明るさを有するバリア技術に関連する。ＪＰ０８−３３１６０５ＡＡやＤＥ１０００３３２６Ｃ２において述べられた段付きバリアのアプローチに基づいて、この出願は透明と不透明なバリアフィルタエレメントの間の特別なデューティサイクルを開示する。これは、１／ｎより大きく、ここでｎは表示されるビューの数である。しかしながら、この出願に開示されている実施の形態と教示とは、概して、不快なモアレを生じ、及び／又は、たとえば、ＪＰ０８−３３１６０５ＡＡの教示と比べて、立体コントラストが大きく減少するため非常に限られた深さ方向の知覚しかえられないという問題があった。
【００１２】
ＤＥ１０１３３１４５Ｃ２は、１つの画素において、１ビュー以上の部分的な画像情報の一部をどのように見せるかという方法を教示する。また、この方法によって、画像操作で見る距離を変えるのも可能である。ここでの欠点は、画素における画像情報の混合であり、これが、３次元チャネル分離を悪化させ、また、部分的に、画像における鮮明度とともにコントラストを大きく減少させる。
【００１３】
従来技術の３次元システムにおける他の欠点は次のようなものである。すなわち、画素サイズと、見る距離と、画像発生器から視差のバリアスクリーンまでの距離（また、上で引用したキャプランの論文の方程式（１）と（２）を参照）との間には密接な関係があるため、最適な三次元表示を見るための距離は、しばしば、大きすぎる。これは、特に、一方で画素（概してカラー副画素）が非常に小さく、他方で設計上、バリアスクリーンから比較的大きい距離に画像発生器を位置する必要がある場合に顕著である。これは、例えば、ＬＣＤパネルが比較的厚いメタルフレームに装着され、その上に、バリアスクリーンが接着によって固定されるときが特に当てはまる。その時、３次元の奥行知覚は特に良いが、三次元表示を見るための最小距離は実際の使用のためには非常に大きくなるため、そのようなシステムの有用性は大いに制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ＧＢ１９０４１８６７２Ａ
【特許文献２】ＪＰ０８−３３１６０５ＡＡ
【特許文献３】米国特許第５８０８５９９Ａ
【特許文献４】米国特許第５９３６６０７Ａ
【特許文献５】ＷＯ００／１０３３２Ａ１
【特許文献６】米国特許第６１５７４２４Ａ
【特許文献７】ＷＯ０２／３５２７７Ａ１
【特許文献８】ＤＥ１０００３３２６Ｃ２
【特許文献９】ＷＯ２００５／０２７５３４Ａ２
【特許文献１０】ＷＯ２００４／０７７８３９Ａ１
【特許文献１１】ＤＥ１０１３３１４５Ｃ２
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】「視差バリアの理論」ＳＭＰＴＥ学会誌Ｖｏｌ.５９第７号ｐｐ１１−２１（１９５２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
それゆえ、この発明の課題は、画像表示装置と、例えばバリアまたはレンチキュラーのような、光学要素との間の距離の寸法に関する制限に無関係に、見るための距離を合わせることのできる自動立体視表示の方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明によれば、この問題は、ビューアーと空間的に知覚できる表示のための配置との間の見る距離を短くしたり、長くしたりための方法によって解決できる。この方法は、異なるビューＡ（ｋ）、ここで、ｋ=１、・・・、ｎでｎ>２、からの部分画像情報の一部が、画素ｘ(ｉ，ｊ)の格子上で可視にされ、ここで、行ｉおよび列ｊであり、各画素ｘ(ｉ、ｊ)の上でビューＡ（ｋ）の正確に１つの部分情報の一部のみが可視にされ、画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子の前、または後ろに、距離ｓだけ離れて少なくとも１つの光学要素が周期的に配置された光学構造で配置され、これが画素ｘ（ｉ，ｊ）によって伝達された、または、照射された光に対する伝播方向を規定し、  少なくとも一つの光学要素上の光学構造の平均の最小水平及び／又は垂直方向の周期長、または、その倍数は、画素ｘ（ｉ，ｊ）の平均水平及び／又は垂直寸法に修正率ｆをかけた値の整数倍であり、ここで、修正率ｆは、選択可能な見る距離ｗと少なくとも一つの光学要素と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子との間の平均の距離ｓの関数として計算され、それによって、少なくとも1つの光学要素の視覚的効果のため、格子を見ている１または数人のビューアーが、自分の２つの目の各々で異なる画素ｘ（ｉ，ｊ）及び／又はその一部を独占的に、または、主に見、その結果、２つの目の各々は、独占的に、または、主に異なるビューＡ（ｋ）を見、このように空間的な視覚印象が生じる。
【００１８】
前述の問題は、見る距離ｗが不等式ｓ／ｈａ＞ｗ／ｐａの適用によって短くされるという方法で解決される。ここで、少なくとも1つの光学要素と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子の間の平均距離ｓであり、平均瞳孔間の距離ｐａは変わらないものとする。一方、光学構造の平均最小水平周期長さは補正係数ｆの目標とした変化によって、減少し、または、代わりに、見るための距離ｗは不等式ｓ／ｈａ＜ｗ／ｐａの適用によって長くされる。ここで、少なくとも1つの光学要素と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子の間の平均距離ｓであり、また、平均の瞳孔間距離ｐａは変わりがないものとする。一方で、光学構造の平均最小水平周期長さは補正係数ｆの目標とした変化によって、増加する。これは、光学要素が画素の格子の正面に位置する場合に(見る方向ある)適用される。そうでなければ、光学構造の最小周期長は、それぞれの逆の方法で変えられる。すなわち、それぞれ、増加または減少される。一般に、光学構造の最も小さい周期長は光学構造の最も小さい周期長の垂直方向の増加/減少によって伴われる。これは、修正率ｆによって引き起こされる。
【００１９】
ここで、少なくとも1つの光学要素の上の光学構造の平均の最小水平及び／又は垂直周期長さを、最も近い隣の光学構造に属する同一点からの光学構造上の1つの点の、それぞれ平均水平または垂直距離と定義する。
【００２０】
少なくとも1つの光学要素と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子の間の平均距離ｓは、光学要素の光学的に有効な表面または平面と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子のイメージを発生させる表面の間の特に平均距離であることが理解される。
【００２１】
見る距離wは、特に、ビューアーの目からの光学的に有効な表面または光学要素の平面の距離であると理解される。この発明の方法はいくつかの可能な見る距離を許容するが、それらの1つは、傑出した目だった優れた(最適な)見る距離wである。
【００２２】
好ましくは、修正率ｆは式ｆ＝ｗ／（ｗ＋ｓ）によって計算される。
【００２３】
この発明の特に有利な点は、1または複数のビューアーの傑出した見る距離ｗが、不等式ｓ／ｈａ＞ｗ／ｐａを適用することによって従来技術と比べて減少できるという点である。ここで、少なくとも1つの光学要素と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子との間の平均距離をｓ、平均瞳孔間距離をｐａ、自然によって与えられた量、残りは変わりがないとする。一方、光学構造の平均の最も小さい水平方向の周期長は修正率ｆのターゲットとなった変化によって減少する。これによって、長過ぎる見る距離ｗで我慢する必要なしで、光学要素を画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子から比較的長い距離ｓに配置することが可能になる。この発明による修正率ｆの寸法決定は、実際上使用可能な見る距離ｗが実施されることを確実にし、例えば、ＤＥ１０１３３１４５Ｃ２で必要であると述べられているような、画像内容の操作を実行する必要がない。
【００２４】
また、不等式ｓ／ｈａ＞ｗ／ｐａを適用することによって従来技術と比べて、１または数人のビューアーの傑出した見る距離wを増加することが可能である。ここで、少なくとも１つの光学要素と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子との間の平均距離ｓと平均の瞳孔間距離ｐａは変わらない。一方で、光学構造の平均の最も小さい水平方向の周期長は修正率ｆのターゲットとなる変化によって増加される。この発明による方法によれば容易に実施可能ではあるが、このケースは実際にはあまり適用されない。
【００２５】
さらに、画素ｘ（ｉ，ｊ）は、個々のカラー副画素（Ｒ，Ｇ，またはＢ）、カラー副画素の集団（例えば、ＲＧ、ＧＢ、ＲＧＢＲまたは他のもの)、または、フルカラー画素に対応する。ここで、用語フルカラー画素はＲＧＢカラー副画素の白が混合した構成、すなわち、ＲＧＢの三つ子の構成と、画像発生技術による、例えば、投影スクリーン等で常に使用される実際のフルカラー画素との両方を含む。
【００２６】
この方法の好ましい実施の形態において、光学要素は視差バリアスクリーンであり、これは、光学構造として透明および不透明な部分を含み、これは、上記したいくつかの文献で示唆されているような、例えば、直線、波状の縞、段付き領域のような形状を有してもよい。
【００２７】
また、しかしながら、光学要素が、光学構造として円筒形のレンズを含むレンチキュラースクリーンであってもよい。
【００２８】
発明された方法において、異なるビューＡ（ｋ）からの部分的な画像情報の一部が、好ましくは２次元の周期パターンで画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子の上に配置される。ここで、水平および垂直方向における周期長は、好ましくは、多くてそれぞれ３２画素ｘ（ｉ、ｊ）である。もちろん、この上限３２画素ｘ（ｉ，ｊ）からの例外は容認できる。
【００２９】
好ましくは、垂直方向の周期長は表示されたビューの数ｎと等しい。
【００３０】
原則として、対向脚および隣接脚としての前記２次元の周期パターンの水平および垂直方向の周期長を構成する角度は、本質的には垂直に対して視差のバリアスクリーン(もし光学要素がそのようなものであれば)の上の透明なセグメントの傾斜角に対応するべきである。このようにして、３次元表示で最も良いチャネル分離が達成される。
【００３１】
この方法で使用される配置の第１の実施の形態における、光学要素は視差のバリアスクリーンである。これは光学構造として透明および不透明のセグメントを含む。好ましくは、透明なセグメントは縞または段付き領域に対応する。これは、本質的には、傾斜角ａだけ垂直方向に対して傾斜している。傾斜角のサイズに関しては制限がない。また、明らかに、垂直方向に対する傾斜はゼロであってもよい。 
【００３２】
第２実施の形態では、光学要素が、光学構造として円柱レンズを含むレンチキュラースクリーンであってもよい。ここでまた、円柱レンズは傾斜角ａだけ垂直方向に対して傾斜して配置される。ここでまた、傾斜角ａは、垂直に対して傾斜０を含む任意の大きさであってもよい。
【００３３】
例えば、ホログラフィック光学素子を使用したような、光学要素に関する配置の更なるの実施の形態も可能である。
【００３４】
好ましくは、使用されるべき画像表示装置は、カラーＬＣＤスクリーン、プラズマディスプレイ、投影スクリーン、ＬＥＤベースのスクリーン、ＯＬＥＤベースのスクリーン、ＳＥＤスクリーンまたはＶＦＤスクリーンである。
【００３５】
さらに、ビューＡ（ｋ）の数ｎは、例えば、４、５、６、７、８または９と等しくてもよく、前記水平周期長は、例えば、ｎ画素ｘ（ｉ，ｊ）に対応してもよい。しかしながら、ビューの数ｎも、ここで指定されるよりさらに大きいか、または小さくてもよい。
【００３６】
視差のバリアスクリーンとしての光学要素の実施の形態において、加えて、以下の詳細が好ましい。
【００３７】
実際にうまく製造される配置を得るために、好ましくは、視差のバリアスクリーンはガラス基板から成り、バリア構造がその基板の後側に適用されている。 ガラス以外の材料から成る基板などのような（例えばプラスチック）他の実施の形態も可能である。
【００３８】
好ましくは、バリア構造は、ガラス基板の後側に積層された、露光され現像された写真用フィルムであり、好ましくは、写真用フィルムの乳剤層がガラス基板に面している。あるいはまた、バリア構造の不透明領域がガラス基板に印刷されたインクによって形成されてもよい。
【００３９】
さらに、視差のバリアスクリーンが妨げとなる光の反射、好ましくは少なくとも１個の干渉光学の反射防止膜を含む。また、もっとも、一般的なまぶしい光を防止するマットを使用するのも可能である。
【００４０】
例えば、視差のバリアスクリーンが恒久的に取り付けられる、例えば、スペーサによって画像表示装置に接着、またはねじでとめられるのが有利である。代わりに、視差バリアスクリーンが画像表示装置から一時的に取外しが可能であるように設計するのも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】発明された方法を実行するための模式的な構成を示す図である。
【図２】この発明による方法に使用される視差のバリアスクリーンの略図である。
【図３】異なるビューからの部分画像情報の一部の画像を織り交ぜたパターンの例を示す図である。
【図４】この発明による、見る距離が増加された場合の効果を示す図である。
【図５】この発明による、見る距離が減少した場合の効果を示す図である。
【図６】見る距離が減少した場合の深さ方向の印象の増加を説明する略図である。
【図７】視差バリアスクリーンの本質的なパラメータ例示する視差バリアスクリーンの部分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下に、この発明が、添付図面を参照してさらに詳細な模範的実施の形態として説明される。
【００４３】
図面のいずれも実寸を示したものではない。またこれは、特に角度についても同様である。
【００４４】
図１は発明された方法を実行するための概略の構成を示す図である。
【００４５】
この構成は画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子1を含む。格子の上において、異なるビューＡ（ｋ）、ｋ=１、…ｎ、でｎ＞＝２からの部分画像情報の一部が、各画素ｘ（ｉ，ｊ）で、ビューＡ（ｋ）の正確に一つからの部分画像情報のみが見えるようにされる。
【００４６】
見る人３の見る方向において、距離ｓだけ離れた画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子１の正面に、光学構造を有する少なくとも1つの光学要素2が本質的には周期的に配置される。この光学要素は画素ｘ（ｉ，ｊ）によって、伝達、または放射された光のための伝播方向を規定する。この例においては、正確に１つの光学要素２が設けられ、これは視差のバリアスクリーン２として設計されている。また、当然のこととして、そこでは、発明された方法のおかげで空間の印象を得る数人のビューアー３がいてもよい。
【００４７】
図２は発明された方法において使用される例としての視差のバリアスクリーン２の部分を示している。この視差のバリアスクリーン２は交互に設けられた不透明および透明なセグメントを含み、透明なセグメントは、この発明に従って本質的には直線で境界が設けられた縞である。 透明および不透明のセグメントは、周期的に繰り返されるように配置される。これらは視差のバリアスクリーン２の光学構造に対応する。それらの平均の最も小さな水平および垂直方向における周期長は修正率ｆがかけられた画素ｘ（ｉ，ｊ）の平均の水平および垂直方向における寸法の整数倍である。この修正率ｆは、選択可能な見る距離ｗと、光学要素２と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子１の間の距離sとの関数として計算される。
【００４８】
図３は、例えば、５個の異なるビューＡ（ｋ）、ｋ=１、・・・、５、からの部分的な画像情報の一部の画像織り交ぜパターンの例を示す。この発明に従う方法においては、異なるビューＡ（ｋ）からの部分的な画像情報の一部は、画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子１の上、好ましくは、厳格に２次元周期パターンに配置される。図３に例示された例では、破線フレームで示されるように、水平方向の周期長は８画素ｘ（ｉ，ｊ）であり、垂直方向の周期長は６画素ｘ（ｉ，ｊ）を含む。各画素ｘ(i、j)に対する部分画像情報はそれぞれのビューＡ（ｋ）の位置（ｉ，ｊ）から始まる。
【００４９】
このように、ここで示された実施の形態においては、垂直方向の周期長は表示されたビューの数ｎ＝５に対応していない。
【００５０】
視差のバリアスクリーン2によって影響される見るときの制限のために、１または複数の見る人の２つの目は本質的には異なった画素ｘ（ｉ，ｊ）、及び／又はその一部を見、そのため、それぞれの２つの目が、本質的には異なったビューＡ（ｋ）を知覚し、その結果、空間的な視覚印象を持つ。ある程度まで、１および同じ見る人３の２つの目が、空間が損なわれたという印象を有しない同じビューＡ（ｋ）の部分的な画像情報の一部を見てもよい。
【００５１】
さらに、画素ｘ（ｉ，ｊ）は個々のカラー副画素（Ｒ、ＧまたはＢ)に対応する。
【００５２】
図１〜３に例示された関係は、最適または選択された見る距離ｗと、光学要素２、すなわち、視差のバリアスクリーンと画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子１との間の距離ｓとは、この発明にしたがって互いに独立に選択される。従来技術などと異なって、ｗおよびｓの量は、特に、所与の眼球内の距離及び／又は画素ｘ（ｉ，ｊ）の寸法によって互いに関連しない。
【００５３】
修正率ｆは式ｆ＝ｗ／（ｗ＋ｓ）によって計算される。
【００５４】
発明された方法において、概して、ビューＡ（ｋ）、ｋ=１、・・・、ｎが場面または物の異なった遠近感（perspective）に対応する。しかし、それらは場面の平行射影であってもよく、そうでなければ、作成されたビューであってもよい。
【００５５】
対向脚および隣接脚としての前記二次元周期パターンの前記水平および垂直方向の周期長を構成する角度は、垂直に対して視差バリアスクリーン２上の透明セグメントの傾斜角ａ（図２参照）に本質的に対応する。図３では、対向脚は、例えば、低い方の水平な破線を介して、および、隣接脚は右側の垂直破線を介して規定されうる。
【００５６】
このように、原則として、３次元表示で最も良いチャネル分離が達成される。
【００５７】
図４は、従来技術と比べて見る距離ｗが増加した場合の、この発明に従う効果を例示する。
【００５８】
１または数人の見る人３の見る距離ｗに対して、視差のバリアスクリーン２と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子１との間の距離ｓ、平均の瞳孔間距離ｐａ、画素ｘ（ｉ，ｊ）の平均水平距離ｈａにおいて、不等式ｓ／ｈａ＜ｗ／ｐａが適用される。この関係は図からは直接的に明らかではない。破線は先行技術の場合であり、この場合は上記の式は当てはまらない。
【００５９】
比較として、図５は、１または数人の見る人３の見る距離ｗが従来技術と比べて減少した場合の、発明に従う効果の例示である。
【００６０】
これはこの発明の特別な利点を明らかにする。ここで、見る距離ｗに対して、視差のバリアスクリーン２と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子１との間の距離ｓ、平均の瞳孔間距離ｐａ、および、画素ｘ（ｉ，ｊ）の平均水平寸法ｈａ、不等式ｓ／ｈａ＞ｗ／ｐａが適用されるが、これらは、図面からは直接明白ではない。 
【００６１】
この場合、光学要素または視差のバリアスクリーン２は、それぞれ、画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子から比較的遠い距離ｓに配置されてもよい。この発明に従って修正率ｆをきめれば、画像内容のいかなる操作も要することなく実際に許容できる見る距離ｗの実行を確実にする。
【００６２】
ここで、再び、破線は従来技術で優勢な関係を示す。発明された方法は、見る距離ｗを実際に適切な範囲に減少させるのは、明らかである。
【００６３】
図６ａと図６ｂは、それぞれ、見る距離を減少させる場合における深さ印象の増加について説明する略図である。図６ａにおいて、いかに大きな知覚された深さｔ１が、距離ｓで先行技術における条件で、見る距離ｗ１で得られるかがわかる。距離ｐａだけ開けられた見る人３の目は小円によって示される。
【００６４】
先行技術における短い距離ｓ２によって条件付けされた短い見る距離ｗ２では、知覚深さｔ２は浅くなるという図６ｂとの比較で、可能な限り深い印象を達成する目的での物理的距離ｓの実質的影響が明白になる。両方の図面(図６ａと６ｂ)では、視差のバリアスクリーン２および画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子１上における見る光線６のトレース点は同じ場所、すなわち、同じ画素ｘ（ｉ，ｊ）でかつ、透明なセグメントのまさに同じ位置に位置する。これと異なって、発明された解決策では、図５に示すように、ｗとｓとの関係を解決し、かつ、長い距離ｓにもかかわらず、見る距離ｗを減少させることが可能になる。それでも、比較的大きい深い印象は保有される。
【００６５】
図７は寸法を有する視差のバリアスクリーン２を示す模式図である。そこでは、ａが垂直方向に対する透明なまたは不透明なセグメントの傾斜角であり、ｅは画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子の水平方向における前記セグメントの幅であり、ｌはそれらの高さであり、ｚｅはそれらの水平な期間であり、ｚｌはそれらの垂直方向の周期である。
【００６６】
この発明された方法を実施するための配置の例の更なる例示のため、再び、図１から図７を参照する。
【００６７】
図１は発明された方法を実行するための概要の構成を示す。それは、行ｉ、列ｊの格子（ｉ，ｊ）における画素ｘ（ｉ，ｊ）を有する画像表示装置を含む。そこで、異なるビューＡ（ｋ）、ｋ=１、・・・、ｎ、ｎ＞＝２からの部分画像情報の一部が、各画素ｘ（ｉ，ｊ）の上にビューＡ（ｋ）の正確に一つからの部分画像情報のみが見えるようにされる。
【００６８】
見る人３の見る方向において、画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子１から距離ｓだけ前または後に、本質的に周期的に、光学構造を有する少なくとも1つの光学要素２が配置される。この光学要素は画素ｘ（ｉ，ｊ）によって、伝達、または、放射された光の伝播方向を規定する。この例では、正確に１つの光学要素２が提供され、これは、視差のバリアスクリーン２として設計される。また、当然のこととして、発明された方法のおかげで空間の印象をえる数人のビューアーがいてもよい。
【００６９】
図２は、この発明に従う、配置において使用される例として、視差のバリアスクリーン２の部分を示す。この視差のバリアスクリーン２は交互に不透明および透明なセグメントを含み、好ましくは、透明なセグメントは、本質的には直線で境界が定められた縞である。透明および不透明のセグメントは、周期的に繰り返されるように配置されている。それらは視差のバリアスクリーン２の上の光学構造である。それらの平均の最小の水平および垂直方向の周期長は、修正率ｆによって積算された画素ｘ（ｉ，ｊ）の平均の水平および垂直方向の寸法の整数倍である。この修正率ｆは選択可能な見る距離ｗと、視差のバリアスクリーン２および画素ｘ（ｉ，ｊ）を有する画像表示装置間の平均距離ｓとの関数として計算され、視差バリアスクリーン２の視覚的効果によって、画像表示装置１を見る１または数人の見る人３のそれぞれが、自分の２つの目で排他的に、また、本質的に、異なる画素及び／又はその一部を見、２つの目の各々が排他的に、また、本質的に、異なるビューＡ（ｋ）を知覚し、その結果、空間的な視覚的印象を有する。
【００７０】
視差のバリアスクリーン２としての光学要素の実施の形態のため、以下の詳細がさらに好ましい。  
【００７１】
実際にうまく製造される配置を得るために、好ましくは、視差のバリアスクリーン２は、バリア構造がその基板の後側に適用されたガラス基板から成る。好ましくは、バリア構造はガラス基板の後側に、露出され現像された写真用フィルムが積層され、好ましくは、写真用フィルムの乳剤層がガラス基板に面している。 
【００７２】
その上、視差のバリアスクリーン２が光を散乱させる反射を減らす手段、好ましくは少なくとも１個の干渉光学の反射コートを有するのが好ましい。視差のバリアスクリーン２がスペーサによって画像表示装置に永久に取り付けられる、例えば、接着されるまたはねじでとめられるのが有利である。あるいはまた、視差のバリアスクリーン２を画像表示装置１から一時的に取外せるように設計するのも望ましい。
【００７３】
図３は、例えば、５個の異なったビューＡ（ｋ）、ｋ=１、・・・、５から部分的な画像情報の一部の画像織り交ぜパターンの例を示す。この発明に従った配置においては、異なるビューＡ（ｋ）からの部分画像情報の一部が、好ましくは、厳格に二次元の周期パターンの画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子1の上に配置される。図３によって例示された例では、水平方向の周期長は８、垂直方向の周期長６を含み、画素ｘ（ｉ，ｊ）が破線フレームで示されている。各画素ｘ（ｉ，ｊ）の部分的な画像情報はそれぞれのビューＡ（ｋ）の位置（ｉ，ｊ）から始まる。
【００７４】
このように、ここに示された実施の形態では、垂直方向の周期長は表示されたビューの数ｎに対応していない。
【００７５】
視差のバリアスクリーン２による見ることの制限のために、１または数人のビューアー３の２つの目は、本質的には異なるビューＡ（ｋ）、及び／又は、その部分を見るため、その結果、空間的な視覚印象を生じる。ある程度まで、１及び同じビューアー３の２つの目が、空間情報が損なわれているという印象なしに、同じビューＡ（ｋ）の部分的な画像情報の一部さえ見うる。
【００７６】
さらに、この例の画素ｘ（ｉ，ｊ）は個々のカラー副画素(Ｒ、ＧまたはＢ)に対応する。
【００７７】
提供された図１〜３に例示された関係、（最適、または選択された）見る距離ｗと、光学要素２、すなわち、視差のバリアスクリーン２と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子を有する画像表示装置１との間の平均距離ｓとが、この発明に従って互いに独立して選択される。従来技術と異なって、特に量ｗとsとは、所与の眼内距離及び／又は画素ｘ（ｉ，ｊ）の寸法によって互いに関連することはない。
【００７８】
修正率ｆは式ｆ＝ｗ／（ｗ＋ｓ）によって計算される。
【００７９】
この発明においては、一般的に、ビューＡ（ｋ）が場面または物の異なった遠近感（perspective）に対応する。しかし、またちょうど、それらは場面の平行投影、または、そうでなければ、生成されたビューであってもよい。
【００８０】
対向脚および隣接脚としての前記二次元の周期パターンの前記水平方向および垂直方向の周期長を構成する角度は、垂直方向に対して視差バリアスクリーン２の透明なセグメントの傾斜角に本質的に対応する。
図３では、対向脚は、例えば、低い水平な破線で、隣接脚は右側の垂直方向の破線で規定される。
【００８１】
このように、原則として、３次元表示で最も良いチャネル分離が達成される。
【００８２】
図４はこの発明に従う、見る距離ｗが従来技術と比べて見る距離ｗが増加している場合の効果を例示する。
【００８３】
１または数人のビューアー３に対して、視差のバリアスクリーン２と画素ｘ（ｉ，ｊ） の格子１との間の平均距離s、平均の瞳孔間距離ｐａと画素ｘ（ｉ，ｊ）の平均水平寸法ｈａにおいて、不等式ｓ／ｈａ＜ｗ／ｐａが適用されるが、これは図面から直接明白ではない。破線は従来技術で一般的であった関係を示す。そこでは、この不等式が適用されず、見る距離がより短い。
【００８４】
比較として、図５はこの発明に従った効果を例示する。ここでは、１または数人の見る人３の見る距離は従来技術と比較して減っている。
【００８５】
これはこの発明の特別な利点である。ここで、見る距離ｗに、視差のバリアスクリーン２と画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子１との間の距離ｓ、平均の瞳孔間距離ｐａ、および、画素ｘ（ｉ，ｊ）の平均水平距離ｈａとしたとき、図面から直接明白ではないが、不等式ｓ／ｈａ＞ｗ／ｐａが成り立つ。
【００８６】
事実上、この場合、視差のバリアスクリーン２は画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子を有する画像表示装置１から比較的遠い距離ｓに配置されてもよい。この発明に従う修正率ｆの決定は、それにもかかわらず、実際に許容される見る距離ｗが実行できることを確実にする。しかもそれを、例えば、１画素ｘ（ｉ，ｊ）のいくつかのビューから部分的な画像情報の一部を混合するような、画像内容のいかなる操作をすることなく実行できる。
【００８７】
ここで再び、破線は従来技術で一般的であった関係を示す。この発明に従う配置が、見る距離ｗを実際に適切な範囲に減少させるのは明白である。
【００８８】
図６ａと図６ｂはそれぞれ見る距離を減少させた場合の深さ方向の印象が増加する状態を説明する略図である。図６ａにおいて、従来技術で距離ｓ１として条件付けられたときの見る距離ｗ１でいかに大きな深さｔ１を知覚できるのかということがわかる。距離ｐａだけ離れた見る人３の目が小さな円で示される。
【００８９】
図６ｂとの比較で、そこでは、従来技術におけるより小さい距離ｓ２によって条件とされた近い見る距離ｗ２が、より浅い知覚された深さｔ２をもたらしているが、可能な限り深さ印象を達成するために物理的距離ｓの実質的影響は明白になる。両方の図面(図６ａと６ｂ)では、視差のバリアスクリーン２上、および、画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子１上の見る光線６のトレース点は、同じ場所に位置する。すなわち、同じ画素ｘ（ｉ，ｊ）で、透明なセグメントの同じ位置にする。これと異なって、この発明によれば、ｗとｓとの関係を解消し、図５に示されているように、長い距離ｓにもかかわらず、見る距離ｗを減少させることが可能になる。 それでも、望まれていた比較的大きい深さ（方向の）印象は保持される。
【００９０】
図７は視差バリアスクリーン２の寸法決定を模式的に示す図である。ここで，ａは垂直方向に対する透明または不透明なセグメントの傾斜角であり、ｅは画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子の水平方向の前記のセグメントの幅であり、ｌはそれらの高さであり、ｚｅはそれらの水平方向の周期であり、ｚｌはそれらの垂直方向の周期である。
【００９１】
画像表示装置１として、例えば、画素ｘ（ｉ，ｊ）としてカラー副画素(Ｒ、Ｇ、Ｂ)を有し、画素ｘ（ｉ，ｊ）の高さが約０．１６６５ｍｍ、その幅ｈａが約０．０５５５ｍｍである、８．４インチのＬＣＤ画面が望ましい。視差バリアスクリーン２の透明なセグメントは、垂直方向に対して２３．９６２４８８９７°の傾斜角を有する。 画素ｘ（ｉ，ｊ）の格子の水平方向の前記のセグメントの幅ｅは０．１１０９０５４ｍｍであり、その高さlは０．２４９５３７ｍｍである。さらに、水平方向の周期長さｚｅは０．４４３６２１６ｍｍ、距離s＝１．９１ｍｍ、および、見る距離ｗ＝８００ｍｍである。最終的に、透明なセグメントの垂直方向の周期ｚｌは０．９９８１４８ｍｍである。これは、ここで、不等式ｓ／ｈａ＞ｗ／ｐａを満たすため、見る距離が短くされたことを意味する。なお、この不等式において、人の平均瞳孔間距離ｐａが原則として５５ｍｍから７０ｍｍの間ある。
【００９２】
従来技術においては、見る距離ｗ=８００mmに対して、距離ｓ＝０．６８３０８ｍｍは上記した条件のもとでは実行されなければならない。これは、かなりの技術的かつ実用的な努力の元でのみ達成可能である。この発明のおかげで、この努力を省くことができる。
【００９３】
この発明の利点は、多くありまた多様である。特に、発明された方法と対応する配置は、ハードウェアによって所望の三次元の見る距離を、ある機械的な制限にもかかわらず、光学要素とスクリーンすなわち画素の格子との間の最小の距離に設定することが可能になる、自動立体視表示を可能にする。見る距離を短くする場合には、相対的な奥行知覚さえ強化できる。
【００９４】
この発明は非常に簡単な手段で実行できる。視差のバリアスクリーンが使用されるなら、適切な３次元スクリーンを製造する過程に変更は必要ではないが、バリア構造をわずかに後に位置することが必要である、
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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