(57)【要約】  本発明は、ステレオ画像データによってシーケンシャルに駆動制御されて該ステレオ画像データを再生する画像データ表示用の画素アレイ（５）と、該画素アレイ（５）を面全体で照明するための照明源（１）とが設けられたディスプレイユニットと、眼鏡（６）であって、前記画素アレイ（５）によって再生された前記ステレオ画像を該眼鏡（６）の着用者（７）に各眼ごとに選択的に供給するように設けられた眼鏡（６）とを有するステレオ画像再生システムに関する。本発明ではディスプレイユニットに、前記画素アレイ（５）を面全体で照明するための少なくとも１つの別の照明源（２）が設けられている。各照明源（１，２）は、光を複数の狭いスペクトル領域で送出して色空間にわたるように構成されており、前記照明源（１，２）のスペクトル領域は相互に直交するように形成されている。さらに、前記照明源（１，２）をシーケンシャルに動作させる制御ユニットが設けられている。前記眼鏡（６）には、相互に直交するスペクトル透過領域を有する複数の眼鏡ガラスが設けられており、前記眼鏡ガラスのスペクトル領域は、前記照明源（１）のスペクトル領域と前記別の照明源（２）のスペクトル領域とに相応することにより、ステレオ画像の再生が確実かつ低コストで実現可能であるようにされている。
2010537254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステレオ画像データによってシーケンシャルに駆動制御されて該ステレオ画像データを再生する画像データ表示用の画素アレイ（５）と、該画素アレイ（５）を面全体で照明するための照明源（１）とが設けられたディスプレイユニットと、
眼鏡（６）であって、前記画素アレイ（５）によって再生された前記ステレオ画像を該眼鏡（６）の着用者（７）に各眼ごとに選択的に供給するように設けられた眼鏡（６）と、
を含むステレオ画像再生システムにおいて、
前記ディスプレイユニットに、前記画素アレイ（５）を面全体で照明するための少なくとも１つの別の照明源（２）が設けられており、
前記照明源（１）および前記別の照明源（２）はそれぞれ、光を複数の狭いスペクトル領域で送出して色空間にわたるように構成されており、
前記照明源（１）のスペクトル領域と前記別の照明源（２）のスペクトル領域とは直交しており、
前記照明源（１）および前記別の照明源（２）をシーケンシャルに動作させる制御ユニットが設けられており、
前記眼鏡（６）には、相互に直交するスペクトル透過領域を有する複数の眼鏡ガラスが設けられており、
前記眼鏡ガラスのスペクトル領域は、前記照明源（１）のスペクトル領域と前記別の照明源（２）のスペクトル領域とに相応することを特徴とする、ステレオ画像再生システム。
【請求項２】
前記照明源（１）および前記別の照明源（２）は、発光ダイオードおよび／または発光チューブおよび／または気体放電照明器具とりわけハロゲン照明器具および／または閃光電球を含む、請求項１記載のステレオ画像再生システム。
【請求項３】
前記照明源（１，２）は広帯域の光源を有し、
該広帯域の光源に、複数の狭帯域の透過区間（Ｌ１２，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３；Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｒ２１）を有するフィルタ（３，４）が配属されている、請求項１記載のステレオ画像再生システム。
【請求項４】
前記透過区間（Ｌ１２，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３；Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｒ２１）は、青色（Ｂ）または緑色（Ｇ）または赤色（Ｒ）の１つの色知覚領域に位置し、約３０ｎｍまたは３０ｎｍ未満の幅を有する、請求項３記載のステレオ画像再生システム。
【請求項５】
前記照明源（１，２）は、光を複数の狭いスペクトル領域で直接生成して送出する光源を含む、請求項１記載のステレオ画像再生システム。
【請求項６】
照明源（１，２）および観察者（７）は前記画素アレイ（５）の異なる側に位置する、請求項１から５までのいずれか１項記載のステレオ画像再生システム。
【請求項７】
照明源（１，２）および観察者（７）は前記画素アレイの同じ側に位置する、請求項１から５までのいずれか１項記載のステレオ画像再生システム。
【請求項８】
前記ディスプレイユニットは前記画素アレイ（５）の方向に光を分布させるために１つまたは複数の導光体（８）を有する、請求項１から７までのいずれか１項記載のステレオ画像再生システム。
【請求項９】
少なくとも１つの導光体（８）が受光のための複数の端面を有し、
前記端面にそれぞれ、複数の狭帯域幅の透過領域を有するフィルタ（３，４）が配属されており、
とりわけ各フィルタ（３，４）に光源（１，２）が配属されており、とりわけ該光源（１，２）は非透光性の材料から成る分離エレメント（９）によって相互に分離されている、請求項７記載のステレオ画像再生システム。
【請求項１０】
前記画素アレイ（５）は空間的に複数の異なるセグメントに分割されており、
前記セグメントは前記照明源（１，２）によって、画像形成に同期して駆動されるように、選択的かつシーケンシャルに照明される、請求項１から９までのいずれか１項記載のステレオ画像再生システム。
【請求項１１】
前記ステレオ画像の画像を形成するための時間が、該画像での前記画素アレイ（５）を照明する時間より長い、請求項１から１０までのいずれか１項記載のステレオ画像再生システム。
【請求項１２】
少なくとも１つのステレオ眼鏡（６）が設けられており、
観察者（７）の左眼および右眼に対する前記ステレオ眼鏡（６）の眼鏡ガラスの透過特性は、ステレオ画像の各画像に対する前記照明源（１，２）の２つの直交するスペクトル領域の透過特性に相応するかまたは同じである、請求項１から１１までのいずれか１項記載のステレオ画像再生システム。
【請求項１３】
少なくとも１つのステレオ眼鏡（６）が設けられており、
観察者（７）の左眼および右眼に対する前記ステレオ眼鏡（６）の眼鏡ガラスの透過特性は、ステレオ画像の各画像に対する前記光源（１，２）の２つの直交するスペクトル領域の透過特性に相応し、
該眼鏡ガラスは、対で青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）および赤色（Ｒ）の色知覚領域を透過する少なくとも６つの制限されたスペクトル区間を有し、
前記透過区間の位置は異なっており、
前記ステレオ画像の左側画像は、赤色のカラー画像データＲ１と緑色のカラー画像データＧ１と青色のカラー画像データＢ１とを使用して前記制御ユニットによって形成され、該ステレオ画像の右側画像は、赤色のカラー画像データＲ２と緑色のカラー画像データＧ２と青色のカラー画像データＢ２とを使用して該制御ユニットによって形成され、
前記ステレオ画像の両画像の色のカラー画像データは対ごとに左右入れ替えられることにより、入れ替えられた右側のカラー画像データは該ステレオ画像の左側画像に対する照明源のスペクトル領域によって表示され、入れ替えられた左側のカラー画像データは該ステレオ画像の右側画像に対する照明源のスペクトル領域によって表示されるようにされ、
前記照明源は、前記入れ替えられたカラー画像データの少なくとも一部が２つの色知覚領域で透過区間の領域で伝送されて投影されるように構成されており、
当該ステレオ画像再生システムは、前記照明源（１）および前記別の照明源（２）を交番的に使用して前記ステレオ画像の左側画像および右側画像が再生されるように構成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のステレオ画像再生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、とりわけビデオクリップ、映画等の画像のステレオ再生システムに関する。
【０００２】
３次元再生にはさまざまな技術が存在する。すでに長いこと公知であるのはアナグリフ技術である。左部分画像／右部分画像の双方に単に赤／緑を重畳し、それぞれの眼に対して赤または緑の色成分だけを透過させるフィルタ眼鏡を通して合成画像を見ることにより、観察者には立体的な感覚が得られる。このような手法の欠点は、システムに起因するカラーフィルタリングであり、このような技術ではリアルなカラー画像を再生できないことである。
【０００３】
テレビジョンに時々使用される別の方式は、プルフリッヒ方式である。ここでも観賞のために眼鏡を使用するが、一方の眼に対するビーム経路は、他方の眼に対するビーム経路に比べて著しく暗くされる。暗さが異なることだけが重要であるのにも拘わらず、このようなプルフリッヒ方式でも（コスト上の理由から）上記と同様に色眼鏡が使用されることが多い。明るさが異なることによって視覚情報（Sehinformation）は、脳の処理領域にわずかに遅延して到達する。表示されるシーンが観察者に対して正しい角度で動くと、眼に対する知覚の時間遅延によって視差が発生して、このシーンが空間的に知覚される。この技術の利点は、再生技術が簡単なことであり、欠点は、上記のシーンがつねに運動していなければならないため、やや時間が経つと不快に感じられることが多いことである。さらに、シーンは常に同一方向に動かなければならない。というのも、そうしないと奥行情報が逆になってしまうからである。動き速度を一定に維持しないと奥行情報が正しく再生されないので、動き速度を一定に維持する必要もある。
【０００４】
コンピュータ分野では、別の方式が使用されること多い。ここでは右側成分／左側成分は、いわゆるシャッタ眼鏡によって分離される。このシャッタ眼鏡は、電気的に切り換え可能な偏光フィルタにより、例えばモニタまたはプロジェクタからの光を、観察者の右眼または左眼だけに対して交互に通過させるのである。ここでシャッタ眼鏡は、再生装置（例えばモニタ）と同期化されるため、左／右の部分画像がこの再生装置に表示される交換順序に相応して、それぞれの部分画像だけが左眼ないしは右眼に到達するのである。この技術により、高い色忠実度の再生が行われるが、これに対しては、明るさが大きく低下してしまうという欠点を有する。それは再生画像が（交互に）観察者の片方の眼だけで（すなわちモニタの全体的な明るさの半分だけで）知覚され、これに加えて上記の偏光フィルタそのものがすでに（透過位相でも）光を吸収してしまうからである。さらに絶えず左／右を遮蔽するためには、障害的なフリッカ作用を抑圧するために極めて高い画像繰り返し周波数（少なくとも１２０〜１６０Ｈｚ）が必要である。
【０００５】
別の原理は干渉フィルタ技術方式である。干渉フィルタ技術ないしは相応するステレオ投影システムにしたがって、光学的に３次元で知覚可能な再生画像を形成する方法はＤＥ１９９２４１６７Ｂ４から公知である。ここでは投影のため、フィルタ分光作用がわずかに異なる２つの干渉フィルタを使用する。これらの干渉フィルタの通過領域が相互に重ならずに直交するように、両通過領域は相互にシフトされて配置される。青色、緑色および赤色の色知覚領域における３つの各原刺激に対して３つの通過域を有し互いに直交する２つの干渉フィルタを用いることによって、互いに分離された２つの画像、すなわち、左眼用の画像と、右眼用の画像とを実現し、これらの画像を用いて３次元的に知覚可能な画像をスクリーンに投影することできる。この画像は、観察者により、別々の眼によって選択的に知覚され、ここでこれはこの観察者がつぎのような眼鏡、すなわち、左の眼鏡レンズが一方の干渉フィルタに相応するフィルタ特性を備え、かつ右の眼鏡レンズが他方の干渉フィルタに相応するフィルタ特性を備える眼鏡を有することによって行われる。これによって１つのスクリーンにおいて２つの画像を各眼ごとに個別に確実に互いに分離し、画像のステレオ作用ないしは３次元作用を観察者において形成することができるのである。これを波長多重方式とも称する
本発明の課題は、ディスプレイユニットを備えたステレオ画像再生システムにおいて、良好な色再現性を示しかつ構成が簡単かつ低コストであるステレオ画像再生システムを提供することである。
【０００６】
前記課題は、請求項１記載の構成を有するステレオ画像再生システムによって解決される。
【０００７】
従属請求項に本発明の有利な実施形態が記載されている。
【０００８】
本発明のステレオ画像再生システムの特徴は、ディスプレイユニットの画素アレイを後方照明するための波長多重方式と、後方照明を時分割多重してステレオ画像の「左右」画像による該ディスプレイユニットの画素アレイの駆動制御を適切に時分割多重するコンセプトとを統合したコンセプトである。このことによって、ステレオ画像の画像データが時分割多重コンセプトにしたがって画素アレイによってシーケンシャルに表示されると同時に、波長多重コンセプトによって区別可能ひいては分離可能になることが保証される。次に、ステレオ画像が観察者のステレオ眼鏡によって分離される。このステレオ眼鏡の眼鏡ガラスは波長多重方式で構成されており、選択的な後方照射のスペクトル特性に相応する。
【０００９】
ステレオ画像再生システムのこのような新規の構成により、ディスプレイユニットの実装に著しく高いコストを発生させることなくステレオ画像が非常に高い確実性で分離されることが保証される。
【００１０】
このことに関連して、本発明のシステムのユーザが使用するためのステレオ眼鏡も簡単かつ低コストで実現することができる。その際には本発明のディスプレイユニットが、使用される画素アレイ技術に実質的に依存しなくなり、他の技術的条件に依存して、とりわけ外部条件またはコストに見合ったへり条件に依存して、そのつど適切な画素アレイ技術を使用することができ、たとえばＬＣＤ技術やＴＦＴ技術等の技術を使用することができる。
【００１１】
本発明のシステムの特徴は、両ステレオチャネルのクロストークが非常に小さかったり、全く発生せず、かつ、ディスプレイユニットと眼鏡とが機械的および電気的に分離されることにより眼鏡の持ち運び快適性およびユーザの移動度が格段に良好であることだ。
【００１２】
本発明のステレオ画像再生システムの有利な実施形態では、少なくとも２つの照明源が同一種類の光源で実現される。この実施形態では、とりわけＬＥＤの線形配列体として構成されている発光ダイオード、発光チューブ、または有利には棒形のハロゲン照明器具である気体放電ランプないしは閃光電球が有利である。これらは、ディスプレイユニットの照明源に非常に高い発光強度かつコンパクトな光源となり、さらに、熱発生量を低減して本発明のディスプレイユニットを非常にコンパクトかつ低い脆弱性で構成することもできるようになる。
【００１３】
このディスプレイユニットには、直方体形のフラットなケーシングが設けられる。このケーシングのサイズは基本的に、画素アレイのフォーマットによって決定される。
【００１４】
有利には、照明源の光源が画素アレイを面全体で照明するための光を生成し、複数の相互に分離された狭いスペクトル領域を送出する光を付加的なコンポーネント無しで生成し、１つの照明源が他の光源のスペクトル領域に対して直交するスペクトル領域を送出するように、照明源を選択する。このことにより、コンポーネントの数を光源の適切な選定によって小さく抑え、ステレオ画像再生システムを非常に簡単かつ低い脆弱性で構成できるようになる。
【００１５】
さらに、広帯域の光源を照明源に設け、該照明源に、直交スペクトル領域を実現するように複数の狭帯域の透過区間を有するフィルタを配属させることも有利である。本発明のシステムのこのような構成により、とりわけエネルギー供給または熱マネージメントに関して面倒なシステム適合を行う必要なく、フィルタの特性を適合することによって、異なる外部へり条件に適合された異なるシステムを実現できる。
【００１６】
本発明の有利な構成では、ステレオ画像の両画像に対してカラーフィルタをディスプレイユニットおよび／またはステレオ眼鏡のガラスに設ける。このようにして、通過区間の数を公知の従来技術より低減することができる。本発明では、両遠近画像の通過区間の数を６以下とし、とりわけ５以下または４以下とする。互いに重ならない５以下の透過区間のうちの少なくとも１つの透過区間は、青色（Ｂ），緑色（Ｇ）または赤色（Ｒ）のうち２つの色知覚領域に配置される。上記の別の透過区間は周波数スペクトルにおいて、これらの透過区間が、１つの色知覚領域において、すなわち青色または緑色または赤色に配置されるようにする。色知覚のためのこのような透過区間の帯域幅は、有利には約３０ｎｍの領域内にあるかまたはこの領域を格段に下回る。このことにより、色知覚領域内で確実に区分けおよび配置することが可能になり、他の透過区間と確実に区別ないしは分離することができる。こうするためには、上記の透過区間が互いに十分な間隔を有するように該透過区間を配置する。
【００１７】
とりわけ、暗くされた周辺で使用する際には、ステレオ画像再生システムにおいて所属のステレオ眼鏡をかけた観察者と同じ画素アレイの側にすべての照明源を設ける構成を選択するのが有利である。このような構成では、画素アレイに複数の照明源の垂直投光を行うことにより、ステレオ画像の再生が光学的に妨害されることなく、別置きされた照明源によって面全体にわたって照明される非常に大きな面積の画素アレイを実現できるようになる。
【００１８】
この構成に対して択一的に、画素アレイの異なる側に照明源と観察者とを配置し、画素アレイひいてはディスプレイユニットを透過照明モードで動作させることも有利である。このことにより、観察者と画素アレイとの間の領域を妨害することなくディスプレイユニットと該ディスプレイユニットのケーシングとを非常にコンパクトに構成することができる。
【００１９】
照明源の光を画素アレイの方向に光を分布させるために有利には導光体を使用することにより、本発明のディスプレイユニットを特に簡単に構成することができる。観察者に対して相対的に画素アレイの異なる側に照明源を配置することにより、まさに妨害光が存在していて困難な光学的条件でも動作させることができ、このことによって本発明のシステムの用途を格段に拡大し、本発明のシステムの個々のコンポーネントにかかる要件を低減し、このことに伴って本発明のシステム全体のコストを低減することもできる。
【００２０】
ステレオ画像再生システムの本発明の特に有利な構成では、画素アレイの方向に可能な限り均質かつ平坦な光分布を実現するために１つまたは複数の導光体を使用する。この構成では、少なくとも１つの導光体は複数の照明源の光を受け取る複数の端面を有する。各端面に照明源の１つの光源が配属されており、この各端面に配属される光源は有利には広帯域の放射特性を有し、異なる照明源のスペクトル領域を直交させるように複数の狭帯域の透過領域を有するフィルタが該光源に設けられる。
【００２１】
有利には照明源のフィルタは、該照明源に向いている導光体の端面に直接、とりわけ接着によって設けられるかないしは配置される。このことにより、照明源の光を導光体に非常に高い確実性かつ低損失で入力結合するのが保証される。
【００２２】
このシステムの有利な構成では、シーケンシャルひいては時分割多重で動作する照明源のクロストークが交差動作でも確実に阻止されるように、導光体の異なる端面に入力結合する異なる照明源を非透光性の分離層ないしは分離壁によって相互に光工学的に分離する。このことにより、チャネル分離が非常に確実になり、ステレオ画像再生特性が非常に快適になるのが保証される。
【００２３】
本発明のステレオ画像再生システムの有利な構成では、画素アレイは相互に分離された異なるセグメントに空間的に分割される。たとえば画素アレイは、２つの垂直方向に相互に分離されたセグメントに分割され、上側セグメントと下側セグメントとに分離される。このような構成では、個々のセグメントに光が選択的かつシーケンシャルに印加されるように照明源が構成されて制御され、各セグメントを照明する時点で各セグメントに画像情報が印加されて該セグメントが該セグメントの領域で所望の画像を再生するように、画素アレイの画素がセグメントごとに駆動制御される。このような構成により、セグメントごとにステレオ画像の各画像が再生され、眼に対して画像情報の再生の合間の時間が格段に低減され、たとえば半分になり、眼に対して無駄時間が大きく短縮されるのが保証される。このことにより、ステレオ画像再生時のフリッカの不所望の作用が格段に低減される。
【００２４】
本発明のシステムの別の有利な実施形態では、ステレオ画像の画像を形成するための時間が、該画像を得るために画素アレイを照明する時間より長くなるようにディスプレイユニットが構成されている。このことにより、１つの照明源による画素アレイの照明の合間のギャップに、別の照明源が照明を行いひいてはステレオ画像の他方の画像を再生するのを確実かつ高信頼性で終了するのに十分な時間が得られるのを保証することができる。このことにより、ステレオ画像の再生が非常に快適になる。
【００２５】
本発明のステレオ画像再生システムの特に有利な構成では、眼鏡ガラスを有するステレオ眼鏡が、ステレオ画像再生システムを同時に使用したい人の数に依存して選択される。この構成では、眼鏡ガラスの光学的特性が有利にはディスプレイユニット内の相応のフィルタの光学的特性と同一になるように選択される。これによって、投影される画像情報および画像の輝度を最大限に利用でき、本発明のステレオ画像再生システムを使用するユーザは、非常に快適かつ高輝度であるリアルカラーのステレオ遠近画像を知覚することができる。
【００２６】
また、眼鏡ガラスのフィルタ特性をディスプレイユニット内のフィルタのフィルタ特性に完全に一致させずに、相互に相応するように形成することも有利である。これにより、製造品質差または設計差を適宜利用するか、または、特定の有利な表示状況を実現するために利用することができる。たとえば、個々の制限された透過区間の順序の入れ替えによって、相応のフィルタにおいて青色知覚領域または緑色知覚領域または赤色知覚領域が相互に異なるディスプレイユニット内のフィルタと眼鏡のフィルタとを組み合わせることにより、ステレオ画像の不快なフリッカが知覚されることなくディスプレイユニットの画像切替速度を低減することができる。このことは交差動作にも当てはまる。
【００２７】
その際には、下記のステレオ画像再生システムが特に有利であることが判明している。このステレオ画像再生システムのディスプレイユニットのフィルタでは、青色知覚領域または緑色知覚領域または赤色知覚領域に制限されたフィルタの透過区間の順列が入れ替えられており、順序が入れ替えられていない６つの透過区間が設けられたフィルタ特性を示す少なくともステレオ眼鏡が設けられている。上記の順列の入れ替えでは、１つの色内で、すなわち１つの色知覚内で、相応するフィルタ（右側対左側、ないしは、ステレオ画像の左側画像対右側画像）間で２つの透過区間の交換が行われ、さらに付加的に、２つの色知覚領域にわたる隣接する２つの透過区間を共通の１つの透過区間にする少なくとも１つの融合が行われる。これによってディスプレイユニットのフィルタにおける透過区間の合計は、例えば６から５に低減される。本発明では透過区間のこのような順列入れ替えに相応して、対応する表示すべきカラー画像データの交換が行われ、ディスプレイユニットの両照明源によってステレオ画像データが交差する。
【００２８】
例えば、赤色の透過区間Ｒ１およびＲ２の順列の入れ替えが行われる場合、すなわちこれらの交換が行われ、その後に隣接する区間Ｇ２とＲ１とをまとめることにより、Ｒ２によって表示するための画像情報すなわちカラー画像データは第１の照明源と画素アレイによって行われることなく、第２の照明源と画素アレイとによって行われるようになる。これによってこれらの「順列を入れ替えた」カラー画像データの表示が時間的にシフトされる。それは、各照明源と画素アレイによって得られるステレオ画像の画像は順列を入れ替えられない場合にはそれぞれ完全であり、またつねに個々に順序が交代して表示されるだけであるのに対して、上記の順列入れ替えによってこれが行われないからである。上記の順列入れ替えによって、ステレオ画像の２つの画像（左右）の再生の時間的な分離が本発明では行われない。ステレオ画像の右側画像が表示されることにより該ステレオ画像の左側画像を表示する合間に時間的なギャップが生じ、この時間的なギャップに、色の順列を入れ替えて画像ないしは画像情報を充填することができる。
【００２９】
これによって本発明では、再生されるステレオ画像の不快なフリッカを阻止するかまたは低減することができる。ステレオ画像再生システムのこのように改善された構成により、ディスプレイユニットのコンポーネントにかける負荷が著しく大きい該ディスプレイユニットの不所望に高い画像繰り返しレートを低減し、該システムのコンポーネントの寿命を上昇することができる。
【００３０】
本発明ではこのことに相応して、この順列の入れ替えをディスプレイのフィルタにおいて行うのではなく、ステレオ眼鏡の眼鏡ガラスのフィルタにおいて行う。この構成によっても、上で述べた本発明の実施形態において得られた利点に相応する利点が得られる。
【００３１】
以下で、図面および図面に示した参照符号を参照して本発明を詳しく説明する。
【００３２】
本発明は、図面に一例として示した実施例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のステレオ画像再生システムの概略図である。
【図２】本発明のディスプレイユニットの動作の時間的流れを示す。
【図３】導光体を有する本発明のディスプレイユニットの構成例を示し、ａは、導光体を有するこの構成例のディスプレイユニットの一部を示す。
【図４】本発明のステレオ画像再生システムの別の例の概略図である。
【図５】画素アレイがセグメント分割された本発明のステレオ画像再生システムの別の例の概略図である。
【図６】図５に示した本発明のディスプレイユニットの動作の時間的流れを示す。
【図７】本発明による２つの直交フィルタの透過区間のスペクトル分布の一例を示す。
【図８ａ】ステレオ眼鏡およびディスプレイユニットの透過区間のスペクトル分布を示す。
【図８ｂ】再生および知覚されるカラー画像データの時間的順序を示す。
【図９】交差動作が行われる本発明のシステムの別の例の概略図である。
【図１０】交差動作が行われる本発明のシステム例においてステレオ眼鏡およびディスプレイユニットの透過区間のスペクトル分布を示す。
【図１１】交差動作が行われる際の本発明のシステム例の投影および知覚されるカラー画像データの時間的順序を示す。
【００３４】
本発明により、従来のディスプレイ技術による波長多重方式を低コストで使用できる。図１に、本発明のステレオ画像再生システムの一例を示す。
【００３５】
この例のステレオ画像再生システムでは、それぞれの異なるスペクトル特性が直交している２つの照明源１および２が、ＬＣＤ画素アレイ５上に表示される２つの異なる画像内容（ステレオ画像の左右画像）に同期してシーケンシャルに切り換えられる。２つの照明源１および２の相互に直交する異なったスペクトル領域は、フィルタ３および４によって生成される。
【００３６】
照明源１および２の画像内容およびスペクトル領域は時間的に同期され、観察者７の両眼に対し、各眼ごとに個別のカラー画像が供給されるようにする。観察者の眼で画像内容を分離するためには、各眼に対応づけられた（右目‐右側画像ないしは左目‐左側画像）スペクトル領域を透過してそれぞれ他のスペクトル領域を相応に抑圧するガラスを有する眼鏡６が使用される。
【００３７】
最も簡単なケースでは、ディスプレイユニットのフィルタ１は眼鏡６の一方のガラスと同じ３つのスペクトル透過領域を有し、該ディスプレイユニットの他方のフィルタ２は、該眼鏡６の他方のガラスと同じスペクトル透過領域を有する。これらの透過領域のスペクトルは、それぞれ大きな色空間を形成し、かつ共通の透過領域を有さない（直交性）ように配置される。フィルタの透過領域はそれぞれ色知覚領域（赤、緑、青）内に位置し、本発明ではこの透過領域の典型的な半値幅は約３０ｎｍである。
【００３８】
ＬＣＤ画素アレイ５が一方の眼の画像情報を表示する間、照明源１は駆動されており、照明源２は非駆動状態にされ、該ＬＣＤ画素アレイ５が後でこの画像を他方の眼に対して短時間表示する間、照明源２は駆動されており、照明源１は非駆動状態にされる。有利には、これらの２つの動作形式がシーケンシャルに交代することをユーザが知覚することがないように、この交代は迅速に行われる。このようにこれら画像データは、時分割モードでＬＣＤ画素アレイ５によって再生される。次に本発明では、波長多重コンセプトにしたがって、このような時分割モードでＬＣＤ画素アレイ５によって再生されたステレオ画像を眼ごとに選択的に分離する。
【００３９】
両照明源１および２の輝度の時間的流れを図２に示す。３次元画像再生は４段階で行われる：
段階Ａは、画像データが画素アレイ５へデータ伝送される時間と、ＬＣＤセルの立ち上がり振動時間とを示す。
段階Ｂでは照明源１が駆動されており、フィルタ３を通して画素アレイ５を面全体で照明し、ステレオ画像の一方の画像を表示する。この一方の画像は眼鏡６により、眼鏡ガラスの相応のフィルタ特性によって片目にだけ可視である。
段階ＣおよびＤは相応に、照明源２でも、他方の眼に対する画像内容で、上記段階を繰り返す。
【００４０】
画素アレイ５の照明は図１に示したように直接行われるか、または、図３に示したように導光体８から光を均質に出力結合することによって行うことができる。図３および３ａに、ディスプレイユニットによるステップまたは該ステップの一部を示す。
【００４１】
照明源１はフィルタ３を介して導光体８に入力結合し、照明手段２も同様にフィルタ４を介して導光体８に入力結合する。両照明手段は、非透光性の区画壁９によって相互に分離されている。フィルタ３および４が干渉フィルタとして形成されている場合、他方の光源２および１の光が反射されて導光体８に入力結合される。照明源１，２の光が入力結合する際に透過する導光体８の端面はｎ角形を成す。導光体８の端面にはそれぞれフィルタ３，４が面接着されることによって設けられ、これらフィルタ３，４のスペクトル通過領域は相互に直交している。各フィルタ３，４は専用の照明源１，２によって照明される。これらの照明体は、非透光性の材料から成る壁９によって相互に分離されている。このことにより、不所望のクロストークが阻止される。
【００４２】
照明源１，２はこの場合、たとえば気体放電ランプ、ＬＥＤの線形配列体または閃光電球等の棒形の光源として構成される。
【００４３】
択一的に、基本的に入力結合のすべての形態に、白色スペクトル透過性のＬＥＤや、適切なスペクトル領域内で選択された複数のカラーＬＥＤの複合体として構成されたＬＥＤが適している。後者の場合、照明源１，２の光源として使用されるカラーＬＥＤのスペクトル純度が十分である場合、フィルタ３，４を省略するか、または該フィルタ３，４の選択性にかかる要件を緩和することができる。このことは、すべての他の種類の狭スペクトル帯域の照明体にも当てはまる。このことにより、ディスプレイユニットの構成が簡単になる。
【００４４】
暗くされた周辺では、画素アレイ５を垂直投光モードで動作させることができる。このような垂直投光モードでは、照明源１，２と所属のフィルタ３，４とが、観察者７と同じ画素アレイ５の側に設けられる。照明源１，２と画素アレイ５との大きな間隔により、面全体に均質な照明が行われるのが保証され、図４に示したような簡単かつ低コストの構成が実現される。
【００４５】
輝度切替が過度に緩慢であると、この輝度切替は眼に不快に感じられてしまう。しかし、画像繰り返しレートは画素アレイ５のＬＣＤセルの慣性と電気的な画像伝送とによって制限される。眼鏡６のフィルタが次のように構成されている場合、すなわち、一方の眼が照明源１の２つのスペクトル領域と照明源２の１つのスペクトル領域とを受け取り、他方の眼が照明源２の２つのスペクトル領域と照明源１の１つのスペクトル領域とを受け取り、各段階ＡおよびＢで画素アレイ５上で該一方の眼に対して２つのスペクトル領域が表示され、かつ該他方の眼に対して１つのスペクトル領域が表示され、各段階ＣおよびＤにおいて該他方の眼の２つのスペクトル領域と該一方の眼の１つのスペクトル領域とが表示されるように構成されている場合、観察側の各眼に対して全輝度の急激な変化は生じず、１つのスペクトル領域を有する部分画像から２つのスペクトル領域を有する部分画像に切り替わるだけである。このようにして、各眼が受け取る光束は均質になり、「オフ」と「すべてのスペクトル線での照明」との間の切替のように迅速に疲れることはなくなる。このことを図９に示す。このような動作は、交差動作とも称される。
【００４６】
電子回路の構成に依存して、照明源１および２による照明を２つ以上のセグメントに分割するのが有利である。図５に一例として２つのセグメントの場合を示しており、同図に示しているように、一方のセグメントでは画素アレイ５の１つのセグメントの画像が形成される間に他方のセグメントが照明されるように、照明が分割される。セグメント８ａおよび８ｂは分離層９によって光工学的に分離されている。
【００４７】
図６に一例として、照明を２つのセグメントで行う場合の時間的な流れを示す。同図では、時間領域（Ｅ）で画素アレイ５の下半分画像が照明源２ｂによって照明され、この下半分はこの画像を第２の眼に対して表示する。それと同時に、画像の上半分が新たに形成され、該画像はこの内容を第１の眼に対して表示する。
【００４８】
時間領域（Ｆ）において画素アレイ５の上半分のみが照明源１ａによって照明され、第１の眼に対する内容を有する画像の上半分が形成される。時間領域（Ｅ）で下半分画像が照明源１ｂによって照明され、この下半分はこの画像を第２の眼に対して表示する。それと同時に、画像の上半分が新たに形成され、該画像はこの内容を第２の眼に対して表示する。
【００４９】
時間領域（Ｆ）においてディスプレイの上半分のみが照明源２ａによって照明されると同時に、第２の眼に対する内容を有する画像の下半分が形成される。さらに続いて、時間領域Ｅ，Ｆ，Ｇ・・・で周期的に画像形成および照明が行われる。
【００５０】
２つより多くのセグメントの場合にも相応に、照明が、ディスプレイにおける相応の場所の画像形成より可能な限り一定の時間だけ遅延するように、該画像形成が行われる。
【００５１】
本発明にしたがってこのようにセグメント分割と駆動制御とを関連づけて実施することにより、個々の眼ごとの無駄時間または暗段階を短縮し、ステレオ画像再生特性を非常に快適にすることができる。
【００５２】
図７に、フィルタ３，４の透過領域の一例を示す。フィルタ３，４はファブリペロー干渉フィルタであり、該ファブリペロー干渉フィルタの各フィルタ特性は相互に直交するように構成されている。図７では、左眼ひいてはステレオ画像の一方の画像に対する両フィルタのフィルタ特性と、右眼ひいては該ステレオ画像の他方の画像に対する両フィルタのフィルタ特性とを示しており、これら２つのフィルタのフィルタ特性は相互に直交するように構成されており、相互間の重なり部分を全く有さない。ここでは、図示の透過区間Ｂ１，Ｂ２，Ｇ１，Ｇ２，Ｒ１およびＲ２は重なっておらず、また互いに間隔が開いているため、２つの部分遠近画像は、相互に確実に分離されて再生することができる。個々の透過区間Ｂ１，Ｂ２，Ｇ１，Ｇ２，Ｒ１およびＲ２は、ここでは、約２０ｎｍの半値幅の帯域幅を有する極めて狭帯域な透過区間として実現されており、これらの透過区間のうちの２つの区間Ｂ１およびＢ２は人間の眼の青色の色知覚領域に、２つの区間Ｇ１およびＧ２は緑色の色知覚領域に、また２つの区間Ｒ１およびＲ２は赤色の色知覚領域に配置されている。区間Ｒ２は、１つのエッジないしは側縁は急峻でありもう１つのエッジ、側縁は著しく急峻さを欠く外側の閉じられていない区間である。このもう１つのエッジは同図では示されていない。
【００５３】
６つの透過区間を有する図７の色特性に基づいて、図１０に示す本発明の別の色特性が一種のチャネル順列入れ替えにより、すなわちステレオ画像の一方の画像から該ステレオ画像の他方の画像に区間Ｒ１の一種の交換をし、Ｒ１と区間Ｇ２とを結合することによって得られるのに対し、逆では透過区間Ｒ２がステレオ画像の他方の画像に対応付けされる。
【００５４】
図８ａに、ディスプレイユニットの透過区間と所属のステレオ眼鏡の透過区間とを示す。同図ではステレオ眼鏡６は、制限された狭い透過区間Ｂ１＊，Ｇ１＊，Ｒ１＊およびＢ２＊，Ｇ２＊，Ｒ２＊を有する。ディスプレイユニットの干渉フィルタも同様に、上記の区間と同じ６つの透過区間Ｂ１，Ｇ１，Ｒ１およびＢ２，Ｇ２，Ｒ２を有する。ここで、ｘ１区間（ｘ＝Ｂ，Ｇ，Ｒ）はそれぞれ、ステレオ画像の左側画像あるいはディスプレイユニットの「左側」コンポーネントに対応付けられ、ｘ２区間は「右側」コンポーネントに対応付けられる。ｘ１区間がｘ２区間に対して直交するようにされているのが分かる。
【００５５】
図８ｂに、ステレオ画像の個々の画像の表示されて知覚可能な画像内容の時間的順序を示す。この時間的順序はたとえば、図１に示すシステムによって形成される。図８ａに示す干渉フィルタを備えたシステムのディスプレイユニットによって表示および知覚されるステレオ画像の各画像は交番的に再生される。
【００５６】
まず、相応の区間で生成された画像情報Ｂ１，Ｇ１，Ｒ１を有するステレオ画像の左側画像が再生される。この時間中は、ステレオ画像の右側画像の画像ないしは画像情報は投影されず、該右側画像のカラー画像データも投影されない。したがって、ステレオ画像の右側画像は知覚されない。次に、カラー画像データＢ２，Ｇ２，Ｒ２に相応する区間を用いて生成された該カラー画像データＢ２，Ｇ２，Ｒ２を有するステレオ画像の右側画像が表示され、それに対して、この時間中には該ステレオ画像の左側画像は表示されない。このことに相応して、ステレオ画像の右側画像だけがステレオ眼鏡の右側の眼鏡ガラスによって知覚することができるが、該ステレオ画像の左側画像の情報は知覚されない。
【００５７】
次に、ステレオ画像の他方の画像も表示され、このことに相応して該ステレオ画像の前記画像の表示の中断が行われる。
【００５８】
ステレオ画像の各画像をこのように交番的に表示することにより、各眼が各画像を知覚するための時間的ギャップが著しく大きくなり、この時間的ギャップが過度に長くなると直ちに、不快なフリッカが発生することになる。これを阻止するため、ディスプレイユニットの画像切替速度を高く選択する。このような高い画像切替速度により、ディスプレイユニットのコンポーネントにかかる負荷が著しく大きくなる。このような著しく大きな負荷により寿命が縮小され、ディスプレイユニットの脆弱性が著しく高くなる。
【００５９】
図１０には図８ａに相応して、本発明のシステムのディスプレイユニットの干渉フィルタないしはステレオ眼鏡の眼鏡ガラスの干渉フィルタの干渉フィルタスペクトルのスペクトル分布を示す。
【００６０】
ステレオ眼鏡の眼鏡ガラスの干渉フィルタの特性は、図７に相応して６つの狭い区間を有するのに対し、ディスプレイユニットの干渉フィルタの区間は４つの透過区間を有する。上記のディスプレイユニットの干渉フィルタは、ステレオ画像の左側画像に対しては狭い区間Ｂ１＊を有するのに対し、他方の区間はＧ１＊とＧ２＊との順列入れ替えを行って区間Ｇ２＊と区間Ｒ１＊とを結合することにより、比較的広幅の区間となる。
【００６１】
このことに相応して、ステレオ画像の右側画像に対するディスプレイユニットの干渉フィルタには、区間Ｇ１＊とＢ２＊とが結合され、この結合された区間に１つの狭い区間Ｒ２＊が補足される。これらの結合された区間は、２つの色知覚領域に延在している。付加的にこの本発明の構成では、カラー画像データの順列並び替えも行われるため、これに相応して以下に説明する利点を得ることができる。
【００６２】
図１１では、図１の本発明のステレオ画像再生システムの左眼ないしは右眼に対して再生および受容されるステレオ画像情報ないしはカラー画像データの時間的順序を使用する。
【００６３】
図１１では、図１０に相応してディスプレイユニットのフィルタで得られる透過区間のスペクトル分布に基づいて示している。
【００６４】
区間Ｇ１とＧ２との順列の入れ替えにより、Ｇ１とＢ２との間で形成され２つの色知覚領域を含む広幅の区間Ｒ３１が得られる。順列入れ替えがなされた区間Ｇ２は区間Ｒ１と組み合わされて区間Ｌ３２が得られ、２つの色知覚領域を含む。その次に行われる２つの組合せによってこのような順列入れ替えを行うことにより、ディスプレイユニットの両干渉フィルタに対して４つの透過区間を有する構成が得られる。
【００６５】
付加的に、区間Ｇ２と区間Ｇ１との順序を並び替えて、区間Ｇ２に対応付けられたカラー画像データを別の干渉フィルタで表示すると、前記カラー画像データが左右の眼で次のように知覚されること、すなわち、緑色知覚領域に対して形成されたカラー画像データが他の赤色知覚領域および青色知覚領域のカラー画像データと交代して知覚されることが可能になる。このことを行うためにカラー画像データをさらに付加的に順列入れ替えしたので、左眼は左眼用の情報だけを識別することができる。このことは相応して右眼に対しても当てはまる。ここで注目すべきであるのは、ステレオ眼鏡では６つの区間の順列入れ替えが行われないことである。したがってこのステレオ眼鏡の光学的特性は、ディスプレイユニットの順列を入れ替えられていない干渉フィルタの光学的特性に相応する。上記の手法により、図８ｂに示した各眼に対する再生中のギャップを埋めることができ、これによって不所望のフリッカを大きく制限することができる。
【００６６】
カラー画像データＲ１，Ｂ１には短い区間をおいてカラー画像データＧ２が続き、またさらに、相応する短い時間的区間をおいてこれにカラー画像データＲ１，Ｂ１，Ｇ１などが続く。このことは左眼に該当し、このことは相応して右眼にも行われる。顕著な暗段階によって負の光刺激を印加することなく長い時間区間をこのように消去することにより、格段な品質ゲインが実現される。このことの特に有利な効果は、画像が知覚されるまでの生理学的な遅延の負の側面が、上記のような本発明の構成で、妨害になることが特に少ないことである。というのも、明の中断時間は本発明では非常に短くなり、この明の中断が実効化されることがなくなるか、または実効化されても制限されるに留まるからである。このように生理学的な要因により、捉えられる輝度は大きくなり、捉えられる輝度が低減されることになる。したがって本発明によれば、主観的に一層明るく知覚されるステレオ画像が得られるようになる。
【００６７】
さらに、ステレオ画像再生システムのこのような構成により、フリッカ傾向を高めてしまうことなく、画像切替速度を低減することができ、また必要に応じて、表示すべきステレオ画像の解像度を上げることができる。用途に応じて上記を択一的に行うか、または組み合わせて行うことも可能である。ここでは上記の画像切替速度と解像度との関係を考慮して、これらから得られる積が、伝送される画像データの一定の最大帯域幅になるようにする。このことに相応して、例えば画像切替速度を低減することによって解像度を高めることができる。
【００６８】
上記のステレオ画像再生システムにより、ステレオ画像を極めて快適かつ心地よく知覚することができ、加えて、このステレオ画像再生システムのディスプレイユニットの寿命は長くなり、該ディスプレイユニットの構成を快適かつ低コストで実施することができる。
【図１】
2010537254.tif 000003
【図２】
2010537254.tif 000004
【図３】
2010537254.tif 000005
【図３ａ】
2010537254.tif 000006
【図４】
2010537254.tif 000007
【図５】
2010537254.tif 000008
【図６】
2010537254.tif 000009
【図７】
2010537254.tif 000010
【図８ａ】
2010537254.tif 000011
【図８ｂ】
2010537254.tif 000012
【図９】
2010537254.tif 000013
【図１０】
2010537254.tif 000014
【図１１】
2010537254.tif 000015
【国際調査報告】
2010537254.tif 000016
2010537254.tif 000017
2010537254.tif 000018
2010537254.tif 000019
2010537254.tif 000020
2010537254.tif 000021