自動立体視

オートステレオスコピーとは、特別なヘッドギアやメガネ、視覚に影響を与えるもの、または視聴者の目に何も使用せずに、立体画像を表示する（ 3Dの奥行きの両眼知覚を追加する）方法です。ヘッドギアが不要なため、「グラスフリー3D」または「グラスレス3D」とも呼ばれます。

現在、運動視差と広い視野角に対応するために使用されているアプローチは、大きく分けて2つあります。視線追跡と、ディスプレイが視聴者の目の位置を感知する必要がないようにする複数のビューです。^[1]自動立体視ディスプレイ技術の例には、レンチキュラーレンズ、視差バリア、インテグラルイメージングなどがあります。ボリュームディスプレイとホログラフィックディスプレイも自動立体視であり、それぞれの目に異なる画像を生成しますが、^[2]輻輳調節矛盾を生成するディスプレイと生成しないディスプレイを区別する人もいます。 ^[3]

視差バリアとレンチキュラー方式に基づく自動立体ディスプレイは約100年前から知られています。^[4]

多くの組織が、大学の学部での実験的なディスプレイから市販の製品に至るまで、さまざまな技術を使用して、裸眼立体視3Dディスプレイを開発してきました。 ^[5] レンズを使用して裸眼立体視フラットパネルビデオディスプレイを作成する方法は、主に1985年にベルリンのハインリッヒヘルツ研究所（HHI）のラインハルト・ベルナーによって開発されました。^[6] シングルビューアーディスプレイのプロトタイプは、1990年代にセガAM3（フローティングイメージシステム）^[7]とHHIによってすでに発表されていました。 今日では、この技術は主に欧州と日本の企業によってさらに開発が進められています。 HHIが開発した最も有名な3Dディスプレイの1つはFree2Cで、視線追跡システムとレンズのシームレスな機械調整により、非常に高解像度で非常に快適なディスプレイが実現されています。 視線追跡は、表示されるビューの数を2つに制限するため、または立体視のスイートスポットを拡大するために、さまざまなシステムで使用されています。ただし、この方法では表示が 1 人の視聴者に制限されるため、消費者向け製品には適していません。

現在、ほとんどのフラットパネル ディスプレイでは、レンチキュラー レンズまたは視差バリアを使用して、画像を複数の表示領域にリダイレクトしていますが、この操作には画像の解像度を下げる必要があります。視聴者の頭が特定の位置にある場合、それぞれの目に異なる画像が見え、説得力のある 3D の錯覚を与えます。このようなディスプレイには複数の表示領域があるため、複数のユーザーが同時に画像を見ることができますが、デッド ゾーンが発生することもあり、デッド ゾーンでは、非立体画像または疑似画像しか見えません (まったく見えない場合もあります)。

視差バリアは、液晶ディスプレイなどの画像ソースの前に配置して、視聴者が3Dメガネをかけなくても立体画像や多眼画像を表示できるようにする装置です。視差バリアの原理は、最初に発表したものの実用的な結果は出なかったオーギュスト・ベルティエ^[8]と、1901年に最初の機能的な自動立体画像を作成して展示したフレデリック・E・アイブス^[9]によって独立して発明されました。約2年後、アイブスは標本画像をノベルティとして販売し始めました。これが最初の商業的使用でした。

2000年代初頭、シャープはこの古い技術を電子フラットパネルに応用して商品化し、世界で唯一の3D LCDスクリーンを搭載したノートパソコン2台を短期間販売した。^[10]これらのディスプレイはシャープからはもう販売されていないが、他社では今でも製造・開発が行われている。同様に、日立はKDDIの販売元で日本市場向けの最初の3D携帯電話をリリースした。^{[11] [12]} 2009年、富士フイルムは対角2.8インチ（71 mm）の自動立体視LCDを内蔵したデジタルカメラFinePix Real 3D W1をリリースした。任天堂の3DS ビデオゲームコンソールファミリーは、3D画像に視差バリアを使用している。新しいリビジョンであるNew Nintendo 3DSでは、これに視線追跡システムを組み合わせて、より広い視野角を可能にしている。

インテグラルフォトグラフィーの原理は、多数の小さなレンズの2次元（X-Y）アレイを使用して3Dシーンをキャプチャするもので、1908年にガブリエル・リップマンによって導入されました^{。[13] [14]インテグラルフォトグラフィーは、完全な視差と遠近法のシフト、さらには}調節の奥行きの手がかりさえも備えた、物体やシーンを実物大で再現する窓のような自動立体視ディスプレイを作成できますが、この可能性を完全に実現するには、非常に多数の非常に小型で高品質の光学系と非常に高い帯域幅が必要です。比較的粗雑な写真とビデオの実装しかまだ作成されていません。

1次元の円筒レンズアレイは、1912年にウォルター・ヘスによって特許取得されました。^[15]単純な視差バリアの線と空間のペアを小さな円筒レンズに置き換えることで、ヘスは透過光で見る画像を暗くし、紙に印刷したものを許容できないほど暗くする光損失を回避しました。^[16]追加の利点は、レンズの置き換えが線と空間のバリアのスペースを狭めるのと幾何学的に同等であるため、観察者の位置の制限が少なくなることです。

フィリップスは1990年代半ば、電子ディスプレイの重大な問題を、基になるピクセルグリッドに対して円筒レンズを傾斜させることで解決した。^[17]このアイデアに基づいて、フィリップスは2009年までWOWvxラインを生産し、46の視野角で最大2160p（3840×2160ピクセルの解像度）まで動作させた。^[18] レニー・リプトンの会社、ステレオグラフィックスは、同じアイデアに基づいてディスプレイを生産し、傾斜レンチキュラーのかなり以前の特許を引用した。マグネティック3dとゼロクリエイティブも関わっている。^[19]

光学的製造、デジタル処理能力、および人間の知覚の計算モデルの急速な進歩により、圧縮ライトフィールドディスプレイという新世代のディスプレイ技術が登場しています。これらのアーキテクチャは、人間の視覚システムの特定の特性を考慮しながら、光学要素と圧縮計算の共同設計を検討しています。圧縮ディスプレイの設計には、コンピューター断層撮影や非負行列分解、非負テンソル分解などのアルゴリズムによって駆動されるデュアル^[20]およびマルチレイヤー^{[21] [22] [23]}デバイスが含まれます。

既存の3D映画を自動立体視に瞬時に変換するツールがドルビー、ステレオラブス、Viva3Dによって実演された。^{[24] [25] [26]}

ディメンションテクノロジーズは、2002年に視差バリアとレンチキュラーレンズを組み合わせた2D/3D切り替え可能なLCDを発売した。^{[27] [28]} シーリアルテクノロジーズは視線追跡に基づくホログラフィックディスプレイを開発した。 ^[29]キュービックビューは、2009年にコンシューマーエレクトロニクス協会のi-Stageコンペティションでカラーフィルターパターンの自動立体視ディスプレイを展示した。 ^{[30] [31]}

他にも、再構成された光場が実際の空間体積を占めるボリュームディスプレイや、フライアイレンズアレイを使用する インテグラルイメージングなど、さまざまなオートステレオシステムがあります。

オートマルチスコピックディスプレイという用語は、長い「マルチビューオートステレオスコピック3Dディスプレイ」^[32]の短縮同義語として、また以前のより具体的な「パララックスパノラマグラム」の短縮同義語として導入されました。後者の用語は、もともと、非常に大きなレンズや移動するカメラと移動するバリアスクリーンを使用した画像キャプチャなど、視点の水平線に沿った連続的なサンプリングを示していましたが、後に比較的多数の個別のビューからの合成も含まれるようになりました。

シンガポールにあるサニーオーシャンスタジオは、64の異なる参照点からの自動立体3D画像を表示できる自動多焦点スクリーンを開発したとされている。^[33]

HR3Dと呼ばれる、まったく新しい自動立体視のアプローチが、MITメディアラボの研究者によって開発されました。この技術は、画面の明るさや解像度を損なうことなく、消費電力を半分に抑え、ニンテンドー3DSなどのデバイスで使用する場合、バッテリー寿命を2倍にします。その他の利点としては、視野角が広く、画面を回転させても3D効果が維持される点が挙げられます。^[34]

動きの視差とは、頭の動きに応じてシーンの見え方が変わることを意味します。つまり、頭を左から右、上から下に動かすと、シーンの異なる画像が見えることになります。

多くの自動立体視ディスプレイは単一ビューディスプレイであるため、視線追跡が可能なシステムの単一の視聴者を除いて、動きの視差の感覚を再現することができません。

ただし、一部の自動立体視ディスプレイはマルチビュー ディスプレイであり、左右の動きの視差を知覚することができます。^[35] このようなディスプレイでは、8 ビューと 16 ビューが一般的です。上下の動きの視差をシミュレートすることは理論的には可能ですが、現在それを実現するディスプレイ システムは知られておらず、上下の効果は左右の動きの視差ほど重要ではないと広く考えられています。両軸の視差を含めないことによる 1 つの結果は、ディスプレイの平面からますます離れたオブジェクトが表示されるにつれて、より明らかになります。つまり、視聴者がディスプレイに近づいたり離れたりすると、そのようなオブジェクトは 1 つの軸の遠近法シフトの影響をより明らかに示しますが、もう 1 つの軸の遠近法シフトの影響は示さず、ディスプレイから最適な距離に位置していない視聴者には、さまざまな形で引き伸ばされたり押しつぶされたりして表示されます。^[要出典]

自動立体視ディスプレイは焦点深度を一致させずに立体コンテンツを表示するため、輻輳調節矛盾が生じる。^[3]

ウィキメディア・コモンズには、自動立体視に関連するメディアがあります。

• トリデリティ
• ビバ3D
• ビジュモーション
• 3D立体視モニターの説明
• さまざまな自動立体視LCDディスプレイの概要
• インタラクティブ 360° ライト フィールド ディスプレイのレンダリング、回転ミラー、ホログラフィック ディフューザー、高速ビデオ プロジェクターを使用した自動立体視のデモンストレーション ( SIGGRAPH 2007でデモ)
• 裸眼立体ディスプレイの制作舞台裏ビデオ
• メガネなしの 3D - 3D テクノロジーの未来?
• 3次元積分画像の視野と解像度に対する回折の影響