專利名稱：立體圖像顯示裝置和立體圖像顯示方法
技術領域：
本發(fā)明涉及立體圖像顯示裝置和立體圖像顯示方法。
背景技術：
作為可顯示運動圖像的立體圖像或運動圖像顯示裝置，使用不同系統的所謂“三維顯示器”是已為人們所公知。特別是，近年來，對于采用不需要使用專用眼鏡等的系統的平板型顯示器的需求增加。作為這種類型的立體運動圖像顯示裝置，已知的一種利用全息攝影的原理，難以實用。作為可相對容易地得到實現的系統，在像素位置被固定的諸如直視型或投影型的液晶顯示裝置或等離子顯示裝置的顯示面板(平板型顯示器)的正前方安裝光板或光束控制元件的系統是公知的。就此而論，光板用于控制來自顯示面板的光束，以將它們引向觀察者。
光板一般被稱為“視差擋板”，它控制光束，使得甚至在光束控制元件上的一個或相同位置上，根據角度變化觀察不同的圖像。具體地，當只應用橫向視差(水平差異)時，使用縫隙陣列板或雙凸透鏡片(柱面透鏡陣列)，當還包括垂直視差(垂直差異)時，使用針孔陣列或透鏡陣列。使用視差擋板的系統又分為雙目系統、多視系統、超多視系統(多視系統中的超多視條件)或整體照相(以下，也稱為“IP”)。這些系統共同的基本原理與在約一百年前發(fā)明的立體照相中使用的原理大致相同。
如SID04 Digest 1438(2004)中所述，這些系統中的IP系統具有這樣一種特征，即，關于觀察點位置的自由度較高，且可容易地實現立體觀察。在只包括水平差異但不包括垂直差異的IP系統中，可以相對容易地實現具有高分辨率的顯示裝置。另一方面，在雙目系統或多視系統中，存在這樣一種問題，即，由于允許立體觀察的觀察點位置的范圍即觀察區(qū)域較窄，因此難以以立體的方式觀察圖像，但可以采用最簡單的構造作為用于立體圖像顯示裝置的構造，并且還可以容易地產生顯示圖像。
在使用這種縫隙陣列板或雙凸透鏡片的直視型自動立體圖像顯示裝置中，由于關于光板的孔徑的周期性結構和關于平面顯示裝置上的像素的周期性結構之間的干涉，容易產生波紋或顏色波紋。作為解決這種問題的方法，孔徑延伸的方向被傾斜的方法已為人們所公知(例如，參見JP-A-2001-501073)。
但是，當傾斜地設置光板的孔徑時，立體圖像顯示時的像素(立體顯示像素)不構成正方形配置，而構成平行四邊形配置，使得當通過利用多個照相機拍攝的圖像(多視點圖像)構成立體圖像時，必須執(zhí)行像素的配置轉換。以下問題出現基于簡單處理的配置轉換導致圖像質量的劣化，利用內插等的配置轉換導致處理速度的降低，而基于冗余數據的細化(thinning)的配置轉換增加數據量。還存在這樣一種問題，即，由于更高的分辨率的方向沿垂直方向和水平方向變?yōu)榉菍ΨQ，移動視差導致上下移動，等等，因此顯示特性給人視覺特性帶來不舒服的感覺。
如上所述，在包括傾斜地配置的光板的常規(guī)立體圖像顯示裝置中，由于立體顯示時的像素配置不是正方形配置，因此存在圖像處理量增加或者有關顯示特性的問題。

發(fā)明內容
鑒于以上情況而提出本發(fā)明，其目的在于，提供可防止圖像處理量增加并可獲得優(yōu)良的顯示特性的立體圖像顯示裝置和立體圖像顯示方法。
根據本發(fā)明的第一方面的立體圖像顯示裝置包括平面顯示器，該平面顯示器具有以正方形的方式配置在平面顯示面上的近似正方形的像素；和光板，該光板被設置在所述顯示器的前面，并具有沿與通過垂直連接n段像素獲得的矩形的對角線相同的方向線性延伸的光學孔徑，用于控制來自像素的光線的方向，平面顯示器的平面顯示面被分為單元圖像，每一個單元圖像與光板中的光學孔徑中的每一個對應，并且，單元圖像的間距的平均值比通過橫向連接n段像素獲得的矩形的對角線的長度大，并且，光板中的光學孔徑的間距等于通過橫向連接n段像素獲得的矩形的對角線的長度。
根據本發(fā)明的第二方面的立體圖像顯示裝置包括平面顯示器，該平面顯示器具有以正方形的方式配置在平面顯示面上的近似正方形的像素；和光板，該光板被設置在所述顯示器的前面，并具有沿與通過垂直連接n段像素獲得的矩形的對角線相同的方向線性延伸的光學孔徑，用于控制來自像素的光線的方向，平面顯示器的平面顯示面被分為單元圖像，每一個單元圖像與光板中的光學孔徑中的每一個對應，并且，單元圖像的間距的平均值等于通過橫向連接n段像素獲得的矩形的對角線的長度，并且，光板中的光學孔徑的間距比通過橫向連接n段像素獲得的矩形的對角線的長度小。
平面顯示器上的以正方形的方式配置的像素的垂直和橫向配置方向可被設置為對整個立體圖像顯示裝置上的顯示部分的矩形框傾斜的方向，并且，光板中的光學孔徑可被配置為與整個立體圖像顯示裝置上的顯示部分的左端和右端平行。
平面顯示器上的以正方形的方式配置的像素的垂直和橫向配置方向可被設置為與整個立體圖像顯示裝置上的顯示部分的矩形框垂直和平行的方向，并且，光板中的光學孔徑可被配置為沿與整個立體圖像顯示裝置的顯示部分的左端和右端傾斜的方向。
平面顯示器上的整個顯示區(qū)的形狀可與整個立體圖像顯示裝置上的顯示部分的矩形框的形狀基本一致。
平面顯示器上的像素中的每一個可被沿接近光板中的光學孔徑延伸的方向的方向延伸的兩條邊界線分為具有近似矩形的三個子像素。
根據本發(fā)明的第三方面的立體圖像顯示方法通過使用立體圖像顯示裝置顯示立體圖像的方法，該立體圖像顯示裝置具有平面顯示器，該平面顯示器具有以正方形的方式配置在平面顯示面上的近似正方形的像素；和光板，該光板被設置在所述顯示器的前面，并具有沿與通過垂直連接n段像素獲得的矩形的對角線相同的方向線性延伸的光學孔徑，用于控制來自像素的光線的方向，其中，平面顯示器的平面顯示面被分為與光板中的光學孔徑中的每一個對應的單元圖像，該方法包括配置圖像信息和視差信息，使得將具有一邊的長度為(1+n2)1/2×(平面顯示器上的像素間距)的正方形的像素放入正方形配置中。


圖1A～1D表示在根據本發(fā)明的第一實施方式的多視系統的立體圖像顯示裝置中使用的、平面顯示部分上的像素組構成的立體顯示像素的形狀；圖1E表示圖1A中所示的立體顯示像素和光板之間的位置關系；圖1F表示平面顯示部分上的像素；圖2A～2E表示第一實施方式的比較例的立體顯示像素的形狀和配置；圖3A和圖3B表示在根據本發(fā)明的第二實施方式的一維IP系統的立體圖像顯示裝置中使用的、平面顯示部分上的像素組構成的立體顯示像素的形狀；圖4A和圖4B表示在根據第二實施方式的立體圖像顯示裝置中使用的、平面顯示部分上的像素組構成的立體顯示像素的形狀；圖5表示在根據第二實施方式的立體圖像顯示裝置中使用的、平面顯示部分上的像素組構成的立體顯示像素的其它形狀；圖6A是集中表示根據本發(fā)明的立體圖像顯示裝置的特性值的表格，圖6B是集中表示根據比較例的立體圖像顯示裝置的特性值的表格；圖7A～7C是表示根據第一和第二實施方式的正方形配置像素的垂直配置方向、整個立體圖像顯示裝置的顯示部分的矩形框和平面顯示部分的矩形框之間的位置關系的概念圖；圖8A和圖8B是示意地表示根據第一和第二實施方式的光板的透視圖；圖9是示意地表示立體圖像顯示裝置的透視圖；圖10A～10C表示根據第一和第二實施方式的立體圖像顯示裝置中的單元圖像間距Pe、光板的光學孔徑間距Ps、光板和像素屏幕之間的間隙d、觀察距離L和觀察區(qū)寬度W之間的關系；圖11是表示根據第一和第二實施方式的放在平面顯示部分上的視差信息和用于拍攝圖像或執(zhí)行CG再現(rendering)的照相機之間的位置關系的概念圖；圖12A表示根據第一和第二實施方式的在具有多組平行光線的條件下在一維IP系統中構成視差圖像和立體圖像的方法，圖12B表示根據第一和第二實施方式的用于在多視系統中構成視差圖像和立體圖像的方法；圖13是表示用于在根據第二實施方式的一維IP系統的立體圖像顯示裝置中在視差交錯(interleaved)圖像(單元圖像陣列)中配置與一個方向對應的圖像(視差成分圖像)的方法的概念圖；圖14是表示根據第二實施方式的立體圖像顯示裝置中的視差圖像分配的一個例子的表格；圖15表示在根據第二實施方式的立體圖像顯示裝置中獲得的視差成分圖像組的一個例子；圖16表示在根據第二實施方式的立體圖像顯示裝置中獲得的視差成分圖像組的一個例子；以及圖17表示根據第二實施方式的立體圖像顯示裝置中的視差交錯圖像(單元圖像陣列)的一個例子。
具體實施例方式
以下參照附圖詳細解釋根據本發(fā)明的實施方式的立體圖像顯示裝置。
根據以下各實施方式的各立體圖像顯示裝置可以為多視系統或IP系統的，并且具備具有在其上以矩陣方式配置像素的平面顯示部分的平面顯示器10、和設置在平面顯示器10前面以包括光學孔徑并控制來自平面顯示部分上的像素的光束的光板20，如圖9所示。通過從觀察者的眼睛的位置100經由光板20觀察從平面顯示器10發(fā)射的光束，觀察者可以在水平視角41和垂直視角42的范圍內看到立體圖像。對于術語“光學孔徑”，當光束控制元件由縫隙構成時，表示物理開口，而當光束控制元件為雙凸透鏡片時，表示各個柱面透鏡。為了調整焦距，可以在平面顯示器10和光板20之間設置隔板。
(第一實施方式)根據本發(fā)明的第一實施方式的立體圖像顯示裝置是多視系統的，并且它被構成為使得光板20的光學孔徑延伸的方向相對于平面顯示部分或器件10的顯示面上的垂直方向傾斜。由平面顯示部分10的顯示面內的像素組構成的立體顯示像素12的形狀如圖1A、圖1B、圖1C和圖1D所示。圖1A、圖1B、圖1C和圖1D表示當與立體顯示像素12對應的近似正方形的一個邊的長度與由沿平面顯示部分10的橫向配置的n個圖1F中所示的像素14構成的矩形的對角線的長度一致時、n＝3、4、5和6的各個情況。由實線包圍的近似正方形的各個區(qū)域是與立體顯示像素12對應的區(qū)域。畫出虛線，使得它們與由沿平面顯示部分10的橫向配置的n個像素14構成的矩形的對角線和由沿平板圖像顯示部分10的垂直方向配置的n個像素14構成的矩形的對角線一致。橫向虛線和垂直虛線被傾斜地配置，但它們形成近似正方形的正方形配置。圖1E表示包含以附加的方式寫入圖1A中的光板20的位置關系。構成光板20的縫隙陣列板或雙凸透鏡片被設置為使得其光學孔徑延伸的方向與垂直虛線的方向相同，并且光學孔徑被定位在相鄰垂直虛線之間的大致中間位置。
由于如圖1A、圖1B、圖1C和圖1D所示本實施方式是多視系統的，因此，在實現構造時使得平面顯示部分10的顯示面充滿具有相同的形狀的立體顯示像素12。因此，平面顯示部分10被分為與各光學孔徑對應的單元圖像，并且單元圖像由沿光板20中的光學孔徑延伸的方向配置的具有相同的近似正方形的多個立體顯示像素12構成。因此，當觀察者通過光板20中的光學孔徑看立體圖像時，立體顯示像素12形成正方形像素，并且立體圖像作為立體顯示像素12的正方形配置出現。
以由橫向配置的紅(R)、綠(G)和藍(B)三個子像素構成的正方形形成平面顯示部分10上的各像素14，并在同一列中配置相同顏色的子像素(普通的條形配置)。以實線顯示的立體顯示像素12的邊界被針對各子像素分割。圖1A、圖1B、圖1C和圖1D中的數字表示要被分配的視差信息編號的例子。向沿立體顯示像素12內的垂直方向(沿與光板20中的光學孔徑延伸的方向相同的方向)配置的RGB三個子像素順次地逐個分配視差信息單元。以平均的方式沿橫向(沿與光板20中的光學孔徑的循環(huán)方向相同的方向)配置相鄰的視差信息單元。例如，將與視差編號“1”對應的視差信息分配給位于立體顯示像素12的最左側并沿垂直方向配置的RGB三個子像素，并將與作為下一個視差編號的視差編號“2”對應的視差信息分配給這三個子像素后面的沿垂直方向配置的RGB三個子像素。順便提及，當以前分配的子像素后面的沿垂直方向配置的RGB子像素到達立體顯示像素12的下端時，將視差信息分配給位置鄰近以前分配的子像素并沿垂直方向配置的子像素中最上面的像素。結果，當只觀察到相同或一個子像素列時，視差編號作為序號出現。順便提及，可以采用這樣一種結構視差的數量增加而不減少顏色信息，并且，一個視差信息單元被分配給一個子像素。可以采用這種方式為各像素而不是為各個子像素分配視差，并使用于立體顯示像素的邊界與像素邊界一致。
在本實施方式中，如從圖1A～1F理解的那樣，由沿平面顯示部分10的橫向配置的n個像素構成的矩形的對角線的長度等于一般具有正方形的立體像素12的一個邊的長度，即單元圖像的平均間距，并等于平面顯示部分10上的像素14的一個邊的(1+n2)1/2倍。由于本實施方式是多視系統的，因此構成的光板20上的光學孔徑的間距比由沿橫向配置在平面顯示部分10上的n個像素構成的矩形的對角線的長度小。具體地，光板上的光學孔徑的間距被設計為使得從光板中的各個光學孔徑發(fā)射的、來自具有相同的視差編號的子像素的光束被聚焦到觀察者的眼睛的期望位置上。另外，也可以將m×m(m2以上的整數)個具有近似正方形的上述立體顯示像素組合而成的立體顯示像素作為立體顯示像素，使在平面顯示部分10的橫向上并排配置的n個像素構成的矩形的對角線的長度的m倍等于近似正方形的立體顯示像素12的一個邊的長度，即單元像素的平均間距，并等于平面顯示部分10的像素14的一個邊的m×(1+n2)1/2倍。在這種情況下，構成為光板20的光學孔徑的間距比在平面顯示部分10的橫向上并排配置的n個像素構成的矩形的對角線長度的m倍小。雖然分辨率由于m增大而降低，但通過增加視差編號，可以增大縱深范圍。
(比較例)下面，為了與本實施方式進行比較，在圖2A、圖2B、圖2C、圖2D和圖2E中示出在傾斜地設置光板的常規(guī)立體圖像顯示裝置中使用的立體顯示像素的配置例子。圖2A表示對于每一個子像素一個像素行對應3.5個視差(對于每一個子像素兩個像素行對應7個視差)的常規(guī)例子，圖2B表示對于每3個子像素4個像素行對應16個視差的常規(guī)例子，圖2C表示對于每3個子像素5個像素行對應25個視差的常規(guī)例子，圖2D表示對于每3個子像素6個像素行對應36個視差的常規(guī)例子(和被分開的一個)，圖2E表示對于每3個子像素3個像素行對應9個視差的常規(guī)例子。
在這些比較例子中，立體顯示像素50的每一種形狀均以平行四邊形形成，并且像素的配置不是正方形配置，而是平行四邊形配置。因此，在這些比較例子中，必須產生每一個視差圖像，以與立體顯示像素50的分辨率和配置匹配。但是，由于通過普通的圖像拍攝或CG再現(rendering)獲取的圖像具有正方形配置，因此，當如圖2A、圖2B、圖2C、圖2D或圖2E所示立體顯示像素50具有與正方形配置不同的配置時，必須執(zhí)行轉換(包括內插)。
如上所述，根據本實施方式，由于可以以近似正方形的像素形成立體顯示像素，并且這些像素可以取近似正方形的配置，因此，由于不舒服感覺問題的解決可以獲取優(yōu)良的顯示特性，并可防止圖像處理量增加。
(第二實施方式)下面，參照圖3A～7B解釋根據本發(fā)明的第二實施方式的立體圖像顯示裝置。根據第二實施方式的立體圖像顯示裝置是平行光線的一維IP系統，并且它具有光板20中的光學孔徑延伸的方向相對于平面顯示器10上的顯示面的垂直方向傾斜的結構。并且，光學控制元件20中的光學孔徑的間距變得等于由沿橫向配置的平面顯示器的n個像素構成的矩形的對角線，其中，沿不同的方向再現與視差的數量相同的平行光線的組。各組中的平行光線的數量等于光學孔徑的數量。在圖3A和圖3B中示出平面顯示部分10上的顯示面內的由像素組構成的立體顯示像素16的形狀。為每三個子像素提供一個視差信息單元。圖3A表示在n＝3的情況下的立體顯示像素的形狀的變化的例子，其中，具有相同形狀的像素沿垂直方向排成行，但像素的形狀沿水平方向或橫向改變。已以略去的方式說明了沿橫向排成行的像素。事實上，具有相同形狀的細線立體顯示像素連續(xù)排成行幾個或幾十個以上，并且粗線立體顯示像素僅被插入構成用于形狀變化的邊界的一列中。粗線立體顯示像素的面積比細線立體顯示像素的面積大與三個子像素的面積對應的面積。這是因為，由于使用平行光線組被再現的結構，因此平均單元圖像間距比通過配置n個像素獲取的矩形的對角線的長度大，并且，當使得單元圖像邊界與最近的子像素邊界一致時，邊界的不一致根據屏幕上的橫向位置進一步增加。圖3B表示作為具有基本形狀(圖3A中的細線立體顯示像素)的立體顯示像素可采取的形狀(10種)的立體顯示像素161～1610。各個像素具有的形狀變化使得與一個視差信息單元對應的三個子像素已被從左端移到右端。順便提及，所畫出的圖3A和圖3B中的虛線使得它們與平面顯示部分10上的由沿橫向配置的n個像素構成的矩形的對角線的方向和平面顯示部分10上的由沿垂直方向配置的n個像素構成的矩形的對角線的方向一致。平面顯示部分10上的由沿垂直方向配置的n個像素構成的矩形的對角線與光板20中的光學孔徑延伸的方向一致。
在圖4A和圖4B中，示出在n＝2的情況下的本實施方式的一維IP系統中使用的、平面顯示部分10上的由像素組構成的立體顯示像素16的形狀的例子。在該例子中，為每一個子像素提供一個視差信息單元。圖4A表示具有相同形狀的像素沿垂直方向排成行但像素的形狀沿橫向變化的情況，該情況與圖3A所示的情況類似。已以略去的方式說明了沿橫向排成行的像素。事實上，具有相同形狀的細線立體顯示像素連續(xù)排成行幾個或幾十個以上，并且粗線立體顯示像素僅被插入構成用于形狀變化的邊界的一列中。粗線立體顯示像素的面積比細線立體顯示像素的面積大與一個子像素的面積對應的面積。圖4B表示作為具有基本形狀的立體顯示像素可采取的形狀(15種)的立體顯示像素161～1615。各個像素具有的形狀變化使得與一個視差信息單元對應的一個子像素已被從左端移到右端。寫在立體顯示像素中的數字表示視差信息編號。
與本實施方式不同，在多視系統中，單元圖像間距的平均值等于平面顯示部分10的顯示面上的由沿橫向配置的n個像素構成的矩形的對角線的長度，并且光板20中的光學孔徑的橫向間距比平面顯示部分10的顯示面上的由沿橫向配置的n個像素構成的矩形的對角線的長度短。因此，在平面顯示部分10上的整個顯示面上獲得具有圖1A、圖1B、圖1C和圖1D中所示的形狀的立體顯示像素12。
另一方面，在根據本實施方式的平行光線一維IP系統中，單元圖像間距的平均值比平面顯示部分上的由沿橫向配置的n個像素構成的對角線的長度長，并且，光板中的光學孔徑的橫向間距等于平面顯示部分上的由沿橫向配置的n個像素構成的矩形的對角線的長度。因此，如圖3A和圖3B所示，平面顯示部分10上的沿水平方向配置的立體顯示像素16的形狀根據其配置位置發(fā)生變化，但垂直配置并構成一個單元圖像的一系列立體顯示像素具有相同或一種形狀。在圖3B中示出在n＝3的情況下立體顯示像素16可采取的形狀。在圖3B中，立體顯示像素16i(i＝2，…，10)被構成為使得沿光板20中的光學孔徑延伸的方向(由沿垂直方向的虛線表示的方向)配置并位于立體顯示像素16i-1的最左側位置上的平面顯示部分上的三個子像素被配置在鄰近沿光板20中的光學孔徑延伸的方向配置并位于立體顯示像素16i-1的最右側位置上的平面顯示部分上的子像素的位置。順便提及，立體顯示像素161被構成為使得沿光板20中的光學孔徑延伸的方向配置并位于立體顯示像素1610的最左側位置上的平面顯示部分上的三個子像素被配置在鄰近沿光板20中的光學孔徑延伸的方向配置并位于立體顯示像素1610的最右側位置上的平面顯示部分上的子像素的位置。
這些可能的立體顯示像素分別形成為近似正方形的像素，并且它們可采取近似正方形的配置。因此，在第二實施方式中，立體顯示像素可分別形成為近似正方形的像素，并且它們可采取近似正方形的配置，使得如第一實施方式那樣，由于不舒服感覺問題得到解決可以獲得優(yōu)良的顯示特性，并可防止圖像處理量增加。
順便提及，在根據第二實施方式的一維IP系統中使用并在圖3B中示出的立體顯示像素161與圖1A中所示的立體顯示像素12相同，并且它可被用于多視系統中。由于圖3B中所示的10種立體顯示像素分別是具有相同形狀的立體顯示像素，并且它們具有可沒有任何間隙地填充平面顯示部分的顯示面的形狀，因此它們可被用作多視系統中的立體顯示像素，但優(yōu)選使用最類似正方形的立體顯示像素161。
圖5表示在n＝4的情況下的實施方式的一維IP系統中使用的、由平面顯示部分10上的像素組構成的立體顯示像素16的形狀的例子。在該實施方式中，為每三個子像素提供一個視差信息單元。在該例子中示出作為具有基本形狀的立體顯示像素可采取的形狀(17種)的立體顯示像素161～1617。各個像素具有的形狀變化使得與一個視差信息單元對應的三個子像素已被從左端移到右端。
圖6A和圖6B是集中表示n＝2、3、4、5和6的情況下以及一般情況下的結構的表格。圖6A表示根據本發(fā)明的多視系統或一維IP系統的情況，圖6B根據比較例的多視系統或一維IP系統的情況。具有基本形狀的立體顯示像素在一維IP中可采取的形狀的數量與視差的數量一致。與比較例相比，即使根據本發(fā)明的光板中的光學孔徑在傾角方面與根據比較例的相等，前者和后者也在間距和視差的數量方面不同。在圖6A和6B中，雖然示出立體顯示像素的基本形狀(m＝1)的情況，但在m不為1的情況下，水平周期、周期及視差編號變?yōu)閙倍。
在第一和第二實施方式中，使用這種結構，使得光板中的光學孔徑延伸的方向相對于平面顯示部分或器件上的顯示面的垂直方向傾斜，如圖7A所示，但可以采用圖7B和圖7C中所示的配置或結構。
圖7A、圖7B和圖7C是表示正方形配置像素13的垂直配置方向與整個立體圖像顯示裝置(n＝2的例子)上的顯示部分的矩形框5之間的位置關系的概念圖。圖7A表示具有傾斜的光學孔徑的光板被配置到具有普通結構的平面顯示部分10上的情況。在這種情況下，正方形配置像素13的垂直配置方向和光板中的光學孔徑被設置為沿與整個圖像顯示裝置上的顯示部分的矩形框5傾斜的方向，并且它們還與觀察者觀察的屏幕上的垂直和水平方向傾斜。
圖7B表示這樣一種例子或情況，即，正方形配置像素13的垂直配置方向和光板中的光學孔徑被設置為沿與整個圖像顯示裝置上的顯示部分10的矩形框5傾斜的方向，但它們不與作為立體圖像顯示裝置被觀察者觀察的框或屏幕5上的垂直和水平方向傾斜。在這種情況下，立體顯示像素13分別形成正方形像素，并且它們構成正方形配置和關于垂直方向和水平方向的對稱配置(不傾斜)，這形成作為顯示特性的所希望的方面。并且，如圖7C所示，當平面顯示部分10上的整個顯示區(qū)域的形狀基本上與整個立體顯示裝置上的顯示部分的矩形框5的形狀基本上一致時，可以利用平面顯示部分上的所有像素用于顯示，但是平面顯示部分的結構必須使得顯示區(qū)域的上下端和左右端傾斜，這與一般結構不同。
下面，參照圖8A～17解釋根據IP系統中的視差圖像配置的立體圖像顯示?？梢酝ㄟ^與參照圖1A～7C解釋的立體圖像顯示裝置進行組合，實現圖8A～17中示出的立體圖像的顯示。
由于在IP系統和多視系統中觀察距離一般均為有限遠，因此在產生顯示圖像時使得實際出現觀察距離上的透視投影圖。圖8A是用作光板的雙凸透鏡片20a的透視圖，圖8B是用作光板的縫隙陣列板20b的透視圖。
圖9是示意地表示整個立體圖像顯示裝置的透視圖。圖10A、圖10B和圖10C是示意地表示基于圖9中所示的立體圖像顯示裝置的顯示部分的垂直面和水平面內的位置關系的展開圖，其中，圖10A是平面顯示部分的前視圖，圖10B是光板的頂視圖，圖10C是立體圖像顯示裝置的側視圖。
如圖9～10C所示，立體圖像顯示裝置具有諸如液晶顯示(LCD)器件(液晶顯示面板)的平面顯示部分10和光板20。光束控制元件20與光學孔徑構件的種類對應，并且它由雙凸透鏡片20a或縫隙20b構成，其中如圖8A和圖8B所示，以循環(huán)的方式配置沿接近垂直方向的傾斜方向延伸的光學孔徑。在立體圖像顯示裝置中，觀察者可從他/她的位置經由光板20觀察從平面顯示部分10發(fā)射的光線，以在水平觀察角41和垂直觀察角42的范圍內觀察光板20的前方區(qū)域和后方區(qū)域中的立體圖像。這里，當基于形成正方形的最小像素組計算像素的數量時，平面顯示部分10上的像素的數量沿橫向(沿水平方向)為1920個，沿垂直方向為1200個。各最小像素組包含紅(R)、綠(G)和藍(B)像素。
在圖10A、圖10B和圖10C中，設置光板20和觀察距離面43之間的觀察距離L、光板中的光學孔徑的間距Ps、光板和像素面之間的間隙d，并基于從觀察距離面43上的觀察點在像素面上的投影的光學孔徑中心的間隔確定單元圖像的間距Pe。附圖標記46表示連接觀察點位置和各光學孔徑中心的線，并且，在使得單元圖像在平面顯示部分上的像素面上不相互重疊的條件下確定觀察區(qū)域寬度W。
圖11是表示放在平面顯示部分上的視差信息和用于成像或CG再現的投影照相機之間的位置關系的概念圖。在n＝4的情況下，視差的數量為17，基于通過將光學孔徑間距Ps分為17等份獲得的間距Pp的虛子像素14a的中心和光學孔徑20的中心穿過觀察距離面的位置確定照相機位置429，該位置與平面顯示部分的實際像素位置不同。由于各個照相機被配置的方向是光板20中的光學孔徑的循環(huán)方向，因此它是對于在平面顯示部分上配置像素的方向傾斜的方向。
圖12A和圖12B表示用于在具有多組平行光線的一維IP系統和多視系統中構成視差圖像和立體圖像的方法。要顯示的物體(主體)421被投影到投影面422上，該投影面422被放在與實際放置立體顯示裝置的光板的面相同的位置上。此時，在平行光線一維IP系統中，物體421沿投影線425被投影，該投影線425指向與投影面422平行并位于觀察距離面內的其前面(沿垂直方向的中心)的投影中心線423，使得垂直方向(y方向)為透視投影(在圖12A中表示為“pers”)，水平方向(x方向)為正射投影(在圖12A中表示為“ortho”)。投影線沿水平方向不相交，但沿垂直方向在投影中心線上相交。各投影方向與視差編號對應，但是，沒有用相同的角度分配各個方向，而是將它們設置為在觀察距離面(投影中心線423)上形成等間距。即，這種結構等同于當在投影中心線423上以等間距平行移動照相機時執(zhí)行拍攝(照相機的方向被固定)的結構。圖12B表示在多視系統中執(zhí)行的投影方法，其中，在投影中心點上進行透視投影。
圖13是表示用于在一維IP系統中在視差交錯圖像(單元圖像陣列)上配置與一個方向對應的圖像(視差成分圖像)的方法。在n＝4且視差交錯圖像的尺寸為1920×1200的情況下，視差成分圖像具有524×396的尺寸。與光板中的光學孔徑垂直延伸的類型一樣，可以用立體顯示時的分辨率并利用正方形像素和正方形配置簡單地產生視差成分圖像。視差成分圖像中的各像素被分為根據位置被傾斜地配置的子像素。視差成分圖像上的相鄰的像素被配置在沿橫向被移動四個像素并且沿垂直方向被移動一個像素的位置上。由陰影部分限定的視差成分圖像的范圍以分開的方式以約四個像素的間隔被配置在視差交錯圖像上的陰影部分中。
圖14中示出n＝4、視差的數量＝17的一維IP系統中的視差成分圖像的配置表。在圖14中，41張視差成分圖像每一個具有524×396的尺寸，并且，在用于各子像素的配置表中所示的范圍內，它們以分布的方式被配置在視差交錯圖像(尺寸為1920×1200)上。在CG再現的情況下，各視差成分圖像可在配置表中所示的范圍內被再現。在圖15中示出僅在左眼側的20個觀察點和中心觀察點的所需范圍上再現的41個觀察點圖像的圖像的例子。在圖16中示出僅在右眼側的20個觀察點的所需范圍上再現的41個觀察點圖像的圖像的例子。在圖17中示出通過合成圖15和圖16中所示的41個視差成分圖像獲得的視差交錯圖像的例子。當在平面顯示部分上顯示圖像并通過光板對其進行觀察時，可以觀察具有正方形像素和正方形配置的立體圖像。
根據本發(fā)明的各實施方式，可以防止圖像處理量增加，并可獲得優(yōu)良的顯示特性。
順便提及，本發(fā)明不限于這些實施方式，在不背離本發(fā)明的范圍和精神的條件下，可以在修改實施方式中的各個構成要素時實施本發(fā)明。
可以根據實施方式中公開的多個構成要素的適當組合以不同的方式實施本發(fā)明。例如，可以從實施方式中所示的全部構成要素中去除一些構成要素。并且，可以分別將屬于不同的實施方式的構成要素適當地相互組合。
權利要求
1.一種立體圖像顯示裝置，包括平面顯示器，該平面顯示器具有以正方形的方式配置在平面顯示面上的近似正方形的像素；和光板，該光板被設置在所述顯示器的前面，并具有沿與通過垂直連接n段所述像素獲得的矩形的對角線相同的方向成直線延伸的光學孔徑，用于控制來自所述像素的光線的方向，平面顯示器的平面顯示面被分為單元圖像，每一個單元圖像與光板中的光學孔徑中的每一個對應，并且單元圖像的間距的平均值比通過橫向連接n段所述像素獲得的矩形的對角線的長度大，并且，光板中的光學孔徑的間距等于通過橫向連接n段所述像素獲得的所述矩形的對角線的長度。
2.根據權利要求1的立體圖像顯示裝置，其特征在于，平面顯示器上的以正方形的方式配置的像素的垂直和橫向配置方向被設置為相對整個立體圖像顯示裝置上的顯示部分的矩形框傾斜的方向，并且，光板中的光學孔徑被配置為與整個立體圖像顯示裝置上的顯示部分的左端和右端平行。
3.根據權利要求1的立體圖像顯示裝置，其特征在于，平面顯示器上的以正方形的方式配置的像素的垂直和橫向配置方向被設置為與整個立體圖像顯示裝置上的顯示部分的矩形框垂直和平行的方向，并且，光板中的光學孔徑被配置為沿相對整個立體圖像顯示裝置的顯示部分的左端和右端傾斜的方向。
4.根據權利要求3的立體圖像顯示裝置，其特征在于，平面顯示器上的整個顯示區(qū)的形狀與整個立體圖像顯示裝置上的顯示部分的矩形框的形狀基本一致。
5.根據權利要求1的立體圖像顯示裝置，其特征在于，平面顯示器上的像素中的每一個被沿接近光板中的光學孔徑延伸的方向的方向延伸的兩條邊界線分為具有近似矩形的三個子像素。
6.一種立體圖像顯示裝置，包括平面顯示器，該平面顯示器具有以正方形的方式配置在平面顯示面上的近似正方形的像素；和光板，該光板被設置在所述顯示器的前面，并具有沿與通過垂直連接n段所述像素獲得的矩形的對角線相同的方向成直線延伸的光學孔徑，用于控制來自所述像素的光線的方向，平面顯示器的平面顯示面被分為單元圖像，每一個單元圖像與光板中的光學孔徑中的每一個對應，并且單元圖像的間距的平均值等于通過橫向連接n段所述像素獲得的矩形的對角線的長度，并且，光板中的光學孔徑的間距比通過橫向連接n段所述像素獲得的所述矩形的對角線的長度小。
7.根據權利要求6的立體圖像顯示裝置，其特征在于，平面顯示器上的以正方形的方式配置的像素的垂直和橫向配置方向被設置為相對整個立體圖像顯示裝置上的顯示部分的矩形框傾斜的方向，并且，光板中的光學孔徑被配置為與整個立體圖像顯示裝置上的顯示部分的左端和右端平行。
8.根據權利要求6的立體圖像顯示裝置，其特征在于，平面顯示器上的以正方形的方式配置的像素的垂直和橫向配置方向被設置為與整個立體圖像顯示裝置上的顯示部分的矩形框垂直和平行的方向，并且，光板中的光學孔徑被配置為沿相對整個立體圖像顯示裝置的顯示部分的左端和右端傾斜的方向。
9.根據權利要求8的立體圖像顯示裝置，其特征在于，平面顯示器上的整個顯示區(qū)的形狀與整個立體圖像顯示裝置上的顯示部分的矩形框的形狀基本一致。
10.根據權利要求6的立體圖像顯示裝置，其特征在于，平面顯示器上的像素中的每一個被沿接近光板中的光學孔徑延伸的方向的方向延伸的兩條邊界線分為具有近似矩形的三個子像素。
11.一種立體圖像顯示方法，通過使用立體圖像顯示裝置顯示立體圖像，該立體圖像顯示裝置具有平面顯示器，該平面顯示器具有以正方形的方式配置在平面顯示面上的近似正方形的像素；和光板，該光板被設置在所述顯示器的前面，并具有沿與通過垂直連接n段所述像素獲得的矩形的對角線相同的方向成直線延伸的光學孔徑，用于控制來自所述像素的光線的方向，其中，平面顯示器的平面顯示面被分為與光板中的光學孔徑中的每一個對應的單元圖像，所述方法包括配置圖像信息和視差信息，使得將具有一邊的長度為(1+n2)1/2×(平面顯示器上的像素間距)的正方形的像素放入正方形配置中。
全文摘要
本發(fā)明能夠防止圖像處理量增加并獲得優(yōu)良的顯示特性。立體圖像顯示裝置包括平面顯示器，該平面顯示器具有以正方形的方式配置在平面顯示面上的近似正方形的像素；和光板，該光板被設置在所述顯示器的前面，并具有沿與通過垂直連接n段像素獲得的矩形的對角線相同的方向線性延伸的光學孔徑，用于控制來自像素的光線的方向。平面顯示器的平面顯示面被分為單元圖像，每一個單元圖像與光板中的光學孔徑中的每一個對應，并且，單元圖像的間距的平均值比通過橫向連接n段像素獲得的矩形的對角線的長度大，并且，光板中的光學孔徑的間距等于通過橫向連接n段像素獲得的矩形的對角線的長度。
文檔編號H04N13/04GK1837895SQ20061006805
公開日2006年9月27日 申請日期2006年3月24日 優(yōu)先權日2005年3月24日
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