專利名稱：三維圖象顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能顯示三維圖象的三維圖象顯示裝置。
背景技術(shù)：
三維圖象顯示技術(shù)能進(jìn)行各種分類，但是象多眼式或全息攝影和積分?jǐn)z影方式(以下稱作IP方式)那樣，在沒(méi)有眼鏡的情況下顯示三維圖象時(shí)，例如有時(shí)采用以下的結(jié)構(gòu)。即二維排列的多個(gè)二維圖象顯示用象素構(gòu)成三維圖象顯示用象素，在其前面一側(cè)配置光線控制部。須指出的是，在該光線控制部中，對(duì)各三維圖象顯示用象素設(shè)置設(shè)計(jì)為從三維圖象顯示用象素只取出一個(gè)二維圖象顯示用象素的圖象信息的出射光瞳。即通過(guò)光線控制部局部遮擋三維圖象顯示用象素，在各觀察位置使觀察者通過(guò)出射光瞳識(shí)別的二維圖象顯示用象素不同，從而不使用眼鏡也能觀察到三維圖象。
如果詳細(xì)說(shuō)明IP方式，則把三維圖象顯示用象素中顯示的圖象稱作要素圖象。要素圖象相當(dāng)于把出射光瞳置換為針孔時(shí)拍攝的針孔相機(jī)圖象。
但是，在現(xiàn)狀下，與針孔相機(jī)的氯化銀膠片相比，電子器件的清晰度低，本說(shuō)明書(shū)中處理的要素圖象不過(guò)是構(gòu)成使拍攝角度不同的多個(gè)二維圖象的象素的集合體。即根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，由各三維圖象顯示用象素顯示的要素圖象即多個(gè)從不同方向拍攝的二維圖象(視差圖象)的構(gòu)成象素的集合中，只觀察到與觀察者的觀察方向一致的象素信息即實(shí)際三維圖象存在時(shí)應(yīng)該觀察到的象素信息。
多眼式和IP方式的不同是因?yàn)殡娮悠骷那逦鹊牡拖露l(fā)生的。在理想上，要素圖象的拍攝角度應(yīng)該連續(xù)，但是電子器件的清晰度不足，所以必須是離散的。此時(shí)，連接出射光瞳和象素的線即經(jīng)由出射光瞳射出的光線設(shè)計(jì)為彼此在視距聚光的是多眼式，不設(shè)置聚光點(diǎn)的是IP方式。
2眼式是采用在各拍攝位置透視投影地取得的二維圖象匯聚到以眼間距(幾乎65mm左右)分開(kāi)的一對(duì)點(diǎn)的設(shè)計(jì)的三維圖象顯示方式。根據(jù)該設(shè)計(jì)，則觀察者在從畫(huà)面只離開(kāi)觀察視距L的位置，不使用眼鏡，就能用右眼和左眼觀察到不同的像(在兩個(gè)拍攝位置拍攝的各二維圖象)。如果把所述一對(duì)聚光點(diǎn)在水平方向排列2個(gè)以上，則按照使觀察位置向左和右移動(dòng)，用左眼觀察到的像和用右眼觀察到的像的雙方切換。因此，觀察者能按照觀察位置的移動(dòng)確認(rèn)三維圖象變化。
而IP方式是采用在各拍攝位置拍攝的二維圖象不聚光到一點(diǎn)的設(shè)計(jì)的三維圖象顯示方式。例如設(shè)想觀察位置離顯示面無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，設(shè)計(jì)為此時(shí)用單眼觀察的圖象按照觀察角度，切換為在多個(gè)拍攝位置拍攝的各圖象。在典型的例子中，通過(guò)設(shè)計(jì)為從不同的出射光瞳射出的光線彼此成為平行，使用由平行投影法拍攝的圖象能生成三維圖象顯示用圖象。
根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)，在現(xiàn)實(shí)中，不會(huì)從離顯示面無(wú)限遠(yuǎn)的位置觀察，所以用單眼觀察的二維圖象不會(huì)等于在任意的拍攝位置拍攝的二維圖象。但是，用右眼觀察到的二維圖象和用左眼觀察到的二維圖象分別由從多個(gè)方向用平行投影法拍攝的圖象的相加構(gòu)成，在平均上成為從該觀察方向拍攝的基于透視投影法的二維圖象。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，能用右眼和左眼觀察不同的像，觀察者看到的三維圖象與從任意方向?qū)嶋H觀察拍攝的物體時(shí)識(shí)別的三維圖象成為同等。即在IP方式中，不假定觀察位置。
有關(guān)IP方式和多眼式、以比眼間距還短的間隔設(shè)置聚光點(diǎn)的稠密多眼式，說(shuō)明二維圖象顯示裝置的非顯示部為原因而發(fā)生的顯示障礙的發(fā)生的不同。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，在IP方式中，從視距的一點(diǎn)觀察時(shí)，經(jīng)由出射光瞳能觀察到的象素的位置不一定。即象素的觀察位置按各出射光瞳呈周期性變化。因此，在IP方式中，非顯示部(象素邊界)能觀察的出射光瞳在畫(huà)面內(nèi)按周期分布，所以識(shí)別為畫(huà)面內(nèi)的亮度變化。而多眼式時(shí)，從全部出射光瞳觀察象素的同一位置，聚光的象素?cái)?shù)下降到1/n，當(dāng)把聚光點(diǎn)增加到n倍的稠密多眼式時(shí)，從全部出射光瞳數(shù)量的1/n的出射光瞳觀察象素的同一位置。即多眼式時(shí)，發(fā)生從全部出射光瞳不能完全觀察非顯示部，或者只能從全部出射光瞳觀察非顯示部的狀態(tài)。換言之，在IP方式中，畫(huà)面內(nèi)發(fā)生的非顯示部為原因的亮度不均勻在多眼式時(shí)作為觀察者所在空間的亮度不均勻發(fā)生。在設(shè)計(jì)為在視距中，通過(guò)把能觀察象素中心的出射光瞳減少到1/n，把聚光點(diǎn)增加到n倍，對(duì)于觀察位置向水平方向的移動(dòng)，總能以一定比例觀察非顯示部分的稠密多眼式中，抑制視距上的空間的亮度變化，但是如果不進(jìn)行二維圖象顯示裝置的開(kāi)口率和光線控制部的出射光瞳(窗部)的開(kāi)口率的控制，就無(wú)法完全消除亮度變化(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
在IP方式、多眼方式、稠密多眼方式的任意方式中，為了構(gòu)成三維圖象顯示用象素，使用多個(gè)二維圖象顯示用象素，所以再現(xiàn)的三維圖象的清晰度比電子器件的原來(lái)的清晰度還低。為了抑制清晰度的下降，已經(jīng)研究對(duì)取樂(lè)立體感有效的只提供水平方向的視差信息的方法(一維IP方式、一維多眼方式)。此時(shí)，光線控制部的出射光瞳為在垂直方向連續(xù)的形狀，要素圖象只在水平方向展開(kāi)。即有關(guān)垂直方向，不提供視差信息。有關(guān)水平方向的清晰度下降，著眼于LCD等電子器件的象素排列，從把水平相鄰的RGB的三個(gè)一組作為1象素的以往的處理，在縱向相鄰的三個(gè)一組作為1象素處理，代替把垂直方向的清晰度下降到1/3，把水平方向的清晰度增加到3倍(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
另外，如上所述，除了清晰度(析像度)的下降的問(wèn)題，還存在由于二維圖象顯示裝置的非顯示部和光線控制部的作用而產(chǎn)生的非顯示部為原因的顯示障礙。對(duì)此，在專利文獻(xiàn)1中，在多眼式的三維圖象顯示裝置中，提出兼顧對(duì)顯示障礙的對(duì)策和清晰度平衡的改善，使光線控制部?jī)A斜的方法。通過(guò)使光線控制部?jī)A斜，在視距中把觀察非顯示部的區(qū)域在空間上分散，抑制亮度變化。但是，電子器件的非顯示部并非縱條紋狀而是形成格子狀，所以為了完全抑制非顯示部為其原因的亮度變化，就有必要使透鏡傾斜，并且嚴(yán)密地控制二維圖象顯示裝置和光線控制部的出射光瞳(窗部)的開(kāi)口率。而且，由于使光線控制部?jī)A斜，垂直清晰度可以被分配給水平清晰度，言及了改善僅對(duì)水平方向提供視差信息所導(dǎo)致的清晰度平衡惡化的方法。
美國(guó)專利第6,064,424號(hào)說(shuō)明書(shū)[專利文獻(xiàn)2]特開(kāi)平10-253926號(hào)公報(bào)但是，該平衡由于以下的原因還不能說(shuō)已充分改善。存在以下問(wèn)題IP方式或多眼式這樣的、通過(guò)分配能觀察多個(gè)視差圖象的區(qū)域來(lái)顯示三維圖象的情況，由于其結(jié)構(gòu)的原因，三維圖象顯示裝置的清晰度比所使用的二維圖象顯示裝置原來(lái)的清晰度低，并且由于非顯示部的原因而發(fā)生顯示障礙。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題的存在，本發(fā)明的目的在于提供一種能改善最終的清晰度平衡，防止顯示障礙的三維圖象顯示裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的三維圖象顯示裝置，包括把構(gòu)成顯示要素圖象的象素群的象素配置為矩陣狀的二維圖象顯示裝置；和具有與所述象素群相關(guān)聯(lián)的出射光瞳，控制來(lái)自所述象素群的象素的光線的光線控制部；其中，所述光線控制部的所述出射光瞳采用在大致垂直方向上連續(xù)的構(gòu)造，并且，所述出射光瞳的連續(xù)方向與所述二維圖象顯示裝置的象素排列的列方向所成的角度，當(dāng)設(shè)n為與3的倍數(shù)不同的自然數(shù)時(shí)，由arctan(1/n)提供。
更好是，基準(zhǔn)視差數(shù)N由自然數(shù)n的平方n2提供。
更好是，n是4或5。
更好是，上述三維圖象顯示裝置其構(gòu)成為使三維圖象的水平清晰度和垂直清晰度的比與所述二維圖象顯示裝置的水平清晰度和垂直清晰度的比一致。
更好是，構(gòu)成所述要素圖象的象素區(qū)大致呈正方形。
更好是，所述要素圖象的形成區(qū)大致是n行×n列的正方形區(qū)，具有同一視差編號(hào)的RGB子象素，在形成要素圖象的n行中，位于彼此不同的3行上。
更好是，所述要素圖象的形成區(qū)大致是n行×n列的正方形區(qū)，具有同一視差編號(hào)的RGB子象素，在形成要素圖象的n行中，位于彼此不同的3列上。
更好是，在形成顯示要素圖象的象素區(qū)的多個(gè)子象素中，把能經(jīng)由出射光瞳觀察到的位置附近的R、G、B三個(gè)子象素分組來(lái)配置同一視差編號(hào)。
更好是，具有同一視差編號(hào)的RGB子象素的配置，即使所屬的要素圖象不同，該配置也是相同的。
更好是，當(dāng)把m、1設(shè)為正整數(shù)時(shí)，具有視差編號(hào)m和視差編號(hào)(m+n×1)的RGB子象素的配置是相同的。
更好是，當(dāng)用跨多個(gè)要素圖象的單一列觀察時(shí)，視差編號(hào)從1到N向上連續(xù)地增加，并對(duì)此進(jìn)行重復(fù)。
另外，本發(fā)明的三維圖象顯示裝置，包括把構(gòu)成顯示要素圖象的象素群的象素配置為矩陣狀的二維圖象顯示裝置；和具有與所述象素群相關(guān)聯(lián)的出射光瞳，控制來(lái)自所述象素群的象素的光線的光線控制部；其中，所述光線控制部的所述出射光瞳采用在大致垂直方向上連續(xù)的構(gòu)造，并且，所述出射光瞳的連續(xù)方向與所述二維圖象顯示裝置的象素排列的列方向所成的角度，當(dāng)設(shè)n為與3不同的自然數(shù)時(shí)，由arctan(1/n)提供，并且，基準(zhǔn)視差數(shù)N由n的平方n2提供。
更好是，基準(zhǔn)視差數(shù)N為16或25。
另外，本發(fā)明的三維圖象顯示裝置，包括把構(gòu)成顯示要素圖象的象素群的象素配置為矩陣狀的二維圖象顯示裝置；和具有與所述象素群相關(guān)聯(lián)的出射光瞳，控制來(lái)自所述象素群的象素的光線的光線控制部；其中，
所述光線控制部的所述出射光瞳采用在大致垂直方向上連續(xù)的構(gòu)造，并且，所述出射光瞳的連續(xù)方向與所述二維圖象顯示裝置的象素排列的列方向所成的角度，當(dāng)設(shè)n為4以上的自然數(shù)時(shí)，由arctan(1/n)提供。
更好是，基準(zhǔn)視差數(shù)N由自然數(shù)n的平方n2提供。
更好是，基準(zhǔn)視差數(shù)N為36、49、64、81。
更好是，n是6、7、8、9。
根據(jù)本發(fā)明，就能改善三維圖象的清晰度平衡，防止顯示障礙。


下面簡(jiǎn)要說(shuō)明附圖。
圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的三維圖象顯示裝置的二維圖象顯示裝置的象素列的象素列、經(jīng)由光線控制部的單一出射光瞳由單眼觀察的區(qū)域的傾角的圖。
圖2是說(shuō)明本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的三維圖象顯示裝置的概要的圖。
圖3是以往的三維圖象顯示裝置中的二維圖象顯示裝置的象素列的象素列、經(jīng)由光線控制部的單一出射光瞳由單眼觀察的區(qū)域的傾角的圖。
圖4是用單眼觀察本發(fā)明的一實(shí)施形態(tài)的三維圖象顯示裝置時(shí)的RGB子象素的配置的圖。
圖5是用單眼觀察以往的三維圖象顯示裝置時(shí)的RGB子象素的配置的圖。
圖6是表示本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的特性的圖，圖6(a)是表示光線控制部的單一出射光瞳傾角為arctan(1/4)時(shí)的對(duì)使用條紋排列的濾色器的顯示元件上的視差圖象的配置的圖，圖6(b)是表示多個(gè)要素圖象的相對(duì)位置的圖。
圖7是表示本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的特性的圖，圖7(a)是表示光線控制部的單一出射光瞳傾角為arctan(1/4)時(shí)的對(duì)使用條紋排列的濾色器的顯示元件上的多個(gè)圖象的配置的圖，圖7(b)是表示與圖7(a)所示的要素圖象組合的光線控制部的外觀的圖。
圖8是表示在本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的三維圖象顯示裝置中，使光線控制部的單一出射光瞳的傾角為arctan(1/4)時(shí)的構(gòu)成從不同的多個(gè)方向通過(guò)平行投影法以低清晰度取得的視差圖象的象素信息的向三維圖象顯示裝置的分配的圖。
圖9是表示在本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的三維圖象顯示裝置中，使光線控制部的單一出射光瞳的傾角為arctan(1/4)時(shí)的向使用鑲嵌排列的濾色器的顯示元件上的視差圖象的配置的圖。
圖10是表示在本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的三維圖象顯示裝置中，使光線控制部的單一出射光瞳的傾角為arctan(1/4)時(shí)的向使用鑲嵌排列的濾色器的顯示元件上的多個(gè)要素圖象的配置的圖。
圖11是表示本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的特性的圖，圖11(a)是表示光線控制部的單一出射光瞳的傾角為arctan(1/5)時(shí)的向使用條紋排列的濾色器的顯示元件上的視差圖象的配置的圖，圖11(b)是表示多個(gè)要素圖象的相對(duì)位置的圖。
圖12是表示在本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)中，光線控制部的單一出射光瞳的傾角為arctan(1/5)時(shí)的向使用條紋排列的濾色器的顯示元件上的多個(gè)要素圖象的配置的圖。
圖13是表示在本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)中，光線控制部的單一出射光瞳的傾角為arctan(1/5)時(shí)的向使用鑲嵌排列的濾色器的顯示元件上的視差圖象的配置的圖。
圖14是表示在本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)中，光線控制部的單一出射光瞳的傾角為arctan(1/5)時(shí)的向使用鑲嵌排列的濾色器的顯示元件上的多個(gè)要素圖象的配置的圖。
圖15是表示經(jīng)由沒(méi)有傾斜的光線控制部識(shí)別的視差圖象編號(hào)的圖。
圖16是表示經(jīng)由傾角為arctan(1/6)的光線控制部的單一出射光瞳識(shí)別的視差圖象編號(hào)的圖。
圖17是表示經(jīng)由傾角為arctan(1/4)的光線控制部的單一出射光瞳識(shí)別的視差圖象編號(hào)的圖。
圖18是表示經(jīng)由傾角為arctan(1/5)的光線控制部的單一出射光瞳識(shí)別的視差圖象編號(hào)的圖。
圖19是表示本發(fā)明實(shí)施例1的三維圖象顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖20是表示畫(huà)面端的要素圖象的形狀一例的圖。
圖21是表示由基準(zhǔn)視差數(shù)構(gòu)成的要素圖象的發(fā)生的圖。
圖22是為了使三維圖象顯示裝置的視域最大化而發(fā)生的基準(zhǔn)視差數(shù)+1構(gòu)成的要素圖象的發(fā)生的圖。
圖23是表示由基準(zhǔn)視差數(shù)構(gòu)成的要素圖象、由基準(zhǔn)視差數(shù)+1構(gòu)成的要素圖象的樣子的圖。
圖24是表示三維圖象顯示裝置的一般結(jié)構(gòu)的圖。
圖25是表示使水平方向和垂直方向的清晰度下降的比例一致時(shí)的視差數(shù)N、把垂直清晰度分配給水平清晰度的比例a、要素圖象尺寸的關(guān)系的圖。
下面簡(jiǎn)要說(shuō)明附圖符號(hào)。
2-子象素；3-經(jīng)由使焦點(diǎn)在顯示元件上一致的光線控制部的單一出射光瞳由單眼觀察的區(qū)域；4-子象素開(kāi)口部；5-黑底；6-光線控制部；7-雙凸透鏡狀片；8-三維圖象顯示用象素；9-三維圖象顯示用子象素；10-視差圖象編號(hào)；11-與單一出射光瞳對(duì)應(yīng)的要素圖象顯示的范圍；12-從某方向取得的視差圖象(二維圖象)；13-構(gòu)成視差圖象的象素；14-二維圖象顯示元件；15-經(jīng)由光線控制部觀察的視差編號(hào)的比例；16-背光。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)。須指出的是，在各圖中，對(duì)于具有同樣或類似的功能的構(gòu)成要素付與了相同的參照符號(hào)并省略了重復(fù)說(shuō)明。
參照

本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的三維圖象顯示裝置。首先，圖24表示三維圖象顯示裝置的一般結(jié)構(gòu)。圖24所示的三維圖象顯示裝置具有由液晶面板構(gòu)成的二維圖象顯示裝置14和光線控制部6。
二維圖象顯示裝置14如果是在顯示面內(nèi)決定位置的象素在平面中配置為矩陣狀，則可以是直視型和投影型的液晶顯示裝置、等離子圖顯示裝置、場(chǎng)致發(fā)射型顯示裝置、有機(jī)EL顯示裝置等。作為光線控制部6，使用在概略垂直方向延伸，在概略水平方向具有周期構(gòu)造的狹縫或雙凸透鏡。此時(shí)，只在水平方向41具有視差，按照視距，圖象變化，但是在垂直方向42沒(méi)有視差，所以不根據(jù)觀察位置，識(shí)別為一定的圖象。須指出的是，在圖24中，符號(hào)43表示觀察者的單眼的位置。
在本實(shí)施形態(tài)的三維圖象顯示裝置中，二維圖象顯示裝置的顯示面把R(紅)、綠(G)、B(藍(lán))的子象素配置為陣列狀。須指出的是，通過(guò)在表面上恰當(dāng)?shù)嘏渲脼V色器，實(shí)現(xiàn)R(紅)、綠(G)、B(藍(lán))的子象素。而且，在本實(shí)施形態(tài)中，如圖2所示，光線控制部6例如由雙凸透鏡狀片7構(gòu)成。而且，雙凸透鏡狀片7的長(zhǎng)軸對(duì)于子象素列只傾斜給定角度θ(≠0)。須指出的是，在圖2中，符號(hào)4表示子象素的開(kāi)口部，符號(hào)5表示黑底。在本實(shí)施形態(tài)中，包含素開(kāi)口部4和黑底5。因此，子象素相鄰，縱橫排列。該子象素中，縱和橫的尺寸比為3∶1。
下面，在本實(shí)施形態(tài)中，說(shuō)明把雙凸透鏡狀片7的長(zhǎng)軸對(duì)于子象素列只傾斜給定角度θ(≠0)的理由。
為了增加水平清晰度，把由縱向排列的R、G、B構(gòu)成的3個(gè)子象素作為1象素處理，并且當(dāng)把光線控制部6傾斜時(shí)，顯示的三維圖象的水平清晰度H和垂直清晰度V由以下的表達(dá)式(1)表示。
H＝Horiginal×3÷N÷aV＝Voriginal÷3×a … (1)在此，Horiginal表示二維圖象顯示裝置的水平清晰度，Voriginal表示二維圖象顯示裝置的垂直清晰度，N表示視差數(shù)，a表示通過(guò)使光線控制部?jī)A斜，把垂直清晰度分配給水平清晰度的比例。
因此，當(dāng)要在三維圖象顯示裝置中維持二維圖象顯示裝置的水平清晰度Horiginal和垂直清晰度Voriginal的比率時(shí)，有必要滿足表達(dá)式(2)的關(guān)系。
Horiginal∶Voriginal＝(Horiginal×3÷N÷a)∶(Voriginal÷3×a)即 3/(N·a)＝a/3因此 N＝(3/a)2 … (2)下面，說(shuō)明通過(guò)使光線控制部?jī)A斜，把垂直清晰度分配給水平清晰度的現(xiàn)象。圖1表示光線控制部對(duì)于二維圖象顯示裝置的象素的各種傾斜。須指出的是，在圖1中，符號(hào)3表示經(jīng)由使焦點(diǎn)在二維圖象顯示元件上一致的光線控制部7的出射光瞳的一個(gè)由單眼觀察的區(qū)域。按照觀察位置的移動(dòng)，由符號(hào)3表示的區(qū)域在水平方向移動(dòng)。當(dāng)象以往那樣，光線控制部的出射光瞳為與所述象素同樣地垂直連續(xù)的形狀時(shí)，經(jīng)由光線控制部7的一個(gè)出射光瞳而觀察到其中心(在由符號(hào)3表示的區(qū)域該中心一致)的象素僅是一列象素的全部或完全沒(méi)有，按照觀察者的移動(dòng)，由符號(hào)3表示的區(qū)域移動(dòng)引起的二狀態(tài)切換的周期與子象素的水平寬度一致，對(duì)此，能通過(guò)使光線控制部7傾斜，而由符號(hào)3表示的區(qū)域和象素中心一致的象素?cái)?shù)減少，并且當(dāng)按照觀察者的移動(dòng)，由符號(hào)3表示的區(qū)域移動(dòng)時(shí)，象素中心一致的象素出現(xiàn)的周期比子象素的水平寬度短。如果選擇象素的中心，則同時(shí)在水平方向相鄰的子象素彼此的邊界部分即非顯示部也同時(shí)存在于由符號(hào)3表示的區(qū)域中。在圖1中，表示對(duì)于子象素2的橫3列，以縱4行、5行、6行的比例來(lái)傾斜的例子。當(dāng)縱4行時(shí)每隔3行，當(dāng)5行時(shí)每隔4行，當(dāng)6行時(shí)每隔1行，由符號(hào)3表示的區(qū)域和象素的位置關(guān)系成為相同。即對(duì)于由符號(hào)3表示的區(qū)域的相對(duì)位置相同的(通過(guò)在大致垂直方向連續(xù)的出射光瞳的一個(gè)觀察的地方相同的)象素減少到1/4、1/5、1/2。而有關(guān)水平方向，與光線控制部垂直于象素時(shí)相比，對(duì)于以1/4子象素寬度、1/5子象素寬度、1/2子象素寬度的周期對(duì)于由符號(hào)3表示的區(qū)域，象素中心一致的象素出現(xiàn)。即水平清晰度增加到4倍、5倍、2倍。有關(guān)把這樣的清晰度分配給橫清晰度的效果和非顯示部為原因而發(fā)生的顯示障礙的防止對(duì)策，在專利文獻(xiàn)1中詳細(xì)描述。
如上所述，通過(guò)使光線控制部?jī)A斜，能把垂直清晰度分配給水平清晰度，但是當(dāng)用子象素間隔分配視差圖象時(shí)，有關(guān)分配的程度，子象素2的形狀影響。作為二維圖象顯示裝置使用的液晶顯示裝置設(shè)計(jì)為由RGB三個(gè)子象素構(gòu)成正方形的象素，并且在顯示很多文字等縱的直線的設(shè)計(jì)中，常常使用縱條紋排列的濾色器，所以該子象素的形狀成為圖1所示的垂直∶水平＝3∶1的比率。在三維圖象顯示裝置中，為了增加水平清晰度，不是在水平方向相鄰的3個(gè)子象素，用分散在不同的3行中的3個(gè)子象素2作為一個(gè)象素處理時(shí)，當(dāng)光線控制部的棱線的傾角θ為θ＝arctan(1/n) … (3)對(duì)于由符號(hào)3表示的區(qū)域，象素中心一致的象素出現(xiàn)的周期成為子象素寬度的1/n，從而子象素單位的水平清晰度成為n倍的同時(shí)，以1/n周期，中心與由符號(hào)3表示的區(qū)域一致的在水平方向相鄰的RGB的3子象素(在垂直方向不一致)構(gòu)成1象素(三個(gè)一組)，所以垂直清晰度分配給水平清晰度的比例a由a＝3/n … (4)提供。即本發(fā)明的三維圖象顯示時(shí)的三個(gè)一組中，RGB子象素的可觀察位置微妙地偏移(由符號(hào)3表示的區(qū)域和RGB等3個(gè)子象素中心不同時(shí)一致)。因此，以下在本說(shuō)明書(shū)中，表現(xiàn)為大致一致。實(shí)際即使是由符號(hào)3表示的區(qū)域和象素中心不一致的狀態(tài)，經(jīng)由出射光瞳也能識(shí)別象素的一部分，所以存在能同時(shí)觀察該大致一致的RGB子象素的區(qū)域。因此，在圖1中，θ＝arctan(1/4)、arctan(1/5)、arctan(1/6)，垂直清晰度分配給水平清晰度的比例a成為a＝3/4、3/5、1/2。
因此，在用表達(dá)式(3)提供傾斜的同時(shí)，滿足所述表達(dá)式(2)地滿足n和N的關(guān)系，從而能使水平方向和垂直方向的清晰度下降的比例一致。即設(shè)計(jì)為N和n滿足以下的關(guān)系。
N＝n2… (5)圖25對(duì)于自然數(shù)n的視差數(shù)N、把垂直清晰度分配給水平清晰度的比例a、透鏡的傾角θ、要素圖象尺寸。從圖25可知，當(dāng)由于子象素2的形狀，N＝9(n＝3)時(shí)，無(wú)法取得把垂直清晰度分配給水平清晰度的效果、非顯示部為原因的顯示障礙防止效果。
用QUXGA面板(水平清晰度H為3200，垂直清晰度V為2400的面板)說(shuō)明滿足表達(dá)式(5)地決定視差數(shù)N的例子。
(3200×3÷16÷a)∶(2400÷3×a)＝800∶600即 a＝3/4 →SVGA(3200×3÷25÷a)∶(2400÷3×a)＝640∶480即 a＝3/5 →VGA即通過(guò)用表達(dá)式(2)～(4)控制視差數(shù)和傾斜，能使顯示的三維圖象的清晰度與以往的二維圖象顯示中的一般清晰度一致。
下面，詳細(xì)說(shuō)明與專利文獻(xiàn)1的不同和與本實(shí)施形態(tài)的差異。
首先，在專利文獻(xiàn)1中，在SVGA面板(清晰度800(H)×600(V))中，用θ＝arctan(1/n)，n＝6、9、12等傾角分配3、5、6、7等比較小的視差數(shù)(參照?qǐng)D3)。因此，本實(shí)施形態(tài)的計(jì)算方法如果使用表達(dá)式(1)～(4)計(jì)算，則水平清晰度成為非常多。例如有用θ＝arctan(1/6)提供6視差的例子(參照?qǐng)D2)，但是從表達(dá)式(4)，n＝6，從表達(dá)式(3)，a＝1/2。把垂直清晰度分配給水平清晰度的比例a為1/2，a＝1/2即(800×3÷6÷a)∶(600÷3×a)＝800∶100成為水平清晰度非常高的結(jié)果。同樣，由θ＝arctan(1/6)提供5視差，由θ＝arctan(1/6)提供7視差時(shí)，由以下提供。
a＝1/2即(800×3÷5÷a)∶(600÷3×a)＝960∶100a＝1/2即(800×3÷7÷a)∶(600÷3×a)＝685∶100須指出的是，在專利文獻(xiàn)1中，480×200、342×200與所述計(jì)算成為不同的值。作為理由，在專利文獻(xiàn)1中，列舉出在經(jīng)由光線控制部識(shí)別的狀態(tài)下，采用RGB的各子象素成為大致正方圖象的設(shè)計(jì)(參照?qǐng)D5)。須指出的是，在圖5中，符號(hào)9表示三維圖象顯示用象素。而且，在專利文獻(xiàn)1中，提到在經(jīng)由這些光線控制部識(shí)別的狀態(tài)下成為大致正方象素的RGB子象素中，把位于比較近的位置的RGB三個(gè)子象素分組，作為1象素處理。即使進(jìn)行這樣的處理，480×200或342×200的水平清晰度和垂直清晰度的比是專利文獻(xiàn)1獨(dú)特的平衡，不由一般的象素形狀RGB三個(gè)一組的正方象素構(gòu)成三維圖象。
本實(shí)施形態(tài)的三維圖象顯示裝置與專利文獻(xiàn)1在這點(diǎn)上完全不同。在本實(shí)施形態(tài)中，著眼于用RGB三個(gè)一組識(shí)別為正方象素。即按照表達(dá)式(2)～(4)定義傾角和視差數(shù)的關(guān)系，經(jīng)由光線控制部識(shí)別的圖象的構(gòu)成象素的RGB三個(gè)一組成為大致正方形的設(shè)計(jì)(參照?qǐng)D4)。須指出的是，在圖4中，符號(hào)8表示三維圖象顯示中的象素。
有關(guān)用于實(shí)現(xiàn)它的象素映射，參照?qǐng)D6(a)、(b)說(shuō)明在所述QUXGA中，N＝16時(shí)。圖6(a)表示雙凸透鏡狀片7的傾斜為arctan(1/4)時(shí)的對(duì)把濾色器按條紋排列的二維圖象顯示裝置的視差圖象的配置，圖6(b)是表示多個(gè)要素圖象的相對(duì)位置的圖。須指出的是，在圖6(a)、(b)中，符號(hào)10表示視差編號(hào)，符號(hào)11表示相當(dāng)于三維圖象的構(gòu)成單位即單一象素的出射光瞳和顯示與它對(duì)應(yīng)的要素圖象的范圍。在表達(dá)式(2)～(4)中，由視差數(shù)(N＝16)和光線控制部的傾角θ＝arctan(1/4)決定。結(jié)果，三維圖象顯示用象素決定為4行×4象素(三個(gè)一組)列(＝12子象素行)的平行四邊形(大致正方形)。其中，滿足3/4(＝a)的選擇率地涉及不同的行把RGB子象素映射。即當(dāng)沒(méi)有光線控制部的傾斜時(shí)，由3行(＝RGB)×(5+1/3)象素(三個(gè)一組)列(＝16子象素行)＝48子象素構(gòu)成的三維圖象顯示用象素一邊維持該合計(jì)的子象素?cái)?shù)，一邊為大致正方形的形狀。
接著說(shuō)明通過(guò)使三維圖象顯示用象素為大致正方形而取得的效果。當(dāng)不使用把光線控制部?jī)A斜的效果時(shí)，水平/垂直清晰度成為以下的設(shè)計(jì)。
H(3200×3÷16)×V(2400÷3)＝H(600)×V(800)QUXGA面板的外形為水平∶垂直＝4∶3，所以如果水平/垂直清晰度(象素?cái)?shù))為4∶3，則水平/垂直方向的采樣間隔成為相同，三維圖象顯示時(shí)的象素形狀成為正方形。在此，三維圖象顯示用象素具體而言是指顯示由取得(拍攝/生成)的視差圖象構(gòu)成的視差圖象的集合即要素圖象的區(qū)域。在以往的H(600)×V(800)的三維圖象顯示用象素?cái)?shù)中，水平/垂直方向的采樣間隔不同(顯示三維圖象時(shí)的象素形狀不是正方形)，所以例如以H(3200×3)×V(2400)的清晰度生成視差圖象，此后去掉不要的象素信息，成為H(600)×V(800)的低清晰度的視差圖象后，合成要素圖象。
在本實(shí)施形態(tài)中，著眼于該浪費(fèi)，使水平/垂直象素?cái)?shù)反映畫(huà)面尺寸的比率，使水平/垂直方向的采樣間隔相同，使顯示三維圖象時(shí)的象素形狀為大致正方形，從而能以三維圖象顯示用象素的清晰度取得視差圖象。即當(dāng)在QUXGA中，16視差的三維圖象顯示元件時(shí)，取得SVGA的視差圖象，當(dāng)25視差時(shí)，取得VGA的視差圖象，通過(guò)映射它，能生成要素圖象。此時(shí)，沒(méi)有不使用(去掉)取得的視差圖象信息的象素信息。通過(guò)把這樣把三維圖象顯示用象素正方形化，3D-CG(三維圖象計(jì)算機(jī)圖形)內(nèi)容的生成的高速化、實(shí)際拍攝時(shí)的相機(jī)清晰度的下降成為可能。
作為使三維圖象顯示的清晰度與以往的清晰度一致引起的輔助效果，列舉出在三維圖象顯示裝置中顯示二維內(nèi)容時(shí)的處理變得容易。能稱作三維圖象顯示裝置，設(shè)想顯示二維內(nèi)容時(shí)是容易的。通過(guò)簡(jiǎn)便地把要素圖象內(nèi)成為同一視差信息(與觀察位置無(wú)關(guān)，總能觀察到相同的圖象)，實(shí)現(xiàn)三維圖象顯示中的二維內(nèi)容的顯示。在使用QUXGA的三維圖象顯示裝置中，為16視差時(shí)，輸入SVGA的2D(二維內(nèi)容)，當(dāng)25視差時(shí)！輸入VGA的2D(二維內(nèi)容)時(shí)，把二維圖象信息以16倍或25倍在三維圖象顯示用象素內(nèi)展開(kāi)，從而能原封不動(dòng)地顯示二維圖象。
當(dāng)輸入此外的清晰度的二維圖象內(nèi)容時(shí)，變換為二維圖象的一邊清晰度的技術(shù)自身已經(jīng)一般化，所以如果三維圖象顯示裝置自身設(shè)定為已經(jīng)存在的清晰度，就可以改正為該清晰度，輸入，展開(kāi)。此外即使三維圖象的清晰度不是已經(jīng)存在的清晰度，設(shè)計(jì)為它的x倍或1/y倍(x、y整數(shù))，如果把以往的清晰度的數(shù)據(jù)單純展開(kāi)為x倍，或壓縮、減少到1/y倍，就能對(duì)應(yīng)，所以把三維圖象顯示的清晰度設(shè)計(jì)為以往的清晰度的整數(shù)倍或整數(shù)分之一的清晰度具有減少圖象處理的負(fù)載的效果。
另外，如果設(shè)想存在各種方式的三維圖象顯示裝置時(shí)，則以往的二維圖象的清晰度作為格式利用的可能性高，即使進(jìn)行這樣的將來(lái)的展開(kāi)，把三維圖象顯示裝置的顯示清晰度設(shè)計(jì)為以往的二維圖象顯示的清晰度或以往的二維圖象顯示的清晰度的整數(shù)別或整數(shù)分之一的清晰度具有大的意義。
圖7表示通過(guò)把三維圖象顯示用象素正方形化而識(shí)別的畫(huà)面的形象圖。圖7(a)是雙凸透鏡狀片7的傾角為arctan(1/4)時(shí)的對(duì)把濾色器按條紋排列的二維圖象顯示裝置上的要素圖象一部分的配置的圖，圖7(b)表示與它組合的雙凸透鏡狀片7的一部分的外觀。要素圖象11幾乎成為正方形，在其中組合雙凸透鏡狀片7，構(gòu)成三維圖象顯示用的1象素。在三維圖象顯示用的1象素中，用圖6的象素映射包含16視差的信息，按照觀察位置，經(jīng)由雙凸透鏡識(shí)別的視差圖象信號(hào)變化，從而實(shí)現(xiàn)立體感。
下面參照?qǐng)D8說(shuō)明從多個(gè)方向取得的視差圖象的配置方法。圖8是表示使光線控制部6的傾角為arctan(1/4)時(shí)的構(gòu)成從不同的多個(gè)方向，有關(guān)水平方向，通過(guò)平行投影法，有關(guān)垂直方向，通過(guò)透視投影法，以低清晰度取得的視差圖象的象素信息的向三維圖象顯示裝置的各象素的分配的圖。在圖8中，符號(hào)8表示越過(guò)雙凸透鏡狀片觀察到的三維圖象顯示用象素，符號(hào)12表示從某方向以800(H)×600(V)的清晰度取得的視差圖象，符號(hào)13表示由構(gòu)成視差圖象即二維圖象的RGB的3子象素構(gòu)成的象素(三個(gè)一組)。把構(gòu)成從多個(gè)方向取得的視差圖象12的RGB三個(gè)一組13映射為構(gòu)成圖8所示的各三維圖象顯示用象素8的要素圖象中的一個(gè)視差圖象。對(duì)應(yīng)關(guān)系由圖8的箭頭表示。三維圖象顯示中的一象素成為平行四邊形，所以在三維圖象顯示用象素8的每4行中，通過(guò)把三維圖象顯示象素左移1象素，與視差圖象信息對(duì)應(yīng)。該偏移是800×400的三維圖象顯示清晰度中的1象素的移動(dòng)，如果三維圖象顯示的清晰度變得足夠高，就能抑制在注意不到的程度。
在此描述單一的視差圖象信息，但是通過(guò)把從多個(gè)方向(在此16方向)取得的800(H)×600(V)的清晰度的視差圖象按照?qǐng)D8～圖6分配，能生成與全部三維圖象顯示用象素對(duì)應(yīng)的要素圖象。
在圖6中表示以條紋排列的濾色器為前提的象素映射，但是有關(guān)其他濾色器排列，映射也是可能的。圖9表示向?yàn)V色器排列為鑲嵌排雷的二維圖象顯示裝置上的視差圖象的配置，圖10表示多個(gè)要素圖象的配置。有關(guān)濾色器排列，考慮由于基準(zhǔn)視差數(shù)和濾色器的相關(guān)而發(fā)生的顏色波紋和其他顯示性能，最終決定最佳的排列。例如在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，出射光瞳的水平間隔成為子象素寬度的3的倍數(shù)，所以把使用條紋排列的濾色器的器件作為二維圖象顯示裝置使用時(shí)，在水平方向排列同色(顏色波紋的一種)。因此，作為三維圖象顯示裝置的清晰度不足夠高時(shí)，也發(fā)生該水平的RGB條紋成為問(wèn)題的情形。此時(shí)，可以采用鑲嵌排列。當(dāng)采用條紋排列、鑲嵌排列以外的濾色器排列時(shí)，有必要采用與此相應(yīng)的映射，但是無(wú)論怎樣，可以設(shè)計(jì)為把RGB的三個(gè)一組映射到不同的行中，能越過(guò)透鏡幾乎同時(shí)識(shí)別該三個(gè)一組。
圖11(a)表示基準(zhǔn)視差數(shù)(N)為25時(shí)，即光線控制部的傾角為arctan(1/5)時(shí)的向使用條紋排列的濾色器的二維圖象顯示裝置的視差圖象的配置，圖11(b)表示多個(gè)要素圖象的相對(duì)位置，圖12表示多個(gè)要素圖象的配置。此外圖13表示光線控制部的傾角為arctan(1/5)時(shí)的向使用鑲嵌排列的濾色器的二維圖象顯示裝置的視差圖象的配置，圖14表示多個(gè)要素圖象的配置。
但是，如專利文獻(xiàn)1所述，存在如果光線控制部的傾斜減小，則視差圖象之間的串?dāng)_增加的問(wèn)題。這在專利文獻(xiàn)1所示的小角度(θ＝arctan(1/n)，n＝6、9、12，參照?qǐng)D3)時(shí)變得特別顯著。
參照?qǐng)D15～圖18就串?dāng)_量加以說(shuō)明。圖15是表示經(jīng)由傾角為0即出射光瞳垂直的光線控制部來(lái)識(shí)別的視差編號(hào)的圖。須指出的是，在圖15中，符號(hào)15表示通過(guò)出射光瞳來(lái)識(shí)別的視差編號(hào)的比例。例如，用虛線表示構(gòu)成與形成為矩陣狀的圖象顯示裝置的前面配置的雙凸透鏡狀片的多個(gè)半圓錐體(把圓柱在長(zhǎng)軸方向切斷，與具有與切斷面相等的側(cè)面的立方體粘在一起的形狀)透鏡中的單一透鏡的出射光瞳的焦點(diǎn)位置。在此，圖象顯示裝置的二維圖象顯示用子象素的寬度設(shè)計(jì)為子象素的高度的1/3，用3個(gè)子象素形成正方形的三個(gè)一組。各子象素中記載的編號(hào)10是視差圖象編號(hào)。雙凸透鏡狀薄片設(shè)計(jì)為把象素設(shè)置成矩陣狀的二維圖象顯示裝置位于其焦距的位置，據(jù)此二維圖象顯示裝置上的虛線(焦點(diǎn)位置)的寬度假定為無(wú)限小。如圖15所示，雙凸透鏡為垂直(傾角為0)時(shí)，從單一的出射光瞳只識(shí)別單一編號(hào)的視差圖象。或者當(dāng)由符號(hào)3表示的區(qū)域與在水平方向相鄰的子象素間的垂直的象素邊界一致時(shí)，完全不能識(shí)別視差圖象。
另一方面，圖16是用于說(shuō)明經(jīng)由傾角為θ＝arctan(1/6)的光線控制部的出射光瞳識(shí)別的視差編號(hào)的圖。經(jīng)由單一出射光瞳，最少同時(shí)識(shí)別2視差，最多同時(shí)識(shí)別3視差。以后把原來(lái)應(yīng)該觀察的視差圖象稱作主視差，把同時(shí)能觀察的其他視差圖象稱作相鄰視差。
作為證明視差圖象的觀察方法不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在采用圖15所示的配置的IP式三維圖象顯示裝置中，露出/進(jìn)深量過(guò)大的內(nèi)容能觀察到兩重像，而在圖16所示的配置下識(shí)別為模糊，該模糊的寬度比圖15時(shí)的兩重像的偏移寬度大。這是因?yàn)樵诼冻?進(jìn)深量大的內(nèi)容中，視差圖象間的不同大，所以通過(guò)與主視差同時(shí)觀察相鄰視差，容易認(rèn)識(shí)發(fā)生的串?dāng)_。在圖15的結(jié)構(gòu)中，原來(lái)應(yīng)該只能觀察單一視差編號(hào)，但是在我們生成的實(shí)際裝置中，透鏡多少都會(huì)有散焦，當(dāng)由符號(hào)3表示的區(qū)域與邊界一致時(shí)，識(shí)別兩側(cè)的視差圖象。即有時(shí)能與主視差圖象一起觀察到相鄰視差圖象。由于與主視差圖象同時(shí)識(shí)別的相鄰圖象，看到兩重像。
而在圖16的結(jié)構(gòu)中，由符號(hào)3表示的區(qū)域斜著橫切象素，這意味著經(jīng)由單一出射光瞳能順利地切換觀察主視差圖象和相鄰視差圖象。與此同時(shí)，經(jīng)由單一出射光瞳能觀察的相鄰視差圖象比圖15多。即相鄰視差圖象引起的影響與圖15的兩重像不同，識(shí)別為模糊，并且能理解由于識(shí)別的相鄰視差圖象多，模糊的范圍比圖15時(shí)寬。
通過(guò)這樣斜著設(shè)定雙凸透鏡，除了串?dāng)_量增加，還具有把串?dāng)_識(shí)別為模糊的特征。而且，串?dāng)_的發(fā)生限制內(nèi)容的露出/進(jìn)深表現(xiàn)區(qū)。因此，在專利文獻(xiàn)1中，積極描述傾角比較小的n＝6即選擇率為1/2的例子。
圖17、圖18是分別表示通過(guò)本實(shí)施形態(tài)的θ＝arctan(1/4)、arctan(1/5)時(shí)的光線控制部識(shí)別的視差編號(hào)的圖。如圖17所示，當(dāng)θ＝arctan(1/4)時(shí)，作為串?dāng)_能觀察的視差圖象為3視差，與θ＝arctam(1/6)時(shí)相同，但是在同時(shí)識(shí)別的多個(gè)視差圖象中，主視差圖象占的比例高。如圖18所示，當(dāng)θ＝arctan(1/5)時(shí)，作為串?dāng)_能觀察的視差圖象為3視差，但是主視差圖象占的比例為1/2以上。即在為這些傾角即θ＝arctan(1/4)、arctan(1/5)時(shí)，發(fā)生串?dāng)_，但是主視差圖象以外的相鄰視差圖象的混入比例低，所以具有減少模糊，擴(kuò)大露出/進(jìn)深表現(xiàn)區(qū)的效果。
如上所述，以這些傾角(θ＝arctan(1/4)、arctan(1/5))為首，當(dāng)m為整數(shù)時(shí)，θ≠arctan(1/3m)除了此前的非顯示區(qū)為原因的顯示障礙的防止以外，通過(guò)保持水平垂直清晰度的比率，使三維圖象顯示時(shí)的象素形狀為大致正方形，并且省略要素圖象的生成時(shí)的浪費(fèi)，并且考慮二維圖象顯示中的已經(jīng)存在的清晰度，是具有使內(nèi)容的沿用變得容易，擴(kuò)大露出/進(jìn)深方向的可顯示范圍等多個(gè)新效果的新定義。另外，在專利文獻(xiàn)1的概念中，用子象素寬度的1/2～1/4倍的間隔實(shí)現(xiàn)水平清晰度(水平清晰度為2～4倍，垂直清晰度為1/2～1/4倍)，而在本實(shí)施形態(tài)中，通過(guò)把行不通的3個(gè)子象素選擇為同一視差圖象，以3/4倍或3/5倍等不是1/m倍的間隔實(shí)現(xiàn)水平清晰度的手法是全新的。在a≠1/3m中，特別有關(guān)a＝3/4、3/5等2值，為1/2以上的值，所以相鄰視差圖象的混入比例減少，能觀察進(jìn)一步抑制串?dāng)_的清晰的視差圖象。
作為波紋對(duì)策，已經(jīng)詳細(xì)描述使透鏡傾斜是有效的。如果進(jìn)一步描述，則有關(guān)LCD(液晶)，如果設(shè)定為把Cs線(輔助電容線)左右橫切子象素的中央，則對(duì)于抑制波紋是有效的。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)Cs線(輔助電容線)把子象素上下分為2部分，開(kāi)口中心部成為二倍，如果應(yīng)用此前描述的內(nèi)容，則經(jīng)由光線控制部的出射光瞳觀察的開(kāi)口中心的發(fā)生周期縮短，所以象素的非顯示部為原因發(fā)生的亮度下降的分布在IP方式中，在畫(huà)面內(nèi)均勻化，在多眼式中，在空間內(nèi)均勻化。
另外，IP方式時(shí)，為了最大地確保視域，有必要使由基準(zhǔn)視差數(shù)+1列構(gòu)成的要素圖象離散地分布(例如參照本申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)(特愿2002-382389號(hào)))，能組合本實(shí)施形態(tài)的傾斜的透鏡和該手法。
另外，在以上生成要素圖象時(shí)的視差圖象的取得的效率化如圖8所示那樣，推薦視差圖象的映射，但是為了避免圖8中的每4行的三維圖象顯示象素的1象素寬度的水平方向的移動(dòng)引起的圖象惡化，可以維持三維圖象顯示時(shí)的象素配置，取得二維圖象。即雖然是800(H)×600(V)的清晰度，但是該象素中心不是正方形矩陣，使用在與圖8同等的θ＝arctan(1/4)的傾角的平行四邊形的矩陣上配置的視差圖象，能完全防止所述圖象惡化。有關(guān)實(shí)際拍照，當(dāng)實(shí)際拍照中使用的相機(jī)的3D-CG時(shí)，通過(guò)使取得圖象時(shí)假定的相機(jī)的象素排列與圖8的三維圖象顯示時(shí)的三維圖象顯示用象素排列一致，能容易地實(shí)現(xiàn)它。
也能應(yīng)用從正方形配置的二維圖象信息重新生成平行四邊形矩陣配置的圖象數(shù)據(jù)的方法。當(dāng)把從作為正方形格子上的數(shù)據(jù)而取得的從多個(gè)方向取得的二維圖象信息組入中心坐標(biāo)位于三維圖象顯示用的平行四邊形格子上的三維圖象顯示用圖象中時(shí)，如上所述，選擇最附近的象素，不采用整數(shù)值，采用實(shí)數(shù)值的方法如果是圖象插補(bǔ)處理中所說(shuō)的最近鄰法，則考慮應(yīng)用從正方形格子上的數(shù)據(jù)中水平相鄰的二象素(因?yàn)槭瞧叫兴倪呅胃褡?，按照平行四邊形格子的坐標(biāo)(實(shí)數(shù)值)，進(jìn)行線性的濃度插補(bǔ)的雙線性法。但是，在本提案中，首先考慮不再構(gòu)成圖象數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，提出相當(dāng)于最近鄰法的技術(shù)。根據(jù)圖象數(shù)據(jù)的再構(gòu)成的負(fù)載和圖象質(zhì)量的平衡，能選擇雙線性法、雙三次法的三維圖象顯示用數(shù)據(jù)的生成。
下面說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)。
(實(shí)施例1)在實(shí)施例1中，制作圖19所示的多眼式三維圖象顯示裝置。二維圖象顯示裝置14是液晶顯示裝置，在其前表面設(shè)置光線控制部6，在后面設(shè)置背光16。
具體而言，在實(shí)施例1中，作為液晶顯示裝置，使用QUXGA-LCD面板(象素?cái)?shù)3200×2400，畫(huà)面尺寸480mm×360mm)。在該液晶顯示裝置14中，紅、綠、藍(lán)等3種子象素能獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。另外，紅、綠、藍(lán)的各子象素的橫向長(zhǎng)度為50μm，縱向長(zhǎng)度為150μm。另外，濾色器排列使用條紋排列。須指出的是，在通常的二維圖象顯示裝置中，用橫向排列的紅、綠、藍(lán)等三個(gè)子象素構(gòu)成一個(gè)象素(三個(gè)一組)，但是在本例子中，解除該制約。
光線控制部6使用設(shè)計(jì)為液晶面板的象素位置幾乎成為焦距的雙凸透鏡。采用透鏡的水平間隔比子象素寬度的12倍的600μm窄一些，采用視距1.0m，眼間距的1/2間隔(＝32.5mm)，聚光在16處的設(shè)計(jì)，視距的視域相當(dāng)于畫(huà)面寬度。從垂直錯(cuò)開(kāi)約14.0度設(shè)置透鏡。
下面描述圖象的生成方法。從各聚光點(diǎn)的位置(CG時(shí)，虛擬的)用相機(jī)通過(guò)投射投影法取得視差圖象16個(gè)(清晰度800(×RGB)×600)。然后，按照?qǐng)D6的映射，把取得的全部圖象信息(800×RGB×600×16視差信息)映射到QUXGA面板上。通過(guò)在三維圖象顯示象素的每4行中左移1列，維持列信息。但是如圖20所示，有關(guān)4n+1、4n+2行，左端的要素圖象缺少視差信息，有關(guān)4n+3、4n行，有關(guān)右端的要素圖象，形成缺少(無(wú)法映射)視差信息的部分。例如有關(guān)1～5視差圖象，用于構(gòu)成4n+1行的左端要素圖象的1列1行數(shù)據(jù)放棄。有關(guān)6視差圖象信息，只映射與要素圖象的分配視差圖象編號(hào)6的子象素的顏色相應(yīng)的1子象素信息，有關(guān)第7視差，同樣只映射2子象素信息，8視差圖象信息以后全部映射。
如上所述，映射圖象信息，組合所述透鏡進(jìn)行觀察，以視距1.0m為首，在其前后能觀察到多眼式的立體圖象(以眼間距的1/2聚光，所以在視距的前后也產(chǎn)生能實(shí)現(xiàn)立體感的區(qū)域)。有關(guān)多眼式三維圖象，通過(guò)使透鏡傾斜，改善縱橫清晰度平衡，并且有關(guān)空間頻率為300cpr前后的內(nèi)容，顯示面的前或最大±5cm左右的進(jìn)深顯示成為可能。另外，識(shí)別伴隨著非顯示部為原因的觀察位置的移動(dòng)的畫(huà)面亮度變化，但是抑制畫(huà)面內(nèi)的亮度不均勻的發(fā)生(波紋)。
(實(shí)施例2)在本實(shí)施例2中，制作圖19所示的構(gòu)造的IP式三維圖象顯示裝置。光線控制部的出射光瞳的間隔設(shè)計(jì)為圖象顯示裝置的子象素間隔的整數(shù)倍，與多眼式不同，在視距不產(chǎn)生聚光點(diǎn)。下面說(shuō)明與實(shí)施例1的不同點(diǎn)。
設(shè)計(jì)為透鏡的水平間隔為子象素的寬度的4倍的600μm，視距成為±15度。據(jù)此，能在視距1.0m確保相當(dāng)于畫(huà)面寬度的視域(不混入假像，能觀察的區(qū)域)。透鏡的傾角為14.0度。在視距中，在畫(huà)面中央設(shè)定注視點(diǎn)，(CG時(shí)，虛擬的)用相機(jī)在水平方向通過(guò)平行透鏡，在垂直方向通過(guò)透視投影法取得視差圖象28幅。在視距不設(shè)置聚光點(diǎn)，所以在無(wú)法使用從視距取得的透視投影圖象的IP方式中，當(dāng)在視距把視域最大化時(shí)，比在視距設(shè)置聚光點(diǎn)的多眼式取得更多的視差圖象(圖像取得相機(jī)位置)。在相鄰的出射光瞳彼此間光線成為平行的本實(shí)施例中，對(duì)于基準(zhǔn)視差數(shù)(＝16)，取得的平行投影視差圖象(相機(jī)圖象)數(shù)多。細(xì)節(jié)參照本申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)(特愿2002-382389號(hào))。在此，以800(×RGB)×600的清晰度，從28方向取得視差圖象。而且，基本上按照?qǐng)D6所示的映射，把800×RGB×600×28視差信息映射。但是，在考慮視差的IP方式中，能在視域內(nèi)觀察來(lái)自各要素圖象的圖象信息，所以離散地(基準(zhǔn)視差數(shù)+1)隔著視差的要素圖象，能進(jìn)行要素圖象寬度＞出射光瞳間隔的設(shè)計(jì)。圖21表示一個(gè)例子。重復(fù)多次由視差圖象編號(hào)1～16構(gòu)成的圖21的映射后，產(chǎn)生由視差圖象編號(hào)1～17構(gòu)成的圖22的映射。然后是與圖21相同的面積，但是重復(fù)由視差圖象編號(hào)2～17構(gòu)成的要素圖象，但是要素圖象的形狀與圖21稍微不同(參照?qǐng)D23)。
此外是IP方式，如果用完全相等的清晰度800(H)×600(V)取得28個(gè)視差圖象，則本質(zhì)上產(chǎn)生不使用的圖象信息(細(xì)節(jié)參照本申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)(特愿2002-382389號(hào)))，但是此外實(shí)施例1同樣有關(guān)畫(huà)面端的要素圖象，存在放棄視差信息的地方(參照?qǐng)D20)。
以上與多眼式相比，復(fù)雜一些，但是把800×600的圖象信息映射，組合所述透鏡觀察，在以視距1m為基準(zhǔn)的視域內(nèi)，能識(shí)別IP式的立體圖象。有關(guān)IP式三維圖象，通過(guò)改善縱橫清晰度平衡，圖象質(zhì)量提高，并且最多顯示面的前后±5cm的進(jìn)深顯示成為可能。另外，觀察不到非顯示部為原因產(chǎn)生的畫(huà)面內(nèi)的亮度不均勻(波紋)，并且完全抑制依存于觀察位置的亮度變化。另外，也實(shí)現(xiàn)在視距沒(méi)有聚光點(diǎn)的IP方式的特征的平滑的運(yùn)動(dòng)視差。
(實(shí)施例3)在本實(shí)施例3中，與實(shí)施例2幾乎同樣，但是采用把基準(zhǔn)視差數(shù)增加到25的設(shè)計(jì)。光線控制部使用設(shè)計(jì)為液晶面板的象素位置成為焦距的雙凸透鏡。透鏡的水平間隔為子象素寬度的15倍的750μm，傾角為11.3度。
在視距中，用把畫(huà)面中央設(shè)定為注視點(diǎn)(CG時(shí)，虛擬的)的相機(jī)，在垂直、水平都通過(guò)平行投影法取得44個(gè)視差圖象。該視差圖象的清晰度為640(×RGB)×480?；旧习凑?qǐng)D8的映射，把640×RGB×480×25視差圖象映射。如圖12所示，在三維圖象顯示象素的每5行中把三維圖象顯示象素寬度左移，維持列信息。另外，有關(guān)5n+1、5n+2行，左端的要素圖象缺少視差信息，有關(guān)5n+3，有關(guān)兩端的4n+4、5n行，右端的兩個(gè)要素圖象形成缺少視差信息(無(wú)法映射的部分)的部分。
以上與多眼式相比，復(fù)雜一些，但是把640×480的象素信息映射，組合所述透鏡觀察，在以視距1.0m為基準(zhǔn)的視域內(nèi)能識(shí)別IP式的立體圖象。有關(guān)該IP式三維圖象，通過(guò)改善縱橫清晰度，圖象質(zhì)量提高，并且最多顯示面的前后±15cm的進(jìn)深顯示成為可能。另外，觀察不到非顯示部為原因產(chǎn)生的畫(huà)面內(nèi)的亮度不均勻(波紋)，并且完全抑制依存于觀察位置的亮度變化。另外，也實(shí)現(xiàn)在視距沒(méi)有聚光點(diǎn)的IP方式的特征的平滑的運(yùn)動(dòng)視差。
(實(shí)施例4)在本實(shí)施例4中，與實(shí)施例2幾乎同樣，但是采用濾色器排列為鑲嵌式的顯示面板。下面描述與實(shí)施例2的不同點(diǎn)。
有關(guān)以800(×RGB)×600的清晰度取得的28視差圖象，按照?qǐng)D9所示的映射，把800×RGB×600×28視差信息映射。在IP方式中，在視域內(nèi)能觀察來(lái)自各要素圖象的圖象信息，所以離散地產(chǎn)生(基準(zhǔn)視差+1)視差的要素圖象。在其中組合透鏡觀察，在以視距1m為基準(zhǔn)的視域內(nèi)，能識(shí)別IP式的立體圖象。
有關(guān)IP式三維圖象，通過(guò)改善縱橫清晰度平衡，圖象質(zhì)量提高，并且最多顯示面的前后±5cm的進(jìn)深顯示成為可能。另外，觀察不到非顯示部為原因產(chǎn)生的畫(huà)面內(nèi)的亮度不均勻(波紋)，并且完全抑制依存于觀察位置的亮度變化。另外，也實(shí)現(xiàn)在視距沒(méi)有聚光點(diǎn)的IP方式的特征的平滑的運(yùn)動(dòng)視差。采用鑲嵌排列的濾色器，所以超越透鏡觀察的R或B或G更分散，有抑制識(shí)別為R或B或G的區(qū)域連續(xù)引起的顯示障礙的傾向。
(比較例1)在與實(shí)施例1同樣的多眼式的三維顯示裝置中，透鏡的傾角為9.5度，變更為相當(dāng)于專利文獻(xiàn)1，按照它，透鏡的水平寬度為16子象素的1/2的相當(dāng)于8子象素寬度的400μm，與專利文獻(xiàn)1同樣與它相應(yīng)的映射。在該設(shè)計(jì)中，三維圖象的清晰度成為如下所數(shù)。
a＝1/2因此，(3200×3÷16÷a)∶(2400÷3×a)＝1200∶400
即與垂直清晰度相比，水平清晰度成為高的狀態(tài)。因此，取得H(1200)×V(900)的視差圖象，以4/9的比例取得水平信息(放棄5/9)，把圖象信息映射。即取得無(wú)用的視差圖象信息的部分在圖象的生成中需要時(shí)間，用于暫時(shí)保存從多個(gè)方向取得的各視差圖象數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器的容量也需要更大。另外，顯示的圖象的清晰度的平衡差，提供與水平信息相比，垂直信息貧乏的印象。另外，串?dāng)_量比實(shí)施例多，抑制在顯示面的前后±3cm的進(jìn)深顯示。另外，顯示已經(jīng)存在的清晰度的內(nèi)容時(shí)，產(chǎn)生恢復(fù)到H(1200)×V(400)的清晰度的必要，成為缺乏通用性的器件。
(實(shí)施例2)在與實(shí)施例2同樣的IP式的三維顯示裝置中，透鏡的傾角18.4度。該傾角時(shí)，沒(méi)有把垂直清晰度分配給水平清晰度的效果。因此，透鏡的水平寬度為相當(dāng)于16子象素寬度的800μm，實(shí)施與它相應(yīng)的映射(用斜向連續(xù)的RGB子象素分組)。在該設(shè)計(jì)中，三維圖象的清晰度成為如下。
a＝1因此，(3200×3÷16÷a)∶(2400÷3×a)＝600∶800即，與水平清晰度相比，成為垂直清晰度高的狀態(tài)。因此，取得H(1600)×V(1200)的視差圖象，有關(guān)水平方向，只取得3/8的數(shù)據(jù)，有關(guān)垂直方向，只取得2/3的數(shù)據(jù)，放棄剩下的數(shù)據(jù)來(lái)映射圖象信息。即，放棄的數(shù)據(jù)存在的部分在視差圖象信息的取得中需要時(shí)間。另外，給與所顯示的圖象的清晰度平衡差，水平信息與垂直信息相比較貧乏的印象。另外，當(dāng)顯示已經(jīng)存在的清晰度的內(nèi)容時(shí)，就需要恢復(fù)到H(600)×V(800)的清晰度的必要，成為缺乏通用性的器件。
權(quán)利要求
1.一種三維圖象顯示裝置，其特征在于包括把構(gòu)成顯示要素圖象的象素群的象素配置為矩陣狀的二維圖象顯示裝置；和具有與所述象素群相關(guān)聯(lián)的出射光瞳，控制來(lái)自所述象素群的象素的光線的光線控制部；所述光線控制部的所述出射光瞳采用在大致垂直方向上連續(xù)的構(gòu)造，并且，所述出射光瞳的連續(xù)方向與所述二維圖象顯示裝置的象素排列的列方向所成的角度，當(dāng)設(shè)n為與3的倍數(shù)不同的自然數(shù)時(shí)，由arctan(1/n)提供。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維圖象顯示裝置，其特征在于基準(zhǔn)視差數(shù)N由自然數(shù)n的平方n2提供。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維圖象顯示裝置，其特征在于n是4或5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意1項(xiàng)所述的三維圖象顯示裝置，其特征在于其構(gòu)成為使三維圖象的水平清晰度和垂直清晰度的比與所述二維圖象顯示裝置的水平清晰度和垂直清晰度的比一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意1項(xiàng)所述的三維圖象顯示裝置，其特征在于構(gòu)成所述要素圖象的象素區(qū)大致呈正方形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維圖象顯示裝置，其特征在于所述要素圖象的形成區(qū)大致是n行×n列的正方形區(qū)，具有同一視差編號(hào)的RGB子象素，在形成要素圖象的n行中，位于彼此不同的3行上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維圖象顯示裝置，其特征在于所述要素圖象的形成區(qū)大致是n行×n列的正方形區(qū)，具有同一視差編號(hào)的RGB子象素，在形成要素圖象的n行中，位于彼此不同的3列上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的三維圖象顯示裝置，其特征在于在形成顯示要素圖象的象素區(qū)的多個(gè)子象素中，把能經(jīng)由出射光瞳觀察到的位置附近的R、G、B三個(gè)子象素分組來(lái)配置同一視差編號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意1項(xiàng)所述的三維圖象顯示裝置，其特征在于具有同一視差編號(hào)的RGB子象素的配置，即使所屬的要素圖象不同，該配置也是相同的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意1項(xiàng)所述的三維圖象顯示裝置，其特征在于當(dāng)把m、1設(shè)為正整數(shù)時(shí)，具有視差編號(hào)m和視差編號(hào)(m+n×1)的RGB子象素的配置是相同的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意1項(xiàng)所述的三維圖象顯示裝置，其特征在于當(dāng)用跨多個(gè)要素圖象的單一列觀察時(shí)，視差編號(hào)從1到N向上連續(xù)地增加，并對(duì)此進(jìn)行重復(fù)。
12.一種三維圖象顯示裝置，其特征在于包括把構(gòu)成顯示要素圖象的象素群的象素配置為矩陣狀的二維圖象顯示裝置；和具有與所述象素群相關(guān)聯(lián)的出射光瞳，控制來(lái)自所述象素群的象素的光線的光線控制部；所述光線控制部的所述出射光瞳采用在大致垂直方向上連續(xù)的構(gòu)造，并且，所述出射光瞳的連續(xù)方向與所述二維圖象顯示裝置的象素排列的列方向所成的角度，當(dāng)設(shè)n為與3不同的自然數(shù)時(shí)，由arctan(1/n)提供，并且，基準(zhǔn)視差數(shù)N由n的平方n2提供。
13.根據(jù)權(quán)利要求2或12所述的三維圖象顯示裝置，其特征在于基準(zhǔn)視差數(shù)N為16或25。
14.一種三維圖象顯示裝置，其特征在于包括把構(gòu)成顯示要素圖象的象素群的象素配置為矩陣狀的二維圖象顯示裝置；和具有與所述象素群相關(guān)聯(lián)的出射光瞳，控制來(lái)自所述象素群的象素的光線的光線控制部；所述光線控制部的所述出射光瞳采用在大致垂直方向上連續(xù)的構(gòu)造，并且，所述出射光瞳的連續(xù)方向與所述二維圖象顯示裝置的象素排列的列方向所成的角度，當(dāng)設(shè)n為4以上的自然數(shù)時(shí)，由arctan(1/n)提供。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的三維圖象顯示裝置，其特征在于基準(zhǔn)視差數(shù)N由自然數(shù)n的平方n2提供。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的三維圖象顯示裝置，其特征在于基準(zhǔn)視差數(shù)N為36、49、64、81。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的三維圖象顯示裝置，其特征在于n是6、7、8、9。
全文摘要
一種三維圖象顯示裝置，包括把構(gòu)成顯示要素圖象的象素群的象素配置為矩陣狀的二維圖象顯示裝置(14)；具有與象素群相關(guān)聯(lián)的出射光瞳，控制來(lái)自象素群的光線的光線控制部(6)；光線控制部的出射光瞳采用在大致垂直方向連續(xù)的構(gòu)造，并且所述出射光瞳的連續(xù)的方向和所述二維圖象顯示裝置的象素排列的列方向所成角度當(dāng)設(shè)n為與3的倍數(shù)不同的自然數(shù)時(shí)，由arctan(1/n)提供。能改善三維圖象的清晰度平衡，防止顯示障礙。
文檔編號(hào)H04N13/00GK1655012SQ20051000764
公開(kāi)日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月10日
發(fā)明者福島理惠子, 最首達(dá)夫, 平和樹(shù), 平山雄三 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝