立体画像表示装置
【課題】立体画像の観察範囲を、滑らかな運動視差を損なうことなく広げることができるインテグラルフォトグラフィ方式の立体画像表示装置を得る。
【解決手段】立体画像表示装置１００において、観察範囲内の境界近傍領域以外の領域に位置するときには、３次元画像表示部４が表示する立体画像が、該観察者１１が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御し、観察者が該境界近傍領域内に位置するとき、該立体画像が切り替わる更新タイミングの周期を、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短縮するようにした。
【解決手段】立体画像表示装置１００において、観察範囲内の境界近傍領域以外の領域に位置するときには、３次元画像表示部４が表示する立体画像が、該観察者１１が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御し、観察者が該境界近傍領域内に位置するとき、該立体画像が切り替わる更新タイミングの周期を、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短縮するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像表示装置に関し、特に、表示する立体画像を観察者の位置に応じた立体画像に切り替えるよう構成された立体画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
立体画像表示方法の一般的な方法としては、２眼式のものや多眼式のものがある。
【０００３】
例えば、２眼式の立体画像表示方法は、表示画面上に、左眼用および右眼用として左右の眼それぞれに異なる画像、つまり人の両眼の距離に相当するずれを有する画像を表示させることで両眼視差を発生させ、観察者による立体像の観察を実現する方法である。
【０００４】
また、２眼式を発展させた、多視点からの立体像の観察が可能な立体画像表示方法として、多眼式のものがある。この方法では、見る位置によって見え方の違う多数の画像を多重再生している。つまり、２眼式における左眼および右眼用の１組の画像を、多視点に相当する複数組だけ表示画面上に多重して表示している。このため、多眼式の立体画像表示方法では、目の位置の移動によって見え方が変わり、観察者は移動により立体像を回り込んで観察することができるといったように、立体像の見え方をより自然な見え方に近づけることができる。
【０００５】
ところで、上述の２眼式の立体画像表示方法では、見る位置を変えた場合にも映像（立体像）は変わることはない。すなわち、この表示方法では、両眼視差を利用して被視体を立体的に視認させているものの、立体像を完全に再現することができない。
【０００６】
また、多眼式の立体画像表示方法では、一定の面内に全視角の像があり、つまり、１つの表示画面上に多視点のすべてに対応する画像が表示されており、表示画面上に目をフォーカスさせると、視点によっては、両眼視差による立体像が表示画面上とは異なった位置に見えるため、目のフォーカス位置と立体像の見える位置とが一致しない。そのため観察者が不自然さを感じるなどの問題がある。
【０００７】
そこで、近年、観察者の感じる不自然さが少なく、また、技術的にも実現性の高い立体表示の有力な方式として、空間像方式による表示装置の開発が活発に行われている。空間像方式は、観察対象となる物体からの光線の強度と方向を空間内に再生する方法であり、レンズアレイ素子を用いたインテグラルフォトグラフィ方式（以下、ＩＰ方式）のものがよく知られている。
【０００８】
図８は、従来の空間像方式の立体画像表示装置としてＩＰ方式の立体画像表示装置の原理を説明する図であり、その概略構成を示している。
【０００９】
このＩＰ方式の立体画像表示装置２００は、液晶パネルのような画像表示装置２３と、ピンホールアレイやマイクロレンズのような光線制御素子２４とから構成されている。光線制御素子２４は、画像表示装置２３から観察者２７側にある距離だけ離れた位置に配置されている。
【００１０】
通常、画像表示装置２３を構成する画素は、複数の画素ごとに、一つの立体画像を表示するための複数の要素画像２５ａ〜２５ｃに割当てられており、該複数の要素画像２５ａ〜２５ｃは、１つの立体画像に対応する１つの要素画像群２５を構成している。
【００１１】
例えば、図８に示すように対象物体２６を立体画像として表示する場合には、対象物体２６を少しずつ異なる角度からみたような画像が、要素画像２５ａ〜２５ｃのそれぞれとして、画像表示装置２３の要素画素領域２３ａ〜２３ｃに表示される。
【００１２】
ＩＰ方式の立体画像表示装置では、レンズアレイを通して立体像を表示しており、観察者は一つのレンズを通して１〜２個の画素の画像を観察しているため、立体像の解像度はレンズアレイの解像度と同等になる。また、要素画像領域（要素画像の占める領域）での画素数は、表示できる視差の数（運動視差の数）を表している。例えば、画像表示装置２３としての表示パネルの解像度が２００×２００画素に相当し、要素画像領域が１０×１０画素からなるとすると、レンズアレイのレンズ数は、２０×２０個となり、これが立体像の解像度と同等となる。また、運動視差の数は左右に１０視差及び上下に１０視差となる。
【００１３】
しかし、視域を広げるために視野角を増やそうとすると、視差数を多く、即ち要素画像の画素数（つまり、要素画素を構成する画素の数）を多く取ると共にレンズ面積を大きくする必要があるので、レンズ数の低下を招くこととなり、立体像の解像度が低下する。即ち、光線再生法の原理的な課題として、立体像の解像度と視域の両立が難しいことが挙げられる。
【００１４】
上記で説明した立体画像表示装置においては、何れの方式においても、立体像の観察できる範囲が狭くなる点に共通した課題がある。例えば、２眼式、多眼式の場合、視点の位置を仮定して画像を表示しているため、観察位置が限定される。またＩＰ方式などの視点を仮定しない空間像方式でも、上記のような、視域の拡大は解像度の低下を招くといった問題がある。
【００１５】
ところで、観察領域を広げる方法としては、特許文献１に開示されているように、カメラなどによるセンサを用いて観察者の位置を検出し、観察者の位置に応じて表示する画像を切り替えることで、観察範囲を広げる方法がある。
【００１６】
特許文献１では、立体画像表示方法に関する技術が記載されており、この文献１に記載の技術では、特殊なメガネを使用しない２眼方式の立体画像表示方法において、センサで観察者の位置を検出し、検出した観察者の位置に応じて表示させる画像を切り替えることで観察領域を広げている。
【００１７】
また、観察者が正視領域と逆視領域との境界、すなわちクロストーク領域に位置するとき、あるいは外部ノイズが大きいような環境では、センサによる位置検出信号の切り替わりが頻繁に起こり、それに応じて、表示している映像の切り替わりが頻繁に行われることになり、その結果、観察者が立体映像を認識しづらい状況を招いてしまうという問題点がある。
【００１８】
そこで、この特許文献１では、映像切り替えのタイミングを該センサによる位置検出信号の切り替わりタイミングに対して遅延させることで、該位置検出信号が揺らいでも、映像切り替え動作に対する影響を低減して、煩雑な映像の切り替わりを少なくでき、観察者が立体映像を認識しやすくなるようにしている。
【特許文献１】特許第３５９４４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、観察者の位置検出部を備える多眼式やＩＰ方式などの多視点立体画像表示装置では、観察者の位置によって見える画像が変化するという運動視差を持つことが一つの大きな特徴であり、このため２眼式であり運動視差をもたない特許文献１の技術を、運動視差をもつ多眼式やＩＰ方式の立体画像表示装置に適用すると、観察者の観察領域間での移動の際において、観察領域境界付近では、表示画面上に表示される画像を切り替えるタイミングを遅延するため、観察者の移動に画像が追従できない。観察者の移動に画像の切り替えが追従できなければ、移動した観察領域の位置で表示されるべき画像が表示されず、移動する前の観察領域に対応した画像が一定の周期が終わるまで表示されてしまう場合があり、観察領域境界での運動視差が不自然なものとなるという問題が生ずる。
【００２０】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、立体画像の観察範囲を、滑らかな運動視差を損なうことなく広げることができる立体画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係る立体画像表示装置は、立体画像をその観察範囲内に位置する観察者から観察されるよう表示する立体画像表示装置であって、該観察範囲を分割して得られる複数の観察領域のうちの各観察領域に応じて、異なる立体画像を表示する画像表示部と、該画像表示部を、これが表示する立体画像が、該観察者が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御する画像制御手段と、該観察者の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段の検出出力に基づいて、該観察者が、隣接する観察領域の境界から一定の距離内の境界近傍領域に位置しているか否かを判別する観察領域判別手段とを備え、該画像制御手段は、該観察者が該境界近傍領域内に位置するとき、該立体画像が切り替わる更新タイミングの周期を、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短縮するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２２】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記観察領域判別手段は、前記位置検出手段により検出された前記観察者の位置と、前記観察範囲における隣接する観察領域の境界との相対位置に基づいて、該観察者が前記境界近傍領域内に位置するか否かを判別し、その判別結果に応じた判別信号を前記画像制御手段に出力することが好ましい。
【００２３】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記観察領域判別手段は、前記観察者が前記境界近傍領域に位置すると判別したとき第１の判別信号を出力し、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置すると判別したとき第２の判別信号を出力することが好ましい。
【００２４】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記画像制御手段は、前記更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を制御する周波数制御部を備え、該周波数制御部は、前記第１の判別信号を受けたとき、該画像表示周波数を高くし、前記第２の判別信号を受けたとき、該画像表示周波数を低くすることが好ましい。
【００２５】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記境界近傍領域は、前記各観察領域を分割して得られる複数の小領域のうちの、前記観察領域境界に隣接する小領域であり、前記観察領域判別手段は、該境界近傍領域としての小領域に、観察者がいると判別したとき、前記更新タイミングの周期を短縮させる判別信号を前記画像制御手段に与えることが好ましい。
【００２６】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記観察領域判別手段は、前記観察者の位置と所定の基準位置との距離を算出し、前記距離に基づいて、該観察者が前記境界近傍領域に位置しているか否かを判別することが好ましい。
【００２７】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記観察領域判別手段は、前記観察者の位置が前記観察領域境界を超えたと判別すると同時に、前記判別信号を前記画像制御手段に出力することが好ましい。
【００２８】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記周波数制御部は、前記画像表示周波数を任意の値に設定可能に構成されていることが好ましい。
【００２９】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記周波数制御部は、前記画像表示周波数として低い周波数を有する第１のタイミング信号と、該画像表示周波数として高い周波数を有する第２のタイミング信号とを生成し、前記第１の判別信号を受けたとき、前記画像表示部に出力する、前記更新タイミングの周期を決めるタイミング信号を、該第１のタイミング信号から該第２のタイミング信号に切り替え、前記第２の判別信号を受けたとき、該画像表示部に出力する、該更新タイミングの周期を決めるタイミング信号を、該第２のタイミング信号から該第１のタイミング信号に切り替えることが好ましい。
【００３０】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記周波数制御部は、前記更新タイミングの周期を決めるタイミング信号として方形波形を有するクロック信号を前記画像表示部に出力するものであり、前記画像制御手段は、前記第１の判定信号を受けたとき、前記更新タイミングを、前記クロック信号の周期に同期したものとし、前記第２の判定信号を受けたとき、該更新タイミングを、該クロック信号の立ち上がりおよび立下りに同期したものとすることが好ましい。
【００３１】
以下、本発明の作用について説明する。
【００３２】
本発明においては、立体画像の観察範囲を分割して得られる複数の観察領域のうちの各観察領域に応じて、異なる立体画像を表示する画像表示部と、該画像表示部を、これが表示する立体画像が、該観察者が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御する画像制御手段とを備え、観察者が、隣接する観察領域の境界から一定の距離内の境界近傍領域に位置するとき、立体画像が切り替わる更新タイミングの周期を、観察者が、観察範囲内の、境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短縮するので、観察者が１つの観察領域からこれに隣接する観察領域に移動した後に表示されている画像を、より早く移動後の観察領域に対応する画像に切り替えることができる。この結果、より観察者の移動に追従した表示立体画像の切り替えが可能となり、観察される立体画像において滑らかな運動視差が得られ、引いては、立体画像の観察範囲を、滑らかな運動視差を損なうことなく広げることができる。
【００３３】
また、本発明においては、観察者の位置と観察範囲における隣接する観察領域の境界との相対位置に基づいて、観察者が境界近傍領域内に位置するか否かを判別するので、その判別を、観察者の位置と観察領域境界との単純な比較により行うことができる。
【００３４】
また、本発明においては、前記画像制御手段を、前記更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を制御する周波数制御部を有するものとし、この周波数制御部では、観察者が観察領域境界付近（境界近傍領域）に位置するときのみ、立体画像が切り替わる更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を高くするので、観察者が境界近傍領域以外に位置する通常時から、該画像表示周波数を高くするもの場合に比べ、消費電力を低く抑えることができる。
【００３５】
また、本発明においては、観察者が境界近傍領域に位置しているか否かの判定を、各観察領域を分割して得られる複数の小領域のうちの、観察領域境界に隣接する小領域に観察者が位置しているか否かの判定として行い、この判定結果に応じて更新タイミングの周期を切り替えるので、更新タイミングの周期の切り替えを、撮像した観察者の画像と、複数の小領域に分割した観察領域の画像情報との照合という画像対比処理により行うことができる。
【００３６】
また、本発明においては、観察者の位置が観察領域境界を超えたと判別すると同時に、更新タイミングの周期の切り替えを行うので、観察者の隣接する観察領域間での移動に際して、移動後の観察領域での表示画像の更新をすばやく行うことができる。
【００３７】
また、本発明においては、前記周波数制御部を、前記更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を任意の値に設定可能に構成しているので、あらかじめ周波数の異なる複数のタイミング信号を発生させておく必要がなくなる。さらに、このように画像表示周波数を任意の値に設定できる周波数制御部では、タイミング信号の周波数として、ある周波数とその倍の周波数といったあらかじめ定められた２つの値にしか設定できないものと比べると、観察者の移動速度などに合せてより適切なタイミングで表示画像の更新周期を切り換えることができ、より観察者の移動に追従した画像切り替え表示が可能となる。
【００３８】
また、この発明においては、前記周波数制御部を、前記更新タイミングの周期を決めるタイミング信号として方形波形を有するクロック信号を前記画像表示部に出力する構成とし、前記画像制御手段では、前記表示画像の更新タイミングを、前記クロック信号の周期に同期したものとするか、該クロック信号の立ち上がりおよび立下りに同期したものとするかにより、更新タイミングの周期を切り替えるので、更新タイミングの周期を１つのクロック信号を用いて切り替えることが可能となる。
【発明の効果】
【００３９】
以上のように、本発明によれば、立体画像をその観察範囲内に位置する観察者から観察されるよう表示する立体画像表示装置において、該観察範囲を分割して得られる複数の観察領域のうちの各観察領域に応じて、異なる立体画像を表示する画像表示部と、該画像表示部を、これが表示する立体画像が、該観察者が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御する画像制御手段と、該観察者の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段の検出出力に基づいて、該観察者が、隣接する観察領域の境界から一定の距離内の境界近傍領域に位置しているか否かを判別する観察領域判別手段とを備え、該画像制御手段は、該観察者が該境界近傍領域内に位置するとき、該立体画像が切り替わる更新タイミングの周期を、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短縮するので、立体画像の観察範囲を、滑らかな運動視差を損なうことなく広げることができる立体画像表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１は本発明の実施形態１による立体画像表示装置を説明する概略図である。
【００４２】
本発明の実施形態１による立体画像表示装置１００は、特殊なメガネを用いない多眼式やＩＰ方式のような裸眼立体ディスプレイとして構成したものであり、３次元画像を表示する３次元画像表示部（単に画像表示部ともいう。）４と、該３次元画像表示部４に対して予め設定された、複数の領域（観察領域）に分割されている観察範囲における観察者１１の位置を検出する位置検出手段５と、観察者１１の位置が、該観察範囲における隣接する観察領域の境界付近にあるか否かを判別する観察領域判別手段８と、該３次元画像表示部４での画像表示を制御する画像制御手段９とを有している。
【００４３】
また、３次元画像表示部４は、平面画像（２次元画像）を表示する液晶パネルなどの平面画像表示装置１と、該平面画像表示装置１の後側に配置された光源２と、該平面画像表示装置１の前側に配置された光線制御素子３とを有している。ここで上記光源２は平面画像表示装置１の直近に配置され、光線制御素子３は光源２に対して、平面画像表示装置１を挟んで観察者１１側に配置されている。なお、光源２には、平面画像表示装置１からこれらの同期動作が可能となるよう同期信号Ｓｙが供給されている。
【００４４】
そして、上記画像制御手段９は、観察者が観察範囲内の境界近傍領域以外の領域に位置するときには、上記３次元画像表示部４を、これが表示する立体画像が、該観察者が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御し、観察者が該境界近傍領域内に位置するとき、該立体画像が切り替わる更新タイミングの周期が、該観察者が該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短縮されるよう制御する構成となっている。
【００４５】
具体的には、上記観察領域判別手段８は、位置検出手段５により検出された観察者の位置と、観察範囲における隣接する観察領域の境界との相対位置に基づいて、観察者が境界近傍領域内に位置するか否かを判別し、観察者が前記境界近傍領域に位置すると判別したとき第１の判別信号Ａを出力し、観察者が、観察範囲内の境界近傍領域以外の領域に位置すると判別したとき第２の判別信号Ｂを上記切り替え周波数制御部１０に出力するものである。
【００４６】
また、上記画像制御手段９は、３次元画像表示部４で表示される３次元画像を切り替えるための切り替えクロックを、上記３次元画像表示部４を構成する平面画像表示装置１に供給する切り替え周波数制御部１０を有しており、この周波数制御部１０は、更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を制御するものであり、第１の判別信号Ａを受けたとき、該画像表示周波数を高くし、第２の判別信号Ｂを受けたとき、該画像表示周波数を低くするよう構成されている。
【００４７】
つまり、平面画像表示装置１では、例えば、観察者が１つの観察領域内に止まっている場合は、観察者のいる観察領域に対応する３次元画像が３次元画像表示部４に表示されるよう２次元画像が表示されており、この２次元画像は、観察者のいる観察領域に対する視差数に相当する平面画像を多重したものである。従って、観察者が１つの観察領域内で移動した場合には、視差数に相当する数の異なる立体画像を観察することができる。ここで、立体画像は静止画像であっても動画像であってもよく、動画像の場合は、２次元画像が一定のフレームレートで表示される。
【００４８】
さらに、上記光線制御素子３は、ピンホールアレイでもマイクロレンズアレイでもよく、また、光線制御素子３は、２次元格子形状の格子点上に各レンズを配置してなる光学部材の他に、レンチキュラレンズのように、一軸方向にのみレンズの曲率が形成されているレンズを横方向（表示画面の水平方向に対応する方向）に配列したものでもよい。
【００４９】
図１に示す本実施形態１の立体画像表示装置１００では、光線制御素子３として、レンチキュラレンズを横方向に配列した光学部材を用いている。
【００５０】
また、位置検出手段５は、観察者を撮影する位置検出カメラ６と、該位置検出カメラ６で撮影された画像情報Ｃｉｍに基づいて該観察範囲内での観察者の位置情報Ｓｐｄを算出する位置情報算出部７とを備え、観察者を撮影する位置検出カメラ６で撮影した観察者の画像から位置情報算出部７で観察者の位置情報を算出するよう構成されている。
【００５１】
ここで、上記位置検出カメラ６の撮影範囲は、観察範囲を分割して得られたすべての観察領域を含む。また、観測者の位置情報の算出方法としては、例えば、撮影した画像から肌色部分を検出する方法や、観察者である人の輪郭で観測者を認識する方法があり、また、カメラを２個使ったステレオ法などによっても観察者の位置を検出可能である。
【００５２】
次に、図２を用いて、観察者の位置に応じて観察できる立体像の違いについて説明する。
【００５３】
本実施形態では、位置検出手段５で検出した観察者の位置に応じて、平面画像表示装置１に表示する画像を切り替える。具体的には、この実施形態１の立体画像表示装置により表示される立体画像を観察する観察範囲は、複数の観察領域に分かれており、観察者は各観察領域から異なる立体像を観察することで、観察者はその移動に追従して連続的な立体像を観察できる。
【００５４】
例えば、図２では、観察者が３次元画像表示部４であるディスプレイＤｐに対して、３つの観察領域ＯＲ１〜ＯＲ３が設定されており、観察者がディスプレイＤｐの正面すなわち観察領域ＯＲ２にいるとき、観察できる立体像ＴＤｉｍはその正面から見たものであり、観察領域ＯＲ１では観察者は立体像ＴＤｉｍの左側面、観察領域ＯＲ３では立体像ＴＤｉｍの右側面といったように、観察者は、その横方向の移動により立体像の側面を観察できる。
【００５５】
次に動作について説明する。
【００５６】
この立体画像表示装置１００では、観察者が上記観察範囲内のいずれの観察領域に位置しているかに応じて、３次元画像表示部４により表示される立体画像が、観察者が位置している観察領域に応じた立体画像に切り替えられる。
【００５７】
すなわち、３次元画像表示部４を構成する平面画像表示装置１では、観察者１１の位置する観察領域に対応した２次元画像が画像制御手段９の制御により表示される。具体的には、観察者が観察領域ＯＲ２に位置する場合、観察者１１が観察領域ＯＲ２から立体画像ＴＤｉｍを見たときに観察される立体画像が３次元画像表示部４により表示されるように、平面画像表示装置１では２次元画像が表示される。この２次元画像は、観察者１１が観察領域ＯＲ２内で移動した場合には、滑らかな運動視差が得られるよう、複数の視差のそれぞれに対応する平面画像を多重化したものである。また、ここでは立体画像は例えば動画像であり、一定のフレームレートで各フレームに対応する画像が表示される。
【００５８】
この立体画像表示装置１００では、観察者１１は位置検出カメラ６により撮影されており、この位置検出カメラ６の検出出力Ｃｉｍは位置情報算出部７に供給され、この位置情報算出部７では、観察者１１の位置情報Ｓｐｄが得られる。
【００５９】
その後、本実施形態１の立体画像表示装置１００では、境界領域判別手段８により、観察者１１が、隣接する観察領域の境界から一定距離内の境界近傍領域に位置するか否かの判別が行われる。
【００６０】
この判別の結果、観察者１１が境界近傍領域以外の領域に位置していると判定されたときは、画像制御手段９は、３次元画像表示部４を、これが表示する立体画像が、該観察者が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御する。一方、観察者が該境界近傍領域内に位置するとき、画像制御手段９は、該立体画像が切り替わる更新タイミングの周期を、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短くする。
【００６１】
以下、本発明の特徴である、観察者の位置と画像表示周波数との関係を、図３を用いて具体的に説明する。なお、ここで、画像表示周波数は、平面画像表示装置１に表示される２次元表示画像を各観察領域に対応したものに切り替える更新タイミングの周期に相当する。
【００６２】
位置検出手段５で観測者の位置を検出した後、観察境界判定手段８は、撮影した観察者の画像Ｃｉｍに、観察領域ＯＲ１〜ＯＲ３の情報を照らし合わせ、観察境界判定手段８では、観察者の位置と、基準とした観察領域境界Ｂｒｅｆとの相対距離Ｄを算出し、その距離Ｄが所定の値であれば、観察者が観察範囲内の境界近傍領域に位置していると判別して、上記画像表示周波数を高くするための判別信号Ａを画像制御手段９に与える。
【００６３】
なお、上記観察領域の情報は、立体画像表示装置１００の設計段階で定まる既知の情報であり、また、観察者の位置と観察領域境界との相対距離を算出するための基準位置Ｂｒｅｆは任意であり、この基準位置Ｂｒｅｆは、観察領域境界の情報と観察者の位置が分かれば基準位置を観察領域境界としなくてもよいが、本実施形態では、観察範囲Ｒａの一番端となる位置を基準位置とし、観察領域判別手段８が、それぞれの観察領域境界付近に、つまり境界近傍領域に、観察者が位置すると判別したときに、観察領域判別手段８が、画像の切り替え周波数を高くする判別信号Ａを画像制御手段９に与えている。
【００６４】
一方、観察者が、観察領域境界付近から観察領域の中央側に移動したとき、つまり、観察者が、観察範囲内の境界近傍領域以外の領域に移動したとき、観察領域判別手段８で生成された判別信号Ｂが画像制御手段９に与えられ、画像の切り替え周波数は通常の値に戻る。
【００６５】
観察範囲における一番端の観察領域から次の観察領域までの距離は、既知の値であり、観察範囲にてあらかじめ周波数を高める区間を設定でき、観察領域境界付近の区間（境界近傍領域）に、観察者が位置しているときだけ周波数を高め、それ以外の領域に観察者が位置する場合は、従来の画像の切り替え周波数で画像を表示させる。
【００６６】
観察領域判別手段８から判別信号が送られる画像制御手段９は、上記のように切り替え周波数制御部１０を備えており、観察者が観察領域境界付近にいなければ、周波数制御部１０は、通常の切り替え周波数で表示画像が切り替わるよう画像表示部４を制御する。
【００６７】
具体的には、周波数制御部１０は、通常６０Ｈｚの周波数の２周期ごとに表示画像を、観察者の位置する観察領域に対応するものに切り替えているが、観察領域境界判定手段８から画像制御手段９に判定信号Ａが与えられたときは、表示画像の切り替えが６０Ｈｚの周波数の１周期ごと行われるように平面画像表示装置１を制御している。また、画像制御手段９に判別信号Ｂが与えられたときは、平面画像表示装置１では、画像制御手段９により、表示画像の更新タイミングが、６０Ｈｚの周波数の２周期ごとに表示画像を切り替える通常の更新タイミングにもどる。また、観察領域境界で、表示画像を更新するタイミングを切り替えることにより、観察者が観察領域ＯＲ１から観察領域ＯＲ２に移動したときに、観察者が観察領域ＯＲ１にいるときに表示されるべき画像が表示される時間を低減でき、観察者の位置に追従した画像表示が可能となる。
【００６８】
次に、図４を用いて、表示画像を更新するタイミング信号（切り替えクロックＣＬＫ）の周波数を変更したときの表示画像の更新タイミングを、本発明の具体的な効果とともに説明する。
【００６９】
図４は、切り替えクロックＣＬＫの周波数を変更したときの表示画像の更新タイミング（図４（ｂ））を、切り替えクロックＣＬＫの周波数を一定としているときの表示画像の更新タイミング（図４（ａ））と比較して示している。
【００７０】
通常の液晶パネルなどの平面画像表示装置１では、一定のフレームレートで各フレームの画像が表示されているが、図４では、このようなフレーム毎の画像の切り替えではなく、観察領域に対応する表示画像を、切り替えクロックＣＬＫのタイミングで、観察者が位置している観察領域に合わせて更新する様子を示している。
【００７１】
図４（ａ）では、観察者１１が観察領域ＯＲ１に位置している状態では、観察領域に対応する表示画像としては、観察領域ＯＲ１に対応する画像（１）が、切り替えクロックＣＬＫのタイミングで更新されている。つまり、観察者１１が観察領域ＯＲ１にいる間は、切り替えクロックＣＬＫのタイミングでの更新では、この観察領域ＯＲ１に対応する同じ画像（１）Ｐ１が、これと同じ画像（１）Ｐ１に更新される。そして、観察者が観察領域ＯＲ１から観察領域ＯＲ２に移動すると、観察者が境界を超えた時間Ｔｅｂの直後の切り替えクロックＣＬＫのタイミングで、表示画像が、観察領域ＯＲ１に対応する同じ画像（１）から観察領域ＯＲ２に対応する画像（２）Ｐ２に更新される。
【００７２】
このように、立体画像表示装置１００では、観察者が観察領域ＯＲ１から観察領域ＯＲ２へ移動したとき、立体画像は、観察領域ＯＲ１に対応した画像（１）から観察領域ＯＲ１に対応した画像（２）に切り替えられるが、表示画像を更新する切り換えるクロックＣＬＫの周波数が一定である場合、観察者が隣接する観察領域の境界Ｂｏｒを越えたとしても、一定周期を有する切り替えクロックが平面画像表示装置１に入力されない限り、表示画像が切り替わらない。
【００７３】
つまり、観察者が観察領域ＯＲ１から観察領域ＯＲ２に移動した瞬間は、切り替えクロックが入らない限り、移動後の観察領域ＯＲ２に位置する観察者は、移動前の観察領域ＯＲ１に観察者が位置しているときに観察される画像（１）を観察することとなる。
【００７４】
これに対し、本実施形態１の立体画像表示装置１００では、図４（ｂ）に示すように、位置検出手段７で観察者の位置を検出し、観察者が観察境界付近（境界近傍領域）にきたとき、観察境界判別手段８が判別信号Ａを画像制御手段９に出力する。これにより、画像制御手段９から平面画像表示装置１に出力される切り替えクロックの周波数が高くなり、表示画像の更新タイミングの周期が短くなる。
【００７５】
このため、観察者が観察領域ＯＲ１から観察領域ＯＲ２に移動した後に表示されている画像（１）Ｐ１を、従来の方法よりも早く画像（２）に切り替えることができる。この結果、より観察者の移動に追従した表示画像の切り替えが可能となり、表示した立体画像において滑らかな運動視差が得られる。また観察者が観察領域境界付近に位置するときのみ切り替えクロックの周波数を高くすることで、観察領域境界以外に位置する通常時から周波数を高くする時に比べ、消費電力を低く抑えることができる。
【００７６】
このように本実施形態１による立体画像表示装置１００では、観察範囲内の境界近傍領域以外の領域に位置するときには、３次元画像表示部４を、これが表示する立体画像が、該観察者が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御し、観察者が該境界近傍領域内に位置するとき、該立体画像が切り替わる更新タイミングの周期を、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短縮するので、インテグラルフォトグラフィ方式で、立体画像の観察範囲を、滑らかな運動視差を損なうことなく広げることができる。
【００７７】
また、本実施形態１では、観察者の位置と観察範囲における隣接する観察領域の境界との相対位置に基づいて、観察者が境界近傍領域内に位置するか否かを判別するので、その判別を、観察者の位置と観察領域境界との単純な比較により行うことができる。
【００７８】
また、本実施形態１では、画像制御手段９を、前記更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を制御する周波数制御部１０を有するものとし、周波数制御部１０では、観察者が観察領域境界付近（境界近傍領域）に位置するときのみ、立体画像が切り替わる更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を高くするので、観察者が境界近傍領域以外に位置する通常時から、該画像表示周波数を高くするもの場合に比べ、消費電力を低く抑えることができる。
【００７９】
また、本実施形態１においては、観察者の位置が観察領域境界を超えたと判別すると同時に、更新タイミングの切り替えを行うので、観察者の隣接する観察領域間での移動に際して、移動後の観察領域での表示画像の更新をすばやく行うことができる。
（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２による立体画像表示装置を説明する図であり、時分割表示を行うＩＰ方式の立体画像表示装置による表示画像の立体視可能な仕組みを示している。
【００８０】
この実施形態２による立体画像表示装置１００ａは、立体画像を表示する立体画像表示部１０１を有し、この立体画像表示部１０１は、光線再生式の立体像を表示する立体表示パネル１４と、光源素子１６及び配光用レンズアレイ１７から構成されるバックライト部１８とを有している。また、立体画像表示装置１００ａは、観察者を撮影するカメラ１９と、該カメラ１９で撮影した画像Ｃｉｍに基づいて観察者の瞳の位置Ｓｐｄを検出する瞳位置検出部２０と、検出された瞳の位置に基づいて、観察者の位置する観察領域を判定する観察領域判定手段２２と、瞳位置検出部２０からの情報に基づいてバックライト部１８を制御する光源制御部２１と、観察領域判定手段２２からの判定結果に基づいて立体表示パネル１４での画像表示を制御する画像制御手段１５とを有している。なお、光源制御部２１は必要に応じて観察領域判定手段２２からの判定結果を受け、また、画像制御手段１５は、必要に応じて瞳位置検出部２０からの情報を受ける。
【００８１】
ここで、立体表示パネル１４は、光線再生式のパネルであるが、立体像の解像度を向上させるために、視域角を観察者の片目分に相当する視域角まで絞った構成としている。つまり、立体表示パネル１４は、観察者が片目だけで立体画像を観察可能な構成となっている。この場合、片眼用の画像を表示中には他方の眼にその画像が投影されないような仕組みが必要である。そのために、この実施形態２の立体画像表示装置１００ａは、時分割で左右眼用の画像分離を行うよう構成されている。即ち、立体画像表示装置１００ａは、ある期間は右眼用画像を表示し、次の期間は左眼用画像を表示するというように、これらの画像を交互に表示する。
【００８２】
さらに、この立体画像表示装置１００ａでは、観察者の瞳の位置に応じて、立体像の元となる要素画像の表示領域を変更する必要があり、これを瞳位置検出部２０からの情報に基づいて画像制御手段１５が、要素画像の表示領域の変更を実行する。一方、バックライト部１８は、上記右眼用画像表示期間には、瞳位置検出部２０からの情報に基づいて、観察者の右眼にバックライトを配光し、左眼用画像表示期間には、瞳位置検出部２０からの情報に基づいて、観察者の左眼にバックライトを配光する。このように、左右画像の時分割表示及びバックライトの配光制御を連携的に実行することで、片眼用の画像を表示中に、他方の眼にその画像が投影されないようにしている。これらの一連の連携的な制御を実行することで、観察者は両眼に高解像度で且つ広視域角を有する光線再生式の立体表示像が知覚される。
【００８３】
また、上記立体表示パネル１４は、表示パネル体１３と立体視用レンズアレイ１２とを有している。該表示パネル体１３は、立体像の元となる要素画像を表示するパネルであり、画素単位で表示可能で、背後のバックライト光により表示可能な透過型パネルであり、この実施形態２では、例えば、液晶パネルが用いられている。上記立体視用レンズアレイ１２にはレンチキュラレンズを用いている。レンチキュラレンズを用いた場合、運動視差は上下方向には発生しないが、上下の運動視差はあまり求められない場合は、レンチキュラレンズを用いても良い。
【００８４】
上述したように、これら立体視用レンズアレイ１２及び表示パネル１３は、光線再生式の立体像を表示する立体表示パネル１４を構成している。また、画像制御手段１５は、瞳位置検出部２０からの情報に基づいて、表示パネル部１３に要素画像が表示されるよう表示パネル部１３での画像表示を制御するものである。
【００８５】
本実施形態においては観察者の位置として観察者の瞳位置を検出している。そこで、この実施形態の立体画像表示装置１００ａは、観察者の瞳位置を検出するセンサとしてカメラ１９を備えており、カメラ１９からの撮像画像を瞳位置検出部２０にて画像処理することにより、観察者の瞳位置を検出する構成となっている。
【００８６】
バックライト部１８は、光源素子１６及び配光用レンズアレイ１７から構成される。光源制御部２１は、瞳位置検出部２０からの情報Ｓｐｄに基づいて、バックライト部１８の各ブロックからの光線を、観察者付近の位置に向かって配光するよう構成されている。この時、線状光源は、レンチキュラレンズの焦点距離付近に配設されることで、出射される光線は略平行光線とすることができ、非常に指向性の強い光線にでき、観察者の瞳付近の位置という狭い範囲に配光可能となる。
【００８７】
そして、このような構成の実施形態２の立体画像表示装置においても、隣接する観察領域の境界付近（つまり、境界近傍領域）では、表示画像の更新タイミングの周期を短くしている。
【００８８】
次に動作について説明する。
【００８９】
この立体画像表示装置１００ａに対しては、実施形態１の立体画像表示装置１００と同様に、分割された複数の観察領域からなる観察範囲が設定されており、また各観察領域は、さらにいくつかの小領域に分割されている。
【００９０】
ここで、観察範囲内では、各観察領域は横方向（表示パネルの水平方向）に順次配列されており、また、各観察領域では、小領域は横方向に順次配列されている。
【００９１】
観察者の位置を瞳位置検出部２０で検出したのち、該瞳位置検出部２０からの検出信号に基づいて観察領域判別手段２２で観察者がどの小領域にいるか判別する。
【００９２】
このとき、観察領域判別手段２２は、観察者が観察領域の境界に隣接する小領域にいると判別された場合、判定信号Ａを画像制御手段１５に与え、表示画像を更新する周波数を高くする。観察者が観察領域境界付近にいるかどうかの判定は、観察者を撮影した画像と、所定数のピクセル毎に複数の小領域に分割した観察領域とを照らし合わせ、観察者が観察領域のどの小領域に位置するかにより行う。
【００９３】
図６は、立体画像表示装置における観察領域の分割方法と、各観察領域での画像表示の制御方法とを説明する図である。
【００９４】
本実施形態２では、各観察領域に対応する画像が複数の視差を持つため、その視差画像の領域（つまり小領域）に対応させて、観察領域を所定のカメラのピクセルごとに分割する。具体的には、本実施形態２では、ある一つの観察領域内で表示する画像が６視差をもっているので、観察領域内の移動で観察できる立体像は６方向の違った角度から連続的に見える。このため、観察領域内の移動では運動視差の低下はないが、観察領域境界Ｂｏｒをまたぐ移動のときに運動視差の低下が問題となる。
【００９５】
ここで、視差に合わせて観察領域を分割する理由は、観察者の観察領域の境界をまたぐ移動のときに表示画像の更新周期を短縮するタイミング、つまり画像を切り替える周波数（画像表示周波数）を上げるタイミングを、各観察領域に対応する表示画像の両端の視差画像（観察領域両端の小領域の画像）を観察者が観察するときの位置に観察者がいるタイミングに限定することで、頻繁に表示画像の周波数切り替えを行うことなく、滑らかな運動視差を得ることができるからである。
【００９６】
図６では、説明の都合上、観察範囲として、２つの観察領域ＯＲ１およびＯＲ２に分割されたものを示しており、各観察領域ＯＲ１は６つの小領域Ａ〜Ｆを、また観察領域ＯＲ２は６つの小領域Ｇ〜Ｌに分割されている。
【００９７】
観察者が観察領域ＯＲ１から観察領域ＯＲ２へ移動したとき、瞳位置検出部２０が、観察者が観察領域境界付近の小領域（境界近傍領域）ＦあるいはＧにいると検出した場合には、観察領域判別手段２２は、瞳位置検出部２０からの検出出力Ｓｐｄに基づいて、画像表示周波数を上げるための判別信号Ａを画像制御手段１５に与え、画像制御手段１５は、立体表示パネル１４を、該立体表示パネル１４で表示画像を更新する周期が通常の周期より短縮されるよう制御する。また、瞳位置検出部２０が、観察者が小領域Ｆ，Ｇから出たと判定した場合は、観察領域判別手段２２は、画像表示周波数を上げるための判別信号Ｂを画像制御手段１９に与え、画像制御手段１５は、立体表示パネル１４を、該立体表示パネル１４で表示画像を更新する周期が通常の周波数に相当する周期に戻るよう制御する。
【００９８】
このように観察領域境界Ｂｏｒに隣接した小領域Ｆ，Ｇで、画像表示周波数を切り替えることにより、観察者が観察領域ＯＲ１から観察領域ＯＲ２に移動したときに、該観察領域ＯＲ２の小領域Ｇの位置で、観察領域ＯＲ１に対応した画像が表示される時間を低減でき、観察者の位置に追従した画像表示が可能となり、通常の方式で問題となる不自然な運動視差を低減し、滑らかな運動視差をもつ自然な立体視が可能となる。
【００９９】
次に、本実施形態２における画像切り替えタイミングについて説明する。
【０１００】
図７は、この画像切り替えタイミングの一例として、切り替え周期の長い場合（図７（ａ））と、切り替え周期の短い場合（図７（ｂ））とを示している。
【０１０１】
本実施形態２では、画像切り替える一定周波数を有するタイミング信号は方形波であり、立体表示パネル１４では、観察領域の、観察領域境界に隣接する小領域以外の小領域に観察者が検出されたときには、該タイミング信号の１周期ごとに右目用、左目用画像が切り替えられる。
【０１０２】
また、立体表示パネル１４では、観察領域境界に隣接する小領域に観察者を検出したとき、判別信号Ａが画像制御手段１５に与えられる。これにより、方形波である周波数信号の立ち上がりおよび立下りタイミングで、それぞれ右目用、左目用画像が、各観察領域に対応したものに更新されることとなる。この場合、画像の更新周期が通常の倍になることで、観察者が隣接する観察領域の間で移動したときに、観察者の位置に追従した滑らかな運動視差をもつ自然な立体視が可能となる。
【０１０３】
また観察領域判別手段２２は、観察者１１が観察領域境界Ｂｏｒに隣接する境界隣接小領域から他の小領域に移動したときも、判別信号Ｂを画像制御手段１５に与え、これにより、立体表示パネル１４では、タイミング信号の１周期ごとに右目用、左目用画像が切り替えられることとなり、観察領域に対応した画像に更新する周期が通常の周期に戻る。
【０１０４】
なお、画像制御手段１５における切り替え周波数制御部１０の具体的構成としては、画像を表示するタイミング信号として、周波数が例えば３０Ｈｚ、６０Ｈｚである二つをあらかじめ発生させておき、通常、周波数３０Ｈｚのタイミング信号を用いて画像切り替えを行い、観察領域判別手段２２で、観察者が観察領域境界Ｂｏｒに隣接する小領域ＦあるいはＧにいること判別されたときに、画像の切り替えに用いるタイミング信号を、６０Ｈｚの周波数のタイミング信号に変更するものがある。
【０１０５】
また、その他の周波数制御部の具体的構成としては、タイミング信号としてその周波数を任意の値に設定可能なものを発生させるものもあり、このような構成では、あらかじめ周波数の異なる２つのタイミング信号を発生させておく必要がなくなる。
【０１０６】
このように周波数を任意の値に設定できる周波数制御部では、タイミング信号の周波数として、ある周波数とその倍の周波数といったあらかじめ定められた２つの値にしか設定できないものと比べると、観察者の移動速度などに合せてより適切なタイミングで画像切り換えることができ、より観察者の移動に追従した画像切り替え表示が可能となる。
【０１０７】
このように、ＩＰ方式を用いて、各観察領域に対応する表示画像それぞれに視差をもち、右目用、左目用画像を時分割表示する本実施形態２の立体画像表示装置１００ａでは、観察者の位置に拘わらず同じ要素画像が表示される１つの観察領域を、片方の目にまで視域角を絞った狭い観察領域としているので、観察者の隣接する観察領域の間を跨ぐ移動に応じて要素画像を切り替える頻度が高くなる。従って、このような立体画像表示装置において、観察者の移動に追従した画像切り替え表示を可能にすることで、自然な運動視差の実現を可能なり顕著な効果が得られる。
【０１０８】
また、本実施形態２においては、観察者が境界近傍領域に位置しているか否かの判定を、各観察領域を分割して得られる複数の小領域のうちの、観察領域境界に隣接する小領域に観察者が位置しているか否かの判定とし行い、この判定結果に応じて更新タイミングの周期を切り替えるので、更新タイミングの周期切り替えを行うべきか否かを、観察者の撮像した観察者の画像と、複数の小領域に分割した観察領域の画像情報との照合により決定することができる。
【０１０９】
また、本実施形態２では、前記周波数制御部を、前記更新タイミングの周期を決めるタイミング信号として方形波形を有するクロック信号を前記画像表示部に出力する構成とし、前記画像制御手段では、前記更新タイミングを、前記クロック信号の周期に同期したものとするか、該クロック信号の立ち上がりおよび立下りに同期したものとするかにより、該更新タイミングの周期を切り替えるので、更新タイミングの周期を１つのクロック信号を用いて切り替えることが可能となる。
【０１１０】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、表示する立体画像が、観察者の位置に応じた立体画像に切り替えられるよう構成した立体画像表示装置の分野において、立体画像の観察範囲を滑らかな運動視差を損なうことなく広げることができる立体画像表示装置として、例えば、インテグラルフォトグラフィ方式の立体画像表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による立体画像表示装置を説明する概略図である。
【図２】図２は、上記実施形態１による立体画像表示装置を説明する図であり、観察者の位置に応じて観察できる立体像の違いを示している。
【図３】図３は、上記実施形態１による立体画像表示装置を説明する図であり、観察境界判定手段にて、撮影した観察者の画像Ｃｉｍに、観察領域ＯＲ１〜ＯＲ３の情報を照らし合わせる処理を説明する図である。
【図４】図４は、上記実施形態１による立体画像表示装置における画像切り替え方法を説明する図であり、切り替えクロックＣＬＫの周波数を変更したときの表示画像の更新タイミング（図４（ｂ））を、切り替えクロックＣＬＫの周波数を一定としているときの表示画像の更新タイミング（図４（ａ））と比較して示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態２による立体画像表示装置を説明する図であり、時分割表示を行うＩＰ方式の立体画像表示装置による立体視可能な仕組みを示している。
【図６】図６は、上記実施形態２による立体画像表示装置における、表示画像を各観察領域に応じたものに更新する画像切り替え動作を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態２による立体画像表示装置を説明する図であり、該立体画像表示装置における表示画像を切り替える周期が長い場合（図７（ａ））と、該立体画像表示装置における表示画像を切り替える周期が短い場合（図７（ｂ））とを対比して示している。
【図８】図８は、従来の空間像方式の立体画像表示装置であるインテグラルフォトグラフィ方式の立体画像表示装置の原理を説明する図であり、その概略構成を示している。
【符号の説明】
【０１１３】
１ 平面画像表示装置
２ 光源部
３ 光線制御素子
４ ２次元画像表示部
５ 位置検出手段
６ 位置検出カメラ
７ 位置情報算出部
８、２２ 観察領域判別手段
９、１５ 画像制御手段
１０ 周波数制御部
１１ 観察者
１２ 立体視用レンズアレイ
１３ 表示パネル部
１４ 立体表示パネル
１６ 光源素子
１７ 配光用レンズアレイ
１８ バックライト部
１９ カメラ
２０ 瞳位置検出部
２１ 光線制御部
１００、１００ａ 立体画像表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像表示装置に関し、特に、表示する立体画像を観察者の位置に応じた立体画像に切り替えるよう構成された立体画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
立体画像表示方法の一般的な方法としては、２眼式のものや多眼式のものがある。
【０００３】
例えば、２眼式の立体画像表示方法は、表示画面上に、左眼用および右眼用として左右の眼それぞれに異なる画像、つまり人の両眼の距離に相当するずれを有する画像を表示させることで両眼視差を発生させ、観察者による立体像の観察を実現する方法である。
【０００４】
また、２眼式を発展させた、多視点からの立体像の観察が可能な立体画像表示方法として、多眼式のものがある。この方法では、見る位置によって見え方の違う多数の画像を多重再生している。つまり、２眼式における左眼および右眼用の１組の画像を、多視点に相当する複数組だけ表示画面上に多重して表示している。このため、多眼式の立体画像表示方法では、目の位置の移動によって見え方が変わり、観察者は移動により立体像を回り込んで観察することができるといったように、立体像の見え方をより自然な見え方に近づけることができる。
【０００５】
ところで、上述の２眼式の立体画像表示方法では、見る位置を変えた場合にも映像（立体像）は変わることはない。すなわち、この表示方法では、両眼視差を利用して被視体を立体的に視認させているものの、立体像を完全に再現することができない。
【０００６】
また、多眼式の立体画像表示方法では、一定の面内に全視角の像があり、つまり、１つの表示画面上に多視点のすべてに対応する画像が表示されており、表示画面上に目をフォーカスさせると、視点によっては、両眼視差による立体像が表示画面上とは異なった位置に見えるため、目のフォーカス位置と立体像の見える位置とが一致しない。そのため観察者が不自然さを感じるなどの問題がある。
【０００７】
そこで、近年、観察者の感じる不自然さが少なく、また、技術的にも実現性の高い立体表示の有力な方式として、空間像方式による表示装置の開発が活発に行われている。空間像方式は、観察対象となる物体からの光線の強度と方向を空間内に再生する方法であり、レンズアレイ素子を用いたインテグラルフォトグラフィ方式（以下、ＩＰ方式）のものがよく知られている。
【０００８】
図８は、従来の空間像方式の立体画像表示装置としてＩＰ方式の立体画像表示装置の原理を説明する図であり、その概略構成を示している。
【０００９】
このＩＰ方式の立体画像表示装置２００は、液晶パネルのような画像表示装置２３と、ピンホールアレイやマイクロレンズのような光線制御素子２４とから構成されている。光線制御素子２４は、画像表示装置２３から観察者２７側にある距離だけ離れた位置に配置されている。
【００１０】
通常、画像表示装置２３を構成する画素は、複数の画素ごとに、一つの立体画像を表示するための複数の要素画像２５ａ〜２５ｃに割当てられており、該複数の要素画像２５ａ〜２５ｃは、１つの立体画像に対応する１つの要素画像群２５を構成している。
【００１１】
例えば、図８に示すように対象物体２６を立体画像として表示する場合には、対象物体２６を少しずつ異なる角度からみたような画像が、要素画像２５ａ〜２５ｃのそれぞれとして、画像表示装置２３の要素画素領域２３ａ〜２３ｃに表示される。
【００１２】
ＩＰ方式の立体画像表示装置では、レンズアレイを通して立体像を表示しており、観察者は一つのレンズを通して１〜２個の画素の画像を観察しているため、立体像の解像度はレンズアレイの解像度と同等になる。また、要素画像領域（要素画像の占める領域）での画素数は、表示できる視差の数（運動視差の数）を表している。例えば、画像表示装置２３としての表示パネルの解像度が２００×２００画素に相当し、要素画像領域が１０×１０画素からなるとすると、レンズアレイのレンズ数は、２０×２０個となり、これが立体像の解像度と同等となる。また、運動視差の数は左右に１０視差及び上下に１０視差となる。
【００１３】
しかし、視域を広げるために視野角を増やそうとすると、視差数を多く、即ち要素画像の画素数（つまり、要素画素を構成する画素の数）を多く取ると共にレンズ面積を大きくする必要があるので、レンズ数の低下を招くこととなり、立体像の解像度が低下する。即ち、光線再生法の原理的な課題として、立体像の解像度と視域の両立が難しいことが挙げられる。
【００１４】
上記で説明した立体画像表示装置においては、何れの方式においても、立体像の観察できる範囲が狭くなる点に共通した課題がある。例えば、２眼式、多眼式の場合、視点の位置を仮定して画像を表示しているため、観察位置が限定される。またＩＰ方式などの視点を仮定しない空間像方式でも、上記のような、視域の拡大は解像度の低下を招くといった問題がある。
【００１５】
ところで、観察領域を広げる方法としては、特許文献１に開示されているように、カメラなどによるセンサを用いて観察者の位置を検出し、観察者の位置に応じて表示する画像を切り替えることで、観察範囲を広げる方法がある。
【００１６】
特許文献１では、立体画像表示方法に関する技術が記載されており、この文献１に記載の技術では、特殊なメガネを使用しない２眼方式の立体画像表示方法において、センサで観察者の位置を検出し、検出した観察者の位置に応じて表示させる画像を切り替えることで観察領域を広げている。
【００１７】
また、観察者が正視領域と逆視領域との境界、すなわちクロストーク領域に位置するとき、あるいは外部ノイズが大きいような環境では、センサによる位置検出信号の切り替わりが頻繁に起こり、それに応じて、表示している映像の切り替わりが頻繁に行われることになり、その結果、観察者が立体映像を認識しづらい状況を招いてしまうという問題点がある。
【００１８】
そこで、この特許文献１では、映像切り替えのタイミングを該センサによる位置検出信号の切り替わりタイミングに対して遅延させることで、該位置検出信号が揺らいでも、映像切り替え動作に対する影響を低減して、煩雑な映像の切り替わりを少なくでき、観察者が立体映像を認識しやすくなるようにしている。
【特許文献１】特許第３５９４４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、観察者の位置検出部を備える多眼式やＩＰ方式などの多視点立体画像表示装置では、観察者の位置によって見える画像が変化するという運動視差を持つことが一つの大きな特徴であり、このため２眼式であり運動視差をもたない特許文献１の技術を、運動視差をもつ多眼式やＩＰ方式の立体画像表示装置に適用すると、観察者の観察領域間での移動の際において、観察領域境界付近では、表示画面上に表示される画像を切り替えるタイミングを遅延するため、観察者の移動に画像が追従できない。観察者の移動に画像の切り替えが追従できなければ、移動した観察領域の位置で表示されるべき画像が表示されず、移動する前の観察領域に対応した画像が一定の周期が終わるまで表示されてしまう場合があり、観察領域境界での運動視差が不自然なものとなるという問題が生ずる。
【００２０】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、立体画像の観察範囲を、滑らかな運動視差を損なうことなく広げることができる立体画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係る立体画像表示装置は、立体画像をその観察範囲内に位置する観察者から観察されるよう表示する立体画像表示装置であって、該観察範囲を分割して得られる複数の観察領域のうちの各観察領域に応じて、異なる立体画像を表示する画像表示部と、該画像表示部を、これが表示する立体画像が、該観察者が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御する画像制御手段と、該観察者の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段の検出出力に基づいて、該観察者が、隣接する観察領域の境界から一定の距離内の境界近傍領域に位置しているか否かを判別する観察領域判別手段とを備え、該画像制御手段は、該観察者が該境界近傍領域内に位置するとき、該立体画像が切り替わる更新タイミングの周期を、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短縮するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２２】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記観察領域判別手段は、前記位置検出手段により検出された前記観察者の位置と、前記観察範囲における隣接する観察領域の境界との相対位置に基づいて、該観察者が前記境界近傍領域内に位置するか否かを判別し、その判別結果に応じた判別信号を前記画像制御手段に出力することが好ましい。
【００２３】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記観察領域判別手段は、前記観察者が前記境界近傍領域に位置すると判別したとき第１の判別信号を出力し、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置すると判別したとき第２の判別信号を出力することが好ましい。
【００２４】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記画像制御手段は、前記更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を制御する周波数制御部を備え、該周波数制御部は、前記第１の判別信号を受けたとき、該画像表示周波数を高くし、前記第２の判別信号を受けたとき、該画像表示周波数を低くすることが好ましい。
【００２５】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記境界近傍領域は、前記各観察領域を分割して得られる複数の小領域のうちの、前記観察領域境界に隣接する小領域であり、前記観察領域判別手段は、該境界近傍領域としての小領域に、観察者がいると判別したとき、前記更新タイミングの周期を短縮させる判別信号を前記画像制御手段に与えることが好ましい。
【００２６】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記観察領域判別手段は、前記観察者の位置と所定の基準位置との距離を算出し、前記距離に基づいて、該観察者が前記境界近傍領域に位置しているか否かを判別することが好ましい。
【００２７】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記観察領域判別手段は、前記観察者の位置が前記観察領域境界を超えたと判別すると同時に、前記判別信号を前記画像制御手段に出力することが好ましい。
【００２８】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記周波数制御部は、前記画像表示周波数を任意の値に設定可能に構成されていることが好ましい。
【００２９】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記周波数制御部は、前記画像表示周波数として低い周波数を有する第１のタイミング信号と、該画像表示周波数として高い周波数を有する第２のタイミング信号とを生成し、前記第１の判別信号を受けたとき、前記画像表示部に出力する、前記更新タイミングの周期を決めるタイミング信号を、該第１のタイミング信号から該第２のタイミング信号に切り替え、前記第２の判別信号を受けたとき、該画像表示部に出力する、該更新タイミングの周期を決めるタイミング信号を、該第２のタイミング信号から該第１のタイミング信号に切り替えることが好ましい。
【００３０】
本発明は、上記立体画像表示装置において、前記周波数制御部は、前記更新タイミングの周期を決めるタイミング信号として方形波形を有するクロック信号を前記画像表示部に出力するものであり、前記画像制御手段は、前記第１の判定信号を受けたとき、前記更新タイミングを、前記クロック信号の周期に同期したものとし、前記第２の判定信号を受けたとき、該更新タイミングを、該クロック信号の立ち上がりおよび立下りに同期したものとすることが好ましい。
【００３１】
以下、本発明の作用について説明する。
【００３２】
本発明においては、立体画像の観察範囲を分割して得られる複数の観察領域のうちの各観察領域に応じて、異なる立体画像を表示する画像表示部と、該画像表示部を、これが表示する立体画像が、該観察者が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御する画像制御手段とを備え、観察者が、隣接する観察領域の境界から一定の距離内の境界近傍領域に位置するとき、立体画像が切り替わる更新タイミングの周期を、観察者が、観察範囲内の、境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短縮するので、観察者が１つの観察領域からこれに隣接する観察領域に移動した後に表示されている画像を、より早く移動後の観察領域に対応する画像に切り替えることができる。この結果、より観察者の移動に追従した表示立体画像の切り替えが可能となり、観察される立体画像において滑らかな運動視差が得られ、引いては、立体画像の観察範囲を、滑らかな運動視差を損なうことなく広げることができる。
【００３３】
また、本発明においては、観察者の位置と観察範囲における隣接する観察領域の境界との相対位置に基づいて、観察者が境界近傍領域内に位置するか否かを判別するので、その判別を、観察者の位置と観察領域境界との単純な比較により行うことができる。
【００３４】
また、本発明においては、前記画像制御手段を、前記更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を制御する周波数制御部を有するものとし、この周波数制御部では、観察者が観察領域境界付近（境界近傍領域）に位置するときのみ、立体画像が切り替わる更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を高くするので、観察者が境界近傍領域以外に位置する通常時から、該画像表示周波数を高くするもの場合に比べ、消費電力を低く抑えることができる。
【００３５】
また、本発明においては、観察者が境界近傍領域に位置しているか否かの判定を、各観察領域を分割して得られる複数の小領域のうちの、観察領域境界に隣接する小領域に観察者が位置しているか否かの判定として行い、この判定結果に応じて更新タイミングの周期を切り替えるので、更新タイミングの周期の切り替えを、撮像した観察者の画像と、複数の小領域に分割した観察領域の画像情報との照合という画像対比処理により行うことができる。
【００３６】
また、本発明においては、観察者の位置が観察領域境界を超えたと判別すると同時に、更新タイミングの周期の切り替えを行うので、観察者の隣接する観察領域間での移動に際して、移動後の観察領域での表示画像の更新をすばやく行うことができる。
【００３７】
また、本発明においては、前記周波数制御部を、前記更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を任意の値に設定可能に構成しているので、あらかじめ周波数の異なる複数のタイミング信号を発生させておく必要がなくなる。さらに、このように画像表示周波数を任意の値に設定できる周波数制御部では、タイミング信号の周波数として、ある周波数とその倍の周波数といったあらかじめ定められた２つの値にしか設定できないものと比べると、観察者の移動速度などに合せてより適切なタイミングで表示画像の更新周期を切り換えることができ、より観察者の移動に追従した画像切り替え表示が可能となる。
【００３８】
また、この発明においては、前記周波数制御部を、前記更新タイミングの周期を決めるタイミング信号として方形波形を有するクロック信号を前記画像表示部に出力する構成とし、前記画像制御手段では、前記表示画像の更新タイミングを、前記クロック信号の周期に同期したものとするか、該クロック信号の立ち上がりおよび立下りに同期したものとするかにより、更新タイミングの周期を切り替えるので、更新タイミングの周期を１つのクロック信号を用いて切り替えることが可能となる。
【発明の効果】
【００３９】
以上のように、本発明によれば、立体画像をその観察範囲内に位置する観察者から観察されるよう表示する立体画像表示装置において、該観察範囲を分割して得られる複数の観察領域のうちの各観察領域に応じて、異なる立体画像を表示する画像表示部と、該画像表示部を、これが表示する立体画像が、該観察者が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御する画像制御手段と、該観察者の位置を検出する位置検出手段と、該位置検出手段の検出出力に基づいて、該観察者が、隣接する観察領域の境界から一定の距離内の境界近傍領域に位置しているか否かを判別する観察領域判別手段とを備え、該画像制御手段は、該観察者が該境界近傍領域内に位置するとき、該立体画像が切り替わる更新タイミングの周期を、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短縮するので、立体画像の観察範囲を、滑らかな運動視差を損なうことなく広げることができる立体画像表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１は本発明の実施形態１による立体画像表示装置を説明する概略図である。
【００４２】
本発明の実施形態１による立体画像表示装置１００は、特殊なメガネを用いない多眼式やＩＰ方式のような裸眼立体ディスプレイとして構成したものであり、３次元画像を表示する３次元画像表示部（単に画像表示部ともいう。）４と、該３次元画像表示部４に対して予め設定された、複数の領域（観察領域）に分割されている観察範囲における観察者１１の位置を検出する位置検出手段５と、観察者１１の位置が、該観察範囲における隣接する観察領域の境界付近にあるか否かを判別する観察領域判別手段８と、該３次元画像表示部４での画像表示を制御する画像制御手段９とを有している。
【００４３】
また、３次元画像表示部４は、平面画像（２次元画像）を表示する液晶パネルなどの平面画像表示装置１と、該平面画像表示装置１の後側に配置された光源２と、該平面画像表示装置１の前側に配置された光線制御素子３とを有している。ここで上記光源２は平面画像表示装置１の直近に配置され、光線制御素子３は光源２に対して、平面画像表示装置１を挟んで観察者１１側に配置されている。なお、光源２には、平面画像表示装置１からこれらの同期動作が可能となるよう同期信号Ｓｙが供給されている。
【００４４】
そして、上記画像制御手段９は、観察者が観察範囲内の境界近傍領域以外の領域に位置するときには、上記３次元画像表示部４を、これが表示する立体画像が、該観察者が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御し、観察者が該境界近傍領域内に位置するとき、該立体画像が切り替わる更新タイミングの周期が、該観察者が該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短縮されるよう制御する構成となっている。
【００４５】
具体的には、上記観察領域判別手段８は、位置検出手段５により検出された観察者の位置と、観察範囲における隣接する観察領域の境界との相対位置に基づいて、観察者が境界近傍領域内に位置するか否かを判別し、観察者が前記境界近傍領域に位置すると判別したとき第１の判別信号Ａを出力し、観察者が、観察範囲内の境界近傍領域以外の領域に位置すると判別したとき第２の判別信号Ｂを上記切り替え周波数制御部１０に出力するものである。
【００４６】
また、上記画像制御手段９は、３次元画像表示部４で表示される３次元画像を切り替えるための切り替えクロックを、上記３次元画像表示部４を構成する平面画像表示装置１に供給する切り替え周波数制御部１０を有しており、この周波数制御部１０は、更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を制御するものであり、第１の判別信号Ａを受けたとき、該画像表示周波数を高くし、第２の判別信号Ｂを受けたとき、該画像表示周波数を低くするよう構成されている。
【００４７】
つまり、平面画像表示装置１では、例えば、観察者が１つの観察領域内に止まっている場合は、観察者のいる観察領域に対応する３次元画像が３次元画像表示部４に表示されるよう２次元画像が表示されており、この２次元画像は、観察者のいる観察領域に対する視差数に相当する平面画像を多重したものである。従って、観察者が１つの観察領域内で移動した場合には、視差数に相当する数の異なる立体画像を観察することができる。ここで、立体画像は静止画像であっても動画像であってもよく、動画像の場合は、２次元画像が一定のフレームレートで表示される。
【００４８】
さらに、上記光線制御素子３は、ピンホールアレイでもマイクロレンズアレイでもよく、また、光線制御素子３は、２次元格子形状の格子点上に各レンズを配置してなる光学部材の他に、レンチキュラレンズのように、一軸方向にのみレンズの曲率が形成されているレンズを横方向（表示画面の水平方向に対応する方向）に配列したものでもよい。
【００４９】
図１に示す本実施形態１の立体画像表示装置１００では、光線制御素子３として、レンチキュラレンズを横方向に配列した光学部材を用いている。
【００５０】
また、位置検出手段５は、観察者を撮影する位置検出カメラ６と、該位置検出カメラ６で撮影された画像情報Ｃｉｍに基づいて該観察範囲内での観察者の位置情報Ｓｐｄを算出する位置情報算出部７とを備え、観察者を撮影する位置検出カメラ６で撮影した観察者の画像から位置情報算出部７で観察者の位置情報を算出するよう構成されている。
【００５１】
ここで、上記位置検出カメラ６の撮影範囲は、観察範囲を分割して得られたすべての観察領域を含む。また、観測者の位置情報の算出方法としては、例えば、撮影した画像から肌色部分を検出する方法や、観察者である人の輪郭で観測者を認識する方法があり、また、カメラを２個使ったステレオ法などによっても観察者の位置を検出可能である。
【００５２】
次に、図２を用いて、観察者の位置に応じて観察できる立体像の違いについて説明する。
【００５３】
本実施形態では、位置検出手段５で検出した観察者の位置に応じて、平面画像表示装置１に表示する画像を切り替える。具体的には、この実施形態１の立体画像表示装置により表示される立体画像を観察する観察範囲は、複数の観察領域に分かれており、観察者は各観察領域から異なる立体像を観察することで、観察者はその移動に追従して連続的な立体像を観察できる。
【００５４】
例えば、図２では、観察者が３次元画像表示部４であるディスプレイＤｐに対して、３つの観察領域ＯＲ１〜ＯＲ３が設定されており、観察者がディスプレイＤｐの正面すなわち観察領域ＯＲ２にいるとき、観察できる立体像ＴＤｉｍはその正面から見たものであり、観察領域ＯＲ１では観察者は立体像ＴＤｉｍの左側面、観察領域ＯＲ３では立体像ＴＤｉｍの右側面といったように、観察者は、その横方向の移動により立体像の側面を観察できる。
【００５５】
次に動作について説明する。
【００５６】
この立体画像表示装置１００では、観察者が上記観察範囲内のいずれの観察領域に位置しているかに応じて、３次元画像表示部４により表示される立体画像が、観察者が位置している観察領域に応じた立体画像に切り替えられる。
【００５７】
すなわち、３次元画像表示部４を構成する平面画像表示装置１では、観察者１１の位置する観察領域に対応した２次元画像が画像制御手段９の制御により表示される。具体的には、観察者が観察領域ＯＲ２に位置する場合、観察者１１が観察領域ＯＲ２から立体画像ＴＤｉｍを見たときに観察される立体画像が３次元画像表示部４により表示されるように、平面画像表示装置１では２次元画像が表示される。この２次元画像は、観察者１１が観察領域ＯＲ２内で移動した場合には、滑らかな運動視差が得られるよう、複数の視差のそれぞれに対応する平面画像を多重化したものである。また、ここでは立体画像は例えば動画像であり、一定のフレームレートで各フレームに対応する画像が表示される。
【００５８】
この立体画像表示装置１００では、観察者１１は位置検出カメラ６により撮影されており、この位置検出カメラ６の検出出力Ｃｉｍは位置情報算出部７に供給され、この位置情報算出部７では、観察者１１の位置情報Ｓｐｄが得られる。
【００５９】
その後、本実施形態１の立体画像表示装置１００では、境界領域判別手段８により、観察者１１が、隣接する観察領域の境界から一定距離内の境界近傍領域に位置するか否かの判別が行われる。
【００６０】
この判別の結果、観察者１１が境界近傍領域以外の領域に位置していると判定されたときは、画像制御手段９は、３次元画像表示部４を、これが表示する立体画像が、該観察者が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御する。一方、観察者が該境界近傍領域内に位置するとき、画像制御手段９は、該立体画像が切り替わる更新タイミングの周期を、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短くする。
【００６１】
以下、本発明の特徴である、観察者の位置と画像表示周波数との関係を、図３を用いて具体的に説明する。なお、ここで、画像表示周波数は、平面画像表示装置１に表示される２次元表示画像を各観察領域に対応したものに切り替える更新タイミングの周期に相当する。
【００６２】
位置検出手段５で観測者の位置を検出した後、観察境界判定手段８は、撮影した観察者の画像Ｃｉｍに、観察領域ＯＲ１〜ＯＲ３の情報を照らし合わせ、観察境界判定手段８では、観察者の位置と、基準とした観察領域境界Ｂｒｅｆとの相対距離Ｄを算出し、その距離Ｄが所定の値であれば、観察者が観察範囲内の境界近傍領域に位置していると判別して、上記画像表示周波数を高くするための判別信号Ａを画像制御手段９に与える。
【００６３】
なお、上記観察領域の情報は、立体画像表示装置１００の設計段階で定まる既知の情報であり、また、観察者の位置と観察領域境界との相対距離を算出するための基準位置Ｂｒｅｆは任意であり、この基準位置Ｂｒｅｆは、観察領域境界の情報と観察者の位置が分かれば基準位置を観察領域境界としなくてもよいが、本実施形態では、観察範囲Ｒａの一番端となる位置を基準位置とし、観察領域判別手段８が、それぞれの観察領域境界付近に、つまり境界近傍領域に、観察者が位置すると判別したときに、観察領域判別手段８が、画像の切り替え周波数を高くする判別信号Ａを画像制御手段９に与えている。
【００６４】
一方、観察者が、観察領域境界付近から観察領域の中央側に移動したとき、つまり、観察者が、観察範囲内の境界近傍領域以外の領域に移動したとき、観察領域判別手段８で生成された判別信号Ｂが画像制御手段９に与えられ、画像の切り替え周波数は通常の値に戻る。
【００６５】
観察範囲における一番端の観察領域から次の観察領域までの距離は、既知の値であり、観察範囲にてあらかじめ周波数を高める区間を設定でき、観察領域境界付近の区間（境界近傍領域）に、観察者が位置しているときだけ周波数を高め、それ以外の領域に観察者が位置する場合は、従来の画像の切り替え周波数で画像を表示させる。
【００６６】
観察領域判別手段８から判別信号が送られる画像制御手段９は、上記のように切り替え周波数制御部１０を備えており、観察者が観察領域境界付近にいなければ、周波数制御部１０は、通常の切り替え周波数で表示画像が切り替わるよう画像表示部４を制御する。
【００６７】
具体的には、周波数制御部１０は、通常６０Ｈｚの周波数の２周期ごとに表示画像を、観察者の位置する観察領域に対応するものに切り替えているが、観察領域境界判定手段８から画像制御手段９に判定信号Ａが与えられたときは、表示画像の切り替えが６０Ｈｚの周波数の１周期ごと行われるように平面画像表示装置１を制御している。また、画像制御手段９に判別信号Ｂが与えられたときは、平面画像表示装置１では、画像制御手段９により、表示画像の更新タイミングが、６０Ｈｚの周波数の２周期ごとに表示画像を切り替える通常の更新タイミングにもどる。また、観察領域境界で、表示画像を更新するタイミングを切り替えることにより、観察者が観察領域ＯＲ１から観察領域ＯＲ２に移動したときに、観察者が観察領域ＯＲ１にいるときに表示されるべき画像が表示される時間を低減でき、観察者の位置に追従した画像表示が可能となる。
【００６８】
次に、図４を用いて、表示画像を更新するタイミング信号（切り替えクロックＣＬＫ）の周波数を変更したときの表示画像の更新タイミングを、本発明の具体的な効果とともに説明する。
【００６９】
図４は、切り替えクロックＣＬＫの周波数を変更したときの表示画像の更新タイミング（図４（ｂ））を、切り替えクロックＣＬＫの周波数を一定としているときの表示画像の更新タイミング（図４（ａ））と比較して示している。
【００７０】
通常の液晶パネルなどの平面画像表示装置１では、一定のフレームレートで各フレームの画像が表示されているが、図４では、このようなフレーム毎の画像の切り替えではなく、観察領域に対応する表示画像を、切り替えクロックＣＬＫのタイミングで、観察者が位置している観察領域に合わせて更新する様子を示している。
【００７１】
図４（ａ）では、観察者１１が観察領域ＯＲ１に位置している状態では、観察領域に対応する表示画像としては、観察領域ＯＲ１に対応する画像（１）が、切り替えクロックＣＬＫのタイミングで更新されている。つまり、観察者１１が観察領域ＯＲ１にいる間は、切り替えクロックＣＬＫのタイミングでの更新では、この観察領域ＯＲ１に対応する同じ画像（１）Ｐ１が、これと同じ画像（１）Ｐ１に更新される。そして、観察者が観察領域ＯＲ１から観察領域ＯＲ２に移動すると、観察者が境界を超えた時間Ｔｅｂの直後の切り替えクロックＣＬＫのタイミングで、表示画像が、観察領域ＯＲ１に対応する同じ画像（１）から観察領域ＯＲ２に対応する画像（２）Ｐ２に更新される。
【００７２】
このように、立体画像表示装置１００では、観察者が観察領域ＯＲ１から観察領域ＯＲ２へ移動したとき、立体画像は、観察領域ＯＲ１に対応した画像（１）から観察領域ＯＲ１に対応した画像（２）に切り替えられるが、表示画像を更新する切り換えるクロックＣＬＫの周波数が一定である場合、観察者が隣接する観察領域の境界Ｂｏｒを越えたとしても、一定周期を有する切り替えクロックが平面画像表示装置１に入力されない限り、表示画像が切り替わらない。
【００７３】
つまり、観察者が観察領域ＯＲ１から観察領域ＯＲ２に移動した瞬間は、切り替えクロックが入らない限り、移動後の観察領域ＯＲ２に位置する観察者は、移動前の観察領域ＯＲ１に観察者が位置しているときに観察される画像（１）を観察することとなる。
【００７４】
これに対し、本実施形態１の立体画像表示装置１００では、図４（ｂ）に示すように、位置検出手段７で観察者の位置を検出し、観察者が観察境界付近（境界近傍領域）にきたとき、観察境界判別手段８が判別信号Ａを画像制御手段９に出力する。これにより、画像制御手段９から平面画像表示装置１に出力される切り替えクロックの周波数が高くなり、表示画像の更新タイミングの周期が短くなる。
【００７５】
このため、観察者が観察領域ＯＲ１から観察領域ＯＲ２に移動した後に表示されている画像（１）Ｐ１を、従来の方法よりも早く画像（２）に切り替えることができる。この結果、より観察者の移動に追従した表示画像の切り替えが可能となり、表示した立体画像において滑らかな運動視差が得られる。また観察者が観察領域境界付近に位置するときのみ切り替えクロックの周波数を高くすることで、観察領域境界以外に位置する通常時から周波数を高くする時に比べ、消費電力を低く抑えることができる。
【００７６】
このように本実施形態１による立体画像表示装置１００では、観察範囲内の境界近傍領域以外の領域に位置するときには、３次元画像表示部４を、これが表示する立体画像が、該観察者が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御し、観察者が該境界近傍領域内に位置するとき、該立体画像が切り替わる更新タイミングの周期を、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短縮するので、インテグラルフォトグラフィ方式で、立体画像の観察範囲を、滑らかな運動視差を損なうことなく広げることができる。
【００７７】
また、本実施形態１では、観察者の位置と観察範囲における隣接する観察領域の境界との相対位置に基づいて、観察者が境界近傍領域内に位置するか否かを判別するので、その判別を、観察者の位置と観察領域境界との単純な比較により行うことができる。
【００７８】
また、本実施形態１では、画像制御手段９を、前記更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を制御する周波数制御部１０を有するものとし、周波数制御部１０では、観察者が観察領域境界付近（境界近傍領域）に位置するときのみ、立体画像が切り替わる更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を高くするので、観察者が境界近傍領域以外に位置する通常時から、該画像表示周波数を高くするもの場合に比べ、消費電力を低く抑えることができる。
【００７９】
また、本実施形態１においては、観察者の位置が観察領域境界を超えたと判別すると同時に、更新タイミングの切り替えを行うので、観察者の隣接する観察領域間での移動に際して、移動後の観察領域での表示画像の更新をすばやく行うことができる。
（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２による立体画像表示装置を説明する図であり、時分割表示を行うＩＰ方式の立体画像表示装置による表示画像の立体視可能な仕組みを示している。
【００８０】
この実施形態２による立体画像表示装置１００ａは、立体画像を表示する立体画像表示部１０１を有し、この立体画像表示部１０１は、光線再生式の立体像を表示する立体表示パネル１４と、光源素子１６及び配光用レンズアレイ１７から構成されるバックライト部１８とを有している。また、立体画像表示装置１００ａは、観察者を撮影するカメラ１９と、該カメラ１９で撮影した画像Ｃｉｍに基づいて観察者の瞳の位置Ｓｐｄを検出する瞳位置検出部２０と、検出された瞳の位置に基づいて、観察者の位置する観察領域を判定する観察領域判定手段２２と、瞳位置検出部２０からの情報に基づいてバックライト部１８を制御する光源制御部２１と、観察領域判定手段２２からの判定結果に基づいて立体表示パネル１４での画像表示を制御する画像制御手段１５とを有している。なお、光源制御部２１は必要に応じて観察領域判定手段２２からの判定結果を受け、また、画像制御手段１５は、必要に応じて瞳位置検出部２０からの情報を受ける。
【００８１】
ここで、立体表示パネル１４は、光線再生式のパネルであるが、立体像の解像度を向上させるために、視域角を観察者の片目分に相当する視域角まで絞った構成としている。つまり、立体表示パネル１４は、観察者が片目だけで立体画像を観察可能な構成となっている。この場合、片眼用の画像を表示中には他方の眼にその画像が投影されないような仕組みが必要である。そのために、この実施形態２の立体画像表示装置１００ａは、時分割で左右眼用の画像分離を行うよう構成されている。即ち、立体画像表示装置１００ａは、ある期間は右眼用画像を表示し、次の期間は左眼用画像を表示するというように、これらの画像を交互に表示する。
【００８２】
さらに、この立体画像表示装置１００ａでは、観察者の瞳の位置に応じて、立体像の元となる要素画像の表示領域を変更する必要があり、これを瞳位置検出部２０からの情報に基づいて画像制御手段１５が、要素画像の表示領域の変更を実行する。一方、バックライト部１８は、上記右眼用画像表示期間には、瞳位置検出部２０からの情報に基づいて、観察者の右眼にバックライトを配光し、左眼用画像表示期間には、瞳位置検出部２０からの情報に基づいて、観察者の左眼にバックライトを配光する。このように、左右画像の時分割表示及びバックライトの配光制御を連携的に実行することで、片眼用の画像を表示中に、他方の眼にその画像が投影されないようにしている。これらの一連の連携的な制御を実行することで、観察者は両眼に高解像度で且つ広視域角を有する光線再生式の立体表示像が知覚される。
【００８３】
また、上記立体表示パネル１４は、表示パネル体１３と立体視用レンズアレイ１２とを有している。該表示パネル体１３は、立体像の元となる要素画像を表示するパネルであり、画素単位で表示可能で、背後のバックライト光により表示可能な透過型パネルであり、この実施形態２では、例えば、液晶パネルが用いられている。上記立体視用レンズアレイ１２にはレンチキュラレンズを用いている。レンチキュラレンズを用いた場合、運動視差は上下方向には発生しないが、上下の運動視差はあまり求められない場合は、レンチキュラレンズを用いても良い。
【００８４】
上述したように、これら立体視用レンズアレイ１２及び表示パネル１３は、光線再生式の立体像を表示する立体表示パネル１４を構成している。また、画像制御手段１５は、瞳位置検出部２０からの情報に基づいて、表示パネル部１３に要素画像が表示されるよう表示パネル部１３での画像表示を制御するものである。
【００８５】
本実施形態においては観察者の位置として観察者の瞳位置を検出している。そこで、この実施形態の立体画像表示装置１００ａは、観察者の瞳位置を検出するセンサとしてカメラ１９を備えており、カメラ１９からの撮像画像を瞳位置検出部２０にて画像処理することにより、観察者の瞳位置を検出する構成となっている。
【００８６】
バックライト部１８は、光源素子１６及び配光用レンズアレイ１７から構成される。光源制御部２１は、瞳位置検出部２０からの情報Ｓｐｄに基づいて、バックライト部１８の各ブロックからの光線を、観察者付近の位置に向かって配光するよう構成されている。この時、線状光源は、レンチキュラレンズの焦点距離付近に配設されることで、出射される光線は略平行光線とすることができ、非常に指向性の強い光線にでき、観察者の瞳付近の位置という狭い範囲に配光可能となる。
【００８７】
そして、このような構成の実施形態２の立体画像表示装置においても、隣接する観察領域の境界付近（つまり、境界近傍領域）では、表示画像の更新タイミングの周期を短くしている。
【００８８】
次に動作について説明する。
【００８９】
この立体画像表示装置１００ａに対しては、実施形態１の立体画像表示装置１００と同様に、分割された複数の観察領域からなる観察範囲が設定されており、また各観察領域は、さらにいくつかの小領域に分割されている。
【００９０】
ここで、観察範囲内では、各観察領域は横方向（表示パネルの水平方向）に順次配列されており、また、各観察領域では、小領域は横方向に順次配列されている。
【００９１】
観察者の位置を瞳位置検出部２０で検出したのち、該瞳位置検出部２０からの検出信号に基づいて観察領域判別手段２２で観察者がどの小領域にいるか判別する。
【００９２】
このとき、観察領域判別手段２２は、観察者が観察領域の境界に隣接する小領域にいると判別された場合、判定信号Ａを画像制御手段１５に与え、表示画像を更新する周波数を高くする。観察者が観察領域境界付近にいるかどうかの判定は、観察者を撮影した画像と、所定数のピクセル毎に複数の小領域に分割した観察領域とを照らし合わせ、観察者が観察領域のどの小領域に位置するかにより行う。
【００９３】
図６は、立体画像表示装置における観察領域の分割方法と、各観察領域での画像表示の制御方法とを説明する図である。
【００９４】
本実施形態２では、各観察領域に対応する画像が複数の視差を持つため、その視差画像の領域（つまり小領域）に対応させて、観察領域を所定のカメラのピクセルごとに分割する。具体的には、本実施形態２では、ある一つの観察領域内で表示する画像が６視差をもっているので、観察領域内の移動で観察できる立体像は６方向の違った角度から連続的に見える。このため、観察領域内の移動では運動視差の低下はないが、観察領域境界Ｂｏｒをまたぐ移動のときに運動視差の低下が問題となる。
【００９５】
ここで、視差に合わせて観察領域を分割する理由は、観察者の観察領域の境界をまたぐ移動のときに表示画像の更新周期を短縮するタイミング、つまり画像を切り替える周波数（画像表示周波数）を上げるタイミングを、各観察領域に対応する表示画像の両端の視差画像（観察領域両端の小領域の画像）を観察者が観察するときの位置に観察者がいるタイミングに限定することで、頻繁に表示画像の周波数切り替えを行うことなく、滑らかな運動視差を得ることができるからである。
【００９６】
図６では、説明の都合上、観察範囲として、２つの観察領域ＯＲ１およびＯＲ２に分割されたものを示しており、各観察領域ＯＲ１は６つの小領域Ａ〜Ｆを、また観察領域ＯＲ２は６つの小領域Ｇ〜Ｌに分割されている。
【００９７】
観察者が観察領域ＯＲ１から観察領域ＯＲ２へ移動したとき、瞳位置検出部２０が、観察者が観察領域境界付近の小領域（境界近傍領域）ＦあるいはＧにいると検出した場合には、観察領域判別手段２２は、瞳位置検出部２０からの検出出力Ｓｐｄに基づいて、画像表示周波数を上げるための判別信号Ａを画像制御手段１５に与え、画像制御手段１５は、立体表示パネル１４を、該立体表示パネル１４で表示画像を更新する周期が通常の周期より短縮されるよう制御する。また、瞳位置検出部２０が、観察者が小領域Ｆ，Ｇから出たと判定した場合は、観察領域判別手段２２は、画像表示周波数を上げるための判別信号Ｂを画像制御手段１９に与え、画像制御手段１５は、立体表示パネル１４を、該立体表示パネル１４で表示画像を更新する周期が通常の周波数に相当する周期に戻るよう制御する。
【００９８】
このように観察領域境界Ｂｏｒに隣接した小領域Ｆ，Ｇで、画像表示周波数を切り替えることにより、観察者が観察領域ＯＲ１から観察領域ＯＲ２に移動したときに、該観察領域ＯＲ２の小領域Ｇの位置で、観察領域ＯＲ１に対応した画像が表示される時間を低減でき、観察者の位置に追従した画像表示が可能となり、通常の方式で問題となる不自然な運動視差を低減し、滑らかな運動視差をもつ自然な立体視が可能となる。
【００９９】
次に、本実施形態２における画像切り替えタイミングについて説明する。
【０１００】
図７は、この画像切り替えタイミングの一例として、切り替え周期の長い場合（図７（ａ））と、切り替え周期の短い場合（図７（ｂ））とを示している。
【０１０１】
本実施形態２では、画像切り替える一定周波数を有するタイミング信号は方形波であり、立体表示パネル１４では、観察領域の、観察領域境界に隣接する小領域以外の小領域に観察者が検出されたときには、該タイミング信号の１周期ごとに右目用、左目用画像が切り替えられる。
【０１０２】
また、立体表示パネル１４では、観察領域境界に隣接する小領域に観察者を検出したとき、判別信号Ａが画像制御手段１５に与えられる。これにより、方形波である周波数信号の立ち上がりおよび立下りタイミングで、それぞれ右目用、左目用画像が、各観察領域に対応したものに更新されることとなる。この場合、画像の更新周期が通常の倍になることで、観察者が隣接する観察領域の間で移動したときに、観察者の位置に追従した滑らかな運動視差をもつ自然な立体視が可能となる。
【０１０３】
また観察領域判別手段２２は、観察者１１が観察領域境界Ｂｏｒに隣接する境界隣接小領域から他の小領域に移動したときも、判別信号Ｂを画像制御手段１５に与え、これにより、立体表示パネル１４では、タイミング信号の１周期ごとに右目用、左目用画像が切り替えられることとなり、観察領域に対応した画像に更新する周期が通常の周期に戻る。
【０１０４】
なお、画像制御手段１５における切り替え周波数制御部１０の具体的構成としては、画像を表示するタイミング信号として、周波数が例えば３０Ｈｚ、６０Ｈｚである二つをあらかじめ発生させておき、通常、周波数３０Ｈｚのタイミング信号を用いて画像切り替えを行い、観察領域判別手段２２で、観察者が観察領域境界Ｂｏｒに隣接する小領域ＦあるいはＧにいること判別されたときに、画像の切り替えに用いるタイミング信号を、６０Ｈｚの周波数のタイミング信号に変更するものがある。
【０１０５】
また、その他の周波数制御部の具体的構成としては、タイミング信号としてその周波数を任意の値に設定可能なものを発生させるものもあり、このような構成では、あらかじめ周波数の異なる２つのタイミング信号を発生させておく必要がなくなる。
【０１０６】
このように周波数を任意の値に設定できる周波数制御部では、タイミング信号の周波数として、ある周波数とその倍の周波数といったあらかじめ定められた２つの値にしか設定できないものと比べると、観察者の移動速度などに合せてより適切なタイミングで画像切り換えることができ、より観察者の移動に追従した画像切り替え表示が可能となる。
【０１０７】
このように、ＩＰ方式を用いて、各観察領域に対応する表示画像それぞれに視差をもち、右目用、左目用画像を時分割表示する本実施形態２の立体画像表示装置１００ａでは、観察者の位置に拘わらず同じ要素画像が表示される１つの観察領域を、片方の目にまで視域角を絞った狭い観察領域としているので、観察者の隣接する観察領域の間を跨ぐ移動に応じて要素画像を切り替える頻度が高くなる。従って、このような立体画像表示装置において、観察者の移動に追従した画像切り替え表示を可能にすることで、自然な運動視差の実現を可能なり顕著な効果が得られる。
【０１０８】
また、本実施形態２においては、観察者が境界近傍領域に位置しているか否かの判定を、各観察領域を分割して得られる複数の小領域のうちの、観察領域境界に隣接する小領域に観察者が位置しているか否かの判定とし行い、この判定結果に応じて更新タイミングの周期を切り替えるので、更新タイミングの周期切り替えを行うべきか否かを、観察者の撮像した観察者の画像と、複数の小領域に分割した観察領域の画像情報との照合により決定することができる。
【０１０９】
また、本実施形態２では、前記周波数制御部を、前記更新タイミングの周期を決めるタイミング信号として方形波形を有するクロック信号を前記画像表示部に出力する構成とし、前記画像制御手段では、前記更新タイミングを、前記クロック信号の周期に同期したものとするか、該クロック信号の立ち上がりおよび立下りに同期したものとするかにより、該更新タイミングの周期を切り替えるので、更新タイミングの周期を１つのクロック信号を用いて切り替えることが可能となる。
【０１１０】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、表示する立体画像が、観察者の位置に応じた立体画像に切り替えられるよう構成した立体画像表示装置の分野において、立体画像の観察範囲を滑らかな運動視差を損なうことなく広げることができる立体画像表示装置として、例えば、インテグラルフォトグラフィ方式の立体画像表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による立体画像表示装置を説明する概略図である。
【図２】図２は、上記実施形態１による立体画像表示装置を説明する図であり、観察者の位置に応じて観察できる立体像の違いを示している。
【図３】図３は、上記実施形態１による立体画像表示装置を説明する図であり、観察境界判定手段にて、撮影した観察者の画像Ｃｉｍに、観察領域ＯＲ１〜ＯＲ３の情報を照らし合わせる処理を説明する図である。
【図４】図４は、上記実施形態１による立体画像表示装置における画像切り替え方法を説明する図であり、切り替えクロックＣＬＫの周波数を変更したときの表示画像の更新タイミング（図４（ｂ））を、切り替えクロックＣＬＫの周波数を一定としているときの表示画像の更新タイミング（図４（ａ））と比較して示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態２による立体画像表示装置を説明する図であり、時分割表示を行うＩＰ方式の立体画像表示装置による立体視可能な仕組みを示している。
【図６】図６は、上記実施形態２による立体画像表示装置における、表示画像を各観察領域に応じたものに更新する画像切り替え動作を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態２による立体画像表示装置を説明する図であり、該立体画像表示装置における表示画像を切り替える周期が長い場合（図７（ａ））と、該立体画像表示装置における表示画像を切り替える周期が短い場合（図７（ｂ））とを対比して示している。
【図８】図８は、従来の空間像方式の立体画像表示装置であるインテグラルフォトグラフィ方式の立体画像表示装置の原理を説明する図であり、その概略構成を示している。
【符号の説明】
【０１１３】
１ 平面画像表示装置
２ 光源部
３ 光線制御素子
４ ２次元画像表示部
５ 位置検出手段
６ 位置検出カメラ
７ 位置情報算出部
８、２２ 観察領域判別手段
９、１５ 画像制御手段
１０ 周波数制御部
１１ 観察者
１２ 立体視用レンズアレイ
１３ 表示パネル部
１４ 立体表示パネル
１６ 光源素子
１７ 配光用レンズアレイ
１８ バックライト部
１９ カメラ
２０ 瞳位置検出部
２１ 光線制御部
１００、１００ａ 立体画像表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体画像をその観察範囲内に位置する観察者から観察されるよう表示する立体画像表示装置であって、
該観察範囲を分割して得られる複数の観察領域のうちの各観察領域に応じて、異なる立体画像を表示する画像表示部と、
該画像表示部を、これが表示する立体画像が、該観察者が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御する画像制御手段と、
該観察者の位置を検出する位置検出手段と、
該位置検出手段の検出出力に基づいて、該観察者が、隣接する観察領域の境界から一定の距離内の境界近傍領域に位置しているか否かを判別する観察領域判別手段とを備え、
該画像制御手段は、該観察者が該境界近傍領域内に位置するとき、該立体画像が切り替わる更新タイミングの周期を、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短縮する立体画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の立体画像表示装置において、
前記観察領域判別手段は、前記位置検出手段により検出された前記観察者の位置と、前記観察範囲における隣接する観察領域の境界との相対位置に基づいて、該観察者が前記境界近傍領域内に位置するか否かを判別し、その判別結果に応じた判別信号を前記画像制御手段に出力する立体画像表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の立体画像表示装置において、
前記観察領域判別手段は、前記観察者が前記境界近傍領域に位置すると判別したとき第１の判別信号を出力し、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置すると判別したとき第２の判別信号を出力する立体画像表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の立体画像表示装置において、
前記画像制御手段は、前記更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を制御する周波数制御部を備え、
該周波数制御部は、前記第１の判別信号を受けたとき、該画像表示周波数を高くし、前記第２の判別信号を受けたとき、該画像表示周波数を低くする立体画像表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の立体画像表示装置において、
前記境界近傍領域は、前記各観察領域を分割して得られる複数の小領域のうちの、前記観察領域境界に隣接する小領域であり、
前記観察領域判別手段は、該境界近傍領域としての小領域に、観察者がいると判別したとき、前記更新タイミングの周期を短縮させる判別信号を前記画像制御手段に与える立体画像表示装置。
【請求項６】
請求項３に記載の立体画像表示装置において、
前記観察領域判別手段は、前記観察者の位置と所定の基準位置との距離を算出し、前記距離に基づいて、該観察者が前記境界近傍領域に位置しているか否かを判別する立体画像表示装置。
【請求項７】
請求項２に記載の立体画像表示装置において、
前記観察領域判別手段は、前記観察者の位置が前記観察領域境界を超えたと判別すると同時に、前記判別信号を前記画像制御手段に出力する立体画像表示装置。
【請求項８】
請求項４に記載の立体画像表示装置において、
前記周波数制御部は、前記画像表示周波数を任意の値に設定可能に構成されている立体画像表示装置。
【請求項９】
請求項４に記載の立体画像表示装置において、
前記周波数制御部は、前記画像表示周波数として低い周波数を有する第１のタイミング信号と、該画像表示周波数として高い周波数を有する第２のタイミング信号とを生成し、
前記第１の判別信号を受けたとき、前記画像表示部に出力する、前記更新タイミングの周期を決めるタイミング信号を、該第１のタイミング信号から該第２のタイミング信号に切り替え、前記第２の判別信号を受けたとき、該画像表示部に出力する、該更新タイミングの周期を決めるタイミング信号を、該第２のタイミング信号から該第１のタイミング信号に切り替える立体画像表示装置。
【請求項１０】
請求項４に記載の立体画像表示装置において、
前記周波数制御部は、前記更新タイミングの周期を決めるタイミング信号として方形波形を有するクロック信号を前記画像表示部に出力するものであり、
前記画像制御手段は、
前記第１の判定信号を受けたとき、前記更新タイミングを、前記クロック信号の周期に同期したものとし、
前記第２の判定信号を受けたとき、該更新タイミングを、該クロック信号の立ち上がりおよび立下りに同期したものとする立体画像表示装置。
【請求項１】
立体画像をその観察範囲内に位置する観察者から観察されるよう表示する立体画像表示装置であって、
該観察範囲を分割して得られる複数の観察領域のうちの各観察領域に応じて、異なる立体画像を表示する画像表示部と、
該画像表示部を、これが表示する立体画像が、該観察者が位置する観察領域に対応する立体画像に一定周期の更新タイミングにて切り替わるよう制御する画像制御手段と、
該観察者の位置を検出する位置検出手段と、
該位置検出手段の検出出力に基づいて、該観察者が、隣接する観察領域の境界から一定の距離内の境界近傍領域に位置しているか否かを判別する観察領域判別手段とを備え、
該画像制御手段は、該観察者が該境界近傍領域内に位置するとき、該立体画像が切り替わる更新タイミングの周期を、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置するときに比べて短縮する立体画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の立体画像表示装置において、
前記観察領域判別手段は、前記位置検出手段により検出された前記観察者の位置と、前記観察範囲における隣接する観察領域の境界との相対位置に基づいて、該観察者が前記境界近傍領域内に位置するか否かを判別し、その判別結果に応じた判別信号を前記画像制御手段に出力する立体画像表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の立体画像表示装置において、
前記観察領域判別手段は、前記観察者が前記境界近傍領域に位置すると判別したとき第１の判別信号を出力し、該観察者が、該観察範囲内の、該境界近傍領域以外の領域に位置すると判別したとき第２の判別信号を出力する立体画像表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の立体画像表示装置において、
前記画像制御手段は、前記更新タイミングの周期に相当する画像表示周波数を制御する周波数制御部を備え、
該周波数制御部は、前記第１の判別信号を受けたとき、該画像表示周波数を高くし、前記第２の判別信号を受けたとき、該画像表示周波数を低くする立体画像表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の立体画像表示装置において、
前記境界近傍領域は、前記各観察領域を分割して得られる複数の小領域のうちの、前記観察領域境界に隣接する小領域であり、
前記観察領域判別手段は、該境界近傍領域としての小領域に、観察者がいると判別したとき、前記更新タイミングの周期を短縮させる判別信号を前記画像制御手段に与える立体画像表示装置。
【請求項６】
請求項３に記載の立体画像表示装置において、
前記観察領域判別手段は、前記観察者の位置と所定の基準位置との距離を算出し、前記距離に基づいて、該観察者が前記境界近傍領域に位置しているか否かを判別する立体画像表示装置。
【請求項７】
請求項２に記載の立体画像表示装置において、
前記観察領域判別手段は、前記観察者の位置が前記観察領域境界を超えたと判別すると同時に、前記判別信号を前記画像制御手段に出力する立体画像表示装置。
【請求項８】
請求項４に記載の立体画像表示装置において、
前記周波数制御部は、前記画像表示周波数を任意の値に設定可能に構成されている立体画像表示装置。
【請求項９】
請求項４に記載の立体画像表示装置において、
前記周波数制御部は、前記画像表示周波数として低い周波数を有する第１のタイミング信号と、該画像表示周波数として高い周波数を有する第２のタイミング信号とを生成し、
前記第１の判別信号を受けたとき、前記画像表示部に出力する、前記更新タイミングの周期を決めるタイミング信号を、該第１のタイミング信号から該第２のタイミング信号に切り替え、前記第２の判別信号を受けたとき、該画像表示部に出力する、該更新タイミングの周期を決めるタイミング信号を、該第２のタイミング信号から該第１のタイミング信号に切り替える立体画像表示装置。
【請求項１０】
請求項４に記載の立体画像表示装置において、
前記周波数制御部は、前記更新タイミングの周期を決めるタイミング信号として方形波形を有するクロック信号を前記画像表示部に出力するものであり、
前記画像制御手段は、
前記第１の判定信号を受けたとき、前記更新タイミングを、前記クロック信号の周期に同期したものとし、
前記第２の判定信号を受けたとき、該更新タイミングを、該クロック信号の立ち上がりおよび立下りに同期したものとする立体画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１３６３００（Ｐ２０１０−１３６３００Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１２６６５（Ｐ２００８−３１２６６５）
【出願日】平成２０年１２月８日（２００８．１２．８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月８日（２００８．１２．８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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