裸眼立体ディスプレイ装置
【課題】Ｎ視点の裸眼立体ディスプレイ装置にＮ未満の視点数の映像データを表示させる際に、解像感の劣化やノイズの発生を抑えることができる裸眼立体ディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】表示装置５０には複数の画素が配列されている。表示装置５０上には周期方向を水平方向に対して傾斜させた状態でレンチキュラーレンズＬＬＳが配置されている。レンチキュラーレンズＬＬＳはＮ視点の映像データをＮの異なる視点方向に分割して提示させて、裸眼立体を実現させる。駆動部１は、複数の画素に対してＮ未満の視点画像からなる映像データの各画素データを割り当てて表示させる際に、重複して見える視点画像の画素データの輝度を低下させて表示装置５０に表示させる。
【解決手段】表示装置５０には複数の画素が配列されている。表示装置５０上には周期方向を水平方向に対して傾斜させた状態でレンチキュラーレンズＬＬＳが配置されている。レンチキュラーレンズＬＬＳはＮ視点の映像データをＮの異なる視点方向に分割して提示させて、裸眼立体を実現させる。駆動部１は、複数の画素に対してＮ未満の視点画像からなる映像データの各画素データを割り当てて表示させる際に、重複して見える視点画像の画素データの輝度を低下させて表示装置５０に表示させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１次元方向に視差を有する裸眼立体ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンチキュラーレンズ，スリット型のバリア，レンズアレイ等の特殊な光学部材を用いて、印刷面や液晶パネル等の表示装置に表示された画像を複数の視点方向に分割して提示させ、表示装置を視認する位置によって表示画像を変化させる技術が知られている。この技術の１つとして、表示装置を見る人の右目と左目に、同一のオブジェクトであって特定の視差を有する互いに異なる表示画像（視差画像）を入力させることにより、表示画像を立体視させる技術がある。この立体視の技術によれば、立体視させるための特殊な眼鏡をかけずに立体視が可能な裸眼立体ディスプレイ装置を実現することができる。
【０００３】
裸眼立体ディスプレイ装置で画像を立体視させる場合、立体視可能な視認範囲を拡大するため、また、長時間の観賞に耐え得る自然な立体感や滑らかな運動視差を得るために、表示画像を極力細かく分割して視点数を増やしたいという要求がある。最近になって、デジタルサイネージやカーナビゲーション装置等の比較的低解像度の表示装置において、アイキャッチや視認性向上を目的として、視差画像による立体視を行わせるようになってきた。視点数を増やせば増やすほど、解像感が低下する。なお、表示装置自体が物理的に有するものを解像度、人が感じる解像度の程度を解像感とする。低解像度の表示装置において表示画像を立体視させる場合でも、解像感の低下を極力抑え、自然な立体視を実現したいという要求がある。
【０００４】
これらの要求を満たすためには、空間上に表示装置を観察する観察者の目の位置を想定し視点を分割するのではなく、極力細かく視点を分割し、観察者は細かく分割したいずれかの視点で表示装置を見る多眼式が有効である。視差画像の分割数を増やすには、表示装置の画素ピッチに対して表示装置に装着する光学部材、例えばレンチキュラーレンズの場合はレンズピッチを大きくすることが有効である。しかしながら、レンズの拡大効果でレンズピッチに比例して色画素が大きく見えるため、レンズのピッチ方向の視差画像の解像感が著しく低下してしまう。すると、水平方向と垂直方向とで視差画像の解像感が異なってしまうという不具合が発生する。なお、バリア等の光学部材を用いた場合も同様である。
【０００５】
この不具合を解消する技術として、特許文献１に記載されているように、レンチキュラーレンズ（光学部材）を構成するシリンドリカルレンズ（光学要素）の周期方向を表示装置の画素配列の水平方向に対して傾けることが記載されている。特許文献１に記載の技術によれば、水平方向の画素のみではなく垂直方向の画素も用いて１つの３次元画素を構成することにより、立体表示における水平方向の解像感の低下を抑え、水平及び垂直方向の解像感のバランスを向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９４０４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、多視点の裸眼立体ディスプレイ装置に対応した多視点の映像コンテンツを作成するためには、視点数分の複数台のカメラで被写体を撮影するか、コンピュータグラフィックスで視点数分の多視点レンダリングを行う必要がある。前者の場合には、視点数分のカメラが必要となり、撮影するコストも上昇するため、多視点の映像コンテンツはコストが高くなってしまう。後者の場合には、レンダリングの計算量が増大するため、多視点の映像コンテンツはコストが高くなってしまう。
【０００８】
一方、２視点の映像コンテンツは低コストであり、立体視用の眼鏡をかけて視聴する立体映画等の普及で入手しやすい。そこで、３視点以上の裸眼立体ディスプレイ装置に対して、２視点の映像コンテンツ（ステレオコンテンツ）を表示させることが考えられる。３視点以上の裸眼立体ディスプレイ装置にステレオコンテンツを表示させると、裸眼立体ディスプレイ装置をある位置で見たときに、２視点の画像が水平方向にずれた状態で重なって見えてしまう。そのため、２視点の画像の視差が大きい場合には左右に大きくぶれたような画像となり、水平方向の解像感が劣化する。また、２視点の画像が水平方向にずれた部分でノイズとなり、観察者に疲労感を与えてしまう。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑み、光学要素の周期方向を画素配列の水平方向に対して傾斜させた光学部材を用いることによってＮ視点（Ｎは３以上の整数）の裸眼立体視を実現させる裸眼立体ディスプレイ装置に、Ｎ未満の視点数の映像データを表示させる際に、解像感の劣化やノイズの発生を抑えることができる裸眼立体ディスプレイ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】
【００１０】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、複数の画素（Ｐxl）が水平方向及び垂直方向に配列された表示装置（５０）と、複数の光学要素が周期的に配列され、前記光学要素の周期方向が前記表示装置における画素の水平方向に対して傾斜させた状態で前記表示装置上に配置され、Ｎを３以上の整数として、前記複数の画素に対してＮの互いに異なる視点画像からなる第１の映像データの各画素データを割り当てることによって前記表示装置に前記第１の映像データを表示させた際に、前記視点画像をＮの異なる視点方向に分割して提示させるよう構成された光学部材（ＬＬＳ）と、前記複数の画素に対してＮ未満の互いに異なる視点画像からなる第２の映像データの各画素データを割り当てることによって前記表示装置に前記第２の映像データを表示させた状態で、観察者が前記光学部材側から前記表示装置を観察した場合に、重複して見える視点画像の画素データの輝度を低下させるよう制御する輝度制御部（１，１１，２４）とを備えることを特徴とする裸眼立体ディスプレイ装置を提供する。
【００１１】
上記の構成において、前記輝度制御部は、ｋを自然数として重複して見える視点画像の数を２ｋとしたとき、前記観察者が前記表示装置に対する観察点を水平方向に移動させた際に視点画像が切り替わる境界に対して水平方向前側のｋの視点画像と水平方向後側のｋの視点画像における画素データの輝度を低下させることが好ましい。
【００１２】
この場合、各視点画像における画素データの輝度を低下させる特性を設定したテーブル、または、各視点画像における画素データの低下させた輝度を計算するための関数を保持する保持部をさらに備え、前記輝度制御部は、前記保持部に保持されたテーブルまたは関数によって得られた輝度となるよう各視点画像における画素データの輝度を低下させることが好ましい。
【００１３】
上記の構成において、前記表示装置に前記第２の映像データを表示させるよう前記表示装置を駆動する駆動部をさらに備え、前記駆動部を前記輝度制御部とすることができる。また、前記表示装置に前記第２の映像データを表示させるよう前記表示装置を駆動する駆動部と、前記第２の映像データにおける重複して見える視点画像の画素データの輝度を予め低下させて前記駆動部に供給する輝度変調部とをさらに備え、前記輝度変調部を前記輝度制御部とすることができる。
【００１４】
上記の構成において、前記輝度制御部は、前記水平方向前側のｋの視点画像における画素データの輝度を前記境界に向かうに従って順次減少させ、前記水平方向後側のｋの視点画像における画素データの輝度を前記境界から離れるに従って順次増大させることが好ましい。この際、上に凸の関数で非線形に順次減少させ、上に凸の関数で非線形に順次増大させることが好ましい。
【００１５】
上記の構成において、前記第２の映像データの視点数を検出する視点数検出部をさらに備え、前記輝度制御部は、前記視点数検出部が検出した視点数が特定の視点数の場合のみ重複して見える視点画像の画素データの輝度を低下させるよう制御することができる。
【００１６】
上記の構成において、前記光学部材は、レンチキュラーレンズであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の裸眼立体ディスプレイ装置によれば、光学要素の周期方向を画素配列の水平方向に対して傾斜させた光学部材を用いることによってＮ視点の裸眼立体視を実現させる裸眼立体ディスプレイ装置に、Ｎ未満の視点数の映像データを表示させる際に、解像感の劣化やノイズの発生を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】多眼式の裸眼立体ディスプレイ装置において、画像がずれた状態で重なって表示されることを説明するための図である。
【図２】９視点の裸眼立体ディスプレイ装置に２視点のステレオコンテンツを表示させる場合の視点画像の割り当ての例を示す図である。
【図３】１７視点の画像を表示可能な裸眼立体ディスプレイ装置を示す図である。
【図４】図３に示す裸眼立体ディスプレイ装置にステレオコンテンツを表示する場合の各視点における輝度の強度を概念的に示す図である。
【図５】本実施形態の裸眼立体ディスプレイ装置にステレオコンテンツを表示する場合の各視点における輝度の強度を概念的に示す図である。
【図６】本実施形態において輝度を変調する範囲を概念的に示す図である。
【図７】本実施形態で用いる強度変調設定テーブルの一例を示す図である。
【図８】本実施形態の裸眼立体ディスプレイ装置における第１の構成例を示すブロック図である。
【図９】図８における表示装置５０及びレンチキュラーレンズＬＬＳの具体的構成例を示す図である。
【図１０】本実施形態の裸眼立体ディスプレイ装置における第２の構成例を示すブロック図である。
【図１１】第２の構成例で用いる強度変調設定テーブルの一例を示す図である。
【図１２】第２の構成例で用いる視点割り当てテーブルの一例を示す図である。
【図１３】本実施形態の裸眼立体ディスプレイ装置における第３の構成例を示すブロック図である。
【図１４】本実施形態において表示される画像の視点と変調強度との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の裸眼立体ディスプレイ装置の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を用いて、多眼式の裸眼立体ディスプレイ装置において、画像がずれて視認される理由について説明する。図１（Ａ）は、視点０〜８の９視点の映像を表示可能な裸眼立体ディスプレイ装置の構成例である。図１（Ａ）において、複数の画素Ｐxlが水平（Ｈ）及び垂直（Ｖ）方向に配列されている。画素Ｐxlに付している数字はそれぞれの画素Ｐxlがどの視点画像を表示するかを示している。ここでは１つのシリンドリカルレンズしか示していないが、配列された複数の画素Ｐxl上には、レンチキュラーレンズＬＬＳが、シリンドリカルレンズの周期方向が画素Ｐxlの配列の水平方向に対して傾けた状態で配置されている。シリンドリカルレンズ（レンチキュラーレンズＬＬＳ）の周期方向とは、シリンドリカルレンズの境界線Ｌbrと直交する方向である。
【００２０】
ブラックストライプがないと仮定した場合の画素Ｐxlの水平方向の画素ピッチはpx、垂直方向の画素ピッチはpyである。レンチキュラーレンズＬＬＳの水平方向のレンズピッチは4.5px、傾斜角度はtan-1(px/2py)となっている。
【００２１】
図１（Ａ）の裸眼立体ディスプレイ装置をある位置から見た場合、シリンドリカルレンズの境界線Ｌbrから等距離の破線にて示す直線Ｌed上に存在する画素Ｐxlのみが見える。直線Ｌed上に見える画素Ｐxlを白で、他の画素Ｐxlには梨地模様を付している。図１（Ａ）より分かるように、視点０の画像と視点１の画像とが見える。このため、図１（Ｂ）に示すように、視点画像Ｉm1と視点画像Ｉm2とがずれた状態で重なって視認される。視点画像Ｉm1と視点画像Ｉm2との間には視差Ｐaxが存在している。視差Ｐaxが大きい場合には左右に大きくぶれた画像となり、水平方向の解像感が劣化することとなる。
【００２２】
次に、Ｎ視点（Ｎは３以上の整数）の裸眼立体ディスプレイ装置に２視点のステレオコンテンツを表示させる場合について説明する。２視点のステレオコンテンツにおける一方の映像信号によって表示される画像を画像Ａ、他方の映像信号によって表示される画像を画像Ｂとする。Ｎ視点のそれぞれに視点０〜Ｎ−１と符号を付すと、Ｎが偶数であれば、Ｎ視点を２つに分けて、視点０側の半分の視点に画像Ａを割り当てて表示し、視点Ｎ−１側の半分の視点に画像Ｂを割り当てて表示することが考えられる。Ｎが奇数であれば、視点０〜Ｎ−１における中央に位置している視点を除き、視点０側の半分の視点に画像Ａを割り当てて表示し、視点Ｎ−１側の半分の視点に画像Ｂを割り当てて表示し、中央の視点には画像Ａと画像Ｂとのいずれかを割り当てて表示することが考えられる。
【００２３】
図２は、９視点の裸眼立体ディスプレイ装置に２視点のステレオコンテンツにおける画像Ａ，Ｂを表示させる場合を示している。図２の例では、視点０〜４に画像Ａを割り当て、視点５〜８に画像Ｂを割り当てている。図２において、白で示した画素Ｐxlには画像Ａを表示し、ハッチングを付した画素Ｐxlには画像Ｂを表示している。ここでは、レンチキュラーレンズＬＬＳにおける２つのシリンドリカルレンズＬs1，Ｌs2を示している。レンチキュラーレンズＬＬＳが理想レンズであったとしても、領域Ａr1，Ａr2内の画素Ｐxlを見ると、常に画像Ａと画像Ｂとがずれた状態で重なって視認される。図１（Ｂ）で説明したように、視差Ｐaxが存在し、水平方向の解像感が劣化することとなる。
【００２４】
特に、光学部材としてレンチキュラーレンズＬＬＳを用いた裸眼立体ディスプレイ装置においては、レンズで拡大された色画素が明るく視認されることから、視点が切り替わる際に２つの視点画像が重なって視認されると、画像Ａと画像Ｂとで画素値が異なる領域でノイズのように見えて疲労感を与えやすい。Ｎ視点の裸眼立体ディスプレイ装置に２視点のステレオコンテンツを表示させる場合には、視点画像Ｉm1と視点画像Ｉm2との間の視差Ｐaxが大きいことが多く、ノイズとして認識される領域が広いため、特に疲労感を与えやすい。
【００２５】
図３は、１７視点の画像を表示可能な裸眼立体ディスプレイ装置を示している。画素Ｐxlに付している数字はそれぞれの画素Ｐxlが視点０から視点１６のどの視点画像を表示するかを示している。ここでは、レンチキュラーレンズＬＬＳにおける４つのシリンドリカルレンズＬs0〜Ｌs3を示している。レンチキュラーレンズＬＬＳの水平方向のレンズピッチは4.25px、傾斜角度はtan-1(px/2py)である。なお、この条件では、表示可能な視点数は最大で１７視点である。
【００２６】
観察者が所定の位置で図３の裸眼立体ディスプレイ装置を観察した場合、レンチキュラーレンズＬＬＳの境界線Ｌbrから等距離の破線にて示す直線Ｌed上に存在する画素ＰxlのみをレンチキュラーレンズＬＬＳのピッチ幅だけ拡大して視認することになる。シリンドリカルレンズＬs0，Ｌs2における直線Ｌed上の画素Ｐxlに着目すると、視点画像２を中心にして視点画像０，２，４が見える。シリンドリカルレンズＬs1，Ｌs3における直線Ｌed上の画素Ｐxlに着目すると、視点画像３を中心にして視点画像１，３，５が見える。視点画像０，２，４においては視点画像２が最も輝度が高く、視点画像１，３，５においては視点画像３が最も輝度が高いので、視点の中心となっている。即ち、直線Ｌed上の画素Ｐxlを見る観察者は、視点画像２，３を中心に、視点画像０〜５の６視点の画像が重なった状態で視認することになる。裸眼立体ディスプレイ装置を所定の位置から見たときに重なって見える視点数を重複視点数と表現することとする。
【００２７】
図４は、図３に示す裸眼立体ディスプレイ装置における視点０〜８にステレオコンテンツにおける画像Ａを、視点９〜１６にステレオコンテンツにおける画像Ｂを表示する場合の各視点における輝度の強度を概念的に示している。図４において水平方向は観測者の水平位置、垂直上方向は画像Ａの輝度の強度ＳtA、垂直下方向は画像Ｂの輝度の強度ＳtBを示す。強度分布の特性に隣接して付している数字は視点画像の番号である。
【００２８】
図４において、領域ＡrAは画像Ａのみが視認される領域、領域ＡrBは画像Ｂのみが視認される領域である。領域ＡrABは画像Ａ，Ｂ双方が視認される領域である。画像Ａにおける視点４の画像が見える観察点Ｐから右方向に観察点を移動していくと、観察点Ｑから画像Ｂにおける視点９の画像が観測され始め、観察点Ｒで画像Ａと画像Ｂの強度が等しくなる。レンチキュラーレンズＬＬＳを用いた構成では、観察点Ｑから観察点Ｒへと観察点を移動させると、画像Ｂの輝度が急激に強くなるのでノイズとして認識されやすく、疲労感を与えやすい。
【００２９】
そこで、本実施形態においては、図５に示すように画像Ａ，Ｂの輝度を変調する。図６は輝度を変調する範囲を概念的に示している。前述のように、視点０〜１６の１７視点の裸眼立体ディスプレイ装置において、重複視点数は６視点である。図６において、重複している視点の範囲を重複視点範囲Ｗにて示している。重複視点範囲Ｗは画像Ａ側のｋ（ｋは自然数）の範囲と画像Ｂ側のｋの範囲である。Ｗは２ｋである。重複視点数は２ｋの範囲の視点数である。本実施形態においては、少なくとも重複視点範囲Ｗの範囲で画像Ａ，Ｂの輝度を変調する。重複視点範囲Ｗより広い範囲で画像Ａ，Ｂの輝度を変調してもよい。図７は各視点の画像Ａ，Ｂの変調強度を示す強度変調設定テーブルの一例である。図５は、図７に示す変調強度で変調した場合の強度ＳtA，ＳtBを示している。
【００３０】
本実施形態においては、画像Ａが表示される視点と画像Ｂが表示される視点との境界を中心として画像Ａの視点側及び画像Ｂの視点側双方のｋの範囲を変調強度１未満で輝度を変調している。具体的には、観察者が裸眼立体ディスプレイ装置に対する観察点を水平方向に移動させた際に、視点画像が切り替わる境界に対して水平方向前側のｋの視点画像と水平方向後側のｋの視点画像における画素データの輝度を低下させる。
【００３１】
従って、図５に示すように、画像Ａのみが視認される領域ＡrA’と画像Ｂのみが視認される領域ＡrB’が図４の領域ＡrA，ＡrBよりも広くなる。一方、画像Ａ，Ｂ双方が視認される領域ＡrAB’は図４の領域ＡrABよりも狭くなる。画像Ａにおける視点４の画像が見える観察点Ｐから右方向に観察点を移動していくと、観察点Ｑを過ぎても強度ＳtBが小さいので視点９の画像はしばらくの間、認識されない。観察点Ｑから観察点Ｒへと観察点を移動させても画像Ｂの輝度は急激には強くならず緩やかに増加していくので、ノイズとして認識されにくく、疲労感を与えにくい。ノイズとして認識されにくいので、解像感の劣化も抑えることができる。
【００３２】
図７に示す画像Ａ，Ｂの変調強度は単なる一例であり、画像Ａ，Ｂの輝度の変調のさせ方は図７に示すものに限定されるものではない。例えば、視点０，８，９，１６の変調強度を０にしてもよい。図７に示す例や視点０，８，９，１６の変調強度を０にした例は、変調強度を非線形にしたものである。視点０，８，９，１６の変調強度を０．２５にして、変調強度を線形にすることもできる。本実施形態では、視点画像の切り替わる境界である視点０，８，９，１６に近い視点の変調強度を小さく（輝度を低く）するほど効果が高い。そのため、効果を維持したまま輝度を確保するために、視点０，８，９，１６に近い視点画像ほど輝度を落とし、そこから離れるほど輝度の低下度合いを小さくする、非線形な変調とすることが好ましい。
【００３３】
次に、図５に示す輝度変調を実現する裸眼立体ディスプレイ装置の具体的構成例について説明する。
【００３４】
＜第１の構成例＞
図８は裸眼立体ディスプレイ装置の第１の構成例である。第１の構成例は、入力される映像データが２視点のステレオコンテンツであることが予め決まっている場合に好適な構成例である。図８において、一例として液晶パネルである表示装置５０の表面に、光学部材の一例としてのレンチキュラーレンズＬＬＳが装着されている。観測者は、レンチキュラーレンズＬＬＳ側から表示装置５０を観察する。図９に示すように、レンチキュラーレンズＬＬＳは複数のシリンドリカルレンズＬs0，Ｌs1，Ｌs2…が連結されたものである。隣接するシリンドリカルレンズの間は境界線Ｌbrとなっている。
【００３５】
図９に示す例は、図３と同様、１７視点の画像を表示可能な表示装置５０である。それぞれの画素Ｐxlに視点０から視点１６のどの視点画像を表示するかを示している。画素Ｐxlの水平方向の画素ピッチはpx、垂直方向の画素ピッチはpyであり、レンチキュラーレンズＬＬＳの水平方向のレンズピッチは4.25px、傾斜角度はtan-1(px/2py)である。なお、ここでの画素Ｐxlとは色画素である。視差映像を分割する方向は主として水平方向の１次元となっている。
【００３６】
図８において、駆動部１にはステレオコンテンツである映像データが入力される。映像データのフォーマットは任意であり、ライン・バイ・ライン方式、サイド・バイ・サイド方式、フレームシーケンシャル方式等のいずれでもよい。図９に示すように、入力される映像データにおける画像Ａは白で示した画素Ｐxlに割り当てて表示され、画像Ｂはハッチングを付した画素Ｐxlに割り当てて表示される。駆動部１は、入力された映像データにおける画像Ａ，画像Ｂを構成するそれぞれのデータ部分の各画素データを、図９に示すように１７視点の表示装置５０の各画素に割り当てて表示するよう表示装置５０を駆動する。
【００３７】
図８において、テーブル保持部２には、図７に示す強度変調設定テーブルが保持されている。駆動部１は、テーブル保持部２に保持された強度変調設定テーブルに基づいて、表示装置５０の各画素Ｐxlに表示する画素データの輝度を変調させて表示装置５０に表示させる。テーブル保持部２に強度変調設定テーブルを保持させる代わりに、強度を変調させるための関数を保持させておき、関数を用いた計算によって画素データの輝度を変調させてもよい。
【００３８】
第１の構成例は、ステレオコンテンツを表示させるよう表示装置５０を駆動する駆動部１自体が、重複して見える視点画像の画素データの輝度を低下させるように制御する輝度制御部となっている。
【００３９】
＜第２の構成例＞
図１０に示す第２の構成例は、入力される映像データが２視点のステレオコンテンツに限定されない場合に好適な構成例である。図１０において、図８と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００４０】
図１０において、視点数検出部１３及び駆動部１１には映像データが入力される。表示装置５０がＮ視点の画像を表示可能であるとすると、入力される映像データはＮ未満の視点数の視点画像よりなる映像データである。第１の構成例と同様、１７視点の表示装置５０の場合、入力される映像データは１６視点以下の視点数である。映像データは、一例としてヘッダ情報に視点数を示す情報を含んでいる。視点数検出部１３は入力された映像データのヘッダ情報に基づいて視点数ｎを検出する。視点数ｎを示すデータは駆動部１１に入力される。
【００４１】
テーブル保持部１２には、図１１に示す強度変調設定テーブルが保持されている。第２の構成例は、１７視点の表示装置５０に、映像データとして２視点のステレオコンテンツを表示させる場合のみ図５で説明したように輝度を変調し、他の視点数の映像データであれば輝度を変調しないように構成している。図１１に示すように、視点０〜１６に対して、視点数ｎが２以外では輝度を変調しないことを示す“１”が設定されており、視点数ｎが２であれば図７と同様に１未満の変調強度の値が設定されている。
【００４２】
駆動部１１は、視点数ｎを示すデータによって、入力された映像データが２視点のテレオコンテンツであると判断した場合に、テーブル保持部１２に保持された強度変調設定テーブルに基づいて、表示装置５０の各画素Ｐxlに表示する画素データの輝度を変調させて表示装置５０に表示させる。また、駆動部１１は、視点数ｎを示すデータによって、入力された映像データの視点数ｎが２以外であると判断した場合には、テーブル保持部１２に保持された強度変調設定テーブルに基づいて、表示装置５０の各画素Ｐxlに表示する画素データの輝度を変調させることなく表示装置５０に表示させる。
【００４３】
図１２は、視点数検出部１３が検出した視点数ｎを１７視点における視点０〜１６にどのように割り当てるかを示している。視点数検出部１３が検出した視点数ｎが２の列において、“０”は前述の画像Ａを割り当てることを示し、“１”は前述の画像Ｂを割り当てることを示している。テーブル保持部１２は、図１２に示す視点割り当てテーブルも保持している。駆動部１１は、入力された映像データの視点数ｎが２以外である場合には、図１２の視点割り当てテーブルに基づいて視点を１７視点に割り当てて映像データを表示装置５０に表示させる。なお、第２の構成例においては、表示可能な視点数は１７であるので、視点数検出部１３が検出した視点数ｎが１７を超える場合にはエラーであるとして処理してもよい。
【００４４】
第２の構成例も、表示装置５０を駆動する駆動部１１自体が、２視点のテレオコンテンツを表示した場合に重複して見える視点画像の画素データの輝度を低下させるように制御する輝度制御部となっている。
【００４５】
＜第３の構成例＞
図１３に示す第３の構成例は、映像データの輝度を予め変調して駆動部に供給するように構成したものである。図１３において、図８と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図１３において、輝度変調部２４にはステレオコンテンツである映像データが入力される。テーブル保持部２２には、図７と同様の強度変調設定テーブルが保持されている。輝度変調部２４は、テーブル保持部２２に保持された強度変調設定テーブルに基づいて、入力された映像データの各画素データの輝度を変調して駆動部２１へと供給する。駆動部２１へと供給される映像データは、予め図５のような特性の輝度変調が施されたデータとなっている。
【００４６】
駆動部２１は、入力された映像データにおける画像Ａ，画像Ｂを構成するそれぞれのデータ部分の各画素データを、図９で説明したように１７視点の表示装置５０に割り当てて表示するよう表示装置５０を駆動する。この際、駆動部２１は、図８の第１の構成例における駆動部１とは異なり、各画素データを、入力された各画素データの輝度そのままの輝度で表示するよう表示装置５０を駆動する。第３の構成例は、輝度変調部２４が輝度制御部となっている。
【００４７】
＜第４の構成例＞
特に図示しないが、図１０で説明した第２の構成例のように視点数検出部を備えた構成において、第３の構成例と同様に、映像データの輝度を予め変調して駆動部に供給するように構成することも可能である。
【００４８】
図１４は、以上の各構成例において、表示装置５０に表示される画像の視点と変調強度との関係を示している。図１４より分かるように、輝度制御部である駆動部１，１１や輝度変調部２４は、観察者が表示装置５０に対する観察点を水平方向に移動させた際に視点画像が切り替わる境界に対して水平方向前側のｋの視点画像における画素データの輝度を境界に向かうに従って順次減少させる。また、駆動部１，１１や輝度変調部２４は、水平方向後側のｋの視点画像における画素データの輝度を境界から離れるに従って順次増大させる。この際、前述のように、順次減少及び順次増大の特性は、視点の変化に対して上に凸の非線形であることが好ましい。
【００４９】
本実施形態においては、表示装置５０に図１４に示すような特性でステレオコンテンツである映像データが表示されるので、画像Ａから画像Ｂへの切り替わり、画像Ｂから画像Ａへの切り替わりの際に、輝度が緩やかに増加していくことになり、ノイズとして認識されにくく、疲労感を与えにくくすることができる。ノイズとして認識されにくいので、解像感の劣化も抑えることができる。
【００５０】
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。本実施形態においては、Ｎ視点の裸眼立体視を実現させる裸眼立体ディスプレイ装置に２視点のステレオコンテンツを表示する場合を中心として説明したが、本発明はＮ視点の裸眼立体ディスプレイ装置に、Ｎ未満の視点数の映像データを表示させる場合に適用できる。また、本実施形態においては、光学部材としてレンチキュラーレンズを用いた場合を中心として説明したが、光学部材はレンチキュラーレンズに限定されるものではない。但し、光学部材としはレンチキュラーレンズが好ましい。
【符号の説明】
【００５１】
１，１１，２１ 駆動部（輝度制御部）
２，１２，２２ テーブル保持部（保持部）
１３ 視点数検出部
２４ 輝度変調部（輝度制御部）
５０ 表示装置
ＬＬＳ レンチキュラーレンズ（光学部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１次元方向に視差を有する裸眼立体ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンチキュラーレンズ，スリット型のバリア，レンズアレイ等の特殊な光学部材を用いて、印刷面や液晶パネル等の表示装置に表示された画像を複数の視点方向に分割して提示させ、表示装置を視認する位置によって表示画像を変化させる技術が知られている。この技術の１つとして、表示装置を見る人の右目と左目に、同一のオブジェクトであって特定の視差を有する互いに異なる表示画像（視差画像）を入力させることにより、表示画像を立体視させる技術がある。この立体視の技術によれば、立体視させるための特殊な眼鏡をかけずに立体視が可能な裸眼立体ディスプレイ装置を実現することができる。
【０００３】
裸眼立体ディスプレイ装置で画像を立体視させる場合、立体視可能な視認範囲を拡大するため、また、長時間の観賞に耐え得る自然な立体感や滑らかな運動視差を得るために、表示画像を極力細かく分割して視点数を増やしたいという要求がある。最近になって、デジタルサイネージやカーナビゲーション装置等の比較的低解像度の表示装置において、アイキャッチや視認性向上を目的として、視差画像による立体視を行わせるようになってきた。視点数を増やせば増やすほど、解像感が低下する。なお、表示装置自体が物理的に有するものを解像度、人が感じる解像度の程度を解像感とする。低解像度の表示装置において表示画像を立体視させる場合でも、解像感の低下を極力抑え、自然な立体視を実現したいという要求がある。
【０００４】
これらの要求を満たすためには、空間上に表示装置を観察する観察者の目の位置を想定し視点を分割するのではなく、極力細かく視点を分割し、観察者は細かく分割したいずれかの視点で表示装置を見る多眼式が有効である。視差画像の分割数を増やすには、表示装置の画素ピッチに対して表示装置に装着する光学部材、例えばレンチキュラーレンズの場合はレンズピッチを大きくすることが有効である。しかしながら、レンズの拡大効果でレンズピッチに比例して色画素が大きく見えるため、レンズのピッチ方向の視差画像の解像感が著しく低下してしまう。すると、水平方向と垂直方向とで視差画像の解像感が異なってしまうという不具合が発生する。なお、バリア等の光学部材を用いた場合も同様である。
【０００５】
この不具合を解消する技術として、特許文献１に記載されているように、レンチキュラーレンズ（光学部材）を構成するシリンドリカルレンズ（光学要素）の周期方向を表示装置の画素配列の水平方向に対して傾けることが記載されている。特許文献１に記載の技術によれば、水平方向の画素のみではなく垂直方向の画素も用いて１つの３次元画素を構成することにより、立体表示における水平方向の解像感の低下を抑え、水平及び垂直方向の解像感のバランスを向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９４０４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、多視点の裸眼立体ディスプレイ装置に対応した多視点の映像コンテンツを作成するためには、視点数分の複数台のカメラで被写体を撮影するか、コンピュータグラフィックスで視点数分の多視点レンダリングを行う必要がある。前者の場合には、視点数分のカメラが必要となり、撮影するコストも上昇するため、多視点の映像コンテンツはコストが高くなってしまう。後者の場合には、レンダリングの計算量が増大するため、多視点の映像コンテンツはコストが高くなってしまう。
【０００８】
一方、２視点の映像コンテンツは低コストであり、立体視用の眼鏡をかけて視聴する立体映画等の普及で入手しやすい。そこで、３視点以上の裸眼立体ディスプレイ装置に対して、２視点の映像コンテンツ（ステレオコンテンツ）を表示させることが考えられる。３視点以上の裸眼立体ディスプレイ装置にステレオコンテンツを表示させると、裸眼立体ディスプレイ装置をある位置で見たときに、２視点の画像が水平方向にずれた状態で重なって見えてしまう。そのため、２視点の画像の視差が大きい場合には左右に大きくぶれたような画像となり、水平方向の解像感が劣化する。また、２視点の画像が水平方向にずれた部分でノイズとなり、観察者に疲労感を与えてしまう。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑み、光学要素の周期方向を画素配列の水平方向に対して傾斜させた光学部材を用いることによってＮ視点（Ｎは３以上の整数）の裸眼立体視を実現させる裸眼立体ディスプレイ装置に、Ｎ未満の視点数の映像データを表示させる際に、解像感の劣化やノイズの発生を抑えることができる裸眼立体ディスプレイ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】
【００１０】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、複数の画素（Ｐxl）が水平方向及び垂直方向に配列された表示装置（５０）と、複数の光学要素が周期的に配列され、前記光学要素の周期方向が前記表示装置における画素の水平方向に対して傾斜させた状態で前記表示装置上に配置され、Ｎを３以上の整数として、前記複数の画素に対してＮの互いに異なる視点画像からなる第１の映像データの各画素データを割り当てることによって前記表示装置に前記第１の映像データを表示させた際に、前記視点画像をＮの異なる視点方向に分割して提示させるよう構成された光学部材（ＬＬＳ）と、前記複数の画素に対してＮ未満の互いに異なる視点画像からなる第２の映像データの各画素データを割り当てることによって前記表示装置に前記第２の映像データを表示させた状態で、観察者が前記光学部材側から前記表示装置を観察した場合に、重複して見える視点画像の画素データの輝度を低下させるよう制御する輝度制御部（１，１１，２４）とを備えることを特徴とする裸眼立体ディスプレイ装置を提供する。
【００１１】
上記の構成において、前記輝度制御部は、ｋを自然数として重複して見える視点画像の数を２ｋとしたとき、前記観察者が前記表示装置に対する観察点を水平方向に移動させた際に視点画像が切り替わる境界に対して水平方向前側のｋの視点画像と水平方向後側のｋの視点画像における画素データの輝度を低下させることが好ましい。
【００１２】
この場合、各視点画像における画素データの輝度を低下させる特性を設定したテーブル、または、各視点画像における画素データの低下させた輝度を計算するための関数を保持する保持部をさらに備え、前記輝度制御部は、前記保持部に保持されたテーブルまたは関数によって得られた輝度となるよう各視点画像における画素データの輝度を低下させることが好ましい。
【００１３】
上記の構成において、前記表示装置に前記第２の映像データを表示させるよう前記表示装置を駆動する駆動部をさらに備え、前記駆動部を前記輝度制御部とすることができる。また、前記表示装置に前記第２の映像データを表示させるよう前記表示装置を駆動する駆動部と、前記第２の映像データにおける重複して見える視点画像の画素データの輝度を予め低下させて前記駆動部に供給する輝度変調部とをさらに備え、前記輝度変調部を前記輝度制御部とすることができる。
【００１４】
上記の構成において、前記輝度制御部は、前記水平方向前側のｋの視点画像における画素データの輝度を前記境界に向かうに従って順次減少させ、前記水平方向後側のｋの視点画像における画素データの輝度を前記境界から離れるに従って順次増大させることが好ましい。この際、上に凸の関数で非線形に順次減少させ、上に凸の関数で非線形に順次増大させることが好ましい。
【００１５】
上記の構成において、前記第２の映像データの視点数を検出する視点数検出部をさらに備え、前記輝度制御部は、前記視点数検出部が検出した視点数が特定の視点数の場合のみ重複して見える視点画像の画素データの輝度を低下させるよう制御することができる。
【００１６】
上記の構成において、前記光学部材は、レンチキュラーレンズであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の裸眼立体ディスプレイ装置によれば、光学要素の周期方向を画素配列の水平方向に対して傾斜させた光学部材を用いることによってＮ視点の裸眼立体視を実現させる裸眼立体ディスプレイ装置に、Ｎ未満の視点数の映像データを表示させる際に、解像感の劣化やノイズの発生を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】多眼式の裸眼立体ディスプレイ装置において、画像がずれた状態で重なって表示されることを説明するための図である。
【図２】９視点の裸眼立体ディスプレイ装置に２視点のステレオコンテンツを表示させる場合の視点画像の割り当ての例を示す図である。
【図３】１７視点の画像を表示可能な裸眼立体ディスプレイ装置を示す図である。
【図４】図３に示す裸眼立体ディスプレイ装置にステレオコンテンツを表示する場合の各視点における輝度の強度を概念的に示す図である。
【図５】本実施形態の裸眼立体ディスプレイ装置にステレオコンテンツを表示する場合の各視点における輝度の強度を概念的に示す図である。
【図６】本実施形態において輝度を変調する範囲を概念的に示す図である。
【図７】本実施形態で用いる強度変調設定テーブルの一例を示す図である。
【図８】本実施形態の裸眼立体ディスプレイ装置における第１の構成例を示すブロック図である。
【図９】図８における表示装置５０及びレンチキュラーレンズＬＬＳの具体的構成例を示す図である。
【図１０】本実施形態の裸眼立体ディスプレイ装置における第２の構成例を示すブロック図である。
【図１１】第２の構成例で用いる強度変調設定テーブルの一例を示す図である。
【図１２】第２の構成例で用いる視点割り当てテーブルの一例を示す図である。
【図１３】本実施形態の裸眼立体ディスプレイ装置における第３の構成例を示すブロック図である。
【図１４】本実施形態において表示される画像の視点と変調強度との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の裸眼立体ディスプレイ装置の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を用いて、多眼式の裸眼立体ディスプレイ装置において、画像がずれて視認される理由について説明する。図１（Ａ）は、視点０〜８の９視点の映像を表示可能な裸眼立体ディスプレイ装置の構成例である。図１（Ａ）において、複数の画素Ｐxlが水平（Ｈ）及び垂直（Ｖ）方向に配列されている。画素Ｐxlに付している数字はそれぞれの画素Ｐxlがどの視点画像を表示するかを示している。ここでは１つのシリンドリカルレンズしか示していないが、配列された複数の画素Ｐxl上には、レンチキュラーレンズＬＬＳが、シリンドリカルレンズの周期方向が画素Ｐxlの配列の水平方向に対して傾けた状態で配置されている。シリンドリカルレンズ（レンチキュラーレンズＬＬＳ）の周期方向とは、シリンドリカルレンズの境界線Ｌbrと直交する方向である。
【００２０】
ブラックストライプがないと仮定した場合の画素Ｐxlの水平方向の画素ピッチはpx、垂直方向の画素ピッチはpyである。レンチキュラーレンズＬＬＳの水平方向のレンズピッチは4.5px、傾斜角度はtan-1(px/2py)となっている。
【００２１】
図１（Ａ）の裸眼立体ディスプレイ装置をある位置から見た場合、シリンドリカルレンズの境界線Ｌbrから等距離の破線にて示す直線Ｌed上に存在する画素Ｐxlのみが見える。直線Ｌed上に見える画素Ｐxlを白で、他の画素Ｐxlには梨地模様を付している。図１（Ａ）より分かるように、視点０の画像と視点１の画像とが見える。このため、図１（Ｂ）に示すように、視点画像Ｉm1と視点画像Ｉm2とがずれた状態で重なって視認される。視点画像Ｉm1と視点画像Ｉm2との間には視差Ｐaxが存在している。視差Ｐaxが大きい場合には左右に大きくぶれた画像となり、水平方向の解像感が劣化することとなる。
【００２２】
次に、Ｎ視点（Ｎは３以上の整数）の裸眼立体ディスプレイ装置に２視点のステレオコンテンツを表示させる場合について説明する。２視点のステレオコンテンツにおける一方の映像信号によって表示される画像を画像Ａ、他方の映像信号によって表示される画像を画像Ｂとする。Ｎ視点のそれぞれに視点０〜Ｎ−１と符号を付すと、Ｎが偶数であれば、Ｎ視点を２つに分けて、視点０側の半分の視点に画像Ａを割り当てて表示し、視点Ｎ−１側の半分の視点に画像Ｂを割り当てて表示することが考えられる。Ｎが奇数であれば、視点０〜Ｎ−１における中央に位置している視点を除き、視点０側の半分の視点に画像Ａを割り当てて表示し、視点Ｎ−１側の半分の視点に画像Ｂを割り当てて表示し、中央の視点には画像Ａと画像Ｂとのいずれかを割り当てて表示することが考えられる。
【００２３】
図２は、９視点の裸眼立体ディスプレイ装置に２視点のステレオコンテンツにおける画像Ａ，Ｂを表示させる場合を示している。図２の例では、視点０〜４に画像Ａを割り当て、視点５〜８に画像Ｂを割り当てている。図２において、白で示した画素Ｐxlには画像Ａを表示し、ハッチングを付した画素Ｐxlには画像Ｂを表示している。ここでは、レンチキュラーレンズＬＬＳにおける２つのシリンドリカルレンズＬs1，Ｌs2を示している。レンチキュラーレンズＬＬＳが理想レンズであったとしても、領域Ａr1，Ａr2内の画素Ｐxlを見ると、常に画像Ａと画像Ｂとがずれた状態で重なって視認される。図１（Ｂ）で説明したように、視差Ｐaxが存在し、水平方向の解像感が劣化することとなる。
【００２４】
特に、光学部材としてレンチキュラーレンズＬＬＳを用いた裸眼立体ディスプレイ装置においては、レンズで拡大された色画素が明るく視認されることから、視点が切り替わる際に２つの視点画像が重なって視認されると、画像Ａと画像Ｂとで画素値が異なる領域でノイズのように見えて疲労感を与えやすい。Ｎ視点の裸眼立体ディスプレイ装置に２視点のステレオコンテンツを表示させる場合には、視点画像Ｉm1と視点画像Ｉm2との間の視差Ｐaxが大きいことが多く、ノイズとして認識される領域が広いため、特に疲労感を与えやすい。
【００２５】
図３は、１７視点の画像を表示可能な裸眼立体ディスプレイ装置を示している。画素Ｐxlに付している数字はそれぞれの画素Ｐxlが視点０から視点１６のどの視点画像を表示するかを示している。ここでは、レンチキュラーレンズＬＬＳにおける４つのシリンドリカルレンズＬs0〜Ｌs3を示している。レンチキュラーレンズＬＬＳの水平方向のレンズピッチは4.25px、傾斜角度はtan-1(px/2py)である。なお、この条件では、表示可能な視点数は最大で１７視点である。
【００２６】
観察者が所定の位置で図３の裸眼立体ディスプレイ装置を観察した場合、レンチキュラーレンズＬＬＳの境界線Ｌbrから等距離の破線にて示す直線Ｌed上に存在する画素ＰxlのみをレンチキュラーレンズＬＬＳのピッチ幅だけ拡大して視認することになる。シリンドリカルレンズＬs0，Ｌs2における直線Ｌed上の画素Ｐxlに着目すると、視点画像２を中心にして視点画像０，２，４が見える。シリンドリカルレンズＬs1，Ｌs3における直線Ｌed上の画素Ｐxlに着目すると、視点画像３を中心にして視点画像１，３，５が見える。視点画像０，２，４においては視点画像２が最も輝度が高く、視点画像１，３，５においては視点画像３が最も輝度が高いので、視点の中心となっている。即ち、直線Ｌed上の画素Ｐxlを見る観察者は、視点画像２，３を中心に、視点画像０〜５の６視点の画像が重なった状態で視認することになる。裸眼立体ディスプレイ装置を所定の位置から見たときに重なって見える視点数を重複視点数と表現することとする。
【００２７】
図４は、図３に示す裸眼立体ディスプレイ装置における視点０〜８にステレオコンテンツにおける画像Ａを、視点９〜１６にステレオコンテンツにおける画像Ｂを表示する場合の各視点における輝度の強度を概念的に示している。図４において水平方向は観測者の水平位置、垂直上方向は画像Ａの輝度の強度ＳtA、垂直下方向は画像Ｂの輝度の強度ＳtBを示す。強度分布の特性に隣接して付している数字は視点画像の番号である。
【００２８】
図４において、領域ＡrAは画像Ａのみが視認される領域、領域ＡrBは画像Ｂのみが視認される領域である。領域ＡrABは画像Ａ，Ｂ双方が視認される領域である。画像Ａにおける視点４の画像が見える観察点Ｐから右方向に観察点を移動していくと、観察点Ｑから画像Ｂにおける視点９の画像が観測され始め、観察点Ｒで画像Ａと画像Ｂの強度が等しくなる。レンチキュラーレンズＬＬＳを用いた構成では、観察点Ｑから観察点Ｒへと観察点を移動させると、画像Ｂの輝度が急激に強くなるのでノイズとして認識されやすく、疲労感を与えやすい。
【００２９】
そこで、本実施形態においては、図５に示すように画像Ａ，Ｂの輝度を変調する。図６は輝度を変調する範囲を概念的に示している。前述のように、視点０〜１６の１７視点の裸眼立体ディスプレイ装置において、重複視点数は６視点である。図６において、重複している視点の範囲を重複視点範囲Ｗにて示している。重複視点範囲Ｗは画像Ａ側のｋ（ｋは自然数）の範囲と画像Ｂ側のｋの範囲である。Ｗは２ｋである。重複視点数は２ｋの範囲の視点数である。本実施形態においては、少なくとも重複視点範囲Ｗの範囲で画像Ａ，Ｂの輝度を変調する。重複視点範囲Ｗより広い範囲で画像Ａ，Ｂの輝度を変調してもよい。図７は各視点の画像Ａ，Ｂの変調強度を示す強度変調設定テーブルの一例である。図５は、図７に示す変調強度で変調した場合の強度ＳtA，ＳtBを示している。
【００３０】
本実施形態においては、画像Ａが表示される視点と画像Ｂが表示される視点との境界を中心として画像Ａの視点側及び画像Ｂの視点側双方のｋの範囲を変調強度１未満で輝度を変調している。具体的には、観察者が裸眼立体ディスプレイ装置に対する観察点を水平方向に移動させた際に、視点画像が切り替わる境界に対して水平方向前側のｋの視点画像と水平方向後側のｋの視点画像における画素データの輝度を低下させる。
【００３１】
従って、図５に示すように、画像Ａのみが視認される領域ＡrA’と画像Ｂのみが視認される領域ＡrB’が図４の領域ＡrA，ＡrBよりも広くなる。一方、画像Ａ，Ｂ双方が視認される領域ＡrAB’は図４の領域ＡrABよりも狭くなる。画像Ａにおける視点４の画像が見える観察点Ｐから右方向に観察点を移動していくと、観察点Ｑを過ぎても強度ＳtBが小さいので視点９の画像はしばらくの間、認識されない。観察点Ｑから観察点Ｒへと観察点を移動させても画像Ｂの輝度は急激には強くならず緩やかに増加していくので、ノイズとして認識されにくく、疲労感を与えにくい。ノイズとして認識されにくいので、解像感の劣化も抑えることができる。
【００３２】
図７に示す画像Ａ，Ｂの変調強度は単なる一例であり、画像Ａ，Ｂの輝度の変調のさせ方は図７に示すものに限定されるものではない。例えば、視点０，８，９，１６の変調強度を０にしてもよい。図７に示す例や視点０，８，９，１６の変調強度を０にした例は、変調強度を非線形にしたものである。視点０，８，９，１６の変調強度を０．２５にして、変調強度を線形にすることもできる。本実施形態では、視点画像の切り替わる境界である視点０，８，９，１６に近い視点の変調強度を小さく（輝度を低く）するほど効果が高い。そのため、効果を維持したまま輝度を確保するために、視点０，８，９，１６に近い視点画像ほど輝度を落とし、そこから離れるほど輝度の低下度合いを小さくする、非線形な変調とすることが好ましい。
【００３３】
次に、図５に示す輝度変調を実現する裸眼立体ディスプレイ装置の具体的構成例について説明する。
【００３４】
＜第１の構成例＞
図８は裸眼立体ディスプレイ装置の第１の構成例である。第１の構成例は、入力される映像データが２視点のステレオコンテンツであることが予め決まっている場合に好適な構成例である。図８において、一例として液晶パネルである表示装置５０の表面に、光学部材の一例としてのレンチキュラーレンズＬＬＳが装着されている。観測者は、レンチキュラーレンズＬＬＳ側から表示装置５０を観察する。図９に示すように、レンチキュラーレンズＬＬＳは複数のシリンドリカルレンズＬs0，Ｌs1，Ｌs2…が連結されたものである。隣接するシリンドリカルレンズの間は境界線Ｌbrとなっている。
【００３５】
図９に示す例は、図３と同様、１７視点の画像を表示可能な表示装置５０である。それぞれの画素Ｐxlに視点０から視点１６のどの視点画像を表示するかを示している。画素Ｐxlの水平方向の画素ピッチはpx、垂直方向の画素ピッチはpyであり、レンチキュラーレンズＬＬＳの水平方向のレンズピッチは4.25px、傾斜角度はtan-1(px/2py)である。なお、ここでの画素Ｐxlとは色画素である。視差映像を分割する方向は主として水平方向の１次元となっている。
【００３６】
図８において、駆動部１にはステレオコンテンツである映像データが入力される。映像データのフォーマットは任意であり、ライン・バイ・ライン方式、サイド・バイ・サイド方式、フレームシーケンシャル方式等のいずれでもよい。図９に示すように、入力される映像データにおける画像Ａは白で示した画素Ｐxlに割り当てて表示され、画像Ｂはハッチングを付した画素Ｐxlに割り当てて表示される。駆動部１は、入力された映像データにおける画像Ａ，画像Ｂを構成するそれぞれのデータ部分の各画素データを、図９に示すように１７視点の表示装置５０の各画素に割り当てて表示するよう表示装置５０を駆動する。
【００３７】
図８において、テーブル保持部２には、図７に示す強度変調設定テーブルが保持されている。駆動部１は、テーブル保持部２に保持された強度変調設定テーブルに基づいて、表示装置５０の各画素Ｐxlに表示する画素データの輝度を変調させて表示装置５０に表示させる。テーブル保持部２に強度変調設定テーブルを保持させる代わりに、強度を変調させるための関数を保持させておき、関数を用いた計算によって画素データの輝度を変調させてもよい。
【００３８】
第１の構成例は、ステレオコンテンツを表示させるよう表示装置５０を駆動する駆動部１自体が、重複して見える視点画像の画素データの輝度を低下させるように制御する輝度制御部となっている。
【００３９】
＜第２の構成例＞
図１０に示す第２の構成例は、入力される映像データが２視点のステレオコンテンツに限定されない場合に好適な構成例である。図１０において、図８と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００４０】
図１０において、視点数検出部１３及び駆動部１１には映像データが入力される。表示装置５０がＮ視点の画像を表示可能であるとすると、入力される映像データはＮ未満の視点数の視点画像よりなる映像データである。第１の構成例と同様、１７視点の表示装置５０の場合、入力される映像データは１６視点以下の視点数である。映像データは、一例としてヘッダ情報に視点数を示す情報を含んでいる。視点数検出部１３は入力された映像データのヘッダ情報に基づいて視点数ｎを検出する。視点数ｎを示すデータは駆動部１１に入力される。
【００４１】
テーブル保持部１２には、図１１に示す強度変調設定テーブルが保持されている。第２の構成例は、１７視点の表示装置５０に、映像データとして２視点のステレオコンテンツを表示させる場合のみ図５で説明したように輝度を変調し、他の視点数の映像データであれば輝度を変調しないように構成している。図１１に示すように、視点０〜１６に対して、視点数ｎが２以外では輝度を変調しないことを示す“１”が設定されており、視点数ｎが２であれば図７と同様に１未満の変調強度の値が設定されている。
【００４２】
駆動部１１は、視点数ｎを示すデータによって、入力された映像データが２視点のテレオコンテンツであると判断した場合に、テーブル保持部１２に保持された強度変調設定テーブルに基づいて、表示装置５０の各画素Ｐxlに表示する画素データの輝度を変調させて表示装置５０に表示させる。また、駆動部１１は、視点数ｎを示すデータによって、入力された映像データの視点数ｎが２以外であると判断した場合には、テーブル保持部１２に保持された強度変調設定テーブルに基づいて、表示装置５０の各画素Ｐxlに表示する画素データの輝度を変調させることなく表示装置５０に表示させる。
【００４３】
図１２は、視点数検出部１３が検出した視点数ｎを１７視点における視点０〜１６にどのように割り当てるかを示している。視点数検出部１３が検出した視点数ｎが２の列において、“０”は前述の画像Ａを割り当てることを示し、“１”は前述の画像Ｂを割り当てることを示している。テーブル保持部１２は、図１２に示す視点割り当てテーブルも保持している。駆動部１１は、入力された映像データの視点数ｎが２以外である場合には、図１２の視点割り当てテーブルに基づいて視点を１７視点に割り当てて映像データを表示装置５０に表示させる。なお、第２の構成例においては、表示可能な視点数は１７であるので、視点数検出部１３が検出した視点数ｎが１７を超える場合にはエラーであるとして処理してもよい。
【００４４】
第２の構成例も、表示装置５０を駆動する駆動部１１自体が、２視点のテレオコンテンツを表示した場合に重複して見える視点画像の画素データの輝度を低下させるように制御する輝度制御部となっている。
【００４５】
＜第３の構成例＞
図１３に示す第３の構成例は、映像データの輝度を予め変調して駆動部に供給するように構成したものである。図１３において、図８と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。図１３において、輝度変調部２４にはステレオコンテンツである映像データが入力される。テーブル保持部２２には、図７と同様の強度変調設定テーブルが保持されている。輝度変調部２４は、テーブル保持部２２に保持された強度変調設定テーブルに基づいて、入力された映像データの各画素データの輝度を変調して駆動部２１へと供給する。駆動部２１へと供給される映像データは、予め図５のような特性の輝度変調が施されたデータとなっている。
【００４６】
駆動部２１は、入力された映像データにおける画像Ａ，画像Ｂを構成するそれぞれのデータ部分の各画素データを、図９で説明したように１７視点の表示装置５０に割り当てて表示するよう表示装置５０を駆動する。この際、駆動部２１は、図８の第１の構成例における駆動部１とは異なり、各画素データを、入力された各画素データの輝度そのままの輝度で表示するよう表示装置５０を駆動する。第３の構成例は、輝度変調部２４が輝度制御部となっている。
【００４７】
＜第４の構成例＞
特に図示しないが、図１０で説明した第２の構成例のように視点数検出部を備えた構成において、第３の構成例と同様に、映像データの輝度を予め変調して駆動部に供給するように構成することも可能である。
【００４８】
図１４は、以上の各構成例において、表示装置５０に表示される画像の視点と変調強度との関係を示している。図１４より分かるように、輝度制御部である駆動部１，１１や輝度変調部２４は、観察者が表示装置５０に対する観察点を水平方向に移動させた際に視点画像が切り替わる境界に対して水平方向前側のｋの視点画像における画素データの輝度を境界に向かうに従って順次減少させる。また、駆動部１，１１や輝度変調部２４は、水平方向後側のｋの視点画像における画素データの輝度を境界から離れるに従って順次増大させる。この際、前述のように、順次減少及び順次増大の特性は、視点の変化に対して上に凸の非線形であることが好ましい。
【００４９】
本実施形態においては、表示装置５０に図１４に示すような特性でステレオコンテンツである映像データが表示されるので、画像Ａから画像Ｂへの切り替わり、画像Ｂから画像Ａへの切り替わりの際に、輝度が緩やかに増加していくことになり、ノイズとして認識されにくく、疲労感を与えにくくすることができる。ノイズとして認識されにくいので、解像感の劣化も抑えることができる。
【００５０】
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。本実施形態においては、Ｎ視点の裸眼立体視を実現させる裸眼立体ディスプレイ装置に２視点のステレオコンテンツを表示する場合を中心として説明したが、本発明はＮ視点の裸眼立体ディスプレイ装置に、Ｎ未満の視点数の映像データを表示させる場合に適用できる。また、本実施形態においては、光学部材としてレンチキュラーレンズを用いた場合を中心として説明したが、光学部材はレンチキュラーレンズに限定されるものではない。但し、光学部材としはレンチキュラーレンズが好ましい。
【符号の説明】
【００５１】
１，１１，２１ 駆動部（輝度制御部）
２，１２，２２ テーブル保持部（保持部）
１３ 視点数検出部
２４ 輝度変調部（輝度制御部）
５０ 表示装置
ＬＬＳ レンチキュラーレンズ（光学部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が水平方向及び垂直方向に配列された表示装置と、
複数の光学要素が周期的に配列され、前記光学要素の周期方向が前記表示装置における画素の水平方向に対して傾斜させた状態で前記表示装置上に配置され、Ｎを３以上の整数として、前記複数の画素に対してＮの互いに異なる視点画像からなる第１の映像データの各画素データを割り当てることによって前記表示装置に前記第１の映像データを表示させた際に、前記視点画像をＮの異なる視点方向に分割して提示させるよう構成された光学部材と、
前記複数の画素に対してＮ未満の互いに異なる視点画像からなる第２の映像データの各画素データを割り当てることによって前記表示装置に前記第２の映像データを表示させた状態で、観察者が前記光学部材側から前記表示装置を観察した場合に、重複して見える視点画像の画素データの輝度を低下させるよう制御する輝度制御部と、
を備えることを特徴とする裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記輝度制御部は、ｋを自然数として重複して見える視点画像の数を２ｋとしたとき、前記観察者が前記表示装置に対する観察点を水平方向に移動させた際に視点画像が切り替わる境界に対して水平方向前側のｋの視点画像と水平方向後側のｋの視点画像における画素データの輝度を低下させる
ことを特徴とする請求項１記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項３】
各視点画像における画素データの輝度を低下させる特性を設定したテーブル、または、各視点画像における画素データの低下させた輝度を計算するための関数を保持する保持部をさらに備え、
前記輝度制御部は、前記保持部に保持されたテーブルまたは関数によって得られた輝度となるよう各視点画像における画素データの輝度を低下させる
ことを特徴とする請求項２記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項４】
前記表示装置に前記第２の映像データを表示させるよう前記表示装置を駆動する駆動部をさらに備え、
前記駆動部が前記輝度制御部となっている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項５】
前記表示装置に前記第２の映像データを表示させるよう前記表示装置を駆動する駆動部と、
前記第２の映像データにおける重複して見える視点画像の画素データの輝度を予め低下させて前記駆動部に供給する輝度変調部と、
をさらに備え、
前記輝度変調部が前記輝度制御部となっている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項６】
前記輝度制御部は、前記水平方向前側のｋの視点画像における画素データの輝度を前記境界に向かうに従って順次減少させ、前記水平方向後側のｋの視点画像における画素データの輝度を前記境界から離れるに従って順次増大させる
ことを特徴とする請求項２または３に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項７】
前記輝度制御部は、前記水平方向前側のｋの視点画像における画素データの輝度を前記境界に向かうに従って上に凸な関数で非線形に順次減少させ、前記水平方向後側のｋの視点画像における画素データの輝度を前記境界から離れるに従って上に凸な関数で非線形に順次増大させる
ことを特徴とする請求項６記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項８】
前記第２の映像データの視点数を検出する視点数検出部をさらに備え、
前記輝度制御部は、前記視点数検出部が検出した視点数が特定の視点数の場合のみ重複して見える視点画像の画素データの輝度を低下させるよう制御する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記光学部材は、レンチキュラーレンズであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項１】
複数の画素が水平方向及び垂直方向に配列された表示装置と、
複数の光学要素が周期的に配列され、前記光学要素の周期方向が前記表示装置における画素の水平方向に対して傾斜させた状態で前記表示装置上に配置され、Ｎを３以上の整数として、前記複数の画素に対してＮの互いに異なる視点画像からなる第１の映像データの各画素データを割り当てることによって前記表示装置に前記第１の映像データを表示させた際に、前記視点画像をＮの異なる視点方向に分割して提示させるよう構成された光学部材と、
前記複数の画素に対してＮ未満の互いに異なる視点画像からなる第２の映像データの各画素データを割り当てることによって前記表示装置に前記第２の映像データを表示させた状態で、観察者が前記光学部材側から前記表示装置を観察した場合に、重複して見える視点画像の画素データの輝度を低下させるよう制御する輝度制御部と、
を備えることを特徴とする裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記輝度制御部は、ｋを自然数として重複して見える視点画像の数を２ｋとしたとき、前記観察者が前記表示装置に対する観察点を水平方向に移動させた際に視点画像が切り替わる境界に対して水平方向前側のｋの視点画像と水平方向後側のｋの視点画像における画素データの輝度を低下させる
ことを特徴とする請求項１記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項３】
各視点画像における画素データの輝度を低下させる特性を設定したテーブル、または、各視点画像における画素データの低下させた輝度を計算するための関数を保持する保持部をさらに備え、
前記輝度制御部は、前記保持部に保持されたテーブルまたは関数によって得られた輝度となるよう各視点画像における画素データの輝度を低下させる
ことを特徴とする請求項２記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項４】
前記表示装置に前記第２の映像データを表示させるよう前記表示装置を駆動する駆動部をさらに備え、
前記駆動部が前記輝度制御部となっている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項５】
前記表示装置に前記第２の映像データを表示させるよう前記表示装置を駆動する駆動部と、
前記第２の映像データにおける重複して見える視点画像の画素データの輝度を予め低下させて前記駆動部に供給する輝度変調部と、
をさらに備え、
前記輝度変調部が前記輝度制御部となっている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項６】
前記輝度制御部は、前記水平方向前側のｋの視点画像における画素データの輝度を前記境界に向かうに従って順次減少させ、前記水平方向後側のｋの視点画像における画素データの輝度を前記境界から離れるに従って順次増大させる
ことを特徴とする請求項２または３に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項７】
前記輝度制御部は、前記水平方向前側のｋの視点画像における画素データの輝度を前記境界に向かうに従って上に凸な関数で非線形に順次減少させ、前記水平方向後側のｋの視点画像における画素データの輝度を前記境界から離れるに従って上に凸な関数で非線形に順次増大させる
ことを特徴とする請求項６記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項８】
前記第２の映像データの視点数を検出する視点数検出部をさらに備え、
前記輝度制御部は、前記視点数検出部が検出した視点数が特定の視点数の場合のみ重複して見える視点画像の画素データの輝度を低下させるよう制御する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記光学部材は、レンチキュラーレンズであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２４９０６０（Ｐ２０１２−２４９０６０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８９２１（Ｐ２０１１−１１８９２１）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
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