裸眼立体ディスプレイ装置
【課題】シリンドリカルレンズ12のレンズピッチや傾斜角が初期値から変化しても、視差映像に線状のノイズの発生を抑制する。
【解決手段】裸眼立体ディスプレイ装置は、水平・垂直方向に色画素が配列された二次元ディスプレイ11と、色画素がそれを通して観察され、互いに平行に配列された複数のシリンドリカルレンズ12と、シリンドリカルレンズ12の周辺温度を測定する温度センサ31と、測定された周辺温度に基づいて視差映像を変更する視差映像変更部22とを備える。水平画素ピッチpx、垂直画素ピッチpy、水平レンズピッチLx、垂直方向に対するシリンドリカルレンズ12の境界線の傾斜角θとし、Ax及びAyが互いに素な自然数であり、Axが2以上であり、Bxが(2)式に示す数値GFが整数となる最小の自然数である場合、px、py、Lx、及びθは、(1)〜(3)式の関係式を満たす。
【解決手段】裸眼立体ディスプレイ装置は、水平・垂直方向に色画素が配列された二次元ディスプレイ11と、色画素がそれを通して観察され、互いに平行に配列された複数のシリンドリカルレンズ12と、シリンドリカルレンズ12の周辺温度を測定する温度センサ31と、測定された周辺温度に基づいて視差映像を変更する視差映像変更部22とを備える。水平画素ピッチpx、垂直画素ピッチpy、水平レンズピッチLx、垂直方向に対するシリンドリカルレンズ12の境界線の傾斜角θとし、Ax及びAyが互いに素な自然数であり、Axが2以上であり、Bxが(2)式に示す数値GFが整数となる最小の自然数である場合、px、py、Lx、及びθは、(1)〜(3)式の関係式を満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、1次元方向に視差を持つ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の映像を複数の視点方向に分割させ、視聴位置によって表示映像を変化させる技術が知られている。特に、右目と左目に、同一のオブジェクトに対し特定の視差を持った異なる表示映像(視差映像)が入力されるように設定する。これにより、眼鏡をかけずに立体視が可能な立体映像表示装置(以後、「裸眼立体ディスプレイ装置」という)が実現可能である。なお、本出願において、視差映像を分割する方向は主に水平方向に1次元とする。
【0003】
裸眼立体ディスプレイ装置にて立体視を行う場合は、立体視可能な視聴範囲を拡大するため、また、長時間の視聴に耐えうる自然な立体感、滑らかな運動視差を得るために、視差映像をより多くの方向に細かく分割して、視点の数を増やす要求がある。
【0004】
また、最近では視差映像による立体視を、アイキャッチ、視認性向上を目的としてデジタルサイネージ、カーナビゲーション等に応用することが検討されている。これらの応用を考えた場合、低解像度の表示装置を用いた場合であっても、できるだけ細かく視差映像を分割して、自然な立体視を実現することが求められる。
【0005】
これに対しては、空間上に視聴者の目の位置を想定し視点を分割するのではなく、なるべく細かく視点を分割し、視聴者はその何れかを見る、という考え方(多眼式)が有効である。視差映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レンズピッチを大きくすることが有効である。しかし、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映像の解像感が著しく低下してしまう。これにより、水平方向と垂直方向で視差映像の解像度が異なるという課題が発生する。
【0006】
これに対し、特許文献1では、レンチキュラーレンズを画素配列に対して傾けることで、水平方向の画素のみではなく、垂直方向の画素も用いて一つの3次元画素を構成している。これにより、3次元表示の水平方向の解像度の低下を抑え、水平方向及び垂直方向の解像度のバランスを向上できることが報告されている。
【0007】
一方、二次元表示との共存やコストの面で、すでに広く普及しているR(赤)、G(緑)、B(青)の色画素からなり、同色の色画素が垂直方向に規則正しく配列している表示装置を用いた裸眼立体ディスプレイ装置が必要とされている。
【0008】
特許文献2及び特許文献3では、レンチキュラーレンズの表示装置に対する傾斜角を工夫し、全ての水平方向に対して3種類の色画素を均等に使用している。これにより、水平方向に異なる色画素、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)がストライプ状に垂直配列された表示装置を利用する場合であっても、色ムラ、輝度ムラが低減できることが報告されている。また、特許文献2の第1図では、レンチキュラーレンズのピッチを画素ピッチの7/2倍とし、2本のレンズにまたがって水平方向に7つの視差映像を分割する構成が紹介されている。このように、レンズピッチを画素ピッチの整数倍からずらすと、レンズのピッチが小さくても、視差映像を多くの方向に細かく分割できるので、前述の課題や要求に応えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平9−236777号公報
【特許文献2】特開2005−309374号公報
【特許文献3】特開2006−48659号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかし、水平方向のレンズピッチを画素ピッチの整数倍からずらすと、複数の視差映像が複数のレンズにまたがって分割され、以下に示すように、レンズ境界線に平行な斜線状のノイズが発生するという課題がある。
【0011】
図16(a)は、表示装置が備える色画素53の配置パターン(矩形)とレンチキュラーレンズ52a、52bとの対応位置関係を示しており、斜線は隣接するレンチキュラーレンズ52a、52b、・・・の境界線bl1〜bl3である。また、各画素53に付された数字(1〜7)は、視差映像の番号を示し、番号は、水平方向に分割して提示する際の方向に対応する。また、図16(b)は、裸眼立体ディスプレイ装置50と視差映像SP1〜SP7の方向、及び対応するレンチキュラーレンズ52a、52bを示している。
【0012】
図16では、水平レンズピッチは水平画素ピッチの7/2倍となっており、レンチキュラーレンズ52aは視差映像SP2、SP4、SP6に対応し、レンチキュラーレンズ52bは視差映像SP1、SP3、SP5、SP7に対応する。つまり、視差映像SP1〜SP7が2本のレンチキュラーレンズ52a、52bにまたがって分割されている。ここで、レンチキュラーレンズ52a、52bを通して見ると、各視差映像に対応する色画素53は、レンズピッチ方向に、レンズピッチいっぱいに広がって見える。よって、視差映像SP1を観察する場合、図16(c)のように、視差映像SP1に対応する色画素53は、レンチキュラーレンズ52bには存在するが、レンチキュラーレンズ52aには存在しない。このため、レンチキュラーレンズ52bを通して視差映像SP1を見ることができるが、レンチキュラーレンズ52aを通して視差映像SP1を見ることはできない。
【0013】
したがって、視差画像全体として、レンチキュラーレンズ52a、52bの境界線bl1〜bl3に平行な斜線状のノイズが発生する。実際には、レンチキュラーレンズ52aには、視差映像SP7と、視差映像SP2の中間像が少しずつ見えることになる。しかし、視差映像SP1と視差映像SP2、SP7とで対応するする色画素が異なる場合は、斜線状のノイズが発生してしまう。さらに、多くのレンチキュラーレンズにまたがって視差映像を分割する場合は、対応する色画素が存在せず、視差映像が見えないレンチキュラーレンズが増えるので、斜線状のノイズがさらに顕著に発生する。
【0014】
ただし、特許文献1及び2に従ってレンチキュラーレンズの表示装置に対する傾斜角を適切に設計して、色画素とレンチキュラーレンズとを設計通りに組み立てれば、線状のノイズが無い良好な視差映像が得られる場合がある。しかし、この場合であっても、例えば、レンチキュラーレンズが周辺温度の変化により収縮或いは膨張してしまったり、製造誤差があったりすると、レンチキュラーレンズと画素との相対位置が初期値から変化してしまう。この変化に従って視差映像を再構築すると、線状のノイズが発生してしまう、という課題があった。
【0015】
図17(a)は、視差映像をある一点より観察した時の様子をシミュレートした視差映像を示す。なお、この時のレンチキュラーレンズの傾斜角を9.46°とし、水平方向のレンズピッチを画素ピッチの8倍とする。また、図17(b)は、温度変化によりレンズピッチが0.5%膨張した場合、レンチキュラーレンズの膨張を考慮して再構築した視差映像を、図17(a)と同様にして示す。図17(b)に示すように、再構築後は、再構築前(図17(a))には無かった斜線状のノイズが確認できる。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明は上記課題に鑑みて成されたものである。すなわち、本発明は、水平方向及び垂直方向の各々に色画素が配列された二次元ディスプレイと、二次元ディスプレイの上に配置され、色画素がそれを通して観察され、且つ、互いに平行に配列された複数のシリンドリカルレンズとを備え、水平方向に複数の視差映像に分割して表示する裸眼立体ディスプレイ装置に関する。本発明の裸眼立体ディスプレイ装置において、色画素の水平方向の画素ピッチをpxとし、垂直方向の画素ピッチをpyとし、シリンドリカルレンズの水平方向のレンズピッチをLxとし、垂直方向に対するシリンドリカルレンズの境界線の傾斜角をθとし、Ax及びAyが互いに素な自然数であり、Axが2以上であり、Bxが(2)式に示す数値GFが整数となる最小の自然数である場合、
【0017】
θ=arctan{(Ax・px)/(Ay・py)} ・・・(1)
GF=Bx・Lx/px ・・・(2)
Ay≧Bx≧2 かつ Ax≧2 ・・・(3)
【0018】
px、py、Lx、及びθは、(1)式〜(3)式に示す関係式を満たしている。
【0019】
本発明は、その第1の態様として、裸眼立体ディスプレイ装置が、シリンドリカルレンズの周辺温度を測定する温度センサと、温度センサにより測定された周辺温度に基づいて、視差映像を変更する視差映像変更部とをさらに備えることを要旨とする。
【0020】
本発明の第1の態様において、視差映像変更部は、複数の周辺温度と複数の周辺温度に対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部を有し、視差映像変更部は、視差映像保存部を参照して、温度センサにより測定された周辺温度に対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイに表示させてもよい。
【0021】
或いは、視差映像変更部は、温度センサにより測定された周辺温度に基づいて、シリンドリカルレンズのレンズピッチの伸縮量を求め、レンズピッチの伸縮量に基づいて、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を二次元ディスプレイに表示させても構わない。
【0022】
本発明は、その第2の態様として、裸眼立体ディスプレイ装置が、シリンドリカルレンズのレンズピッチの製造誤差、及びシリンドリカルレンズの境界線の傾斜角の製造誤差を保存する製造誤差保存部と、製造誤差保存部に保存された製造誤差に基づいて、視差映像を変更する視差映像変更部とをさらに備えることを要旨とする。
【0023】
本発明の第2の態様において、視差映像変更部は、複数の製造誤差と複数の製造誤差に対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部を有し、視差映像変更部は、視差映像保存部を参照して、製造誤差保存部に保存された製造誤差に対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を前記二次元ディスプレイに表示させてもよい。
【0024】
或いは、視差映像変更部は、製造誤差保存部に保存された製造誤差に基づいて、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を二次元ディスプレイに表示させても構わない。
【0025】
本発明は、その第3の態様として、裸眼立体ディスプレイ装置が、シリンドリカルレンズから視聴者までの距離を測定する距離測定部と、距離測定部により測定された距離に基づいて、視差映像を変更する視差映像変更部とをさらに備えることを要旨とする。
【0026】
本発明の第3の態様において、視差映像変更部は、距離測定部により測定された距離に基づいて、シリンドリカルレンズの適正レンズピッチを計算し、視差映像変更部は、複数の適正レンズピッチと複数の適正レンズピッチに対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部を有し、視差映像変更部は、視差映像保存部を参照して、計算した適正レンズピッチに対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイに表示させてもよい。
【0027】
或いは、視差映像変更部は、距離測定部により測定された距離に基づいて、シリンドリカルレンズの適正レンズピッチを計算し、計算した適正レンズピッチに基づいて、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を二次元ディスプレイに表示させても構わない。
【0028】
本発明は、その第4の態様として、裸眼立体ディスプレイ装置が、シリンドリカルレンズの複数のレンズピッチ及びシリンドリカルレンズの境界線の複数の傾斜角に基づいて構築された複数種類の視差映像の中から、視聴者により選択された視差映像を受け付ける視差映像選択部と、視差映像選択部が受け付けた視差映像に対応するレンズピッチ及び傾斜角を保存するレンズパラメータ保存部と、レンズパラメータ保存部に保存されたレンズピッチ及び傾斜角に基づいて、二次元ディスプレイに表示される視差映像を変更する視差映像変更部とをさらに備えることを要旨とする。
【0029】
本発明の第1乃至第4の態様に係わる二次元ディスプレイにおいて、D種類の異なる色の色画素が水平方向に周期的に配列され、同じ色の色画素が垂直方向に配列され、Dは3以上の自然数であり、(4)式を満たす自然数α及びβのうち、(5)式に示すGHが最小となるα、βをα0及びβ0とした場合、
【0030】
α・px+β・py・tanθ=Lx ・・・(4)
GH=(α・px)2+(β・py)2 ・・・(5)
【0031】
α0がDの倍数でないことが望ましい。
【発明の効果】
【0032】
本発明の裸眼立体ディスプレイ装置によれば、シリンドリカルレンズのレンズピッチや傾斜角が初期値から変化して、レンズピッチや傾斜角の変化に従って視差映像を変更した場合であっても、線状のノイズの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】図1(a)は、本発明の第1の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置の全体構成を示すブロック図であり、図1(b)は、図1(a)の視差映像保存部32に保存されている視差映像S1〜S3と温度範囲との関係を示すテーブルである。
【図2】図2は、図1の領域MEの二次元ディスプレイ11及び複数のシリンドリカルレンズ12を拡大した平面図である。
【図3】図3は、シリンドリカルレンズの傾斜角θを、θ=arctan(px/(2・py))=9.46°とし、水平レンズピッチLxを、Lx=7・pxとした第1の比較例を示す平面図である。
【図4】図4は、θ=9.46°とし、水平レンズピッチLx=L/cosθを、13・px/4=3.25・pxとした第2の比較例を示す平面図である。
【図5】図5は、θ=10.23°とし、Lx=3.25・pxとした本発明の第1の実施の形態を示す平面図である。
【図6】図6は、色むらを抑制するために各パラメータが満たすべき条件を説明するための模式図である。
【図7】図7は、裸眼立体ディスプレイ装置における視差映像の変更動作の一例を示すフローチャートである。
【図8】図8は、実施例1に係わる裸眼立体ディスプレイ装置の構成を示す平面図である。
【図9】図9は、図8の裸眼立体ディスプレイ装置の各パラメータの緒言を示すテーブルである。
【図10】図10は、61個に分割された視差映像を、シリンドリカルレンズ12を通して1点から観測した時の様子を示したシミュレート画像であって、図10(a)は再構築前、図10(b)は再構築後を示す。
【図11】図11(a)は、本発明の第2の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置の全体構成を示すブロック図であり、図11(b)は、図11(a)の視差映像保存部34に保存されている視差映像と製造誤差との関係を示すテーブルであり、図11(c)は、図11(b)の各視差映像S1〜S9を作成する際に用いられるシリンドリカルレンズ12のパラメータを示すテーブルである。
【図12】図12は、第2の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置における視差映像の変更動作の一例を示すフローチャートである。
【図13】図13(a)は、本発明の第3の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置の全体構成を示すブロック図であり、図13(b)は、図13(a)の視差映像保存部34に保存されている視差映像S1〜S3と適正レンズピッチL’との関係を示すテーブルである。
【図14】図14は、第3の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置における視差映像の変更動作の一例を示すフローチャートである。
【図15】図15は、本発明の第4の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図16】図16(a)〜図16(c)は、レンチキュラーレンズ52a、52bの境界線bl1〜bl3に平行な斜線状のノイズが発生することを説明するための図である。
【図17】図17(a)は、斜線状のノイズが発生していない再構築前の視差映像を示す斜視図であり、図17(b)は、斜線状のノイズが発生している再構築後の視差映像を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付している。
【0035】
(第1の実施の形態)
<二次元ディスプレイ11及びレンチキュラーシート14の構成>
図1(a)を参照して、本発明の第1の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置の構成を説明する。第1の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置は、水平方向に複数の視差映像に分割して表示する装置であって、水平方向及び垂直方向の各々に所定のピッチで色画素が配列された二次元ディスプレイ11と、二次元ディスプレイ11の表示面上に配置されたレンチキュラーシート14とを備える。レンチキュラーシート14は、互いに平行に配列された複数のシリンドリカルレンズ12からなる。シリンドリカルレンズ12の境界線は、互いに平行な直線を成し、二次元ディスプレイ11の垂直方向に対して傾斜している。二次元ディスプレイ11として、液晶ディスプレイ(LCD)パネル、ブラウン管(CRT)、プラズマディスプレイなどを用いることができる。シリンドリカルレンズ12は、例えば、少なくとも可視光に対して高い透過性を有する合成樹脂(プラスティックを含む)を用いて製造することができる。
【0036】
図2を参照して、図1の二次元ディスプレイ11及び複数のシリンドリカルレンズ12の詳細な構成を説明する。図2は、図1の領域MEの二次元ディスプレイ11及び複数のシリンドリカルレンズ12を拡大した平面図である。二次元ディスプレイ11は、垂直方向及び水平方向の各々に所定のピッチで配列された色画素13を備える。図2の垂直方向及び水平方向に配列された複数の矩形は、二次元ディスプレイ11の色画素13を示している。二次元ディスプレイ11において、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3種類の異なる色の色画素13が水平方向に周期的に配列され、同じ色の色画素が垂直方向に配列されている。図2の矩形内に記載されているR、G及びBは、これらの色の種類を示す。
【0037】
複数のシリンドリカルレンズ12a、12b、12c、・・・は、互いに平行に一次元方向に配列されている。色画素13は、複数のシリンドリカルレンズ12を通して視認される。シリンドリカルレンズ12a、12b、12cの境界線BL1〜BL4は、互いに平行な直線を成し、二次元ディスプレイ11の垂直方向VLに対して傾斜している。境界線BL1〜BL4の傾斜角を「θ」とする。
【0038】
なお、シリンドリカルレンズ12a、12b、12cの境界線BL1〜BL4に垂直な方向のレンズピッチ(以後、単に「レンズピッチ」という)を「L」とし、シリンドリカルレンズ12の水平方向のレンズピッチ(以後、単に「水平レンズピッチ」という)を「Lx」とする。また、色画素13の水平方向の画素ピッチ(以後、「水平画素ピッチ」という)を「px」とし、色画素13の垂直方向の画素ピッチ(以後、「垂直画素ピッチ」という)を「py」とする。以後の説明において、py/px=3とするが、py/pxは3以外の数値であってもよい。シリンドリカルレンズ12a、12b、12cは、境界線BL1〜BL4に垂直な方向にのみ光を屈折させる。
【0039】
次に、二次元ディスプレイ11の解像度を上げずに視差映像をより細かく分割する方法について説明する。
【0040】
図3は、シリンドリカルレンズ12の傾斜角θを、θ=arctan(px/(2・py))=9.46°とし、水平レンズピッチLxを、Lx=7・pxとした第1の比較例を示す。ある方向から、シリンドリカルレンズ12を通して二次元ディスプレイ11の色画素を見ると、シリンドリカルレンズ12の境界線bl1、bl2から等距離にある色画素のみが見える。見ることができる色画素の境界線bl1、bl2からの距離は、見る方向に応じて変化する。境界線bl1、bl1に沿ってR、G及びBの3種類の色画素が周期的に現れ、結果的に二次元ディスプレイ11の表示面内で各色画素が均一に使用される。
【0041】
しかし、図3の第1の比較例では水平レンズピッチLxが水平画素ピッチpxの整数倍であるため、境界線bl1、bl2と二次元ディスプレイ11の色画素との相対位置を水平画素ピッチpx以下に分割することができない。
【0042】
そこで、前述したように、水平レンズピッチLxを水平画素ピッチpxの整数倍からずらすことにより、二次元ディスプレイ11の色画素との相対位置を水平画素ピッチpx以下に分割する。これにより、複数の視差映像が複数のシリンドリカルレンズ12にまたがって分割され、二次元ディスプレイ11の解像度を上げずに、多数の視差映像に分割することができる。
【0043】
図4は、θ=9.46°とし、水平レンズピッチLx=L/cosθを、13・px/4=3.25・pxとした第2の比較例を示す。各色画素に記載された数字は、13分割された視差映像の番号を示している。13個の視差映像が、4本のシリンドリカルレンズ52a〜52bにまたがって分割されている。
【0044】
しかし、第2の比較例では、シリンドリカルレンズ52a〜52dの境界線bl1〜bl5に平行な斜線状のノイズが発生するという課題がある。
【0045】
図4を見ると、シリンドリカルレンズ52a、52cは奇数番号の視差映像のみに対応し、シリンドリカルレンズ52b、52dは偶数番号の視差映像のみに対応している。よって、シリンドリカルレンズ52b、52dには奇数番号の視差映像は表示されず、シリンドリカルレンズ52a、52cには偶数番号の視差映像は表示されない。よって、水平方向に視差を持つ視差画像SP1〜SP13を順次対応させた場合に、シリンドリカルレンズ52a〜52dの境界線bl1〜bl5に平行な斜線状のノイズが発生する。また、水平レンズピッチLxを調整し、さらに細かく視差映像を分割すると、シリンドリカルレンズ1本を見たときに、表示されない視点の割合が増えるため、斜線状のノイズは顕著となる。
【0046】
これに対して、第1の実施の形態では、シリンドリカルレンズ52a〜52bの傾斜角θを適切に設定することにより、総ての視差画像SP1〜SP13を1本のシリンドリカルレンズ52a〜52dに必ず1度は表示させることができる。これにより、水平レンズピッチLxが水平画素ピッチpxの整数倍からずれていて、複数本のシリンドリカルレンズ52a〜52dにまたがって視差映像の提示方向を分割する場合であっても、視差画像全体として、シリンドリカルレンズ52a〜52dの境界線bl1〜bl5に平行な斜線状のノイズの発生を抑制することができる。
【0047】
図5は、θ=10.23°とし、Lx=3.25・pxとした本発明の第1の実施の形態を示す。図4の第2の比較例に比べて、θを9.46°から10.23°へ変更している。これにより、シリンドリカルレンズの境界線が、境界線bl1から境界線BL1へ変更している。他の境界線BL2〜BL5についても同様である。図5に示す例では、総てのシリンドリカルレンズ12a〜12dに総ての視差映像1〜13が現れている。これにより、図4に示した第2の比較例における斜線状のノイズを抑制することができる。
【0048】
具体的には、水平画素ピッチpx、垂直画素ピッチpy、シリンドリカルレンズ12a〜12dの水平レンズピッチLx、シリンドリカルレンズ12a〜12dの境界線BL1〜BL5の傾斜角θが、(1)式、(2)式及び(3)式に示す関係式を総て満たしていればよい。ここで、Ax及びAyは互いに素な自然数であり、Bxは(2)式に示す数値GFが整数となる最小の自然数である。
【0049】
θ=arctan{(Ax・px)/(Ay・py)} ・・・(1)
GF=Bx・Lx/px ・・・(2)
Ay≧Bx≧2 かつ Ax≧2 ・・・(3)
【0050】
また、px、py、Lx、θが(1)式〜(3)式に示す関係式を満たす場合、分割される視差映像の数Vは、(6)式により表される。ここで、{Bx,Ay}は、BxとAyの最小公倍数を示す。
【0051】
V={Bx,Ay}・Lx/px ・・・(6)
【0052】
(3)式におけるBx≧2の条件を満たすことにより、水平レンズピッチLxを水平画素ピッチpxの整数倍からずらすことができる。これにより、複数のシリンドリカルレンズ12a〜12dにまたがって視差映像に分割できるので、水平画素ピッチpxに対して水平レンズピッチLxを大きくすることなく、視差映像の分割数が増加する。さらに、Ay≧Bxの条件を満たせば、総てのシリンドリカルレンズ12a〜12dに総ての視差映像が必ず1度は表示されることになる。これにより、水平レンズピッチLxが水平画素ピッチpxの整数倍からずれていて、複数本のシリンドリカルレンズ12a〜12dにまたがって視差映像を分割する場合であっても、視差画像全体として、シリンドリカルレンズ12a〜12dの境界線BL1〜BL5に平行な斜線状のノイズの発生を抑制することができる。但し、二次元ディスプレイ11の表示面の大きさが無限である裸眼立体ディスプレイ装置を仮定している。
【0053】
また、シリンドリカルレンズ12a〜12dを通して二次元ディスプレイ11の色画素を観察すると、色画素が拡大されて視差映像の解像感を損ねる。拡大された色画素の大きさは、レンズピッチLと1/tanθに比例する。θが小さくなると色画素の大きさが大きくなり、視差映像の解像度が低下する。Ax≧2とすることで、Bx、Ayが大きくなった場合であっても、θが小さくなりすぎることはない。よって、解像度の低下を抑制することができる。
【0054】
次に、色むらを抑制するために各パラメータ(px、py、Lx、θ)が満たすべき条件について説明する。同一の視差映像を表示する色画素のうち、隣り合う2本のシリンドリカルレンズ12を通してそれぞれ観察され、かつ最も相対距離の小さい2つの色画素は、互いに異なる色の色画素である。二次元ディスプレイ11の表示面の略全域にわたって、上記した2つの色画素が互いに異なる色の色画素となるように、傾斜角θを設定する。これにより、同色の画素が偏って分布することを抑制することができるので、この色分布による色むらを抑制することができる。
【0055】
具体的には、(4)式を満たす自然数α及びβのうち、(5)式のGHが最小となるα、βをα0及びβ0とした場合、α0がDの倍数ではないように、px、py、Lx、θの各数値を設定する。ここで、Dは、二次元ディスプレイ11が備える色画素の色の種類である。ここでは、R、G、Bの3色の色画素が周期的に配列した構成を有するので、α0が3の倍数ではなければよい。
【0056】
α・px+β・py・tanθ=Lx ・・・(4)
GH=(α・px)2+(β・py)2 ・・・(5)
【0057】
(4)式及び(5)式について、図6を用いて説明する。図6は、ある2つの色画素13f及び色画素13gと、シリンドリカルレンズ12の境界線BL1、BL2を示す。境界線BL1は色画素13fの中心Aを、境界線BL2は色画素13gの中心Bを通る。三角形BAC、BCDに着目すると、自然数α、βに対して(4)式を満たす必要があることがわかる。さらに、色画素13fと色画素13gの色が異なるためには、α0が3の倍数でなければよいことがわかる。
【0058】
シリンドリカルレンズ12を通して二次元ディスプレイ11の表示面を見ると、直線LABに沿って、常にR、G、B、R、・・・もしくはR、B、G、R、・・・と異なる色が順に並んで見えることになる。中心A及び中心Bを結ぶ線分の長さ(GH1/2)は、色画素13f、13gの相対距離である。α0及びβ0はこの相対距離を最小にするように選ばれている。よって、直線ABの方向に、小さい周期(3×GH1/2)でR、G、Bの色画素が順に配列する。よって、色ムラを抑制することができる。
【0059】
なお、本発明の第1の実施の形態では、R、G、Bの3色の色画素が水平方向に周期的に配列された二次元ディスプレイ11を用いた場合を説明した。しかし、さらにY(黄)を加えた4色、或いはそれ以上の異なる種類の色画素を、水平方向に周期的に配列した場合においても、上記のα0の数値を色の数(D)の倍数でなければ、色むらを抑制することができる。
【0060】
<温度センサ31及び視差映像変更部22の構成及び動作>
図1(a)に示すように、裸眼立体ディスプレイ装置は、シリンドリカルレンズ12の周辺温度Tを測定する温度センサ31と、温度センサ31により測定された周辺温度Tに基づいて、二次元ディスプレイ11に表示される視差映像を変更する視差映像変更部22とをさらに備える。視差映像変更部22は、複数の周辺温度と複数の周辺温度に対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部32を有する。
【0061】
視差映像保存部32には、例えば、図1(b)に示すような、複数種類の視差映像S1からS3と周辺温度Tとの関係を示すテーブルが保存されている。例えば、視差映像保存部32に保存する視差映像S1〜S3は、以下のようにして作成される。裸眼立体ディスプレイ装置は、およそ0℃〜60℃の範囲で使用され、主に使用される中心温度は30℃であることを想定している。よって、下限温度T1=20℃、上限温度T2=40℃と設定する。このとき、視差映像S1は0〜20℃、視差映像S2は20〜40℃、視差映像S3は40〜60℃にそれぞれ対応する。シリンドリカルレンズ12の線膨張係数を、γ=7.0×10-5[1/℃]とする。中心温度30℃におけるレンズピッチLをL2=0.779mmとして、視差映像S2を作成する。一方、視差映像S1は、視差映像S2よりも温度が20℃低い場合に対応している。よって、レンズピッチLをL1=(1−20・γ)・L2=0.778mmとして、視差映像S1を作成する。また、視差映像S3は、視差映像S2よりも温度が20℃高い場合に対応している。よって、レンズピッチLをL3=(1+20・γ)・L2=0.780mmとして、視差映像S3を作成する。
【0062】
視差映像変更部22は、視差映像保存部32を参照して、温度センサ31により測定された周辺温度Tに対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイ11に表示させる。例えば、視差映像変更部22は、図1(b)に示された複数種類の視差映像S1〜S3の中から、温度センサ31により測定された周辺温度Tに対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイ11へ出力すればよい。
【0063】
なお、視差映像変更部22は、データの演算装置、データを一時的に記憶するレジスタやメモリ装置、及び周辺機器とのインターフェースを行う入出力装置を備えるマイクロプロセッシングユニット(MPU)によって実行される機能的な構成を示している。この場合、視差映像保存部32は、上記したレジスタやメモリ装置として構成される。或いは、視差映像保存部32を、半導体メモリなどの外部記憶装置として構成しても構わない。
【0064】
次に、図7を参照して、裸眼立体ディスプレイ装置における視差映像変更部22の変更動作について説明する。
【0065】
温度センサ31により検出された検出温度Tが視差映像変更部22に入力されると(S01)、検出温度Tが、下限温度T1よりも低いか否か(S03)を判断する。検出温度Tが下限温度T1よりも低い場合、視差映像S1を視差映像保存部32から読み出して、二次元ディスプレイ11へ出力する(S07)。検出温度Tが下限温度T1以上である場合、検出温度Tが、上限温度T2よりも低いか否か(S05)を判断する。検出温度Tが上限温度T2よりも低い場合、視差映像S2を視差映像保存部32から読み出して、二次元ディスプレイ11へ出力する(S09)。一方、検出温度Tが上限温度T2以上である場合、視差映像S3を視差映像保存部32から読み出して、二次元ディスプレイ11へ出力する(S11)。
【0066】
以上説明したように、シリンドリカルレンズ12の周辺温度の変化によってシリンドリカルレンズ12の実際のレンズピッチ、又はシリンドリカルレンズ12の境界線の実際の傾斜角が、その初期値L及びθから変化する場合がある。この場合、レンズピッチや傾斜角の初期値、すなわち温度変化前のレンズピッチLや傾斜角θからの変化量に基づいて視差映像を変更する。水平画素ピッチpx、垂直画素ピッチpy、水平レンズピッチLx、及び傾斜角θは、(1)式〜(5)式に示す関係式を満たしている。したがって、温度変化に基づいて変更した後の視差映像にも線状のノイズ及び色むらが発生しにくくなる。これは、各色画素13がシリンドリカルレンズ12に対してさまざまな相対位置を取り、一定のランダム性を有するためである。前述のAx,Ayが大きいほど、このランダム性は強くなり、線状のノイズがより発生しにくくなる。よって、温度変化があった場合でも、良好な立体画像を見ることができる。
【0067】
視差映像変更部22は、予め、想定される複数の周辺温度Tについて、シリンドリカルレンズ12のレンズピッチLを計算し、計算されたレンズピッチLについて、二次元ディスプレイ11に表示する視差映像をそれぞれ演算する。視差映像変更部22は、演算された複数種類の視差映像S1〜S3を、図1(b)に示すように、想定される複数の周辺温度Tの範囲に対応づけて視差映像保存部32に保存しておく。これにより、温度センサ31により測定された周辺温度Tに応じて、随時、レンズピッチLを計算したり、視差映像を再構築したりする演算負担を軽減することができる。
【0068】
もちろん、視差映像変更部22は、複数種類の視差映像S1〜S3のデータを検出温度Tに対応付けて保存する視差映像保存部32を備えていなくても構わない。この場合、視差映像変更部22は、温度センサ31により測定された周辺温度Tに応じて、随時、前記シリンドリカルレンズのレンズピッチLの伸縮量を求め、レンズピッチLの伸縮量に基づいて、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を二次元ディスプレイ11に表示させればよい。これにより、視差映像の温度補正をより高精度に行うことができる。なお、シリンドリカルレンズ12と色画素13との相対位置に従って、二次元ディスプレイ11に表示する視差映像を再構築する技術は、例えば、特開2008−67095に記載されているように、当業者に一般的に知られている技術、いわゆる技術常識である。
【0069】
(実施例1)
第1の実施の形態に係わる実施例1を以下に説明する。図8は、実施例1に係わる裸眼立体ディスプレイ装置の構成を示す平面図である。また、図9は、図8の裸眼立体ディスプレイ装置の各パラメータの緒言を示すテーブルである。図8に示すように、垂直方向に同色の色画素が配列され、水平方向にはR(赤)、G(緑)、B(青)の色画素が周期的に配列されている。複数のシリンドリカルレンズ12a、12b、12c、・・・は、互いに平行に一次元方向に配列されている。各色画素は複数のシリンドリカルレンズ12a、12b、12c・・・を通して観察される。シリンドリカルレンズ12a〜12cの境界線BL1〜BL4は、二次元ディスプレイ11の垂直方向VLに対して傾斜角θで傾斜している。なお、水平画素ピッチは、px=0.1mmであり、垂直画素ピッチは、py=0.3mmである。
【0070】
ここで、傾斜角θ、レンズピッチLは、図9に示すように、θ=11.77°、L=0.779mmに設定されている。(1)式において、Ax=5、Ay=8を満たし、また、レンズピッチに関する定数Bxは、Bx=8を満たす。つまり、Bx=Ay=8を満たす。よって、斜線状のノイズの発生を抑制することができる。
【0071】
図10は、61個に分割された視差映像を、シリンドリカルレンズ12を通して1点から観測した時の様子を示したシミュレート画像である。図10(a)は、レンズピッチがL=0.779mmに対する視差映像をシリンドリカルレンズ12を通して観測した場合を示しており、斜線状のノイズが表れていないことがわかる。また、図10(b)は、レンズピッチLが0.5%膨張したことを考慮して、シリンドリカルレンズ12と色画素との相対位置に従って再構築した視差映像を、シリンドリカルレンズ12を通して観測した場合を示す。視差映像を再構築したにもかかわらず、図17(b)に現れた斜線状のノイズが図10(b)には発生していないことがわかる。また同時に、色むらの発生も抑制することも発明者により確認されている。
【0072】
また、想定される周辺温度Tの変化範囲(0℃〜60℃)において発生するレンズピッチLの変化量は±20×α≒±0.14%である。これは、図10に示したレンズピッチLの変化量0.5%よりも小さい。よって、第1の実施の形態において例示した0℃〜60℃の温度範囲では、再構築した後の視差映像に斜線状のノイズ及び色むらは発生しない。
【0073】
(第2の実施の形態)
裸眼立体ディスプレイ装置によって表示される視差映像は、一般に、二次元ディスプレイ11の画素ピッチに対するシリンドリカルレンズ12の境界線BLの角度誤差、及びシリンドリカルレンズ12を二次元ディスプレイ11に貼り合わせる際に発生する製造誤差の影響を受けやすい。また、シリンドリカルレンズ12単体の製造段階で発生する製造誤差にも影響を受ける。そこで、本発明の第2の実施の形態は、製造誤差によるシリンドリカルレンズ12のレンズピッチLのばらつきや、レンチキュラーシート14の二次元ディスプレイ11への取り付け角度の誤差を補正する裸眼立体ディスプレイ装置について説明する。
【0074】
図11(a)に示すように、第2の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置は、二次元ディスプレイ11と、複数のシリンドリカルレンズ12からなるレンチキュラーシート14と、シリンドリカルレンズ12のレンズピッチLの製造誤差ΔL、及びシリンドリカルレンズ12の境界線BLの傾斜角θの製造誤差Δθを保存する製造誤差保存部33と、製造誤差保存部33に保存された製造誤差に基づいて、視差映像を変更する視差映像変更部22とを備える。二次元ディスプレイ11及びレンチキュラーシート14の構成は第1の実施の形態と同じであるため、説明を省略する。
【0075】
ここで、「製造誤差」とは、裸眼立体ディスプレイ装置を製造する時に生じる設計値又は目標値からの誤差である。「製造誤差」には、二次元ディスプレイ11に複数のシリンドリカルレンズ12を貼り合わせる際に生じる誤差、及びシリンドリカルレンズ12単体の製造段階で生じる誤差が含まれる。貼り合わせ時やシリンドリカルレンズ12単体の製造時に発生する製造誤差は、裸眼立体ディスプレイ装置の出荷時に製造誤差保存部33に保存される。
【0076】
傾斜角θの製造誤差Δθには、シリンドリカルレンズ12単体で生じる誤差と、二次元ディスプレイ11に取り付ける際に生じる誤差の両方が含まれる。よって、製造誤差保存部33は、両方の誤差の和を傾斜角θの製造誤差Δθとして保存する。
【0077】
シリンドリカルレンズ12単体の誤差を検出する方法の一例として、シリンドリカルレンズ12の各々について1対1の誤差を示すデータを用意しておく方法がある。また、貼り合わせ時に生じる誤差は、次に示す方法で検出することができる。先ず、二次元ディスプレイ11とシリンドリカルレンズ12のそれぞれに、位置合わせ用マークを付す。そして、両者の位置合わせ用マークのずれ量を、たとえばCCDカメラによって観測することで検出する。なお、レンズピッチLの製造誤差ΔL、傾斜角θの製造誤差Δθを検出する方法はこれに限定されるものではなく、その他の方法によって検出しても構わない。
【0078】
視差映像変更部22は、複数の製造誤差と複数の製造誤差に対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部34を有する。視差映像保存部34には、例えば、図11(b)に示すような、誤差テーブルが保存されている。レンズピッチLの製造誤差ΔLは-0.5um以下、-0.5um〜+0.5umの範囲内、+0.5um以上の3段階に分けられている。また、傾斜角θの製造誤差Δθは、-0.05°以下、-0.05°〜+0.05°の範囲内、+0.05°以上の3段階に分けられている。製造誤差ΔLの3段階及び製造誤差Δθの3段階の組み合わせに対応した9種類の視差映像S1〜S9が、視差映像保存部34に保存されている。なお、製造誤差ΔL及びΔθの分割は上記例に限らない。例えば、さらに詳細に分割しても構わない。
【0079】
図11(c)は、図11(b)の各視差映像S1〜S9を作成する際に用いられるシリンドリカルレンズ12のレンズパラメータを示す。レンズパラメータには、シリンドリカルレンズ12のレンズピッチL及び傾斜角θが含まれる。レンズピッチLの設計値或いは目標値は0.779mmであり、その他にレンズピッチLとして0.778mm、0.780mmを想定している。また、傾斜角θの設計値或いは目標値は11.77°であり、その他に、傾斜角θとして11.67°、11.87°を想定している。図11(b)の各視差映像S1〜S9は、図11(c)に記載のレンズパラメータを用いて、シリンドリカルレンズ12と二次元ディスプレイ11の色画素13との相対位置から作成される。
【0080】
ただし、視差映像保存部34に保存されている製造誤差の範囲において、視差映像S1〜S9に色むらが発生する場合がある。視差映像保存部34に保存されている製造誤差の範囲において、総ての視差映像S1〜S9について、色むらが少なく、均一な画質が得られることを事前に確認しておくことが望ましい。なお、図11(b)及び図11(c)に示した誤差範囲において、総ての視差映像S1〜S9で、色むらが少なく均一な画質が得られることは発明者により確認されている。よって、図11(b)に示したシリンドリカルレンズ12の誤差範囲内では、再構築した視差映像に斜線状のノイズは発生せず、さらに、色ムラも少ない均一な画質が得られる。
【0081】
図11(a)の視差映像変更部22は、視差映像保存部34を参照して、製造誤差保存部33に保存された製造誤差に対応する視差映像S1〜S9を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイ11に表示させる。例えば、視差映像変更部22は、視差映像保存部34に保存された複数種類の視差映像S1〜S9の中から、製造誤差保存部33に保存された製造誤差ΔL及び製造誤差Δθに対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイ11へ出力すればよい。
【0082】
次に、図12を参照して、裸眼立体ディスプレイ装置における視差映像変更部22の変更動作について説明する。
【0083】
製造誤差保存部33に保存された製造誤差ΔL及び製造誤差Δθが視差映像変更部22に入力されると(S21)、製造誤差ΔL及び製造誤差Δθと図11(b)の誤差テーブルとを比較し(S23)、製造誤差ΔL及び製造誤差Δθに対応する視差映像を、誤差テーブルの視差映像S1〜S9の中から選択する(S25)。選択した視差映像を二次元ディスプレイ11へ出力する(S27)。
【0084】
以上説明したように、シリンドリカルレンズ12のレンズピッチの製造誤差ΔL及びシリンドリカルレンズ12の境界線BLの傾斜角の製造誤差Δθに基づいて、視差映像を変更する。水平画素ピッチpx、垂直画素ピッチpy、水平レンズピッチLx、及び傾斜角θは、(1)式〜(5)式に示す関係式を満たしている。これにより、変更後の視差映像にも斜線状のノイズ及び色むらが発生しにくくなる。よって、製造誤差があった場合でも、良好な立体画像を見ることができる。
【0085】
視差映像変更部22は、予め、想定される製造誤差の範囲について、二次元ディスプレイ11に表示する視差映像S1〜S9をそれぞれ演算する。視差映像変更部22は、演算された複数種類の視差映像S1〜S9を、図11(b)に示すように、想定される複数の製造誤差の範囲に対応づけて視差映像保存部34に保存しておく。これにより、製造誤差保存部33に保存された製造誤差に応じて、随時、視差映像を再構築する演算負担を軽減することができる。
【0086】
また、視差映像変更部22は、複数種類の視差映像S1〜S9のデータを複数の製造誤差の範囲に対応づけて保存する視差映像保存部34を備えていなくても構わない。この場合、視差映像変更部22は、製造誤差保存部33に保存された製造誤差に応じて、随時、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を二次元ディスプレイ11に表示させればよい。これにより、視差映像の製造誤差補正をより高精度に行うことができる。
【0087】
(第3の実施の形態)
裸眼立体ディスプレイ装置から視聴者までの距離Cに応じて、シリンドリカルレンズ12の適正レンズピッチL’は、実際のレンズピッチLから変化する。裸眼立体ディスプレイ装置の表示面全面に渡り同一視点の視差映像を視聴するためには、適正レンズピッチL’を(7)式にしたがって設定することが有効である。なお、fはシリンドリカルレンズ12の焦点距離である。距離Cが、レンズの焦点距離fに対して十分長ければ、L=L’としてかまわないが、距離Cが短い場合、適正レンズピッチL’と実際のレンズピッチLとの差は無視できない。
【0088】
また、距離Cは一定ではないことが考えられる。そこで、上記の距離Cと適正レンズピッチL’及び焦点距離fとの関係を動的に変化させる。変化する距離Cに応じて、随時、適正レンズピッチL’を計算し、視差映像を再構築することが望ましい。
【0089】
そこで、本発明の第3の実施の形態では、視聴者が視聴する距離Cに応じて視差映像を再構築する裸眼立体ディスプレイ装置について説明する。
【0090】
図13(a)に示すように、第3の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置は、二次元ディスプレイ11と、複数のシリンドリカルレンズ12からなるレンチキュラーシート14と、複数のシリンドリカルレンズ12から視聴者Pまでの距離Cを測定する距離測定部21と、距離測定部21により測定された距離Cに基づいて、二次元ディスプレイ11に表示する視差映像を変更する視差映像変更部22とを備える。二次元ディスプレイ11及びレンチキュラーシート14の構成は第1の実施の形態と同じであるため、説明を省略する。
【0091】
距離測定部21は、視聴者Pの顔の映像を撮像するCCDカメラ35を備える。距離測定部21は、CCDカメラ35により撮像された顔の映像による顔認識を行う。そして、距離測定部21は、顔の位置と大きさによって視聴者Pの視聴位置の空間的な座標を算出する。距離測定部21は、その後、シリンドリカルレンズ12から視聴者Pまでの距離Cを算出する。距離測定部21はCCDカメラ35の代わりに、TOF(Time of Flight)カメラを用いて、距離Cを直接測定しても構わない。
【0092】
視差映像変更部22は、距離測定部21により測定された距離Cに基づいて、(7)式に従って、シリンドリカルレンズ12の適正レンズピッチL’を計算する。
【0093】
L’=L*C/(C +f) ・・・(7)
【0094】
視差映像変更部22は、複数の適正レンズピッチL’と複数の適正レンズピッチL’に対応する複数種類の視差映像S1〜S3とを関連づけて保存する視差映像保存部36を有する。
【0095】
視差映像保存部32には、例えば、図13(b)に示すような、複数種類の視差映像S1〜S3と適正レンズピッチL’との関係を示すテーブルが保存されている。例えば、視差映像S3はL’=0.779mmに対応して作成され、視差映像S2はL’=0.777mmに対応して作成され、視差映像S1はL’=0.775mmに対応して作成されている。よって、下限レンズピッチL1は、L’=0.776mmとし、上限レンズピッチL2は、L’=0.778mmとすればよい。
【0096】
視差映像変更部22は、視差映像保存部36を参照して、(7)式に従って計算した適正レンズピッチL’に対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイ11に表示させる。例えば、視差映像変更部22は、図13(b)に示された複数種類の視差映像S1〜S3の中から、計算した適正レンズピッチL’に対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイ11へ出力すればよい。
【0097】
次に、図14を参照して、第3の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置における視差映像変更部22の変更動作について説明する。
【0098】
距離測定部21により測定された距離Cが視差映像変更部22に入力されると(S31)、距離Cに基づいて、(7)式に従って、適正レンズピッチL’を算出する(S33)。適正レンズピッチL’が下限レンズピッチL1よりも小さいか否か(S35)を判断する。適正レンズピッチL’が下限レンズピッチL1よりも小さい場合、視差映像S1を視差映像保存部36から読み出して、二次元ディスプレイ11へ出力する(S39)。適正レンズピッチL’が下限レンズピッチL1以上である場合、適正レンズピッチL’が上限レンズピッチL2よりも小さいか否か(S37)を判断する。適正レンズピッチL’が上限レンズピッチL2よりも小さい場合、視差映像S2を視差映像保存部36から読み出して、二次元ディスプレイ11へ出力する(S41)。一方、適正レンズピッチL’が上限レンズピッチL2以上である場合、視差映像S3を視差映像保存部36から読み出して、二次元ディスプレイ11へ出力する(S43)。
【0099】
以上説明したように、裸眼立体ディスプレイ装置から視聴者Pまでの距離Cによってシリンドリカルレンズ12の適正レンズピッチL’が変化する場合がある。この場合、視差映像変更部22は、適正レンズピッチL’に基づいて、二次元ディスプレイ11に表示する視差映像を変更する。水平画素ピッチpx、垂直画素ピッチpy、水平レンズピッチLx、及び傾斜角θは、(1)式〜(5)式に示す関係式を満たしている。したがって、適正レンズピッチL’に基づいて変更した視差映像にも線状のノイズ及び色むらが発生しにくくなる。
【0100】
視差映像変更部22は、予め、想定される複数の適正レンズピッチL’について、二次元ディスプレイ11に表示する複数種類の視差映像S1〜S3をそれぞれ演算する。視差映像変更部22は、演算された複数種類の視差映像S1〜S3を、図13(b)に示すように、想定される適正レンズピッチL’の範囲に対応づけて視差映像保存部36に保存しておく。これにより、距離測定部21により測定された距離Cに応じて、随時、視差映像を再構築する演算負担を軽減することができる。
【0101】
或いは、視差映像変更部22は、視差映像保存部36を備えていなくても構わない。この場合、視差映像変更部22は、距離測定部21により測定された距離Cに応じて、随時、適正レンズピッチL’を計算し、計算された適正レンズピッチL’について、二次元ディスプレイ11に表示する視差映像を再構築すればよい。これにより、距離Cによる視差映像の補正をより高精度に行うことができる。
【0102】
また、第3の実施の形態における、適正レンズピッチL’の変化量は4μmであり、実施例1で視差映像を再構築したときのレンズピッチLの変化量0.5%と同程度である。よって、第3の実施の形態における、距離Cよる適正レンズピッチL’の変化の範囲内では、再構築後の視差映像に斜線状のノイズ及び色むらは発生しない。
【0103】
(第4の実施の形態)
通常、裸眼立体ディスプレイ装置の視聴者Pは、立体視の見え方や感じ方について個人差や主観を有している。そこで、様々なレンズパラメータ(シリンドリカルレンズ12のレンズピッチLと傾斜角θ)に対応して作成された複数種類の視差画像から、視聴者Pに最も好ましいと思うものを選択させる。そして、選択された視差画像が作成されたレンズパラメータに基づいて、以後表示する視差映像を作成する。これにより、視聴者P及び視聴状況に適した好ましい立体像を表示することが出来る。
【0104】
そこで、本発明の第4の実施の形態では、様々なレンズピッチLや傾斜角θに対応する複数種類の視差映像の中から、視聴者が最も適切と思われる視差映像を選択することにより、以後適切な立体像を視聴することができる裸眼立体ディスプレイ装置について説明する。
【0105】
図15に示すように、第4の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置は、二次元ディスプレイ11と、複数のシリンドリカルレンズ12からなるレンチキュラーシート14と、シリンドリカルレンズ12の複数のレンズピッチL及びシリンドリカルレンズ12の境界線BLの複数の傾斜角θに基づいて構築された複数種類の視差映像の中から、視聴者Pにより選択された視差映像を受け付ける視差映像選択部37と、視差映像選択部37が受け付けた視差映像に対応するレンズピッチL及び傾斜角θを保存するレンズパラメータ保存部39と、レンズパラメータ保存部39に保存されたレンズピッチL及び傾斜角θに基づいて、二次元ディスプレイ11に表示される視差映像を変更する視差映像変更部22とを備える。二次元ディスプレイ11及びレンチキュラーシート14の構成は第1の実施の形態と同じであるため、説明を省略する。
【0106】
視差映像変更部22は、複数のレンズピッチL及び複数の傾斜角θに対応する複数種類の視差映像を保存する視差映像保存部40を有する。視差映像保存部40には、例えば、図11(c)に示すような、3つのレンズピッチL及び3つの傾斜角θの組み合わせに対応した9種類の視差映像S1〜S9が保存されている。ただし、レンズパラメータは、作成される視差映像S1〜S9に、図17(b)のような斜線状のノイズが発生しない範囲に制限される。
【0107】
視差映像選択部37は、マウス38及びグラフィカル・ユーザー・インターフェース(GUI)を用いて、視聴者Pにより選択された視差映像を受け付ける。例えば、先ず、図11(c)に示した9種類の視差映像S1〜S9を順番に二次元ディスプレイ11に表示させる。視聴者Pは、順番に教示される視差映像S1〜S9の中から、最も適切に立体像が視聴できる視差映像が表示されたときに、マウス38を操作して視差映像の決定を入力する。決定の入力は、視聴者Pによるリモコン操作に基づいて行っても構わない。
【0108】
視差映像選択部37は、視聴者Pによる決定入力を受け付けた時に表示されている視差映像を、視聴者Pにより選択された視差映像として受け付ける。視聴者Pによる決定入力があるまで、視差映像選択部37は、視差映像S1〜S9を繰り返し二次元ディスプレイ11に表示させる。視聴者Pに視差映像を選択させる方法はこれに限定されない。例えば、順番に教示される視差映像S1〜S9に併せて視差映像S1〜S9の識別番号を表示する。そして、視聴者Pに識別番号を入力させてもよい。或いは、視差映像S1〜S9を同時に、二次元ディスプレイ11にダイジェスト表示させ、所望の視差映像まで上下左右方向にカーソルを移動させ決定入力をさせてもよい。
【0109】
レンズパラメータ保存部39は、視差映像選択部37が受け付けた視差映像を構築した際のレンズピッチL及び傾斜角θを保存する。
【0110】
視差映像変更部22は、レンズパラメータ保存部39に保存されたレンズピッチL及び傾斜角θを示すレンズパラメータ番号と同じ番号で管理されている視差映像を、視差映像保存部40に保存された視差映像S1〜S9から読み出して、二次元ディスプレイ11に表示する。或いは、視差映像変更部22は、レンズパラメータ保存部39に保存されたレンズピッチL及び傾斜角θに応じて、随時、二次元ディスプレイ11に表示する視差映像を再構築してもよい。これにより、視差映像変更部22は、選択された視差映像を作成したときのレンズパラメータ(レンズピッチL及び傾斜角θ)に基づいて、以後表示する視差映像を作成することができる。
【0111】
以上説明したように、最も適切に立体像が視聴できる視差映像を視聴者Pに選択させることにより、視聴者Pの立体視の見え方や感じ方についての個人差や主観、視聴位置、製造誤差や温度変化等を含め、そのとき最も適切なレンズピッチL及び傾斜角θに変更して、以後の視差映像を作成する。水平画素ピッチpx、垂直画素ピッチpy、水平レンズピッチLx、及び傾斜角θは、(1)式〜(5)式に示す関係式を満たしている。よって、レンズピッチL及び傾斜角θの変更による斜線状のノイズや色むらが少ない視差映像を表示することができるので、常に良好な立体像を得ることができる。
【符号の説明】
【0112】
11 二次元ディスプレイ
12、12a〜12d シリンドリカルレンズ
13 色画素
21 距離測定部
22 視差映像変更部
31 温度センサ
32、34、36、40 視差映像保存部
33 製造誤差保存部
37 視差映像選択部
39 レンズパラメータ保存部
BL、BL1〜BL5 境界線
HL 水平方向
L レンズピッチ
Lx 水平レンズピッチ(水平方向のレンズピッチ)
L' 適正レンズピッチ
px 水平画素ピッチ(水平方向の画素ピッチ)
py 垂直画素ピッチ(垂直方向の画素ピッチ)
VL 垂直方向
θ 傾斜角
ΔL、Δθ 製造誤差
C 距離
P 視聴者
T 周辺温度
S1〜S9 視差映像
【技術分野】
【0001】
本発明は、1次元方向に視差を持つ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の映像を複数の視点方向に分割させ、視聴位置によって表示映像を変化させる技術が知られている。特に、右目と左目に、同一のオブジェクトに対し特定の視差を持った異なる表示映像(視差映像)が入力されるように設定する。これにより、眼鏡をかけずに立体視が可能な立体映像表示装置(以後、「裸眼立体ディスプレイ装置」という)が実現可能である。なお、本出願において、視差映像を分割する方向は主に水平方向に1次元とする。
【0003】
裸眼立体ディスプレイ装置にて立体視を行う場合は、立体視可能な視聴範囲を拡大するため、また、長時間の視聴に耐えうる自然な立体感、滑らかな運動視差を得るために、視差映像をより多くの方向に細かく分割して、視点の数を増やす要求がある。
【0004】
また、最近では視差映像による立体視を、アイキャッチ、視認性向上を目的としてデジタルサイネージ、カーナビゲーション等に応用することが検討されている。これらの応用を考えた場合、低解像度の表示装置を用いた場合であっても、できるだけ細かく視差映像を分割して、自然な立体視を実現することが求められる。
【0005】
これに対しては、空間上に視聴者の目の位置を想定し視点を分割するのではなく、なるべく細かく視点を分割し、視聴者はその何れかを見る、という考え方(多眼式)が有効である。視差映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レンズピッチを大きくすることが有効である。しかし、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映像の解像感が著しく低下してしまう。これにより、水平方向と垂直方向で視差映像の解像度が異なるという課題が発生する。
【0006】
これに対し、特許文献1では、レンチキュラーレンズを画素配列に対して傾けることで、水平方向の画素のみではなく、垂直方向の画素も用いて一つの3次元画素を構成している。これにより、3次元表示の水平方向の解像度の低下を抑え、水平方向及び垂直方向の解像度のバランスを向上できることが報告されている。
【0007】
一方、二次元表示との共存やコストの面で、すでに広く普及しているR(赤)、G(緑)、B(青)の色画素からなり、同色の色画素が垂直方向に規則正しく配列している表示装置を用いた裸眼立体ディスプレイ装置が必要とされている。
【0008】
特許文献2及び特許文献3では、レンチキュラーレンズの表示装置に対する傾斜角を工夫し、全ての水平方向に対して3種類の色画素を均等に使用している。これにより、水平方向に異なる色画素、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)がストライプ状に垂直配列された表示装置を利用する場合であっても、色ムラ、輝度ムラが低減できることが報告されている。また、特許文献2の第1図では、レンチキュラーレンズのピッチを画素ピッチの7/2倍とし、2本のレンズにまたがって水平方向に7つの視差映像を分割する構成が紹介されている。このように、レンズピッチを画素ピッチの整数倍からずらすと、レンズのピッチが小さくても、視差映像を多くの方向に細かく分割できるので、前述の課題や要求に応えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平9−236777号公報
【特許文献2】特開2005−309374号公報
【特許文献3】特開2006−48659号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかし、水平方向のレンズピッチを画素ピッチの整数倍からずらすと、複数の視差映像が複数のレンズにまたがって分割され、以下に示すように、レンズ境界線に平行な斜線状のノイズが発生するという課題がある。
【0011】
図16(a)は、表示装置が備える色画素53の配置パターン(矩形)とレンチキュラーレンズ52a、52bとの対応位置関係を示しており、斜線は隣接するレンチキュラーレンズ52a、52b、・・・の境界線bl1〜bl3である。また、各画素53に付された数字(1〜7)は、視差映像の番号を示し、番号は、水平方向に分割して提示する際の方向に対応する。また、図16(b)は、裸眼立体ディスプレイ装置50と視差映像SP1〜SP7の方向、及び対応するレンチキュラーレンズ52a、52bを示している。
【0012】
図16では、水平レンズピッチは水平画素ピッチの7/2倍となっており、レンチキュラーレンズ52aは視差映像SP2、SP4、SP6に対応し、レンチキュラーレンズ52bは視差映像SP1、SP3、SP5、SP7に対応する。つまり、視差映像SP1〜SP7が2本のレンチキュラーレンズ52a、52bにまたがって分割されている。ここで、レンチキュラーレンズ52a、52bを通して見ると、各視差映像に対応する色画素53は、レンズピッチ方向に、レンズピッチいっぱいに広がって見える。よって、視差映像SP1を観察する場合、図16(c)のように、視差映像SP1に対応する色画素53は、レンチキュラーレンズ52bには存在するが、レンチキュラーレンズ52aには存在しない。このため、レンチキュラーレンズ52bを通して視差映像SP1を見ることができるが、レンチキュラーレンズ52aを通して視差映像SP1を見ることはできない。
【0013】
したがって、視差画像全体として、レンチキュラーレンズ52a、52bの境界線bl1〜bl3に平行な斜線状のノイズが発生する。実際には、レンチキュラーレンズ52aには、視差映像SP7と、視差映像SP2の中間像が少しずつ見えることになる。しかし、視差映像SP1と視差映像SP2、SP7とで対応するする色画素が異なる場合は、斜線状のノイズが発生してしまう。さらに、多くのレンチキュラーレンズにまたがって視差映像を分割する場合は、対応する色画素が存在せず、視差映像が見えないレンチキュラーレンズが増えるので、斜線状のノイズがさらに顕著に発生する。
【0014】
ただし、特許文献1及び2に従ってレンチキュラーレンズの表示装置に対する傾斜角を適切に設計して、色画素とレンチキュラーレンズとを設計通りに組み立てれば、線状のノイズが無い良好な視差映像が得られる場合がある。しかし、この場合であっても、例えば、レンチキュラーレンズが周辺温度の変化により収縮或いは膨張してしまったり、製造誤差があったりすると、レンチキュラーレンズと画素との相対位置が初期値から変化してしまう。この変化に従って視差映像を再構築すると、線状のノイズが発生してしまう、という課題があった。
【0015】
図17(a)は、視差映像をある一点より観察した時の様子をシミュレートした視差映像を示す。なお、この時のレンチキュラーレンズの傾斜角を9.46°とし、水平方向のレンズピッチを画素ピッチの8倍とする。また、図17(b)は、温度変化によりレンズピッチが0.5%膨張した場合、レンチキュラーレンズの膨張を考慮して再構築した視差映像を、図17(a)と同様にして示す。図17(b)に示すように、再構築後は、再構築前(図17(a))には無かった斜線状のノイズが確認できる。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明は上記課題に鑑みて成されたものである。すなわち、本発明は、水平方向及び垂直方向の各々に色画素が配列された二次元ディスプレイと、二次元ディスプレイの上に配置され、色画素がそれを通して観察され、且つ、互いに平行に配列された複数のシリンドリカルレンズとを備え、水平方向に複数の視差映像に分割して表示する裸眼立体ディスプレイ装置に関する。本発明の裸眼立体ディスプレイ装置において、色画素の水平方向の画素ピッチをpxとし、垂直方向の画素ピッチをpyとし、シリンドリカルレンズの水平方向のレンズピッチをLxとし、垂直方向に対するシリンドリカルレンズの境界線の傾斜角をθとし、Ax及びAyが互いに素な自然数であり、Axが2以上であり、Bxが(2)式に示す数値GFが整数となる最小の自然数である場合、
【0017】
θ=arctan{(Ax・px)/(Ay・py)} ・・・(1)
GF=Bx・Lx/px ・・・(2)
Ay≧Bx≧2 かつ Ax≧2 ・・・(3)
【0018】
px、py、Lx、及びθは、(1)式〜(3)式に示す関係式を満たしている。
【0019】
本発明は、その第1の態様として、裸眼立体ディスプレイ装置が、シリンドリカルレンズの周辺温度を測定する温度センサと、温度センサにより測定された周辺温度に基づいて、視差映像を変更する視差映像変更部とをさらに備えることを要旨とする。
【0020】
本発明の第1の態様において、視差映像変更部は、複数の周辺温度と複数の周辺温度に対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部を有し、視差映像変更部は、視差映像保存部を参照して、温度センサにより測定された周辺温度に対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイに表示させてもよい。
【0021】
或いは、視差映像変更部は、温度センサにより測定された周辺温度に基づいて、シリンドリカルレンズのレンズピッチの伸縮量を求め、レンズピッチの伸縮量に基づいて、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を二次元ディスプレイに表示させても構わない。
【0022】
本発明は、その第2の態様として、裸眼立体ディスプレイ装置が、シリンドリカルレンズのレンズピッチの製造誤差、及びシリンドリカルレンズの境界線の傾斜角の製造誤差を保存する製造誤差保存部と、製造誤差保存部に保存された製造誤差に基づいて、視差映像を変更する視差映像変更部とをさらに備えることを要旨とする。
【0023】
本発明の第2の態様において、視差映像変更部は、複数の製造誤差と複数の製造誤差に対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部を有し、視差映像変更部は、視差映像保存部を参照して、製造誤差保存部に保存された製造誤差に対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を前記二次元ディスプレイに表示させてもよい。
【0024】
或いは、視差映像変更部は、製造誤差保存部に保存された製造誤差に基づいて、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を二次元ディスプレイに表示させても構わない。
【0025】
本発明は、その第3の態様として、裸眼立体ディスプレイ装置が、シリンドリカルレンズから視聴者までの距離を測定する距離測定部と、距離測定部により測定された距離に基づいて、視差映像を変更する視差映像変更部とをさらに備えることを要旨とする。
【0026】
本発明の第3の態様において、視差映像変更部は、距離測定部により測定された距離に基づいて、シリンドリカルレンズの適正レンズピッチを計算し、視差映像変更部は、複数の適正レンズピッチと複数の適正レンズピッチに対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部を有し、視差映像変更部は、視差映像保存部を参照して、計算した適正レンズピッチに対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイに表示させてもよい。
【0027】
或いは、視差映像変更部は、距離測定部により測定された距離に基づいて、シリンドリカルレンズの適正レンズピッチを計算し、計算した適正レンズピッチに基づいて、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を二次元ディスプレイに表示させても構わない。
【0028】
本発明は、その第4の態様として、裸眼立体ディスプレイ装置が、シリンドリカルレンズの複数のレンズピッチ及びシリンドリカルレンズの境界線の複数の傾斜角に基づいて構築された複数種類の視差映像の中から、視聴者により選択された視差映像を受け付ける視差映像選択部と、視差映像選択部が受け付けた視差映像に対応するレンズピッチ及び傾斜角を保存するレンズパラメータ保存部と、レンズパラメータ保存部に保存されたレンズピッチ及び傾斜角に基づいて、二次元ディスプレイに表示される視差映像を変更する視差映像変更部とをさらに備えることを要旨とする。
【0029】
本発明の第1乃至第4の態様に係わる二次元ディスプレイにおいて、D種類の異なる色の色画素が水平方向に周期的に配列され、同じ色の色画素が垂直方向に配列され、Dは3以上の自然数であり、(4)式を満たす自然数α及びβのうち、(5)式に示すGHが最小となるα、βをα0及びβ0とした場合、
【0030】
α・px+β・py・tanθ=Lx ・・・(4)
GH=(α・px)2+(β・py)2 ・・・(5)
【0031】
α0がDの倍数でないことが望ましい。
【発明の効果】
【0032】
本発明の裸眼立体ディスプレイ装置によれば、シリンドリカルレンズのレンズピッチや傾斜角が初期値から変化して、レンズピッチや傾斜角の変化に従って視差映像を変更した場合であっても、線状のノイズの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】図1(a)は、本発明の第1の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置の全体構成を示すブロック図であり、図1(b)は、図1(a)の視差映像保存部32に保存されている視差映像S1〜S3と温度範囲との関係を示すテーブルである。
【図2】図2は、図1の領域MEの二次元ディスプレイ11及び複数のシリンドリカルレンズ12を拡大した平面図である。
【図3】図3は、シリンドリカルレンズの傾斜角θを、θ=arctan(px/(2・py))=9.46°とし、水平レンズピッチLxを、Lx=7・pxとした第1の比較例を示す平面図である。
【図4】図4は、θ=9.46°とし、水平レンズピッチLx=L/cosθを、13・px/4=3.25・pxとした第2の比較例を示す平面図である。
【図5】図5は、θ=10.23°とし、Lx=3.25・pxとした本発明の第1の実施の形態を示す平面図である。
【図6】図6は、色むらを抑制するために各パラメータが満たすべき条件を説明するための模式図である。
【図7】図7は、裸眼立体ディスプレイ装置における視差映像の変更動作の一例を示すフローチャートである。
【図8】図8は、実施例1に係わる裸眼立体ディスプレイ装置の構成を示す平面図である。
【図9】図9は、図8の裸眼立体ディスプレイ装置の各パラメータの緒言を示すテーブルである。
【図10】図10は、61個に分割された視差映像を、シリンドリカルレンズ12を通して1点から観測した時の様子を示したシミュレート画像であって、図10(a)は再構築前、図10(b)は再構築後を示す。
【図11】図11(a)は、本発明の第2の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置の全体構成を示すブロック図であり、図11(b)は、図11(a)の視差映像保存部34に保存されている視差映像と製造誤差との関係を示すテーブルであり、図11(c)は、図11(b)の各視差映像S1〜S9を作成する際に用いられるシリンドリカルレンズ12のパラメータを示すテーブルである。
【図12】図12は、第2の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置における視差映像の変更動作の一例を示すフローチャートである。
【図13】図13(a)は、本発明の第3の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置の全体構成を示すブロック図であり、図13(b)は、図13(a)の視差映像保存部34に保存されている視差映像S1〜S3と適正レンズピッチL’との関係を示すテーブルである。
【図14】図14は、第3の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置における視差映像の変更動作の一例を示すフローチャートである。
【図15】図15は、本発明の第4の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図16】図16(a)〜図16(c)は、レンチキュラーレンズ52a、52bの境界線bl1〜bl3に平行な斜線状のノイズが発生することを説明するための図である。
【図17】図17(a)は、斜線状のノイズが発生していない再構築前の視差映像を示す斜視図であり、図17(b)は、斜線状のノイズが発生している再構築後の視差映像を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付している。
【0035】
(第1の実施の形態)
<二次元ディスプレイ11及びレンチキュラーシート14の構成>
図1(a)を参照して、本発明の第1の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置の構成を説明する。第1の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置は、水平方向に複数の視差映像に分割して表示する装置であって、水平方向及び垂直方向の各々に所定のピッチで色画素が配列された二次元ディスプレイ11と、二次元ディスプレイ11の表示面上に配置されたレンチキュラーシート14とを備える。レンチキュラーシート14は、互いに平行に配列された複数のシリンドリカルレンズ12からなる。シリンドリカルレンズ12の境界線は、互いに平行な直線を成し、二次元ディスプレイ11の垂直方向に対して傾斜している。二次元ディスプレイ11として、液晶ディスプレイ(LCD)パネル、ブラウン管(CRT)、プラズマディスプレイなどを用いることができる。シリンドリカルレンズ12は、例えば、少なくとも可視光に対して高い透過性を有する合成樹脂(プラスティックを含む)を用いて製造することができる。
【0036】
図2を参照して、図1の二次元ディスプレイ11及び複数のシリンドリカルレンズ12の詳細な構成を説明する。図2は、図1の領域MEの二次元ディスプレイ11及び複数のシリンドリカルレンズ12を拡大した平面図である。二次元ディスプレイ11は、垂直方向及び水平方向の各々に所定のピッチで配列された色画素13を備える。図2の垂直方向及び水平方向に配列された複数の矩形は、二次元ディスプレイ11の色画素13を示している。二次元ディスプレイ11において、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3種類の異なる色の色画素13が水平方向に周期的に配列され、同じ色の色画素が垂直方向に配列されている。図2の矩形内に記載されているR、G及びBは、これらの色の種類を示す。
【0037】
複数のシリンドリカルレンズ12a、12b、12c、・・・は、互いに平行に一次元方向に配列されている。色画素13は、複数のシリンドリカルレンズ12を通して視認される。シリンドリカルレンズ12a、12b、12cの境界線BL1〜BL4は、互いに平行な直線を成し、二次元ディスプレイ11の垂直方向VLに対して傾斜している。境界線BL1〜BL4の傾斜角を「θ」とする。
【0038】
なお、シリンドリカルレンズ12a、12b、12cの境界線BL1〜BL4に垂直な方向のレンズピッチ(以後、単に「レンズピッチ」という)を「L」とし、シリンドリカルレンズ12の水平方向のレンズピッチ(以後、単に「水平レンズピッチ」という)を「Lx」とする。また、色画素13の水平方向の画素ピッチ(以後、「水平画素ピッチ」という)を「px」とし、色画素13の垂直方向の画素ピッチ(以後、「垂直画素ピッチ」という)を「py」とする。以後の説明において、py/px=3とするが、py/pxは3以外の数値であってもよい。シリンドリカルレンズ12a、12b、12cは、境界線BL1〜BL4に垂直な方向にのみ光を屈折させる。
【0039】
次に、二次元ディスプレイ11の解像度を上げずに視差映像をより細かく分割する方法について説明する。
【0040】
図3は、シリンドリカルレンズ12の傾斜角θを、θ=arctan(px/(2・py))=9.46°とし、水平レンズピッチLxを、Lx=7・pxとした第1の比較例を示す。ある方向から、シリンドリカルレンズ12を通して二次元ディスプレイ11の色画素を見ると、シリンドリカルレンズ12の境界線bl1、bl2から等距離にある色画素のみが見える。見ることができる色画素の境界線bl1、bl2からの距離は、見る方向に応じて変化する。境界線bl1、bl1に沿ってR、G及びBの3種類の色画素が周期的に現れ、結果的に二次元ディスプレイ11の表示面内で各色画素が均一に使用される。
【0041】
しかし、図3の第1の比較例では水平レンズピッチLxが水平画素ピッチpxの整数倍であるため、境界線bl1、bl2と二次元ディスプレイ11の色画素との相対位置を水平画素ピッチpx以下に分割することができない。
【0042】
そこで、前述したように、水平レンズピッチLxを水平画素ピッチpxの整数倍からずらすことにより、二次元ディスプレイ11の色画素との相対位置を水平画素ピッチpx以下に分割する。これにより、複数の視差映像が複数のシリンドリカルレンズ12にまたがって分割され、二次元ディスプレイ11の解像度を上げずに、多数の視差映像に分割することができる。
【0043】
図4は、θ=9.46°とし、水平レンズピッチLx=L/cosθを、13・px/4=3.25・pxとした第2の比較例を示す。各色画素に記載された数字は、13分割された視差映像の番号を示している。13個の視差映像が、4本のシリンドリカルレンズ52a〜52bにまたがって分割されている。
【0044】
しかし、第2の比較例では、シリンドリカルレンズ52a〜52dの境界線bl1〜bl5に平行な斜線状のノイズが発生するという課題がある。
【0045】
図4を見ると、シリンドリカルレンズ52a、52cは奇数番号の視差映像のみに対応し、シリンドリカルレンズ52b、52dは偶数番号の視差映像のみに対応している。よって、シリンドリカルレンズ52b、52dには奇数番号の視差映像は表示されず、シリンドリカルレンズ52a、52cには偶数番号の視差映像は表示されない。よって、水平方向に視差を持つ視差画像SP1〜SP13を順次対応させた場合に、シリンドリカルレンズ52a〜52dの境界線bl1〜bl5に平行な斜線状のノイズが発生する。また、水平レンズピッチLxを調整し、さらに細かく視差映像を分割すると、シリンドリカルレンズ1本を見たときに、表示されない視点の割合が増えるため、斜線状のノイズは顕著となる。
【0046】
これに対して、第1の実施の形態では、シリンドリカルレンズ52a〜52bの傾斜角θを適切に設定することにより、総ての視差画像SP1〜SP13を1本のシリンドリカルレンズ52a〜52dに必ず1度は表示させることができる。これにより、水平レンズピッチLxが水平画素ピッチpxの整数倍からずれていて、複数本のシリンドリカルレンズ52a〜52dにまたがって視差映像の提示方向を分割する場合であっても、視差画像全体として、シリンドリカルレンズ52a〜52dの境界線bl1〜bl5に平行な斜線状のノイズの発生を抑制することができる。
【0047】
図5は、θ=10.23°とし、Lx=3.25・pxとした本発明の第1の実施の形態を示す。図4の第2の比較例に比べて、θを9.46°から10.23°へ変更している。これにより、シリンドリカルレンズの境界線が、境界線bl1から境界線BL1へ変更している。他の境界線BL2〜BL5についても同様である。図5に示す例では、総てのシリンドリカルレンズ12a〜12dに総ての視差映像1〜13が現れている。これにより、図4に示した第2の比較例における斜線状のノイズを抑制することができる。
【0048】
具体的には、水平画素ピッチpx、垂直画素ピッチpy、シリンドリカルレンズ12a〜12dの水平レンズピッチLx、シリンドリカルレンズ12a〜12dの境界線BL1〜BL5の傾斜角θが、(1)式、(2)式及び(3)式に示す関係式を総て満たしていればよい。ここで、Ax及びAyは互いに素な自然数であり、Bxは(2)式に示す数値GFが整数となる最小の自然数である。
【0049】
θ=arctan{(Ax・px)/(Ay・py)} ・・・(1)
GF=Bx・Lx/px ・・・(2)
Ay≧Bx≧2 かつ Ax≧2 ・・・(3)
【0050】
また、px、py、Lx、θが(1)式〜(3)式に示す関係式を満たす場合、分割される視差映像の数Vは、(6)式により表される。ここで、{Bx,Ay}は、BxとAyの最小公倍数を示す。
【0051】
V={Bx,Ay}・Lx/px ・・・(6)
【0052】
(3)式におけるBx≧2の条件を満たすことにより、水平レンズピッチLxを水平画素ピッチpxの整数倍からずらすことができる。これにより、複数のシリンドリカルレンズ12a〜12dにまたがって視差映像に分割できるので、水平画素ピッチpxに対して水平レンズピッチLxを大きくすることなく、視差映像の分割数が増加する。さらに、Ay≧Bxの条件を満たせば、総てのシリンドリカルレンズ12a〜12dに総ての視差映像が必ず1度は表示されることになる。これにより、水平レンズピッチLxが水平画素ピッチpxの整数倍からずれていて、複数本のシリンドリカルレンズ12a〜12dにまたがって視差映像を分割する場合であっても、視差画像全体として、シリンドリカルレンズ12a〜12dの境界線BL1〜BL5に平行な斜線状のノイズの発生を抑制することができる。但し、二次元ディスプレイ11の表示面の大きさが無限である裸眼立体ディスプレイ装置を仮定している。
【0053】
また、シリンドリカルレンズ12a〜12dを通して二次元ディスプレイ11の色画素を観察すると、色画素が拡大されて視差映像の解像感を損ねる。拡大された色画素の大きさは、レンズピッチLと1/tanθに比例する。θが小さくなると色画素の大きさが大きくなり、視差映像の解像度が低下する。Ax≧2とすることで、Bx、Ayが大きくなった場合であっても、θが小さくなりすぎることはない。よって、解像度の低下を抑制することができる。
【0054】
次に、色むらを抑制するために各パラメータ(px、py、Lx、θ)が満たすべき条件について説明する。同一の視差映像を表示する色画素のうち、隣り合う2本のシリンドリカルレンズ12を通してそれぞれ観察され、かつ最も相対距離の小さい2つの色画素は、互いに異なる色の色画素である。二次元ディスプレイ11の表示面の略全域にわたって、上記した2つの色画素が互いに異なる色の色画素となるように、傾斜角θを設定する。これにより、同色の画素が偏って分布することを抑制することができるので、この色分布による色むらを抑制することができる。
【0055】
具体的には、(4)式を満たす自然数α及びβのうち、(5)式のGHが最小となるα、βをα0及びβ0とした場合、α0がDの倍数ではないように、px、py、Lx、θの各数値を設定する。ここで、Dは、二次元ディスプレイ11が備える色画素の色の種類である。ここでは、R、G、Bの3色の色画素が周期的に配列した構成を有するので、α0が3の倍数ではなければよい。
【0056】
α・px+β・py・tanθ=Lx ・・・(4)
GH=(α・px)2+(β・py)2 ・・・(5)
【0057】
(4)式及び(5)式について、図6を用いて説明する。図6は、ある2つの色画素13f及び色画素13gと、シリンドリカルレンズ12の境界線BL1、BL2を示す。境界線BL1は色画素13fの中心Aを、境界線BL2は色画素13gの中心Bを通る。三角形BAC、BCDに着目すると、自然数α、βに対して(4)式を満たす必要があることがわかる。さらに、色画素13fと色画素13gの色が異なるためには、α0が3の倍数でなければよいことがわかる。
【0058】
シリンドリカルレンズ12を通して二次元ディスプレイ11の表示面を見ると、直線LABに沿って、常にR、G、B、R、・・・もしくはR、B、G、R、・・・と異なる色が順に並んで見えることになる。中心A及び中心Bを結ぶ線分の長さ(GH1/2)は、色画素13f、13gの相対距離である。α0及びβ0はこの相対距離を最小にするように選ばれている。よって、直線ABの方向に、小さい周期(3×GH1/2)でR、G、Bの色画素が順に配列する。よって、色ムラを抑制することができる。
【0059】
なお、本発明の第1の実施の形態では、R、G、Bの3色の色画素が水平方向に周期的に配列された二次元ディスプレイ11を用いた場合を説明した。しかし、さらにY(黄)を加えた4色、或いはそれ以上の異なる種類の色画素を、水平方向に周期的に配列した場合においても、上記のα0の数値を色の数(D)の倍数でなければ、色むらを抑制することができる。
【0060】
<温度センサ31及び視差映像変更部22の構成及び動作>
図1(a)に示すように、裸眼立体ディスプレイ装置は、シリンドリカルレンズ12の周辺温度Tを測定する温度センサ31と、温度センサ31により測定された周辺温度Tに基づいて、二次元ディスプレイ11に表示される視差映像を変更する視差映像変更部22とをさらに備える。視差映像変更部22は、複数の周辺温度と複数の周辺温度に対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部32を有する。
【0061】
視差映像保存部32には、例えば、図1(b)に示すような、複数種類の視差映像S1からS3と周辺温度Tとの関係を示すテーブルが保存されている。例えば、視差映像保存部32に保存する視差映像S1〜S3は、以下のようにして作成される。裸眼立体ディスプレイ装置は、およそ0℃〜60℃の範囲で使用され、主に使用される中心温度は30℃であることを想定している。よって、下限温度T1=20℃、上限温度T2=40℃と設定する。このとき、視差映像S1は0〜20℃、視差映像S2は20〜40℃、視差映像S3は40〜60℃にそれぞれ対応する。シリンドリカルレンズ12の線膨張係数を、γ=7.0×10-5[1/℃]とする。中心温度30℃におけるレンズピッチLをL2=0.779mmとして、視差映像S2を作成する。一方、視差映像S1は、視差映像S2よりも温度が20℃低い場合に対応している。よって、レンズピッチLをL1=(1−20・γ)・L2=0.778mmとして、視差映像S1を作成する。また、視差映像S3は、視差映像S2よりも温度が20℃高い場合に対応している。よって、レンズピッチLをL3=(1+20・γ)・L2=0.780mmとして、視差映像S3を作成する。
【0062】
視差映像変更部22は、視差映像保存部32を参照して、温度センサ31により測定された周辺温度Tに対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイ11に表示させる。例えば、視差映像変更部22は、図1(b)に示された複数種類の視差映像S1〜S3の中から、温度センサ31により測定された周辺温度Tに対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイ11へ出力すればよい。
【0063】
なお、視差映像変更部22は、データの演算装置、データを一時的に記憶するレジスタやメモリ装置、及び周辺機器とのインターフェースを行う入出力装置を備えるマイクロプロセッシングユニット(MPU)によって実行される機能的な構成を示している。この場合、視差映像保存部32は、上記したレジスタやメモリ装置として構成される。或いは、視差映像保存部32を、半導体メモリなどの外部記憶装置として構成しても構わない。
【0064】
次に、図7を参照して、裸眼立体ディスプレイ装置における視差映像変更部22の変更動作について説明する。
【0065】
温度センサ31により検出された検出温度Tが視差映像変更部22に入力されると(S01)、検出温度Tが、下限温度T1よりも低いか否か(S03)を判断する。検出温度Tが下限温度T1よりも低い場合、視差映像S1を視差映像保存部32から読み出して、二次元ディスプレイ11へ出力する(S07)。検出温度Tが下限温度T1以上である場合、検出温度Tが、上限温度T2よりも低いか否か(S05)を判断する。検出温度Tが上限温度T2よりも低い場合、視差映像S2を視差映像保存部32から読み出して、二次元ディスプレイ11へ出力する(S09)。一方、検出温度Tが上限温度T2以上である場合、視差映像S3を視差映像保存部32から読み出して、二次元ディスプレイ11へ出力する(S11)。
【0066】
以上説明したように、シリンドリカルレンズ12の周辺温度の変化によってシリンドリカルレンズ12の実際のレンズピッチ、又はシリンドリカルレンズ12の境界線の実際の傾斜角が、その初期値L及びθから変化する場合がある。この場合、レンズピッチや傾斜角の初期値、すなわち温度変化前のレンズピッチLや傾斜角θからの変化量に基づいて視差映像を変更する。水平画素ピッチpx、垂直画素ピッチpy、水平レンズピッチLx、及び傾斜角θは、(1)式〜(5)式に示す関係式を満たしている。したがって、温度変化に基づいて変更した後の視差映像にも線状のノイズ及び色むらが発生しにくくなる。これは、各色画素13がシリンドリカルレンズ12に対してさまざまな相対位置を取り、一定のランダム性を有するためである。前述のAx,Ayが大きいほど、このランダム性は強くなり、線状のノイズがより発生しにくくなる。よって、温度変化があった場合でも、良好な立体画像を見ることができる。
【0067】
視差映像変更部22は、予め、想定される複数の周辺温度Tについて、シリンドリカルレンズ12のレンズピッチLを計算し、計算されたレンズピッチLについて、二次元ディスプレイ11に表示する視差映像をそれぞれ演算する。視差映像変更部22は、演算された複数種類の視差映像S1〜S3を、図1(b)に示すように、想定される複数の周辺温度Tの範囲に対応づけて視差映像保存部32に保存しておく。これにより、温度センサ31により測定された周辺温度Tに応じて、随時、レンズピッチLを計算したり、視差映像を再構築したりする演算負担を軽減することができる。
【0068】
もちろん、視差映像変更部22は、複数種類の視差映像S1〜S3のデータを検出温度Tに対応付けて保存する視差映像保存部32を備えていなくても構わない。この場合、視差映像変更部22は、温度センサ31により測定された周辺温度Tに応じて、随時、前記シリンドリカルレンズのレンズピッチLの伸縮量を求め、レンズピッチLの伸縮量に基づいて、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を二次元ディスプレイ11に表示させればよい。これにより、視差映像の温度補正をより高精度に行うことができる。なお、シリンドリカルレンズ12と色画素13との相対位置に従って、二次元ディスプレイ11に表示する視差映像を再構築する技術は、例えば、特開2008−67095に記載されているように、当業者に一般的に知られている技術、いわゆる技術常識である。
【0069】
(実施例1)
第1の実施の形態に係わる実施例1を以下に説明する。図8は、実施例1に係わる裸眼立体ディスプレイ装置の構成を示す平面図である。また、図9は、図8の裸眼立体ディスプレイ装置の各パラメータの緒言を示すテーブルである。図8に示すように、垂直方向に同色の色画素が配列され、水平方向にはR(赤)、G(緑)、B(青)の色画素が周期的に配列されている。複数のシリンドリカルレンズ12a、12b、12c、・・・は、互いに平行に一次元方向に配列されている。各色画素は複数のシリンドリカルレンズ12a、12b、12c・・・を通して観察される。シリンドリカルレンズ12a〜12cの境界線BL1〜BL4は、二次元ディスプレイ11の垂直方向VLに対して傾斜角θで傾斜している。なお、水平画素ピッチは、px=0.1mmであり、垂直画素ピッチは、py=0.3mmである。
【0070】
ここで、傾斜角θ、レンズピッチLは、図9に示すように、θ=11.77°、L=0.779mmに設定されている。(1)式において、Ax=5、Ay=8を満たし、また、レンズピッチに関する定数Bxは、Bx=8を満たす。つまり、Bx=Ay=8を満たす。よって、斜線状のノイズの発生を抑制することができる。
【0071】
図10は、61個に分割された視差映像を、シリンドリカルレンズ12を通して1点から観測した時の様子を示したシミュレート画像である。図10(a)は、レンズピッチがL=0.779mmに対する視差映像をシリンドリカルレンズ12を通して観測した場合を示しており、斜線状のノイズが表れていないことがわかる。また、図10(b)は、レンズピッチLが0.5%膨張したことを考慮して、シリンドリカルレンズ12と色画素との相対位置に従って再構築した視差映像を、シリンドリカルレンズ12を通して観測した場合を示す。視差映像を再構築したにもかかわらず、図17(b)に現れた斜線状のノイズが図10(b)には発生していないことがわかる。また同時に、色むらの発生も抑制することも発明者により確認されている。
【0072】
また、想定される周辺温度Tの変化範囲(0℃〜60℃)において発生するレンズピッチLの変化量は±20×α≒±0.14%である。これは、図10に示したレンズピッチLの変化量0.5%よりも小さい。よって、第1の実施の形態において例示した0℃〜60℃の温度範囲では、再構築した後の視差映像に斜線状のノイズ及び色むらは発生しない。
【0073】
(第2の実施の形態)
裸眼立体ディスプレイ装置によって表示される視差映像は、一般に、二次元ディスプレイ11の画素ピッチに対するシリンドリカルレンズ12の境界線BLの角度誤差、及びシリンドリカルレンズ12を二次元ディスプレイ11に貼り合わせる際に発生する製造誤差の影響を受けやすい。また、シリンドリカルレンズ12単体の製造段階で発生する製造誤差にも影響を受ける。そこで、本発明の第2の実施の形態は、製造誤差によるシリンドリカルレンズ12のレンズピッチLのばらつきや、レンチキュラーシート14の二次元ディスプレイ11への取り付け角度の誤差を補正する裸眼立体ディスプレイ装置について説明する。
【0074】
図11(a)に示すように、第2の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置は、二次元ディスプレイ11と、複数のシリンドリカルレンズ12からなるレンチキュラーシート14と、シリンドリカルレンズ12のレンズピッチLの製造誤差ΔL、及びシリンドリカルレンズ12の境界線BLの傾斜角θの製造誤差Δθを保存する製造誤差保存部33と、製造誤差保存部33に保存された製造誤差に基づいて、視差映像を変更する視差映像変更部22とを備える。二次元ディスプレイ11及びレンチキュラーシート14の構成は第1の実施の形態と同じであるため、説明を省略する。
【0075】
ここで、「製造誤差」とは、裸眼立体ディスプレイ装置を製造する時に生じる設計値又は目標値からの誤差である。「製造誤差」には、二次元ディスプレイ11に複数のシリンドリカルレンズ12を貼り合わせる際に生じる誤差、及びシリンドリカルレンズ12単体の製造段階で生じる誤差が含まれる。貼り合わせ時やシリンドリカルレンズ12単体の製造時に発生する製造誤差は、裸眼立体ディスプレイ装置の出荷時に製造誤差保存部33に保存される。
【0076】
傾斜角θの製造誤差Δθには、シリンドリカルレンズ12単体で生じる誤差と、二次元ディスプレイ11に取り付ける際に生じる誤差の両方が含まれる。よって、製造誤差保存部33は、両方の誤差の和を傾斜角θの製造誤差Δθとして保存する。
【0077】
シリンドリカルレンズ12単体の誤差を検出する方法の一例として、シリンドリカルレンズ12の各々について1対1の誤差を示すデータを用意しておく方法がある。また、貼り合わせ時に生じる誤差は、次に示す方法で検出することができる。先ず、二次元ディスプレイ11とシリンドリカルレンズ12のそれぞれに、位置合わせ用マークを付す。そして、両者の位置合わせ用マークのずれ量を、たとえばCCDカメラによって観測することで検出する。なお、レンズピッチLの製造誤差ΔL、傾斜角θの製造誤差Δθを検出する方法はこれに限定されるものではなく、その他の方法によって検出しても構わない。
【0078】
視差映像変更部22は、複数の製造誤差と複数の製造誤差に対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部34を有する。視差映像保存部34には、例えば、図11(b)に示すような、誤差テーブルが保存されている。レンズピッチLの製造誤差ΔLは-0.5um以下、-0.5um〜+0.5umの範囲内、+0.5um以上の3段階に分けられている。また、傾斜角θの製造誤差Δθは、-0.05°以下、-0.05°〜+0.05°の範囲内、+0.05°以上の3段階に分けられている。製造誤差ΔLの3段階及び製造誤差Δθの3段階の組み合わせに対応した9種類の視差映像S1〜S9が、視差映像保存部34に保存されている。なお、製造誤差ΔL及びΔθの分割は上記例に限らない。例えば、さらに詳細に分割しても構わない。
【0079】
図11(c)は、図11(b)の各視差映像S1〜S9を作成する際に用いられるシリンドリカルレンズ12のレンズパラメータを示す。レンズパラメータには、シリンドリカルレンズ12のレンズピッチL及び傾斜角θが含まれる。レンズピッチLの設計値或いは目標値は0.779mmであり、その他にレンズピッチLとして0.778mm、0.780mmを想定している。また、傾斜角θの設計値或いは目標値は11.77°であり、その他に、傾斜角θとして11.67°、11.87°を想定している。図11(b)の各視差映像S1〜S9は、図11(c)に記載のレンズパラメータを用いて、シリンドリカルレンズ12と二次元ディスプレイ11の色画素13との相対位置から作成される。
【0080】
ただし、視差映像保存部34に保存されている製造誤差の範囲において、視差映像S1〜S9に色むらが発生する場合がある。視差映像保存部34に保存されている製造誤差の範囲において、総ての視差映像S1〜S9について、色むらが少なく、均一な画質が得られることを事前に確認しておくことが望ましい。なお、図11(b)及び図11(c)に示した誤差範囲において、総ての視差映像S1〜S9で、色むらが少なく均一な画質が得られることは発明者により確認されている。よって、図11(b)に示したシリンドリカルレンズ12の誤差範囲内では、再構築した視差映像に斜線状のノイズは発生せず、さらに、色ムラも少ない均一な画質が得られる。
【0081】
図11(a)の視差映像変更部22は、視差映像保存部34を参照して、製造誤差保存部33に保存された製造誤差に対応する視差映像S1〜S9を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイ11に表示させる。例えば、視差映像変更部22は、視差映像保存部34に保存された複数種類の視差映像S1〜S9の中から、製造誤差保存部33に保存された製造誤差ΔL及び製造誤差Δθに対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイ11へ出力すればよい。
【0082】
次に、図12を参照して、裸眼立体ディスプレイ装置における視差映像変更部22の変更動作について説明する。
【0083】
製造誤差保存部33に保存された製造誤差ΔL及び製造誤差Δθが視差映像変更部22に入力されると(S21)、製造誤差ΔL及び製造誤差Δθと図11(b)の誤差テーブルとを比較し(S23)、製造誤差ΔL及び製造誤差Δθに対応する視差映像を、誤差テーブルの視差映像S1〜S9の中から選択する(S25)。選択した視差映像を二次元ディスプレイ11へ出力する(S27)。
【0084】
以上説明したように、シリンドリカルレンズ12のレンズピッチの製造誤差ΔL及びシリンドリカルレンズ12の境界線BLの傾斜角の製造誤差Δθに基づいて、視差映像を変更する。水平画素ピッチpx、垂直画素ピッチpy、水平レンズピッチLx、及び傾斜角θは、(1)式〜(5)式に示す関係式を満たしている。これにより、変更後の視差映像にも斜線状のノイズ及び色むらが発生しにくくなる。よって、製造誤差があった場合でも、良好な立体画像を見ることができる。
【0085】
視差映像変更部22は、予め、想定される製造誤差の範囲について、二次元ディスプレイ11に表示する視差映像S1〜S9をそれぞれ演算する。視差映像変更部22は、演算された複数種類の視差映像S1〜S9を、図11(b)に示すように、想定される複数の製造誤差の範囲に対応づけて視差映像保存部34に保存しておく。これにより、製造誤差保存部33に保存された製造誤差に応じて、随時、視差映像を再構築する演算負担を軽減することができる。
【0086】
また、視差映像変更部22は、複数種類の視差映像S1〜S9のデータを複数の製造誤差の範囲に対応づけて保存する視差映像保存部34を備えていなくても構わない。この場合、視差映像変更部22は、製造誤差保存部33に保存された製造誤差に応じて、随時、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を二次元ディスプレイ11に表示させればよい。これにより、視差映像の製造誤差補正をより高精度に行うことができる。
【0087】
(第3の実施の形態)
裸眼立体ディスプレイ装置から視聴者までの距離Cに応じて、シリンドリカルレンズ12の適正レンズピッチL’は、実際のレンズピッチLから変化する。裸眼立体ディスプレイ装置の表示面全面に渡り同一視点の視差映像を視聴するためには、適正レンズピッチL’を(7)式にしたがって設定することが有効である。なお、fはシリンドリカルレンズ12の焦点距離である。距離Cが、レンズの焦点距離fに対して十分長ければ、L=L’としてかまわないが、距離Cが短い場合、適正レンズピッチL’と実際のレンズピッチLとの差は無視できない。
【0088】
また、距離Cは一定ではないことが考えられる。そこで、上記の距離Cと適正レンズピッチL’及び焦点距離fとの関係を動的に変化させる。変化する距離Cに応じて、随時、適正レンズピッチL’を計算し、視差映像を再構築することが望ましい。
【0089】
そこで、本発明の第3の実施の形態では、視聴者が視聴する距離Cに応じて視差映像を再構築する裸眼立体ディスプレイ装置について説明する。
【0090】
図13(a)に示すように、第3の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置は、二次元ディスプレイ11と、複数のシリンドリカルレンズ12からなるレンチキュラーシート14と、複数のシリンドリカルレンズ12から視聴者Pまでの距離Cを測定する距離測定部21と、距離測定部21により測定された距離Cに基づいて、二次元ディスプレイ11に表示する視差映像を変更する視差映像変更部22とを備える。二次元ディスプレイ11及びレンチキュラーシート14の構成は第1の実施の形態と同じであるため、説明を省略する。
【0091】
距離測定部21は、視聴者Pの顔の映像を撮像するCCDカメラ35を備える。距離測定部21は、CCDカメラ35により撮像された顔の映像による顔認識を行う。そして、距離測定部21は、顔の位置と大きさによって視聴者Pの視聴位置の空間的な座標を算出する。距離測定部21は、その後、シリンドリカルレンズ12から視聴者Pまでの距離Cを算出する。距離測定部21はCCDカメラ35の代わりに、TOF(Time of Flight)カメラを用いて、距離Cを直接測定しても構わない。
【0092】
視差映像変更部22は、距離測定部21により測定された距離Cに基づいて、(7)式に従って、シリンドリカルレンズ12の適正レンズピッチL’を計算する。
【0093】
L’=L*C/(C +f) ・・・(7)
【0094】
視差映像変更部22は、複数の適正レンズピッチL’と複数の適正レンズピッチL’に対応する複数種類の視差映像S1〜S3とを関連づけて保存する視差映像保存部36を有する。
【0095】
視差映像保存部32には、例えば、図13(b)に示すような、複数種類の視差映像S1〜S3と適正レンズピッチL’との関係を示すテーブルが保存されている。例えば、視差映像S3はL’=0.779mmに対応して作成され、視差映像S2はL’=0.777mmに対応して作成され、視差映像S1はL’=0.775mmに対応して作成されている。よって、下限レンズピッチL1は、L’=0.776mmとし、上限レンズピッチL2は、L’=0.778mmとすればよい。
【0096】
視差映像変更部22は、視差映像保存部36を参照して、(7)式に従って計算した適正レンズピッチL’に対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイ11に表示させる。例えば、視差映像変更部22は、図13(b)に示された複数種類の視差映像S1〜S3の中から、計算した適正レンズピッチL’に対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を二次元ディスプレイ11へ出力すればよい。
【0097】
次に、図14を参照して、第3の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置における視差映像変更部22の変更動作について説明する。
【0098】
距離測定部21により測定された距離Cが視差映像変更部22に入力されると(S31)、距離Cに基づいて、(7)式に従って、適正レンズピッチL’を算出する(S33)。適正レンズピッチL’が下限レンズピッチL1よりも小さいか否か(S35)を判断する。適正レンズピッチL’が下限レンズピッチL1よりも小さい場合、視差映像S1を視差映像保存部36から読み出して、二次元ディスプレイ11へ出力する(S39)。適正レンズピッチL’が下限レンズピッチL1以上である場合、適正レンズピッチL’が上限レンズピッチL2よりも小さいか否か(S37)を判断する。適正レンズピッチL’が上限レンズピッチL2よりも小さい場合、視差映像S2を視差映像保存部36から読み出して、二次元ディスプレイ11へ出力する(S41)。一方、適正レンズピッチL’が上限レンズピッチL2以上である場合、視差映像S3を視差映像保存部36から読み出して、二次元ディスプレイ11へ出力する(S43)。
【0099】
以上説明したように、裸眼立体ディスプレイ装置から視聴者Pまでの距離Cによってシリンドリカルレンズ12の適正レンズピッチL’が変化する場合がある。この場合、視差映像変更部22は、適正レンズピッチL’に基づいて、二次元ディスプレイ11に表示する視差映像を変更する。水平画素ピッチpx、垂直画素ピッチpy、水平レンズピッチLx、及び傾斜角θは、(1)式〜(5)式に示す関係式を満たしている。したがって、適正レンズピッチL’に基づいて変更した視差映像にも線状のノイズ及び色むらが発生しにくくなる。
【0100】
視差映像変更部22は、予め、想定される複数の適正レンズピッチL’について、二次元ディスプレイ11に表示する複数種類の視差映像S1〜S3をそれぞれ演算する。視差映像変更部22は、演算された複数種類の視差映像S1〜S3を、図13(b)に示すように、想定される適正レンズピッチL’の範囲に対応づけて視差映像保存部36に保存しておく。これにより、距離測定部21により測定された距離Cに応じて、随時、視差映像を再構築する演算負担を軽減することができる。
【0101】
或いは、視差映像変更部22は、視差映像保存部36を備えていなくても構わない。この場合、視差映像変更部22は、距離測定部21により測定された距離Cに応じて、随時、適正レンズピッチL’を計算し、計算された適正レンズピッチL’について、二次元ディスプレイ11に表示する視差映像を再構築すればよい。これにより、距離Cによる視差映像の補正をより高精度に行うことができる。
【0102】
また、第3の実施の形態における、適正レンズピッチL’の変化量は4μmであり、実施例1で視差映像を再構築したときのレンズピッチLの変化量0.5%と同程度である。よって、第3の実施の形態における、距離Cよる適正レンズピッチL’の変化の範囲内では、再構築後の視差映像に斜線状のノイズ及び色むらは発生しない。
【0103】
(第4の実施の形態)
通常、裸眼立体ディスプレイ装置の視聴者Pは、立体視の見え方や感じ方について個人差や主観を有している。そこで、様々なレンズパラメータ(シリンドリカルレンズ12のレンズピッチLと傾斜角θ)に対応して作成された複数種類の視差画像から、視聴者Pに最も好ましいと思うものを選択させる。そして、選択された視差画像が作成されたレンズパラメータに基づいて、以後表示する視差映像を作成する。これにより、視聴者P及び視聴状況に適した好ましい立体像を表示することが出来る。
【0104】
そこで、本発明の第4の実施の形態では、様々なレンズピッチLや傾斜角θに対応する複数種類の視差映像の中から、視聴者が最も適切と思われる視差映像を選択することにより、以後適切な立体像を視聴することができる裸眼立体ディスプレイ装置について説明する。
【0105】
図15に示すように、第4の実施の形態に係わる裸眼立体ディスプレイ装置は、二次元ディスプレイ11と、複数のシリンドリカルレンズ12からなるレンチキュラーシート14と、シリンドリカルレンズ12の複数のレンズピッチL及びシリンドリカルレンズ12の境界線BLの複数の傾斜角θに基づいて構築された複数種類の視差映像の中から、視聴者Pにより選択された視差映像を受け付ける視差映像選択部37と、視差映像選択部37が受け付けた視差映像に対応するレンズピッチL及び傾斜角θを保存するレンズパラメータ保存部39と、レンズパラメータ保存部39に保存されたレンズピッチL及び傾斜角θに基づいて、二次元ディスプレイ11に表示される視差映像を変更する視差映像変更部22とを備える。二次元ディスプレイ11及びレンチキュラーシート14の構成は第1の実施の形態と同じであるため、説明を省略する。
【0106】
視差映像変更部22は、複数のレンズピッチL及び複数の傾斜角θに対応する複数種類の視差映像を保存する視差映像保存部40を有する。視差映像保存部40には、例えば、図11(c)に示すような、3つのレンズピッチL及び3つの傾斜角θの組み合わせに対応した9種類の視差映像S1〜S9が保存されている。ただし、レンズパラメータは、作成される視差映像S1〜S9に、図17(b)のような斜線状のノイズが発生しない範囲に制限される。
【0107】
視差映像選択部37は、マウス38及びグラフィカル・ユーザー・インターフェース(GUI)を用いて、視聴者Pにより選択された視差映像を受け付ける。例えば、先ず、図11(c)に示した9種類の視差映像S1〜S9を順番に二次元ディスプレイ11に表示させる。視聴者Pは、順番に教示される視差映像S1〜S9の中から、最も適切に立体像が視聴できる視差映像が表示されたときに、マウス38を操作して視差映像の決定を入力する。決定の入力は、視聴者Pによるリモコン操作に基づいて行っても構わない。
【0108】
視差映像選択部37は、視聴者Pによる決定入力を受け付けた時に表示されている視差映像を、視聴者Pにより選択された視差映像として受け付ける。視聴者Pによる決定入力があるまで、視差映像選択部37は、視差映像S1〜S9を繰り返し二次元ディスプレイ11に表示させる。視聴者Pに視差映像を選択させる方法はこれに限定されない。例えば、順番に教示される視差映像S1〜S9に併せて視差映像S1〜S9の識別番号を表示する。そして、視聴者Pに識別番号を入力させてもよい。或いは、視差映像S1〜S9を同時に、二次元ディスプレイ11にダイジェスト表示させ、所望の視差映像まで上下左右方向にカーソルを移動させ決定入力をさせてもよい。
【0109】
レンズパラメータ保存部39は、視差映像選択部37が受け付けた視差映像を構築した際のレンズピッチL及び傾斜角θを保存する。
【0110】
視差映像変更部22は、レンズパラメータ保存部39に保存されたレンズピッチL及び傾斜角θを示すレンズパラメータ番号と同じ番号で管理されている視差映像を、視差映像保存部40に保存された視差映像S1〜S9から読み出して、二次元ディスプレイ11に表示する。或いは、視差映像変更部22は、レンズパラメータ保存部39に保存されたレンズピッチL及び傾斜角θに応じて、随時、二次元ディスプレイ11に表示する視差映像を再構築してもよい。これにより、視差映像変更部22は、選択された視差映像を作成したときのレンズパラメータ(レンズピッチL及び傾斜角θ)に基づいて、以後表示する視差映像を作成することができる。
【0111】
以上説明したように、最も適切に立体像が視聴できる視差映像を視聴者Pに選択させることにより、視聴者Pの立体視の見え方や感じ方についての個人差や主観、視聴位置、製造誤差や温度変化等を含め、そのとき最も適切なレンズピッチL及び傾斜角θに変更して、以後の視差映像を作成する。水平画素ピッチpx、垂直画素ピッチpy、水平レンズピッチLx、及び傾斜角θは、(1)式〜(5)式に示す関係式を満たしている。よって、レンズピッチL及び傾斜角θの変更による斜線状のノイズや色むらが少ない視差映像を表示することができるので、常に良好な立体像を得ることができる。
【符号の説明】
【0112】
11 二次元ディスプレイ
12、12a〜12d シリンドリカルレンズ
13 色画素
21 距離測定部
22 視差映像変更部
31 温度センサ
32、34、36、40 視差映像保存部
33 製造誤差保存部
37 視差映像選択部
39 レンズパラメータ保存部
BL、BL1〜BL5 境界線
HL 水平方向
L レンズピッチ
Lx 水平レンズピッチ(水平方向のレンズピッチ)
L' 適正レンズピッチ
px 水平画素ピッチ(水平方向の画素ピッチ)
py 垂直画素ピッチ(垂直方向の画素ピッチ)
VL 垂直方向
θ 傾斜角
ΔL、Δθ 製造誤差
C 距離
P 視聴者
T 周辺温度
S1〜S9 視差映像
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水平方向に複数の視差映像に分割して表示する裸眼立体ディスプレイ装置であって、
水平方向及び垂直方向の各々に色画素が配列された二次元ディスプレイと、
前記二次元ディスプレイの上に配置され、前記色画素がそれを通して観察され、且つ、互いに平行に配列された複数のシリンドリカルレンズと、
前記シリンドリカルレンズの周辺温度を測定する温度センサと、
前記温度センサにより測定された前記周辺温度に基づいて、前記視差映像を変更する視差映像変更部と、を備え、
前記色画素の水平方向の画素ピッチをpxとし、垂直方向の画素ピッチをpyとし、前記シリンドリカルレンズの水平方向のレンズピッチをLxとし、前記垂直方向に対する前記シリンドリカルレンズの境界線の傾斜角をθとし、Ax及びAyが互いに素な自然数であり、Axが2以上であり、Bxが(2)式に示す数値GFが整数となる最小の自然数である場合、
θ=arctan{(Ax・px)/(Ay・py)} ・・・(1)
GF=Bx・Lx/px ・・・(2)
Ay≧Bx≧2 かつ Ax≧2 ・・・(3)
前記px、py、Lx、及びθは、前記(1)式〜(3)式に示す関係式を満たしてい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】
前記視差映像変更部は、複数の周辺温度と前記複数の周辺温度に対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部を有し、
前記視差映像変更部は、前記視差映像保存部を参照して、前記温度センサにより測定された前記周辺温度に対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を前記二次元ディスプレイに表示させる
ことを特徴とする請求項1に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項3】
前記視差映像変更部は、前記温度センサにより測定された前記周辺温度に基づいて、前記シリンドリカルレンズのレンズピッチの伸縮量を求め、前記レンズピッチの伸縮量に基づいて、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を前記二次元ディスプレイに表示させることを特徴とする請求項1に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項4】
水平方向に複数の視差映像に分割して表示する裸眼立体ディスプレイ装置であって、
水平方向及び垂直方向の各々に色画素が配列された二次元ディスプレイと、
前記二次元ディスプレイの上に配置され、前記色画素がそれを通して観察され、且つ、互いに平行に配列された複数のシリンドリカルレンズと、
前記シリンドリカルレンズのレンズピッチの製造誤差、及びシリンドリカルレンズの境界線の傾斜角の製造誤差を保存する製造誤差保存部と、
前記製造誤差保存部に保存された製造誤差に基づいて、前記視差映像を変更する視差映像変更部と、を備え、
前記色画素の水平方向の画素ピッチをpxとし、垂直方向の画素ピッチをpyとし、前記シリンドリカルレンズの水平方向のレンズピッチをLxとし、前記垂直方向に対する前記シリンドリカルレンズの境界線の傾斜角をθとし、Ax及びAyが互いに素な自然数であり、Axが2以上であり、Bxが(2)式に示す数値GFが整数となる最小の自然数である場合、
θ=arctan{(Ax・px)/(Ay・py)} ・・・(1)
GF=Bx・Lx/px ・・・(2)
Ay≧Bx≧2 かつ Ax≧2 ・・・(3)
前記px、py、Lx、及びθは、前記(1)式〜(3)式に示す関係式を満たしていることを特徴とする裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項5】
前記視差映像変更部は、複数の製造誤差と前記複数の製造誤差に対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部を有し、
前記視差映像変更部は、前記視差映像保存部を参照して、前記製造誤差保存部に保存された製造誤差に対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を前記二次元ディスプレイに表示させる
ことを特徴とする請求項4に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項6】
前記視差映像変更部は、前記製造誤差保存部に保存された製造誤差に基づいて、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を前記二次元ディスプレイに表示させることを特徴とする請求項4に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項7】
水平方向に複数の視差映像に分割して表示する裸眼立体ディスプレイ装置であって、
水平方向及び垂直方向の各々に色画素が配列された二次元ディスプレイと、
前記二次元ディスプレイの上に配置され、前記色画素がそれを通して観察され、且つ、互いに平行に配列された複数のシリンドリカルレンズと、
前記シリンドリカルレンズから視聴者までの距離を測定する距離測定部と、
前記距離測定部により測定された距離に基づいて、前記視差映像を変更する視差映像変更部と、を備え、
前記色画素の水平方向の画素ピッチをpxとし、垂直方向の画素ピッチをpyとし、前記シリンドリカルレンズの水平方向のレンズピッチをLxとし、前記垂直方向に対する前記シリンドリカルレンズの境界線の傾斜角をθとし、Ax及びAyが互いに素な自然数であり、Axが2以上であり、Bxが(2)式に示す数値GFが整数となる最小の自然数である場合、
θ=arctan{(Ax・px)/(Ay・py)} ・・・(1)
GF=Bx・Lx/px ・・・(2)
Ay≧Bx≧2 かつ Ax≧2 ・・・(3)
前記px、py、Lx、及びθは、前記(1)式〜(3)式に示す関係式を満たしていることを特徴とする裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項8】
前記視差映像変更部は、前記距離測定部により測定された前記距離に基づいて、前記シリンドリカルレンズの適正レンズピッチを計算し、
前記視差映像変更部は、複数の適正レンズピッチと前記複数の適正レンズピッチに対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部を有し、
前記視差映像変更部は、前記視差映像保存部を参照して、計算した適正レンズピッチに対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を前記二次元ディスプレイに表示させる
ことを特徴とする請求項7に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項9】
前記視差映像変更部は、前記距離測定部により測定された前記距離に基づいて、前記シリンドリカルレンズの適正レンズピッチを計算し、計算した適正レンズピッチに基づいて、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を前記二次元ディスプレイに表示させることを特徴とする請求項7に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項10】
水平方向に複数の視差映像に分割して表示する裸眼立体ディスプレイ装置であって、
水平方向及び垂直方向の各々に色画素が配列された二次元ディスプレイと、
前記二次元ディスプレイの上に配置され、前記色画素がそれを通して観察され、且つ、互いに平行に配列された複数のシリンドリカルレンズと、
前記シリンドリカルレンズの複数のレンズピッチ及び前記シリンドリカルレンズの境界線の複数の傾斜角に基づいて構築された複数種類の視差映像の中から、視聴者により選択された視差映像を受け付ける視差映像選択部と、
前記視差映像選択部が受け付けた視差映像に対応する前記レンズピッチ及び前記傾斜角を保存するレンズパラメータ保存部と、
前記レンズパラメータ保存部に保存された前記レンズピッチ及び前記傾斜角に基づいて、前記二次元ディスプレイに表示される視差映像を変更する視差映像変更部と、を備え、
前記色画素の水平方向の画素ピッチをpxとし、垂直方向の画素ピッチをpyとし、前記シリンドリカルレンズの水平方向のレンズピッチをLxとし、前記垂直方向に対する前記シリンドリカルレンズの境界線の傾斜角をθとし、Ax及びAyが互いに素な自然数であり、Axが2以上であり、Bxが(2)式に示す数値GFが整数となる最小の自然数である場合、
θ=arctan{(Ax・px)/(Ay・py)} ・・・(1)
GF=Bx・Lx/px ・・・(2)
Ay≧Bx≧2 かつ Ax≧2 ・・・(3)
前記px、py、Lx、及びθは、前記(1)式〜(3)式に示す関係式を満たしていることを特徴とする裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項11】
前記二次元ディスプレイにおいて、D種類の異なる色の色画素が水平方向に周期的に配列され、同じ色の色画素が垂直方向に配列され、Dは3以上の自然数であり、
(4)式を満たす自然数α及びβのうち、(5)式に示すGHが最小となるα、βをα0及びβ0とした場合、
α・px+β・py・tanθ=Lx ・・・(4)
GH=(α・px)2+(β・py)2 ・・・(5)
前記α0が前記Dの倍数でないことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項1】
水平方向に複数の視差映像に分割して表示する裸眼立体ディスプレイ装置であって、
水平方向及び垂直方向の各々に色画素が配列された二次元ディスプレイと、
前記二次元ディスプレイの上に配置され、前記色画素がそれを通して観察され、且つ、互いに平行に配列された複数のシリンドリカルレンズと、
前記シリンドリカルレンズの周辺温度を測定する温度センサと、
前記温度センサにより測定された前記周辺温度に基づいて、前記視差映像を変更する視差映像変更部と、を備え、
前記色画素の水平方向の画素ピッチをpxとし、垂直方向の画素ピッチをpyとし、前記シリンドリカルレンズの水平方向のレンズピッチをLxとし、前記垂直方向に対する前記シリンドリカルレンズの境界線の傾斜角をθとし、Ax及びAyが互いに素な自然数であり、Axが2以上であり、Bxが(2)式に示す数値GFが整数となる最小の自然数である場合、
θ=arctan{(Ax・px)/(Ay・py)} ・・・(1)
GF=Bx・Lx/px ・・・(2)
Ay≧Bx≧2 かつ Ax≧2 ・・・(3)
前記px、py、Lx、及びθは、前記(1)式〜(3)式に示す関係式を満たしてい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】
前記視差映像変更部は、複数の周辺温度と前記複数の周辺温度に対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部を有し、
前記視差映像変更部は、前記視差映像保存部を参照して、前記温度センサにより測定された前記周辺温度に対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を前記二次元ディスプレイに表示させる
ことを特徴とする請求項1に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項3】
前記視差映像変更部は、前記温度センサにより測定された前記周辺温度に基づいて、前記シリンドリカルレンズのレンズピッチの伸縮量を求め、前記レンズピッチの伸縮量に基づいて、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を前記二次元ディスプレイに表示させることを特徴とする請求項1に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項4】
水平方向に複数の視差映像に分割して表示する裸眼立体ディスプレイ装置であって、
水平方向及び垂直方向の各々に色画素が配列された二次元ディスプレイと、
前記二次元ディスプレイの上に配置され、前記色画素がそれを通して観察され、且つ、互いに平行に配列された複数のシリンドリカルレンズと、
前記シリンドリカルレンズのレンズピッチの製造誤差、及びシリンドリカルレンズの境界線の傾斜角の製造誤差を保存する製造誤差保存部と、
前記製造誤差保存部に保存された製造誤差に基づいて、前記視差映像を変更する視差映像変更部と、を備え、
前記色画素の水平方向の画素ピッチをpxとし、垂直方向の画素ピッチをpyとし、前記シリンドリカルレンズの水平方向のレンズピッチをLxとし、前記垂直方向に対する前記シリンドリカルレンズの境界線の傾斜角をθとし、Ax及びAyが互いに素な自然数であり、Axが2以上であり、Bxが(2)式に示す数値GFが整数となる最小の自然数である場合、
θ=arctan{(Ax・px)/(Ay・py)} ・・・(1)
GF=Bx・Lx/px ・・・(2)
Ay≧Bx≧2 かつ Ax≧2 ・・・(3)
前記px、py、Lx、及びθは、前記(1)式〜(3)式に示す関係式を満たしていることを特徴とする裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項5】
前記視差映像変更部は、複数の製造誤差と前記複数の製造誤差に対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部を有し、
前記視差映像変更部は、前記視差映像保存部を参照して、前記製造誤差保存部に保存された製造誤差に対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を前記二次元ディスプレイに表示させる
ことを特徴とする請求項4に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項6】
前記視差映像変更部は、前記製造誤差保存部に保存された製造誤差に基づいて、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を前記二次元ディスプレイに表示させることを特徴とする請求項4に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項7】
水平方向に複数の視差映像に分割して表示する裸眼立体ディスプレイ装置であって、
水平方向及び垂直方向の各々に色画素が配列された二次元ディスプレイと、
前記二次元ディスプレイの上に配置され、前記色画素がそれを通して観察され、且つ、互いに平行に配列された複数のシリンドリカルレンズと、
前記シリンドリカルレンズから視聴者までの距離を測定する距離測定部と、
前記距離測定部により測定された距離に基づいて、前記視差映像を変更する視差映像変更部と、を備え、
前記色画素の水平方向の画素ピッチをpxとし、垂直方向の画素ピッチをpyとし、前記シリンドリカルレンズの水平方向のレンズピッチをLxとし、前記垂直方向に対する前記シリンドリカルレンズの境界線の傾斜角をθとし、Ax及びAyが互いに素な自然数であり、Axが2以上であり、Bxが(2)式に示す数値GFが整数となる最小の自然数である場合、
θ=arctan{(Ax・px)/(Ay・py)} ・・・(1)
GF=Bx・Lx/px ・・・(2)
Ay≧Bx≧2 かつ Ax≧2 ・・・(3)
前記px、py、Lx、及びθは、前記(1)式〜(3)式に示す関係式を満たしていることを特徴とする裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項8】
前記視差映像変更部は、前記距離測定部により測定された前記距離に基づいて、前記シリンドリカルレンズの適正レンズピッチを計算し、
前記視差映像変更部は、複数の適正レンズピッチと前記複数の適正レンズピッチに対応する複数種類の視差映像とを関連づけて保存する視差映像保存部を有し、
前記視差映像変更部は、前記視差映像保存部を参照して、計算した適正レンズピッチに対応する視差映像を選択し、選択した視差映像を前記二次元ディスプレイに表示させる
ことを特徴とする請求項7に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項9】
前記視差映像変更部は、前記距離測定部により測定された前記距離に基づいて、前記シリンドリカルレンズの適正レンズピッチを計算し、計算した適正レンズピッチに基づいて、視差映像を再構築し、再構築された視差映像を前記二次元ディスプレイに表示させることを特徴とする請求項7に記載の裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項10】
水平方向に複数の視差映像に分割して表示する裸眼立体ディスプレイ装置であって、
水平方向及び垂直方向の各々に色画素が配列された二次元ディスプレイと、
前記二次元ディスプレイの上に配置され、前記色画素がそれを通して観察され、且つ、互いに平行に配列された複数のシリンドリカルレンズと、
前記シリンドリカルレンズの複数のレンズピッチ及び前記シリンドリカルレンズの境界線の複数の傾斜角に基づいて構築された複数種類の視差映像の中から、視聴者により選択された視差映像を受け付ける視差映像選択部と、
前記視差映像選択部が受け付けた視差映像に対応する前記レンズピッチ及び前記傾斜角を保存するレンズパラメータ保存部と、
前記レンズパラメータ保存部に保存された前記レンズピッチ及び前記傾斜角に基づいて、前記二次元ディスプレイに表示される視差映像を変更する視差映像変更部と、を備え、
前記色画素の水平方向の画素ピッチをpxとし、垂直方向の画素ピッチをpyとし、前記シリンドリカルレンズの水平方向のレンズピッチをLxとし、前記垂直方向に対する前記シリンドリカルレンズの境界線の傾斜角をθとし、Ax及びAyが互いに素な自然数であり、Axが2以上であり、Bxが(2)式に示す数値GFが整数となる最小の自然数である場合、
θ=arctan{(Ax・px)/(Ay・py)} ・・・(1)
GF=Bx・Lx/px ・・・(2)
Ay≧Bx≧2 かつ Ax≧2 ・・・(3)
前記px、py、Lx、及びθは、前記(1)式〜(3)式に示す関係式を満たしていることを特徴とする裸眼立体ディスプレイ装置。
【請求項11】
前記二次元ディスプレイにおいて、D種類の異なる色の色画素が水平方向に周期的に配列され、同じ色の色画素が垂直方向に配列され、Dは3以上の自然数であり、
(4)式を満たす自然数α及びβのうち、(5)式に示すGHが最小となるα、βをα0及びβ0とした場合、
α・px+β・py・tanθ=Lx ・・・(4)
GH=(α・px)2+(β・py)2 ・・・(5)
前記α0が前記Dの倍数でないことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一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15】
【図16】
【図17】
【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15】
【図16】
【図17】
【公開番号】特開2012−83428(P2012−83428A)
【公開日】平成24年4月26日(2012.4.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−227637(P2010−227637)
【出願日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【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4月26日(2012.4.26)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【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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