CN100399105C

CN100399105C - 立体图像显示装置和立体图像显示方法

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Publication number: CN100399105C
Application number: CNB2006100680547A
Authority: CN
Inventors: 最首达夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2026-03-24
Also published as: JP2006267636A; CN1837895A; JP4327758B2; EP1705928A3; US20060227208A1; US8040370B2; EP1705928A2; KR100711168B1; KR20060103200A

Abstract

本发明能够防止图像处理量增加并获得优良的显示特性。立体图像显示装置包括：平面显示器，该平面显示器具有以正方形的方式配置在平面显示面上的近似正方形的像素；和光板，该光板被设置在所述显示器的前面，并具有沿与通过垂直连接n段像素获得的矩形的对角线相同的方向线性延伸的光学孔径，用于控制来自像素的光线的方向。平面显示器的平面显示面被分为单元图像，每一个单元图像与光板中的光学孔径中的每一个对应，并且，单元图像的间距的平均值比通过横向连接n段像素获得的矩形的对角线的长度大，并且，光板中的光学孔径的间距等于通过横向连接n段像素获得的矩形的对角线的长度。

Description

立体图像显示装置和立体图像显示方法

技术领域

本发明涉及立体图像显示装置和立体图像显示方法。

背景技术

作为可显示运动图像的立体图像或运动图像显示装置，使用不同系统的所谓“三维显示器”是已为人们所公知。特别是，近年来，对于采用不需要使用专用眼镜等的系统的平板型显示器的需求增加。作为这种类型的立体运动图像显示装置，已知的一种利用全息摄影的原理，难以实用。作为可相对容易地得到实现的系统，在像素位置被固定的诸如直视型或投影型的液晶显示装置或等离子显示装置的显示面板(平板型显示器)的正前方安装光板或光束控制元件的系统是公知的。就此而论，光板用于控制来自显示面板的光束，以将它们引向观察者。

光板一般被称为“视差挡板”，它控制光束，使得甚至在光束控制元件上的一个或相同位置上，根据角度变化观察不同的图像。具体地，当只应用横向视差(水平差异)时，使用缝隙阵列板或双凸透镜片(柱面透镜阵列)，当还包括垂直视差(垂直差异)时，使用针孔阵列或透镜阵列。使用视差挡板的系统又分为双目系统、多视系统、超多视系统(多视系统中的超多视条件)或整体照相(以下，也称为“IP”)。这些系统共同的基本原理与在约一百年前发明的立体照相中使用的原理大致相同。

如SID04 Digest 1438(2004)中所述，这些系统中的IP系统具有这样一种特征，即，关于观察点位置的自由度较高，且可容易地实现立体观察。在只包括水平差异但不包括垂直差异的IP系统中，可以相对容易地实现具有高分辨率的显示装置。另一方面，在双目系统或多视系统中，存在这样一种问题，即，由于允许立体观察的观察点位置的范围即观察区域较窄，因此难以以立体的方式观察图像，但可以采用最简单的构造作为用于立体图像显示装置的构造，并且还可以容易地产生显示图像。

在使用这种缝隙阵列板或双凸透镜片的直视型自动立体图像显示装置中，由于关于光板的孔径的周期性结构和关于平面显示装置上的像素的周期性结构之间的干涉，容易产生波纹或颜色波纹。作为解决这种问题的方法，孔径延伸的方向被倾斜的方法已为人们所公知(例如，参见JP-A-2001-501073)。

但是，当倾斜地设置光板的孔径时，立体图像显示时的像素(立体显示像素)不构成正方形配置，而构成平行四边形配置，使得当通过利用多个照相机拍摄的图像(多视点图像)构成立体图像时，必须执行像素的配置转换。以下问题出现：基于简单处理的配置转换导致图像质量的劣化，利用内插等的配置转换导致处理速度的降低，而基于冗余数据的细化(thinning)的配置转换增加数据量。还存在这样一种问题，即，由于更高的分辨率的方向沿垂直方向和水平方向变为非对称，移动视差导致上下移动，等等，因此显示特性给人视觉特性带来不舒服的感觉。

如上所述，在包括倾斜地配置的光板的常规立体图像显示装置中，由于立体显示时的像素配置不是正方形配置，因此存在图像处理量增加或者有关显示特性的问题。

发明内容

鉴于以上情况而提出本发明，其目的在于，提供可防止图像处理量增加并可获得优良的显示特性的立体图像显示装置和立体图像显示方法。

根据本发明的第一方面的立体图像显示装置包括：平面显示器，该平面显示器具有以正方形的方式配置在平面显示面上的正方形的像素；和光板，该光板被设置在所述显示器的前面，并具有沿与通过垂直连接n段像素获得的矩形的对角线相同的方向线性延伸的光学孔径，用于控制来自像素的光线的方向，平面显示器的平面显示面被分为与光板中的各个光学孔径对应的单元图像，并且，单元图像的间距的平均值比通过横向连接n段像素获得的矩形的对角线的长度大，并且，光板中的光学孔径的间距等于通过横向连接n段像素获得的矩形的对角线的长度。

根据本发明的第二方面的立体图像显示装置包括：平面显示器，该平面显示器具有以正方形的方式配置在平面显示面上的正方形的像素；和光板，该光板被设置在所述显示器的前面，并具有沿与通过垂直连接n段像素获得的矩形的对角线相同的方向线性延伸的光学孔径，用于控制来自像素的光线的方向，平面显示器的平面显示面被分为与光板中的各个光学孔径对应的单元图像，并且，单元图像的间距的平均值等于通过横向连接n段像素获得的矩形的对角线的长度，并且，光板中的光学孔径的间距比通过横向连接n段像素获得的矩形的对角线的长度小。

平面显示器上的以正方形的方式配置的像素的垂直和横向配置方向可被设置为对整个立体图像显示装置上的显示部分的矩形框倾斜的方向，并且，光板中的光学孔径可被配置为与整个立体图像显示装置上的显示部分的左端和右端平行。

平面显示器上的以正方形的方式配置的像素的垂直和横向配置方向可被设置为与整个立体图像显示装置上的显示部分的矩形框垂直和平行的方向，并且，光板中的光学孔径可被配置为沿与整个立体图像显示装置的显示部分的左端和右端倾斜的方向。

平面显示器上的整个显示区的形状可与整个立体图像显示装置上的显示部分的矩形框的形状一致。

平面显示器上的像素中的每一个可被沿光板中的光学孔径延伸的方向延伸的两条边界线分为具有矩形的三个子像素。

根据本发明的第三方面的立体图像显示方法：通过使用立体图像显示装置显示立体图像的方法，该立体图像显示装置具有：平面显示器，该平面显示器具有以正方形的方式配置在平面显示面上的正方形的像素；和光板，该光板被设置在所述显示器的前面，并具有沿与通过垂直连接n段像素获得的矩形的对角线相同的方向线性延伸的光学孔径，用于控制来自像素的光线的方向，其中，平面显示器的平面显示面被分为与光板中的各个光学孔径对应的单元图像，该方法包括：配置图像信息和视差信息，使得将具有一边的长度为(1+n²)^1/2×(平面显示器上的像素间距)的正方形的像素放入正方形配置中。

附图说明

图1A～1D表示在根据本发明的第一实施方式的多视系统的立体图像显示装置中使用的、平面显示部分上的像素组构成的立体显示像素的形状；

图1E表示图1A中所示的立体显示像素和光板之间的位置关系；

图1F表示平面显示部分上的像素；

图2A～2E表示第一实施方式的比较例的立体显示像素的形状和配置；

图3A和图3B表示在根据本发明的第二实施方式的一维IP系统的立体图像显示装置中使用的、平面显示部分上的像素组构成的立体显示像素的形状；

图4A和图4B表示在根据第二实施方式的立体图像显示装置中使用的、平面显示部分上的像素组构成的立体显示像素的形状；

图5表示在根据第二实施方式的立体图像显示装置中使用的、平面显示部分上的像素组构成的立体显示像素的其它形状；

图6A是集中表示根据本发明的立体图像显示装置的特性值的表格，图6B是集中表示根据比较例的立体图像显示装置的特性值的表格；

图7A～7C是表示根据第一和第二实施方式的正方形配置像素的垂直配置方向、整个立体图像显示装置的显示部分的矩形框和平面显示部分的矩形框之间的位置关系的概念图；

图8A和图8B是示意地表示根据第一和第二实施方式的光板的透视图；

图9是示意地表示立体图像显示装置的透视图；

图10A～10C表示根据第一和第二实施方式的立体图像显示装置中的单元图像间距Pe、光板的光学孔径间距Ps、光板和像素屏幕之间的间隙d、观察距离L和观察区宽度W之间的关系；

图11是表示根据第一和第二实施方式的放在平面显示部分上的视差信息和用于拍摄图像或执行CG再现(rendering)的照相机之间的位置关系的概念图；

图12A表示根据第一和第二实施方式的在具有多组平行光线的条件下在一维IP系统中构成视差图像和立体图像的方法，图12B表示根据第一和第二实施方式的用于在多视系统中构成视差图像和立体图像的方法；

图13是表示用于在根据第二实施方式的一维IP系统的立体图像显示装置中在视差交错(interleaved)图像(单元图像阵列)中配置与一个方向对应的图像(视差成分图像)的方法的概念图；

图14是表示根据第二实施方式的立体图像显示装置中的视差图像分配的一个例子的表格；

图15表示在根据第二实施方式的立体图像显示装置中获得的视差成分图像组的一个例子；

图16表示在根据第二实施方式的立体图像显示装置中获得的视差成分图像组的一个例子；以及

图17表示根据第二实施方式的立体图像显示装置中的视差交错图像(单元图像阵列)的一个例子。

具体实施方式

以下参照附图详细解释根据本发明的实施方式的立体图像显示装置。

根据以下各实施方式的各立体图像显示装置可以为多视系统或IP系统的，并且具备具有在其上以矩阵方式配置像素的平面显示部分的平面显示器10、和设置在平面显示器10前面以包括光学孔径并控制来自平面显示部分上的像素的光束的光板20，如图9所示。通过从观察者的眼睛的位置100经由光板20观察从平面显示器10发射的光束，观察者可以在水平视角41和垂直视角42的范围内看到立体图像。对于术语“光学孔径”，当光束控制元件由缝隙构成时，表示物理开口，而当光束控制元件为双凸透镜片时，表示各个柱面透镜。为了调整焦距，可以在平面显示器10和光板20之间设置隔板。

(第一实施方式)

根据本发明的第一实施方式的立体图像显示装置是多视系统的，并且它被构成为使得光板20的光学孔径延伸的方向相对于平面显示部分或器件10的显示面上的垂直方向倾斜。由平面显示部分10的显示面内的像素组构成的立体显示像素12的形状如图1A、图1B、图1C和图1D所示。图1A、图1B、图1C和图1D表示当与立体显示像素12对应的近似正方形的一个边的长度与由沿平面显示部分10的横向配置的n个图1F中所示的像素14构成的矩形的对角线的长度一致时、n＝3、4、5和6的各个情况。由实线包围的近似正方形的各个区域是与立体显示像素12对应的区域。画出虚线，使得它们与由沿平面显示部分10的横向配置的n个像素14构成的矩形的对角线和由沿平板图像显示部分10的垂直方向配置的n个像素14构成的矩形的对角线一致。横向虚线和垂直虚线被倾斜地配置，但它们形成近似正方形的正方形配置。图1E表示包含以附加的方式写入图1A中的光板20的位置关系。构成光板20的缝隙阵列板或双凸透镜片被设置为使得其光学孔径延伸的方向与垂直虚线的方向相同，并且光学孔径被定位在相邻垂直虚线之间的大致中间位置。

由于如图1A、图1B、图1C和图1D所示本实施方式是多视系统的，因此，在实现构造时使得平面显示部分10的显示面充满具有相同的形状的立体显示像素12。因此，平面显示部分10被分为与各光学孔径对应的单元图像，并且单元图像由沿光板20中的光学孔径延伸的方向配置的具有相同的近似正方形的多个立体显示像素12构成。因此，当观察者通过光板20中的光学孔径看立体图像时，立体显示像素12形成正方形像素，并且立体图像作为立体显示像素12的正方形配置出现。

以由横向配置的红(R)、绿(G)和蓝(B)三个子像素构成的正方形形成平面显示部分10上的各像素14，并在同一列中配置相同颜色的子像素(普通的条形配置)。以实线显示的立体显示像素12的边界被针对各子像素分割。图1A、图1B、图1C和图1D中的数字表示要被分配的视差信息编号的例子。向沿立体显示像素12内的垂直方向(沿与光板20中的光学孔径延伸的方向相同的方向)配置的RGB三个子像素顺次地逐个分配视差信息单元。以平均的方式沿横向(沿与光板20中的光学孔径的循环方向相同的方向)配置相邻的视差信息单元。例如，将与视差编号“1”对应的视差信息分配给位于立体显示像素12的最左侧并沿垂直方向配置的RGB三个子像素，并将与作为下一个视差编号的视差编号“2”对应的视差信息分配给这三个子像素后面的沿垂直方向配置的RGB三个子像素。顺便提及，当以前分配的子像素后面的沿垂直方向配置的RGB子像素到达立体显示像素12的下端时，将视差信息分配给位置邻近以前分配的子像素并沿垂直方向配置的子像素中最上面的像素。结果，当只观察到相同或一个子像素列时，视差编号作为序号出现。顺便提及，可以采用这样一种结构：视差的数量增加而不减少颜色信息，并且，一个视差信息单元被分配给一个子像素。可以采用这种方式：为各像素而不是为各个子像素分配视差，并使用于立体显示像素的边界与像素边界一致。

在本实施方式中，如从图1A～1F理解的那样，由沿平面显示部分10的横向配置的n个像素构成的矩形的对角线的长度等于一般具有正方形的立体像素12的一个边的长度，即单元图像的平均间距，并等于平面显示部分10上的像素14的一个边的(1+n²)^1/2倍。由于本实施方式是多视系统的，因此构成的光板20上的光学孔径的间距比由沿横向配置在平面显示部分10上的n个像素构成的矩形的对角线的长度小。具体地，光板上的光学孔径的间距被设计为使得从光板中的各个光学孔径发射的、来自具有相同的视差编号的子像素的光束被聚焦到观察者的眼睛的期望位置上。另外，也可以将m×m(m：2以上的整数)个具有近似正方形的上述立体显示像素组合而成的立体显示像素作为立体显示像素，使在平面显示部分10的横向上并排配置的n个像素构成的矩形的对角线的长度的m倍等于近似正方形的立体显示像素12的一个边的长度，即单元像素的平均间距，并等于平面显示部分10的像素14的一个边的m×(1+n²)^1/2倍。在这种情况下，构成为光板20的光学孔径的间距比在平面显示部分10的横向上并排配置的n个像素构成的矩形的对角线长度的m倍小。虽然分辨率由于m增大而降低，但通过增加视差编号，可以增大纵深范围。

(比较例)

下面，为了与本实施方式进行比较，在图2A、图2B、图2C、图2D和图2E中示出在倾斜地设置光板的常规立体图像显示装置中使用的立体显示像素的配置例子。图2A表示对于每一个子像素一个像素行对应3.5个视差(对于每一个子像素两个像素行对应7个视差)的常规例子，图2B表示对于每3个子像素4个像素行对应16个视差的常规例子，图2C表示对于每3个子像素5个像素行对应25个视差的常规例子，图2D表示对于每3个子像素6个像素行对应36个视差的常规例子(和被分开的一个)，图2E表示对于每3个子像素3个像素行对应9个视差的常规例子。

在这些比较例子中，立体显示像素50的每一种形状均以平行四边形形成，并且像素的配置不是正方形配置，而是平行四边形配置。因此，在这些比较例子中，必须产生每一个视差图像，以与立体显示像素50的分辨率和配置匹配。但是，由于通过普通的图像拍摄或CG再现(rendering)获取的图像具有正方形配置，因此，当如图2A、图2B、图2C、图2D或图2E所示立体显示像素50具有与正方形配置不同的配置时，必须执行转换(包括内插)。

如上所述，根据本实施方式，由于可以以近似正方形的像素形成立体显示像素，并且这些像素可以取近似正方形的配置，因此，由于不舒服感觉问题的解决可以获取优良的显示特性，并可防止图像处理量增加。

(第二实施方式)

下面，参照图3A～7B解释根据本发明的第二实施方式的立体图像显示装置。根据第二实施方式的立体图像显示装置是平行光线的一维IP系统，并且它具有光板20中的光学孔径延伸的方向相对于平面显示器10上的显示面的垂直方向倾斜的结构。并且，光学控制元件20中的光学孔径的间距变得等于由沿横向配置的平面显示器的n个像素构成的矩形的对角线，其中，沿不同的方向再现与视差的数量相同的平行光线的组。各组中的平行光线的数量等于光学孔径的数量。在图3A和图3B中示出平面显示部分10上的显示面内的由像素组构成的立体显示像素16的形状。为每三个子像素提供一个视差信息单元。图3A表示在n＝3的情况下的立体显示像素的形状的变化的例子，其中，具有相同形状的像素沿垂直方向排成行，但像素的形状沿水平方向或横向改变。已以略去的方式说明了沿横向排成行的像素。事实上，具有相同形状的细线立体显示像素连续排成行几个或几十个以上，并且粗线立体显示像素仅被插入构成用于形状变化的边界的一列中。粗线立体显示像素的面积比细线立体显示像素的面积大与三个子像素的面积对应的面积。这是因为，由于使用平行光线组被再现的结构，因此平均单元图像间距比通过配置n个像素获取的矩形的对角线的长度大，并且，当使得单元图像边界与最近的子像素边界一致时，边界的不一致根据屏幕上的横向位置进一步增加。图3B表示作为具有基本形状(图3A中的细线立体显示像素)的立体显示像素可采取的形状(10种)的立体显示像素16₁～16₁₀。各个像素具有的形状变化使得与一个视差信息单元对应的三个子像素已被从左端移到右端。顺便提及，所画出的图3A和图3B中的虚线使得它们与平面显示部分10上的由沿横向配置的n个像素构成的矩形的对角线的方向和平面显示部分10上的由沿垂直方向配置的n个像素构成的矩形的对角线的方向一致。平面显示部分10上的由沿垂直方向配置的n个像素构成的矩形的对角线与光板20中的光学孔径延伸的方向一致。

在图4A和图4B中，示出在n＝2的情况下的本实施方式的一维IP系统中使用的、平面显示部分10上的由像素组构成的立体显示像素16的形状的例子。在该例子中，为每一个子像素提供一个视差信息单元。图4A表示具有相同形状的像素沿垂直方向排成行但像素的形状沿横向变化的情况，该情况与图3A所示的情况类似。已以略去的方式说明了沿横向排成行的像素。事实上，具有相同形状的细线立体显示像素连续排成行几个或几十个以上，并且粗线立体显示像素仅被插入构成用于形状变化的边界的一列中。粗线立体显示像素的面积比细线立体显示像素的面积大与一个子像素的面积对应的面积。图4B表示作为具有基本形状的立体显示像素可采取的形状(15种)的立体显示像素16₁～16₁₅。各个像素具有的形状变化使得与一个视差信息单元对应的一个子像素已被从左端移到右端。写在立体显示像素中的数字表示视差信息编号。

与本实施方式不同，在多视系统中，单元图像间距的平均值等于平面显示部分10的显示面上的由沿横向配置的n个像素构成的矩形的对角线的长度，并且光板20中的光学孔径的横向间距比平面显示部分10的显示面上的由沿横向配置的n个像素构成的矩形的对角线的长度短。因此，在平面显示部分10上的整个显示面上获得具有图1A、图1B、图1C和图1D中所示的形状的立体显示像素12。

另一方面，在根据本实施方式的平行光线一维IP系统中，单元图像间距的平均值比平面显示部分上的由沿横向配置的n个像素构成的对角线的长度长，并且，光板中的光学孔径的横向间距等于平面显示部分上的由沿横向配置的n个像素构成的矩形的对角线的长度。因此，如图3A和图3B所示，平面显示部分10上的沿水平方向配置的立体显示像素16的形状根据其配置位置发生变化，但垂直配置并构成一个单元图像的一系列立体显示像素具有相同或一种形状。在图3B中示出在n＝3的情况下立体显示像素16可采取的形状。在图3B中，立体显示像素16_i(i＝2，...10)被构成为使得沿光板20中的光学孔径延伸的方向(由沿垂直方向的虚线表示的方向)配置并位于立体显示像素16_i-1的最左侧位置上的平面显示部分上的三个子像素被配置在邻近沿光板20中的光学孔径延伸的方向配置并位于立体显示像素16_i-1的最右侧位置上的平面显示部分上的子像素的位置。顺便提及，立体显示像素16₁被构成为使得沿光板20中的光学孔径延伸的方向配置并位于立体显示像素16₁₀的最左侧位置上的平面显示部分上的三个子像素被配置在邻近沿光板20中的光学孔径延伸的方向配置并位于立体显示像素16₁₀的最右侧位置上的平面显示部分上的子像素的位置。

这些可能的立体显示像素分别形成为近似正方形的像素，并且它们可采取近似正方形的配置。因此，在第二实施方式中，立体显示像素可分别形成为近似正方形的像素，并且它们可采取近似正方形的配置，使得如第一实施方式那样，由于不舒服感觉问题得到解决可以获得优良的显示特性，并可防止图像处理量增加。

顺便提及，在根据第二实施方式的一维IP系统中使用并在图3B中示出的立体显示像素16₁与图1A中所示的立体显示像素12相同，并且它可被用于多视系统中。由于图3B中所示的10种立体显示像素分别是具有相同形状的立体显示像素，并且它们具有可没有任何间隙地填充平面显示部分的显示面的形状，因此它们可被用作多视系统中的立体显示像素，但优选使用最类似正方形的立体显示像素16₁。

图5表示在n＝4的情况下的实施方式的一维IP系统中使用的、由平面显示部分10上的像素组构成的立体显示像素16的形状的例子。在该实施方式中，为每三个子像素提供一个视差信息单元。在该例子中示出作为具有基本形状的立体显示像素可采取的形状(17种)的立体显示像素16₁～16₁₇。各个像素具有的形状变化使得与一个视差信息单元对应的三个子像素已被从左端移到右端。

图6A和图6B是集中表示n＝2、3、4、5和6的情况下以及一般情况下的结构的表格。图6A表示根据本发明的多视系统或一维IP系统的情况，图6B根据比较例的多视系统或一维IP系统的情况。具有基本形状的立体显示像素在一维IP中可采取的形状的数量与视差的数量一致。与比较例相比，即使根据本发明的光板中的光学孔径在倾角方面与根据比较例的相等，前者和后者也在间距和视差的数量方面不同。在图6A和6B中，虽然示出立体显示像素的基本形状(m＝1)的情况，但在m不为1的情况下，水平周期、周期及视差编号变为m倍。

在第一和第二实施方式中，使用这种结构，使得光板中的光学孔径延伸的方向相对于平面显示部分或器件上的显示面的垂直方向倾斜，如图7A所示，但可以采用图7B和图7C中所示的配置或结构。

图7A、图7B和图7C是表示正方形配置像素13的垂直配置方向与整个立体图像显示装置(n＝2的例子)上的显示部分的矩形框5之间的位置关系的概念图。图7A表示具有倾斜的光学孔径的光板被配置到具有普通结构的平面显示部分10上的情况。在这种情况下，正方形配置像素13的垂直配置方向和光板中的光学孔径被设置为沿与整个图像显示装置上的显示部分的矩形框5倾斜的方向，并且它们还与观察者观察的屏幕上的垂直和水平方向倾斜。

图7B表示这样一种例子或情况，即，正方形配置像素13的垂直配置方向和光板中的光学孔径被设置为沿与整个图像显示装置上的显示部分10的矩形框5倾斜的方向，但它们不与作为立体图像显示装置被观察者观察的框或屏幕5上的垂直和水平方向倾斜。在这种情况下，立体显示像素13分别形成正方形像素，并且它们构成正方形配置和关于垂直方向和水平方向的对称配置(不倾斜)，这形成作为显示特性的所希望的方面。并且，如图7C所示，当平面显示部分10上的整个显示区域的形状基本上与整个立体显示装置上的显示部分的矩形框5的形状基本上一致时，可以利用平面显示部分上的所有像素用于显示，但是平面显示部分的结构必须使得显示区域的上下端和左右端倾斜，这与一般结构不同。

下面，参照图8A～17解释根据IP系统中的视差图像配置的立体图像显示。可以通过与参照图1A～7C解释的立体图像显示装置进行组合，实现图8A～17中示出的立体图像的显示。

由于在IP系统和多视系统中观察距离一般均为有限远，因此在产生显示图像时使得实际出现观察距离上的透视投影图。图8A是用作光板的双凸透镜片20a的透视图，图8B是用作光板的缝隙阵列板20b的透视图。

图9是示意地表示整个立体图像显示装置的透视图。图10A、图10B和图10C是示意地表示基于图9中所示的立体图像显示装置的显示部分的垂直面和水平面内的位置关系的展开图，其中，图10A是平面显示部分的前视图，图10B是光板的顶视图，图10C是立体图像显示装置的侧视图。

如图9～10C所示，立体图像显示装置具有诸如液晶显示(LCD)器件(液晶显示面板)的平面显示部分10和光板20。光束控制元件20与光学孔径构件的种类对应，并且它由双凸透镜片20a或缝隙20b构成，其中如图8A和图8B所示，以循环的方式配置沿接近垂直方向的倾斜方向延伸的光学孔径。在立体图像显示装置中，观察者可从他/她的位置经由光板20观察从平面显示部分10发射的光线，以在水平观察角41和垂直观察角42的范围内观察光板20的前方区域和后方区域中的立体图像。这里，当基于形成正方形的最小像素组计算像素的数量时，平面显示部分10上的像素的数量沿横向(沿水平方向)为1920个，沿垂直方向为1200个。各最小像素组包含红(R)、绿(G)和蓝(B)像素。

在图10A、图10B和图10C中，设置光板20和观察距离面43之间的观察距离L、光板中的光学孔径的间距Ps、光板和像素面之间的间隙d，并基于从观察距离面43上的观察点在像素面上的投影的光学孔径中心的间隔确定单元图像的间距Pe。附图标记46表示连接观察点位置和各光学孔径中心的线，并且，在使得单元图像在平面显示部分上的像素面上不相互重叠的条件下确定观察区域宽度W。

图11是表示放在平面显示部分上的视差信息和用于成像或CG再现的投影照相机之间的位置关系的概念图。在n＝4的情况下，视差的数量为17，基于通过将光学孔径间距Ps分为17等份获得的间距Pp的虚子像素14a的中心和光学孔径20的中心穿过观察距离面的位置确定照相机位置429，该位置与平面显示部分的实际像素位置不同。由于各个照相机被配置的方向是光板20中的光学孔径的循环方向，因此它是对于在平面显示部分上配置像素的方向倾斜的方向。

图12A和图12B表示用于在具有多组平行光线的一维IP系统和多视系统中构成视差图像和立体图像的方法。要显示的物体(主体)421被投影到投影面422上，该投影面422被放在与实际放置立体显示装置的光板的面相同的位置上。此时，在平行光线一维IP系统中，物体421沿投影线425被投影，该投影线425指向与投影面422平行并位于观察距离面内的其前面(沿垂直方向的中心)的投影中心线423，使得垂直方向(y方向)为透视投影(在图12A中表示为“pers”)，水平方向(x方向)为正射投影(在图12A中表示为“ortho”)。投影线沿水平方向不相交，但沿垂直方向在投影中心线上相交。各投影方向与视差编号对应，但是，没有用相同的角度分配各个方向，而是将它们设置为在观察距离面(投影中心线423)上形成等间距。即，这种结构等同于当在投影中心线423上以等间距平行移动照相机时执行拍摄(照相机的方向被固定)的结构。图12B表示在多视系统中执行的投影方法，其中，在投影中心点上进行透视投影。

图13是表示用于在一维IP系统中在视差交错图像(单元图像阵列)上配置与一个方向对应的图像(视差成分图像)的方法。在n＝4且视差交错图像的尺寸为1920×1200的情况下，视差成分图像具有524×396的尺寸。与光板中的光学孔径垂直延伸的类型一样，可以用立体显示时的分辨率并利用正方形像素和正方形配置简单地产生视差成分图像。视差成分图像中的各像素被分为根据位置被倾斜地配置的子像素。视差成分图像上的相邻的像素被配置在沿横向被移动四个像素并且沿垂直方向被移动一个像素的位置上。由阴影部分限定的视差成分图像的范围以分开的方式以约四个像素的间隔被配置在视差交错图像上的阴影部分中。

图14中示出n＝4、视差的数量＝17的一维IP系统中的视差成分图像的配置表。在图14中，41张视差成分图像每一个具有524×396的尺寸，并且，在用于各子像素的配置表中所示的范围内，它们以分布的方式被配置在视差交错图像(尺寸为1920×1200)上。在CG再现的情况下，各视差成分图像可在配置表中所示的范围内被再现。在图15中示出仅在左眼侧的20个观察点和中心观察点的所需范围上再现的41个观察点图像的图像的例子。在图16中示出仅在右眼侧的20个观察点的所需范围上再现的41个观察点图像的图像的例子。在图17中示出通过合成图15和图16中所示的41个视差成分图像获得的视差交错图像的例子。当在平面显示部分上显示图像并通过光板对其进行观察时，可以观察具有正方形像素和正方形配置的立体图像。

根据本发明的各实施方式，可以防止图像处理量增加，并可获得优良的显示特性。

顺便提及，本发明不限于这些实施方式，在不背离本发明的范围和精神的条件下，可以在修改实施方式中的各个构成要素时实施本发明。

可以根据实施方式中公开的多个构成要素的适当组合以不同的方式实施本发明。例如，可以从实施方式中所示的全部构成要素中去除一些构成要素。并且，可以分别将属于不同的实施方式的构成要素适当地相互组合。

Claims

1.一种立体图像显示装置，包括：

平面显示器，该平面显示器具有以正方形的方式配置在平面显示面上的正方形的像素(14)；和

光板，该光板被设置在所述显示器的前面，并具有沿与通过垂直连接n段所述像素(14)获得的矩形的对角线相同的方向成直线延伸的光学孔径，用于控制来自所述像素(14)的光线的方向，

平面显示器的平面显示面被分为与光板中的各个光学孔径对应的单元图像，并且

单元图像的间距的平均值比通过横向连接n段所述像素(14)获得的矩形的对角线的长度大，并且，光板中的光学孔径的间距等于通过横向连接n段所述像素(14)获得的所述矩形的对角线的长度。

2.根据权利要求1的立体图像显示装置，其特征在于，平面显示器上的以正方形的方式配置的所述像素(14)的垂直和横向配置方向被设置为相对整个立体图像显示装置上的显示部分的矩形框倾斜的方向，并且，光板中的光学孔径被配置为与整个立体图像显示装置上的显示部分的左端和右端平行。

3.根据权利要求1的立体图像显示装置，其特征在于，平面显示器上的以正方形的方式配置的所述像素(14)的垂直和横向配置方向被设置为与整个立体图像显示装置上的显示部分的矩形框垂直和平行的方向，并且，光板中的光学孔径被配置为沿相对整个立体图像显示装置的显示部分的左端和右端倾斜的方向。

4.根据权利要求3的立体图像显示装置，其特征在于，平面显示器上的整个显示区的形状与整个立体图像显示装置上的显示部分的矩形框的形状一致。

5.根据权利要求1的立体图像显示装置，其特征在于，平面显示器上的所述像素(14)中的每一个被沿光板中的光学孔径延伸的方向延伸的两条边界线分为具有矩形的三个子像素。

6.一种立体图像显示装置，包括：

单元图像的间距的平均值等于通过横向连接n段所述像素(14)获得的矩形的对角线的长度，并且，光板中的光学孔径的间距比通过横向连接n段所述像素(14)获得的所述矩形的对角线的长度小。

7.根据权利要求6的立体图像显示装置，其特征在于，平面显示器上的以正方形的方式配置的所述像素(14)的垂直和横向配置方向被设置为相对整个立体图像显示装置上的显示部分的矩形框倾斜的方向，并且，光板中的光学孔径被配置为与整个立体图像显示装置上的显示部分的左端和右端平行。

8.根据权利要求6的立体图像显示装置，其特征在于，平面显示器上的以正方形的方式配置的所述像素(14)的垂直和横向配置方向被设置为与整个立体图像显示装置上的显示部分的矩形框垂直和平行的方向，并且，光板中的光学孔径被配置为沿相对整个立体图像显示装置的显示部分的左端和右端倾斜的方向。

9.根据权利要求8的立体图像显示装置，其特征在于，平面显示器上的整个显示区的形状与整个立体图像显示装置上的显示部分的矩形框的形状一致。

10.根据权利要求6的立体图像显示装置，其特征在于，平面显示器上的所述像素(14)中的每一个被沿光板中的光学孔径延伸的方向延伸的两条边界线分为具有矩形的三个子像素。

11.一种立体图像显示方法，通过使用立体图像显示装置显示立体图像，该立体图像显示装置具有：平面显示器，该平面显示器具有以正方形的方式配置在平面显示面上的正方形的像素(14)；和光板，该光板被设置在所述显示器的前面，并具有沿与通过垂直连接n段所述像素(14)获得的矩形的对角线相同的方向成直线延伸的光学孔径，用于控制来自所述像素(14)的光线的方向，其中，平面显示器的平面显示面被分为与光板中的各个光学孔径对应的单元图像，所述方法包括：

配置图像信息和视差信息，使得将具有一边的长度为(1+n²)^1/2×(平面显示器上的像素间距)的正方形的像素(14)放入正方形配置中。