CN101101379A - 图像提示装置及图像提示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供图像提示装置及图像提示方法。本发明的目的在于不会由于观察者的视点不同而使观察者观察到重复图像，提示没有产生不自然感的图像。在该图像提示装置中，光线控制元件(101b)限制由光源阵列(101a)发出的光所构成的图像的视认区域。此处，终端位置检测传感器(102)或观察者位置检测传感器(103)检测出对由光源阵列(101a)发出的光构成的图像进行观察的观察者的眼睛与光源阵列(101a)和光线控制元件(101b)之间的相对位置关系。根据由这些传感器检测到的位置关系，显示影像控制装置(104)控制光源阵列(101a)，以变更构成由光线控制元件(101b)限制了视认区域的图像的光的显示内容。

Description

图像提示装置及图像提示方法
技术领域
本发明涉及根据观察者的观查方向来改变图像而进行提示的图像提示装置及图像提示方法。
背景技术
作为影像的提示技术，已知有如下的提示技术：通过在液晶显示器等光源阵列的前面，设置视差栅栏(parallax barrier)等遮挡物、双凸透镜状薄片(lenticular sheet)或透镜阵列等光学元件，来控制可由观察者视认的光源。在该提示技术中，由于所观察的图像随着观察者的位置不同而变化，所以产生视差。该提示技术由于可在使用双眼来进行观察的情况下实现双眼视差，所以除应用于三维显示器等中之外，还例如可应用为图像提示装置，该图像提示装置在汽车的驾驶席与副驾驶席上观察同一显示器的情况下，可使由各观察者观察到的影像不同。
图1是示出使用了视差栅栏的显示器的示例的说明图，图2是示出使用了双凸透镜状薄片的显示器的示例的说明图。在图1和图2中，该显示器具备光源阵列(光源1～8)，例如该光源阵列与液晶显示器的各像素对应。在图1和图2中，示出对从光源1、3、5产生的光，可从分别对应的箭头方向进行视认的情况。尽管未图示出其他光源，但同样可从分别对应的角度方向进行视认。在任一技术中，都可对可视认出各光源阵列的区域进行限制，由此产生双眼视差，从而提示出立体影像。图1和图2所示的显示器是4眼显示器的情况下的示例，但在立体显示器(stereo display)(双眼)的情况、以及显示更多视点图像的多眼型显示器的情况下，其原理也相同。
另外，还存在被称为集成摄影(IP：Integral Photography)的方式，即将图2的双凸透镜状薄片置换为微透镜阵列(microlens array)，在上下方向上同样控制从光源发出的光的方向，从而无论从上下左右中的哪个方向进行观察，均可对应于其位置来视认出不同的影像。
通过在光源阵列的前面(光源的输出面)设置例如定期重复设置了狭缝的视差栅栏10、双凸透镜状薄片11、以及透镜阵列等光线控制元件来产生视差，从而由观察位置不同而提示出不同影像，在上述情况下，即使对于多个光源阵列，所述光线控制元件也控制可由观察者视认的范围，实现多眼(也包括2眼、即立体)显示。例如在4眼的情况下，对4个光源(即4像素)，配置狭缝、或构成双凸透镜状薄片的圆柱透镜，这些狭缝或圆柱透镜控制可由观察者视认出从光源产生的光的区域。
该4个光源组在使用为这些装置的基本应用领域、即三维显示器的情况下，在提示三维影像时，成为三维影像的最小单位，所以此处称为三维像素。在以往的使用了视差栅栏、双凸透镜状薄片或透镜阵列等的方式中，对于各三维像素，存在可正常观察到立体影像的区域。
图3是示出使用双凸透镜状薄片的情况下的可观察立体影像的区域的说明图。如图3所示，由于构成双凸透镜状薄片11的圆柱透镜对三维像素(光源5～8)的作用，光的输出方向改变，产生可视认出光的区域、即视场。另外，在视差栅栏方式的情况下，原理上也相同，配置的双凸透镜状薄片仅为遮挡部和开口周期地重复的元件(参照图1)。
另外，在IP方式的情况下，剖面图的形状也与图3相同，但由于光线控制元件是透镜阵列而不是双凸透镜状薄片，所以在垂直方向上也成为相同的剖面图，三维像素b是由二维配置的光源的集合来形成的像素。图4是示出由纵向3视差的三维像素b1、横向3视差的三维像素b2构成的、使用9视点IP方式时的示例的说明图。图4中，示出光源的视认方向的箭头仅表示中央纵向3视差，但作为光线控制元件的双凸透镜状薄片11在纵横9方向上同样地控制视差。
如上所述，作为根据观察者的位置来改变所显示的图像的技术，例如举出专利文献1(日本特开平7-270745号公报)和专利文献2(日本特开2002-296540号公报)。在该专利文献1和2中记载的技术涉及立体影像显示装置，记载了如下技术，即可通过显示左眼用像素和右眼用像素来显示出立体的影像，同时，可通过开闭栅栏来显示出与观察者位置对应的影像。
[专利文献1]：日本特开平7-270745号公报
[专利文献2]：日本特开2002-296540号公报
此处，就所有的三维像素而言，在观察者(准确地说是观察者的双眼)位于上述区域内的情况下(参照图3或图4)，三维图像被准确观察到，但在观察者位于视场外侧的范围内的情况下，有时会观察到原本未设计成在该位置能够观察的光源的光。将其称为重复图像。在图5中，示出在双凸透镜方式的情况下视认重复图像时的状况。图5中的光源1～4构成三维像素a，光源5～8构成三维像素b，如图5所示，在观察者从三维像素a的本来的视场外进行观察的情况下，视认到在原本未期望的方向上由光源5导致的图像。在现有的三维显示器中，由于存在该重复图像，根据观察者的位置所显示的三维图像产生不自然感，限制了可观察到影像的视场。另外，即使在没有使用为三维显示器时，存在如下的问题：在提示多个视点图像时，当视点位置移动时，相同地再次观察到曾一度视认到的影像，对观察者产生不自然的感觉。
该问题在上述专利文献1和2中记载的技术中也相同，并且，在专利文献1和2中记载的技术中，在观察者的位置连续变化的情况下，画面由于用于切换显示的栅栏的动作和偏光板的开关的开闭而产生闪烁。
发明内容
因此，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供图像提示装置及图像提示方法，其不会由于观察者的视点不同而使观察者观察到重复图像，可提示没有产生不自然感的图像。
为了解决上述课题，本发明的图像提示装置具备：光源单元，其具有发出与构成要提示的图像的多个像素对应的光的光源；光线控制单元，其限制由上述光源单元发出的光构成的图像的视认区域；检测单元，其检测对由上述光源单元发出的光构成的图像进行观察的观察者的眼睛与上述光源单元和光线控制单元之间的相对位置关系；和图像控制单元，其根据由上述检测单元检测到的位置关系，控制上述光源单元，以变更构成由上述光线控制单元限制了视认区域的图像的光的显示内容。
另外，本发明的图像提示方法是图像提示装置的图像提示方法，该图像提示装置具备：光源单元，其具有发出与构成要提示的图像的多个像素对应的光的光源；和光线控制单元，其限制由上述光源单元发出的光构成的图像的视认区域，该图像提示方法具备：检测步骤，在该检测步骤中，检测出对由上述光源单元发出的光构成的图像进行观察的观察者的眼睛与上述光源单元和光线控制单元之间的相对位置关系；和图像控制步骤，在该图像控制步骤中，根据通过上述检测步骤所检测到的位置关系，控制上述光源单元，以变更构成由上述光线控制单元限制了视认区域的图像的光的显示内容。
根据该结构，可限制由从光源发出的光构成的图像的视认区域，检测出对由该光构成的图像进行观察的观察者的眼睛与光源之间的相对位置关系，根据所检测到的位置关系，变更构成视认区域被限制的图像的光的显示内容。由此，不会由于察者的视点不同而使观察者观察到重复图像，可提示出没有产生不自然感的图像。
另外，本发明的图像提示装置的光源单元优选使用光源阵列来提示图像。根据该结构，可使用光源阵列来提示图像。
另外，本发明的图像提示装置的光线控制单元优选为连续配置了圆柱透镜的双凸透镜状薄片。
另外，本发明的图像提示装置的光线控制单元优选为周期地配置了垂直狭缝的视差栅栏。
另外，本发明的图像提示装置的光线控制单元优选为可电气地控制折射率和振幅透射率的液晶透镜、或全息光学元件。
另外，本发明的图像提示装置的光线控制单元优选为二维地配置了透镜的透镜阵列。
另外，本发明的图像提示装置的上述检测单元优选检测如下信息中的至少一个以上：由上述光源单元和上述光线控制单元构成的显示器单元的位置；相对于观察者视线的倾斜度；或者对由上述显示器单元显示的图像进行观察的观察者的眼睛的位置以及视线方向。
根据该结构，通过检测出光源的位置和相对于观察者视线的倾斜度、以及对所显示的图像进行观察的观察者的眼睛的位置和视线方向中的至少一个以上，可检测出观察者与所显示的图像之间的相对位置关系。
另外，本发明的图像提示装置的图像控制单元的特征在于，在观察者位于不是预先设定的通常视场的位置上的情况下，其中所述通常视场是上述观察者可视认到由来自上述光源单元的一个光源的光构成的图像的区域，在由上述检测单元判断为上述观察者位于作为可从该观察者的位置视认到由来自上述一个光源的光构成的图像的重复区域的位置上时，该图像控制单元控制上述光源单元，以使得不会从来自上述光源单元的一个光源的光，输出与作为上述通常视场的位置对应的图像。
根据该结构，在观察者位于不是上述观察者的预先设定的通常视场的位置上的情况下，在判断为观察者位于作为重复区域的位置时，可不从该一个光源输出与作为通常视场的位置对应的图像。由此，不会由于观察者的视点不同而使观察者观察到重复图像，可提示没有产生不自然感的图像。
另外，本发明的图像提示装置的图像控制单元优选在由上述检测单元检测出上述观察者位于无法观察到来自上述一个光源的光的遮挡区域的情况下，该图像控制单元控制上述光源单元，以使得不输出从上述光源单元发出的与上述通常视场对应的图像。
根据该结构，在检测出观察者位于遮挡区域的情况下，可不从一个光源输出与作为通常视场的位置对应的图像，由于不会事先输出图像，所以能够可靠地使观察者不会因观察者的视点不同而观察到重复图像。
另外，本发明的图像提示装置的图像控制单元优选为，在上述检测单元检测出观察者位于上述一个光源的重复区域中的情况下，该图像控制单元控制所述光源单元，以使得从所述一个光源发出用于对由从将该位置作为通常视场的其他光源发出的光所构成的图像进行补足的光。
根据该结构，在检测到观察者位于重复区域的情况下，可从一个光源发出用于对由上述光源单元的其他光源的光所构成的图像进行补足的光。由此，可提示没有产生不自然感的图像，同时，可增加观察者可视认的图像，可向观察者提供更易于观察的图像。
本发明不会由于观察者的视点不同而使观察者观察到重复图像，可提示没有产生不自然感的图像。
附图说明
图1是示出使用视差栅栏的显示器结构的结构图。
图2是示出使用双凸透镜状薄片的显示器的结构的结构图。
图3是用于说明使用双凸透镜状薄片的显示器的视场的说明图。
图4是用于说明使用IP方式的显示器的视场的说明图。
图5是示出使用双凸透镜状薄片的显示器中产生重复图像的原理的说明图。
图6是示出第1实施方式的图像提示装置的结构的结构图。
图7是示出使用视差栅栏的显示器的视线的说明图。
图8是示出使用视差栅栏的显示器的视场的说明图。
图9是示出使用视差栅栏的显示器中产生重复图像的示例的说明图。
图10是使用视差栅栏的显示器中提示通常图像时的说明图。
图11是使用视差栅栏的显示器中改变为重复图像来提示通常图像时的说明图。
图12是示出使用视差栅栏在显示器中进行图像控制时将遮挡区域2等分的情况的说明图。
图13是使用圆柱透镜的显示器的说明图。
图14是示出第2实施方式的图像提示装置的结构的结构图。
图15是示出第3实施方式的图像提示装置的结构的结构图。
具体实施方式
通过参照用于说明一实施方式的附图来考虑以下的详细记述，能够容易理解本发明。下面，参照附图说明本发明的实施方式。在可能的情况下，对相同部分附加相同标号，省略重复说明。
(第1实施方式)
如图6所示，第1实施方式的图像提示装置由显示器101(包括光源阵列101a(光源单元)、光线控制元件101b(光线控制单元))、终端位置检测传感器102(检测单元)、观察者位置检测传感器103(检测单元)、以及显示影像控制装置104(图像控制单元)构成。
显示器101构成为包括光源阵列101a和光线控制元件101b。
光源阵列101a是形成多个视点图像的光的光源，其输出多个像素单位的图像。光源阵列101a例如可以是液晶显示器的各像素，也可以配置LED等发光体。
光线控制元件101b配置在光源阵列101a的显示面侧，限制可视认出构成光源阵列101a的各个光源的位置。例如，光线控制元件101b可以是遮挡从光源阵列101a输出的光的视差栅栏，也可以是控制光线方向的圆柱透镜那样的光学元件即双凸透镜状薄片、或电气地控制光的折射率和透射率的液晶透镜或全息光学元件(HOE：holographic opticalelement)等光学元件。
终端位置检测传感器102是检测显示器101的位置、朝向或倾斜度中的至少一个以上的传感器。该终端位置检测传感器102可以是装配在显示器101中的倾斜传感器或加速度传感器，也可以是红外线传感器、超声波传感器或照相机(摄影装置)。另外，也可将这些传感器设置于外部环境中，检测显示器101的位置、朝向或倾斜度。由这些传感器构成的终端位置检测传感器102可检测出显示器101在所存在的空间上的位置、朝向或倾斜度。该终端位置检测传感器102检测的显示器的位置在空间上由虚拟的x、y、z这3个轴来确定，终端位置检测传感器102检测显示器101位于该坐标轴上的哪个点，另外，可检测出显示器101的朝向为哪个方向。
具体而言，终端位置检测传感器102通过检测出构成显示器101的部分中的、不同的3点以上的部分及其位置，可确定出上述显示器101在空间上的位置和倾斜度。同样，终端位置检测传感器102通过检测出作为显示器101的构成部分的1点和显示器101本身相对于3个轴的倾角，可确定出显示器101在空间上的位置及其倾斜度。作为这些推定出显示器101的位置的传感器，可利用上述倾斜传感器、加速度传感器、红外线传感器、超声波等传感器或照相机等。倾斜传感器或加速度传感器可检测出相对于3个轴的倾角、角速度、角加速度、移动速度和加速度，可将这些所检测到的信息转换为显示器101的位置或相对于3个轴的倾角。
另外，在使用红外线传感器或超声波传感器等的情况下，该红外线传感器或超声波传感器向显示器101发出红外线或超声波，之后接收其反射波而可推定出显示器101的位置。另外，装配在显示器101中的红外线/超声波产生装置向外部环境发出红外线或超声波，之后接收其反射波，从而也可推定出显示器101的位置。另外，在使用照相机作为终端位置检测传感器102的情况下，可根据照相机图像来推定出显示器101的位置或倾斜度。此时，通过在外部环境或显示器101本身中设置成为特征点的标记等，或者利用图像处理来提取出特征点，从而也可推定出显示器101的位置或倾斜度。
如上所列举的，关于作为终端位置检测传感器102的传感器或照相机，既可组合使用两种以上的装置，也可组合使用多个相同的传感器。在组合使用这些传感器的情况下，通过使用各个传感器的信息，可使动作的可靠性提高。例如，尽管照相机等装置受外部环境的亮度等的影响大，但倾斜传感器等不会受亮度等的影响。另一方面，倾斜传感器通常对与初始状态对应的倾斜量的变化进行评价，所以误差的积累成为问题，而且由于不是直接检测观察者的位置，所以精度低。因此，优选通过组合使用照相机和倾斜传感器这两者，在补足这些缺点的同时进行动作。
观察者位置检测传感器103是检测观察者的位置的传感器。此处，观察者的位置既可以是相对于显示器101的相对位置，也可以是相对于空间上规定的虚拟的x、y、z这3个轴的坐标值。观察者位置检测传感器103既可以是由观察者保持的加速度传感器、红外线传感器、超声波传感器或照相机，也可以是装配在显示器101中的红外线传感器、超声波传感器或照相机，还可以是设置在外部环境中的红外线传感器、超声波传感器或照相机。作为观察者的位置，在理想的情况下，优选为可分别推定出观察者双眼的位置，但也可利用观察者的脸的位置等具有代表性的部位。
作为观察者位置检测传感器103，在使用由观察者保持的加速度传感器、红外线传感器、超声波传感器或照相机的情况下，和在外部环境中设置这些传感器之类的情况下，可进行与终端位置检测传感器102相同的处理来推定出观察者的位置。另外，在将这些传感器或照相机设置在显示器101中来推定出观察者的位置的情况下，可取得的信息为表示相对于显示器101的相对位置的信息。另外，在使用照相机等摄影装置，拍摄观察者本身来推定出观察者的位置的情况下，除在检测终端位置时使用的标记等外，也可使用根据图像进行脸的检测/识别的技术来推定出观察者的位置。上述列举出的传感器或照相机与终端位置检测传感器相同，也可组合使用2种以上或多个同种的传感器。在组合使用的情况下，通过使用各个传感器的信息，可使动作的可靠性提高。
显示影像控制装置104根据由终端位置检测传感器102和观察者位置检测传感器103检测到的显示器101的位置等和观察者的位置，计算出显示器101与观察者之间的相对位置关系，根据该位置关系进行控制，以改变在光源阵列101a中显示的图像。用于改变该显示图像的控制的细节如后所述。
说明如此构成的图像提示装置的原理及基于该原理的动作。
如上所述，通过组合光源阵列101a与配置于其显示面侧的光线控制元件101b来构成显示器101，从而构成可提示多个视点图像的图像提示装置。光源阵列101a通常配置于二维空间中，通过由光线控制元件101b限制观察者可观察到从这些光源发出的光的范围，从而对观察者提示多个视点图像。图7示出表示提示该多个视点图像的原理的概念图。另外，在图7中，光线控制元件101b是周期地重复形成遮挡部与开口部的栅栏(视差栅栏)，但也可以是周期地配置圆柱透镜的双凸透镜状薄片。
图7是说明作为光线控制元件101b采用了视差栅栏时的光源与视场之间的关系的说明图，是与现有4视点显示器相同的结构，起到相同的作用。在视为现有的4视点3D显示器的情况下，由光源1～4构成三维像素a。由该光源1～4构成的三维像素a由显示影像控制装置104控制为，向图7中分别由箭头表示的方向提示位于该方向上的视线图像。即，由光线控制单元控制为使通过视线提示的图像不同。另外，在视为对应于观察者的位置来提示4个不同图像的显示器而不是3D显示器的情况下，也可以同样的方法来实施本实施方式。
如图7所示，观察者可通过狭缝A来观察从光源阵列101a输出的光(图像)。另外，由于对应于观察者(更准确地说是眼球)的位置，可视认的光源1～4不同，所以可向观察者提示多个视点图像，通过控制为双眼视认不同的光源，由此可提示三维影像。此处，实际上不是观察者可在所有区域中正确视认出这些影像，而是将各光源1～4限制在可由观察者视认的范围内。下面，用图8来进行说明。
假设在光线控制元件101b中，形成有与分别由光源1～4构成的三维像素a～c对应的狭缝A～C，原本设为通过该狭缝A～C来观察各个光源1～4。如图8所示，假设光源1是构成三维像素a的4个光源中的一个，通过狭缝A来观察。即，当观察者位于由图8的视场A1所示的区域中时，按照上面的假设，观察者通过狭缝A观察到基于光源1的图像。在本实施方式中，将该区域称为“通常视场”。
另一方面，当观察者在连接光源1与狭缝B的线上移动的情况下(视场B1)、或当观察者在连接光源1与狭缝C的线上移动的情况下(视场C1)，从光源1发出的图像作为重复图像而由观察者观察。在本实施方式中，将该区域称为“重复区域”。另外，在既非通常视场也非重复区域的区域中，由于观察者无论通过哪个狭缝均无法观察到基于光源1的图像，所以在本实施方式中称为“遮挡区域”。
在本实施方式中，终端位置检测传感器102和观察者位置检测传感器103检测出观察者相对于各光源1～4的位置。即，终端位置检测传感器102和观察者位置检测传感器103可计算出终端位置和观察者位置的组合或终端与观察者之间的相对位置关系。显示影像控制装置104根据从终端位置检测传感器102和观察者位置检测传感器103输出的显示器101位置和观察者位置或其相对位置关系，可推定出观察者相对于各光源1～4位于通常区域、重复区域或遮挡区域这三个区域中的哪一个，并可控制显示于光源阵列101a中的信息(图像)。
使用图9、图10来说明具体的状态。如图9所示，显示影像控制装置104有时对于本来应是形成三维像素d的光源，使视线图像显示为是构成三维像素c的第5光源(像素)。此时，感知到重复图像，或对图像产生不自然的感觉。因此，显示影像控制装置104控制光源阵列101a，以便对观察者P的位置成为重复区域的全部光源进行后述的在重复区域中不会产生不自然感的处理。
另外，作为在产生重复图像的光源中显示的信息的控制，显示影像控制装置104也可处理为什么都不显示、即不使光源点亮，来代替在构成相邻的三维像素的光源中显示出新的视线图像。此时，虽然得不到将视场扩大的效果，但不会确认到以前成为问题的重复图像。
下面，说明详细的处理。在本实施方式中，如以上说明，显示影像控制装置1 04根据由终端位置检测传感器102和观察者位置检测传感器103得到的位置信息，推定出构成光源阵列101a的各光源与观察者之间的位置关系，控制在光源阵列101a中的各光源显示的信息。此处，显示影像控制装置104利用所推定出的各光源与观察者之间的位置关系，切换在光源中提示的信息。
例如，考虑图10的情况。首先，观察者P在作为光源1的通常视场的位置(n)，可观察到由从光源1发出的光构成的图像。之后，观察者P(的眼球)移动到图10所示的位置(m)。此时，相对于输出由图10所示箭头表示的视线的光的光源，观察者P位于通常视场，但相对于光源1，观察者P位于遮挡区域内。此前，观察者P未视认到重复图像。在观察者P从该位置移动到图11所示的位置(1)的情况下(包括显示器101与观察者之间的位置关系变化的情况)，可通过狭缝C观察的光源不是原来的构成三维像素c的4个光源中的一个，而成为构成与三维像素c相邻的三维像素d的光源1，提示重复图像。
此时，图10所示的观察者P的位置(m)是三维像素d的光源1的遮挡区域，此处，即便变更了在光源1中显示的信息，观察者也不会视认到该信息。即，当观察者位于图10所示的位置(m)时，考虑观察者移动的可能性，通过事先变更在光源1中显示的信息，可不使观察者识别到切换了显示地变更所显示的影像。例如，根据来自狭缝A和B的图像、即成为其发光源的光源，控制光源1，以经由狭缝C来输出用于补足该图像的图像。由此，可不向观察者提示产生不自然感的图像，并且增加可由观察者视认出的图像，可向观察者提供更易于观察的图像。
但是，关于改变从光源1发出的光的时刻，显示影像控制装置104可对位于遮挡区域内的光源进行图12所示的处理。
图12所示的光源1是假设设计成可通过狭缝A来进行观察的光源，其通常视场是图中的区域(α)。另外，在区域(α)之上的区域中有遮挡区域(β)，进而在其上方可通过狭缝B观察到光源1的位置上，有重复区域(γ)。一般，在光源的观察区域中，通常区域仅为一个，在其两侧有遮挡区域，进一步在其两侧有重复区域，该遮挡区域和重复区域交替出现。
此处，通过将遮挡区域(β)分割为二等分，根据是接近在该两侧(图中的上下)存在的通常视场、还是遮挡区域，确定区域(β′)和区域(β″)。当观察者位于遮挡区域(β)时，通过狭缝A、B均无法观察到光源1。因此，无论显示出什么样的信息、即例如光源阵列是液晶显示器的情况下，无论与光源1对应的像素点亮还是熄灭，观察者均无法视认出。
这样，利用观察者无法观察到光源的状态，在观察者位于区域(β′)、即位于接近通常视场的遮挡区域的情况下，假设观察者通过狭缝A进行观察，所以控制为构成三维像素a的光源1提示作为三维像素a的信息。相反，在观察者位于区域(β″)、即位于接近重复区域的遮挡区域的情况下，控制为光源1事先提示构成三维像素b的信息，从而可在观察者的位置从遮挡区域移动到通常视场或重复区域时，提示视场宽的自然的三维图像，而不会识别到影像的不自然感。
此处，说明具体的控制方法。显示影像控制装置104可根据由终端位置检测传感器102和观察者位置检测传感器103分别检测到的位置信息，判断观察者P位于区域(β′)区域(β″)中的哪一个，进行控制，以改变由光源1输出的图像。此处，至于观察者位于区域(β′)或区域(β″)中的哪一个，根据光源1、狭缝A和狭缝B之间的相对位置关系，确定出区域(β′)与区域(β″)之间的边界线，所以在观察者位于比该边界线偏向重复区域(γ)侧的情况下，显示影像控制装置104可判断出观察者位于区域(β′)。另外，在观察者位于比该边界线偏向通常视场(α)侧的情况下，显示影像控制装置104可判断出观察者位于区域(β″)。
如上所述，本实施方式基本上将光线控制元件101b假设为视差栅栏来进行了说明，但即便光线控制元件101b是透镜或HOE等，也可对各光源同样地规定通常区域、遮挡区域、以及重复区域，进行与上述相同的处理，实现本实施方式的图像提示装置。接着，示出光线控制元件101b是圆柱透镜时的相对于水平方向的通常视场、遮挡区域、以及重复区域的示例。图13是说明光线控制元件101b使用圆柱透镜时的通常视场、遮挡区域、以及重复区域的说明图。
在图13中，仅将狭缝A和狭缝B改变为圆柱透镜，而可对各光源同样地定义通常视场、重复区域、以及遮挡区域，可利用同样的处理，实施本实施方式的图像提示装置。并且，相反，如上所示，在光源与观察者之间的位置关系中，若是产生可视认光源的区域和无法视认光源的区域的方式，则可实现本实施方式的图像提示装置。
另外，在三维显示器是双凸透镜方式的显示器的情况下，仅在水平方向上产生上述通常视场、遮挡区域、以及重复区域，但若不是双凸透镜而是通常的透镜阵列，则即便在垂直方向上也同样产生通常视场和重复区域。此时，可在水平方向、垂直方向这双方上扩大视场。
此处，说明本实施方式的图像提示装置的作用效果。在该图像提示装置100中，光线控制元件101b限制由从光源阵列101a发出的光构成的图像的视认区域，终端位置检测传感器102和观察者位置检测传感器103检测对由该光构成的图像进行观察的观察者的眼睛与光源之间的相对位置关系，根据所检测到的位置关系，显示影像控制装置104可变更构成视认区域被限制的图像的光的显示内容。由此，不会由于观察者的视点不同而使观察者观察到重复图像，可提示没有产生不自然感的图像。
此处，作为光线控制元件101b，既可以是连续配置圆柱透镜的双凸透镜状薄片，也可以是周期地配置垂直狭缝的视差栅栏。另外，也可以是可电气地控制折射率和振幅透射率的全息光学元件。并且，也可以是二维配置透镜的透镜阵列。
另外，图像提示装置100在观察者位于不是事先设定的通常视场(α)的位置的情况下，在判断为观察者位于作为重复区域(γ)的位置时，可不从该一个光源输出与作为通常视场(α)的位置对应的图像。由此，不会由于观察者的视点不同而使观察者观察到重复图像，可提示没有产生不自然感的图像。
另外，图像提示装置100在检测出观察者位于遮挡区域(β)的情况下，可不从一个光源输出与作为通常视场(α)的位置对应的图像，不事先输出图像，所以可可靠地使得不会由于观察者的视点不同而使观察者观察到重复图像。
并且，图像提示装置100在检测到观察者位于重复区域(γ)的情况下，可从一个光源发出用于对由光源阵列101a的其他光源的光构成的图像进行补足的光。由此，可提示没有产生不自然感的图像，同时，可增加观察者可视认的图像，可向观察者提供更易于观察的图像。
(第2实施方式)
下面，示出第2实施方式的图像提示装置的结构。如图14所示，该第2实施方式的图像提示装置100a由显示器101(包括光源阵列101a、光线控制元件101b)、终端位置检测传感器102、以及显示影像控制装置104构成。该第2实施方式与第1实施方式不同，显示影像控制装置104不把握观察者的位置，仅利用终端的位置来控制在光源阵列101a上显示的内容。
光源阵列101a与第1实施方式相同，例如既可以是液晶显示器的各像素，也可以配置LED等发光体。
光线控制元件101b与第1实施方式相同，既可以是视差栅栏，也可以是圆柱透镜等光学元件，或是全息光学元件(HOE)等光学元件。
终端位置检测传感器102与第1实施方式相同，既可以是装配在显示器101中的倾斜传感器或加速度传感器，并且也可以是红外线传感器、超声波传感器或照相机等摄影装置。并且，也可将这些传感器设置在外部环境中来检测显示器101的位置、朝向或倾斜度中的至少一个以上。关于终端位置检测传感器102的动作，利用与第1实施方式中说明的方法相同的方法，检测显示器101的位置。
显示影像控制装置104接收终端位置检测传感器102的信息，根据所接收到的显示器101的位置，控制在光源中提示的信息。
下面，与第1实施方式中的方法进行比较来说明本实施方式的显示影像控制装置100a控制在光源中提示的信息的具体方法。
在第1实施方式中，由观察者位置检测传感器103检测观察者的位置，利用与由终端位置检测传感器102取得的显示器101的位置之间的相对关系，判断观察者相对于各光源位于通常视场、遮挡区域、重复区域中的哪一个。在本实施方式中，事先确定观察者的位置，而不使用观察者位置检测传感器103，显示影像控制装置104通过推定出显示器101相对于所假定的观察者位置的位置，推定观察者位于通常视场、遮挡区域、重复区域中的哪一个。关于事先确定(假定)的观察者的位置，将相对于显示器101的中心设为正面方向，关于观察者的距离，可根据显示器101的形状来确定，也可根据显示内容来确定。在采取任意一个方法的情况下，利用所假定的观察者的位置、和由终端位置检测传感器102取得的显示器101的位置和倾斜度，显示影像控制装置104可推定出显示器101与观察者之间的位置关系，可判断出观察者位于通常视场、遮挡区域、重复区域中的哪一个。
此处，说明本实施方式的作用效果。在本实施方式中，除上述第1实施方式的作用效果外，通过检测出光源的位置和相对于观察者视线的倾斜度，或检测出其中的任意一个，可检测出观察者与所显示的图像之间的相对位置关系。
(第3实施方式)
说明本发明第3实施方式的图像提示装置的结构。如图15所示，图像提示装置100b由光源阵列101a、光线控制元件101b、观察者位置检测传感器103、以及显示影像控制装置104构成。本实施方式的图像提示装置100b与第1实施方式不同，显示影像控制装置104不检测显示器101的位置，仅利用观察者的位置来控制在光源阵列101a上显示的内容。
光源阵列101a与第1实施方式相同，例如既可以是液晶显示器的各像素，也可以配置LED等发光体。
光线控制元件101b与第1实施方式相同，既可以是视差栅栏，也可以是透镜等光学元件，或是全息光学元件(HOE)等光学元件。
观察者位置检测传感器103与第1实施方式相同，既可以是由观察者保持的加速度传感器、红外线传感器、超声波传感器或照相机，也可以是装配在显示器101上的红外线传感器、超声波传感器或照相机。并且，还可以是设置在外部环境中的红外线传感器、超声波传感器或照相机。关于观察者位置检测传感器103的动作，利用与在第1实施方式中记载的方法相同的方法，检测出观察者的位置、即进行观察的观察者的眼睛的位置和视线方向中的至少一个以上。
显示影像控制装置104从观察者位置检测传感器103接收观察者的位置信息，根据所接收到的位置信息，控制在光源中提示的信息。
下面，与第1实施方式中的方法进行比较，说明本实施方式的显示影像控制装置104控制在光源中提示的信息的具体方法。
在第1实施方式中，由终端位置检测传感器102检测出显示器101的位置，利用与由观察者位置检测传感器103取得的观察者位置之间的相对关系，判断观察者相对于各光源位于通常视场、遮挡区域、重复区域中的哪一个。在本实施方式中，事先确定(假定)显示器101的位置，而不使用终端位置检测传感器102，通过推定出观察者相对于所假定的显示器101的位置的相对位置，推定出观察者位于通常视场、遮挡区域、重复区域中的哪一个。
关于事先所假定的显示器101的位置，可以是初始状态下的相对于观察者的位置的正面等，也可以仅存储显示器101的初始位置后设为显示器101不再移动，也可以假定为观察者的视线方向始终朝向显示器101的中心。另外，在使用设置在显示器101中的红外线传感器、超声波传感器、或照相机作为观察者位置检测传感器103的情况下，由于所检测的观察者位置自然为观察者相对于显示器101的相对位置，所以显示影像控制装置104无需特别假定显示器101的位置，就可推定出正确的显示器101与观察者位置之间的相对关系。
在采取任一方法的情况下，利用所假定的显示器101的位置、和由观察者位置检测传感器103取得的观察者的位置，可推定出显示器101与观察者之间的位置关系，可判断出观察者位于通常视场、遮挡区域、重复区域中的哪一个，利用与在第1实施方式中记载的处理相同的处理，可实现本实施方式的图像提示装置100b。
此处，说明本实施方式的作用效果。在本实施方式中，除上述第1实施方式的作用效果外，通过检测出对所显示的图像进行观察的观察者的眼睛的位置和视线方向中的至少一个以上，可检测出观察者与所显示的图像之间的相对位置关系。

Claims (11)

1、一种图像提示装置，其具备：
光源单元，其具有发出与构成要提示的图像的多个像素对应的光的光源；
光线控制单元，其限制由所述光源单元发出的光构成的图像的视认区域；
检测单元，其检测对由所述光源单元发出的光构成的图像进行观察的观察者的眼睛与所述光源单元和光线控制单元之间的相对位置关系；以及
图像控制单元，其根据由所述检测单元检测到的位置关系，控制所述光源单元，以变更构成由所述光线控制单元限制了视认区域的图像的光的显示内容。
2、根据权利要求1所述的图像提示装置，其特征在于，所述光源单元使用光源阵列来提示图像。
3、根据权利要求1或2所述的图像提示装置，其特征在于，所述光线控制单元是连续配置了圆柱透镜的双凸透镜状薄片。
4、根据权利要求1或2所述的图像提示装置，其特征在于，所述光线控制单元是周期地配置了垂直狭缝的视差栅栏。
5、根据权利要求1或2所述的图像提示装置，其特征在于，所述光线控制单元是可电气地控制折射率和振幅透射率的液晶透镜、或全息光学元件。
6、根据权利要求1或2所述的图像提示装置，其特征在于，所述光线控制单元是二维地配置了透镜的透镜阵列。
7、根据权利要求1～6中任一项所述的图像提示装置，其特征在于，所述检测单元检测如下信息中的至少一个以上：由所述光源单元和所述光线控制单元构成的显示器单元的位置；相对于观察者视线的倾斜度；或者对由所述显示器单元显示的图像进行观察的观察者的眼睛的位置以及视线方向。
8、根据权利要求1～7中任一项所述的图像提示装置，其特征在于，
在观察者位于不是预先设定的通常视场的位置上的情况下，其中所述通常视场是所述观察者可视认由来自所述光源单元的一个光源的光构成的图像的区域，在由所述检测单元判断为所述观察者位于作为可从该观察者的位置视认由来自所述一个光源的光构成的图像的重复区域的位置上时，所述图像控制单元控制所述光源单元，以使得不从来自所述光源单元的一个光源的光输出与作为所述通常视场的位置对应的图像。
9、根据权利要求8所述的图像提示装置，其特征在于，在由所述检测单元检测出所述观察者位于无法观察到来自所述一个光源的光的遮挡区域中的情况下，所述图像控制单元控制所述光源单元，以使得不输出从所述光源单元发出的与所述通常视场对应的图像。
10、根据权利要求9所述的图像提示装置，其特征在于，在由所述检测单元检测出观察者位于所述一个光源的重复区域中的情况下，所述图像控制单元控制所述光源单元，以使得从所述一个光源发出用于对由从以该位置为通常视场的其他光源发出的光所构成的图像进行补足的光。
11、一种图像提示方法，是图像提示装置中的图像提示方法，该图像提示装置具备：光源单元，其具有发出与构成要提示的图像的多个像素对应的光的光源；以及光线控制单元，其限制由所述光源单元发出的光构成的图像的视认区域，该图像提示方法具备：
检测步骤，在该检测步骤中，检测对由所述光源单元发出的光构成的图像进行观察的观察者的眼睛与所述光源单元和光线控制单元之间的相对位置关系；以及
图像控制步骤，在该图像控制步骤中，根据通过所述检测步骤所检测到的位置关系，控制所述光源单元，以变更构成由所述光线控制单元限制了视认区域的图像的光的显示内容。
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