CN101554060A - 三维图像显示装置和三维图像显示方法 - Google Patents

三维图像显示装置和三维图像显示方法 Download PDF

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Abstract

可以提供一种三维图像显示装置，利用该装置可以容易地调节平行光线一维IP系统中的观看区域而不降低处理速度。三维图像显示装置包括：要素图像显示单元，其具有在显示平面中以矩阵形式排列的像素，并显示要素图像；光学板，其被设置为面对所述要素图像显示单元，在垂直方向上直线延伸，并控制来自所述要素图像显示单元的光线，所述光学板具有在水平方向上周期排列的光学开口；以及图像数据转换单元，其基于输入图像数据中的要素图像的平均宽度和要输出的三维视频图像中的要素图像的最佳平均宽度转换图像数据，从而用同一要素图像中的相邻视差成分替换缺失的图像数据。

Description

三维图像显示装置和三维图像显示方法
技术领域
本发明涉及三维图像显示装置和显示方法。
背景技术
存在各种已知系统用于可显示运动图像的立体视觉图像显示装置或所谓的三维显示装置。近年来，对不需要眼镜等任何专用工具的平板类型装置的需求日益增加。可以容易地实现的系统之一是以下的系统：其中用于将来自显示面板(要素图像显示单元)的光线引向观看者的光学板位于像素位置在其中固定的直视型或投影型的液晶显示装置或等离子体显示装置等装置的显示面板的前面。
光学板一般被称作视差遮障(parallax barrier)，其控制光线使得可以在不同角度从光学板上的同一位置看到不同图像。更具体来说，在只提供横向视差(水平视差)的情况下，采用狭缝或透镜板(lenticular sheet)(柱面透镜阵列)。在还提供垂直视差的情况下，采用针孔阵列或透镜阵列。使用视差遮障的系统包括双目(binocular)系统、多视点系统、超多视点系统(包括非常大量的视点的多视点系统)以及集成照相(integral photography，以下称为IP)。这些系统的基本原理与一百年前开发并用于立体视觉照相的系统的原理基本相同。
在IP系统或多视点系统中，观看距离通常受到限制，因此，要显示的图像被形成为使得可以在该观看距离实际看到透视投影图像。在只提供水平视差的IP系统(一维IP系统)中，存在平行光线的组合，其中视差遮障的水平间距等于要素图像显示单元的子像素的水平间距值的整数倍(在下文中该系统也被称为平行光线一维IP)。因此，在垂直方向上在恒定观看距离处是透视投影图像而在水平方向上是正投影图像的图像被划分为各自像素列的图像，并将划分后的图像组合以形成要显示在显示平面中的图像格式的视差交错(interleaved)图像。以这种方式可以获得正确投影的三维图像。SID04 Digest 1438(2004)中公开了具体方法。在多视点系统中，通过单一透视投影形成的图像被划分并重新排列，从而获得正确投影的三维图像。
很难生产在垂直方向和水平方向之间使用不同投影方法和不同投影中心距离的图像拍摄装置，这是因为尤其是在正投影操作中需要与要显示的对象的尺寸相同的照相机或镜头。因此，为了通过图像拍摄操作获得正投影数据，对透视投影图像的图像拍摄数据进行转换是更现实的。例如，用于进行使用EPI(epipolar plane，极线平面)插值的光线空间方法等是众所周知的。
如SID04 Digest 1438(2004)中所公开的，平行光线一维IP系统比双目系统和多视点系统具有更宽的观看区域和更连续的运动视差。因此，在平行光线一维IP系统中，可以容易地观看图像而没有不舒服的感觉。
由于双目系统和多视点系统是最简单的三维图像显示系统，所以图像格式也是简单的，并且所有视点图像都具有相同的尺寸。双目情况下的两个视差成分图像和九视点情况下的九个视差成分图像被划分为各自像素列的图像，并且划分后的图像被组合以形成要显示在要素图像显示单元上的图像格式的视差交错图像(要素图像阵列)。在平行光线一维IP系统中，视差成分图像的数量大于具有相同分辨率的多视点系统中的视差成分图像的数量，并且视差成分图像的尺寸(水平使用范围)随视差方向而变化。然而，JP-A 2006-98779(KOKAI)公开了在平行光线一维IP系统中可以仅在必要范围内对适当组合的视差成分图像有效地进行堆砌(tiling)，并且可以将视差成分图像高效地转换为在非可逆压缩时只有很小劣化的格式。
在考虑到预定的观看距离和预定的观看区域的情况下，形成该视差图像阵列格式。然而，存在这样的情况：由于镜头间距误差、镜头定位误差、镜头位置的移动、虚拟观看距离的重置等，需要重新调节观看区域。特别地，在用不同屏幕尺寸的显示装置再现针对特定屏幕尺寸的显示装置创建的内容的情况下，虚拟观看距离随缩放比例而变化。结果，在屏幕的左端和右端的小区域内观看到受损(伪)图像，或者观看到具有一些穿过图像的垂直线的缺陷图像。在发现这种问题之后再次创建该内容导致低效率。
如上所述，在传统的平行光线一维IP类型的三维图像显示装置中，除非针对为特定观看距离和特定观看区域创建的内容重新调节观看区域，否则会引起受损图像的问题。
发明内容
本发明是鉴于这些情况作出的，本发明的目的是提供一种三维图像显示装置和显示方法，通过该三维图像显示装置和显示方法可以在平行光线一维IP系统中容易地调节观看区域而不会降低处理速度。
根据本发明的第一方面，提供一种三维图像显示装置，包括：要素图像显示单元，其具有在显示平面中以矩阵形式排列的像素，并显示要素图像；光学板，其被设置为面对所述要素图像显示单元，在垂直方向上直线延伸，并控制来自所述要素图像显示单元的光线，所述光学板具有在水平方向上周期排列的光学开口；以及图像数据转换单元，其基于输入图像数据中的要素图像的平均宽度和要输出的三维视频图像中的要素图像的最佳平均宽度转换图像数据，从而用同一要素图像中的相邻视差成分替换缺失的图像数据。
根据本发明的第二方面，提供一种三维图像显示方法，用于利用要素图像显示单元和光学板显示三维图像，其中：所述要素图像显示单元具有在显示平面中以矩阵形式排列的像素，并显示要素图像；并且所述光学板被设置为面对所述要素图像显示单元，在垂直方向上直线延伸，并控制来自所述要素图像显示单元的光线，所述光学板具有在水平方向上周期排列的光学开口，该方法包括基于输入图像数据中的要素图像的平均宽度和要输出的三维视频图像中的要素图像的最佳平均宽度转换图像数据，从而用同一要素图像中的相邻视差成分替换缺失的图像数据。
附图说明
图1是示出要在根据一实施例的三维图像显示装置中使用的数据空间的示意图；
图2A和图2B是示出由根据该实施例的三维图像显示装置形成的三维图像的概念图；
图3A和图3B是示出由作为比较示例的一维IP类型的三维图像显示装置形成的受损图像的概念图；
图4是示出由根据该实施例的三维图像显示装置设定的观看区域的示例的概念图；
图5是示出由根据该实施例的三维图像显示装置设定的观看区域的示例的概念图；
图6示出要由根据该实施例的三维图像显示装置使用的每个视差成分图像；
图7示出要由根据该实施例的三维图像显示装置使用的格式；
图8示出要由根据该实施例的三维图像显示装置使用的全部图像组合格式；
图9A和图9B示出要由该三维图像显示装置的图像数据转换单元进行的观看区域调节操作；
图10A和图10B是根据该实施例的光学板的示意性透视图；
图11是要用于显示三维图像的三维图像显示装置的示意性透视图；
图12(a)、图12(b)和图12(c)是示出要素图像间距、视差遮障间距、视差遮障距离、观看距离和观看区域之间关系的示意图；
图13A和图13B是示出根据该实施例的视差成分图像的投影方法的示意图；
图14示出视差交错图像中视差成分图像的数据范围和视差成分图像的位置；
图15是示出根据一实施例的三维图像显示方法的照相机配置的平面图；
图16是示出根据该实施例的图像形成方法的示意图；
图17是示出三维图像显示装置的要素图像显示单元的像素配置的示意性透视图；
图18是示出三维图像显示装置的要素图像显示单元的像素配置和视差图像配置的示意性前视图；
图19是示出三维图像显示装置的要素图像显示单元的像素配置和视差图像配置的示意性前视图；
图20是示出一维IP方法的像素、要素图像和视差遮障之间的位置关系的示意图；
图21是示出一维IP方法的像素、要素图像和透镜板之间的位置关系的示意图；以及
图22是示出要由三维图像显示装置的要素图像显示单元进行的图像排列方法的示意图。
具体实施方式
以下是参照附图对作为本发明实施例的三维图像显示装置的说明。
图1是示出用于说明在根据本发明的一实施例的一维IP类型的三维图像显示装置中使用的图像转换方法的数据空间的概念图。图1中所示的数据空间基本等同于通常所知的光场或光线空间(EPI)。在图1中，横坐标轴表示每个照相机图像的x坐标(镜头编号(分配给每个要素图像的编号))，纵坐标轴表示照相机编号。在纵轴方向的两侧分配的编号是视差编号。每一个矩形(在其中心具有点)P代表视差成分图像(照相机图像)的一个像素数据。一个像素数据P被示出为只针对照相机图像的垂直方向坐标(y坐标)上的一个值的数据空间。更具体来说，图1中所示的所有像素数据代表同一y坐标上的照相机图像。在图1中，视差数量是12。在平行光线一维IP类型的情况下，使用由代表观看边界的两个实斜线g1和g2限定的平行四边形，照相机的数量大于12，并且所述照相机具有彼此不同的x坐标范围。
现在参考图2A至图3B说明受损(伪)图像。图2A和图2B是从观看区域的左端和右端看到的由根据本实施例的一维IP类型的三维图像显示装置形成的正常三维图像的概念图。图3A和图3B示出在图像的两端附近看到的受损图像的示例，其中在不同于预定观看距离的观看距离处和不同于预定观看区域的观看区域中再现或观察基于预定观看距离和预定观看区域产生的视频内容。在此情况下，在纵向区域中出现图2A和图2B中所示的原始图像的部分重叠图像。可以从观看区域的中心看到在每个图像两端的这种受损图像。
为了防止在不同于原始条件的条件下再现或观察原始图像时出现受损图像，应该在图1的数据空间中将代表观看边界的实斜线g1和g2改变为具有不同于斜线g1和g2的倾斜度的斜线g3和g4。代表观看边界的直线的倾斜度与(要素图像的平均宽度-(视差数量×子像素宽度))成比例。然而，在观看距离和观看区域被预先设定并且每个照相机图像的数据只存在于最小x坐标范围中的情况下，当代表观看边界的线被改变时，引起数据丢失。在图1中，黑色像素代表缺失数据。该缺失数据用同一要素图像(在数据空间中具有相同的x坐标和相同的透镜编号)中相邻照相机的像素的副本来替换，从而保持观看区域中图像的连续性。在此情况下，由于用相邻视差数据替换缺失数据，所以图像的对应部分从三维变成二维。然而，该部分仅是屏幕的观看边界或端部附近很小的区域，因此，在观看时没有不舒服的感觉。
图4是示出由根据本实施例的一维IP类型的三维图像显示装置设定的观看区域的示例的概念图。在图4中，观看区域381被预先设定。在图4中，附图标记332表示光学板(视差遮障)，附图标记429表示照相机。图5是示出由根据本实施例的一维IP类型的三维图像显示装置设定的观看区域的示例的概念图。图5示出作为光学板332的透镜板的透镜间距略微变化(如果透镜板位于要素图像显示单元的前方则变短)，并且观看区域381和最佳观看距离(观看区域最宽时的观看距离)也变化的示例情况。在此，观看区域381改变为观看区域382。为了将观看区域382调节为原始观看区域381，要素图像的平均宽度需要略微小些。因此，在图1中所示的数据空间中，代表观看边界的斜线被移动以略微减小相对于数据空间的中心点O的倾斜度，并且用每列内的部分(照相机编号较为接近观看区域中心的部分)替换平行四边形中的缺失部分(平行四边形的左上部分和右下部分)。为了从较短的观看距离观看该图像而没有图4的情况下的受损图像，要素图像的平均宽度需要略微大些。在此情况下，在图1中所示的数据空间中，代表观看边界的斜线被移动以略微增加相对于数据空间的中心点O的倾斜度，并且用每列内的部分(照相机编号较为接近观看区域中心的部分)替换平行四边形中的缺失部分(平行四边形的右上部分和左下部分)。如果在屏幕的端部(数据空间中的x坐标的两端)附近引起数据缺失，则该缺失数据可能是两个或更多个照相机的数据。在此情况下，也应该用每列内的部分(照相机编号较为接近观看区域中心的部分)替换该缺失数据。
图6示出要由根据本实施例的一维IP类型的三维图像显示装置使用的每个视差成分图像。图6示出在视差数量是18并且照相机数量是30的情况下视差成分图像的使用范围的形状的示例。图6中所示的数字是对应于各视差成分图像的视差编号。由实线表示的每个区域代表要用于显示视差成分图像的三维图像的数据，而由虚线表示的每个区域代表将不用于显示视差成分图像的三维图像的数据。如在图1中所示的示例情况中，其中视差数量是12，照相机具有彼此不同的使用范围。然而，如果将每两个下述图像的使用范围组合，其中这两个图像被分配有相差了与视差数量相同值的照相机编号，则得到如图7中所示的18个相同尺寸的图像。图7示出要由根据本实施例的一维IP类型的三维图像显示装置使用的格式，其中视差成分图像被组合。例如，具有个照相机编号组合(-9，10)、(-8，11)、(-7，12)、(-6，13)、(-5，14)、(-4，15)、(-15，4)、(-14，5)、(-13，6)、(-12，7)、(-11，8)和(-10，9)中的每一个的图像的使用范围将被组合。此外，如图8中所示，可以将18个图像组合为一个格式，从而形成所有视差成分图像的组合图像。该组合图像具有与要显示在显示单元上的要素图像的最终图像相同的尺寸。在JP-A 2006-98779(KOKAI)中公开了这种组合视差成分图像的方法。通过沿着预定的y坐标平面切割与图7中所示的数量与像差数量相同的组合图像的组(stack)所获得的断面等同于图1中所示的图。
因此，在不调节观看区域的情况下，图8中所示的所有图像的组合的格式的每个像素被转换为最终显示格式的像素(视差交错图像或要素图像阵列)。图8示出要由根据本实施例的一维IP类型的三维图像显示装置使用的全部图像组合格式，其中全部视差成分图像都被组合。然而，如本实施例中，在图4和图5中所示的观看区域要被调节的情况下，在逐个像素转换(映射)操作中不转换在调节之前和之后存在于观看边界之间的像素，但是作为替代，转换同一列上(同一要素图像中)的相邻像素数据。以这种方式产生观看区域调节图像。在此，每一个相邻像素数据对应于两个或更多个像素数据。本实施例的三维图像显示装置具有进行这种图像数据转换操作的图像数据转换单元。在利用示出转换之前和之后的像素之间对应关系的映射(转换表)进行逐个像素转换的情况下，当该装置操作从常规显示操作改变到观看区域调节操作时，只简单地切换该映射。在这种方式下，观看区域调节操作不增加处理负荷。
图9A是根据本实施例的三维图像显示装置的图像数据转换单元的框图。图9B是要由图像数据转换单元进行的观看区域调节操作(显示方法)的流程图。如图9A和图9B中所示，由计算要素图像平均宽度调节值或输出的三维视频图像的要素图像的最佳平均宽度的要素图像宽度调节值计算单元73进行图像数据转换单元的观看区域调节操作(步骤1)。基于由要素图像默认值保持单元70保持的要素图像默认值、由温度检测单元71在要素图像显示单元附近检测到的温度以及由观看距离检测单元72检测到的观看者的观看距离来计算该平均宽度调节值。图像转换规则生成单元74基于计算出的要素图像平均宽度调节值生成转换规则(像素对应关系映射或转换表)(步骤S2)。像素转换单元75根据该映射等转换输入图像的像素(步骤S3)。具有最终显示格式的转换图像(视差交错图像或要素图像阵列)被发送到显示转换图像的要素图像显示单元76(步骤S4)。
如上所述，在输入图像数据中要素图像的平均宽度不同于本实施例中要输出的三维视频图像中要素图像的平均宽度的情况下，进行图像数据转换，使得用同一要素图像中的相邻视差成分替换缺失的图像数据。
在该图像数据转换操作中，不转换输入的多视点图像中的一些像素，但是进行选择性的转换操作，以在两个或更多个位置处转换一些像素。在该方式下，像素被转换为要素图像显示单元的显示格式的图像。
此外，在以瓦状(tile-like)方式排列输入的多视点图像的格式下，一些像素不被转换，但是进行选择性的转换操作，以在两个或更多个位置处转换一些像素。在该方式下，像素被转换为要素图像显示单元的显示格式的图像。
本实施例的三维视频显示的光学板的光学开口可以不是垂直的，而可以具有倾斜、Z字形或台阶状的形状。此外，该显示装置上的像素排列可以是德耳塔排列。在任何一种情况下，都可以根据本实施例的方法通过简单的程序来调节观看区域。
现在参考图10A至图22说明使用IP类型视差图像排列的三维视频显示操作。结合已经参照图1至图9B说明的显示方法来表达图10A至图22中所示的三维图像显示操作。在此，说明视差数量是18的示例情况。
图10A是作为光学板的透镜板334的透视图，图10B是形成光学板的狭缝阵列333的透视图。在图10A和图10B中，Ps表示视差遮障间距，Pp表示要素图像显示单元的像素间距。
图11示意性示出三维图像显示装置的结构。在该结构中，如果需要，在要素图像显示单元331和透镜板(光学板)332之间提供漫射片301。当从标准观看距离处的视点343观看时，在由水平观看角431和垂直观看角342限定的范围内观察三维图像。然而，视差被限制到水平方向。
图12(a)、图12(b)和图12(c)是示出利用图11中所示的三维图像显示装置的显示单元，在垂直平面和水平平面中的光线再现范围的示意性展开图。图12(a)是要素图像显示单元331和视差遮障332的前视图。图12(b)是示出三维图像显示装置的图像排列的平面图。图12(c)是三维图像显示装置的侧视图。如图11至图12(c)中所示，该三维图像显示装置包括例如液晶显示装置的平面图像显示单元(要素图像显示单元)331和具有光学开口的光学板332。如图10A和图10B中所示，由在水平方向上以规则的间隔排列的透镜板334或狭缝阵列333形成在垂直方向上直线延伸的光学开口。在投影类型显示单元的情况下，由曲面镜阵列等形成该光学开口。
在该三维图像显示装置中，当在由水平观看角341和垂直观看角342限定的范围内通过视差遮障332从视点343观看显示装置331时，可以在光学板332的前侧和后侧观察到三维图像。在此，在一个像素单位是最小的正方形单位的示例情况下，要素图像显示单元331的像素数量在横向上(水平方向)是1920，在纵向上(垂直方向)是1200。每个最小单位像素包含红(R)、绿(G)和蓝(B)子像素。
在图12(a)、图12(b)和图12(c)中，视差遮障332和观看平面343之间的观看距离L、视差遮障间距Ps以及视差遮障332和要素图像显示单元331之间的距离d(视差遮障距离)被限定，从而基于从观看距离平面343中的视点投影在显示装置上的开口中心的间隔确定要素图像间距Pe。附图标记346表示连接视点和每个开口中心的线。观看区域宽度W被设定为使得要素图像在显示单元331的像素平面上不相互重叠。
通过一维IP方法，直线346不必穿过显示单元331的显示面上的每个子像素的中心。另一方面，通过多视点方法，连接视点和每个开口中心的线穿过每个子像素的中心，并且等同于光线轨迹。在开口的水平间距Ps是子像素间距Pp的整数倍的情况下，要素图像间距Pe是子像素间距Pp的整数倍加上一分数。即使开口的水平间距Ps不是子像素间距Pp的整数倍，通过一维IP方法，要素图像间距Pe一般也是子像素间距Pp的整数倍加上一分数。另一方面，通过多视点方法，要素图像间距Pe是子像素间距Pp的整数倍。
图13A和图13B示出根据本发明的一个实施例通过一维IP方法形成视差成分图像和三维图像的方法。要被显示的对象421被投影在与三维图像显示装置的光学板所处的面处于同一位置的投影面422上。为了获得没有失真的三维图像，如图13A中所示，沿着向平行于该投影面的投影中心线423延伸的投影线425投影该图像，该图像位于投影面的前方(在垂直方向的中心)，并存在于观看距离平面中，使得在水平方向上进行正投影的同时在垂直方向上进行透视投影。投影线425在垂直方向上与投影中心线423相交，而不在水平方向上相交。通过该投影方法，对象421的图像424形成在投影面422上。在三维图像失真从而强调立体视觉效果的情况下，如图13B中所示，该图像沿着向一点(照相机位置)延伸的投影线425投影在平行于投影面422的投影中心线423上，该图像位于投影面422的前方(在垂直方向的中心处)，并且存在于观看距离平面中，从而进行规则的透视投影。通过该方法，对象421的图像形成在投影面422上。在高度地需要抑制三维图像的失真而又只能进行规则透视投影的情况下，应该在CG模型变形之后使用该投影方法。在z方向上(深度方向)进行反比例形变，其中对于近区域(观察者和最靠近观察者的光学板表面之间的区域)，在x方向上减小；对于远区域(超出距离观察者最远的光学板的表面的区域)，在x方向上增大。
根据观看距离需要有几十个投影方向。在观看距离是1000mm并使用平行光线一维IP方法的情况下，要素图像宽度是子像素宽度的18.036倍。在此情况下，照相机的数量是30。如图6和图14中所示，投影图像(视差成分图像)将只形成在必要范围内的列上。投影方向对应于视差编号(照相机编号)。投影方向不以规则角度排列，但是在观看距离平面中以规则间隔排列。因此，照相机在投影中心线上以规则的间隔平行移动。
图15示出由三维图像显示方法形成的图像的示意图。控制在水平方向上以规则间隔排列的照相机429以拍摄投影面422的图像。附图标记421表示要显示的对象。在图15中，L代表观看距离，P表示照相机429的间距，Zn表示在近区域上的三维图像显示范围，Zf表示在远区域上的三维图像显示范围。如图6中所示，透视投影在投影面422上的各方向的图像(视差成分图像)形成在投影面上的各个区域中。然而，该图像被组合成如图7中所示的组合图像组，或者如图8中所示的总体组合图像。图16示出从该格式转换图像的方法。从视差交错图像的左端向右端从第一列开始每18个子像素设置包含观看区域右端的照相机图像(#-9)的组合图像。在垂直方向上混排该组合图像中每个像素的三个子像素。从视差交错图像的左端向右端从第二列开始每18个子像素设置包含照相机图像(#-8)并且是从观看区域的右端第二个组合图像的组合图像。在垂直方向上混排该组合图像中每个像素的三个子像素。重复该操作。最后，从视差交错图像的左端向右端从第18列开始每18个子像素设置包含观看区域左端的照相机图像(#9)的组合图像。在垂直方向上混排该组合图像中每个像素的三个子像素。通过该逐一转换操作，在要素图像显示面上完成视差交错图像。
图17示意性示出本实施例的三维图像显示装置的部分结构。在例如液晶面板的平面要素图像显示单元的显示面的前面上提供由具有在垂直方向上延伸的光学开口的柱面透镜形成的透镜板334作为光学板。该光学开口可以具有倾斜形状或台阶形状。在显示面上，以矩阵方式排列纵横比为3∶1的子像素34。在此，沿着水平方向上的直线并沿着垂直方向上的直线对准子像素34。此外，将子像素34排列成使得在同一行和同一列上的水平方向上周期出现红像素、绿像素和蓝像素。该颜色排列是通常所知的马赛克(mosaic)排列。
图18示出像素排列的示例平面图。编号“-9”至“9”是视差编号，将每两个相邻的视差编号分配给两个相邻的列。每行中的子像素的周期数是每列中的子像素的周期数三倍大。在图18中所示的显示屏幕上，按18列和6行排列的子像素34构成一个有效像素43(在图17中用粗线框表示该有效像素43)，或者按18列和3行排列的子像素34构成一个有效像素。利用具有该结构的显示单元可以显示在水平方向上具有18个视差的三维图像。在多视点结构中采用该显示结构的情况下，视点数量是18，要素图像间距是18个子像素，并且光学板的水平间距小于18个子像素。
在IP类型情况下，以比18个子像素的总宽度稍大的间隔(例如18.036)形成要素图像边界，在这种结构中，视差遮障间距Ps等于18个子像素并形成平行光线的组合。因此，根据有效像素在显示平面中的位置，有效像素的宽度等于18列或19列。更具体来说，要素图像间距的平均值大于18个子像素的总宽度，并且光学板的水平间距等于18个子像素的总宽度。图19示出有效像素的宽度等于19列的示例情况。
图20和图21是三维图像显示装置的显示单元的示意性水平截面图。如图20和图21中所示，透镜板334的狭缝333或透镜的水平方向间距Ps(间隔)被设定为与整数个的子像素的总宽度相同的值。更具体来说，穿过狭缝332之间的中心延伸的中心轴351和穿过透镜之间的边界延伸的基准轴352穿过子像素之间的边界。在中心轴351之间的区域和基准轴352之间的区域中提供整数个的子像素335，并且将中心轴351和基准轴352的水平方向间距Ps(间隔)固定为恒定值。在图20和图21中所示的示例中，间距Ps被设定为与18个子像素的总宽度相同的值。考虑到玻璃衬底和透镜材料的折射率，将要素图像显示单元的显示面(像素平面)331和视差遮障332和334之间的视差遮障距离有效地设定为大约2mm。在图20和图21中，附图标记343表示观看距离平面，附图标记363表示分配给视差成分图像的编号。
图22是根据本发明实施例的IP类型三维图像显示装置的要素图像显示单元的概念图。图22示出用于说明在要素图像显示单元的显示平面中排列图像的方法的显示单元的前视图。要素图像显示单元的显示平面被划分为对应于各开口(光学板的开口部分)的要素图像370。根据IP方法，每个要素图像370由18个或19个子像素列365形成。可分配视差的子像素列的总数为5760，并且开口的数量为320(在图22中，示出开口编号的区域364包括范围#-160至#-1和范围#1至#160)。开口间距Ps等于18个子像素的总宽度。在图22中，子像素列365被提供有示出对应视差编号的区域363(在该示例情况中为视差编号-15至-1和视差编号1至15的30个方向)。开口编号#1的要素图像370由视差编号-9至-1和视差编号1至9的18个视差列形成。开口编号#-159的要素图像由视差编号-15至-1和视差编号1至3的18个视差列形成。由于每个要素图像370的宽度稍大于18个子像素的总宽度，所以每两个要素图像370之间的边界被调节到最靠近的子像素列边界(传统的A-D转换方法)。在此情况下，对于大多数开口来说，关于开口的子像素列的数量是18。然而，一些开口具有19个子像素列(见图18和图19)。在具有19个子像素列的每个开口之外，每个开口的视差编号移位1。分配给具有19个子像素列的开口的编号为#14、#42、#70、#98、#125和#153(以及这些编号的负编号)(在观看距离是1000mm的情况下)。
在图14中，示出了在各方向上视差图像配置开始和结束的透镜编号(该表中的3-D像素编号)。在该表中，还示出了要素图像显示单元(液晶面板)的对应子像素列编号。
如上所述，根据本发明，在一维IP结构下，通过调节观看区域可以容易地抑制受损图像的产生而不会增加处理负荷和减小观看区域。
应该注意，本发明不局限于上述实施例，在不偏离本发明范围的情况下，可以对那些实施例的构成要素进行修改。
此外，还可以组合上述实施例中公开的构成要素以形成各种其它实施例。例如，可以去除上述实施例中公开的一些构成要素，或者可以组合不同实施例的构成要素。
对于本领域的技术人员来说，附加的优点和修改是容易想到的。因此，在更宽的方面上，本发明不局限于这里所示出和描述的特定细节和代表性的实施例。因此，在不偏离由所附权利要求及其等同物限定的总的发明概念的精神或范围的情况下可以进行各种修改。

Claims (6)

1.一种三维图像显示装置，包括：
要素图像显示单元，其具有在显示平面中以矩阵形式排列的像素，并显示要素图像；
光学板，其被设置为面对所述要素图像显示单元，在垂直方向上直线延伸，并控制来自所述要素图像显示单元的光线，所述光学板具有在水平方向上周期排列的光学开口；以及
图像数据转换单元，其基于输入图像数据中的要素图像的平均宽度和要输出的三维视频图像中的要素图像的最佳平均宽度转换图像数据，从而用同一要素图像中的相邻视差成分替换缺失的图像数据。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像数据转换单元具有温度检测单元，该温度检测单元检测所述要素图像显示单元附近的温度，从而确定要输出的三维视频图像的要素图像的最佳平均宽度。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像数据转换单元具有检测观看者距离的距离检测单元，从而确定要输出的三维视频图像的要素图像的最佳平均宽度。
4.一种三维图像显示方法，用于利用要素图像显示单元和光学板显示三维图像，其中：所述要素图像显示单元具有在显示平面中以矩阵形式排列的像素，并显示要素图像；所述光学板被设置为面对所述要素图像显示单元，在垂直方向上直线延伸，并控制来自所述要素图像显示单元的光线，所述光学板具有在水平方向上周期排列的光学开口，
该方法包括基于输入图像数据中的要素图像的平均宽度和要输出的三维视频图像中的要素图像的最佳平均宽度转换图像数据，从而用同一要素图像中的相邻视差成分替换缺失的图像数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，转换图像数据包括通过选择性转换操作将所述图像数据转换为所述要素图像显示单元的显示格式，在所述选择性转换操作中输入多视点图像中的一些像素不被转换，但是在两个或更多个位置处转换一些其它像素。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，转换图像数据包括通过选择性转换操作将所述图像数据转换为所述要素图像显示单元的显示格式，在所述选择性转换操作中具有以瓦状方式排列的输入多视点图像像素的格式的一些像素不被转换，但是在两个或更多个位置处转换一些其它像素。
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