CN1598644A - 立体图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可增加显示文字和二维图像时的分辨率的立体图像显示装置。具有在显示面内配置多个像素的二维显示装置和光线控制部，该光线控制部安装在上述显示面的前面或背面、并列配置有多个开口部或透镜、用于控制上述像素发出的光线，其特征在于：设上述光线控制部至二维文字或二维图像显示位置的距离为z，图像生成时的视线距离为L，上述开口部或透镜的间距为lp，视阈角度为2θ，上述像素的间距为Pp，则在突出区域中满足：0＜z＜L×D/(1+D)/2，在凹入区域中满足：0＜z＜L×D/(1－D)/2，其中的D为：D＝L/8/(L/2/lp) ²/tan(θ)/Pp。

Description

立体图像显示装置

技术领域

本发明涉及立体图像显示装置。

背景技术

所谓显示多个视差图像的整体成像法(下面简称为IP方法)或光线再生法，都是利用某种方法将立体图像记录下来，然后再将其还原为立体图像的方法。假设用左右眼看物体时，看近距离处的A点时与左右眼成α角，看远距离处的B点时与左右眼成β角，α和β将随着该物体和观察者的位置关系的变化而有所不同。(α-β)称为两眼视差，通过两眼视差人类可以敏感地获得立体视觉。

近年来，无需眼镜的立体显示装置的开发进展迅速。其中大多采用常规的二维显示装置，通过在该显示装置的前面或背面安装某种光线控制元件，利用上述的两眼视差，控制显示装置的光线角度，使得观察者在观看时宛如光线是从距离显示装置前后数厘米(cm)处的物体发出的。其背景是通过显示装置的高清晰化，将显示装置的光线分成若干种角度(称为视差)，从而可得到某种高清晰的图像。

在无需眼镜的立体显示装置中，首先对在水平方向施加视差的显示装置的结构进行简要说明。该显示装置在二维图像显示装置和观察者间安装有光线控制元件。将从某个观察方向观看时的图像信息大部分显示在二维图像显示装置上，当观察者透过安装在显示面前面的狭缝、孔隙、微型透镜或双面凸透镜(lenticular)等带有开口部或遮断部的阵列板(光线控制元件)观察图像时，可显示出与观察方向相应的立体图像。由于该立体显示装置可以多视差显示，因此即使观察者走动也能看到与其位置相应的图像。换言之，该立体显示装置能显示运动视差，因而能实现自然的立体视觉。另外由于还原立体图像的光线与实物实际配置时按同样的路径传播，故具有不会产生视野冲突问题的优点。

生成视差图像并通过开口部将视差图像显示为各个像素信息的方法大致分为两种，一种是由像素侧产生还原立体图像的光线进行图像映射的方法，另外一种是从观察者视点位置使光线对着像素逆向传播进行图像映射的方法。在此为区别起见，将采用前一方法进行图像映射称为IP方法，而将后一方法称为多视差立体镜方法或视差格栅方法。

IP方法中的光线束不是对着观察者的眼睛位置，而是对着观察者方向，从所有开口部按视差数基本等间隔地发射出来。因此观察者移动时运动视差好的那部分立体图像显示装置，在视点位置固定时某一角度的构成像素数目少于原来的二维显示装置，分辨率低于对着观察者的眼睛位置发射光线的立体显示装置。在文字显示和相对透镜和狭缝有倾斜的球形显示等需要特定分辨率的情况下，双面凸透镜(平面上的狭缝)+显示装置构成的平行投影的三维显示装置由于受双面凸透镜间距确定的分辨率限制，难以进行细小的文字表示和平滑的曲线显示。下面举例说明在三维显示装置上下工夫显示二维文字或二维图像的方法。

在采用双面凸透镜的图像显示方法中，提出了既能明确立体图像显示位置又能任意设定立体图像景深的图像显示方法(如参见专利文献1)。该方法将n幅原始图像中的各个图像沿双面凸透镜的放大方向缩小至1/n，再将缩小后的图像分割成宽度约为双面凸透镜的透镜间距P的宽度的1/n的条纹状图像，在双面凸透镜的各单位透镜下依次分割该条纹图像构成合成图像，同时根据双面凸透镜的倍率将其配置在距双面凸透镜规定距离处，使该合成图像通过双面凸透镜在规定成像面上放大约n倍后成像。由此既能明确立体图像显示位置，又能在n幅原始图像间设置所需偏移，将立体图像的景深设定为所需数值。上述专利文献1中提出的方法，描述了在任意显示位置生成文字的方法，但未介绍如何提高文字的分辨率。

其次是有关数字立体播放中对字符等进行字幕显示的字幕显示装置，数字立体播放是对左右眼的图像信号进行压缩处理后传送的。有文献提出了一种字幕显示装置，它无损于立体图像的立体感，又能在立体描放节目的视听过程中将紧急播放等字幕显示为画面(如参见专利文献2)。该字幕显示装置通过天线由调谐设备接收数字播放信号，分离电路将图像数据、字幕数据和声音数据分离开来。若CPU判断出有字幕数据，则点亮显示有无字幕数据的电路，视听者看到该信号后给出遥控指令。于是切换基于左右眼图像进行立体图像显示的图像显示部，将附加了视差的字幕信息显示在图像显示部上。该字幕显示装置描述了电路方式，但未介绍文字显示的最佳位置。

最后是众所周知的在能显示三维图像的三维图像显示装置上显示二维图像的图像显示装置(如参见专利文献3)。该图像显示装置装备有三维显示装置和控制该三维显示装置的控制部。控制部得到与二维图像数据相应的扫描图案，再将该扫描图案显示在三维显示装置上。扫描图案在构成上，使得三维显示装置上显示该扫描图案时的颜色跟二维显示装置上显示二维图像数据时的颜色基本一致。上述图像显示装置下工夫研究了用水平方向的R、G、B子像素分割视差图像时，如何解决文字带颜色的问题，但未介绍如何提高分辨率。

采用IP方法，若要在远离显示面的位置再现立体图像，则通过开口或透镜分割的光线束变宽，由此带来分辨率迅速下降的问题(参见非专利文献1)。

【专利文献1】特开平07-49466号公报

【专利文献2】特开平10-327430号公报

【专利文献3】特开2001-333437号公报

【非专利文献1】H.Hoshino，F.Okano，H.Isono and I.Yuyama“Analysisof resolution limitation of integral photography”，J.Opt.Soc.Am，A15(1998)2059-2065。

采用IP方法，若要在远离显示面的位置再现立体图像，则通过开口或透镜分割的光线束变宽，由此带来分辨率迅速下降的问题，下面对该问题进行说明。

β(cycle per radian；cpr)是代表立体显示装置分辨率的指标。β表示能用几个周期显示每个radian光线的明暗。如图20所示，IP方法中显示装置附近立体图像的分辨率βnyp称为奈奎斯特频率，它由观察者到开口部的距离和通过透镜看到的像素间距确定。设开口部间距为Pe，观察者到开口部或透镜的距离为L，则开口部间距Pe确定的分辨率βnyp为：

βnyp＝L/(2Pe)             (1)

其次如图21所示，若要在远离显示面的位置，即距离观察者64 Zi的位置处再现物体73，则通过光线控制元件68的开口部62或透镜分割的光束67变宽，由此导致分辨率迅速下降。当在显示装置61的突出区域或凹入区域处再现图像73时，假设为再现该图像，由一个狭缝发出的光线群计算出的最大分辨率为αimax，则观察点看到的物体的空间频率为：

βimax＝αimax×Zi/|L-Zi|。         (2)

其中，L为观察者64到光线控制元件68的距离。实际分辨率是上述(1)、(2)中的小者。故：

Bimax＝min(βimax，βnyp)。         (3)

在此根据公式(1)可知，开口部间距Pe越小，即显示面的清晰度越高，越能提高立体图像的分辨率。但是，减小显示面自身的像素间距会带来以下问题：出现程序改变等情况，难以轻易实现。另外，图21中光线控制元件68为狭缝，由开口部62和遮断部63构成。

此外，立体图像73位于显示面附近时，由于βnyp比βimax小，所以βnyp起作用。立体图像73离显示面越远，公式(2)中的Zi越小，故分辨率βimax起作用。例如，图18给出了关于某个视差数、视阈角度的、由公式(1)、(2)确定的分辨率。图18中，横轴z代表观察者64至立体显示物73的距离，显示装置61位于Z＝1.5m处。纵轴代表分辨率，图中给出了公式(1)确定的由透镜间距决定的分辨率βnyp，和公式(2)确定的由双面凸透镜中一个透镜发出的光线密度决定的分辨率βimax。由图18可知，在显示面附近，即在突出量Zn＝0.12米(m)、凹入量Zf＝0.13米(m)处显示的物体，由于透镜间距确定的βnyp小于βimax，所以βnyp起作用。而在突出量大于Zn和凹入量大于Zf的区域，开口部的光线密度确定的分辨率βimax起作用。

由图18可知，由于无法用大于等于奈奎斯特频率的分辨率显示文字等需要分辨率的二维图像，所以存在将透镜间距设为一个点阵或者必须显示大尺寸的文字的问题。

另外有调查结果表明，文字的构成点阵为12×12以上时便于看清(例如，参见井户健二等，“关于高清晰LCD中的文字的易读性的人体工程学研究”，东芝レビュ-vol.57 No.6(2002))。因此，若设透镜间距为1.5毫米(mm)，要想显示12点阵的文字，每个文字的大小为1.5×12＝60毫米(mm)，由于其尺寸较大，能够显示的文字数目减少。

图19所示是从上侧观看三维(立体)显示装置时的光线轨迹及构成。图19(a)所示是该三维显示装置中的二维显示装置1，双面凸透镜等光线控制元件2，以及观察者的一个瞳孔4。假设二维显示装置1显示的就是具有最高分辨率的二维文字的显示位置。图19(b)所示是显示在二维显示装置1上的二维文字。图19(a)所示是相对于显示位置l，面向处于正面的观察者，作为应进入瞳孔4的光线的主光线7的情况。例如，视差数为11个视差时，如图19(c)所示，只有中央的6个视差的光线7进入瞳孔4。因此，仅由进入瞳孔4的主光线7形成的图像将与透镜宽度相应地变宽，故如图19(d)所示，导致分辨率不足，文字变形。另外，在将双面凸透镜2变为狭缝时，也同样会导致样本点少，文字识别困难。

发明内容

基于上述考虑，本发明旨在提供一种立体图像显示装置，它既能显示三维图像，也能增加显示二维图像时的分辨率。

作为本发明一种实施形式的立体图像显示装置，由显示面内配置多个像素的二维显示装置和光线控制部构成，该光线控制部安装在上述显示面的前面或背面、并列配置有多个开口部或透镜、用于控制上述像素发出的光线，其特征在于：设上述光线控制部至二维文字或二维图像显示位置的距离为z，图像生成时的视线距离为L，上述开口部或透镜的间距为lp，视阈角度为2θ，上述像素的间距为Pp，则在突出区域中满足：

0＜z＜L×D/(1+D)/2，

在凹入区域中满足：

0＜z＜L×D/(1-D)/2，

其中的D为：

D＝L/8/(L/2/lp)²/tan(θ)/Pp。

另外，当并列配置有上述多个开口部或透镜的平面到二维图像显示装置的间隔大于等于面向视线距离处的观察者的光线轨迹在二维图像显示装置的像素处成像的焦距时，在自二维图像显示装置的突出区域显示文字或二维图像，当并列配置有上述多个开口部或透镜的平面到二维图像显示装置的间隔小于将面向视线距离处的观察者的光线轨迹在二维图像显示装置的像素处成像的焦距时，在凹入区域显示文字或二维图像。

再次，在上述视线距离的观察者位置处，当通过一个开口部或一个透镜看到一条主光线和两个或其以上相邻的邻接视差图像时，若设相对上述一个开口部或一个透镜能看到的视差数为x，则当上述开口部或透镜与二维图像显示装置的间隔大于等于上述透镜的焦距时，显示在上述突出区域内的位置Znopt处，当上述开口部或透镜与二维图像显示装置的间隔小于上述透镜的焦距时，显示在上述凹入区域内的位置Zfopt处，上述位置Znopt和位置Zfopt为：

Znopt＝Zn/(2x)，

Zfopt＝Zf/(2x)，

其中，Zn和Zf为：

Zn＝L×D/(1+D)，

Zf＝L×D/(1-D)。

此外，在上述视线距离的观察者位置处，当通过一个开口部或一个透镜能看到两条主光线和两个或其以上相邻的邻接视差图像时，若设相对上述一个开口部或一个透镜能看到的视差数为x，则当上述开口部或透镜与二维图像显示装置的间隔大于等于上述透镜的焦距时，显示在上述突出区域内的位置Znopt处，当上述开口部或透镜与二维图像显示装置的间隔小于上述透镜的焦距时，显示在上述凹入区域内的位置Zfopt处，上述位置Znopt和位置Zfopt为：

Znopt＝Zn/x，

Zfopt＝Zf/x，

其中，Zn和Zf为：

Zn＝L×D/(1+D)，

Zf＝L×D/(1-D)。

另外，上述位置Znopt和上述位置Zfopt位于下述范围内：

Zn/6＜Zopt＜4Zn＜10，

Zf/6＜Zopt＜4Zf＜10。

而且，上述光线控制部由透镜构成，若设透镜的焦距为f，则该透镜与上述二维显示装置间的间隔厚度g位于下述范围内：

f+1.24×(fcosθ×Pp)/lp＜g＜f+3×(fcosθ×Pp)/lp，

或

f-1.24×(fcosθ×Pp)/lp＜g＜f-3×(fcosθ×Pp)/lp。

此外，上述光线控制部与上述二维显示装置间的间隔，在立体显示区域和文字显示区域的构成有所不同。

附图说明

本发明既能够显示三维图像，也能增加显示二维图像时的分辨率。

附图说明

图1所示是本发明第一种实施形式提出的立体图像显示装置的结构。

图2所示是观察者处于看到两条主光线位置时，反映在观察者眼中的视差图像的模式图。

图3所示是第三种实施形式提出的最佳文字显示位置的结构。

图4说明了在第一种实施形式下，显示二维文字或二维图像时投影在二维显示装置上的视察序号的位置。

图5所示是第一种实施形式下，在凹入区域显示二维文字时的光线轨迹。

图6所示是透镜焦距与间隔相等时的立体图像显示装置平面图。

图7所示是间隔比透镜焦距大时的立体图像显示装置平面图。

图8所示是间隔比透镜焦距小时的立体图像显示装置平面图。

图9所示是本发明一个实施例提出的立体图像显示装置的俯视图。

图10所示是本发明一个实施例提出的立体图像显示装置的侧视图。

图11所示是立体图像显示装置的观察角度与间隔的变化比例。

图12所示是最佳显示位置和一个透镜间距发出的光线密度的关系。

图13所示是最小字宽/透镜间距决定的最小字宽和一个透镜间距发出的光线密度的关系。

图14所示是三维图像显示区域与看不到伪象的视域的关系。

图15所示是三维图像显示区域与看不到二维文字伪象的视域的关系。

图16所示是本发明一个实施例提出的立体图像显示装置的显示例。

图17所示是本发明一个实施例提出的立体图像显示装置的显示例。

图18所示是显示在立体图像显示装置上的物体的突出方向、凹入方向的位置与分辨率的关系。

图19所示是立体图像显示装置中，将二维文字或二维图像显示在显示面时的光线轨迹图。

图20是说明IP方法中奈奎斯特频率确定的分辨率的平面图。

图21为说明IP方法中一个透镜发出的光线密度确定的分辨率的平面图。

图22所示是本发明第六种实施形式提出的立体图像显示装置。

图23所示是透镜厚度与二维显示装置的显示面中视差数的关系图。

图24所示是无扩散胶片时，模拟和实测到的文字最佳位置与间隔的关系图。

图25所示是有扩散胶片时，模拟和实测到的文字最佳位置与间隔的关系图。

图26所示是本发明的一种实施形式中，在观察者位置可看到左右邻接视差光线的范围的水平截面图。

符号说明：

1   二维显示装置

2   双面凸透镜

3   邻接视差光线与邻接主光线的交叉点处突出量的一半以内的区域

4   观察者的瞳孔(观察者)

5   主要能看到主光线的区域

6   主要能看到邻接视差的区域

7   主光线中央部的轨迹

8   可看到主光线变宽后形成的主光线的区域

9   邻接视差光线的中央部轨迹

10  可看到邻接视差光线变宽后形成的邻接视差光线的区域

11  二维显示面上的视差序号(视差图像)

19  显示在突出区域的二维文字或二维图像

12  二维图像显示装置上的图像图案

13  显示2D文字的位置与其视差序号的分配

14  显示2D文字的位置处的图像

15  邻接视差图像与主光线的交叉位置

16  瞳孔位置可见的2D文字的视差序号分配

17  瞳孔位置可见的2D文字的图像

18  观察者位置处可见的主光线和邻接视差光线呈现出的水平方向的图像

29  透镜中心位置的图像

30  透镜端部的图像

34  生成立体图像时的视线距离

35  看2D文字时观察者的位置

36  进入观察者眼睛的图像端的视差光线

61  二维图像显示装置

62  开口部

63  遮断部

64  观察者

65  可看到正常图像的区域

66  视阈角的一半θ

67  光线

68  具有开口部和遮断部的狭缝或透镜阵列

69  左眼

70  右眼

71  近处的物体

72  远处的物体

73  要立体显示的物体图像

具体实施形式

下面参考附图详细说明本发明的实施形式。

(第一实施形式)

图1(a)、(b)所示是本发明第一种实施形式提出的立体图像显示装置的结构。图1(a)所示是第一种实施形式提出的立体图像显示装置的结构平面图。该实施形式提出的立体图像显示装置包括二维图像显示装置1和光线控制元件2。二维图像显示装置1，例如为液晶显示装置，具备有多个像素并显示二维图像的显示面。光线控制元件2安装在二维图像显示装置1的前面，具有多个透镜，控制上述显示面上多个像素发出的光线方向。

本实施形式提出的立体图像显示装置显示文字或二维图像时，光线控制元件2到显示二维图像的显示位置的距离Zopt，满足下述条件。

0＜Zopt＜L/(1+D)/2                   (4)

其中，L代表观察者到光线控制元件2的距离，即视线距离，D称为景深因子，可由下面的公式(5)求得。

D＝L/8/(L/2/lp)²/tan(θ)/Pp          (5)

其中，lp代表光线控制元件2的透镜间距，Pp代表像素间距，θ代表视阈角的一半。下面说明公式(4)和公式(5)的推导。

如前所述，IP(整体成像)方法与某一开口部至观察者的位置无关，而是利用光线控制元件将光线分割为某多个固定的视差角度，由此利用两眼视差产生立体视觉。当采用双面凸透镜作为光线控制元件时，作为图1(a)中的视差图像分割法，通过将双面凸透镜2放置在显示装置1的前面，将透镜焦点放在显示装置1的像素位置上，由此根据透镜2的曲率，一个透镜2发出与角度相应的平行光线。这时，设视阈角为2θ，视差数为N，则每个视差的视阈角度为

每个视差的视阈角度＝2θ/N。         (6)

一般认为邻接视差的光线只有一条进入瞳孔。当进入一条或其以上时称为串扰(cross talk)，这是导致图像品质恶化的原因之一。但是随着液晶显示装置的高清晰化方面的进展，可实现十个视差或其以上的多视差，每个视差的视阈角度就会变小。随着视差数的增加，再加上作为二维图像显示装置1的液晶显示装置的像素宽度、防止波动光栅用的扩散胶片及透镜散焦的影响，都会使光线加宽，从而在人们的瞳孔4中也能看到邻接视差图像。

在图1(a)中，符号11代表二维图像显示装置1的显示面上的视差图像，符号19代表显示在突出区域处的二维文字或图像。图像11代表RNA、MA、LNA、RNB、MB、LNB构成的视差图像。MA代表某透镜2的主图像，RNA代表与主图像MA右侧相邻的图像，LNA代表与主图像MA左侧相邻的图像。MB代表主图像为图像MA的透镜2的相邻透镜的主图像，RNB代表与主图像MB右侧相邻的图像，LNB代表与主图像MB左侧相邻的图像。

图1(b)所示是主光线7形成的图像和邻接视差形成的图像进入瞳孔4的比例。图1(b)表示了作为一个透镜发出的光线，以初始分配的视差角度的主光线为中心，可以看到与主光线相互邻接的两个邻接视差图像光线的情况。设包含相邻主光线间可见的主光线的视差数为x(视差)，主光线7所占比例为Y0(＝1视差)，一侧的邻接视差图像所占比例为Y1(视差)，则

主光线形成的图像∶邻接视差光线形成的图像＝1∶2×Y1＝1∶(x-1)。若设邻接视差图像的可见比率为串扰量，则

串扰量＝x-1/x。                (7)

由图1(b)可知，若在能够看见邻接视差图像的位置上，显示邻接主光线点的插入点信息，则可看到分辨率提高了的文字。

首先，当邻接视差图像插入主光线7时，邻接视差光线至少必须通过比图1中邻接的主光线7的中点更靠近主光线的位置。即，若立体显示位置处的邻接视差光线与主光线间的偏差t大于透镜间距lp的一半，则邻接透镜发出的邻接视差光线9在观察者4的眼睛处形成交叉，图像看起来成重叠图像。按照图1(a)所示的几何学条件，若设某透镜发出的邻接视差光线9和邻接透镜发出的主光线7交叉的突出位置为Zn，则显示二维文字或图像的最佳位置Zopt需满足条件：

Zopt＜Zn/2。                    (8)

在此说明Zn的求解方法。在解决发明的技术手段处阐述了Zn的定义，而在视线距离处观察三维图像显示时，透镜间距确定出的分辨率(奈奎斯特频率)与一个透镜发出的光线密度确定的分辨率是相同的。在本实施形式中，主光线7与邻接视差图像的光线9间的视差角度一般相等，所以不仅仅是从正面，即使改变观察角度也能获得二维文字或图像。

由非专利文献1中的公式(6)，将景深因子D定义为：

D＝αimax/βnyq。               (9)

由公式(3)，当Zn为突出量为的情况下，满足下式：

αimax×Zno/|L-Zno|＝βnyq。    (10)

其中，图1(a)中给出了视线距离L，所谓视线距离是指观察者4和光线控制元件2间的距离。视线距离是为显示三维立体图像，生成显示在二维显示装置上的二维映象数据时的计算所用的视线距离，是图像数据中的固定值，并不代表任何观察者的位置。在此，突出区域中，满足

βnyq＝βimax

的位置Zn，依据条件L-Zno＞0，将公式(10)变形为：

D×Zno/(L-Zno)＝1，即：

D×Zno＝L-Zno，

因此有：

Zno＝L/(1+D)。                        (11)

若将基准不放在观察者4的位置，而是改为显示面上或显示面下的光线控制元件2的突出量Zn，则满足

Zn＝L×Zno＝L×D/(1+D)的突出量与如图1所示的Zn基本相同。

由非专利文献1中的公式(36)，最大像素间距为

D＝L/8/(L/2/lp)²/tan(θ)/Pp。         (12)

即为公式(6)。

在此，将公式(11)代入公式(8)，如前所述，二维文字的最佳位置为：

0＜Zopt＜L/(1+D)/2

D＝L/8/(L/2/lp)²/tan(θ)/Pp

前面介绍了在突出区域确定突出位置，使之成为邻接视差图像插入主光线的位置。

下面参考图4，采用具体的文字后，在突出区域显示的立体文字和进入观察者眼睛的图像是左右同方向的，因此能实现流畅、清晰的显示。对于文字显示区域的景深限制将在后面加以说明。

在图4(a)中显示了在突出区域显示二维文字或二维图像时，它们投影在二维显示装置1上的视差序号的何处，及在观察者的瞳孔4处如何看到。设主光线7的视差序号为6视差，左侧相邻的邻接视差序号为5视差，右侧相邻的邻接视差序号为7视差。设中央透镜为B，左侧透镜为A，右侧透镜为C。

在作为二维显示装置1的液晶显示装置上，按照顺序

5A、6A、7A、......5B、6B、7B、......5C、6C、7C映射出的图像数据，对应于突出区域处的立体显示物体的下述位置：

7A、6A、5A、......7B、6B、5B、......7C、6C、5C。为了能在观察者的眼睛处也保持该位置关系，进入瞳孔4的光线也包含邻接视差图像数据为：

7A、6A、5A、......7B、6B、5B、......7C、6C、5C所以能看到立体显示物体的正常的内插图像。而在图4(a)中，符号3代表邻接视差光线位于主光线间的1/2间隔以内的区域，符号5代表主要能看见主光线7的区域，符号6代表主要能看到邻接视差的区域，符号9代表邻接视差光线的中央部分的轨迹，符号10代表由邻接视差光线变宽形成的可看见主光线7的区域，符号11代表显示在二维显示装置1的显示面处的视差图像，符号13代表显示二维文字的位置及该视差序号的分配，符号15代表邻接视差图像与主光线7的交叉位置。

图4(b)、(c)、(d)中，以显示文字E为例，表现了它们如何在二维显示装置1上显示(参见图4(b))，及怎样反映在观察者的眼睛上(参见图4(d))。由图4(c)可知，主光线只有一条通过为文字E，但是若包含邻接视差光线，则有三根视差光线通过文字E。图4(12)所示是将其投影在二维显示装置上的图像，而在双面凸透镜中的一个透镜中，左右视差图像是相反的。如果由观察者的位置越过透镜看时，则如图4(d)所示，与显示在突出区域的文字一样，能看到正常的文字。而且邻接视差图像补充主光线后，可以识别出文字。

在上述说明中，是在突出区域即光线控制元件2与观察者之间的区域形成被显示的图像。下面对在二维显示装置1以后的区域，即凹入区域形成时的情况进行说明。

图5所示是在凹入区域显示二维文字或二维图像时，怎样投影在二维显示装置1上的视差序号上，以及怎样在观察者的瞳孔4上看到。设主光线7的视差序号为6视差，左侧相邻的邻接视差序号为5视差，右侧相邻的邻接视差序号为7视差。设中央透镜为B，左侧透镜为A，右侧透镜为C。

在二维显示装置1上，设视差序号顺序为：

5A、6A、7A、......5B、6B、7B、......5C、6C、7C时，其在凹入区域的立体显示位置为：

5A、6A、7A、......5B、6B、7B、......5C、6C、7C。在观察者的眼睛4处，其位置关系相反，所以为：

7A、6A、5A、......7B、6B、5B、......7C、6C、5C，由于作为立体显示物体的二维文字与进入眼睛4的光线的左右邻接视差序号相反，所以无法看到正常的插入图像。

前面介绍中，由于考虑了通过透镜中心的光线，因此在突出区域显示文字时邻接视差图像是正常的，而在凹入区域显示文字时左右反转。在透镜的焦距与透镜2的表面到二维显示装置1的距离(下面也称为间隔)相等时，考虑了上述条件。但是在透镜散焦时，仅考虑上述中央处的光线轨迹是不充分的。

(第二实施形式)

下面参考图6至图8，说明本发明第二种实施形式提出的立体图像显示装置。该实施形式的立体图像显示装置考虑了透镜的厚度。

图6所示是透镜的焦距与透镜2的表面至二维显示装置1的距离g(下面也称为间隔g)相等时，由上面观察双面凸透镜时的情况。图6中，符号11代表二维显示面处的视差序号，符号29代表透镜中心位置的图像，符号30代表透镜端部的图像。由图6可见，不考虑邻接视差图像光线时，进入眼睛4的主光线轨迹在二维显示装置中只进入6视差。如前所述，当一个透镜2发出的光线密度较高时，邻接视差图像就进入眼睛。

下面讨论间隔g与透镜焦距不相等时的情况。首先如图7所示，考虑间隔g比透镜焦距大的情况。图7中将邻接视差图像左右反转了，但为了进入观察者的眼睛，每一个透镜的图像成为与作为二维显示装置的液晶显示装置的排列左右相反的图像。这样，如图4所示，由于突出区域时液晶显示装置的排列和立体图像左右反转，因此与上述关系同理，在突出区域显示时邻接视差图像将插入主光线。在此，近轴区域时用几何关系表达散焦的区域。

如图7所示，设透镜焦距为f，透镜间距为lp，间隔g的增加步长为Δx，二维图像显示区域的散焦像素数为ΔPn，视阈角为2θ，二维显示装置1的像素间距为Pp，则在球面透镜的情况下，根据三角形相似关系，有：

g＝f+Δx

fcosθ∶lp＝Δx∶ΔPn×Pp。

因此有：

ΔPn＝lp×Δx/(fcosθ×Pp)。         (13)

以上所述，可以简单地估计二维显示装置1上的散焦区域。

下面如图8所示，考虑间隔g比透镜2的焦距小的情况。由图8可见，为使邻接视差图像的左右图像关系原封不动地进入观察者的眼睛4，每个透镜应该是和液晶显示装置1的排列相同的图像。如图5所述，凹入区域的液晶显示装置的排列和立体图像左右方向相同。因此，与上述关系同理，当在凹入区域显示时，邻接视差图像将内插主光线中。由图8可知当间隔g小于焦距时，即使在凹入区域显示也不会发生左右反转，邻接视差图像内插到主光线彼此之间进行显示。

与图7同理，在近轴区域根据几何关系求解二维显示装置1的散焦区域时，可得到：

g＝f-Δx

fcosθ∶lp＝Δx∶ΔPn×Pp。

因此有：

ΔPn＝lp×Δx/(fcosθ×Pp)。           (14)

根据图7、图8，在作为第二种实施形式给出的立体图像显示装置中，当光线控制元件2到二维显示装置1的间距，大于等于面向视线距离L处的观察者的光线轨迹在二维显示装置1的像素处成像的透镜2的焦距时，从二维显示装置1来看，文字或二维图像显示在观察者侧的突出区域；而当间隔g小于面向视线距离L处的观察者的光线轨迹在二维显示装置1的像素处成像的透镜2的焦距时，若在凹入区域显示文字或二维图像，可以实现平滑的文字显示。

在凹入区域显示与图1所示的突出区域显示一样，在光线控制元件2显示二维图像的最佳距离Zfopt，大于等于邻接视差图像光线与邻接主光线交叉位置的z坐标Zf的一半的凹入区域，会出现易重影的问题。

因此，通过满足条件：

Zfopt＜Zf/2                      (14)，可以在正常的位置补充正常的插入图像。这里求解满足Zf的式子。

首先，在凹入区域设满足条件βnyq＝αimax的位置设为Zf。图5中用L代表了视线距离，视线距离是观察者的位置，是在三维立体图像装置的二维显示装置1中生成二维映象数据时所必需的数据。

在凹入区域中，βnyq＝βimax的位置为Zf，设距视线距离L处的观察者的距离为Zf0时，则由

Zf0-L＞0，

对公式(10)变形得到：

D×Zfo/(Zfo-L)＝1，

即：

D×Zfo＝Zfo-L，

因此有：

Zfo＝L/(1-D)

若不将基准放在观察者的位置，而是改为显示面上或显示面下的光线控制元件2的突出量Zn，则有：

Zf＝Zfo-L＝L×D/(1-D)。

综上所述，与第一种实施形式相同，在突出区域：

0＜Z＜L×D/(1+D)/2

在凹入区域：

0＜Z＜L×D/(1-D)/2

在此，景深因子D为

D＝L/8/(L/2/lp)²/tan(θ)/Pp

通过在该位置显示文字，可以实现利用邻接视差图像的平滑的文字显示。

(第三实施形式)

下面参考图1说明本发明的第三实施形式提出的立体图像显示装置。图1中，X是每个透镜间距能看到的视差数，Y0是主光线能看到的视差数，为1个视差，Y1代表能看到的一侧邻接视差图像的比例。

当X＞3时        Y1＝1

当1＜X＜3时     Y1＝(X-1)/2

当0＜x＜1时     Y1＝0。                 (15)

下面，参考图3说明邻接视差图像的可见比率与最佳显示位置间的关系。设透镜间距为lp，设邻接视差光线的中心轨迹与文字或二维图像的显示位置处的交点的偏移量为t。若设显示位置处的最佳突出量为Znopt，设某透镜发出的邻接视差光线跟相邻透镜发出的主光线相交叉的突出位置为Zn，则根据三角形的相似关系，有：

Znopt∶Zn＝t∶lp                        (16)。

在此，为在眼睛水平方向的正常位置处看到邻接视差图像，t的位置最好处于主光线可视范围的一半加上邻接视差光线的可视范围的一半。但是，为同时看见邻接视差图像中的图像，邻接主光线的中心处于延迟较多的区域。因此，作为邻接视差图像的比例，在主光线的可视范围的一半，即在主光线与邻接视差图像的边界位置处显示文字信息时，上述位置t位于代表了容易观察的位置的坐标。图3中以X＝2.4视差、4视差为例。即在满足下式的适当位置处，

t∶lp＝0.5∶x                  (17)

可以显示出正常的插入图像。在此，将公式(16)、(17)合并，有：

Znopt＝t×Zn/lp                (18)

＝Zn/2x。                      (19)

在该显示位置处显示文字时，可以插入正常的位置。

例如，考虑一下能均衡地看到图1所示的主光线7和与其邻接的视差光线共3条光线的情况。

主光线形成的图像∶邻接视差光线形成的图像＝Y0∶Y1＝1∶1

设主光线和邻接视差光线能均衡地看到，则有Y0+2Y1＝x。

即：3Y0＝x。

由公式(7)可得到串扰量＝66％。

这样，当串扰量为66％时，将X＝3代入至公式(19)，则最佳位置为：

Zopt＝Zn/6。                   (20)

例如，考虑一下包含邻接视差，由一个透镜能看到2.4个视差的情况。

将x＝2.4代入公式(18)有：

Znopt＝Zn/4.8。

在此说明一下串扰量的测定方法。X是每个透镜间距可见的视差数。例如，在测定串扰量时，可以按照在双面凸透镜的垂直方向为同色、在水平方向为不同颜色的方式，将R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)子像素写入邻接视差。而且在相邻的双面凸透镜的同一视差序号处写入同样颜色。通过在水平方向移动光电二极管，找出R、G、B各自波长较强的区域，由此可在观察者的位置求出串扰量。另外，也可由观察者对这些颜色带做出主观评价来大致得出串扰量。

(第四种实施形式)

下面说明本发明第四种实施形式提出的立体图像显示装置。观察者有时处于看到2条主光线的位置时，即在透镜中心位置观察黑色矩阵。图2所示是反映在观察者眼睛中的视差图像，下面说明该情况下的最佳显示位置。图2中主光线有2个视差，若假设能看到邻接视差图，则X＞2视差。

由图2(b)可见，邻接视差图像的位置满足下述关系式时，文字显示的分辨率会提高。

t∶lp＝u∶x＝1∶x               (21)

其中，x代表从一个透镜能看到的视差图像数目。将公式(21)代入公式(18)有：

Znopt＝Zn/x。                   (22)

当透镜中心位于黑色矩阵时，该条件下利用公式(22)计算出从一个透镜能看见3个视差时的最佳文字显示位置，即：

Znopt＝Zn/3。                   (23)

这样，尽管公式(20)和公式(23)能看到同样的3个视差，但是文字显示位置的最佳区域是并不相同。因此，透镜的中央部是位于像素的中央还是位于像素与像素之间是在采用IP方法时，与观察者看立体显示装置时的视差角度相应，两者均存在于画面中。严格地讲，最好对应着上述两个条件改变显示位置。但是当画面中央能看到黑色矩阵时，由于亮度小，最好以考虑像素中心位于画面中央的公式(20)为主。后面的模拟结果就采用了公式(20)。

在此，当看到邻接视差图像时，就称串扰，这是导致三维图像恶化的原因。本来这些图像是不可见的。例如，凹凸剧烈变化的三维图像的邻接视差图像，邻接视差图像并不一定能补充主光线。但是当显示2维文字之类的邻接视差图像与主光线间相关时，如第一种至第三种实施形式所述，可用于提高分辨率。

下面介绍作为立体图像显示装置特征的光线密度和双面凸透镜间的关系，说明能够最佳利用本发明主要效果的方法。

首先说明一个双面凸透镜发出的光线密度和分辨率的提高。

图26所示是本发明提出的一种实施形式的一个实例。由图29可见，在像素中心处的邻接视差图像所成的角度为2θ/N，而某一像素的中心视差图像与邻接视差图像的边界所成的角度为其一半，即θ/N。当角度充分小时，满足下式，

tanθ＝θ，

因此，若假设视差为N，视阈角度为2θ，视线距离为L，透镜间距为lp，则根据图3所示的几何学条件，在视线距离L处可见的邻接视差图像的宽度Wr为：

Wr＝2×L×tan(θ/N)-lp               (24)

例如，假设视差为32，视阈角度为2θ＝10度，视线距离为L＝1米(m)，透镜间距为lp＝1.4毫米(mm)，那么Wr＝1.32毫米(mm)。由此可见，邻接视差图像间的角度越小，即光线密度αimax越大，邻接视差图像进入同一瞳孔的比例就越高。

所以，一个双面凸透镜发出的光线密度越大，三维显示的分辨率就越高，而且采用本发明还可以提高二维显示的分辨率。

如图26所示，当双面凸透镜表面至二维显示装置的间距等于双面凸透镜的焦距时，如果光线密度增大，邻接视差图像也会进入瞳孔。下面介绍此种情况下文字显示的最佳值。不考虑散焦时，只考虑像素中央部的光线即可。根据图4，即使不考虑双面凸透镜的散焦，而只考虑主光线与邻接视差图像的中心位置时，在突出区域显示文字时，主光线与邻接视差图像间的关系与二维显示装置上的视差序号关系左右反转。而进入瞳孔的视差序号又与二维显示装置上的视差序号左右反转。因此，在突出区域显示时，进入瞳孔的邻接视差图像与主光线间的关系是匹配的。由此可知，当双面凸透镜表面至二维显示装置的间距等于双面凸透镜的焦距时，在突出区域显示文字较好。

(第五种实施形式)

下面说明本发明第五种实施形式提出的立体图像显示装置。

在第一种至第四种实施形式中说明了如何提高二维文字的分辨率，下面说明在实际的立体显示装置上显示二维文字时，就提高分辨率的位置进行实验的结果。

设图12中的横轴为每个开口部的最大光线密度αimax(视差数/视阈角度)，设纵轴为在βnyq＝βimax时的突出量Zn(参见图1)与最佳突出量Zopt的比(Zopt/Zn)。当为凹入区域时将Zn置换为Zf。图12中通过采用两类二维显示装置，研究了两种改变子像素宽度的情况。由此可知，实际的二维显示装置中，当突出区域满足：

0.18＜Zopt＜Zn＜1/4             (25)

时，易于进行文字识别。

另外，在凹入区域时，当

1/4＜Zopt＜Zn＜0.42                (26)

时，易于进行文字识别。

在此，当显示文字时，越能看到邻接视差图像，就越要增加内插的坐标，因此文字的平滑度就增加了。但是为了降低立体显示装置的串扰，需将其设定在一定范围内。一般设计为一个透镜可见的视差图像在1.24视差至3视差。这样左右对称，一侧的邻接视差图像可以看到0.12视差到1视差的邻接视差图像。

将X＝1.24或x＝3代入公式(19)，在突出区域有：

Zn/6＜Znopt＜4Zn＜10                (27)

在凹入区域有：

Zf/6＜Zfopt＜4Zf＜10                (28)

公式(27)、(28)包含了作为实验值的公式(25)、(26)。因此可以使用公式(27)、(28)作为同时满足立体显示和文字显示的条件。

下面说明本实施形式提出的立体图像显示装置的实际间隔值。上述的邻接视差图像可以看到0.12视差至1视差的条件，与透镜表面至二维图像显示装置的间隔变化量有关。上述相当于一个透镜看到2视差或其以上5视差或其以下时的条件。

如上所述，图7表示间隔大于焦距时，由公式(13)给出了近轴区域间隔g的变化量Δx与散焦视差数ΔPn间的关系。

g＝f+Δx

fcosθ∶lp＝Δx∶ΔPn×Pp

ΔPn＝lp×Δx/(fcosθ×Pp)           (13)

其中，满足条件

1.24＜ΔPn＜3。                      (29)

在此，设透镜的焦距为f，透镜间距为lp，间隔g的增加量为Δx，二维图像显示区域的散焦像素数为ΔPn，视阈角为2θ，二维显示装置的像素间距为Pp。

要求Δx的解，需在

1.24×(fcosθ×Pp)/lp＜Δx＜3×(fcosθ×Pp)/lp

的范围内改变间隔值。此时文字显示的突出位置或凹入位置由公式(28)、(29)确定。由此可以将焦距加到上式中以确定间隔值g。即：

f+1.24×(fcosθ×Pp)/lp＜g＜f+3×(fcosθ×Pp)/lp，

或：

f-1.24×(fcosθ×Pp)/lp＜g＜f-3×(fcosθ×Pp)/lp。

此外，文字的大小由内插的像素数决定。即，当能看到主光线旁左右各一个邻接视差图像时，可以认为分辨率提高到3倍。假设透镜间距形成的最小线宽是不带视差图像的二维显示中将双面凸透镜的宽度取为最小点阵时的12点阵文字。即

透镜间距形成的最小字＝lp×12。

这和没有视差图像也没有突出或凹入的二维显示面上显示的文字具有相同的分辨率。如果文字的邻接视差图像可以看到0.12视差至1视差，那么一个透镜可以看到1.24视差至3视差。

在理想条件下可认为分辨率在1.24倍至3倍，故最小字宽为：

1/3＜本发明给出的最小字宽/(透镜间距形成的最小字宽)＜1/1.24；

0.33＜本发明给出的最小字宽/(透镜间距形成的最小字宽)＜0.81图13给出了几个实测值。由图13可见，

0.33＜本发明中的最小字宽/(透镜间距形成的最小字宽)＜0.7。预测值与实际的最小字宽基本一致。而且与显示在二维显示面处的文字分辨率相比，分辨率大幅度提高。

上面介绍了间隔厚度对透镜散焦的影响。这表明随着观察者看立体显示装置的视差角度的变化，间隔值也会发生改变。

图9所示是本发明提出的一个实施例子的立体图像显示装置平面图。当观察者看立体显示装置时，画面端部的间隔值比正面的间隔大。在此通过光学模拟研究一下透镜面的入射角度为0度、5度、10度时，二维图像显示面的焦点区域产生多大程度的散焦。图23中的横轴为透镜厚度，纵轴为二维图像显示面的焦点区域的视差数。例如，符号○围起来的区域，尽管当视差角度为0度、5度时透镜焦距与间隔值相同，散焦小到0，但当视差角度为10度时，作为二维显示装置的液晶显示装置会形成2视差的散焦。由此可以认为，如果要在中央部进行立体显示，在端部进行文字显示，那么中央部串扰小，端部可以实现利用邻接视差图像的平滑的文字显示。这样，当从显示装置的左右方向斜向观察时，生成视差图像时要考虑延长间隔的长度。即，视差图像的分配也可以考虑间隔长度。

图10所示是从侧面看本发明一个实施例提出的立体图像显示装置的情况。给出了观察者从斜上方或斜下方看显示装置的情况。

当观察者从上下方向以仰角θeye的方向看显示装置时，透镜表面至二维图像显示装置的间隔比从正面看时大。

图11所示是仰角θeye与(斜向看的间隔/正面看的间隔)的关系。以20度仰角斜看的间隔变化了5％。这样根据仰角可得到所需的间隔。而且垂直方向没有透镜的曲面，因此根据观察位置，成像的视差图像像素位置只在垂直方向变化。换言之，即使成像位置在垂直方向加长，但观察位置为同一视差序号，所以无需对视差映射进行重新计算。

(第六种实施形式)

下面参考图22说明本发明第六种实施形式提出的立体图像显示装置。例如字幕显示时文字的显示位置固定在画面下方，通过将画面下方的间隔按第五种实施形式所述变厚或变薄，使得显示文字时能顺利看到邻接视差图像，在立体显示区域使间隔与透镜焦点基本相同，做到邻接视差图像不可见。而且，这时从观察者的位置看，画面中央和画面端部的间隔厚度改变了文字显示区域的间隔。从位于中央的观察者看来，画面中央和画面端部的每个透镜可见的视差图像数目X改变了。因此依据画面上的文字显示区域，求视差X，微调文字显示位置时，可以实现更清晰的文字显示。

此外通过插入扩散胶片促进透镜的散焦。扩散胶片用于防止在重复规则的结构配置时产生纵向摩尔条纹。

图24所示是未在透镜表面至二维显示装置间插入扩散胶片时，间隔和文字最佳位置的模拟结果和实测结果。另外，图25所示是插入扩散胶片时，间隔和文字最佳位置的模拟结果和实测结果。图24、图25都相当于视差角度为10度时的实测值，并在画面端部显示的情况。作为步骤，通过模拟、实验估计透镜的厚度、扩散胶片产生的透镜散焦，再利用第三种实施形式给出的公式，根据进入眼睛的邻接图像的比例计算出文字的显示位置。

由图24中可知，在间隔与焦距相等、串扰降低的区域，文字的最佳位置远离画面，因为即使是图像也不清楚，因此不适宜利用邻接视差图像的文字显示。

其次，由图25中可知，通过插入扩散胶片，增加了一个透镜内包含的视差图像，文字的最佳位置靠近画面侧。图25中，扩散胶片的作用是使一个透镜内可以看到的视差图像数增加0.5个视差。

图24、图25所示是10度meas时的实测值。可见实测值与模拟值基本一致。

(第七种实施形式)

下面说明本发明第七实施形式提出的立体图像显示装置。

上面介绍了如何提高分辨率，本实施形式对可看到正常立体图像的区域进行说明。即本实施形式给出了改变文字的视线距离带来视阈扩大的实施例子。

例如，立体图像显示装置往往设为大多数人可以看到的视线距离，多将生成图像时的视线距离设定为1米(m)或其以上。另外文字越小，视线距离越远，导致以下问题：相对文字的画面视角变小，文字难以识别。因此如果设定文字的大小、与观察者位置相应的视线距离，那么将更容易识别文字。专利文献2指出，相对文字的画面视角最好为30分或其以上。

例如，视线距离为1米(m)，设字宽为7毫米(mm)，计算出的画面视角为19分，难以看清。因此，立体显示时保持视线距离1米(m)，只显示文字时观察者从显示装置移动到距显示装置70厘米(cm)处，画面视角变为30分，很容易看清。在此，只要观察者移动到距显示装置很近的距离处，如图14所示的位置35处，视域将变得非常狭窄，左右眼中的一方有可能出现伪象。如图15所示，观察者4近距离看文字时，生成文字时的视线距离较短，通过不改变视阈角而将视阈方向中央靠拢，可增宽显示装置近距离处的显示方向视阈，实现看不到伪象的良好的文字显示。如上所述，即使采用相同的双面凸透镜，通过改变向二维显示装置的图像映射也能做到，设计非常灵活。另外，在立体显示图像时最好是多人能看到，因此视线距离在1米(m)或其以上为佳。图14、图15中，符号34表示生成立体图像时的视线距离，符号35表示显示二维文字的位置，符号65表示可看到正常三维图像的区域，符号67表示光线。

图16所示是将图14和图15合成在一个画面中。如图16所示，要使文字显示在下侧，通过将上侧的立体显示设为图14所示的多人能看到的长视线距离，将下侧文字表示为与图15的观察者位置相应的视线距离处的文字，使得即使文字较小也可以识别。在此设文字显示的视线距离为Lchara，可按下述方式设定文字显示位置。

在突出区域：

0＜z＜Lchara×D/(1+D)/2

在凹入区域：

0＜z＜Lchara×D/(1-D)/2

其中，D代表景深因子，设透镜2的间距为lp，视阈角度为2θ，像素间距为Pp，则有：

D＝Lchara/8/(Lchara/2/lp)²/tan(θ)/Pp。

与图22不同，图16的目的是不改变透镜的间隔厚度而扩大视阈。另外由于视差角度越成锐角，间隔就越厚，所以可根据间隔厚度，在画面内进行与间隔相应的视差分配。

图17所示是本发明的一种实施形式提出的立体图像显示装置的显示例子。

如上所述，本发明提出的实施形式可以通过双面凸透镜提高文字或二维图像的分辨率，所以可以和立体图像显示在同一画面显示。

作为本发明提出的二维显示装置，讨论了液晶显示装置、有机EL显示装置、FED(Field emission display)等平面显示装置，但并不仅限于此。

本发明更适用于采用双面凸透镜作为光线控制元件、根据双面凸透镜可见的场所得到无遮光部的连续图像的立体显示装置。

本发明更适用于采用狭缝作为光线控制元件，将开口部设定为大于像素宽度以降低摩尔条纹等，可以容易地看到邻接视差图像的立体显示装置。

对于采用双面凸透镜或狭缝作为光线控制元件的二维显示装置，为了防止摩尔条纹而倾斜时也可应用本发明。

本发明是使进入单眼的邻接视差图像补充主光线。也有左右眼分别补充不足光线的方法。但与单眼补充的情况相比，可能会产生左右图像失衡导致的疲劳，因此最好能用单眼进行文字识别。

最后，在上述实施形式中，介绍了文字的最佳位置的代表值，无庸讳言代表值附近也是易于识别文字的区域。

如上所述，各类实施形式在通过双面凸透镜看二维文字或二维图像时，可将分辨率提高到2～3倍，因此可以显示更多的文字。

另外，因为在三维显示的同时能显示二维文字，所以还能实现画面上不选择位置的显示。而且，通过与观察者和三维显示装置的距离、二维文字的长度相应地改变视阈角度，可以显示出最容易看的二维文字。

Claims (7)

1.一种立体图像显示装置，具有在显示面内配置多个像素的二维显示装置和光线控制部，该光线控制部安装在上述显示面的前面或背面、并列配置有多个开口部或透镜、用于控制上述像素发出的光线，其特征在于：

设上述光线控制部至二维文字或二维图像显示位置的距离为z，图像生成时的视线距离为L，上述开口部或透镜的间距为lp，视阈角度为2θ，上述像素的间距为Pp，则

在突出区域中满足：  0＜z＜L×D/(1+D)/2，

在凹入区域中满足：0＜z＜L×D/(1-D)/2，

其中的D为：D＝L/8/(L/2/lp)²/tan(θ)/Pp。

2.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，其特征在于：

当并列配置有上述多个开口部或透镜的平面到二维图像显示装置的间隔大于等于将面向视线距离处的观察者的光线轨迹在二维图像显示装置的像素处成像的焦距时，在自二维图像显示装置的突出区域显示文字或二维图像，当并列配置有上述多个开口部或透镜的平面到二维图像显示装置的间隔小于将面向视线距离处的观察者的光线轨迹在二维图像显示装置的像素处成像的焦距时，在凹入区域显示文字或二维图像。

3.根据权利要求2所述的立体图像显示装置，其特征在于：

在上述视线距离的观察者位置处，当通过一个开口部或一个透镜看到一条主光线和两个或其以上相邻的邻接视差图像时，若设相对上述一个开口部或一个透镜能看到的视差数为x，则当上述开口部或透镜与二维图像显示装置的间隔大于等于上述透镜的焦距时，显示在上述突出区域内的位置Znopt处，当上述开口部或透镜与二维图像显示装置的间隔小于上述透镜的焦距时，显示在上述凹入区域内的位置Zfopt处，上述位置Znopt和位置Zfopt为：

Znopt＝Zn/(2x)，

Zfopt＝Zf/(2x)，

其中，Zn和Zf为：

Zn＝L×D/(1+D)，

Zf＝L×D/(1-D)。

4.根据权利要求2所述的立体图像显示装置，其特征在于：

在上述视线距离的观察者位置处，当通过一个开口部或一个透镜能看到两条主光线和两个或其以上相邻的邻接视差图像时，若设相对上述一个开口部或一个透镜能看到的视差数为x，则当上述开口部或透镜与二维图像显示装置的间隔大于等于上述透镜的焦距时，显示在上述突出区域内的位置Znopt处，当上述开口部或透镜与二维图像显示装置的间隔小于上述透镜的焦距时，显示在上述凹入区域内的位置Zfopt处，上述位置Znopt和位置Zfopt为：

Znopt＝Zn/x，

Zfopt＝Zf/x，

其中，Zn和Zf为：

Zn＝L×D/(1+D)，

Zf＝L×D/(1-D)。

5.根据权利要求3或4所述的立体图像显示装置，其特征在于：

上述位置Znopt和上述位置Zfopt位于下述范围内：

Zn/6＜Zopt＜4Zn＜10，

Zf/6＜Zopt＜4Zf＜10。

6.根据权利要求3或4所述的立体图像显示装置，其特征在于：

上述光线控制部由透镜构成，若设透镜的焦距为f，则该透镜与上述二维显示装置间的间隔厚度g位于下述范围内：

f+1.24×(fcosθ×Pp)/lp＜g＜f+3×(fcosθ×Pp)/lp，

或：

f-1.24×(fcosθ×Pp)/lp＜g＜f-3×(fcosθ×Pp)/lp。

7.根据权利要求3或4所述的立体图像显示装置，其特征在于：

上述光线控制部与上述二维显示装置间的间隔，在立体显示区域和文字显示区域有所不同。

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