JP2004264858A - 立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンチキュラーレンズ片の配列からなるレンチキュラーレンズ板を用いた立体映像表示装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る立体映像表示装置は、複数個の方向別視差映像を表示する平板表示素子１０と、縦軸が平板表示素子１０の垂直軸と平行な複数個のレンチキュラーレンズ片を含み、このレンチキュラーレンズ片が平板表示素子１０の前面に平板表示素子１０の水平軸と平行な複数個のラインを形成し、ライン毎に所定の距離だけシフトされてなるレンチキュラーレンズ板１１とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、立体映像表示装置に関し、特にレンチキュラーレンズ片の配列からなるレンチキュラーレンズ板を用いて映像鑑賞時の立体映像の特性を向上させた、立体映像表示装置に関する。

最近、臨場感のある映像を実現するために立体映像を表示する装置が多く要求されている。一般に、立体映像の実現において、観察者は、その左右の目に互いに異なる映像が入り、頭の中で左右の映像が合成されることで立体感を感じることができる。このように立体映像を作るためには、左右の目に互いに異なる映像を表示する装置が必要であるが、その中には、左目の映像と右目の映像とを分離し、立体眼鏡を用いて左右の目にこれらの映像をそれぞれ分離して認識させる従来の直線偏光方式の立体映像表示装置がある。

しかし、このような眼鏡を用いた立体映像表示方式は、ユーザーが眼鏡を着用しなければならず不便なため、これを解決するために眼鏡を着用しない方式が提案されている。このような方式では、主にＬＣＤ或いはＰＤＰのような平板ディスプレイ素子に、方向別に映像を分離する素子を結合させて立体映像システムが構成される。

この際、方向別に映像を分離する素子によって、レンチキュラーレンズシートを用いるレンチキュラー方式、スリットアレイシートを用いるパララックス方式、マイクロレンズアレイシートを用いるインテグラルフォトグラフィ方式、干渉現象を用いるホログラフィー方式など、多様な自動立体視（Auto-Stereoscopy）方式が提案された。しかし、これらの方式には、それぞれ長所および短所がある。

これらの方式のうち、インテグラルフォトグラフィー方式とホログラフィー方式は、水平視差のみで立体を実現する他の方式に比べ、水平視差を含む全方向の視差を実現できる特性がある。したがって、これらの方式は、観察者が眺める３次元実空間中の物体の環境を最も良く模写する方式の一つとして知られている。しかし、これらの方式は、処理を要するデータ量が厖大すぎるため、現実的にはその実現は遠い将来のことと見なされているのが実状である。

一方、レンチキュラーレンズを用いるレンチキュラー方式の場合に使用される立体映像は、２シーン以上の方向別視差映像を用意した後、これらの視差映像を周期的にサンプリングし、マルチプレキシングして作られる。この際、できるだけ多くの方向別視差映像を使用するほどユーザが立体感を感じる立体空間が広くなる。しかし、一般に映像を表示する２次元平板表示素子の画素数は定まっているので、使用される方向別視差映像の個数に半比例して、立体映像の解像度は減少する。したがって、使用される方向別視差映像の個数は、平板表示素子の解像度（画素数）を考慮して決定されるべきである。

また、この方式は、レンチキュラーレンズの縦軸方向（Ｙ）が平板表示素子の垂直方向と平行に配置されている方式（以下、垂直方式）と、特定の角度で傾いている方式（以下、傾斜方式）とに再び細分化される。そのうち、垂直方式のレンチキュラーレンズを用いた立体映像表示装置では、レンチキュラーレンズが含む方向別視差映像の数が増えるほど解像度の損失が大きくなる。これに対応して提案された、傾斜方式のレンチキュラーレンズを用いた立体映像表示装置の解像度は、垂直方式に比べて、傾斜したレンチキュラーレンズによって水平解像度の損失が上下に補償される。

しかしながら、方向別視差映像が正確に水平方向に分離されるのでなく、一定の角度で傾いて分離されるため、ユーザが最適な立体映像を観察するためには、頭を一定の角度に傾けて観察しなければならないという不具合がある。また、方向別視差映像が傾いて分離されることで、正常に立体映像を観察可能な領域が、垂直方式のレンチキュラーレンズ板を用いた場合に比べて狭くなるという短所もある。

そこで、本発明の目的は、レンチキュラーレンズ片の配列からなるレンチキュラーレンズ板を用いて立体映像の特性を向上させた立体映像表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る立体映像表示装置は、複数個の方向別視差映像を表示する平板表示素子と、縦軸が前記平板表示素子の垂直軸と平行な複数個のレンチキュラーレンズ片を含み、該レンチキュラーレンズ片が、前記平板表示素子の前面に前記平板表示素子の水平軸と平行な複数個のラインを形成し、前記ライン毎に所定の距離だけシフトされてなるレンチキュラーレンズ板とを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る立体映像表示装置は、前記各レンチキュラーレンズ片が、ライン毎にすれ違って縦方向に分割されることを特徴とする。

また、本発明に係る立体映像表示装置は、前記レンチキュラーレンズ板の前記各レンズ片の大きさが、

横（Ｐ_h）＝３．５ｐ（Ｄ−ｄ）／３Ｄ
縦（Ｐ_v）＝ｐ（Ｄ−ｄ）／Ｄ

（ｐ：画素の水平方向の長さ、Ｄ：観察者と平板表示素子との距離、ｄ：平板表示素子とレンチキュラーレンズ板との距離）であることを特徴とする。

また、本発明に係る立体映像表示装置は、前記ライン毎の所定の距離が、観察者が設定したい立体映像の解像度によって変わることを特徴とする。

また、本発明に係る立体映像表示装置は、前記ライン毎の所定の距離が、１／６ｐ（ｐ：画素の水平方向の長さ）であることを特徴とする。

また、本発明に係る立体映像表示装置は、前記視差映像が、前記平板表示素子の水平方向に表示されることを特徴とする。

また、本発明に係る立体映像表示装置は、前記レンチキュラーレンズ板が、前記平板表示素子の映像がフォーカシングされる距離だけ前記平板表示素子から離隔させて配置されることを特徴とする。

また、本発明に係る立体映像表示装置は、前記平板表示素子が、ＬＣＤまたはＰＤＰであることを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明の他の態様では、本発明に係る立体映像表示装置は、複数個の方向別視差映像を表示する平板表示素子と、縦軸が前記平板表示素子の垂直軸と平行な複数個のレンチキュラーレンズ片を含み、該レンチキュラーレンズ片が前記平板表示素子の前面に水平方向に配列され、配列された前記レンチキュラーレンズ片が前記平板表示素子の水平軸と平行な複数個のラインを形成してなるレンチキュラーレンズ板とを含むことを特徴とする。

本発明に係る立体映像表示装置によれば、まず、レンチキュラーレンズ板は、レンズの縦軸が平板表示素子の垂直軸と平行なレンチキュラーレンズ片の配列からなり、このレンチキュラーレンズ片の配列で複数個の水平ラインを形成する。したがって、立体空間に正確に水平方向に方向別視差映像を分離することで、ユーザーが頭を傾けずとも最適な立体映像を鑑賞できる。

また、水平ライン毎にレンチキュラーレンズ片を右側に移動させることで、傾斜したレンチキュラーレンズ板を形成する。したがって、従来の垂直レンチキュラー方式の短所である水平解像度の減少を防止できる。

以下、本発明による立体映像表示装置の実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明による傾斜方式のレンチキュラー板を用いた立体映像表示装置の構造と、方向別視差映像の分離方式とを示す図面である。図示したように、本発明の立体映像表示装置は、平板表示素子１０と、レンチキュラーレンズ板１１とを備えている。レンチキュラー方式で立体表示装置を作るためには、まず、左右の画像が分離された表示素子１０にレンチキュラー板を正確に配置して、左右の画像が互いに混ざることのないようにする。したがって、レンチキュラー板を正確に配列するために、立体表示装置は、ＬＣＤまたはＰＤＰのような平板表示素子１０で実現される。平板表示素子１０は、複数個の方向別視差映像をサンプリング及びマルチプレキシングして表示する。

ここで、方向別視差映像とは、映像の撮影時、カメラを少しずつ左右に移動しながら撮影したり、被写体を少しずつ回転させながら撮影して得られた映像のことをいう。レンチキュラーレンズ板１１は、平板表示素子１０の前面に位置し、複数個のレンチキュラーレンズ片が水平方向に配列されて構成される。この際、レンチキュラーレンズ板１１は、平板表示素子１０の映像がフォーカシングされる距離だけ平板表示素子１０から離隔させて配置される。ここで、レンチキュラーレンズ片の縦軸（Ｙ）は、平板表示素子１０の垂直方向と平行に配置される。

図１において、平板表示素子１０は、一例として７つの方向別視差映像で各画素を表示する。各画素は、Ｒ、Ｇ、Ｂの副画素（sub-pixel）からなる。方向別視差映像の数は、本発明の原理に基づき、増加または減少させることができるが、方向別視差映像の数が増加すると、観察者が立体映像を鑑賞できる立体空間は増大するが、解像度は減少する。したがって、観察者は、立体空間と解像度を考慮して、方向別視差映像の数を設定すべきである。ここで、７つの方向別視差を有する映像は、サンプリング及びマルチプレキシングされた後、平板表示素子１０に表示される。図１において、各方向別視差映像は、符号１、２、３、４、５、６、７（各図を通じて、図中では丸付数字として示す）によって示されている。

マルチプレキシングされた方向別視差映像は、レンチキュラーレンズを通過する。それぞれの映像は、レンチキュラーレンズ板１１を通過した後、互いに異なる方向に進行するため、観察者は立体感を感じるようになる。７つの方向別視差映像は、立体空間で７、６、５、４、３、２、１の順序に分離されて広がる。ここで、立体空間とは、観察者が立体表示装置で立体感を感じられる範囲を示す。したがって、立体空間において、観察者の両目は互いに異なる視差映像を認知し、これを頭の中で融合させて立体映像として認識する。この際、立体感を感じる観察者の位置や範囲、及び立体感の程度は、レンチキュラーレンズ板１１の曲率、厚さ、均一度などの特性によって決定される。

ここで、レンチキュラーレンズ板１１の縦軸（Ｙ）は、平板表示素子１０の垂直方向と平行になるようにする。その理由は、方向別時差映像が水平方向に分離され、認識されるようにするためである。レンチキュラーレンズ片の水平（横）方向のサイズ（Ｐ_h）、及び垂直（縦）方向のサイズ（Ｐ_v）は、

Ｐ_h＝３．５ｐ（Ｄ−ｄ）／３Ｄ
Ｐ_v＝ｐ（Ｄ−ｄ）／Ｄ

で表すことができる。ここで、ｐは、平板表示素子１０の一つの画素の水平（横）方向の長さであり、Ｄは、観察者と平板表示素子１０との距離であり、ｄは、平板表示素子１０とレンチキュラーレンズ板との距離である。数式から分かるように、レンチキュラーレンズ片の大きさは、平板表示素子１０の画素の大きさに比例する。

各レンチキュラーレンズ片は水平方向に配列され、この配列は、複数個の水平ラインからなり、これによってレンチキュラーレンズ板が形成される。この際、レンチキュラーレンズ片の配列において、下のラインは直ぐ上のラインに対して所定の距離だけ右側に移動させて配置される。

図１では、一例として、下のラインは直ぐ上のラインに対して１/６ｐだけ移動させて配置されている。即ち、レンチキュラーレンズ板は、水平ライン毎に各副画素（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の半分に当たる長さだけ右側に移動させて形成される。

このように、レンチキュラーレンズ片の配列時、ライン毎に所定の長さだけ右側に移動させて配置することで、レンチキュラーレンズの縦軸（Ｙ）が特定の方向に傾いた従来技術における傾斜方式の立体映像表示装置と同一の効果が得られる。垂直方式の立体表示装置では、レンチキュラーレンズに対応する画素数が増大すると、垂直方向の解像度はそのまま維持されるが、水平解像度が１／ｎ（ｎ：方向別視差映像の個数）に顕著に減少するという短所がある。

図２は、本発明による立体映像表示装置において、一つのレンチキュラーレンズ片による方向別視差映像の分離形態を示す図面である。図示したように、一つのレンチキュラーレンズ片の縦軸は、平板表示素子１０の垂直軸と平行になるように構成される。同様に、レンチキュラーレンズ片の横軸（Ｘ）は、平板表示素子１０の水平方向に平行となる。この際、レンズ効果によってレンズの左側にある画素は観察者の右目にのみ見え、右側にある画素は左目にのみ見える。したがって、レンチキュラーレンズに対応する方向別視差映像は、レンチキュラーレンズの横軸方向に分離され、水平方向に７、２、４、６の順序に分離されて認識される。

図３は、本発明による立体映像表示装置において、方向別視差映像の分離形態を拡大して示す図面である。図示したように、平板表示素子１０上に方向別視差映像２、４、６、１、３、５、７がサンプリング及びマルチプレキシングされた後、周期的に繰り返して表示される。そして、これらの方向別視差映像がレンチキュラーレンズ板によって１、２、３、４、５、６、７の順序に分離されることが分かる。分離された視差映像は、立体空間において水平方向に７、６、５、４、３、２、１の順序で観察者に認識される。

したがって、従来の傾斜方式とは異なり、観察者は頭を傾けずとも最適な立体映像を鑑賞することができる。また、水平に分離されることで、立体空間も広がることが分かる。

以上、説明した内容を通じて、当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多様な変更、及び修正が可能であることが分かるだろう。したがって、本発明の技術的範囲は、実施形態に記載された内容に限定されるわけではなく、特許請求の範囲によって定められるべきである。

本発明の一実施形態における傾斜方式のレンチキュラー板を用いた立体映像表示装置の構造と、方向別視差映像の分離方式とを示す図面である。 本発明の一実施形態における立体映像表示装置で、一つのレンチキュラーレンズ片による方向別視差映像の分離形態を示す図面である。 本発明の一実施形態における立体映像表示装置で、方向別視差映像の分離形態を拡大して示す図面である。

符号の説明

１，２，３，４，５，６，７ 方向別視差映像
１０ 平板表示素子
１１ レンチキュラーレンズ板

Claims (15)

1. 複数個の方向別視差映像を表示する平板表示素子と、
   縦軸が前記平板表示素子の垂直軸と平行な複数個のレンチキュラーレンズ片を含み、該レンチキュラーレンズ片が、前記平板表示素子の前面に前記平板表示素子の水平軸と平行な複数個のラインを形成し、該ライン毎に所定の距離だけシフトされてなるレンチキュラーレンズ板と、
   を含むことを特徴とする立体映像表示装置。
2. 前記レンチキュラーレンズ板の前記各レンズ片の大きさは、
   
   横（Ｐ_h）＝３．５ｐ（Ｄ−ｄ）／３Ｄ
   縦（Ｐ_v）＝ｐ（Ｄ−ｄ）／Ｄ
   
   （ｐ：画素の水平方向の長さ、Ｄ：観察者と平板表示素子との距離、ｄ：平板表示素子とレンチキュラーレンズ板との距離）であることを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
3. 前記ライン毎の所定の距離は、観察者が設定したい立体映像の解像度によって変わることを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
4. 前記ライン毎の所定の距離は、１／６ｐ（ｐ：画素の水平方向の長さ）であることを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
5. 前記視差映像は、前記平板表示素子の水平方向に表示されることを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
6. 前記レンチキュラーレンズ板は、前記平板表示素子の映像がフォーカシングされる距離だけ前記平板表示素子から離隔させて配置されることを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
7. 前記平板表示素子は、ＬＣＤまたはＰＤＰであることを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
8. 複数個の方向別視差映像を表示する平板表示素子と、
   縦軸が前記平板表示素子の垂直軸と平行な複数個のレンチキュラーレンズ片を含み、該レンチキュラーレンズ片が前記平板表示素子の前面に水平方向に配列され、配列された前記レンチキュラーレンズ片が前記平板表示素子の水平軸と平行な複数個のラインを形成してなるレンチキュラーレンズ板と、
   を含むことを特徴とする立体映像表示装置。
9. 前記レンチキュラーレンズ片は、前記ライン毎に所定の距離だけシフトされていることを特徴とする請求項８記載の立体映像表示装置。
10. 前記レンチキュラーレンズ板の前記各レンズ片の大きさは、
    
    横（Ｐ_h）＝３．５ｐ（Ｄ−ｄ）／３Ｄ
    縦（Ｐ_v）＝ｐ（Ｄ−ｄ）／Ｄ
    
    （ｐ：画素の水平方向の長さ、Ｄ：観察者と平板表示素子との距離、ｄ：平板表示素子とレンチキュラーレンズ板との距離）であることを特徴とする請求項８記載の立体映像表示装置。
11. 前記ライン毎の所定の距離は、観察者が設定したい立体映像の解像度によって変わることを特徴とする請求項９記載の立体映像表示装置。
12. 前記ライン毎の所定の距離は、１／６ｐ（ｐ：画素の水平方向の長さ）であることを特徴とする請求項９記載の立体映像表示装置。
13. 前記視差映像は、前記平板表示素子の水平方向に表示されることを特徴とする請求項８記載の立体映像表示装置。
14. 前記レンチキュラーレンズ板は、前記平板表示素子の映像がフォーカシングされる距離だけ前記平板表示素子から離隔させて配置されることを特徴とする請求項８記載の立体映像表示装置。
15. 前記平板表示素子は、ＬＣＤまたはＰＤＰであることを特徴とする請求項８記載の立体映像表示装置。
    

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