JP2004519932A - ユーザ制御部を備える自動立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

ディスプレイと、画像の立体画像パラメータを制御するユーザ制御部とを有する、立体画像を生成する装置。該制御部は例えばつまみのように単一制御部であってもよく、１より多いパラメータを制御するものであっても良い。代わりに、それぞれが単一のパラメータを制御する２つの制御部を備えても良い。該装置は、自動立体画像である立体画像を生成するため前記ディスプレイに重なるレンティキュラスクリーンを更に有しても良い。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体画像を生成する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
立体画像はユーザによって観測されたとき三次元の画像として見えるものである。ユーザは三次元の効果を引き起こすため特別な眼鏡を装着する必要がある場合もあるが、表示が自動立体画像（ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）であるならば、そのような眼鏡は必要ない。
【０００３】
自動立体画像表示装置の例は、Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ １９９３におけるＤ．Ｓｈｅａｔ他による「３−Ｄ Ｄｉｓｐｌａｙｓ ｆｏｒ Ｖｉｄｅｏ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題された論文及び英国特許出願公開第ＧＢ−Ａ−２１９６１６６号に記載されている。これらの装置においては、表示は、表示素子の行と列のアレイを持ち空間光変調器として働くマトリクス型液晶ディスプレイパネルを有する、マトリクス型ディスプレイ装置によって生成される。レンティキュラシートの形をとる画像屈折装置が前記ディスプレイに重なる。前記レンティキュラシートを構成する微小レンズ（ｌｅｎｔｉｃｕｌｅ）は、（半）円柱形のレンズ素子を有するものだが、ディスプレイパネルの列の方向に延在し、それぞれの微小レンズは表示素子の隣接する列の２以上のグループそれぞれと重なり、表示素子の列に平行に延びる。このような装置においては一般に、例えばコンピュータディスプレイの画面のようなディスプレイの他のタイプの用途に使用されるように、液晶マトリクスパネルは従来の形のものであり、規則的に離隔された表示素子の行と列を有するが、その他の構成も提供可能である。
【０００４】
直視型の装置を考えると、前記表示を形成する画素（ｄｉｓｐｌａｙ ｐｉｘｅｌｓ）は前記ディスプレイパネルの表示素子によって構成される。それぞれの微小レンズが表示素子の２列に関連されている配列においては、各列の表示素子は、それぞれ２次元の（サブ）イメージの垂直方向のスライスを形成する。前記レンティキュラシートはこれら２つのスライスと、他のレンズ素子に関連する表示素子列からの対応するスライスとを、該シートの前面に居る観測者の左眼と右眼それぞれに導き、このことによって観測者は単一の立体画像を知覚することになる。それぞれの微小レンズが、行方向に隣接した４つかそれ以上の表示素子のグループに関連されており、各グループの対応する表示素子の列がそれぞれの２次元（サブ）イメージからの垂直方向のスライスを形成するように適切に構成された他のマルチビュー型の構成においては、観測者が頭を動かすにつれて、一連の順次の異なる立体的な画像が知覚され、例えば見回したときのような印象をつくり上げる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
最も単純な立体画像ディスプレイは、ユーザの右眼及び左眼に対して１つずつ、２つの異なった画像を生成する。当該２つの画像が生成され、該装置のディスプレイ上で合成されるとき、前記ユーザに関して多くの仮定が利用されている。例えば、前記ユーザの眼と眼の間の距離及び前記ディスプレイから前記ユーザまでの距離は、既知の平均値に基づいており、これらの値は表示される画像を生成する過程で利用される。このことは、あるユーザにとっては観測するのが不快であるか、又は焦点を合わせづらいか、若しくは全く見えない立体画像を生成してしまう。
【０００６】
従って本発明の目的は、改善された立体画像を生成する装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様によれば、画像を表示する表示手段と、当該表示手段により表示される画像の少なくとも１つの立体画像パラメータを制御するユーザ制御手段とを有する、立体画像を生成する装置が提供される。
【０００８】
本発明の第二の態様によれば、画像を表示するステップと、ユーザの入力に応じて該画像の少なくとも１つの立体画像パラメータを制御するステップとを有する、立体画像を生成する方法が提供される。
【０００９】
本発明によれば、立体画像がユーザの見る好みに合致するように該ユーザによって調節可能な、立体画像を生成する装置を提供することが可能となる。
【００１０】
以下、実施例を添付図面を参照しながら、例として説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、画像を表示する液晶ディスプレイ１０２の形をとる表示手段、アンテナ１０４及び標準的なコントローラ１０６を含む、立体画像を生成するための装置１００を示す。つまみ１０８（回転型制御）とアイコン１１０とが備えられており、これらの一方又は両方が、ディスプレイ１０２によって表示される画像の１つ以上の立体画像パラメータを調節するユーザ制御手段として働く。
【００１２】
ユーザが立体画像を見ているときに、該ユーザが表示された画像に不快感を感じたり、該ユーザが３次元の効果を得づらいといった、何らかの問題がある場合には、該ユーザは立体画像パラメータをつまみ１０８を使って調節することができる。当該ユーザ制御手段はハードウェアの形でなくても良く、ソフトウェアで実装し、従って例えばキーボード（図示していない）を介してユーザが調節できるアイコン１１０の形をとっても良い。リモートコントローラ１１２は前記ユーザ制御手段と通信するリモート装置として観測者に利用されることができる。
【００１３】
図２は立体（３次元）画像を生成するために２つの画像がどのように利用されるかを示す。１つの立方体が表示されるべき場合には、２つの異なる画像１２０と画像１２２（理解しやすいように点線で示した）とがｘ軸に沿って所定の距離だけ分離されて、ディスプレイ１２０に表示される。立体画像装置においては、前記ユーザは第１の画像１２０が左目だけに届き、第２の画像１２２が右目だけに届くようにする特殊な眼鏡を装着する。これらの画像は３次元の効果を与えるように脳で合成される。自動立体画像装置（以下、より詳細に説明する）においては、前記ディスプレイに重なる画像屈折手段が前記２つの画像を分離し、前記ユーザは特別な眼鏡を装着する必要は無い。
【００１４】
最終的に得られる画像に影響を与える基本的な２つの立体画像パラメータがある。第１のパラメータは画像の知覚される奥行きであり、該パラメータは画像１２０及び画像１２２の２つの画像のｘ軸方向の分離の量によって制御される。画像１２０と画像１２２とのｘ軸方向の分離が大きくなるほど、結果の立体画像の奥行きはより深くなる。第２のパラメータは、ディスプレイ１０２に対する相対的な画像の知覚位置であり、ｚ軸方向への奥行きに応じた２つの画像１２０及び１２２のｘ軸方向の分離の量によって制御される。図２においては、２つの画像１２０および１２２のｘ軸方向の分離は、全てのｚ軸方向への奥行きに関して一定である。結果の立体画像においては、物体の半分がディスプレイ１０２の前に見え、半分は後ろに見える。もしｘ軸方向の分離が一定でない場合、即ち例えば、画像１２２がｚ軸方向への奥行きに比例して変化する量だけ画像１２０から離れている場合には、結果の立体画像は、ディスプレイ１２０からより前に、又はより後ろに見える。画像１２０及び１２２の前面におけるより大きなｘ軸方向の分離は立体画像をより前方に引き伸ばし、画像１２０および１２２の背面におけるより大きなｘ軸方向の分離は、結果の立体画像をより後方に引き伸ばす。
【００１５】
単一制御つまみ１０８は、つまみ１０８が最小の位置にある場合に前記画像の知覚される奥行きは最小となり、つまみ１０８を最大の方向へ動かすにつれて画像の知覚される奥行きが増加するように、画像１２０および１２２のｘ軸方向の分離を制御するように構成される。
【００１６】
代わりに、つまみ１０８は第２の立体画像パラメータ、即ちディスプレイ１０２に対する相対的な画像の知覚位置を制御することもできる。つまみ１０８が両方のパラメータを組み合わせて制御することができるか、又は第２のつまみ（図示していない）が第２のパラメータを制御することができるようにしても良い。該つまみはスライド式などの単純な機械的な制御部であっても良い。
【００１７】
ユーザがつまみ１０８を調節するにつれて、要求される視覚的な変更を実現するために、３次元効果を生成するために利用される２つの画像が違う視点から再描画される。
【００１８】
直視（自動立体画像）型の表示装置の例を図３と図４とを参照しながら以下に説明する。この装置のより詳細な説明は欧州特許出願公開第ＥＰ−Ａ−０７９１８４７号に開示されており、本参照によってこの文献の開示内容は本明細書に組み込まれたものとする。
【００１９】
図３と図４とは単に模式図であり実際の縮尺に忠実に描かれていないことは理解されよう。図を理解しやすくするため、ある次元が誇張されたりする一方で他の次元が縮小されたりしている。
【００２０】
図３を参照すると、該表示装置は、空間光変調器として利用され、及び個々がアドレス指定可能で同様なサイズであり行と列方向にそれぞれ垂直に並べられた表示素子１２の２次元のアレイを有する、従来の液晶マトリクス型ディスプレイパネル１０を含む。一部の表示素子のみ示されているが、実際にはおよそ８００の列（又はフルカラーの表示を実現するためにＲＧＢトリプレットを備えるカラーの場合は２４００の列）と６００の行の表示素子がある。このようなパネルはよく知られており、ここでは詳細には述べない。
【００２１】
表示素子１２は略長方形の形をしており、２つの隣接する列の表示素子が列方向に延在するギャップによって区切られ、２つの隣接する行の表示素子が行方向に延在するギャップによって区切られる、という様に規則的に互いに離隔されている。パネル１０は、それぞれの表示素子がスイッチング素子に関連したアクティブマトリクス型のものであり、例えば表示素子に隣接して配置されたＴＦＴ又は薄型フィルムダイオード即ちＴＦＤを有する。
【００２２】
ディスプレイパネル１０は、本例では前記表示素子アレイの領域に渡って延在する平面バックライトを有する光源１４によって照明される。光源１４からの光は、表示の出力を生成するための従来方式によって該光を変調するために、駆動電圧の適切な印加によって駆動された個々の表示素子を備えるパネルを通して導かれる。このように生成される画像を構成する画素のアレイは、表示素子のアレイに対応し、それぞれの表示素子は対応する画素を形成する。
【００２３】
該パネル１０の出力面、即ち光源に面する面と反対側の面の上には、細長い平行な微小レンズ１６又はレンズ素子のアレイを有するレンティキュラシート１５の形をした画像屈折手段が配置されており、該手段は観測者の目に分離した画像を供給するための光学的な導波手段として働き、シート１５のパネル１０から遠い側に対面する観測者に対して立体画像を生成する。シート１５の前記微小レンズは従来の形をしており、例えば凸状の円柱形レンズ又は屈折率が段階的に変化する円柱形レンズとして形成される、光学的な円柱形の収束微小レンズ１６を有する。このようなレンティキュラシートをマトリクス型ディスプレイパネルに関連して利用する立体画像表示装置はこの分野ではよく知られているが、画素の列（表示素子の列に対応する）に平行に延在する微小レンズを備えるこのような装置における従来の構成とは異なり、図３における装置の微小レンズは画素の列に対して斜めに配置されており、即ち該微小レンズの縦方向の主軸が表示素子のアレイの列方向から傾いているということになる。このような構成は、上述した欧州特許出願公開第ＥＰ−Ａ−０７９１８４７号に記述されているように、低い解像度損失及び表示素子間のブラックエリアの強化されたマスキングという点において、多くの利点を提供することが分った。
【００２４】
微小レンズ１６のピッチは以下に説明するように、要求されるビュー（ｖｉｅｗ）の数に従って水平方向の表示素子のピッチに関して選択され、各微小レンズは、前記表示素子アレイの側部にあるものを除いて、前記表示素子アレイの上部から底部まで延在する。図４は前記ディスプレイパネルの代表的な一部について当該ディスプレイパネルと結合した前記微小レンズの構成の例を示す。前記微小レンズの長軸Ｌは列の方向Ｃに対して角度αだけ傾いている。本例では、平行なレンズ素子の長軸間の間隔は、ビュー（ｖｉｅｗ）が６つであるシステムを提供するような、行方向の表示素子のピッチに対する幅のものであり、及び表示素子の列に対する角度で傾いている。表示素子１２は当該素子が属するビュー番号に応じて数字（１から６）を付与されている。レンティキュラシート１５の個々の、実質的に同一の微小レンズは、ここでは符号１６により参照されるものだが、１行あたり凡そ３つの隣接する表示素子に対応する幅、即ち表示素子３つ分と間のギャップ３個分の幅を持つ。６つのビューの表示素子は、かくしてそれぞれの行に３つの素子を持つ、隣接する２つの行からの表示素子を有するグループに配置される。
【００２５】
個々に動作可能な前記表示素子が表示情報の印加により、２次元の画像の細いスライスが微小レンズの下の選択された表示素子によって表示されるように駆動される。前記パネルによって生成される表示は、それぞれの表示素子からの出力により構成される６つのインタリーブされた２次元の画像を有する。それぞれのレンズ素子１６は、光学軸が互いに違った方向を向き前記微小レンズの長軸のまわりに角度的に広がっている、下にあるそれぞれビュー番号１から６までが付与された表示素子からの６つの出力光線を提供する。適切な２次元画像情報が前記表示素子に適用され、及び観測者の眼が前記出力光線の異なるものを受光するのに適切な距離にある場合、３次元画像が知覚される。前記観測者の頭が水平方向（行方向）に動くにつれて、多くの立体画像が順次に観測される。かくして、観測者の２つの眼が、例えば全ての表示素子「１」から成る画像と、全ての表示素子「２」から成る画像とを、それぞれ観測する。観測者の頭が動くにつれて、全ての表示素子「３」から成る画像と全ての表示素子「４」から成る画像とがそれぞれの眼に観測され、次に全ての表示素子「３」から成る画像と全ての表示素子「５」から成る画像とが観測者のそれぞれの眼に観測される、等々となる。他の観測距離、例えばパネルにより近い距離においては、観測者は例えば、１つの眼でビュー「１」及びビュー「２」の画像を一緒に見て、もう片方の眼でビュー「３」及びビュー「４」の画像を一緒に見る。
【００２６】
表示素子１２の面は微小レンズ１６の焦点面に一致し、該微小レンズはこの目的のため適切に設計され離隔され、それ故表示素子１２の面内の位置は視角に対応する。従って、図４における破線Ａ上の全ての点は、１つの特定の水平方向（行方向）の視角において観測者により同時に見られ、同様に図４における破線Ｂ上の全ての点は違う視角から見られる。破線Ａは、ビュー「２」からの表示素子だけが見られる（単眼での）観測位置を表す。破線Ｂは、ビュー「２」及びビュー「３」両方からの表示素子が一緒に見られる（単眼での）観測位置を表す。そして破線Ｃは、ビュー「３」からの表示素子だけが見られる位置を表す。かくして、破線Ａから破線Ｂそして破線Ｃに相当する位置へと、片眼を閉じた観測者の頭が動くにつれて、ビュー「２」からビュー「３」への漸進的な移行が体験される。
【００２７】
前記斜めの微小レンズの構成は、モノクロディスプレイ及びカラーディスプレイ両方に適用することができる。例えば、カラーのマイクロフィルターのアレイが前記表示素子アレイに関連し、Ｒ−Ｇ−Ｂ列のトリプレット（即ち、３つの連続した表示素子列がそれぞれ赤、緑、青を表示する）として並ぶカラーフィルタにより構成されている液晶ディスプレイパネルに適用された図４の６つのビューの方式を考えてみると、もし第２行におけるビュー「１」の表示素子が「赤」である場合、第４行におけるビュー「１」の表示素子は「緑」となる。同様の状況は、他のビューについても起こる。従って、それぞれのビューは色の付いた行を持つが、それはカラーディスプレイの場合垂直解像度はモノクロディスプレイに比べて３分の１となることを意味する。
【００２８】
図１の実施例におけるのと同様に、ユーザが図３及び図４の自動立体表示を観測しているときに何らかの不快感がある場合は、該観測者は、第１の実施例に関して上述したものと同様の方法で、１つ以上の立体画像パラメータを調節することができる。
【００２９】
前記ユーザ制御手段は、例えばプラズマディスプレイ、シャッターグラス式ディスプレイ、及び相反する偏光を持つ２つの投射器を備えユーザが偏光グラスを装着するｉｍａｘ型ディスプレイなど、ディスプレイのあらゆる立体画像タイプに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リモートコントローラを備えた立体画像装置の正面図である。
【図２】立体画像を生成するために表示されるべき２つの画像を示す模式図である。
【図３】自動立体画像表示装置の模式的斜視図である。
【図４】６つのビュー出力を提供する、図３のディスプレイパネルの表示素子の一部の模式的平面図である。

Claims (15)

1. 画像を表示する表示手段と、該表示手段により表示される画像の２つの立体画像パラメータを制御するためのユーザ制御手段とを有し、前記ユーザ制御手段は単一制御部である、立体画像を生成する装置。
2. 前記表示手段に重なる画像屈折手段を更に有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記画像屈折装置はレンティキュラスクリーンである、請求項２に記載の装置。
4. 前記単一制御部はつまみである、請求項１、２又は３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記単一制御部はアイコンである、請求項１、２、３又は４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記ユーザ制御部と通信するリモート装置を更に有する、請求項１、２、３、４又は５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記立体画像パラメータは前記画像の知覚される奥行きである、請求項１、２、３、４、５又は６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記立体画像パラメータは前記表示手段に対する知覚位置である、請求項１、２、３、４、５、６又は７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記単一制御部が最小の位置にある場合、前記画像の知覚される奥行きが最小になり、前記単一制御部を最小の位置から最大の位置へと動かすに従って、該画像の知覚される奥行きが増大するように前記装置が構成されている、請求項７に記載の装置。
10. 前記表示手段は液晶ディスプレイである、請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９のいずれか一項に記載の装置。
11. 画像を表示するステップと、単一制御部を介したユーザからの入力に応じて該画像の２つの立体画像パラメータを制御するステップとを有する、立体画像を生成する方法。
12. 前記画像は自動立体画像である、請求項１１に記載の方法。
13. 前記立体画像パラメータが前記画像の知覚される奥行きである、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 立体画像パラメータが該表示装置に対する前記画像の知覚位置である、請求項１１、１２又は１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 請求項１１ないし１４のいずれか一項に記載の方法を実行するコンピュータプログラム。