JP2005284044A - Stereoscopic image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多方向から撮影した視差画像を夫々対応する空間領域に分離して提示することにより左右眼視差を利用した立体視を可能とし、さらに運動視差を表現可能な立体画像表示装置に関するものである。 The present invention relates to a stereoscopic image display device that enables stereoscopic viewing using left-right eye parallax and presents motion parallax by separating and presenting parallax images taken from multiple directions into corresponding spatial regions. It is.
特殊な眼鏡型のフィルターを使用することなく、立体視を可能とするパララックス・パノラマグラム方式の立体画像表示装置が知られている。 2. Description of the Related Art A parallax / panoramagram type stereoscopic image display apparatus that enables stereoscopic viewing without using a special glasses-type filter is known.
図17は、従来のパララックス・パノラマグラム方式の立体画像表示装置の一例であり、立体画像表示装置から距離L離れた観察位置に特に4個の異なる画像を水平方向に分離して表示することが可能なものを示す。 FIG. 17 shows an example of a conventional parallax / panoramagram type stereoscopic image display device, in which four different images are displayed separately in the horizontal direction at an observation position at a distance L from the stereoscopic image display device. Indicates what is possible.
図17に示す立体画像表示装置は、4枚の視差画像を合成して得られる合成視差画像を表示するディスプレイ101と、当該ディスプレイ101上の各視差画像からの表示光をそれぞれ対応する観察位置に分離して提示するためのレンチキュラーレンズ102から構成される。図17に示す立体画像表示装置は、特に各視差画像を縦ストライプ状に配置した合成視差画像を使用する例を示している。
The stereoscopic image display device shown in FIG. 17 has a
図18は、図17に示した立体画像表示装置により、視差画像が観察位置に分離して提示される様子を示す図である。ディスプレイ101上の合成視差画像内の各視差画像(1〜4)からの表示光がレンチキュラーレンズ102によってそれぞれ対応する観察位置(1〜4)に分離して提示される。
FIG. 18 is a diagram illustrating a state in which a parallax image is presented separately at an observation position by the stereoscopic image display device illustrated in FIG. 17. Display lights from the parallax images (1 to 4) in the synthesized parallax image on the
図20は、特開平9−236777、図21は特開昭57−27546で開示されたディスプレイ上の合成視差画像の配置と、それに対応したレンチキュラーレンズの構成を示す図である。図20は7枚の視差画像(1〜7)、図21は2枚の視差画像(RL)をそれぞれ合成した合成視差画像を用いる場合を示している。 FIG. 20 is a diagram showing the arrangement of synthetic parallax images on a display disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-236777 and FIG. 21 showing the configuration of a lenticular lens corresponding thereto. 20 shows a case where seven parallax images (1 to 7) are used, and FIG. 21 shows a case where a combined parallax image obtained by synthesizing two parallax images (RL) is used.
図20、図21においては合成視差画像を用いて立体像を観察する際の解像度の低下を改善するために、対応する視差画像を表示する画素の位置を各水平画素列ごとに順次水平方向にずらして千鳥状に配置している。また、この画素配置に対応して、レンチキュラーレンズの母線の方向を異なる水平画素列内の対応する画素を結ぶ方向に一致させることで、図17に示すものと同様に各視差画像を分離して提示している。
しかしながら、上記説明した従来の立体画像表示装置は以下のような問題点を有している。図18に示されるように、図17に示した立体画像表示装置では、合成視差画像を構成する一組の画素群が対応するレンズにより観察位置に拡大して提示されるため、ディスプレイ上の画素間に存在する暗部(ブラック・ストライプ)も同様に拡大して観察位置に提示される。図19は、図18の観察位置における輝度分布を示す図である。各視差画像が観察可能な観察領域の間にブラック・ストライプに起因する画像の提示されない暗部が発生することが分かる。 However, the above-described conventional stereoscopic image display device has the following problems. As shown in FIG. 18, in the stereoscopic image display device shown in FIG. 17, a set of pixels constituting a composite parallax image is presented enlarged to an observation position by a corresponding lens. The dark part (black stripe) existing in between is also enlarged and presented at the observation position. FIG. 19 is a diagram showing a luminance distribution at the observation position in FIG. It can be seen that a dark portion where no image is presented due to the black stripe occurs between the observation regions where each parallax image can be observed.
また、図21に示した立体画像表示装置では、レンチキュラーレンズの母線がディスプレイ上の画素に対して大きく傾いているため、各視差画像の観察領域が重なりあってクロストークが大きくなり不自然な表示となってしまう。 Further, in the stereoscopic image display device shown in FIG. 21, since the bus line of the lenticular lens is greatly inclined with respect to the pixels on the display, the observation areas of the respective parallax images are overlapped and crosstalk is increased, resulting in an unnatural display. End up.
特に図20に示した立体画像表示装置では、異なる3枚以上の視差画像の観察領域が相互に重なり、視差画像間のクロストークにより良好な立体観察が困難になる。 In particular, in the stereoscopic image display apparatus shown in FIG. 20, the observation areas of three or more different parallax images overlap each other, and good stereoscopic observation becomes difficult due to crosstalk between parallax images.
さらに、図20及び21に示した立体画像表示装置では、観察位置において同じ視点の視差画像がレンチキュラーレンズの母線の方向だけ傾いて分布するため、観察者が表示画面の上下方向に移動した場合、不自然な運動視差が観察される。 Furthermore, in the stereoscopic image display device shown in FIGS. 20 and 21, since the parallax images of the same viewpoint are distributed in an inclined direction only in the direction of the lenticular lens at the observation position, when the observer moves in the vertical direction of the display screen, Unnatural motion parallax is observed.
本発明は上記の問題点を解消して、観察領域の間の暗部を目立たなくすると共に、視差画像間のクロストークを抑制し、さらに観察者が表示画面の上下方向に移動した場合において不自然な運動視差が発生しない、良好な立体観察が可能である立体画像表示装置を提供することを課題とする。 The present invention solves the above-described problems, makes dark portions between observation regions inconspicuous, suppresses crosstalk between parallax images, and further unnatural when an observer moves up and down the display screen. It is an object of the present invention to provide a stereoscopic image display device that does not generate significant motion parallax and enables good stereoscopic observation.
二次元的に配置された複数の四角形の画素を有し、複数の視差画像を合成して得られる合成視差画像を表示する表示素子と、該表示された合成視差画像に含まれる複数の視差画像をそれぞれ対応する少なくても水平方向に配置された観察位置に提示するように表示装置からの表示光を分離する分離手段とを有する立体画像表示装置において、該分離手段は少なくても水平方向に光学的パワーを有する複数のシリンドリカルレンズを有し、該表示素子の水平方向の画素列と、それに対応する該複数のシリンドリカルレンズからなる列において、該画素列内の画素を仕切る境界線は該シリンドリカルレンズの母線と非平行であって、上下に隣接するシリンドリカルレンズ列間で相互の母線が不連続であることを特徴とする立体画像表示装置を提供する。 A display element that has a plurality of square pixels arranged two-dimensionally and displays a synthesized parallax image obtained by synthesizing a plurality of parallax images, and a plurality of parallax images included in the displayed synthesized parallax image In a stereoscopic image display device having separating means for separating display light from the display device so as to present at corresponding observation positions arranged at least in the horizontal direction. A boundary line that divides pixels in the pixel column in the pixel column in the horizontal direction of the display element and the corresponding column of the plurality of cylindrical lenses has a plurality of cylindrical lenses having optical power. Provided is a stereoscopic image display device characterized in that the generatrix is non-parallel to the lens generatrix and the generatrix is discontinuous between adjacent cylindrical lens rows That.
以上説明したように、本発明の立体画像表示装置により、縦ストライプ合成画像、或いは、千鳥配列したレンチを用いる立体画像表示装置において、黒縞模様が目立たない立体画像表示装置を提供することができる。 As described above, the stereoscopic image display device according to the present invention can provide a stereoscopic image display device in which black stripes are not noticeable in a vertical stripe composite image or a stereoscopic image display device using a staggered wrench. .
さらに、黒縞模様とクロストークの程度をコントロールすることができるので、立体画像表示装置の使用用途に応じて黒縞模様とクロストークの程度を任意に設定することができる。 Furthermore, since the black stripe pattern and the degree of crosstalk can be controlled, the black stripe pattern and the degree of crosstalk can be arbitrarily set according to the usage application of the stereoscopic image display apparatus.
以下、各実施例を参照して、本発明に係る立体画像表示装置について具体的に説明する。 Hereinafter, the stereoscopic image display device according to the present invention will be described in detail with reference to each embodiment.
図1は本発明の第1の実施例に係る立体画像表示装置を示す図である。図1に示すように、立体画像表示装置はディスプレイ101とレンチキュラーレンズ(以下、レンチ)105から構成される。ディスプレイ101は縦横のブラック・ストライプによって区切られた画素を有しており、複数の視差画像を合成して得られる縦ストライプ状の合成視差画像を表示する。尚、本明細書内では、ディスプレイ101等の外枠の内で上下の枠の部分が水平方向を向いているものとして説明する。他の実施例についても同様である。
FIG. 1 is a diagram showing a stereoscopic image display apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the stereoscopic image display apparatus includes a
図2は縦ストライプ状の合成視差画像の製作方法を示す図である。縦ストライプ状の合成視差画像は、各視差画像を縦ストライプ状に分割したものを順次横方向に組合わせて製作される。本実施例においては4枚の視差画像から合成した合成視差画像を用いて説明するが、任意の枚数の視差画像からなる合成視差画像に対して本発明を適用することができる。 FIG. 2 is a diagram illustrating a method for producing a vertical-striped synthetic parallax image. The vertical stripe-shaped composite parallax image is produced by sequentially combining the parallax images divided into vertical stripes in the horizontal direction. In the present embodiment, description will be made using a synthesized parallax image synthesized from four parallax images, but the present invention can be applied to a synthesized parallax image made up of an arbitrary number of parallax images.
図示のようにレンチ105は、ディスプレイ101の表示面側に設けられている。レンチ105を構成する各シリンドリカルレンズは、横方向には合成視差画像内で各視差画像(1〜4)を表示する一組の画素群に対応した幅を有し、縦方向には各画素の上下幅に対応した高さを有している。各シリンドリカルレンズを介してディスプレイ101からの表示光がレンチ105から距離Lだけ離れた観察位置で各視差画像を水平方向に分離して表示するようにレンチ105が配置される。
As shown, the
図3は、レンチ105を構成する単位シリンドリカルレンズとディスプレイ101の画素との関係を示す図である。本実施例に係るレンチ105を構成する各シリンドリカルレンズは、前述のように横方向に隣接する各視差画像を表示する一組の画素群に対して水平方向に作用するものであって、その母線がディスプレイ101の垂直方向に長いブラック・ストライプに対して所定の角度θ傾いている。レンチ105は当該シリンドリカルレンズを縦方向についてはディスプレイ101の垂直方向に長いブラック・ストライプの方向に、水平方向については水平方向に長いブラック・ストライプの方向に二次元的に複数個並べたものである。この結果、レンチ105は横方向には各視差画像に対応する一組の画素群に含まれる画素数毎に、縦方向には一画素毎に光学的作用が不連続となるような構成を有している。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the unit cylindrical lens constituting the
本実施例のレンチ105の光学的作用について、レンチ105を横切る任意の水平断面内(例えば図3のC3断面)における光学的作用は従来例として図17に示したものと基本的に同様であり、ディスプレイ101上の各視差画像に対応する画素から放射された表示光は、図18に示した輝度分布で観察位置上の所定の領域から観察される。
The optical action of the
一方、本実施例においてはレンチ105の各シリンドリカルレンズの母線がディスプレイ101の垂直方向に長いブラック・ストライプに対して所定の角度θ傾いているため、単位シリンドリカルレンズの縦方向の位置により観察位置上に到達する光線の輝度分布が変化する。
On the other hand, in the present embodiment, the bus line of each cylindrical lens of the
図4は、ディスプレイ101に対して、レンチ105の単位シリンドリカルレンズ105aが水平方向にずれた場合の光路の変化を示す図である。また図5は、図3におけるレンチ105のC1〜C5断面を通過した光線の観察位置における輝度分布を示す図である。図4に示すように、各画素に対して単位シリンドリカルレンズ105aが水平方向にずれた場合、観察位置での輝度分布が変化する。このため、図3に示すように単位シリンドリカルレンズ105aの母線が傾いている場合には、C1〜C5断面をそれぞれ通過した光線の作る輝度分布は図5に示すように相互にずれることとなる。実際には無数の断面が考慮されて、それぞれの画素が観察位置上に作る輝度分布は図3下段に示すように台形型の分布、又は三角形型の分布となる。
FIG. 4 is a diagram showing a change in the optical path when the unit cylindrical lens 105a of the
以上のように、単位シリンドリカルレンズ105aの母線の傾きを持たせて、ディスプレイ101上の画素が観察位置上に作る表示領域の輝度分布を台形型の分布とすることで、図17に示した従来の立体画像表示装置で見られた矩形の輝度分布の場合と比較して、画像の提示されない暗部の幅を減少させることができる。一方、さらに単位シリンドリカルレンズ105aの母線の傾きを大きくして隣接する台形が重なった場合には暗部が解消して一定の輝度を有するようになる一方で、その重なり部は異なる画像が混合するクロストークとなるため、輝度分布間の過剰な重複は望ましくない。
As described above, the luminance distribution of the display area created by the pixels on the
以上から、観察位置上に作る表示領域間の輝度とクロストークを生じる幅はトレードオフの関係にあって、単位シリンドリカルレンズ105aの母線の傾きθの値を変化させることにより、表示装置の用途などに応じて所望の特性にコントロールすることができる。 From the above, the brightness between the display areas formed on the observation position and the width of the crosstalk are in a trade-off relationship, and the use of the display device can be made by changing the value of the inclination θ of the bus of the unit cylindrical lens 105a. The desired characteristics can be controlled according to the above.
また、観察位置において同じ視点の視差画像が表示画面の上下方向に分布するため、観察者が表示画面の上下方向に移動した場合においても不自然な運動視差が発生しない。 In addition, since parallax images of the same viewpoint are distributed in the vertical direction of the display screen at the observation position, no unnatural motion parallax occurs even when the observer moves in the vertical direction of the display screen.
図6は、それぞれ単位シリンドリカルレンズ105aの母線の傾きθを所定の値にした場合の各観察領域の輝度分布を示す図である。図6においては、ディスプレイ101の水平方向の画素ピッチをHd、水平方向の開口率をk(0<k<1)、垂直方向の画素ピッチをVdとしている。また、これにより各画素の水平幅はk・Hd、水平方向のブラックマトリクス(非表示部)の幅は(1−k)・Hdと示される。
FIG. 6 is a diagram showing the luminance distribution of each observation region when the inclination θ of the generatrix of each unit cylindrical lens 105a is set to a predetermined value. In FIG. 6, the horizontal pixel pitch of the
図6(1)に示すように、単位シリンドリカルレンズ105aの母線10の傾きθが(1)式を満たす場合には、各画素の最上部と最下部を射出した光線が単位シリンドリカルレンズ105aにより観察位置に作る輝度分布の位置が、観察位置での非表示領域の幅と同じ量だけ相互にずれることとなる。このため、各画素の作る輝度分布は台形となり、水平方向に隣接する画素の輝度分布が接するため、輝度が完全に無くなる観察位置を無くすることができる。また、この場合には水平方向に隣接する画素の輝度分布が重畳していないことからクロストークが観察されない一方で、輝度の低い観察位置が発生してしまうこととなる。
tanθ=(1−k)・Hd/Vd (1)式
これに対し、図6(2)に示すように、シリンドリカルレンズ105aの母線10の傾きθが(2)式を満たす場合には、各画素の最上部と最下部を射出した光線が単位シリンドリカルレンズ105aにより観察位置に作る輝度分布の位置が、観察位置での当該輝度分布の幅と同じ量だけ相互にずれることとなる。このため、各画素の作る輝度分布は三角形となり、水平方向に隣接する画素の輝度分布が重畳してクロストークが生じるが、各観察位置での輝度のばらつきが概ね一様となる。
tanθ=k・Hd/Vd (2)式
また、図6(3)に示すように、シリンドリカルレンズ105aの母線10の傾きθが(3)式を満たす場合には、各画素の最上部と最下部を射出した光線が単位シリンドリカルレンズ105aにより観察位置に作る輝度分布の位置が、観察位置での当該輝度分布の1ピッチと同じ量だけ相互にずれることとなる。このため、各画素の作る輝度分布は台形となり、水平方向に隣接する画素の輝度分布が重畳してクロストークが生じるが、各観察位置での輝度が一定となる。
tanθ=Hd/Vd (3)式
更に、図6(4)に示すように、シリンドリカルレンズ105aの母線10の傾きθが(4)式を満たす場合には、各画素の作る輝度分布は台形となり水平方向に隣接する画素とのクロストークが生じるが、更にその隣の画素とのクロストークが生じることはない。
tanθ=(2−k)・Hd/Vd (4)式
以上から、単位シリンドリカルレンズ105aの母線10の傾きθは、(1−k)・Hd/Vd≦tanθ≦(2−k)・Hd/Vdを満たす範囲にあることが望ましい。また、クロストークの発生の程度を抑制するためには、(1−k)・Hd/Vd≦tanθ≦Hd/Vdを満たす範囲にあることが望ましい。但し、シリンドリカルレンズ105aの形状誤差や散乱作用がある場合には、基本的な輝度分布が図5に示すような矩形とならず台形になるため、使用するレンチ105に応じて単位シリンドリカルレンズ105aの母線10の傾きθを調節することが望ましい。
As shown in FIG. 6A, when the inclination θ of the generating line 10 of the unit cylindrical lens 105a satisfies the expression (1), the light beams emitted from the uppermost part and the lowermost part of each pixel are observed by the unit cylindrical lens 105a. The positions of the luminance distributions created at the positions are shifted from each other by the same amount as the width of the non-display area at the observation position. For this reason, the luminance distribution formed by each pixel is trapezoidal, and the luminance distribution of pixels adjacent in the horizontal direction is in contact, so that an observation position where the luminance is completely eliminated can be eliminated. In this case, since the luminance distribution of pixels adjacent in the horizontal direction is not superimposed, crosstalk is not observed, but an observation position with low luminance is generated.
tan θ = (1−k) · Hd / Vd (1) On the other hand, as shown in FIG. 6 (2), when the inclination θ of the generatrix 10 of the cylindrical lens 105a satisfies the equation (2), The position of the luminance distribution formed at the observation position by the unit cylindrical lens 105a by the light beams emitted from the uppermost part and the lowermost part of the pixel is shifted from each other by the same amount as the width of the luminance distribution at the observation position. For this reason, the luminance distribution created by each pixel is triangular, and the luminance distribution of pixels adjacent in the horizontal direction is superimposed to cause crosstalk, but the luminance variation at each observation position is substantially uniform.
tan θ = k · Hd / Vd (2) Further, as shown in FIG. 6 (3), when the inclination θ of the bus 10 of the cylindrical lens 105a satisfies the equation (3), The position of the luminance distribution formed at the observation position by the light beam emitted from the lower part by the unit cylindrical lens 105a is shifted from the other by the same amount as one pitch of the luminance distribution at the observation position. For this reason, the luminance distribution formed by each pixel is trapezoidal, and the luminance distribution of pixels adjacent in the horizontal direction is superimposed to cause crosstalk, but the luminance at each observation position is constant.
tan θ = Hd / Vd (3) Further, as shown in FIG. 6 (4), when the inclination θ of the bus 10 of the cylindrical lens 105a satisfies the equation (4), the luminance distribution formed by each pixel becomes a trapezoid. Crosstalk with a pixel adjacent in the horizontal direction occurs, but crosstalk with a neighboring pixel does not occur.
tan θ = (2-k) · Hd / Vd (4) From the above, the inclination θ of the bus 10 of the unit cylindrical lens 105a is (1−k) · Hd / Vd ≦ tan θ ≦ (2−k) · Hd / It is desirable to be in a range that satisfies Vd. Further, in order to suppress the degree of occurrence of crosstalk, it is desirable to be in a range satisfying (1−k) · Hd / Vd ≦ tan θ ≦ Hd / Vd. However, when there is a shape error or scattering action of the cylindrical lens 105a, the basic luminance distribution is not rectangular as shown in FIG. 5 but becomes trapezoidal, so that the unit cylindrical lens 105a has a shape corresponding to the
また、図7は、図1で説明した実施例の変形例である立体画像表示装置である。図7においては、ディスプレイ119は、図示のように縦方向のブラック・ストライプが垂直方向に対して角度θだけ傾いた略平行四辺形の画素を水平および垂直方向に複数個並べたものであり、上下に隣接する画素の水平行間では、縦方向のブラック・ストライプが連続していない。このようなディスプレイ119を用いることにより、従来から用いられている縦方向に連続した母線を有するレンチ102を使用した場合においても、ディスプレイ119の各画素とレンチ102を構成するシリンドリカルレンズの相対的な位置関係が図1の場合と同じになる。このため、ディスプレイ119の画素の傾きθを適切にすることにより、黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
FIG. 7 shows a stereoscopic image display apparatus which is a modification of the embodiment described in FIG. In FIG. 7, the display 119 has a plurality of substantially parallelogram pixels arranged in the horizontal and vertical directions in which the vertical black stripes are inclined at an angle θ with respect to the vertical direction as shown in the figure. The vertical black stripes are not continuous between the horizontal rows of pixels adjacent vertically. By using such a display 119, even when a
また、図8は、図1で説明した実施例の別の変形例である立体画像表示装置である。図8は、図1における光路分離手段であるレンチ105を、縦方向の辺が垂直方向に対して角度θだけ傾いた略平行四辺形の開口部を有したマスク107で置換したものである。マスク107を用いた場合にも、傾きθを適切にすることにより、黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
FIG. 8 shows a stereoscopic image display apparatus which is another modification of the embodiment described in FIG. 8 is obtained by replacing the
また、図7に示した構成の変形例として、縦方向に連続した母線を有するレンチ102を縦方向に連続した開口を持つ従来のパララックスバリアに変更してもよい。この場合にも、図7の場合と同様に左右に隣接する画素間のブラック・ストライプを角度θだけ傾けることによって、黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
Further, as a modification of the configuration shown in FIG. 7, the
図9は図7に示した構成の変形例であって、ディスプレイ119として図示のように画素の形状が「く」の字状のものを用いる例を示している。IPS方式の液晶パネルでは、図示のように画素の形状が「く」の字状になっているものが代表的である。 FIG. 9 shows a modification of the configuration shown in FIG. 7, and shows an example in which a display 119 having a pixel shape of “<” is used. A typical IPS liquid crystal panel has a pixel shape of “<” as shown in the figure.
図9においては、画素の各水平列内で、各画素間の境界であるブラック・ストライプが垂直方向を向いていないため、レンチ102を構成するシリンドリカルレンズの母線とディスプレイ119のブラック・ストライプが相対的に傾きをもって配置され、台形状の輝度分布を観察位置に作ることができる。また、この傾きを調整することにより上記と同様に黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
In FIG. 9, in each horizontal row of pixels, the black stripe that is the boundary between the pixels does not face the vertical direction, so the bus of the cylindrical lens constituting the
図9では「く」の字状の画素を持つディスプレイの例を示したが、画素の形状はこれに限定されることは無く、画面を隙間無く埋められる形状であって、各水平画素行の対応する画素が垂直方向に直線状に配置可能な形状であればよい。例えば、図7に示した平行四辺形型や、交互に上下に反転した台形型の画素形状であっても良い。また、画素を構成する外周は直線である必要が無く、例えば円弧上であってもよい。 Although FIG. 9 shows an example of a display having a “<”-shaped pixel, the shape of the pixel is not limited to this, and the screen can be filled without any gaps. Any shape can be used as long as the corresponding pixels can be arranged linearly in the vertical direction. For example, it may be a parallelogram type shown in FIG. 7 or a trapezoidal pixel shape that is alternately inverted up and down. Moreover, the outer periphery which comprises a pixel does not need to be a straight line, for example, may be on a circular arc.
図10は本発明の第2の実施例に係る立体画像表示装置を示す図である。本実施例に係る立体画像表示装置は第1の実施例で説明した立体画像表示装置と同様に、ディスプレイとレンチから構成されるが、以下に説明するように細部の構成が異なっている。以下、第1の実施例で説明した立体画像表示装置と異なる点について説明する。 FIG. 10 is a diagram showing a stereoscopic image display apparatus according to the second embodiment of the present invention. The stereoscopic image display apparatus according to the present embodiment includes a display and a wrench as in the stereoscopic image display apparatus described in the first embodiment. However, the detailed configuration differs as described below. Hereinafter, differences from the stereoscopic image display apparatus described in the first embodiment will be described.
ディスプレイ108はディスプレイ101と同様に縦横のブラック・ストライプによって区切られた画素を有しているが、表示する合成視差画像の合成様式の点でディスプレイ101と異なっている。
The
図11は本実施例における合成視差画像の制作方法を示す図である。本実施例における合成視差画像は、合成する各視差画像を二次元的に分割したものを順次組合わせて製作される。本実施例においては4枚の視差画像から合成した合成視差画像を用いて説明するが、任意の枚数の視差画像からなる合成視差画像に対して本発明を適用することができる。 FIG. 11 is a diagram illustrating a method for producing a composite parallax image in the present embodiment. The synthesized parallax image in the present embodiment is produced by sequentially combining parallax images to be synthesized in two dimensions. In the present embodiment, description will be made using a synthesized parallax image synthesized from four parallax images, but the present invention can be applied to a synthesized parallax image made up of an arbitrary number of parallax images.
図11に示すように、ディスプレイ108には、4個の異なる観察位置に対応する視差画像を縦横に分解して所定の順番で行列状に並べて合成した行列状合成画像(=同一視点の画素を対角にずらした第1の行列状合成画像)を表示している。つまり、各横方向の画素行には各視差画像を表示する画素が同一の順序で配置されているが、上下に一段異なる画素行では、対応する各視差画像を表示する画素が横方向に所定の量(図10では一画素分)だけずらされている。この結果、各縦方向の画素列にも各視差画像を表示する画素が同一の順序で配置され、相互に所定のずれを有している。
As shown in FIG. 11, the
図2で説明した縦ストライプ合成画像では、1つの視点で観察される画像の解像度が水平方向のみ低下しているのに対し、行列状合成画像では解像度の低下を水平垂直方向に分散している。このため行列状合成画像を用いるものでは、水平方向のみ解像度が低下するものに対して、解像度の低下を目立たなくすることができる。 In the vertical stripe composite image described in FIG. 2, the resolution of the image observed from one viewpoint is reduced only in the horizontal direction, whereas in the matrix-like composite image, the resolution reduction is dispersed in the horizontal and vertical directions. . For this reason, in the case of using a matrix-like composite image, the reduction in resolution can be made inconspicuous compared to the case in which the resolution is reduced only in the horizontal direction.
レンチ109は、レンチ105と同様にディスプレイ108の表示面側に設けられている。また、レンチ109を構成する単位シリンドリカルレンズ109aは、ディスプレイ108上の画素との対応関係においてシリンドリカルレンズ105aと同様であり、また、母線がディスプレイ108の垂直方向に長いブラック・ストライプに対して所定の角度θ傾いている点でも同様である。
The
一方、ディスプレイ108に表示される合成視差画像内の画素配置がディスプレイ101と異なることに対応して、レンチ109は単位シリンドリカルレンズ109aの配置の仕方においてレンチ105と異なっている。つまり、上記で説明したように、ディスプレイ108では上下に一段異なる画素行間で、対応する各視差画像を表示する画素が横方向に所定の量だけずらされているため、これに対応して上下に隣接する単位シリンドリカルレンズ109a間でも母線の位置が所定の量だけずらされている。図10においては、母線間のピッチHLに対して、上下に隣接する単位シリンドリカルレンズ109a間でHL/4だけずらして垂直方向に並べられている。
On the other hand, the
図12は、図10に示した立体画像表示装置の水平断面内の光路を示す図である。図12に示すように、上下に隣接する単位シリンドリカルレンズ109aの水平行が水平方向にHL/4だけずれることで、画素配置が図10に示す場合にも、各視差画像がそれぞれ対応する観察位置に提示される。図中、基準とする状態(画素行108aに対応)を実線で示し、HL/4ずれた状態(画素行108bに対応)を破線で示す。単位シリンドリカルレンズ109aが図中右方へHL/4ずれた時、ディスプレイ108の表示も右方へHdずれる位置関係になっている。
FIG. 12 is a diagram showing an optical path in a horizontal section of the stereoscopic image display device shown in FIG. As shown in FIG. 12, the horizontal positions of the
ディスプレイ108では、上下に隣接する画素行間で一画素分だけ対応する画素がずらされた状態について示したが、それ以外のずらし量の場合もレンチ109内の単位シリンドリカルレンズ109aの配置を対応させることで、同様の表示を行うことができる。
In the
以上の構成により、第1の実施例と同様に第2の実施例についても、単位シリンドリカルレンズ109aの母線の傾きθの値を変化させることにより、表示装置の用途などに応じて観察位置上に作る表示領域間の輝度(黒縞模様)とクロストークを生じる幅の関係を所望の特性にコントロールすることができる。
With the above configuration, in the second embodiment as well as in the first embodiment, the value of the inclination θ of the generating line of the unit
図13は、第2実施例の変形例を示す。図13に示すように、第1実施例と同様、光路分離手段であるレンチ109の替わりに縦方向の辺が垂直方向に対して角度θだけ傾いた略平行四辺形の開口部を有したマスク113を用いても良い。マスク113を用いた場合にも、傾きθを適切にすることにより、黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
FIG. 13 shows a modification of the second embodiment. As shown in FIG. 13, in the same way as in the first embodiment, a mask having a substantially parallelogram-shaped opening whose longitudinal side is inclined by an angle θ with respect to the vertical direction instead of the
また、本実施例においても図7或いは図9に示すような、画素の各水平列内で、各画素間の境界であるブラック・ストライプが垂直方向を向いていないディスプレイを用いることができる。この場合、レンチ109を構成するシリンドリカルレンズの母線、或いは、マスク113の開口部の列における辺を、ディスプレイのブラック・ストライプと相対的に傾きをもって配置することにより、台形状の輝度分布を観察位置に作ることができる。また、この傾きを調整することにより上記と同様に黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
Also in this embodiment, as shown in FIG. 7 or FIG. 9, it is possible to use a display in which the black stripe that is the boundary between the pixels does not face the vertical direction in each horizontal row of pixels. In this case, the trapezoidal luminance distribution can be obtained by locating the side of the cylindrical lens constituting the
図14は本発明の第3の実施例に係る立体画像表示装置であり、図10を用いて説明した第2の実施例に係る立体画像表示装置を更に改良したものであって、以下に説明するように細部の構成が異なっている。以下、第2の実施例で説明した立体画像表示装置と異なる点について説明する。 FIG. 14 shows a stereoscopic image display apparatus according to the third embodiment of the present invention, which is a further improvement of the stereoscopic image display apparatus according to the second embodiment described with reference to FIG. The composition of details is different as you do. Hereinafter, differences from the stereoscopic image display apparatus described in the second embodiment will be described.
本実施例で用いるレンチ114は、第2の実施例と同じ単位シリンドリカルレンズ109aから構成されるが、その配置の方法の点で第2の実施例のレンチ109と異なる。本実施例で用いるレンチ114においては、上下に隣接する単位シリンドリカルレンズ109aの水平行が水平方向にHL/4+△vn(n=1,2,3・・・)だけずらして配置される。ここで、△vnはHL/4に比べて十分に小さな水平方向の微小距離であって、レンチ114全面ではΣ△vn=0なるようにされている。
The wrench 114 used in this embodiment is composed of the same unit
図14に示すように、レンチ114を構成する単位シリンドリカルレンズ109aの母線は垂直方向に対して角度θだけ傾いているので、単位シリンドリカルレンズ109aの各水平行の作る輝度分布は、図6に示したように角度θに応じたパターンとなる。ここで、図6を用いて先に説明したように、角度θにより輝度分布を均一化して黒縞模様の発生を抑制することと、クロストークを抑制することはトレードオフの関係にある。このため、クロストークを一定以下にしようとする場合には、必ずしも単位シリンドリカルレンズ109aの各水平行の作る輝度分布は一様にならない。このため、第2の実施例で説明したような、上下に隣接する画素行間で画素をずらしたことに対応して上下に隣接する単位シリンドリカルレンズ109aの水平行を例えばHL/4づつずらした場合には、全ての単位シリンドリカルレンズ109aの作る輝度分布も一様にはならず、観察位置によって画面が明るく見える位置と暗くなる位置が発生してしまうこととなる。
As shown in FIG. 14, since the generating line of the unit
これに対し、単位シリンドリカルレンズ109aの各水平行が水平方向にさらに△vずれた場合を考える。
On the other hand, consider a case where each horizontal line of the unit
図15は、複数の単位シリンドリカルレンズ109aの水平行をそれぞれ△vずらして配置した場合に、各水平行による観察位置での輝度分布を示す図である。図15においては、単位シリンドリカルレンズ109aの水平行の作る輝度分布の谷部に輝度0の領域のある場合について、複数の輝度分布がそれぞれ規則的にずらされて設けられている場合を示す。
FIG. 15 is a diagram showing the luminance distribution at the observation position by each horizontal line when the horizontal lines of the plurality of unit
図15から分かるように、単位シリンドリカルレンズ109aの水平行を微小距離△vづつずらして配置することにより、それぞれの水平行が観察位置に作る輝度分布が相互にずれる事となる。これにより、観察位置によらず、周囲に対して輝度の低い微小な部分が一定割合だけランダムに画面上に観察される一方で、画面全体の輝度が低くなる観察位置が無くなり、観察者は常に一定輝度の画面を観察することが可能となる。
As can be seen from FIG. 15, by disposing the horizontal lines of the unit
各△vの値は、例えば正規分布のような一定の分布を持ち、△v全体の和がゼロになることが好ましい。また、隣接する単位シリンドリカルレンズ109aの水平行間では△vが一定の関係を持っていても、ランダムであっても良い。
Each value of Δv has a constant distribution such as a normal distribution, for example, and the sum of Δv is preferably zero. In addition, Δv may have a fixed relationship between the horizontal lines of the adjacent unit
以上説明したように、第3の実施例については、レンチ114を構成する単位シリンドリカルレンズ109aに母線の傾きθを持たせること、および、単位シリンドリカルレンズ109aの水平行間で水平方向に微小距離△vずらすことにより、黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
As described above, in the third embodiment, the unit
図16は本発明の第4の実施例における立体画像表示装置を示す図である。図16に示す立体画像表示装置は、距離L離れた観察位置に、8個の異なる画像を水平および垂直方向に分離して表示することが可能なものである。 FIG. 16 is a diagram showing a stereoscopic image display apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The stereoscopic image display device shown in FIG. 16 is capable of separately displaying eight different images in the horizontal and vertical directions at the observation positions separated by a distance L.
立体画像表示装置は、ディスプレイ115と第1のレンチ116と第2のレンチ117から構成される。第1のレンチ116はディスプレイ115の表示光を水平方向に分離する分離手段であり、第2のレンチ117は垂直方向に分離する分離手段である。
The stereoscopic image display device includes a
ディスプレイ115は、第2の実施例で説明した方法と同様の方法で水平および垂直方向に図16に示す所定の規則性をもって複数の視差画像を表示する画素を配置してある。
In the
図16に示すとおり、ディスプレイ115には、8視点の画像から2行4列の単位行列画素を二次元的に複数個並べた行列状合成視差画像が表示される。
As shown in FIG. 16, the
レンチ116とレンチ117は、ディスプレイ115表示面側に設けられている。レンチ116は、第1の実施例と同様に、ディスプレイ115の表示光を水平方向に分離する分離手段であり、ディスプレイ115の垂直方向のブラック・ストライプに対して、母線が角度θだけ傾いた単位シリンドリカルレンズを水平方向と垂直方向にブラック・ストライプに対して平行に複数個並べたものである。この時、レンチ116を構成する単位シリンドリカルレンズは単位行列画素の幅(図16では4画素)に対応する幅を持つことが好ましい。また、単位シリンドリカルレンズの高さは単位行列画素の高さ(図16では2画素)に対応する高さであっても良いが、第1の実施例で説明したような角度θの調整の自由度を高めるためには、1画素の高さに対応するものとすることが好ましい。
The
第2のレンチ117は、ディスプレイ115の表示光を垂直方向に分離する分離手段であり、ディスプレイ115の水平方向のブラック・ストライプに対して、母線が角度φだけ傾いた単位シリンドリカルレンズを水平方向と垂直方向にブラック・ストライプに対して平行に複数個並べたものである。この時、レンチ117を構成する単位シリンドリカルレンズはディスプレイ115の単位行列画素の高さ(図16では2画素)に対応する幅を持つことが好ましい。また、単位シリンドリカルレンズの幅は単位行列画素の幅(図16では4画素)に対応する幅であっても良いが、第1の実施例で説明した角度θと同様に角度φの調整を行うための自由度を高めるためには、1画素の幅に対応するものとすることが好ましい。
The
レンチ116は、第1の実施例と同様に、レンチ116を構成するシリンドリカルレンズの母線の傾きθを変化させることにより、縦方向の黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
As in the first embodiment, the
レンチ117ついては、レンチ116を90度回転したものと同様に考えることができる。すなわち、レンチ117を構成するシリンドリカルレンズの母線の傾きφを変化させることにより、横方向の黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
The
なお、本実施例では、2種類のレンチを用いているが、2方向に光学作用を有するトーリックレンズアレイ、或いは、縦方向と横方向の辺が傾きθおよびφを有するような平行四辺形の開口部を有するマスクを用いても良い。 In this embodiment, two types of wrench are used, but a toric lens array having an optical action in two directions, or a parallelogram shape in which the vertical and horizontal sides have inclinations θ and φ are used. A mask having an opening may be used.
さらに、第1〜4の実施例では、レンチを構成するシリンドリカルレンズは水平或いは垂直方向に光学作用を有するものであるが、実施例中で説明した傾きθ或いはφに略直行する方向に作用するレンズを用いても同様の効果を得ることができる。 Further, in the first to fourth embodiments, the cylindrical lens constituting the wrench has an optical action in the horizontal or vertical direction, but acts in a direction substantially perpendicular to the inclination θ or φ described in the embodiments. Even if a lens is used, the same effect can be obtained.
101、108、119、115 ディスプレイ
102、105、109 レンチキュラーレンズ(レンチ)
105a、109a 単位シリンドリカルレンズ
107 マスク
108a、108b 画素行
116 第1のレンチ
117 第2のレンチ
101, 108, 119, 115
105a, 109a Unit
Claims (15)
該表示された合成視差画像に含まれる複数の視差画像をそれぞれ対応する少なくても水平方向に配置された観察位置に提示するように表示素子からの表示光を分離する分離手段とを有する立体画像表示装置において、
該分離手段は少なくても水平方向に光学的パワーを有する複数のシリンドリカルレンズを有し、
該表示素子の水平方向の画素列と、それに対応する該複数のシリンドリカルレンズからなる列において、該画素列内の画素を仕切る境界線は該シリンドリカルレンズの母線と非平行であって、上下に隣接するシリンドリカルレンズ列間で相互の母線が不連続であることを特徴とする立体画像表示装置。 A display element that has a plurality of square pixels arranged two-dimensionally and displays a synthesized parallax image obtained by synthesizing a plurality of parallax images;
A stereoscopic image having separation means for separating display light from the display element so as to present a plurality of parallax images included in the displayed composite parallax image at corresponding observation positions arranged in at least the horizontal direction. In the display device,
The separating means has at least a plurality of cylindrical lenses having optical power in the horizontal direction,
In the pixel row in the horizontal direction of the display element and the row of the plurality of cylindrical lenses corresponding thereto, the boundary line that partitions the pixels in the pixel row is not parallel to the generatrix of the cylindrical lens and is adjacent vertically A stereoscopic image display device characterized in that the mutual bus lines are discontinuous between the cylindrical lens rows.
該表示された合成視差画像に含まれる複数の視差画像をそれぞれ対応する少なくても水平方向に配置された観察位置に提示するように表示素子からの表示光を分離する分離手段とを有する立体画像表示装置において、
該分離手段は少なくても水平方向に光学的パワーを有する複数のシリンドリカルレンズを有し、
該表示素子の水平方向の画素列と、それに対応する該複数のシリンドリカルレンズからなる列において、該画素列内の画素を仕切る境界線は該シリンドリカルレンズの母線と非平行であって、上下に隣接する画素列間で該画素列内の画素を仕切る境界線が不連続であることを特徴とする立体画像表示装置。 A display element that has a plurality of square pixels arranged two-dimensionally and displays a synthesized parallax image obtained by synthesizing a plurality of parallax images;
A stereoscopic image having separation means for separating display light from the display element so as to present a plurality of parallax images included in the displayed composite parallax image at corresponding observation positions arranged in at least the horizontal direction. In the display device,
The separating means has at least a plurality of cylindrical lenses having optical power in the horizontal direction,
In the pixel row in the horizontal direction of the display element and the row of the plurality of cylindrical lenses corresponding thereto, the boundary line that partitions the pixels in the pixel row is not parallel to the generatrix of the cylindrical lens and is adjacent vertically A stereoscopic image display device, wherein a boundary line partitioning pixels in the pixel row is discontinuous between the pixel rows to be processed.
(1−k)・Hd/Vd≦tanθ≦(2−k)・Hd/Vd The boundary line separating the pixels in the pixel row and the bus of the cylindrical lens are expressed by the following equations when the vertical pitch of the pixel is Vd, the horizontal pitch is Hd, and the horizontal aperture ratio is k. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the angle θ satisfies the following condition.
(1-k) · Hd / Vd ≦ tan θ ≦ (2-k) · Hd / Vd
(1−k)・Hd/Vd≦tanθ≦Hd/Vd The boundary line separating the pixels in the pixel column and the bus of the cylindrical lens are expressed by the following equations when the vertical pitch of the pixel is Vd, the horizontal pitch is Hd, and the horizontal aperture ratio is k. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the angle θ satisfies the following condition.
(1-k) · Hd / Vd ≦ tan θ ≦ Hd / Vd
該表示された合成視差画像に含まれる複数の視差画像をそれぞれ対応する少なくても水平方向に配置された観察位置に提示するように表示素子からの表示光を分離する分離手段とを有する立体画像表示装置において、
該分離手段は四角形の開口部と遮光部からなるバリア手段からなり、
該表示素子の水平方向の画素列と、それに対応するバリア手段の該複数の開口部の列において、該画素列内の画素を仕切る境界線は該開口部をなす辺と非平行であって、上下に隣接する開口部をなす辺が不連続であることを特徴とする立体画像表示装置。 A display element that has a plurality of square pixels arranged two-dimensionally and displays a synthesized parallax image obtained by synthesizing a plurality of parallax images;
A stereoscopic image having separation means for separating display light from the display element so as to present a plurality of parallax images included in the displayed composite parallax image at corresponding observation positions arranged in at least the horizontal direction. In the display device,
The separating means comprises barrier means comprising a rectangular opening and a light shielding part,
In the pixel row in the horizontal direction of the display element and the row of the plurality of openings of the barrier means corresponding thereto, the boundary line that partitions the pixels in the pixel row is not parallel to the side forming the opening, A stereoscopic image display device characterized in that the sides forming openings adjacent to each other are discontinuous.
該表示された合成視差画像に含まれる複数の視差画像をそれぞれ対応する少なくても水平方向に配置された観察位置に提示するように表示素子からの表示光を分離する分離手段とを有する立体画像表示装置において、
該分離手段は四角形の開口部と遮光部からなるバリア手段からなり、
該表示素子の水平方向の画素列と、それに対応するバリア手段の該複数の開口部の列において、該画素列内の画素を仕切る境界線は該開口部をなす辺と非平行であって、上下に隣接する画素列間で該画素列内の画素を仕切る境界線が不連続であることを特徴とする立体画像表示装置。 A display element that has a plurality of square pixels arranged two-dimensionally and displays a synthesized parallax image obtained by synthesizing a plurality of parallax images;
A stereoscopic image having separation means for separating display light from the display element so as to present a plurality of parallax images included in the displayed composite parallax image at corresponding observation positions arranged in at least the horizontal direction. In the display device,
The separating means comprises barrier means comprising a rectangular opening and a light shielding part,
In the pixel row in the horizontal direction of the display element and the row of the plurality of openings of the barrier means corresponding thereto, the boundary line that partitions the pixels in the pixel row is not parallel to the side forming the opening, A stereoscopic image display device, wherein a boundary line separating pixels in a pixel row is discontinuous between vertically adjacent pixel rows.
(1−k)・Hd/Vd≦tanθ≦(2−k)・Hd/Vd The boundary line separating the pixels in the pixel column and the vertical side of the opening are Vd as the vertical pitch of the pixel, Hd as the horizontal pitch, and k as the horizontal aperture ratio. The stereoscopic image display device according to claim 6, wherein an angle θ satisfying the following formula is satisfied.
(1-k) · Hd / Vd ≦ tan θ ≦ (2-k) · Hd / Vd
(1−k)・Hd/Vd≦tanθ≦Hd/Vd The boundary line separating the pixels in the pixel column and the vertical side of the opening are Vd as the vertical pitch of the pixel, Hd as the horizontal pitch, and k as the horizontal aperture ratio. The stereoscopic image display device according to claim 6, wherein an angle θ satisfying the following formula is satisfied.
(1-k) · Hd / Vd ≦ tan θ ≦ Hd / Vd
該表示された合成視差画像に含まれる複数の視差画像を水平方向に配置されたそれぞれ対応する観察位置に提示するように表示素子からの表示光を分離する分離手段とを有する立体画像表示装置において、
該表示素子の水平方向の画素列内の画素を仕切る境界線は、垂直方向に向いていないことを特徴とする立体画像表示装置。 A display element that has a plurality of pixels arranged two-dimensionally and displays a synthesized parallax image obtained by synthesizing a plurality of parallax images;
In a three-dimensional image display device having separation means for separating display light from a display element so as to present a plurality of parallax images included in the displayed synthesized parallax image at corresponding observation positions arranged in a horizontal direction ,
A stereoscopic image display device, wherein a boundary line separating pixels in a pixel row in a horizontal direction of the display element is not oriented in a vertical direction.
The second separation means is a lens array in which a plurality of cylindrical lenses are two-dimensionally arranged, and a generatrix of each cylindrical lens has a predetermined angle with respect to a horizontal direction. The stereoscopic image display device described.
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