JP2007528156A - ３ｄ画像表示装置の画質の改善 - Google Patents

Abstract

視野角に依存して異なるビューが表示されるように三次元画像を表示する表示装置であり、この表示装置は、別々にアドレス可能な複数の画素を有する表示パネルであって、上記三次元画像を表示する表示パネルを有している。上記複数の画素は、一つのグループの中の異なる画素が上記三次元画像の異なるビューに対応するように、グループ化され、上記一つのグループの各画素は、上記一つのグループに対応する個別の光源に対して位置しており、上記各画素は、受け取った画像データに従って画像を発生するために、上記各画素の光学特性を変化させることが別々に制御可能なものである。上記一つのグループ内の画素のサイズは、対応する光源に対する画素の視野角の関数として変化し、このため、異なるビューの特性は、視野角に依存しない。

Description

本発明は、表示装置、特に、三次元画像又は立体画像を表示する表示装置に関する。

三次元画像の生成には、一般的に、表示装置が、この表示装置のユーザの左目および右目に異なるビューを呈示できる必要がある。これは、特別に構成されたゴーグルを使用してユーザの左目および右目に直接に別々の画像を与えることによって、達成できる。一例では、ディスプレイは交番する左のビューおよび右のビューを時系列的に呈示し、これらのビューが同期型ビューゴーグルによって観察者の対応する目に入る。

例えばＵＳ６，１７２，８０７号に記載されている別の例では、パララックスを使用したディスプレイの左目のビューおよび右目のビューを交互に隠すＬＣＤパネルの形の空間変調素子によって、左目のビューと右目のビューを時系列的に同期させている。左目のビューおよび右目のビューを適切に隠すために、ＵＳ６，１７２，８０７号のシステムは、表示装置に対する観察者の位置を絶えず追跡しなければならない。

対照的に、本発明は、ユーザの位置を必ずしも追跡する必要のない単一表示パネルに対する視野角によって、画像の異なるビューを見ることができる種類の表示装置に関する。以下、この表示装置は、一般的に３Ｄ表示装置と呼ばれる。

斯かる３Ｄ表示装置の既知の一つは、パララックスバリア方式を実行する液晶ディスプレイである。斯かるシステムが図１に示されている。
図１を参照すると、パララックスバリア型の表示装置１００は、分離した複数の光源を備えたバックパネル１１を有する。図示されているように、バックパネル１１は、表面に分布した複数のスリット１４ａ〜１４ｄを有する不透明マスク又はバリア層１３で覆われている面状光源１２（例えば、光ルミネセンスパネル）により形成することができる。この場合、スリット１４の各々は、ライン光源の役割をする。

液晶表示パネル（ＬＣＤ）１５は複数の画素を有しており（例えば、図１においてＰ_１〜Ｐ_１０が付されている）、これら複数の画素は、対応する光透過特性を変化させるために、既知の技術に従って電気信号により別々にアドレス可能である。バックパネル１１は、ライン光源１４の各々が画素の一つのグループ１６に対応するように、ＬＣＤパネル１５に対し近接して配されている。例えば、グループ１６_１として示されている画素Ｐ_１〜Ｐ_５はスリット１４ａに対応し、グループ１６_２として示されている画素Ｐ_６〜Ｐ_１０はスリット１４ｂに対応する、などである。

画素の一つのグループ１６の各画素は、画像の可能な複数のビュー（Ｖ_−２，Ｖ_−１，Ｖ_０，Ｖ_１，Ｖ_２）のうちの一つのビューＶに対応しており、対応するライン光源１４ａが、画素Ｐ_１〜Ｐ_５のうちの、当該ビューＶに対応する画素を介して見ることができるようになっている。各グループ１６の画素の数は、呈示される画像のビューの数を決定し、図示されている構成では５つである。ビューの数が増えるほど、３Ｄ効果はもっとリアルになり、もっと斜めの視野角が与えられる。

本明細書を通じて、表示されている「画像」は、表示パネルの全ての画素によって生成される全体の画像であって、特定の視野角によって定まる複数の「ビュー」からなる全体の画像を表している。

先行技術の構造には２つの主な問題がある。観察者が知覚する画像のビューの角度サイズは、視野角Φの関数である。図２に示されるように、与えられているビューＶ_０，Ｖ_１，...Ｖ_６は、斜めの視野角（例えば、Φ_６）では、もっと小さい視野角（例えば、Φ_１）でのビューよりも、更に接近した状態で分離している。例えば図１の構造に関して、観察者は、画素Ｐ_３を通じて見る光源１４ａのビューの角度サイズが、画素Ｐ_５を通じて見る光源１４ａのビューの角度サイズよりも大きいと知覚するだろう。結果として、観察者は、ビューとビューとの間で移動すると、３Ｄ効果の変化を感じ、生じる画像の品質が劣化するだろう。

斜めの視野角Φ_ｎが増加するに伴ない、ビューとビューとの間の角距離ΔΦ_ｎが減少すると、観察者が知覚する光源１４の輝度が減少する。したがって、観察した光源の知覚した強度も視野角の関数である。これにより、もっと斜めの角度（例えば、Φ_６）で見ると、画像が暗くなり、この画像の異なるビューを観察するときに望ましくない強度アーチファクトが生じる。

本発明の目的は、視野角Φ_ｎが増加することに伴なうビューの角距離ΔΦ_ｎの変化を克服する又は小さくすることにある。本発明の他の目的は、視野角に従って画像の異なるビューが表示される三次元画像を表示する表示装置の望ましくない強度アーチファクトを最小にすることにある。

第１の態様によれば、本発明は、視野角に依存して異なるビューが表示されるように三次元画像を表示する表示装置を提供する。上記表示装置は、別々にアドレス可能な複数の画素を有する表示パネルであって、上記三次元画像を表示する表示パネルを有しており、上記複数の画素は、一つのグループの中の異なる画素が上記三次元画像の異なるビューに対応するように、グループ化され、上記一つのグループの各画素は、上記一つのグループに対応する個別の光源に対して位置しており、上記各画素は、受け取った画像データに従って画像を発生するために、上記各画素の光学特性を変化させることが別々に制御可能なものであり、上記一つのグループ内の画素のサイズは、対応する光源に対する画素の視野角の関数として変化する。

別の態様によれば、本発明は、視野角に依存して三次元画像の異なるビューが表示されるように表示装置に上記三次元画像を表示する方法を提供する。上記方法は、表示パネルの別々にアドレス可能な複数の画素の各画素の画素強度データ値を作るために画像データを処理するステップを有し、上記複数の画素は、一つのグループの中の異なる画素が上記三次元画像の異なるビューに対応するように、グループ化され、上記一つのグループの各画素は、上記一つのグループに対応する個別の光源に対して位置しており、上記画素強度データ値の各々は、上記三次元画像を発生するために、対応する画素の光学特性を制御するものであり、上記一つのグループ内の画素のサイズは、対応する光源に対する画素の視野角の関数として変化する。

本発明の実施例は、例として記載されており、添付図面を基準にして記載されている。

既存のパララックスバリア型の三次元画像表示装置の基本的な機能は、図１を参照して既に記載されている。図２および図３には、視野角Φ_ｎが増加するに従って光源のビューＶ_０，Ｖ_１，...Ｖ_６の角度サイズΔΦが減少する効果をはっきりと示す従来の３Ｄ表示装置が示されている。

図３に示されているように、各ビューＶ_０，Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４のビューコーンの角度サイズΔΦ_ｎは、ｎが大きくなるにつれて小さくなる。ここで、ｎは、光源１４の上の中央に位置している画素Ｐ０から数えた画素の番号である。理想的な表示装置では、ビューコーンの角度サイズΔΦ_ｎは、観察者の左目が一つのビューを見て当該観察者の右目が隣接する次のビューを見るように選択されるだろう。例えば、表示装置を７０ｃｍ離れたところから見ると仮定する。左目と右目との間の平均距離が６ｃｍとすると、左右の目により角度ΔΦ_ｅｙｅ＝arctan（６／７０）＝５度と定められる。それ故に、表示装置はΔΦ_０＝ΔΦ_ｅｙｅ＝５度となるように設計され、このため、垂直入射で見ると、左目および右目は、それぞれビューＶ_０およびビューＶ_１を見る。このようにして、適切な３Ｄ画像が知覚される。

しかし、もっと斜めの角度では、ΔΦ_ｎはΔΦ_ｅｙｅよりも次第に小さくなり、複数のビューが左目の観察位置と右目の観察位置との間に存在するようになる。これらの「余分な」ビューを発生する画素は、効率的には使用されず、観察者が２つのビューに対応した最適な状態（１つの目について１つのビュー）から、観察者が３つ、４つ、５つ又はそれより多いビューに対応した状態に移ると、自然な画像が生成されない。この場合、観察者は、観察位置がディスプレイの左右に移動するときに、３Ｄ効果が変動すると感じる。

各ビューＶ_０、Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４のビューコーンの角度サイズΔΦ_ｎが、ｎが大きくなるにつれて減少することは、光源１４が等方性発光体であるとすれば、ｎ個のビューの各々の輝度はｎの値が大きくなるにつれて小さくなることを意味する。したがって、観察者は、より斜めのビュー（例えば、Ｖ_３、Ｖ_４）の輝度は、直交ビューＶ_０の輝度よりも小さいと感じる。これにより、表示されている画像の異なるビューを観察すると、或る程度望ましくないアーチファクトが生じる。

本発明は、視野角Φ_ｎとは関係なくなるようにビューの角度サイズを実質的に等しくし、視野角Φ_ｎに依存しないようにビューの強度を実質的に一致（normalize）させるという点で、既存のパララックスバリア型３Ｄ表示装置の問題の解決策を提供する。
これは、画素が表示するビューＶの強度を視野角Φ_ｎの関数として制御するために複雑な強度補正装置および／又はディスプレイソフトウェア（display software）を必要とせずに、実現される。

本発明の表示パネル２０は、図４に示されている。好ましい構造では、パネル２０は別々にアドレス可能な複数の画素Ｐ_−７，Ｐ_−６...Ｐ_２１，Ｐ_２２を有しており、これら画素は、グループ２１_１の各画素Ｐ_−７...Ｐ_７が画像の異なるビューに対応し、グループ２１_２の各画素Ｐ_８...Ｐ_２２が画像の異なるビューに対応するように、グループ化されている。一つのグループ内の画素のサイズは、視野角の関数として変化するように選択されていることが好ましい。好ましい構造では、視野角が増加するにつれて画素サイズが増加する。

本明細書で使用される語句「画素サイズ」又は「画素のサイズ」は、幅および高さなどの線寸法によるサイズに対応していてもよく、又は画素の面寸法によるサイズに対応していてもよい。

表示パネル２０は、画像を発生させるために電気制御信号に従って各画素Ｐ_−７...Ｐ_２２の光学特性を変化させることができる適切な電気光学装置とすることができる。好ましくは、表示パネル２０は液晶ディスプレイである。

好ましくは、画素の各グループ２１が複数の光源のうちの対応する光源から光を受け取るように、複数の個別の光源２２ａ...２２ｃを有する照明源が備えられる。これは、図１の面状光源１２およびマスク１３の構造によって得ることができるが、光源２２を画素ライン、個々の画素、又は画素のブロックとして備えた、画素から形成された光源によって備えることもできる。

更に、複数の個別の光源は、強度の大きい一連の光スポットを提供するバックライトおよびレンズアレイ（例えば、レンティキュラシートアレイ）によって提供される仮想光源とすることができる。斯かる構造は図９に示されており、図９では、表示装置８０が、ＬＣＤ７５と、面状光源７２と、レンズアレイ７１と、を有している。レンズアレイ７１は、面状光源７２からの光を、ＬＣＤパネルの面の外側の複数の別々の合焦点７３に合焦し、図１に関して記載されているのと同様に、各合焦点７３がＬＣＤパネルの複数の画素を照明する。

図４に示される好ましい構造では、グループ２１_１内の画素には、対応する光源２２ａに対してゼロの視野角に対応するように位置する中心画素Ｐ_０が含まれている。このグループ内の画素サイズは、中心画素（Ｐ_０）から最も離れた画素（Ｐ_−７，Ｐ_７）が中心画素に最も近い画素（Ｐ_−１，Ｐ_１）よりも大きいように、中心画素の両側で対称的に増加するよう選択されることが好ましい。

好ましい構造では、隣接する画素グループ２１_２，２１_３...２１_ｎは、互いに同じ画素レイアウトと同じ画素サイズ変化を採用して画素グループのアレイを構成し、表示パネル２０が形成される。

しかし、例えば、画素サイズｐ_ｎが画素グループの一方の側から他方の側に向かって増加する、隣接する画素グループが他の画素グループとは異なる画素レイアウトを有するなど、他の画素構造も採用できることを理解すべきである。これは、もちろん、表示装置が表示をするのに必要とする効果によって決まり、画素が対象とする観察者によりどのように知覚されるかによって決まる。

この表示パネル２０の画素グループ２１_１の一部が、図５に示されている。幅ｗの光源２２ａは、表示パネルの面の法線に対する視野角Φ_０，Φ_１，...Φ_７における画素Ｐ_０...Ｐ_７のグループに対応しており、これらの画素を通じて見ることができる。画素グループ２１_１の約半分のみが示されているが、他の７個の画素が画素Ｐ_０の左に存在しており、画素グループ２１_１が完成することが理解されるだろう。

表示パネル２０の画素の幅は異なっており、例えばｐ_０＜ｐ_３＜ｐ_６である。バックパネル照明源２２ａと表示パネル２０との間の最小距離は、ｈで示されている。本発明の好ましい表示装置では、ｈ＝２．３ｍｍ、ｐ_０＝２００ミクロン、およびｗ＝５０ミクロンであるが、これらの値はかなり変えてもよい。

好ましい構造では、画素サイズｐ_０...ｐ_７は、以下の関数に従って増加するように選択される。
Ｐ_ｎ＝０．５ｈ［ｔａｎ（（ｎ＋１）ΔΦ_ｅｙｅ）−ｔａｎ（（ｎ−１）ΔΦ_ｅｙｅ）］ （式１）

ここで、ΔΦ_ｅｙｅは、例えば、標準の人間母集団の平均眼間間隔（典型的には６ｃｍ）によって決定されるような、観察者の眼間間隔によって定められる角を表す。好ましい実用的な用途では、観察者と表示パネル２０との間の視距離ｄは、ｈよりもかなり大きい（即ち、ｄ＞＞ｈ）ので、ΔΦ_ｅｙｅはarctan（ｓ／ｄ）に近くなる。ここで、ｓは平均眼間間隔である。それ故に、所与の距離ｄで表示装置を見ている観察者に対して、ΔΦ_ｅｙｅは一定であり、画素サイズｐ_ｎはビュー番号ｎの関数である（式１）。

式１によれば、三角関数の部分が存在するので、視野角が増加すると、グループ２１内の画素サイズｐ_ｎは非線形的に増加し、増加率（ｄｐ_ｎ／ｄｎ又はｄｐ_ｎ／ｄΦ_ｎによって与えられる）も視野角Φ_ｎとともに増加する。

斜めの視野角が増加するにつれて画素サイズが変化する結果、中心画素ｐ_０から最も離れた画素は、光源２２ａの異なるビューＶ_０，Ｖ_１，...Ｖ_６，Ｖ_７のビューコーンを輝度の低下を伴なわずに見ることを可能にするのに十分な大きさとなる。この好ましい構造では、光源２２ａが等方性発光体であるとすると、異なるビューの強度は、全視野角Φ_ｎに渡って実質的に一致する。ビューＶ_０の輝度を１に規格化すると、各ビューＶ_ｎの輝度は以下の式によって与えられる。
（ビューの輝度）ｎ＝ΔΦ_ｎ／ΔΦ_０ （式２）
グループ２１内の画素サイズＰ_ｎが上の式１に従って変化すると、異なるビューの間の角度が実質的に等しくなり、Φ_ｎ＝ｎΔΦ_ｅｙｅとなり、ΔΦ_ｎ＝ΔΦ_ｅｙｅ＝一定（即ち、ｎに依存しない）となることが分かった。これは図５から直ちに明らかであり、Φ_７およびΦ_６は斜めの視野角であるにもかかわらず、ビューとビューとの間の角度はΦ_１−Φ_０＝Φ_７−Φ_６＝ΔΦ_ｅｙｅである。

好ましい構成では、式１に従ってグループ２１内の画素サイズｐ_ｎを選択することによって、このグループ内の画素の位置ｘ_ｎが以下の式によって決定できる。
ｘ_ｎ＝０．５ｈ［ｔａｎ（ｎΔΦ_ｅｙｅ）＋ｔａｎ（ｎ＋１）ΔΦ_ｅｙｅ］］ （式３）
ΔΦ_ｅｙｅはやはりarctan（ｓ／ｄ）で与えられ、ΔΦ_ｅｙｅは、視距離ｄだけ離れていて眼間距離ｓの観察者には一定であろう。

ビュー番号ｎ（０，１，...６，７，ｎ）の関数であるｘ_ｎの値および画素サイズｐ_ｎの値は、それぞれ、図６に曲線３１、３２で示されている。これは、観察者がｄ＝７０ｃｍの視距離だけ離れていて眼間距離ｓ＝６ｃｍであり、ｈ＝２．３ｍｍ、ｐ_０＝２００ミクロン、およびｗ＝５０ミクロンである場合に基づく典型的な構造に対して曲線を表しており、見て分かるように、中心画素に最も近い画素は、この中心画素とほぼ同じサイズであるが、ビュー番号ｎが次第に大きくなるにつれて明らかに増加する。例えば、ビュー１５を生じさせる画素は、中心画素よりも約１５倍の大きさである。

異方性光源２２ａの場合、ビューＶの輝度プロファイルをｎの関数として決定するために、グループ２１内の画素サイズｐ_ｎに異方性光源に対応した調整を加えることができることが分かるだろう。

好ましい実施例は、各画素グループ２１の画素の数が奇数個に限られた表示パネルに限定されることはなく、各画素グループの画素の数が偶数個である実施例も可能であることを理解すべきである。実際、本発明の表示パネルは、各画素グループに非整数個の画素を含んでいてもよい（例えば、一つのグループの端部に存在する一個の画素の一部が見えなくなっている場合）。画素グループの画素の数が偶数個又は非整数個である実施例では、式１および式３は、軽微な修正を必要とするが、関数の形は、既存の式１および式３と同様であり、既に記載したように画素サイズを変化させる。それ故に、簡潔のため、対応する式は本明細書に記載されていない。

図７は、本発明の表示パネル２０用の表示装置１０１の好適な実施例を概略的に示す。

画像プロセッサ５０は、複数のビューＶの各々の強度画素データなどの画像情報のストリームを受け取る。本発明の表示パネル２０を組み込むディスプレイ・デバイス５３に画像情報が表示できるように、画像情報は処理されデジタル形式でフレームバッファ５１に記憶される。フレームバッファ５１には複数のページ５８が含まれており、各ページは対応するビューＶの画素データを含んでいる。

フレームバッファ５１はディスプレイドライバ５２によってアクセスされ、ディスプレイドライバ５２は、フレーム記憶部５１に記憶された各値に従って、表示パネル２０の各画素に適切な駆動電圧信号および／又は駆動電流信号を供給する。

本発明の表示パネル２０の特別な利点は、この表示パネル２０が、従来のＬＣＤドライバ構造からのハードウェアの変更がたとえあったとしても僅かの変更で、実現できることである。画像プロセッサ５０の機能はソフトウェアで実現することができ、ディスプレイドライバ５２の機能もソフトウェアインプリメンテーションとして実現することができる。

本明細書に記載されている本発明の表示パネル２０は、図５に示されている以外の他の３Ｄディスプレイにも適用できることにも注意すべきである。図８において、本発明がレンティキュラ３Ｄ表示装置２００にも適用できることに注意すべきである。このレンティキュラ表示装置では、液晶表示パネル１１５は、図４のパネルと同じように、グループ１１６_１、１１６_２に備えられるサイズが変化する複数の画素（ａ_１〜ｂ_８が示されている）を含んでいる。ＬＣＤアレイ１１５の上部には、シリンドリカルレンズ１２１、１２２のレンティキュラアレイ１２０が位置している。ＬＣＤパネルの画素のグループに局所的に合焦するために、レンティキュラアレイは、波形の光学材料シートを含んでいてもよいし、又は分離したレンズ若しくは結合したレンズのアレイを含んでいてもよい。

図８に示された構造では、各レンズ素子の幅は、エイトビュー（eight-view）３Ｄディスプレイに対応して、８個の画素の幅に選択されている。もちろん、各レンズ素子の幅は、必要とされる角度分解能によって、サイズの異なる別の数の画素に対応するように選択してもよい。ＬＣＤの画素ａ_１〜ａ_８は、異なるビューに結像する。既存のレンティキュラ３Ｄ表示装置の、強度が角度に依存するという問題は、図４および図５に関して記載された画素の大きさが変化する表示パネル２０によって解決される。

本発明は、透過表示パネル型だけでなく反射表示パネル型にも適用できることが分かるだろう。表示パネルが複数の画素の各々の反射率の制御をする場合、画素の面と光源から当該画素に引いた線との成す角度に反射率が依存するが、この反射率の依存は、本明細書に記載されている画素サイズが変化する表示パネル２０を使用することによって補正できる。

上記のように、本発明は、一般的に、液晶ディスプレイの最適化にも重要な関係を有している。ＬＣＤパネルの視野角依存性がいくぶんよくないことは一般に知られている。図１０は、補償ホイルのない標準の９０度ツイステッドネマチック（ＴＮ）透過型ＬＣＤに対して、コントラストおよびグレースケール反転が視野角にどれだけ依存するかを示している。ｘ軸上には、ディスプレイの面に対する垂直線から−６０度と＋６０度との間における水平視野角が示されており、ｙ軸上には、ディスプレイの面に対する垂直線から−６０度と＋６０度との間における垂直視野角が示されている。

この図の下部には、ＬＣＤ偏光子の光軸９０、９１の向き、および液晶ダイレクタの光軸９２の向きが示されている。

図１０から、画質は視野角に強く依存することが分かる。図１０に示されている例に対して、最適視野角が、左上から右下に延在する対角曲線９４によって表されており、対角曲線９４の右上の観察位置に対してグレースケール反転が生じている。

従来より、テレビおよびコンピューターモニタなどの最も重要な用途に対しては、水平視野方向の性能を最大にすることは、垂直視野方向の性能を最大にすることよりも重要であると認識されている。例えば、テレビの用途では、表示装置の複数の観察者は、通常は目の高さが画面に対してある程度変わらない（即ち、ｙ軸にはほとんど変化しない）ようにするが、ｘ軸に関する水平視野角はかなり変化する場合がある。同様に、コンピューターモニタに着席しているユーザは、作業中は、ｙ軸よりもｘ軸に沿って頭の位置を変化させるだろう。

したがって、従来では、ＬＣＤの偏光軸が使用時にディスプレイのｘ軸およびｙ軸に対し約４５°度であるように、ＬＣＤは図１０に示す向きから４５°反時計回りに回転される。このようにして、表示装置の性能は水平視野角に対しては最適化されるが、垂直視野角に対しては最適化が損なわれている。

３Ｄ ＬＣＤディスプレイは、ｘ方向およびｙ方向に関する視野角依存性の最適化について同じ問題を抱えている。

しかし、本発明では、上記のような画素サイズが変化する表示パネルを使用することにって、輝度レンダリングの最適化を達成できることが認められる。

したがって、表示パネルの固有の光学特性が垂直視野角変化に対して最適化されるように表示装置を向けることに適している。水平視野角変化に対しては、本明細書に記載されている表示パネル２０を使用することによって対応でき、最適化される。

好ましい構造では、上記の３Ｄ表示装置は、通常の用途では、各グループ内２１に、表示パネル２０の第１の軸に対する角度の関数である異なるビューＶを提供する画素を有し、この３Ｄ表示装置は、表示パネルの第１の軸に対して直交する第２の軸に関する視野角依存性を最小にするように配向する表示パネル２０の偏光素子を有するように、構成されている。

もっと一般的には、表示パネルの固有の光学特性を、視野角依存性がｙ軸に関して低減され又は実質的に最小になるようにし、本表示パネル２０が、ｙ軸を横切る軸に関する視野角依存性を実質的に無くす役割をする。もっと好ましくは、本表示パネル２０は、ｙ軸に直交する軸（即ち、ｘ軸）に関する視野角依存性を実質的に無くす役割をする。最も好ましい装置では、ディスプレイが通常の用途で使用されるときはｘ軸が水平軸として規定され、ディスプレイが通常の用途で使用されるときはｙ軸が垂直軸として規定される。

他の実施例は、添付された特許請求の範囲内に意図的に含まれている。

パララックスバリア方法を使用して三次元画像を表示する既存の設計のＬＣＤ装置の概略断面図を示す。 既存のパララックスバリアＬＣＤ装置の視野角が増加するに従って光源のビューの角度幅が減少することを示すのに有用な概略断面図を示す。 画素を介して光源が見えるときの当該画素の左右のエッジによって決定される光源の各ビューの角度幅を示す概略図である。 画素サイズが異なるＬＣＤ表示パネルの概略断面図を示す。 図４の表示パネルを組み込んだパララックスバリアＬＣＤ装置の形状を示すのに有用な概略断面図を示す。 ビュー番号の関数で表した画素位置および画素サイズのグラフを示す図である。 本発明の実施例による表示装置の概略ブロック図を示す。 レンティキュラアレイを利用する本発明の一実施例を示す図である。 表示装置での使用に適した光源の代替形式を示す図である。 本発明による表示最適化原理を示すのに有用な通常の液晶表示パネルの視野角特性のグラフを示す図である。

Claims (28)

1. 視野角に依存して異なるビューが表示されるように三次元画像を表示する表示装置であって、
   前記表示装置は、別々にアドレス可能な複数の画素を有する表示パネルであって、前記三次元画像を表示する表示パネルを有しており、
   前記複数の画素は、一つのグループの中の異なる画素が前記三次元画像の異なるビューに対応するように、グループ化され、
   前記一つのグループの各画素は、前記一つのグループに対応する個別の光源に対して位置しており、
   前記各画素は、受け取った画像データに従って画像を発生するために、前記各画素の光学特性を変化させることが別々に制御可能なものであり、
   前記一つのグループ内の画素のサイズは、対応する光源に対する画素の視野角の関数として変化する、表示装置。
2. 前記一つのグループ内の画素のサイズは、前記視野角が増加するに従って増加する、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記一つのグループ内の画素のサイズは、前記視野角が増加するに従って非線形的に増加する、請求項１に記載の表示装置。
4. 前記一つのグループ内の画素サイズが増加することによって、前記対応する光源のビューの角度サイズが、前記視野角に依存しない、請求項２に記載の表示装置。
5. 前記一つのグループ内の画素サイズが増加することによって、前記一つのグループ内の各画素の表示する強度が、視野角に依存しないように実質的に一致する、請求項２又は３に記載の表示装置。
6. 前記画素の各グループは、ゼロの視野角に対応するように位置する中心画素を含んでいる、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の表示装置。
7. 前記一つのグループの画素サイズは、前記中心画素の両側で増加している、請求項６に記載の表示装置。
8. 前記画素サイズは、前記中心画素の両側で対称に増加している、請求項７に記載の表示装置。
9. 前記一つのグループ内の画素サイズは以下の関数に従って増加するものであり、
   ０．５ｈ［ｔａｎ（（ｎ＋１）ΔΦ_ｅｙｅ）−ｔａｎ（（ｎ−１）ΔΦ_ｅｙｅ）］
   ここで、ｎは前記一つのグループの前記中心画素からの画素位置であり、ｈは、前記画素の前記一つのグループの面に対する光源の直角距離（orthogonal separation）であり、ΔΦeyeは、左目と右目との間の角距離であり、ΔΦeyeはarctan（ｓ／ｄ）と近似されるものであり、ｓは、左目と右目との間の平均眼間間隔であり、ｄは、観察者と前記表示装置との間の視距離である、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の表示装置。
10. 前記表示装置は、複数の前記個別の光源を備えるバックパネルを更に含み、
    前記表示装置の各グループの画素は、前記複数の個別の光源のうちの対応する光源から光を受け取る位置に存在している、請求項１又は９に記載の表示装置。
11. 前記バックパネルは複数のライン照明源を備えている、請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記バックパネルは複数の点照明源を備えている、請求項１０に記載の表示装置。
13. 前記一つのグループ内の各画素の光学特性を制御するディスプレイドライバを更に含む、請求項１〜１２のうちのいずれか一項に記載の表示装置。
14. 前記表示パネルは、前記バックパネルが位置する側とは反対側から見るのに適合した光透過型表示パネルである、請求項１１又は１２に記載の表示装置。
15. 前記表示装置は、前記表示パネルに隣接して位置するレンティキュラアレイを更に含んでおり、前記レンティキュラアレイ内のレンティクルは、選択された画素からの光を前記表示パネルに合焦する、請求項１に記載の表示装置。
16. 前記レンティキュラアレイ内の各レンティクルは、前記画素の一つのグループに関連するものである、請求項１５に記載の表示装置。
17. 前記光学特性は光透過特性であり、前記ディスプレイドライバは、表示される画像に従って前記各画素を通過する光の量を制御する、請求項１〜１６のうちのいずれか一項に記載の表示装置。
18. 前記表示パネルの固有の光学特性は、視野角依存性がｙ軸に関して低減する又は実質的に最小になるように設定されている、請求項１〜１７のうちのいずれか一項に記載の表示装置。
19. 前記表示装置は物体に組み込まれ、前記物体が通常の使用状態にある場合はｙ軸が垂直軸として規定される、請求項１７に記載の表示装置。
20. 視野角に依存して三次元画像の異なるビューが表示されるように表示装置に前記三次元画像を表示する方法であって、
    前記方法は、表示パネルの別々にアドレス可能な複数の画素の各画素の画素強度データ値を作るために画像データを処理するステップを有し、
    前記複数の画素は、一つのグループの中の異なる画素が前記三次元画像の異なるビューに対応するように、グループ化され、
    前記一つのグループの各画素は、前記一つのグループに対応する個別の光源に対して位置しており、
    前記画素強度データ値の各々は、前記三次元画像を発生するために、対応する画素の光学特性を制御するものであり、
    前記一つのグループ内の画素のサイズは、対応する光源に対する画素の視野角の関数として変化する、方法。
21. 前記一つのグループ内の画素サイズは、前記画素の線寸法又は面寸法の少なくとも一方の寸法が増加することによって、変化する、請求項２０に記載の方法。
22. 前記一つのグループ内の画素サイズは、前記対応する光源のビューの角度サイズが、前記視野角に依存しないように選択される、請求項２１に記載の方法。
23. 前記一つのグループ内の画素サイズは、前記一つのグループ内の各画素の表示する強度が、視野角に依存せずに実質的に一致するように選択される、請求項２１又は２２に記載の方法。
24. 前記光学特性は光透過特性であり、ディスプレイドライバは、表示される画像に従って前記各画素を通過する光の量を制御する、請求項２０に記載の方法。
25. 視野角依存性がｙ軸に関して低減する又は実質的に最小になるように前記表示パネルの固有の光学特性を設定するステップを更に有する、請求項２０〜２４のうちのいずれか一項に記載の方法。
26. 前記表示パネルが通常の使用状態にある場合は前記ｙ軸が垂直軸である、請求項２５に記載の方法。
27. 添付された図面を基準にして明細書に実質的に記載されている装置。
28. 添付された図面を基準にして明細書に実質的に記載されている方法。