JP2008185629A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】立体画像の表示態様を適切に設定することのできる技術を提供する。
【解決手段】立体画像を表示するための画像表示装置は、複数の視差画像を形成する画像形成部と、画像形成部に形成された複数の視差画像を対応する複数の視点に案内するために、複数の開口部を含むパターンを形成するパターン形成部と、観察者の位置を示す位置情報を取得して、画像形成部に、位置情報に応じた数の視差画像を形成させると共に、パターン形成部に、位置情報に応じた数の開口部を含むパターンを形成させるための処理を実行する処理実行部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、立体画像を表示する技術に関する。

近年、観察者に裸眼で立体画像を観察させる立体画像表示装置が開発されている。例えば、２眼式の画像表示装置では、２つの視差画像が表示され、観察者は、右眼で第１の視差画像を観察し、左眼で第２の視差画像を観察することによって、１種類の立体画像を観察することができる。また、多眼式の画像表示装置では、互いに異なる多数の視差画像が表示され、観察者は、２つの眼で多数の視差画像のうちの２つの視差画像を観察することによって、互いに異なる多種類の立体画像を観察することができる。すなわち、多眼式の画像表示装置では、観察者は、観察位置に応じて異なる立体画像を観察することができる。

なお、特許文献１では、２眼画像の表示と４眼画像の表示との双方を実行可能な立体ディスプレイが開示されている。具体的には、２眼画像を表示する場合には、表示パネルに２つの視差画像が形成され、４眼画像を表示する場合には、表示パネルに４つの視差画像が形成される。そして、４眼画像を表示する場合には、２眼画像を表示する場合よりも可変バリアの開口の数が低減される。

特開２００５−１７２９２５号公報

しかしながら、従来の技術では、画像表示装置は、立体画像の表示態様を適切に設定することが困難であった。具体的には、従来の技術では、画像表示装置は、２眼画像の表示と４眼画像の表示とを適切に変更することが困難であった。

この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、立体画像の表示態様を適切に設定することを目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の装置は、立体画像を表示するための画像表示装置であって、
複数の視差画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部に形成された前記複数の視差画像を対応する複数の視点に案内するために、複数の開口部を含むパターンを形成するパターン形成部と、
観察者の位置を示す位置情報を取得して、前記画像形成部に、前記位置情報に応じた数の前記視差画像を形成させると共に、前記パターン形成部に、前記位置情報に応じた数の前記開口部を含む前記パターンを形成させるための処理を実行する処理実行部と、
を備えることを特徴とする。

この装置では、観察者の位置に応じた数の視差画像が画像形成部に形成されると共に、観察者の位置に応じた数の開口部を含むパターンがパターン形成部に形成されるため、観察者の位置に応じて、立体画像の表示態様を適切に設定することができる。

上記の装置において、
前記処理実行部は、
視差画像群の中から前記位置情報に応じた数の前記視差画像を選択して前記画像形成部に供給する画像供給部と、
パターン群の中から前記位置情報に応じた数の前記開口部を含む前記パターンを選択して前記パターン形成部に供給するパターン供給部と、
を備えるようにしてもよい。

上記の装置において、
前記処理実行部は、前記位置情報を繰り返し取得し、新たな前記位置情報を用いて前記処理を実行することが好ましい。

こうすれば、立体画像の表示態様を、観察者の移動に応じて、適切に変更することができる。

上記の装置において、
前記処理実行部は、
前記観察者の位置が所定の領域内に含まれる場合には、前記画像形成部に、第１の数の前記視差画像を形成させると共に、前記パターン形成部に、第２の数の前記開口部を含む前記パターンを形成させ、
前記観察者の位置が前記所定の領域内に含まれない場合には、前記画像形成部に、前記第１の数よりも大きな第３の数の前記視差画像を形成させると共に、前記パターン形成部に、前記第２の数よりも小さな第４の数の前記開口部を含む前記パターンを形成させることが好ましい。

こうすれば、観察者の位置が所定の領域内に含まれる場合には、該観察者に解像度の高い立体画像を観察させることができる。また、観察者の位置が所定の領域内に含まれない場合にも、該観察者に立体画像を観察させることができる。

上記の装置において、さらに、
前記位置情報を生成する位置情報生成部を備えるようにしてもよい。

なお、位置情報は、少なくとも、画像表示装置の表示面にほぼ平行な方向における観察者の位置を示す第１の情報を含んでいてもよい。あるいは、位置情報は、少なくとも、画像表示装置の表示面にほぼ垂直な方向における観察者の位置を示す第２の情報を含んでいてもよい。

上記の装置において、
前記位置情報生成部は、
前記観察者を撮影する撮影部を含み、
前記位置情報生成部は、
前記撮影部によって生成された撮影済み画像を用いて、前記位置情報を生成するようにしてもよい。

上記の装置において、
前記処理実行部は、さらに、前記画像表示装置に、前記位置情報に応じた輝度を有する前記複数の視差画像を表示させるための処理を実行することが好ましい。

こうすれば、立体画像の表示態様が変更される場合にも、観察者によって観察される立体画像の輝度を変化させずに済む。

上記の装置において、
前記画像形成部は、
液晶パネルと、
前記液晶パネルを照明するための光を射出する照明部と、
を備え、
前記処理実行部は、前記照明部に、前記位置情報に応じた強度を有する光を射出させるための処理を実行するようにしてもよい。

こうすれば、位置情報に応じて、複数の視差画像の輝度を変更することができる。

この発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、画像表示装置、画像表示方法、これらの装置の機能または方法を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の形態で実現することができる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．画像表示装置の構成：
Ｂ．立体画像の表示：
Ｃ．表示部の動作：
Ｄ．適視範囲：
Ｅ．制御回路の処理：
Ｆ．変形例：

Ａ．画像表示装置の構成：
図１は、画像表示装置１００の外観を示す説明図である。この画像表示装置１００は、２以上の視差画像を表示することによって、観察者に裸眼で立体画像を観察させることができる。特に、この画像表示装置１００は、観察者の位置（観察位置）に応じて、立体画像の表示態様を変更することができる。具体的には、観察者の位置に応じて、表示される視差画像の数を変更することができる。なお、本実施例の画像表示装置１００は、２つ，４つ，または８つの視差画像を表示可能である。

図示するように、画像表示装置１００は、表示部１０１と、フレーム１０２と、２つのカメラ１９０ａ，１９０ｂと、を備えている。フレーム１０２は、表示部１０１を囲むように設けられている。第１のカメラ１９０ａは、フレーム１０２の上部の中央の位置に設けられており、第２のカメラ１９０ｂは、フレーム１０２の上部の図中左側の位置に設けられている。

図２は、画像表示装置１００の内部構成を模式的に示す説明図である。画像表示装置１００は、表示部１０１（図１）と、２つのカメラ１９０ａ，１９０ｂ（図１）と、制御回路１８０と、を備えている。

表示部１０１は、バックライト１１０と、２つの液晶パネル１２０，１３０と、を備えている。なお、以下では、第１の液晶パネル１２０を「画像形成パネル」と呼び、第２の液晶パネル１３０を「パターン形成パネル」と呼ぶ。

バックライト１１０は、画像形成パネル１２０を照明するための光を射出する。バックライト１１０は、例えば、発光デバイスと拡散板とを含んでいる。

画像形成パネル１２０は、有意な画像、すなわち、観察者によって観察されるべき画像を形成する。具体的には、画像形成パネル１２０は、制御回路１８０から与えられた表示用画像データに従って、表示用画像を形成する。表示用画像には、複数の画像（視差画像）が含まれる。例えば、図２では、表示用画像には、左眼用の視差画像Ｌと右眼用の視差画像Ｒとが含まれており、画像形成パネル１２０内の左眼用の視差画像Ｌを構成する画素と右眼用の視差画像Ｒを構成する画素とは、水平方向（行方向）に沿って交互に並んでいる。

パターン形成パネル１３０は、いわゆるパララックスバリアとして機能し、画像形成パネル１２０に形成された複数の視差画像を対応する複数の視点に案内する。具体的には、パターン形成パネル１３０は、制御回路１８０から与えられたパターンデータに従って、複数の開口部と複数の遮光部とを含むパターン（遮光パターン）を形成する。本実施例では、複数の開口部と複数の遮光部とは、ストライプ状に配列されている。パターン形成パネル１３０内の画素が入射する光を通過させる状態（開状態）に設定される場合には、該画素はパターンの開口部を構成する。パターン形成パネル１３０内の画素が入射する光を遮断する状態（閉状態）に設定される場合には、該画素はパターンの遮光部を構成する。例えば、図２では、パターン形成パネル１２０の開口部（図中白色で示す）を構成する画素と遮光部（図中黒色で示す）を構成する画素とは、水平方向（行方向）に沿って交互に並んでいる。そして、図２では、画像形成パネル１２０に形成された２つの視差画像Ｒ，Ｌは、複数の開口部を介して、対応する２つの視点に案内される。

なお、画像形成パネル１２０の画素のピッチｅとパターン形成パネル１３０の画素のピッチｆとは、以下の式（１）が満足されるように設定されている。

２・ｅ：２・ｆ＝Ｄ＋ｄ：Ｄ
ｅ：ＥＬ＝ｄ：Ｄ …（１）

ここで、Ｄは、適視距離、すなわち観察者と表示部１０１（具体的にはパターン形成パネル１３０）との間の距離を示す。なお、Ｄは、メーカによって画像表示装置の設計の際に決定される値であり、観察者は、表示部１０１から適視距離Ｄだけ離れた位置（適視位置）において、立体画像を観察することができる。ＥＬは、観察者の２つの眼の間隔と等しく、例えば、約６５ｍｍである。ｄは、２つのパネル１２０，１３０の間の距離を示す。

各カメラ１９０ａ，１９０ｂは、観察者を撮影して、観察者が表現された撮影済み画像データを生成し、該撮影済み画像データを制御回路１８０に供給する。なお、各カメラ１９０ａ，１９０ｂは、例えば、ＣＣＤなどの撮像素子を含んでいる。

制御回路１８０は、画像表示装置１００の全体を制御する。具体的には、制御回路１８０は、２つのカメラ１９０ａ，１９０ｂから取得した２つの撮影済み画像データを用いて、バックライト１１０の動作と２つのパネル１２０，１３０の動作とを制御する。

制御回路１８０は、調整部１８１と、画像供給部１８２と、パターン供給部１８３と、位置特定部１８６と、判断部１８７と、を備えている。なお、各部１８１，１８２，１８３，１８６，１８７の機能は、ＣＰＵがメモリに格納されたコンピュータプログラムを実行することによって実現される。コンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された形態で提供される。

位置特定部１８６は、２つのカメラ１９０ａ，１９０ｂから２つの撮影済み画像データを取得して、該２つの撮影済み画像データを用いて、観察者の位置（観察位置）を特定する。

判断部１８７は、位置特定部１８６から観察者の位置を示す位置情報を取得し、観察者の位置（観察位置）が所定の範囲内に含まれるか否かを判断する。そして、判断部１８７は、判断結果に応じて、換言すれば、観察者の位置に応じて、調整部１８１と画像供給部１８２とパターン供給部１８３とを制御する。

画像供給部１８２は、判断結果（観察者の位置）に応じて、外部から与えられた８つの視差画像データＰＳ１〜ＰＳ８の中から２つ，４つ，または８つの視差画像データを選択して、表示用画像データを生成する。なお、表示用画像データが生成される際には、各視差画像データに対して間引き処理が行われる。そして、画像供給部１８２は、該表示用画像データを画像形成パネル１２０に供給する。

パターン供給部１８３は、判断結果（観察者の位置）に応じて、予め準備された３種類のパターンデータの中から１種類のパターンデータして、該パターンデータをパターン形成パネル１３０に供給する。なお、３種類のパターンデータは、それぞれ、２つ，４つ，８つの視差画像の表示に適している。

調整部１８１は、判断結果（観察者の位置）に応じて、バックライト１１０から射出される光の強度を調整する。具体的には、調整部１８１は、バックライト１１０に供給されるべき電力を３種類の値のうちのいずれかに設定する。なお、３種類の電力値は、それぞれ、２つ，４つ，８つの視差画像の表示に適している。

なお、本実施例におけるバックライト１１０と画像形成パネル１２０とが本発明における画像形成部に相当し、パターン形成パネル１３０が本発明におけるパターン形成部に相当する。また、本実施例における調整部１８１と画像供給部１８２とパターン供給部１８３と判断部１８７とが、本発明における処理実行部に相当する。そして、位置特定部１８６と２つのカメラ１９０ａ，１９０ｂとが本発明における位置情報生成部に相当する。

Ｂ．立体画像の表示：
図３は、立体画像が表示される過程を示す説明図である。図３（Ａ）は、画像形成パネル１２０に形成される表示用画像を示している。図３（Ｂ）は、パターン形成パネル１３０に形成されるパターンを示している。図３（Ｃ），（Ｄ）は、それぞれ、観察者の左眼と右眼とによって観察される画像を示している。

図３（Ａ）に示すように、表示用画像は、左眼用の視差画像Ｌと右眼用の視差画像Ｒとを含んでいる。図３（Ａ）では、奇数列に属する画素群は、左眼用の視差画像Ｌを構成し、偶数列に属する画素群は、右眼用の視差画像Ｒを構成する。なお、各視差画像がカラー画像である場合には、各列の画素群には、赤色，緑色，青色用の画素が含まれる。

図３（Ｂ）に示すように、パターンは、ストライプ状に設けられた複数の開口部と複数の遮光部とを含んでいる。図３（Ｂ）では、奇数列に属する画素群は、遮光部を構成し、偶数列に属する画素群は、開口部を構成する。

図３（Ａ）に示す表示用画像が画像形成パネル１２０に形成され、図３（Ｂ）に示すパターンがパターン形成パネル１３０に形成されると、観察者の左眼には、図３（Ｃ）に示すように、表示用画像内の左眼用の視差画像Ｌのみが観察される。これは、画像形成パネル１２０の左眼用の視差画像Ｌを構成する画素から射出された光は、パターン形成パネル１３０の開口部を通って観察者の左眼に入射するが、遮光部に遮られて観察者の右眼に入射しないためである。同様に、観察者の右眼には、図３（Ｄ）に示すように、表示用画像内の右眼用の視差画像Ｒのみが観察される。

このように、観察者が２つの眼で異なる視差画像を観察することによって、観察者は立体画像を観察することができる。

なお、図３に示すように、２つの視差画像が表示される場合には、観察者は、１種類の立体画像を観察可能である。一方、４つの視差画像が表示される場合には、観察者は、３種類の立体画像を観察可能であり、８つの視差画像が表示される場合には、観察者は、７種類の立体画像を観察可能である。ただし、画像形成パネル１２０の画素数は一定であるため、画像形成パネル１２０に形成される視差画像の数が多い程、立体画像の解像度は低くなる。

なお、画像形成パネル１２０に１つの画像（視差画像）が形成され、かつ、パターン形成パネル１３０の全画素が開状態に設定される場合には、画像表示装置１００は、観察者に、通常の画像（二次元画像）を観察させることができる。

Ｃ．表示部の動作：
図４は、２つの視差画像が表示される場合の表示部１０１の動作を模式的に示す説明図である。図４では、画像形成パネル１２０の水平方向（行方向）に沿った画素群と、パターン形成パネル１３０の水平方向（行方向）に沿った画素群と、が示されている。説明の便宜上、画像形成パネル１２０内の８つの画素には符号「Ｅ１」〜「Ｅ８」が付されており、パターン形成パネル１３０内の８つの画素には符号「Ｆ１」〜「Ｆ８」が付されている。

画像形成パネル１２０では、図中「４」が付された４つの画素Ｅ２，Ｅ４，Ｅ６，Ｅ８を含む複数の画素は、視差画像データＰＳ４に従って変調され、視差画像ＩＭ４を形成する。また、「５」が付された４つの画素Ｅ１，Ｅ３，Ｅ５，Ｅ７を含む複数の画素は、視差画像データＰＳ５に従って変調され、視差画像ＩＭ５を形成する。そして、視差画像ＩＭ４を形成する第１種の画素と、視差画像ＩＭ５を形成する第２種の画素とは、画像形成パネル１２０の水平方向（行方向）に沿って交互に並んでいる。なお、第１種の画素と第２種の画素とは、それぞれ、画像形成パネル１２０の垂直方向（列方向）に連続して並んでいる。

パターン形成パネル１３０では、図中白色で示される４つの画素Ｆ１，Ｆ３，Ｆ５，Ｆ７を含む複数の画素は、パターンデータに従って開口部を形成する。また、黒色で示される４つの画素Ｆ２，Ｆ４，Ｆ６，Ｆ８を含む複数の画素は、パターンデータに従って遮光部を形成する。なお、開口部を形成する第１種の画素と遮光部を形成する第２種の画素とは、パターン形成パネル１３０の水平方向（行方向）に沿って交互に並んでいる。なお、第１種の画素と第２種の画素とは、それぞれ、パターン形成パネル１３０の垂直方向（列方向）に連続して並んでいる。

画像形成パネル１２０の隣接する２つの画素から射出された光は、パターン形成パネル１３０の１つの開口部を通過する。例えば、画像形成パネル１２０の隣接する２つの画素Ｅ４，Ｅ５から射出された光は、パターン形成パネル１３０の開口部を形成する画素Ｆ１を通過する。

これにより、観察者は、表示部１０１から距離Ｄだけ離れた適視位置において、左眼で視差画像ＩＭ４を観察することができると共に、右眼で視差画像ＩＭ５を観察することができる。この結果、観察者は、２つの視差画像ＩＭ４，ＩＭ５で構成される立体画像Ｓ４を観察することができる。

図５は、４つの視差画像が表示される場合の表示部１０１の動作を模式的に示す説明図である。なお、図５では、図４と同様に、符号「Ｅ１」〜「Ｅ８」，「Ｆ１」〜「Ｆ８」が付されている。

画像形成パネル１２０では、図中「４」が付された２つの画素Ｅ４，Ｅ８を含む複数の画素は、視差画像ＩＭ４を形成する。また、「５」が付された２つの画素Ｅ１，Ｅ５を含む複数の画素は、視差画像ＩＭ５を形成する。さらに、「３」が付された２つの画素Ｅ３，Ｅ７を含む複数の画素は、視差画像ＩＭ３を形成し、「６」が付された２つの画素Ｅ２，Ｅ６を含む複数の画素は、視差画像ＩＭ６を形成する。そして、視差画像ＩＭ３，ＩＭ４，ＩＭ５，ＩＭ６を形成する４つの連続する画素は、画像形成パネル１２０の水平方向（行方向）に沿って繰り返し並んでいる。なお、図５では、画素Ｅ２，Ｅ３，Ｅ６，Ｅ７は、図４とは異なる視差画像を形成している。

パターン形成パネル１３０では、図中白色で示される２つの画素Ｆ１，Ｆ５を含む複数の画素は、開口部を形成する。また、黒色で示される４つの画素Ｆ２，Ｆ４，Ｆ６，Ｆ８と、ハッチングで示される２つの画素Ｆ３，Ｆ７と、を含む複数の画素は、遮光部を形成する。開口部を形成する１つの画素と、遮光部を形成する３つの連続する画素と、を含む４つの連続する画素は、パターン形成パネル１３０の水平方向（行方向）に沿って繰り返し並んでいる。なお、画素Ｆ３，Ｆ７は、図４では開口部を形成するが、図５では遮光部を形成している。

画像形成パネル１２０の４つの連続する画素から射出された光は、パターン形成パネル１３０の１つの開口部を通過する。例えば、画像形成パネル１２０の４つの連続する画素Ｅ３〜Ｅ６から射出された光は、パターン形成パネル１３０の開口部を形成する画素Ｆ１を通過する。

これにより、観察者は、適視位置において、図４で観察可能な１種類の立体画像を含む３種類の立体画像を観察可能である。すなわち、観察者は、図４と同様に、第１種の立体画像Ｓ４を観察することができる。また、観察者は、２つの視差画像ＩＭ３，ＩＭ４を観察することによって、第２種の立体画像Ｓ３を観察することができる。さらに、観察者は、２つの視差画像ＩＭ５，ＩＭ６を観察することによって、第３種の立体画像Ｓ５を観察することができる。

図６は、８つの視差画像が表示される場合の表示部１０１の動作を模式的に示す説明図である。なお、図６では、図４，図５と同様に、符号「Ｅ１」〜「Ｅ８」，「Ｆ１」〜「Ｆ８」が付されている。

画像形成パネル１２０では、図中「ｎ」が付された画素Ｅｎを含む複数の画素は、視差画像ＩＭｎを形成する。ここで、ｎは、１〜８のいずれかである。視差画像ＩＭ１〜ＩＭ８を形成する８つの連続する画素は、画像形成パネル１２０の水平方向（行方向）に沿って繰り返し並んでいる。なお、図６では、画素Ｅ１，Ｅ２，Ｅ７，Ｅ８は、図５とは異なる視差画像を形成している。

パターン形成パネル１３０では、図中白色で示される画素Ｆ１を含む複数の画素は、開口部を形成する。また、黒色で示される４つの画素Ｆ２，Ｆ４，Ｆ６，Ｆ８と、ハッチングで示される２つの画素Ｆ３，Ｆ７と、クロスハッチングで示される画素Ｆ５と、を含む複数の画素は、遮光部を形成する。開口部を形成する１つの画素と、遮光部を形成する７つの連続する画素と、を含む８つの連続する画素は、パターン形成パネル１３０の水平方向（行方向）に沿って繰り返し並んでいる。なお、画素Ｆ５は、図５では開口部を形成しているが、図６では遮光部を形成している。

画像形成パネル１２０の８つの連続する画素から射出された光は、パターン形成パネル１３０の１つの開口部を通過する。例えば、画像形成パネル１２０の連続する８つの画素Ｅ１〜Ｅ８から射出された光は、パターン形成パネル１３０の開口部を形成する画素Ｆ１を通過する。

これにより、観察者は、適視位置において、図５で観察可能な３種類の立体画像を含む７種類の立体画像を観察可能である。すなわち、観察者は、図５で観察可能な立体画像Ｓ３〜Ｓ５の他に、視差画像ＩＭ１，ＩＭ２で構成される立体画像Ｓ１と、視差画像ＩＭ２，ＩＭ３で構成される立体画像Ｓ２と、視差画像ＩＭ６，ＩＭ７で構成される立体画像Ｓ６と、視差画像ＩＭ７，ＩＭ８で構成される立体画像Ｓ７と、を観察可能である。

図４〜図６から分かるように、画像形成パネル１２０に形成される視差画像の数が２倍に変更される場合には、換言すれば、視点数が２倍に変更される場合には、パターン形成パネル１３０の開口部の数（開口面積）は１／２倍に変更される。なお、視点数は、適視位置において、互いに異なる視差画像を視認可能な視点の数を意味する。

ところで、前述したように、制御回路１８０は、２つのパネル１２０，１３０の動作を制御すると共に、バックライト１１０の動作を制御している。具体的には、図４〜図６から分かるように、制御回路１８０は、画像形成パネル１２０に形成される視差画像の数が増大する程、バックライト１１０から射出される光の強度を増大させている。これは、視差画像の数が増大する程、パターン形成パネル１３０の開口部の数が減少し、この結果、観察者の眼に入射する光の量（強度）が減少してしまうためである。このように、バックライト１１０から射出される光の強度を、視差画像の数に応じて変更することにより、各視差画像の輝度を変更することができ、この結果、立体画像の輝度の変化を抑制することができる。例えば、２つの立体画像Ｓ４を観察する観察者は、視差画像の数が変更される場合にも、ほぼ等しい輝度を有する立体画像Ｓ４を観察し続けることができる。本実施例では、視差画像の数が２倍に変更され、かつ、開口部の数（開口面積）が１／２倍に変更される場合には、バックライト１１０から射出される光の強度は２倍に設定される。

すなわち、画像形成パネル１２０に形成される画像の数が２ⁿ個（ｎは１以上の自然数）である場合には、パターン形成パネル１３０に形成される複数の開口部の面積は、パターン形成パネル１３０の全画素に相当する総面積の１／２ⁿ倍に設定され、バックライト１１０から射出される光の強度は、パターン形成パネル１３０の全画素が開状態に設定される場合（すなわち二次元画像が表示される場合）の強度の２ⁿ倍に設定されればよい。

Ｄ．適視範囲：
立体画像を観察するためには、観察者は、いわゆる適視範囲内の位置で視差画像を観察する必要がある。

図７は、２つの視差画像が表示される場合の第１の適視範囲Ｗａを示す説明図である。第１の適視範囲Ｗａは、図中、ハッチングで示された四角形の領域であり、第１の適視範囲Ｗａ内には、該範囲Ｗａを規定する線分ＬＳａが示されている。

線分ＬＳａは、表示部１０１の表示面と平行であり、かつ、表示部１０１の中心線ＣＬと直交する線分である。なお、中心線ＣＬは、表示部１０１の表示面の中心を通り、表示面の法線と平行な直線である。線分ＬＳａと表示部１０１との間の距離Ｄは、適視距離である。線分ＬＳａの長さＥＬは、前述のように、観察者の２つの眼の間隔と等しい。すなわち、線分ＬＳａの２つの端点は、図４の２つの視点位置を示す。

第１の適視範囲Ｗａは、表示部１０１の一方の端点と線分ＬＳａの２つの端点とを通る２つの直線と、表示部１０１の他方の端点と線分ＬＳａの２つの端点とを通る２つの直線と、で囲まれた領域である。

観察者の位置（観察位置）Ｃ、より具体的には、観察者の２つの眼の中心位置Ｃが第１の適視範囲Ｗａ内に含まれる場合に、該観察者は、図４で説明したように１種類の立体画像Ｓ４を観察することができる。

図８は、４つの視差画像が表示される場合の第２の適視範囲Ｗｂを示す説明図である。適視範囲Ｗｂは、図中、ハッチングで示された四角形の領域であり、第２の適視範囲Ｗｂ内には、該範囲Ｗｂを規定する線分ＬＳｂが示されている。なお、図８では、図７の第１の適視範囲Ｗａも示されており、第２の適視範囲Ｗｂは、第１の適視範囲Ｗａよりも大きい。

線分ＬＳｂの長さは、３×ＥＬに設定されている。線分ＬＳｂの２つの端点と２つの内分点とは、図５の４つの視点位置を示す。第２の適視範囲Ｗｂは、表示部１０１の一方の端点と線分ＬＳｂの２つの端点とを通る２つの直線と、表示部１０１の他方の端点と線分ＬＳｂの２つの端点とを通る２つの直線と、で囲まれた領域である。

観察者の位置Ｃが第２の適視範囲Ｗｂに含まれる場合に、該観察者は、図５で説明したように３種類の立体画像Ｓ３〜Ｓ５を観察することができる。

図９は、８つの視差画像が表示される場合の第３の適視範囲Ｗｃを示す説明図である。第３の適視範囲Ｗｃは、図中、ハッチングで示された四角形の領域であり、第３の適視範囲Ｗｃ内には、該範囲Ｗｃを規定する線分ＬＳｃが示されている。なお、図９では、図８の第２の適視範囲Ｗｂも示されており、第３の適視範囲Ｗｃは第２の適視範囲Ｗｂよりも大きい。

線分ＬＳｃの長さは、７×ＥＬに設定されている。線分ＬＳｃの２つの端点と６つの内分点とは、図６の８つの視点位置を示す。第３の適視範囲Ｗｃは、表示部１０１の一方の端点と線分ＬＳｃの２つの端点とを通る２つの直線と、表示部１０１の他方の端点と線分ＬＳｃの２つの端点とを通る２つの直線と、で囲まれた領域である。

観察者の位置Ｃが第３の適視範囲Ｗｃに含まれる場合に、該観察者は、図６で説明したように７種類の立体画像Ｓ１〜Ｓ７を観察することができる。

Ｅ．制御回路の処理：
図１０は、制御回路１８０の処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１１２では、位置特定部１８６は、観察者の位置（観察位置）を特定する。なお、前述したように、観察位置は、観察者の２つの眼の中心位置を示している。

まず、位置特定部１８６は、２つのカメラ１９０ａ，１９０ｂによって生成された２つの撮影済み画像データを取得する。なお、各撮影済み画像には、観察者が表現されている。

次に、位置特定部１８６は、各撮影済み画像内における観察者の像の位置（対応位置）を求める。なお、本実施例では、対応位置として、各撮影済み画像内に表現された観察者の２つの眼の中心位置が利用される。具体的には、位置特定部１８６は、各撮影済み画像データを解析して、各撮影済み画像内に表現された観察者の２つの眼を検出する。そして、位置特定部１８６は、該２つの眼の中心位置（対応位置）を求める。

最後に、位置特定部１８６は、２つの撮影済み画像内における２つの対応位置を利用して、観察位置を特定する。

図１１は、観察者の位置の特定手法を示す説明図である。図１１では、観察者と２つのカメラ１９０ａ，１９０ｂとの関係が示されている。なお、本実施例では、観察者の位置（観察位置）Ｃは、第１のカメラ１９０ａの位置を基準として、求められる。

図示するように、各カメラ１９０ａ，１９０ｂは、開口１９２ａ，１９２ｂと撮像素子１９４ａ，１９４ｂとを含んでいる。開口１９２ａ，１９２ｂと撮像素子１９４ａ，１９４ｂとの間の距離Ｇと、２つのカメラ１９０ａ，１９０ｂの間の距離Ｌ０とは、一定の値であり、既知である。なお、第１の撮像素子１９４ａに形成される画像が第１の撮影済み画像であり、第２の撮像素子１９４ｂに形成される画像が第２の撮影済み画像である。

観察位置Ｃは、第１のカメラ１９０ａ（より具体的には、開口１９２ａの中心）から、＋ｘ方向（横方向）に距離Ｘ、＋ｙ方向（前後方向）に距離Ｙだけ離れた位置である。第１のカメラ１９０ａでは、観察位置Ｃに対応する第１の対応位置Ｃ’は、第１の撮像素子１９４ａの中心から図中−ｘ方向に距離Ｌａだけ離れた位置に形成される。同様に、第２のカメラ１９０ｂでは、観察位置Ｃに対応する第２の対応位置Ｃ”は、第２の撮像素子１９４ｂの中心から図中＋ｘ方向に距離Ｌｂだけ離れた位置に形成される。

図１１に示す関係は、以下の式（２），式（３）で表される。

Ｙ：（Ｙ＋Ｇ）＝Ｌ０：（Ｌ０＋Ｌａ＋Ｌｂ） …（２）
Ｙ：Ｇ＝Ｘ：Ｌａ …（３）

上記の式（２），式（３）から、観察位置Ｃを示す値Ｘ，Ｙが求められる。

観察者が複数存在する場合には、ステップＳ１１２では、複数の観察者の複数の観察位置が特定される。

ステップＳ１１４（図１０）では、判断部１８７は、観察位置Ｃが図７に示す第１の適視範囲Ｗａに含まれるか否かを判断する。観察位置Ｃが第１の適視範囲Ｗａに含まれる場合には、ステップＳ１１６に進み、含まれない場合には、ステップＳ１１８に進む。

ステップＳ１１８では、判断部１８７は、観察位置Ｃが図８に示す第２の適視範囲Ｗｂに含まれるか否かを判断する。観察位置Ｃが第２の適視範囲Ｗｂに含まれる場合には、ステップＳ１２０に進み、含まれない場合には、ステップＳ１２２に進む。

観察者が複数存在する場合には、ステップＳ１１４では、複数の観察位置のすべてが第１の適視範囲Ｗａに含まれるか否かが判断され、ステップＳ１１６では、複数の観察位置のすべてが第２の適視範囲Ｗｂに含まれるか否かが判断される。なお、２つの適視範囲Ｗａ，Ｗｂを示す情報は、判断部１８７内部のテーブル（図示せず）に予め格納されている。

ステップＳ１１６では、画像表示装置１００によって２つの視差画像が表示される。具体的には、判断部１８７は、判断結果に応じて、調整部１８１と画像供給部１８２とパターン供給部１８３との動作を制御する。ステップＳ１１６の処理により、バックライト１１０と画像形成パネル１２０とパターン形成パネル１３０とは、図４で説明したように動作する。

すなわち、画像供給部１８２は、８つの視差画像データＰＳ１〜ＰＳ８の中から２つの視差画像データＰＳ４，ＰＳ５を選択して、表示用画像データを生成し、該表示用画像データを画像形成パネル１２０に供給する。また、パターン供給部１８３は、３種類のパターンデータの中から２つの視差画像の表示に適した１種類のパターンデータを選択し、該パターンデータをパターン形成パネル１３０に供給する。さらに、調整部１８１は、バックライト１１０から射出される光の強度が２つの視差画像の表示に適した強度となるように、バックライト１１０に供給される電力を設定する。

ステップＳ１２０では、画像表示装置１００によって４つの視差画像が表示される。ステップＳ１２０の処理は、ステップＳ１１６とほぼ同様である。ステップＳ１２０の処理により、バックライト１１０と画像形成パネル１２０とパターン形成パネル１３０とは、図５で説明したように動作する。

ステップＳ１２２では、画像表示装置１００によって８つの視差画像が表示される。ステップＳ１２２の処理は、ステップＳ１１６とほぼ同様である。ステップＳ１２２の処理により、バックライト１１０と画像形成パネル１２０とパターン形成パネル１３０とは、図６で説明したように動作する。

ステップＳ１２４では、立体画像の表示を終了するか否かが判断される。具体的には、制御回路１８０は、ユーザ（例えば観察者や管理者）によって立体画像の表示の終了が指示される場合には、図１０の処理を終了させる。なお、立体画像の表示の終了が指示される場合には、立体画像の表示から二次元画像の表示への切り替えが指示される場合が含まれる。一方、制御回路１８０は、ユーザによって立体画像の表示の終了が指示されない場合には、ステップＳ１１２に戻って、ステップＳ１１２〜Ｓ１２４の処理を繰り返し実行する。

ステップＳ１１２〜Ｓ１２４の処理を繰り返し実行することにより、立体画像の表示態様を、観察者の移動に応じて、適切に変更することができる。

なお、本実施例では、観察位置Ｃが図９に示す第３の適視範囲Ｗｃに含まれる場合と含まれない場合との双方において、８つの視差画像が表示される。しかしながら、これに代えて、観察位置Ｃが第３の適視範囲Ｗｃに含まれる場合には、８つの視差画像を表示することによって立体画像が表示され、観察位置Ｃが第３の適視範囲Ｗｃに含まれない場合には、１つの画像を表示することによって二次元画像が表示されてもよい。

Ｆ．変形例：
上記実施例では、図１１に示す観察者のｘ方向（横方向）の観察位置とｙ方向（前後方向）の観察位置との双方に応じて、視差画像の数が変更されているが、これに代えて、ｘ方向の観察位置とｙ方向の観察位置との一方に応じて、視差画像の数が変更されてもよい。

本例では、ｘ方向（横方向）の観察位置のみに応じて視差画像の数が変更される場合について説明する。本例では、第２のカメラ１９０ｂ（図１）が省略される。

本例では、ステップＳ１１２（図１０）において、位置特定部１８６は、第１のカメラ１９０ａから取得した第１の撮影済み画像データを用いて、第１の撮影済み画像内における観察者の像のｘ方向の位置（対応位置）を求める。

図１２は、カメラ１９０ａによって生成される撮影済み画像を示す説明図である。図１２では、観察者のｘ方向の対応位置Ｃ’が示されている。また、図１２では、３つの領域Ｚａ〜Ｚｃが示されている。第１の領域Ｚａは、第１の適視範囲Ｗａに対応する領域である。より正確には、第１の領域Ｚａは、図７に示す第１の適視範囲Ｗａに含まれる線分ＬＳａに対応する幅を有する領域である。同様に、第２の領域Ｚｂは、第２の適視範囲Ｗｂに対応する領域であり、第３の領域Ｚｃは、第３の適視範囲Ｗｃに対応する領域である。

本例では、ステップＳ１１４（図１０）において、判断部１８７は、観察者のｘ方向の対応位置Ｃ’が第１の適視範囲Ｗａに対応する第１の領域Ｚａに含まれるか否かを判断する。また、ステップＳ１１８において、判断部１８７は、観察者のｘ方向の対応位置Ｃ’が第２の適視範囲Ｗｂに対応する第２の領域Ｚｂに含まれるか否かを判断する。なお、２つの領域Ｚａ，Ｚｂは、判断部１８７内部の図示しないテーブルに予め格納されている。

本例を採用する場合にも、観察者の観察位置に応じて、立体画像の表示態様を変更することができる。

なお、本例でも、対応位置Ｃ’が第３の領域Ｚｃに含まれる場合と含まれない場合との双方において、８つの視差画像が表示される。しかしながら、これに代えて、対応位置Ｃ’が第３の領域Ｚｃに含まれる場合には、８つの視差画像を表示することによって立体画像が表示され、対応位置Ｃ’が第３の領域Ｚｃに含まれない場合には、１つの画像を表示することによって二次元画像が表示されてもよい。

以上説明したように、本実施例（および変形例）の画像表示装置１００では、観察者の位置に応じた数の複数の視差画像が画像形成パネル１２０に形成されると共に、観察者の位置に応じた数の複数の開口部を含むパターンがパターン形成パネル１３０に形成される。このため、観察者の位置に応じて、立体画像の表示態様を適切に設定することが可能となる。すなわち、観察者の位置に応じて、視差画像を観察可能な視点数を適切に設定することが可能となる。

より具体的には、観察者の位置が所定の領域（例えば第１の適視範囲Ｗａ）内に含まれる場合には、画像形成パネル１２０に、比較的少数（例えば２つ）の視差画像が形成されると共に、パターン形成パネル１３０に、比較的多数の開口部を含むパターンが形成される。このため、所定の領域内の観察者に解像度の比較的高い立体画像を観察させることができる。また、観察者の位置が所定の領域（例えば第１の適視範囲Ｗａ）内に含まれない場合には、画像形成パネル１２０に、比較的多数（例えば４つ）の視差画像が形成されると共に、パターン形成パネル１３０に、比較的少数の開口部を含むパターンが形成される。このため、所定の領域外の観察者にも立体画像を観察させることができる。

すなわち、本実施例（および変形例）を採用すれば、例えば、観察者が移動する場合には、移動前および移動後において、該観察者に立体画像を観察させることができる。また、複数の観察者が存在する場合には、複数の観察者に互いに異なる立体画像を観察させることができる。さらに、複数の観察者のうちの周囲の観察者が立ち去った後には、残った一人の観察者に解像度の高い立体画像を観察させることができる。

また、本実施例（および変形例）の画像表示装置１００では、バックライト１１０は、観察者の位置に応じた強度を有する光を射出する。このため、立体画像の表示態様が変更される場合にも、換言すれば、パターン形成パネル１３０に形成される開口部の数が変更される場合にも、観察者によって観察される立体画像の輝度を変化させずに済む。

なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記実施例では、画像表示装置１００は、２つ，４つ，または８つの視差画像を表示しているが、さらに、１６個，３２個…の視差画像を表示するようにしてもよい。

また、上記実施例では、画像表示装置１００は、２つ，４つ，８つの視差画像を表示可能であるが、これに加えて、３つ，５つ，６つ，７つ…の視差画像を表示可能であってもよい。この場合には、パターン形成パネル１３０として、より解像度の高い、すなわち、単位面積当たりの画素数がより大きな液晶パネルが利用されればよい。こうすれば、パターン形成パネル１３０に、３つ，５つ，６つ，７つ…の視差画像を表示するのに適した開口部を含むパターンを形成可能である。

（２）上記実施例では、図３で説明したように、各視差画像は、画像形成パネル１２０のうちのストライプ状に配列された一部の画素群に形成されているが、これに代えて、各視差画像は、画像形成パネル１２０のうちの階段状に配列された一部の画素群に形成されてもよい。この場合には、パターン形成パネル１３０には、ストライプ状に配列された開口部を含むパターンに代えて、階段状に配列された開口部を含むパターンが形成されればよい。

（３）上記実施例では、パターン形成パネル１３０が画像形成パネル１２０よりも観察者側に設けられているが、これに代えて、画像形成パネル１２０がパターン形成パネル１３０よりも観察者側に設けられるようにしてもよい。この場合にも、観察者に立体画像を観察させることができる。

（４）上記実施例では、画像表示装置１００は、２つのカメラ１９０ａ，１９０ｂを備えているが、２つのカメラ１９０ａ，１９０ｂは画像表示装置の外部に設けられていてもよい。この場合には、画像表示装置（より具体的には位置特定部１８６）は、外部の２つのカメラから２つの撮影済み画像データを取得すればよい。

また、上記実施例では、画像表示装置１００は、位置特定部１８６を備えているが、位置特定部１８６は画像表示装置の外部に設けられていてもよい。この場合には、画像表示装置（より具体的には判断部１８７）は、外部の位置特定部から観察者の位置を示す位置情報を取得すればよい。

さらに、上記実施例では、観察者の位置は、２つのカメラ１９０ａ，１９０ｂによって生成された２つの撮影済み画像を用いて特定されているが、これに代えて、他の手法で特定されてもよい。例えば、距離センサの検出結果を用いて特定されてもよい。また、観察者のために座席が準備されている場合には、観察者の着座を検出することによって、観察者の位置が特定されてもよい。このように、観察者の位置としては、観察者の２つの眼の中心位置に代えて、観察者の存在する位置が利用されてもよい。

一般には、画像表示装置は、観察者の位置を示す位置情報を取得すればよい。

（５）本実施例では、画像形成パネル（液晶パネル）１２０とバックライト１１０とが利用されているが、これに代えて、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル），ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ，ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）などの自発光タイプのディスプレイが利用されてもよい。

自発光タイプのディスプレイが利用される場合には、観察者の位置に応じて、該ディスプレイに形成される表示用画像の輝度が調整すればよい。例えば、画像供給部１８２が、観察者の位置に応じて、表示用画像に含まれる各視差画像の画素値を調整すればよい。

一般には、画像表示装置に、位置情報に応じた輝度を有する複数の視差画像を表示させるための処理が実行されればよい。

（６）上記実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えてもよい。

画像表示装置１００の外観を示す説明図である。 画像表示装置１００の内部構成を模式的に示す説明図である。 立体画像が表示される過程を示す説明図である。 ２つの視差画像が表示される場合の表示部１０１の動作を模式的に示す説明図である。 ４つの視差画像が表示される場合の表示部１０１の動作を模式的に示す説明図である。 ８つの視差画像が表示される場合の表示部１０１の動作を模式的に示す説明図である。 ２つの視差画像が表示される場合の第１の適視範囲Ｗａを示す説明図である。 ４つの視差画像が表示される場合の第２の適視範囲Ｗｂを示す説明図である。 ８つの視差画像が表示される場合の第３の適視範囲Ｗｃを示す説明図である。 制御回路１８０の処理手順を示すフローチャートである。 観察者の位置の特定手法を示す説明図である。 カメラ１９０ａによって生成される撮影済み画像を示す説明図である。

符号の説明

１００…画像表示装置
１０１…表示部
１０２…フレーム
１１０…バックライト
１２０…画像形成パネル（液晶パネル）
１３０…パターン形成パネル（液晶パネル）
１８０…制御回路
１８１…調整部
１８２…画像供給部
１８３…パターン供給部
１８６…位置特定部
１８７…判断部
１９０ａ，１９０ｂ…カメラ
１９２ａ，１９２ｂ…開口
１９４ａ，１９４ｂ…撮像素子

Claims (11)

1. 立体画像を表示するための画像表示装置であって、
   複数の視差画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部に形成された前記複数の視差画像を対応する複数の視点に案内するために、複数の開口部を含むパターンを形成するパターン形成部と、
   観察者の位置を示す位置情報を取得して、前記画像形成部に、前記位置情報に応じた数の前記視差画像を形成させると共に、前記パターン形成部に、前記位置情報に応じた数の前記開口部を含む前記パターンを形成させるための処理を実行する処理実行部と、
   を備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１記載の画像表示装置であって、
   前記処理実行部は、
   視差画像群の中から前記位置情報に応じた数の前記視差画像を選択して前記画像形成部に供給する画像供給部と、
   パターン群の中から前記位置情報に応じた数の前記開口部を含む前記パターンを選択して前記パターン形成部に供給するパターン供給部と、
   を備える、画像表示装置。
3. 請求項１または２記載の画像表示装置であって、
   前記処理実行部は、前記位置情報を繰り返し取得し、新たな前記位置情報を用いて前記処理を実行する、画像表示装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像表示装置であって、
   前記処理実行部は、
   前記観察者の位置が所定の領域内に含まれる場合には、前記画像形成部に、第１の数の前記視差画像を形成させると共に、前記パターン形成部に、第２の数の前記開口部を含む前記パターンを形成させ、
   前記観察者の位置が前記所定の領域内に含まれない場合には、前記画像形成部に、前記第１の数よりも大きな第３の数の前記視差画像を形成させると共に、前記パターン形成部に、前記第２の数よりも小さな第４の数の前記開口部を含む前記パターンを形成させる、画像表示装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像表示装置であって、さらに、
   前記位置情報を生成する位置情報生成部を備える、画像表示装置。
6. 請求項５記載の画像表示装置であって、
   前記位置情報生成部は、
   前記観察者を撮影する撮影部を含み、
   前記位置情報生成部は、
   前記撮影部によって生成された撮影済み画像を用いて、前記位置情報を生成する、画像表示装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の画像表示装置であって、
   前記処理実行部は、さらに、前記画像表示装置に、前記位置情報に応じた輝度を有する前記複数の視差画像を表示させるための処理を実行する、画像表示装置。
8. 請求項７記載の画像表示装置であって、
   前記画像形成部は、
   液晶パネルと、
   前記液晶パネルを照明するための光を射出する照明部と、
   を備え、
   前記処理実行部は、前記照明部に、前記位置情報に応じた強度を有する光を射出させるための処理を実行する、画像表示装置。
9. 複数の視差画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部に形成された前記複数の視差画像を対応する複数の視点に案内するために、複数の開口部を含むパターンを形成するパターン形成部と、を備える画像表示装置を用いて立体画像を表示する方法であって、
   （ａ）観察者の位置を示す位置情報を取得する工程と、
   （ｂ）前記画像形成部に、前記位置情報に応じた数の前記視差画像を形成させると共に、前記パターン形成部に、前記位置情報に応じた数の前記開口部を含む前記パターンを形成させるための処理を実行する工程と、
   を備えることを特徴とする方法。
10. 複数の視差画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部に形成された前記複数の視差画像を対応する複数の視点に案内するために、複数の開口部を含むパターンを形成するパターン形成部と、を備える画像表示装置に、立体画像を表示させるためのコンピュータプログラムであって、
    観察者の位置を示す位置情報を取得する機能と、
    前記画像形成部に、前記位置情報に応じた数の前記視差画像を形成させると共に、前記パターン形成部に、前記位置情報に応じた数の前記開口部を含む前記パターンを形成させるための処理を実行する機能と、
    を前記画像表示装置に実現させることを特徴とするコンピュータプログラム。
11. 請求項１０記載のコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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