JP2011081269A - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】パララックスバリア方式において、立体的画像を視聴できる表示面からの距離を制御する。
【解決手段】対応する右画像および左画像を、所定の視点に向けて表示する画像表示装置であって、右画像および左画像のそれぞれを複数の領域に分割した右分割画像および左分割画像を、所定の配列方向に沿って所定の順番で配列して表示する画像表示部と、配列方向に沿って離間して設けられ、画像表示部が表示した画像の一部を遮蔽する複数の遮蔽部と、画像表示部の表示面から、複数の遮蔽部までの距離を制御する位置制御部とを備える画像表示装置を提供する。
【選択図】図1
【解決手段】対応する右画像および左画像を、所定の視点に向けて表示する画像表示装置であって、右画像および左画像のそれぞれを複数の領域に分割した右分割画像および左分割画像を、所定の配列方向に沿って所定の順番で配列して表示する画像表示部と、配列方向に沿って離間して設けられ、画像表示部が表示した画像の一部を遮蔽する複数の遮蔽部と、画像表示部の表示面から、複数の遮蔽部までの距離を制御する位置制御部とを備える画像表示装置を提供する。
【選択図】図1
Description
本発明は、画像表示装置および画像表示方法に関する。
従来、立体的画像を表示する方式として、パララックスバリア方式が知られている。パララックスバリア方式では、予め定められた位置の視聴者の左右の眼に対して、スリットを介して左眼用画像および右眼用画像を選択的に表示することで、立体的画像を表示する(例えば、特許文献1の図4参照)。
しかし、従来の画像表示方式では、予め定められた位置の視聴者に対してのみ立体的画像を表示することができ、当該位置からずれた視聴者に対しては、立体的画像を表示することができない。ただし、レンチキュラ方式では、レンズの屈折率を調整することで、画像を表示する方向を調整することも考えられる。
しかし、画像を表示する方向を調整する方法では、表示面からの距離が所定の設定距離である条件で、視点の位置(方向)を調整できるにすぎない。つまり、表示面からの距離が、所定の設定距離と異なる視点に対しては、立体的画像を表示することができない。
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、対応する右画像および左画像を、所定の視点に向けて表示する画像表示装置であって、右画像および左画像のそれぞれを複数の領域に分割した右分割画像および左分割画像を、所定の配列方向に沿って所定の順番で配列して表示する画像表示部と、配列方向に沿って離間して設けられ、画像表示部が表示した画像の一部を遮蔽する複数の遮蔽部と、画像表示部の表示面から、複数の遮蔽部までの距離を制御する位置制御部とを備える画像表示装置を提供する。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、画像表示装置100の一例を示す図である。画像表示装置100は、対応する右画像および左画像を、所定の視点に向けて表示することで、立体的画像を表示する。本例の画像表示装置100は、バリア部20、画像表示部10、および、位置制御部30を備える。
画像表示部10は、右画像および左画像のそれぞれを複数の領域に分割した右分割画像Rおよび左分割画像Lを、所定の配列方向に沿って所定の順番で配列して表示する。例えば画像表示部10は、右画像および左画像のそれぞれを、画像の上端から下端に渡る短冊状の複数の分割画像に分割して交互に表示してよい。画像表示部10は、右画像および左画像の2画像を、1つの画像として表示するので、右画像および左画像のそれぞれの分割画像を半分に間引いてから、所定の配列方向に沿って交互に配列して表示してよい。
バリア部20は、画像表示部10の表示面と対向する位置に設けられた複数の遮蔽部12を有する。複数の遮蔽部12は、画像表示部10における分割画像の配列方向に沿って離間して設けられ、画像表示部10が表示した画像の一部を遮蔽する。それぞれの遮蔽部12は、1つの分割画像と略同一の形状を有してよい。また、それぞれの遮蔽部12は、右分割画像または左分割画像と同一の配列間隔で設けられてよい。バリア部20は、いわゆるパララックスバリアであってよい。
位置制御部30は、画像表示部10の表示面から、複数の遮蔽部12までの距離を制御する。位置制御部30は、画像表示部10およびバリア部20の少なくとも一方の位置を制御することで、当該距離を制御してよい。画像表示装置100は、画像表示部10およびバリア部20の少なくとも一方を、他方に対して動かすことのできる機構を備えることが好ましい。このような構成により、立体的画像を観ることができる、表示面からの距離を制御することができる。
図2は、画像表示部10およびバリア部20の一例を示す図である。図2では、画像表示部10における1つの分割画像、および、1つの遮蔽部12を1つのブロックで示すが、分割画像および遮蔽部12は、紙面と垂直な方向に延伸して設けられる。1つの遮蔽部12は、配列方向に所定の幅W1を有する。また、バリア部20は、画像表示部10の表示面から、所定の距離D1の位置に配置される。
上述したように、画像表示部10は、右分割画像Rおよび左分割画像Lを交互に表示する。またバリア部20は、それぞれの右分割画像Rが所定の右眼視点で観察できて、所定の左眼視点から観察できないように、且つ、それぞれの左分割画像Lが所定の左眼視点で観察できて、所定の右眼視点から観察できないように配置された複数の遮蔽部12を有する。このような構成により、所定の右画像および左画像を用いて、表示面から距離L1離れた所定の右眼および左眼の視点に向けて立体的画像を表示することができる。
図3は、画像表示部10およびバリア部20の他の例を示す図である。本例は、図2の例に比べ、位置制御部30により、画像表示部10およびバリア部20の距離がD2に拡大された例を示す。ここで、複数の遮蔽部12の幅W1および配列間隔は同一であってよい。また、画像表示装置100は、複数の遮蔽部12の幅W1および配列間隔を、それぞれの右分割画像Rが所定の右眼位置で観察できて、所定の左眼位置から観察できないように、且つ、それぞれの左分割画像Lが所定の左眼位置で観察できて、所定の右眼位置から観察できないように調整してもよい。
図3に示すように、画像表示部10およびバリア部20の間の距離が変化したのに伴い、立体的画像を観察できる位置が変化する。例えば、画像表示部10およびバリア部20の間の距離が増加すれば、立体的画像を観察できる位置は、表示面に対して離れる方向に移動する。このため、位置制御部30が、画像表示部10およびバリア部20の間の距離を制御することで、立体的画像を観察できる位置を調整することができる。
なお、複数の遮蔽部12の幅または配列間隔を調整する場合、バリア部20は、液晶パネル等における複数のシャッタ素子を制御することで、遮蔽部12の幅または配列間隔を調整してよい。当該シャッタ素子は、少なくとも分割画像の配列方向において、右分割画像および左分割画像が配置される周期よりも小さいピッチで設けられる。バリア部20は、それぞれのシャッタ素子について、光を透過するか否かを制御することで、それぞれのシャッタ素子を、遮蔽部12の一部として機能させるか、または、透過部として機能させるかを制御する。
図4は、画像表示装置100の他の構成例を示す図である。本例の画像表示装置100は、図1から図3に関連して説明した画像表示装置100の構成に加え、人物検出部40を更に備える。
人物検出部40は、複数の遮蔽部12が、画像表示部10における画像の光を通過させる領域に存在する人物の、画像表示面からの距離を検出する。例えば人物検出部40は、当該領域を撮像した画像に基づいて、パターンマッチング等により人物を検出してよい。そして、当該人物に照射した赤外光等が、反射して戻ってくるまでの時間から、当該距離を検出してよい。また、人物検出部40は、画像における人物またはその一部の大きさから、当該人物までの距離を検出してもよい。例えば人物検出部40は、検出した人物の両眼の間隔等に基づいて、人物までの距離を検出してもよい。人物検出部40は、その他の公知の距離測定法を用いることができる。
位置制御部30は、人物検出部40が検出した距離に基づいて、画像表示部10の表示面から、バリア部20の複数の遮蔽部12までの距離を制御する。例えば位置制御部30は、画像表示部10およびバリア部20の距離と、立体的画像を観察できる距離との関係を示すテーブルまたは式が予め与えられてよい。例えば、立体的画像を観察できる距離は、画像表示部10およびバリア部20の距離を変数とする一次関数で表わされてよい。
位置制御部30は、人物検出部40が検出した距離に対応する画像表示部10およびバリア部20の距離を、当該テーブルまたは式から求めてよい。位置制御部30は、テーブル等から求めた距離に基づいて、画像表示部10およびバリア部20の間の距離を制御する。
図5は、画像表示装置100の他の構成例を示す図である。本例の画像表示装置100は、図1から図4に関連して説明したいずれかの画像表示装置100の構成に加え、画像生成部50を更に備える。図5では、人物検出部40を備える画像表示装置100を示すが、画像表示装置100は、人物検出部40を備えなくともよい。
画像生成部50は、与えられる2次元画像の全体を相対的に逆方向にシフトすることで、右画像および左画像を生成する。例えば画像生成部50は、右画像および左画像の相対的なシフト量が、人間の眼間距離と略同一となるように、与えられる2次元画像の全体をシフトして右画像および左画像を生成する。人間の眼間距離は、例えば6.5cm程度であってよい。画像生成部50は、生成した右画像および左画像を、画像表示部10に入力する。
図6は、画像生成部50における処理例を説明する図である。画像生成部50は、受け取った2次元画像に基づいて、所定の眼幅シフト量dだけ、画像全体がx軸方向に相対的にシフトした左画像および右画像を生成する。当該左画像および右画像を利用者の左眼および右眼に選択的に表示することで、各被写体が無限遠に存在するような立体的画像を提供することができる。
図7は、画像生成部50の構成例を示す図である。本例の画像生成部50は、メモリ52、遅延部54、シフト制御部56、および、出力部58を有する。メモリ52は、2次元画像を格納し、端の画素列から順番に、所定の幅の画素列単位でデータを出力する。当該画素列は、右分割画像Rおよび左分割画像Lと同一の幅を有する。
遅延部54は、メモリ52が出力するデータを、所定の遅延量で遅延して出力する。シフト制御部56は、右画像および左画像が有するべき、人間の眼間距離に応じたシフト量に応じて、遅延部54における遅延量を制御する。例えばシフト制御部56は、メモリ52において当該シフト量に応じた数の画素列が読み出される時間を遅延時間として設定する。
出力部58は、メモリ52が読み出した画素列のデータと、遅延部54が出力する画素列のデータとを並列に受け取る。上述したように、遅延部54がシフト量に応じた遅延量でメモリ52からのデータを遅延させるので、出力部58は、2次元画像における位置が、当該遅延量に応じたシフト量だけ離れた画素列のデータを並列に受け取る。
出力部58は、並列に受け取った画素列を所定の順番で配列した合成データを、画像表示部10に供給する。また、画像表示部10は、1つの画面に右画像および左画増を表示するので、1つの視点に対する画像は、元の画像に比べて画素列が間引かれる。出力部58は、2つの画素列がメモリ52から読み出される期間毎に、1つの合成データを生成して画像表示部10に供給することで、画素列を間引いたデータを生成してよい。
このような構成により、左画像および右画像を、画像表示部10に容易に表示させることができる。また、遅延部54における遅延量を制御することで、左画像および右画像の間におけるシフト量を、容易に調整することができる。
図8は、画像生成部50の動作例を説明する図である。本例では、メモリ52が出力する画素列が右分割画像Rmに対応し、遅延部54が出力する画素列が左分割画像Lmに対応する(ただし、m=1、2、・・・、k、k+1、・・・)。上述したように、遅延部54が出力する左分割画像Lmは、メモリ52が出力する右分割画像Rmに対して、元の2次元画像においてシフト量dだけ右にシフトした画素列となる。
出力部58は、対応する右分割画像Rmおよび左分割画像Lmを交互に配列した合成データを、画像表示部10に供給する。これにより、画像表示部10は、シフト量dだけ相対的にシフトした右画像および左画像を並行して表示する。
図9は、画像表示装置100の他の構成例を示す図である。本例の画像表示装置100は、図1から図8に関連して説明した画像表示装置100の構成に加え、遮蔽幅制御部60、多視点画像生成部14、および、視点数設定部70を更に備える。図9では、人物検出部40を備え、画像生成部50を備えない画像表示装置100を示すが、画像表示装置100は、人物検出部40を備えなくてよく、また、画像生成部50を備えてもよい。
遮蔽幅制御部60は、分割画像の配列方向におけるそれぞれの遮蔽部12の幅を制御する。上述したように、バリア部20は液晶パネル等であってよい。例えば遮蔽幅制御部60は、設定される視点数に応じて、遮蔽部12の幅を制御する。遮蔽幅制御部60は、それぞれの遮蔽部12の中心の位置を変えずに、遮蔽部12の幅を変更してよい。
より具体的には、遮蔽幅制御部60は、設定される視点数がより多い場合に、遮蔽部12の幅をより大きくする。つまり、遮蔽幅制御部60は、設定される視点数がより多い場合に、それぞれの遮蔽部12により形成されるスリットの幅が小さくなるように、遮蔽部12の幅を制御する。
多視点画像生成部14は、設定される視点数に基づいて、それぞれの視点用の右画像および左画像を生成する。多視点画像生成部14は、それぞれの視点毎にわずかずつ異なる右画像および左画像を生成してよい。これにより、視聴者が移動して視点を切り替える毎に、わずかに異なる立体的画像を表示することができる。
視点数設定部70は、遮蔽幅制御部60および多視点画像生成部14に対して視点数nを設定する。視点数設定部70は、使用者等から設定される値により視点数nを設定してよい。
また、視点数設定部70は、画像表示部10が表示する画像に含まれる被写体に基づいて、遮蔽幅制御部60に視点数nを設定する被写体判定部72を有してよい。例えば被写体判定部72は、より高い分解能で画像を表示することが好ましい被写体が画像に含まれている場合に、遮蔽幅制御部60における視点数nを比較的に少なくしてよい。より具体的には、被写体判定部72は、画像表示部10が表示する画像に含まれる被写体の空間周波数がより高い場合に、設定する視点数nをより少なくしてよい。
また、視点数設定部70は、画像表示部10が表示する画像に含まれる被写体の距離情報を取得して、取得した距離情報に応じて視点数nを設定する距離取得部74を有してよい。距離取得部74は、当該画像に添付される撮影条件のデータを取得してよい。また、画像表示装置100にステレオの右画像および左画像が与えられる場合、距離取得部74は、右画像および左画像に含まれる被写体の視差量に基づいて、被写体の距離情報を取得してよい。
距離取得部74は、被写体までの距離がより近い場合に、設定する視点数nをより多くしてよい。また、視点数設定部70は、被写体判定部72および距離取得部74を組み合わせて、遮蔽幅制御部60に設定する視点数nを設定してもよい。
また、人物検出部40は、バリア部20が画像表示部10の画像の光を通過させる領域に存在する人物の数を検出してよい。視点数設定部70は、人物検出部40が検出した人物の数に応じた視点数を、遮蔽幅制御部60および多視点画像生成部14に設定してよい。例えば視点数設定部70は、人物検出部40が2人の人物を検出した場合、遮蔽幅制御部60および多視点画像生成部14に設定する視点数を4にしてよい。
図10は、図9に関連して説明した画像表示装置100の動作を説明する図である。本例では、視点数設定部70が設定する視点数を4個(右眼および左眼に対応する視点がそれぞれ2個)とする。画像表示部10は、各視点に対応する分割画像を順番に配列して表示する。本例の画像表示部10は、4個の視点に対応する2個の右分割画像R1、R2および2個の左分割画像L1、L2を、所定の順番に配列して表示する。分割画像を配列する順番は、対応する視点の並びを反転させた順番であってよい。
遮蔽幅制御部60は、視点数に応じて遮蔽部12の幅を調整する。遮蔽幅制御部60は、視点数に比例して遮蔽部12の幅を調整してよい。例えば、図2および図10に示すように、視点数が2倍になった場合、遮蔽幅制御部60は、それぞれの遮蔽部12の間のスリットの幅が1/2となるように、遮蔽部12の幅を調整してよい。
また、人物検出部40は、画像表示部10の表示面と平行な面における人物の位置を検出してよい。位置制御部30は、人物検出部40が検出した人物の位置に基づいて、遮蔽部12の配列方向における、遮蔽部12のそれぞれの位置を制御してよい。当該配列方向における立体的画像が表示される視点の位置は、それぞれの遮蔽部12の配列方向における位置により定まるので、人物の移動に追従して、立体的画像を表示する視点位置を制御することができる。
図11は、多視点画像生成部14の動作例を説明する図である。多視点画像生成部14は、与えられる右画像および左画像に基づいて、n視点の右画像および左画像を生成する。多視点画像生成部14には、図5に関連して説明した画像生成部50から右画像および左画像が与えられてよく、また、ステレオ撮影された右画像および左画像が与えられてもよい。
図11では、多視点画像生成部14が、与えられる左画像に基づいて、n/2個の左画像を生成する場合を説明するが、多視点画像生成部14は、同様の処理によりn/2個の右画像も生成する。多視点画像生成部14は、受け取った左画像の全体を、所定のシフト量で順次シフトすることで、n/2個の左画像を生成する。なお、多視点画像生成部14は、左画像および右画像を、同一の方向にシフトすることで、複数の左画像および右画像を生成する。
一例として多視点画像生成部14は、受け取った左画像の全体を、シフト量daずつ右方向に順次シフトした複数の左画像を生成してよい。図11では、視点数n=8として、4個の左画像を生成する例を示す。画像表示部10は、視点数に応じた数の右画像および左画像のそれぞれの分割画像を、所定の配列で表示する。
図12は、多視点画像生成部14から与えられる画像を、画像表示部10が表示する表示例を示す図である。本例では、視点数をn=4とする。この場合、多視点画像生成部14は、2個の右画像R1、R2、および2個の左画像L1、L2を生成する。
多視点画像生成部14は、それぞれの右画像および左画像を分割した分割画像を、画像表示部10に供給する。例えば左画像L1について、多視点画像生成部14は、複数の分割画像(L1−1、・・・、L1−k、L1−(k+1)、・・・)を、画像表示部10に供給する。なお、画像表示部10は、n視点の画像を1画面に表示するので、それぞれの視点に対する画像の画素列は、1/nに間引かれる。多視点画像生成部14は、図11に示すように、離散した分割画像を、画像表示部10に供給してよい。多視点画像生成部14は、隣接する分割画像(例えばL1−kおよびL1−(k+1))が、1つの分割画像の幅にn−1を乗じた間隔を有するように、分割画像を生成してよい。
多視点画像生成部14は、それぞれの右画像および左画像について、離散した分割画像を生成して画像表示部10に供給する。図12に示すように、画像表示部10は、それぞれの分割画像が、対応する視点に表示されるように、所定の配列で表示する。これにより、各視点に応じた立体的画像を表示することができる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
10・・・画像表示部、12・・・遮蔽部、14・・・多視点画像生成部、20・・・バリア部、30・・・位置制御部、40・・・人物検出部、50・・・画像生成部、52・・・メモリ、54・・・遅延部、56・・・シフト制御部、58・・・出力部、60・・・遮蔽幅制御部、70・・・視点数設定部、72・・・被写体判定部、74・・・距離取得部、100・・・画像表示装置
Claims (11)
- 対応する右画像および左画像を、所定の視点に向けて表示する画像表示装置であって、
前記右画像および前記左画像のそれぞれを複数の領域に分割した右分割画像および左分割画像を、所定の配列方向に沿って所定の順番で配列して表示する画像表示部と、
前記配列方向に沿って離間して設けられ、前記画像表示部が表示した画像の一部を遮蔽する複数の遮蔽部と、
前記画像表示部の表示面から、前記複数の遮蔽部までの距離を制御する位置制御部と
を備える画像表示装置。 - 前記複数の遮蔽部が前記画像の光を通過させる領域に存在する人物の、前記画像表示部からの距離を検出する人物検出部を更に備え、
前記位置制御部は、前記人物検出部が検出した、前記画像表示部から前記人物までの距離に基づいて、前記画像表示部の表示面から、前記複数の遮蔽部までの距離を制御する
請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記配列方向におけるそれぞれの遮蔽部の幅を制御する遮蔽幅制御部を更に備える
請求項2に記載の画像表示装置。 - 前記遮蔽幅制御部は、設定される視点数に基づいて、前記遮蔽部の幅を制御する
請求項3に記載の画像表示装置。 - 前記人物検出部は、前記遮蔽部が前記画像の光を通過させる領域に存在する人物の数を検出して、前記人物の数に応じた前記視点数を、前記遮蔽幅制御部に設定する
請求項4に記載の画像表示装置。 - 前記人物検出部は、前記画像表示部の表示面と平行な面における前記人物の位置を更に検出し、
前記位置制御部は、前記人物検出部が検出した位置に基づいて、前記配列方向における、前記複数の遮蔽部のそれぞれの位置を制御する
請求項5に記載の画像表示装置。 - 前記配列方向において、前記右分割画像および前記左分割画像が配置される周期よりも小さいピッチで光を透過するか否かを制御することで、前記遮蔽部の一部として機能するシャッタ素子が形成されるシャッタ部を更に備え、
前記位置制御部および前記遮蔽幅制御部は、それぞれの前記シャッタ素子に、光を透過させるか否かを制御することで、それぞれの前記遮蔽部の位置および幅を制御する
請求項6に記載の画像表示装置。 - 前記右画像および前記左画像に含まれる被写体に応じて、前記遮蔽幅制御部に前記視点数を設定する被写体判定部を更に備える
請求項4に記載の画像表示装置。 - 前記右画像および前記左画像に含まれる被写体の距離情報を取得して、取得した前記被写体の距離情報に応じて、前記遮蔽幅制御部に前記視点数を設定する距離取得部を更に備える
請求項4に記載の画像表示装置。 - 与えられる2次元画像の全体を相対的に逆方向にシフトすることで、前記右画像および前記左画像を生成する画像生成部を更に備え、
前記画像生成部は、同一の前記2次元画像から、前記視点毎に、シフト量の異なる前記右画像および前記左画像を生成する
請求項4から9のいずれかに記載の画像表示装置。 - 対応する右画像および左画像を、所定の視点に向けて表示する画像表示方法であって、
画像表示部により、前記右画像および前記左画像のそれぞれを複数の領域に分割した右分割画像および左分割画像を、所定の配列方向に沿って所定の順番で配列して表示する画像表示段階と、
前記配列方向に沿って離間して設けられた複数の遮蔽部により、前記画像表示段階で表示した画像の一部を遮蔽する遮蔽段階と、
前記画像表示部の表示面から、前記複数の遮蔽部までの距離を制御する位置制御段階と
を備える画像表示方法。
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