JP2016534399A - ３次元表示方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ディスプレイを駆動させる際に、一つのサブピクセル行の中の二つの隣接するサブピクセルを一つのサブピクセル組として設定して、二つの隣接する組がそれぞれ異なるタイプの片目用画像を表示し、各組の中の二つのサブピクセルが同じタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセルが一つの組のみに属するようにするか、又は、一つのサブピクセル行の中の一番目のサブピクセル及び最後のサブピクセル以外の二つの隣接するサブピクセルを一つのサブピクセル組として設定して、二つの隣接する組がそれぞれ異なるタイプの片目用画像を表示し、各組の中の二つのサブピクセルが同じタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセルが一つの組のみに属し、一番目のサブピクセル及び最後のサブピクセルの各々が、それらにそれぞれ隣接するサブピクセルが表示するタイプとは異なるタイプの片目用画像を表示するようにする、３次元表示方法を提供する。

Description

本発明は、ディスプレイ技術の分野に係り、特に３次元表示方法に関する。

現状では、裸眼式の３次元画像源は極めて少なく、眼鏡式の３次元画像源が急激に増えている。従って、眼鏡式の３次元画像源との互換性が、裸眼立体ディスプレイの開発に資する。

既存の裸眼式製品は、大抵は、両眼式（つまり、二つの異なる視角から撮影された同じ対象の画像であり、一般的には、一方の画像が左目用画像であり、他方の画像が右目用画像である）を用いる。左右式の３次元画像源のフォーマットは、フレームパッキングフォーマット、サイド・バイ・サイドフォーマット、トップ・ボトムフォーマット等を含み、また、左右式フォーマットの３次元画像源には、フレームシーケンシャルフォーマット、チェッカーボードフォーマット等が更に含まれる。こうした画像源は、全て、両眼画像源と称される。両眼画像源の多様なタイプの片目用画像（つまり、多様な視角から撮影された視点の画像）がそれぞれ、ディスプレイデバイスの奇数列と偶数列に入力されて、図１に示される格子（つまり、スリット格子）を光が通り抜けて、画像が視野領域において拡大されて、裸眼立体表示が提供される。

図１では、二つの相似三角形の対応する辺の比は互いに等しく、以下の二つの式が導出される：
ｆ／（ｎ・ｓ）＝ｓｕｂｐ／ｌ
ｐ／（２ｓｕｂｐ）＝ｓ／（ｓ＋ｆ）
そして、上記二つの式から以下の式が導出される：
ｐ＝２ｓｕｂｐ／（１＋ｎ・ｓｕｂｐ／ｌ）
ここで、ｆは、格子とディスプレイパネルの光出射面との間の距離であり、ｓは、人間の眼と格子との間の距離であり、ｌは、人間の瞳孔距離であり、ｓｕｂｐは、ディスプレイパネルのサブピクセルの幅であり、ｐは、格子の実際のピッチ（つまり、中心線に配置された直線同士の間の距離であり、ここで、これらの中心線は、長さ方向に沿った格子上の光透過性ストライプの中心線である）であり、上記三つの式では、格子の水平ピッチが、格子の実際のピッチに等しいと仮定している。上記式のパラメータｆ、ｓ及びｐ（一般的に、ｓｕｂｐ及びｌは変化させない）を調節して、格子によって、画像からの光が、幅ｌを有する視野領域において拡大される。

図２に示されるように、光がブラックマトリクス、カラーフィルタマトリクス、格子アレイを通過すると、ディスプレイデバイスの各サブピクセルから放出される光は、互いに干渉して、明暗縞（つまり、モアレ縞）を生じさせるので、視聴者は、比較的ひどいモアレ縞現象を見ることになり、立体表示の効果が影響を受ける。

本発明が解決する技術的課題は、既存の左右式の３次元画像源を用いて裸眼式３次元表示を行う場合に発生するモアレ縞現象を軽減することである。

上記技術的課題を解決するために、本発明は、ディスプレイを駆動させる際に、一つのサブピクセル行の中の二つの隣接するサブピクセルを一つのサブピクセル組として設定して、二つの隣接するサブピクセル組がそれぞれ異なるタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセル組の中の二つのサブピクセルが同じタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセルが一つのサブピクセル組のみに属するようにするか；、又は、一つのサブピクセル行の中の一番目のサブピクセル及び最後のサブピクセル以外の二つの隣接するサブピクセルを一つのサブピクセル組として設定して、二つの隣接するサブピクセル組がそれぞれ異なるタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセル組の中の二つのサブピクセルが同じタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセルが一つのサブピクセル組のみに属し、一番目のサブピクセル及び最後のサブピクセルの各々が、それらにそれぞれ隣接するサブピクセルが表示するタイプとは異なるタイプの片目用画像を表示するようにする、３次元表示方法を提供する。

第３ｉ＋１行を駆動させる際に、その行の中の二つの隣接するサブピクセルを一つのサブピクセル組として設定し、二つの隣接するサブピクセル組がそれぞれ異なるタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセル組の中の二つのサブピクセルが同じタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセルが一つの組のみに属するようにし、且つ、第３ｉ＋２行及び第３ｉ＋３行のサブピクセルの中の第ｊ列のサブピクセル、並びに第３ｉ＋１行のサブピクセルの中の第ｊ−１列のサブピクセルを駆動させて、第ｊ列のサブピクセル及び第ｊ−１列のサブピクセルが同じタイプの片目用画像を表示し、第３ｉ＋２行及び第３ｉ＋３行のサブピクセルの中の第一列のサブピクセル、並びに第３ｉ＋１行のサブピクセルの中の最後の列のサブピクセルが同じタイプの片目用画像を表示するようにし、ここで、ｊ≧２、ｉ≧０、ｉ及びｊが整数である。

第３ｉ＋１行に隣接する二つの行において、同じ列のサブピクセルが異なるタイプの片目用画像を表示する。

ｓ、ｓｕｂｐ及びｌが一定である場合に、以下の式
ｆ／（ｎ・ｓ）＝２ｓｕｂｐ／ｌ
ｐ’／（４ｓｕｂｐ）＝ｓ／（ｓ＋ｆ）
ｐ’＝（４・ｌ・ｓｕｂｐ）／（ｌ＋２ｎ・ｓｕｂｐ）
に従って、少なくとも二つの片目用画像が瞳孔距離の幅範囲内で見られるようにｆを調節する。
ここで、ｆが、格子とディスプレイパネルの光出射面との間の距離であり、ｓが人間の眼と格子との間の距離であり、ｌが人間の瞳孔距離であり、ｓｕｂｐがディスプレイパネルのサブピクセルの幅であり、ｐ’が格子の水平ピッチであり、ｎがカラーフィルム基板と格子との間の媒体の屈折率である。

０＜φ＜９０°となるようにφを調節し、以下の式
ｐ＝ｐ’×ｓｉｎφ
が満たされ、
φが格子とサブピクセルの行方向との間の角度であり、ｐが格子の実際のピッチである。

本発明に係る３次元表示方法を用いることによって、既存の左右式の３次元画像源を用いて裸眼式３次元表示を行う場合に発生するモアレ縞現象を効果的に軽減することができる。

裸眼式３次元表示を行う既存の両眼表示の原理の概略図である。 ３次元表示中のモアレ縞の発生原理の概略図である。 本発明に係る画像配置の概略図である。 裸眼式３次元表示を行う本発明に係る表示方式の原理の概略図である。 ３次元格子の平坦構造の概略図である。 格子とサブピクセルの行方向との間の角度を調節した後のモアレ縞の軽減の基本図である。

以下、図面及び実施形態を参照して、本発明を更に詳細に説明する。以下の実施形態は、本発明を例示するためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

従来の両眼表示方式を用いて裸眼式３次元表示を行う場合に発生するモアレ縞現象を軽減するため、本発明は、図３に示されるように新規両眼式配置を提供する。図３において、参照符号１の長方形は左目用画像を指称し、参照符号２の長方形は右目用画像を指称する。ディスプレイを駆動させると、対応するサブピクセルが、画像を表示するように両眼式配置で駆動する。具体的な駆動方式は以下のとおりである：

ディスプレイを駆動させると、一つのサブピクセル行の中の二つの隣接するサブピクセルが、一つのサブピクセル組として設定されて、二つの隣接するサブピクセル組がそれぞれ異なるタイプの片眼用の画像（つまり、左目用画像と右目用画像）を表示し、各サブピクセル組の中の二つのサブピクセルが、同じタイプの片目用画像を表示して、各サブピクセルは、一つのサブピクセル組のみに属するようにする。又は、一つのサブピクセル行の中の一番目のサブピクセル及び最後のサブピクセル以外の二つの隣接するサブピクセルが、一組のサブピクセル組として設定されて、二つの隣接するサブピクセル組がそれぞれ異なるタイプの片目用画像を表示して、各サブピクセル組の中の二つのサブピクセルが、同じタイプの片目用画像を表示して、各サブピクセルが、一つのサブピクセル組のみに属し、一番目のサブピクセル及び最後のサブピクセルの両方が、それらにそれぞれ隣接するサブピクセルが表示するものとは異なるタイプの片目用画像を表示するようにする。

図３の参照符号１の長方形と、参照符号２の長方形との各々は、ディスプレイデバイスの一つのサブピクセルとされる。例えば、第一行の中の二つの隣接する組はそれぞれ異なるタイプの片目用画像を表示し、同じ組のサブピクセルは、同じタイプの片目用画像を表示し、つまり、１１２２１１２２…となる。第二行の一番目のサブピクセル及び最後のサブピクセル以外の二つの隣接する組は、異なるタイプの片目用画像を表示し、同じ組のサブピクセルは、同じタイプの片目用画像を表示する。一番目のサブピクセル及び最後のサブピクセルは、それぞれに隣接するサブピクセルが表示するタイプとは異なるタイプの片目用画像を表示し、つまり、２１１２２１１２２１１２となる。

第３ｉ＋１行を駆動させる場合、この行の二つの隣接するサブピクセルを一つのサブピクセル組として設定して、二つの隣接するサブピクセル組がそれぞれ、異なるタイプの片目用画像を表示し、各組の二つのサブピクセルが、同じタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセルが、一つの組のみに属するようにして、また、第３ｉ＋２行及び第３ｉ＋３行のサブピクセルの中の第ｊ列のサブピクセルと、第３ｉ＋１行のサブピクセルの中の第ｊ−１列のサブピクセルを駆動させて、第ｊ列のサブピクセル及び第ｊ−１列のサブピクセルが同じタイプの片目用画像を表示し（ｊ≧２）、第３ｉ＋２行及び第３ｉ＋３行のサブピクセルの中の第１列のサブピクセルと、第３ｉ＋１行のサブピクセルの中の最後の列のサブピクセルとが同じタイプの片目用画像を表示するようにし（ｉ≧０）、ここで、ｉ及びｊは整数である。第３ｉ＋１行に隣接する二つの行について、同じ列の対応するサブピクセルは、異なるタイプの片目用画像を表示する。

図３の参照符号１の長方形と、参照番号２の長方形との各々は、ディスプレイデバイスの一つのサブピクセルとされる。図３において、第一列の二つの隣接する組はそれぞれ異なるタイプの片目用画像を表示し、同じ組のサブピクセルは、同じタイプの片目用画像を表示し、つまり、１１２２１１２２…となる。第二行及び第三行に表示される片目用画像は、第一行に表示される画像に対して相対的に１サブピクセル分だけ右に動いて、つまり、２１１２２１１…となる。更に、第二行及び第三行の中の一番目のサブピクセルによって表示される片目用画像と、第一行の中の最後のサブピクセルによって表示される片目用画像は、同じタイプのものである。第四行及び第一行の中の同じ列の対応するサブピクセルは、異なるタイプの片目用画像を表示する。

既存の両眼式配置と比較して、本発明の上記両眼式配置のディスプレイパネルは、二つの隣接するサブピクセルが同じタイプの片目用画像を表示するように駆動される。本発明の上記両眼式配置方式に適合する格子の形状は、配置方式に応じて計算されて、光がブラックマトリクス、カラーフィルタマトリクス及び格子アレイを通り抜ける際に互いに干渉するサブピクセルからの光によって生じる明暗縞の幅を減らす。その幅は、人間の眼が識別できない程に減少し、モアレ縞現象が効果的に軽減される。

上記両眼式配置方式に係る３次元表示方法では、通常、人間とディスプレイスクリーンとの間の距離、並びに瞳孔距離が変化しない場合（つまり、以下の式においてｓ及びｌが変化しない場合）に画像を見ることができるように、格子とディスプレイパネルの光出射面との間の距離ｆを、以下の式に従って調節して、少なくとも二つの片目用画像が、瞳孔距離ｌの幅範囲内で見えるようにする。
ｆ／（ｎ・ｓ）＝２ｓｕｂｐ／ｌ
ｐ’／（４ｓｕｂｐ）＝ｓ／（ｓ＋ｆ）
ｐ’＝（４・ｌ・ｓｕｂｐ）／（ｌ＋２ｎ・ｓｕｂｐ）

図４に示されるように、ｆは、格子とディスプレイパネルの光出射面との間の距離であり、ｓは、人間の眼と格子との間の距離であり、ｌは人間の瞳孔距離であり、ｓｕｂｐは、ディスプレイパネルのサブピクセルの幅であり、ｐ’は格子の水平ピッチであり、ｎはカラーフィルム基板と格子との間の媒体の屈折率であり、ｎは一般的に、１．４から１．６の範囲内であり、例えば１．５である。

図４において、一番上の１１２２は、左右式の３次元画像源の左目用画像及び右目用画像である。左目用画像及び右目用画像は、格子を通り抜けると、左目及び右目に対応する視野領域にそれぞれ投影される。ｌは人間の瞳孔距離である。視聴者の左目が図４の下方の視野領域２２の中に動き、視聴者の右目が図４の下方の視野領域１１の中に動くと、その視聴者は立体画像を見ることができる。好ましくは、正確な二つの画像が瞳孔距離ｌの幅範囲内で見られ、３次元画像を見ることを保証しながら視角が最大値に達する場合、人間の眼が左右に動く最大距離はｌであり（又は、人間の眼が左右に動く距離はｌ未満である）。

図５及び図６に示されるように、モアレ縞現象を更に軽減するため、以下のステップがが更に含まれる： φの範囲が０＜φ＜９０°、例えば７０°〜８５°になるようにφを調節するステップ。この場合、以下の式が満たされる：
ｐ＝ｐ’×ｓｉｎφ
ここで、φは、格子（格子の光透過性ストライプの長さ方向）と、サブピクセルの行方向との間の角度であり、ｐは、格子の実際のピッチである（φ＝９０°の場合、格子の実際のピッチｐ＝格子の水平ピッチｐ’）。図６に示されるように、φは、格子とサブピクセルの行方向とが一定の角度をなすように調節されて、モアレ縞現象が軽減される。

上述のような両眼配置方式及び格子の調節は、格子の傾斜角φ及びｆを変化させる。光がブラックマトリクス、カラーフィルタマトリクス、及び格子アレイを通り抜ける際に互いに干渉するサブピクセルから放出される光によって生じる明暗縞の幅が更に減る。その幅は、人間の眼が識別できない程に減少し、モアレ縞現象が更に軽減される。

上述の実施形態は、単に本発明を説明する目的のためだけのものであり、本発明を限定するものではない。当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、多様な修正及び変更を容易に行うことができるものである。従って、等価な技術的解決法の全ては、本発明の範囲内にあるものである。従って、本発明の保護範囲は特許請求の範囲によって定められるものである。

Claims (5)

1. ディスプレイを駆動させる際に、
   一つのサブピクセル行の中の二つの隣接するサブピクセルを一つのサブピクセル組として設定して、二つの隣接するサブピクセル組がそれぞれ異なるタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセル組の中の二つのサブピクセルが同じタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセルが一つのサブピクセル組のみに属するようにするか、又は、
   一つのサブピクセル行の中の一番目のサブピクセル及び最後のサブピクセル以外の二つの隣接するサブピクセルを一つのサブピクセル組として設定して、二つの隣接するサブピクセル組がそれぞれ異なるタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセル組の中の二つのサブピクセルが同じタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセルが一つのサブピクセル組のみに属し、一番目のサブピクセル及び最後のサブピクセルの各々が、該一番目のサブピクセル及び最後のサブピクセルに隣接するサブピクセルが表示するタイプとは異なるタイプの片目用画像を表示するようにする、３次元表示方法。
2. 第３ｉ＋１行を駆動させる際に、該第３ｉ＋１行の中の二つの隣接するサブピクセルを一つのサブピクセル組として設定し、二つの隣接するサブピクセル組がそれぞれ異なるタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセル組の中の二つのサブピクセルが同じタイプの片目用画像を表示し、各サブピクセルが一つの組のみに属するようにし、且つ、第３ｉ＋２行及び第３ｉ＋３行のサブピクセルの中の第ｊ列のサブピクセル、並びに第３ｉ＋１行のサブピクセルの中の第ｊ−１列のサブピクセルを駆動させて、第ｊ列のサブピクセル及び第ｊ−１列のサブピクセルが同じタイプの片目用画像を表示し、第３ｉ＋２行及び第３ｉ＋３行のサブピクセルの中の第一列のサブピクセル、並びに第３ｉ＋１行のサブピクセルの中の最後の列のサブピクセルが同じタイプの片目用画像を表示するようにし、ｊ≧２、ｉ≧０、ｉ及びｊが整数である、請求項１に記載の３次元表示方法。
3. 第３ｉ＋１行に隣接する二つの行において、同じ列のサブピクセルが異なるタイプの片目用画像を表示する、請求項２に記載の３次元表示方法。
4. ｓ、ｓｕｂｐ及びｌが一定である場合に、以下の式
   ｆ／（ｎ・ｓ）＝２ｓｕｂｐ／ｌ
   ｐ’／（４ｓｕｂｐ）＝ｓ／（ｓ＋ｆ）
   ｐ’＝（４・ｌ・ｓｕｂｐ）／（ｌ＋２ｎ・ｓｕｂｐ）
   に従って、少なくとも二つの片目用画像が瞳孔距離の幅範囲内で見られるようにｆを調節し、
   ｆが、格子とディスプレイパネルの光出射面との間の距離であり、ｓが人間の眼と格子との間の距離であり、ｌが人間の瞳孔距離であり、ｓｕｂｐがディスプレイパネルのサブピクセルの幅であり、ｐ’が格子の水平ピッチであり、ｎがカラーフィルム基板と格子との間の媒体の屈折率である、請求項１から３のいずれか一項に記載の３次元表示方法。
5. ０＜φ＜９０°となるようにφを調節し、以下の式
   ｐ＝ｐ’×ｓｉｎφ
   が満たされ、
   φが格子とサブピクセルの行方向との間の角度であり、ｐが格子の実際のピッチである、請求項４に記載の３次元表示方法。

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