JP2023121138A - ３次元画像表示機能を有する表示装置及び３次元画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な３次元画像表示機能を有する表示装置及び３次元画像表示方法を提供する。【解決手段】３次元画像表示方法は、第１のボリュームデータを取得し、表示装置座標系において第１のボリュームデータ内の複数のボクセルの複数の座標を定義して、第２のボリュームデータを生成するステップと、２つの第１の眼座標を取得し、２つの第１の眼座標を表示装置座標系に変換して、２つの第２の眼座標を生成するステップと、表示装置の複数の画素に対応する複数の光線経路を計算するステップと、複数の光線経路を２つの第２の眼座標と一致させて、複数の光線投射経路を決定ステップと、第２のボリュームデータ及び光線投射経路に従って、複数の画素に対応する複数のサンプリングデータを決定し、表示データを生成するステップと、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、画像表示技術に関する。特に、本発明は、３次元画像表示機能を有する表示装置及び３次元画像表示方法に関する。

従来の医用画像表示技術において、ほとんどの場合、表示装置は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャンによって得られた２次元医用画像を表示するために適用され、スキャン対象全体のスキャン結果を取得するために、医療従事者による複雑な操作が必要とされる。したがって、医療従事者は、表示装置に表示された２次元医用画像を介して必要な情報を迅速かつ瞬時に取得し、同時に他の操作を行うことができない。

本発明は、良好な３次元画像表示機能を実現するために、３次元画像表示機能を有する表示装置及び３次元画像表示方法を提供する。

本発明の一実施形態は、以下のステップを含む３次元画像表示方法を提供する。第１のボリュームデータが取得され、表示装置座標系において第１のボリュームデータ内の複数のボクセルの複数の座標が定義され、第２のボリュームデータを生成される。２つの第１の眼座標が取得され、２つの第１の眼座標が表示装置座標系に変換されて、２つの第２の眼座標が生成される。表示装置の複数の画素に対応する複数の光線経路が計算される。光線経路は、２つの第２の眼座標と一致されて、複数の光線投射経路が決定される。画素に対応する複数のサンプリングデータが、第２のボリュームデータ及び光線投射経路に従って決定され、表示データが生成される。

本発明の一実施形態は、３次元画像表示機能を有する表示装置を提供し、表示装置は、プロセッサ及びセンサを含む。プロセッサは、第１のボリュームデータを取得し、表示装置座標系において第１のボリュームデータ内の複数のボクセルの複数の座標をそれぞれ定義して、第２のボリュームデータを生成するように構成される。センサは、プロセッサに結合され、２つの第１の眼座標を取得するように構成される。プロセッサは、２つの第１の眼座標を表示装置座標系に変換して、２つの第２の眼座標を生成し、表示装置の複数の画素に対応する複数の光線経路を計算する。プロセッサは、光線経路を２つの第２の眼座標と一致させて、複数の光線投射経路を決定し、第２のボリュームデータ及び光線投射経路に従って、画素に対応する複数のサンプリングデータを決定して、表示データを生成する。

本発明の１つまたは複数の実施形態で提供される３次元画像表示機能を有する表示装置及び３次元画像表示方法によれば、観察者の目の位置が自動的に感知される。表示装置における複数の画素の複数の光線投射経路は、観察者の目の位置に従って決定されるので、表示装置は、観察者に３次元表示効果を提供することができる。

本発明の特徴及び利点をより理解できるようにするために、以下の特定の実施形態を図面と併せて詳細に説明する。

添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するためのものであり、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、本発明の例示的な実施形態を示し、説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。
本発明の一実施形態による表示装置の回路を示す概略図である。 本発明の一実施形態による表示パネルを示す概略図である。 本発明の一実施形態による３次元画像表示方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態による目と表示装置との位置関係を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係るボリュームデータを示す概略図である。 本発明の一実施形態によるサンプリングデータの変化を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置が表示する実際の表示画像を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置が表示する実際の表示画像を示す概略図である。 本発明の一実施形態による複数の光線投射経路決定のフローチャートである。 本発明の別の実施形態による目と表示装置との位置関係を示す概略図である。 本発明の一実施形態による観察者の一方の目によって観察される結果の表示画像を示す概略図である。 本発明の一実施形態による観察者の他方の目によって観察される結果の表示画像を示す概略図である。 本発明の別の実施形態による観察者の一方の目によって観察される結果の表示画像を示す概略図である。 本発明の別の実施形態による観察者の他方の目によって観察される結果の表示画像を示す概略図である。 本発明の一実施形態による視点の調整の概略図である。 本発明のさらに別の実施形態による観察者の一方の目によって観察される結果の表示画像を示す概略図である。 本発明のさらに別の実施形態による観察者の他方の目によって観察される結果の表示画像を示す概略図である。

発明の詳細な説明及び特許請求の範囲全体に記載される特定の用語は、特定の構成要素を指すのに役立つ。当業者には理解されるように、電子装置の製造業者は、構成要素を異なる名前で示す場合がある。機能ではなく名前で異なる構成要素を区別することを意図したものではない。以下の発明の詳細な説明及び特許請求の範囲において、「含む」、「備える」、「有する」などの用語は、開放形式の用語であるため、「…を含むが、これに限定されない」を意味すると解釈されるべきである。

本発明のいくつかの実施形態において、「結合される」及び「相互接続」等の結合及び接続に関連する用語は、特に明記しない限り、２つの構造が直接接触していること、または２つの構造が直接接触しておらず、２つの構造の間に他の構造が配置されることを意味し得る。さらに、結合及び接続に関連する用語は、両方の構造が可動であるか、両方の構造が固定されている状況を指しても良い。さらに、本明細書で使用される「結合される」という用語は、任意の直接的または間接的な電気接続手段を含む。

発明の詳細な説明及び特許請求の範囲で使用される用語「第１の」、「第２の」等の構成要素を限定するために使用される序数は、１つまたは複数の構成要素の前に序数が付けられていることを暗示したり、ある構成要素と別の構成要素の順番、または製造方法における順番を表すものでではなく、ある名称の構成要素と同一の名称の別の構成要素を明確に区別するために使用される。請求項と発明の詳細な説明では異なる用語が使用される場合があり、したがって、発明の詳細な説明の第１の構成要素が請求項の第２の構成要素である場合がある。以下の実施形態において、いくつかの異なる実施形態で提供される技術的特徴は、本発明の精神から逸脱することなく、他の実施形態を完成するために、置換、再構成、及び混合され得ることに留意されたい。

図１は、本発明の一実施形態による表示装置の回路を示す概略図である。図１を参照すると、表示装置１００は、プロセッサ１１０と、記憶部１２０と、表示パネル１３０と、センサ１４０と、を含む。

プロセッサ１１０は、記憶部１２０と、表示パネル１３０と、センサ１４０と、に結合される。表示装置１００は、３次元画像表示機能を有する裸眼３次元画像表示装置であってもよい。一実施形態において、プロセッサ１１０及び記憶部１２０は、外部ホスト装置に統合されてもよく、表示パネル１３０及びセンサ１４０は、表示装置に統合されてもよい。外部ホスト装置と表示装置とは、有線または無線方式で接続されてもよい。

本実施形態において、プロセッサ１１０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）または任意の他のプログラマブル汎用または専用マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、その他の同様の処理回路、またはそれらの組み合わせを含んでも良い。本実施形態において、記憶部１２０は、メモリ及び／またはデータベースを含んでも良い。記憶部１２０は、例えば、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）であってもよい。記憶部１２０は、本発明の１つまたは複数の実施形態を実現するように構成された関連プログラム、モジュール、システム、またはアルゴリズムを格納することができる。これにより、プロセッサ１１０は、そのような実現のために、本発明の１つまたは複数の実施形態で説明されている関連する機能及び操作にアクセスして実行することができる。

本実施形態において、表示パネル１３０は、例えば、液晶及び発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでも良い。ＬＥＤは、例えば、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、ミニＬＥＤ、マイクロＬＥＤ、量子ドットＬＥＤ（ＱＬＥＤまたはＱＤＬＥＤ）、蛍光、蛍光体、または任意の他の適切な材料を含んでも良い。これらの材料は、任意の方法で配置及び組み合わせることができるが、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。

本実施形態において、センサ１４０は、アイトラッカー、画像センサ、赤外線（ＩＲ）センサなどであっても良く、センサ１４０は、人間の目の位置を追跡するように構成されている。センサ１４０は、対応する座標情報をプロセッサ１１０に直接送信するか、プロセッサ１１０に可視光画像またはＩＲ画像を提供し、これによって、プロセッサ１１０は、可視光画像またはＩＲ画像を分析して、対応する座標情報を取得することができる。

本発明の一実施形態による表示パネルを示す概略図である。図２を参照すると、本発明で提供される表示パネルは、図２に示される表示パネル２３０の形で実現されても良い。表示パネル２３０は、アクティブ領域（ＡＡ）２３１及び周辺領域２３２を含んでも良い。表示パネル２３０は、ＡＡ２３１に配置された画素アレイを含んでも良い。画素アレイは複数の画素Ｐ＿１～Ｐ＿Ｎを含み、各画素Ｐ＿１～Ｐ＿Ｎは、複数のサブ画素（赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素など）を含んでも良い。ここでＮは正の整数である。本実施形態において、センサ１４０は、表示パネル２３０の周辺領域２３２内の任意の位置に配置されて、表示装置を見ている観察者の人間の目の位置を感知して観察することができる。しかしながら、これは本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。一実施形態において、センサ１４０は、表示パネル２３０のＡＡ２３１の中間位置または別の位置に配置しても良い。

図３は、本発明の一実施形態による３次元画像表示方法のフローチャートである。図１及び図３を参照すると、表示装置１００は、３次元画像表示機能を達成するために、以下のステップＳ３１０からＳ３５０に従って動作することができる。ステップＳ３１０において、プロセッサ１１０は、第１のボリュームデータを取得し、表示装置座標系において第１のボリュームデータ内の複数のボクセルの複数の座標を定義して、第２のボリュームデータを生成することができる。本実施形態において、第１のボリュームデータは、多層２次元医用画像データから構成されてもよいが、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。一実施形態において、第１ボリュームデータは、他の応用分野の画像データであっても良く、これにより、表示装置１００は、他の応用分野の３次元画像を表示することができる。２次元医用画像データは、例えば、ＣＴスキャン画像、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）画像、自動乳房超音波診断装置（ＡＢＵＳ）画像などであって良い。ここで、プロセッサ１１０は、まず、外部から入力された異なる高さ（連続した高さ）にそれぞれ対応する多層２次元医用画像を受信して、第１ボリュームデータを取得することができる。第１のボリュームデータは、２次元医用画像の空間結合後に作成された３次元画像の各ボクセルに対応する放射線吸収値のデータであって良いが、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。現在閲覧されている医用画像コンテンツの視角に従って第１のボリュームデータに対して立体データ再構成演算を実行することができ、これにより、表示装置座標系の各ボクセルに座標パラメータを書き込み、第２のボリュームデータを生成することができる。

なお、本実施形態における「３次元」とは、第１の方向、第２の方向、第３の方向を含み、３方向は３つの面を定義しても良い。詳細には、第１の方向、第２の方向、及び第３の方向は、互いに直交しても良い。あるいは、第１の方向と第２の方向は互いに垂直であり、第３の方向は第１の方向に対しても第２の方向に対しても垂直でなくても良い。別の代替的な実施形態では、第１の方向、第２の方向、及び第３の方向は互いに垂直ではないが、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。．

ステップＳ３２０において、プロセッサ１１０は、２つの第１の眼座標を取得し、２つの第１の眼座標を表示装置座標系に変換して、２つの第２の眼座標を生成することができる。本実施形態において、プロセッサ１１０は、センサ１４０を介して観察者の両目の位置を感知して、両目の瞳孔の中心の位置に対応する２つの第１の眼座標を取得することができる。図４は、本発明の一実施形態による目と表示装置との位置関係を示す概略図である。なお、図４は、表示装置１００の概略側面図であり、実際の３次元空間における観察者の両眼の位置と表示装置との関係は、そこから推測することができる。本実施形態において、センサ１４０は、観察者の目４１１及び目４１２の位置を感知し、目４１１及び目４１２の２つの第１の目座標をプロセッサ１１０に返すことができ、ここで、２つの第１の目座標は、センサ座標系に基づいて生成される。一実施形態において、センサ１４０は、観察者の目４１１及び目４１２との中間位置を感知し、所定の瞳孔間距離に従って、目４１１及び目４１２の２つの第１の目座標をさらに計算することができる。本実施形態において、プロセッサ１１０は、対応する座標変換計算を実行して、２つの第１の眼の座標をセンサ座標系から表示装置座標系に変換し、表示装置座標系において２つの第２の眼座標を生成することができる。

ステップＳ３３０において、プロセッサ１１０は、表示装置１００の複数の画素に対応する複数の光線経路を計算することができる。図４を参照すると、本実施形態において、表示装置１００の表示パネル１３０は、図４に示された表示パネル４３０の構造を有しても良い。表示パネル４３０は、上下の偏光板４０１及び４０５、上下のガラス基板４０２及び４０４、表示層４０３、接着層４０６、レンズ基板４０７、及びレンズ４０８（光分割構造）を含んでも良い。表示層４０３は、アレイ状に配列された複数の画素を含んでも良い。本実施形態において、プロセッサ１１０は、まず、表示層４０３内のレンズ４０８を通過する各画素の光線経路を計算することができる。一実施形態において、光線経路は、表示層４０３内の画素の複数のサブ画素に対応しても良い。

ステップＳ３４０において、プロセッサ１１０は、光線経路を２つの第２の眼座標と一致させて、複数の光線投射経路を決定することができる。図４に示すように、本実施形態において、プロセッサ１１０は、まず、２つの目の瞳孔の中心にそれぞれ対応する２つの第２の眼座標の視点４１１＿２及び４１２＿２を定義することができる。次に、プロセッサ１１０は、表示層４０３内の画素を２つの第２の眼座標の視点４１１＿２及び視点４１２＿２にそれぞれ位置合わせして、複数の光線投射経路を決定することができ、これにより、表示層４０３内の画素の少なくとも一部は、光線投射経路に沿って視点４１１＿２及び視点４１２＿２に向けて画像を放出することができる。しかし、一実施形態において、プロセッサ１１０は、基準線４１３に沿った２つの第２の眼座標にそれぞれ対応する複数の視点４１１＿１～４１１＿３及び４１２＿１～４１２＿３を定義することができる。次に、プロセッサ１１０は、表示層４０３内の画素を２つの第２の眼座標の視点４１１＿１～４１１＿３及び４１２＿１～４１２＿３にそれぞれ位置合わせして、複数の光線投射経路を決定し、これにより、表示層４０３内の画素の少なくとも一部は、光線投射経路に沿って視点４１１＿１－４１１＿３及び４１２＿１～１－４１２＿３に向けて画像を放出することができる。視点４１１＿１～４１１＿３及び４１２＿１～４１２＿３は、それぞれ瞳孔の範囲内に位置しても良いが、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。いくつかの実施形態において、基準線４１３は、２点間の延長接続線または２点間のベクトルであってもよいが、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。例えば、基準線４１３は、観察者の両目の瞳孔の中心を結ぶ線、またはシステムによって設定された始点及び終点のベクトルであってもよい。

ステップＳ３５０において、プロセッサ１１０は、第２のボリュームデータ及び光線投射経路に従って画素に対応する複数のサンプリングデータを決定し、表示データを生成することができる。図５は、本発明の一実施形態によるボリュームデータを示す概略図である。本実施形態において、プロセッサ１１０は、第２のボリュームデータにおける表示装置座標系に対応する座標パラメータに従って、３次元画像５２１、表示パネルの表示面５０１、及び観察者の目５１１の間の位置関係を学習することができる。なお、図５は、３次元画像５２１、表示パネルの表示面５０１、及び観察者の目５１１の位置関係を示す概略側面図であり、観察者の両目と表示装置との位置関係がそこから推測できる。プロセッサ１１０は、３次元画像５２１の第２のボリュームデータ内の各光線投射経路を通過するボクセル５２２に対応する複数の数値を計算して、これにより、画素に対応する複数の複合データを生成し、合成データを表示データに変換する。図５に示すように、１つの光線投射経路５１４が例として挙げられる。プロセッサ１１０は、３次元画像５２１を通過する位置を決定し、３次元画像内の開始位置５１５から終了位置５１６まで光線投射経路５１４を通過するボクセルに対応する複数の数値をサンプリングすることができる。ここで、数値は、例えば放射線吸収値であって良いが、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。

図６を参照すると、図６は、本発明の一実施形態によるサンプリングデータの変化を示す概略図である。光線投射経路５１４において３次元画像５２１における開始位置５１５から終了位置５１６までを通過するボクセルに対応する数値は、深さと共に変化しても良く、数値の変化が図６に例示的に示されている。ここで、プロセッサ１１０は、所定の深さにおける第１の値Ｄ＿Ｆ、平均値Ｄ＿ＡＶ、所定の深さの範囲内の累積値Ｄ＿ＡＣ、または最大値Ｄ＿ＩＭを、画素に対応するサンプリングデータとし、また画素に対応する表示データとして採用しても良い。なお、本実施形態における「深さ」は、１つの単一の軸方向（例えば、Ｚ方向）に限定されず、「深さ」は、例えば、光線投射経路において、開始位置５１５を通過するボクセルのベクトルであって良いことに留意されたい。ただし、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。

図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の一実施形態に係る表示装置が表示する実際の表示画像を示す概略図である。図１及び図７Ａを参照すると、プロセッサ１１０は、各光線投射経路の合成データを組み合わせて、実際の表示画面７１０（すなわち、平面表示画面上に表示される実際の３次元画像の結果）を生成することができる。例えば、図７Ａに示すように、例えば、３次元画像７００と表示パネル４３０との光線投射経路から、３次元画像７００内の対象画像７０１及び対象画像７０２が、実際の表示画面７１０内の異なる対応する位置にそれぞれ表示され得ることが分かる。図１及び図７Ｂを参照すると、マイクロレンズは、５つの異なる視角で光線投射経路を通過しても良く、これは例として取り上げられる。表示パネル４３０において、第１の視角Ｖ１における各マイクロレンズの画素の表示結果は、サブ画像７１１の表示結果であって良い。同様に、表示パネル４３０において、各マイクロレンズに対する第２～５の視角Ｖ２～Ｖ５のそれぞれの画素の表示結果は、サブ画像７１２～７１５の表示結果であって良い。これにより、サブ画像７１１～７１５が重畳された後、表示パネル４３０は、図７Ｂに示すように、実際の表示画像７１０の結果を表示することができる。したがって、観察者は、表示パネル４３０によって表示される実際の表示画面７１０を通して、３次元対象画像７０１及び３次元対象画像７０２を有する３次元表示画像を見ることができる。

図８は、本発明の一実施形態による複数の光線投射経路決定のフローチャートである。図９Ａは、本発明の別の実施形態による目と表示装置との位置関係を示す概略図である。図９Ｂは、本発明の一実施形態による観察者の一方の目によって観察される結果の表示画像を示す概略図である。図９Ｃは、本発明の一実施形態による観察者の他方の目によって観察される結果の表示画像を示す概略図である。図１～図８を参照すると、ステップＳ８１０及びステップＳ８２０は、上述のステップＳ３４０の別の実施方法であっても良い。ステップＳ８１０において、プロセッサ１１０は、瞳孔の範囲に従って、２つの第２の眼座標にそれぞれ対応する複数の視点を定義することができる。図１に示すように、図９Ａに示すように、プロセッサ１１０は、基準線９１３に沿った２つの第２の眼座標にそれぞれ対応する複数の視点９１１＿１～９１１＿９及び９１２＿１～９１２＿９を定義することができる。基準線９１３は、例えば、観察者の両眼の瞳孔中心を結ぶ線であっても良い。本実施形態において、視点９１１＿１－９１１＿３， ９１１＿７－９１１＿９， ９１２＿１－９１２＿３、及び９１２＿７～９１２＿９は、対応する瞳孔の範囲外にそれぞれ位置しても良く、視点９１１＿４～９１１＿６及び９１２＿４～９１２＿６は、対応する瞳孔の範囲内にそれぞれ位置しても良い。表示層４０３の各画素が発する表示光は、発光角度（例えば、０．８度）を有するので、対応する瞳孔の範囲外の視点９１１＿１－９１１＿３， ９１１＿７－９１１＿９， ９１２＿１－９１２＿３及び９１２＿７－９１２＿９に向かう発光する表示光は、観察者の瞳孔によって依然として受け取られる可能性がある（つまり、残光効果）。

ステップＳ８２０において、プロセッサ１１０は、２つの第２の眼座標にそれぞれ対応する視点９１１＿１～９１１＿９及び９１２＿１～９１２＿９に複数の画素を位置合わせをして、複数の光線投射経路を決定することができる。したがって、図１図９Ｂに示すように、観察者の一方の目９１１は、視点９１１＿１～９１１＿９及び対応する光線投射経路からサブ画像９３１～９３９をそれぞれ得ることができ、サブ画像９３１～９３９はそれぞれ２つのサブ対象を有することができ、例えば、２つのサブ対象は、サブ画像９３１～９３９内でそれぞれ異なる位置を有する。したがって、観察者の目９１１は、サブ画像９３１～９３９が重畳された後に、表示画像９３０を実際に見ることができる。また、図９Ｃにすように、観察者の他方の目９２２は、視点９１２＿１～９１２＿９及び対応する光線投射経路からサブ画像９４１～９４９をそれぞれ得ることができ、サブ画像９４１～９４９は、また、それぞれ２つのサブ対象を有することができ、例えば、２つのサブ対象は、サブ画像９４１～９４９内でそれぞれ異なる位置を有する。したがって、観察者の目９１２は、サブ画像９４１～９４９が重畳された後に、表示画像９４０を実際に見ることができる。

しかし、一実施形態において、プロセッサ１１０は、光線経路の一部を瞳孔の範囲外に配置することもできるが、光線経路の一部の光線の範囲は瞳孔の範囲の境界をカバーし、光線経路の一部にそれぞれ対応する画素がオフになる。図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すると、図１０Ａは、本発明の別の実施形態による観察者の一方の目によって観察される結果の表示画像を示す概略図である。図１０Ｂは、本発明の別の実施形態による観察者の他方の目によって観察される結果の表示画像を示す概略図である。一実施形態において、表示パネル４３０の表示層４０３内の各画素によって発光される表示光は、発光角度を有し、瞳孔の範囲外の光線投射経路に対応するサブ画像は、依然として観察者の瞳孔によって受け取られ得る（すなわち、残光効果）。例えば、発光角度０度の画素（またはサブ画素）の光線は、瞳孔の範囲外に投影され、発光角度±０．３～±１．２度の画素（またはサブ画素）の光線は、瞳孔の範囲内に投影される。これにより人間の目の瞳孔が画素（またはサブ画素）の光線を受け取ることができるが、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。これにより、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、プロセッサ１１０は、例えば、表示パネル４３０の瞳孔の範囲外の視点９１１＿１～９１１＿３及び９１１＿７～９１１＿９に対応するサブ画像９３１～９３３及び９３７～９３９を表示するように構成された画素をオフにすることができる。これにより、観察者の目９１１は、サブ画像９３４～９３６が重畳された後、ビュークロストークの少ない表示画像１０３０を実際に見ることができる。また、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、プロセッサ１１０は、例えば、表示パネルの瞳孔の範囲外の視点９２１＿１～９２１＿３及び９２１＿７～９２１＿９に対応するサブ画像９４１～９４３及び９４７～９４９を表示するように構成された画素をオフにすることができる。これにより、観察者の目９１２は、サブ画像９４４～９４６が重畳された後、ビュークロストークの少ない表示画像１０４０を実際に見ることができる。したがって、観察者の目は、相対的に鮮明な表示画像１０３０及び１０４０をそれぞれ見ることができる。

しかしながら、一実施形態において、プロセッサ１１０は、視点９２１＿１～９２１＿３及び９２１＿７～９２１＿９の位置を線形または非線形の方法で再定義しても良く、これにより、再定義された視点に対応する光線投射経路がすべて瞳孔の範囲内になる。図１１Ａ～図１１Ｃを参照すると、本発明の一実施形態による視点の調整の概略図である。図１１Ｂは、本発明のさらに別の実施形態による観察者の一方の目によって観察される結果の表示画像を示す概略図である。図１１Ｃは、本発明のさらに別の実施形態による観察者の他方の眼によって観察される結果の表示画像を示す概略図である。図１及び図１１Ａに示すように、一実施形態において、プロセッサ１１０は、以前に定義された視点９１１＿１～９１１＿９及び９２１＿１～９２１＿９の位置をさらに調整することができる。図１１Ａおいて、プロセッサ１１０は、基準線９１３に沿って以前に定義された視点９１１＿１～９１１＿９及び９１２＿１～９１２＿９の少なくとも一部の位置を再定義することができる。具体的には、視点９１１＿１～９１１＿９及び９１２＿１～９１２＿９の位置は、視点１１１１＿１～１１１１＿９及び１１２１＿１～１１２１＿９の位置として、直線的に再配置することができる。視点１１１１＿１～１１１１＿９は、等距離かつ順に配置されてもよく、視点１１１１＿１～１１１１＿９はすべて、瞳孔の同一範囲内に位置する。視点１１２１＿１～１１２１＿９は、等距離かつ順に配置されても良く、視点１１２１＿１～１１２１＿９はすべて、瞳孔の別の範囲内に位置する。別の実施形態において、視点９１１＿１～９１１＿９及び９１２＿１～９１２＿９の位置は非線形に再配置され、これにより、再配置された視点が非等距離かつ順に配置されることができる。

これにより、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、表示パネル内の視点１１１１＿１～１１１１＿９に対応する画素によって表示されるサブ画像１１３１～１１３９内の２つのサブ対象間の距離差はさらに小さくなり、したがって、観察者の目は、サブ画像１１３１～１１３９が重畳された後、ビュークロストークの少ない表示画像１１３０を実際に見ることができる。図１１Ａ及び図１１Ｃに示すように、表示パネル内の視点１１２１＿１～１１２１＿９に対応する画素によって表示されるサブ画像１１４１～１１４９内の２つのサブ対象間の距離差はさらに小さくなり、したがって、観察者の目は、サブ画像１１４１～１１４９が重畳された後、ビュークロストークの少ない表示画像１１４０を実際に見ることができる。したがって、観察者の目は、より鮮明な画面コンテンツで表示画面１１３０及び表示画面１１４０をそれぞれ見ることができる。

また、別の実施形態において、プロセッサ１１０は、光線投射経路が瞳孔の範囲内に位置するように、光線投射経路の少なくとも一部を再定義することもできる。図９Ａは例として挙げられ、プロセッサ１１０は、投影を視点９１１＿４～９１１＿６に集中させるために、元は視点９１１＿１～９１１＿３及び９１１＿７～９１１＿９に対応する複数の光線投射経路を再定義することができ、プロセッサ１１０は、投影を視点９２１＿４～９２１＿６に集中させるために、元は視点９２１＿１～９２１＿３及び９２１＿７～９２１＿９に対応する複数の光線投射経路を再定義する。これにより、観察者の両目は、それぞれ、図１１Ｂ及び図１１Ｂに示したものと類似の、より鮮明なコンテンツを有する表示画像１１３０及び表示画像１１４０を見ることができる。

まとめると、本発明の１つまたは複数の実施形態で提供される、３次元画像表示機能を有する３次元画像表示装置及び３次元画像表示方法によれば、２次元画像を積層して、３次元画像データを生成し、観察者の目の位置が自動的に感知されて、観察者の目の位置に対応する光線投射経路が計算される。本発明の１つまたは複数の実施形態で提供される表示装置及び表示方法によれば、光線投射経路に対応する表示データをそれぞれ計算することができ、表示装置は、表示データに従って光線投射経路に沿って、異なるテキスト及び画像を観察者の目にそれぞれ投影することができ、これにより、観察者は立体的な表示効果で３次元画像を見ることができる。

本発明の実施形態及びその利点が以上のように開示されたが、当業者であれば、本発明の精神及び範囲、ならびに本発明の特徴から逸脱することなく、変更、置換、及び修正を行うことができ、実施形態の特徴は、任意に混合および置換して、他の新しい実施形態を形成することができることを理解されたい。また、本発明の保護範囲は、発明の詳細な説明に記載された特定の実施形態におけるプロセス、機器、製造、材料組成、装置、方法、及びステップに限定されない。当業者であれば、本明細書に記載の実施形態において実質的に同一の機能を実施するか、実質的に同一の効果を達成することができる限り、本発明の内容から、従来のまたは将来開発されるプロセス、機器、製造物、材料組成、装置、方法、及びステップを理解することができる。したがって、本発明の保護範囲は、前記プロセス、機器、製造物、材料組成、装置、方法、及びステップを含む。また、各請求項は別個の実施形態を構成し、本発明の保護範囲は、請求項と実施形態との組み合わせをさらに含む。本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義されるべきである。

本発明の３次元画像表示機能を有する表示装置及び３次元画像表示方法によれば、観察者は、立体表示効果のある３次元画像を見ることができる。

１００： 表示装置
１１０： プロセッサ
１２０： 記憶部
１３０， ４３０： 表示パネル
１４０： センサ
２３０： 表示パネル
２３１： アクティブ領域（ＡＡ）
２３２： 周辺領域
４１１， ４１２， ５１１， ９１１， ９１２： 目
４１１＿１～４１１＿３， ４１２＿１～４１２＿３， ９１１＿１～９１１＿９， ９１２＿１～９１２＿９， １１１１＿１～１１１１＿９， １１２１＿１～１１２１＿９： 視点
４０１， ４０５： 偏光板
４０２， ４０４： ガラス基板
４０３： 表示層
４０６： 接着層
４０７： レンズ基板
４０８： レンズ
５０１： 表示面
５１４： 光線投射経路
５１５： 開始位置
５１６： 終了位置
５２１： ３次元画像
５２２： ボクセル
７００： ３次元画像
７０１， ７０２： 対象画像
７１０： 実際の表示画面
７１１－７１５， ９３１－９３９， ９４１－９４９， １１３１－１１３９， １１４１－１１４９： サブ画像
９３０， ９４０， １０３０， １０４０， １１３０， １１４０： 表示画像
Ｖ１－Ｖ５： 視角
Ｐ＿１－Ｐ＿Ｎ： 画素
Ｓ３１０－Ｓ３５０， Ｓ８１０－Ｓ８２０： ステップ
Ｄ＿ＩＭ： 最大値
Ｄ＿ＡＣ： 累積値
Ｄ＿ＡＶ： 平均値
Ｄ＿Ｆ： 第１の値

Claims (20)

1. 第１のボリュームデータを取得し、表示装置座標系において前記第１のボリュームデータ内の複数のボクセルの複数の座標をそれぞれ定義して、第２のボリュームデータを生成するステップと、
   ２つの第１の眼座標を取得し、前記２つの第１の眼座標を前記表示装置座標系に変換して、２つの第２の眼座標を生成するステップと、
   前記表示装置の複数の画素に対応する複数の光線経路を計算するステップと、
   前記複数の光線経路を前記２つの第２の眼座標と一致させて、複数の光線投射経路を決定ステップと、
   前記第２のボリュームデータ及び前記複数の光線投射経路に従って、前記複数の画素に対応する複数のサンプリングデータを決定し、表示データを生成するステップと、を含む、３次元画像表示方法。
2. 前記第１のボリュームデータは、多層２次元医用画像データから構成される、請求項１に記載の３次元画像表示方法。
3. 前記２つの第１の眼座標を取得するステップは、
   センサにより観察者の両目の位置を検出して、前記観察者の前記両目の位置に対応する前記２つの第１の眼座標を取得するステップを含む、請求項１に記載の３次元画像表示方法。
4. 前記複数の光線経路は、前記複数の画素の複数のサブ画素に対応する、請求項１に記載の３次元画像表示方法。
5. 前記複数の光線投射経路を決定するステップは、
   前記２つの第２の眼座標に対応する視点をそれぞれ定義するステップと、
   前記２つの第２の眼座標にそれぞれ対応する視点に前記複数の画素を位置合わせして、前記複数の光線投射経路を決定するステップと、を含み、
   前記視点は瞳孔の範囲内に位置する、請求項１に記載の３次元画像表示方法。
6. 前記複数の画素に対応する前記複数のサンプリングデータを計算する前記ステップは、
   前記第２のボリュームデータ内の前記複数の光線投射経路のそれぞれを通過する前記複数のボクセルに対応する複数の数値を計算して、前記複数の画素に対応する複数の合成データを生成するステップと、
   前記複数の合成データを前記表示データに変換するステップと、を含む、
   請求項１に記載の３次元画像表示方法。
7. 前記複数の光線投射経路を決定する前記ステップは、
   瞳孔の範囲に従って、前記２つの第２の眼座標にそれぞれ対応する複数の視点を定義するステップと、
   前記複数の画素を、前記２つの第２の眼座標にそれぞれ対応する前記複数の視点にそれぞれ位置合わせして、前記複数の光線投射経路を決定するステップと、を含む、
   請求項１に記載の３次元画像表示方法。
8. 前記複数の光線投射経路を決定するステップは、さらに、
   前記複数の光線投射経路が前記瞳孔の範囲内に位置するように、前記複数の光線投射経路の少なくとも一部を再定義するステップを含む、請求項７に記載の３次元画像表示方法。
9. 前記複数の視点の位置が線形または非線形の方法で再定義され、これにより、前記再定義された複数の視点に対応する前記複数の光線投射経路は、前記瞳孔の範囲内に位置する、請求項７に記載の３次元画像表示方法。
10. 前記複数の光線投射経路を決定するステップは、さらに、
    前記複数の光線経路の一部にそれぞれ対応する前記複数の画素をオフにする、を含み、
    前記複数の光線経路の一部は前記瞳孔の範囲外に位置するが、前記複数の光線経路の一部の光線の範囲は前記瞳孔の範囲の境界をカバーする、請求項７に記載の３次元画像表示方法。
11. 第１のボリュームデータを取得し、表示装置座標系において前記第１のボリュームデータ内の複数のボクセルの複数の座標をそれぞれ定義して、第２のボリュームデータを生成するように構成されたプロセッサと、と
    前記プロセッサに結合され、２つの第１の眼座標を取得するように構成されたセンサと、
    を備え、
    前記プロセッサは、前記２つの第１の眼座標を前記表示装置座標系に変換して、２つの第２の眼座標を生成し、前記表示装置の複数の画素に対応する複数の光線経路を計算し、
    前記プロセッサは、前記複数の光線経路を前記２つの第２の眼座標と一致させて、複数の光線投射経路を決定し、前記第２のボリュームデータ及び前記複数の光線投射経路に従って、前記複数の画素に対応する複数のサンプリングデータ決定し、表示データを生成する、
    ３次元画像表示機能を有する表示装置。
12. 前記第１のボリュームデータは、多層２次元医用画像データから構成される、請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記センサは、観察者の両目の位置を検出して、前記両目の位置に対応する前記２つの第１の眼座標を取得する、請求項１１に記載の表示装置。
14. 前記複数の光線経路は、前記複数の画素の複数のサブ画素に対応する、請求項１１に記載の表示装置。
15. 前記プロセッサは、前記２つの第２の眼座標に対応する視点をそれぞれ定義し、前記複数の画素を前記２つの第２の眼座標にそれぞれ対応する前記視点に位置合わせして、前記複数の光線投射経路を決定し、
    前記視点は瞳孔の範囲内に位置する、請求項１１に記載の表示装置。
16. 前記プロセッサは、前記第２のボリュームデータにおける前記複数の光線投射経路のそれぞれを通過する前記複数のボクセルに対応する複数の数値を計算して、前記複数の画素に対応する複数の合成データを生成して、前記複数の合成データを表示データに変換する、請求項１１に記載の表示装置。
17. 前記プロセッサは、瞳孔の範囲に従って、前記２つの第２の眼座標にそれぞれ対応する複数の視点を定義し、前記２つの第２の眼座標に対応する前記複数の視点に前記複数の画素をそれぞれ位置合わせして、前記複数の光線投射経路を決定する、請求項１１に記載の表示装置。
18. 前記プロセッサは、前記複数の光線投射経路が前記瞳孔の範囲内に位置するように、前記複数の光線投射経路の少なくとも一部を再定義する、請求項１７に記載の表示装置。
19. 前記プロセッサは、線形または非線形の方法で前記複数の視点の位置を再定義し、これにより、前記再定義された複数の視点に対応する前記複数の光線投射経路は、前記瞳孔の範囲内に位置する、請求項１７に記載の表示装置。
20. 前記プロセッサは、前記複数の光線経路の一部にそれぞれ対応する前記複数の画素をオフにし、
    前記複数の光線経路の一部は、前記瞳孔の範囲外に位置するが、前記複数の光線経路の一部の光線の範囲は、前記瞳孔の範囲の境界をカバーする、請求項１７に記載の表示装置。