JP3802474B2

JP3802474B2 - 立体映像表示装置

Info

Publication number: JP3802474B2
Application number: JP2002306307A
Authority: JP
Inventors: 健増谷; 五郎濱岸; 房夫寺田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2022-10-21
Also published as: JP2004144792A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、立体映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特殊な眼鏡を必要とせずに立体映像表示を実現する方法しとて、パララックスバリア方式やレンチキュラーレンズ方式等が知られているが、これらの方式は両眼視差を有する右眼用映像と左眼用映像とを、例えば縦ストライプ状に画面に交互に表示し、この表示映像をパララックスバリアやレンチキュラーレンズ等で分離して観察者の右眼と左眼に各々導くことで立体視を行わせるものである。
【０００３】
図５（ａ）は立体視の原理を示した説明図である。画面の画素ピッチをＰ、画素から分離手段までの距離をＭ、観察者の眼間距離をＥとすると、適視距離Ｌは、Ｌ＝ＭＥ／Ｐとなる。そして、集光点間距離ｅは眼間距離Ｅと一致し、立体視領域の幅及び逆視領域の幅はそれぞれＥとなり、これら領域は交互に存在することになる。
【０００４】
なお、多眼式の立体映像表示装置において、ペアとなる二集光点の間隔を眼間距離Ｅに対応させると共に、他のペアとなる二集光点を前記二集光点に対して眼間距離Ｅに満たない距離（例えばＥ／３の距離）ずれて形成するものがある（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１７０８６６号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、両眼視差映像を表示する画面には一般平面表示用の液晶表示パネル５０などが用いられており、画素ピッチＰは表示パネル５０の解像度に対応することになる。また、画素から分離手段５１までの距離Ｍは表示パネル５０のガラス基板５０ａの厚みに対応する他、前記ガラス基板５０ａと分離手段５１との間に部材（例えば、液晶表示パネル（反射型）のライトガイド５２）を介装することになる場合には当該部材の厚みに影響されることになり、或いは、分離手段５１を液晶シャッタで構成する場合には、当該液晶シャッタの厚みに影響されることになる。そして、眼間距離としては所定値（例えば６５ｍｍ）が設定され、適視距離ＬはこれらＭ，Ｅ，Ｐによって決まることになる。
【０００７】
立体映像表示装置は主に据置型のディスプレイとして開発されてきたが、携帯電話やＰＤＡといった携帯型電子機器の小型のディスプレイを用いて立体視を行わせることも可能である。この場合、適視距離Ｌを短くするのが望ましいが、画素ピッチＰや画素から分離手段までの距離Ｍを簡単には変えることができないことから、適視距離Ｌを短くするのは困難であるた。
【０００８】
この発明は、上記の事情に鑑み、特に小さな映像画面領域にて立体視を行わせる場合などに前記映像画面に近い位置で立体視が行える立体映像表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の立体映像表示装置は、上記の課題を解決するために、画面に表示された両眼視差を有する映像を分離手段にて分離して観察者に導くことで立体視を行わせる立体映像表示装置において、前記両眼視差を有する映像の集光点間距離をｅとし、眼間距離をＥとするとき、集光点間距離ｅをＥ＞ｅ＞Ｅ／２の範囲であって且つ観察者が立体視できると共に平面視の状態も知覚できる範囲に設定したことを特徴とする。
【００１０】
上記の構成であれば、集光点間距離ｅがＥとされる場合に比べて観察者は画面近くでの立体視が行えることになる。ここで、観察者の眼が或る位置にあるとき、観察者は立体視を知覚することになり、眼が別の或る位置にあるとき、観察者は平面視を知覚することになる。眼が更に別の或る位置にあるとき、逆視状態となるが、立体視状態から逆視状態に移行する途中で前述のごとく平面視を知覚することになり、いきなり逆視となる場合に比べて違和感が少なくなる。
【００１１】
また、この発明の立体映像表示装置は、画面に表示された両眼視差を有する映像を分離手段にて分離して観察者に導くことで立体視を行わせる立体映像表示装置において、前記両眼視差を有する映像の集光点間距離をｅとし、眼間距離をＥとし、Ｍを正の整数とするとき、集光点間距離ｅをＥ／２＞ｅ＞Ｅ／（２Ｍ＋１）の範囲とし、逆視を許容する構成としたことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成であれば、観察者にとっては立体視範囲がとても狭いといった印象を持つことになるが、観察者は例えばＬ／３の距離において立体視でき、ディスプレイが携帯電話などの画面である場合、画面近くでの立体視が可能となる利点がある。
【００１３】
また、この発明の立体映像表示装置は、画面に表示された両眼視差を有する映像を分離手段にて分離して観察者に導くことで立体視を行わせる立体映像表示装置において、前記両眼視差を有する映像の集光点間距離をｅとし、眼間距離をＥとするとき、前記両眼視差を有する映像の表示範囲をＥ以下とし、集光点間距離ｅをＥ＞ｅに設定し、前記集光点間距離ｅが得られる位置の前後位置を観察位置として立体視するように構成されたことを特徴とする。かかる構成において、集光点間距離ｅを略Ｅ／２とするのが望ましい。また、観察者の位置を検出する手段と、検出された観察者の位置に基づいて前記両眼視差を有する映像の画面上での表示パターンを切り替える手段と、を備えてもよい。或いは、前記両眼視差を有する映像の画面上での表示パターンを手動により切り替える手段を備えてもよい。
【００１４】
また、この発明の立体映像表示装置は、画面に表示された両眼視差を有する映像を分離手段にて分離して観察者に導くことで立体視を行わせる立体映像表示装置において、前記画面は縦横比が異なるドットを有しており、前記分離手段は横が縦よりも長いドット配置の画面状態に対応した両眼視差映像を分離するように構成されたことを特徴とする。
【００１５】
上記の構成であれば、横が縦よりも長いドット配置の画面状態での立体視となるので、画面近くで観察者に立体視させることができる。
【００１６】
また、この発明の立体映像表示装置は、画面に表示された両眼視差を有する映像を分離手段にて分離して観察者に導くことで立体視を行わせる立体映像表示装置において、前記画面として反射型液晶表示パネルを用い、この反射型液晶表示パネルの映像光出射面側のガラスがライトガイドから成ることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成であれば、画面の映像表示面から分離手段までの距離を短くできるので、画面近くで観察者に立体視させることができる。
【００１８】
また、この発明の立体映像表示装置は、画面に表示された両眼視差を有する映像を分離要素が斜め配置された分離手段にて分離して観察者に導くことで立体視を行わせる立体映像表示装置において水平方向の集光点距離と垂直方向の集光点距離とが異なるように設定されたことを特徴とする。かかる構成であれば、横縞のモアレを軽減することができる。
【００１９】
また、この発明の立体映像表示装置は、画面に表示された両眼視差を有する映像を分離要素が斜め配置された分離手段にて分離して観察者に導くことで立体視を行わせる立体映像表示装置において、前記画面は縦横比が異なるドットから成り、横が縦よりも長いドット配置の画面状態と縦が横よりも長いドット配置の画面状態とで互いの集光点距離が略等しくされて各々の状態で立体視が行えるように構成されたことを特徴とする。
【００２０】
また、この発明の立体映像表示装置は、画面に表示された両眼視差を有する映像を分離要素が斜め配置された分離手段にて分離して観察者に導くことで立体視を行わせる立体映像表示装置において、前記画面は縦横比が異なるドットから成り、横が縦よりも長いドット配置の画面状態と縦が横よりも長いドット配置の画面状態とで互いの集光点距離を異ならせて各々の状態で立体視が行えるように構成されたことを特徴とする。
【００２１】
上記構成の立体映像表示装置において、前記ドットの縦横比は縦：横を３：１としてもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態の立体映像表示装置を図１乃至図９に基づいて説明する。
【００２３】
図１及び図２において、図１（ａ）は図２の実線で示した集光状態によって得られ、図１（ｂ）は図２の点線で示した集光状態によって得られる。図１（ａ）すなわち図２の実線で示した集光状態は通常の設計を表している。ここで、画面の画素ピッチをＰ、画素から分離手段までの距離をＭ、観察者の眼間距離をＥとすると、適視距離Ｌは、Ｌ＝ＭＥ／Ｐとなる。そして、集光点間距離ｅは眼間距離Ｅと一致し、立体視領域の幅及び逆視領域の幅はそれぞれＥとなり、これら領域は交互に存在することになる。この設計では、バリアピッチＸは、Ｘ＝２ＰＬ／（Ｍ＋Ｌ）となる。
【００２４】
一方、図１（ｂ）すなわち図２の点線で示す立体視構造では、集光点間距離ｅはｅ＝２Ｅ／３に設定されており、この構造では、バリアピッチｘ₁は、ｘ₁＝４ＰＬ／３（Ｍ＋２Ｌ／３）となる。観察者は２Ｌ／３の距離において映像を観察することになり、この場合、観察者の眼Ａがａ₁位置にあるとき、観察者は立体視を知覚することになり、眼Ａがａ₂位置にあるとき、観察者は平面視を知覚することになる。更に眼Ａがシフトすると、逆視状態となるが、立体視状態から逆視状態に移行する途中で前述のごとく平面視を知覚することになり、いきなり逆視となる場合に比べて違和感が少なくなる。この発明の立体映像表示装置の実施形態の一つは、集光点間距離ｅをＥ＞ｅ＞Ｅ／２の範囲であって且つ観察者が立体視できると共に平面視の状態も知覚できる範囲に設定したものである。
【００２５】
図１（ｄ）に示す立体視構造では、集光点間距離ｅはｅ＝Ｅ／３に設定されており、この構造では、バリアピッチｘ₂は、ｘ₂＝２ＰＬ／３（Ｍ＋Ｌ／３）となる。図３は図１（ｄ）に示す立体視構造における集光状態を示している。観察者はＬ／３の距離において映像を観察することになり、この場合、観察者の眼Ａが図の位置にあるとき、観察者は立体視を知覚することになり、眼Ａがｅ（Ｅ／３）シフトすると、逆視状態となる。観察者にとっては立体視範囲がとても狭いといった印象を持つことになるが、観察者はＬ／３の距離において映像を観察することができ、ディスプレイが携帯電話などの画面である場合、画面近くでの立体視が可能となる利点がある。この発明の立体映像表示装置の実施形態の一つは、Ｍを正の整数とするとき、集光点間距離ｅをＥ／２＞ｅ＞Ｅ／（２Ｍ＋１）の範囲とし、逆視を許容する構成としたものである。
【００２６】
図１（ｃ）に示す構造では、集光点間距離ｅはｅ＝Ｅ／２に設定されており、この構造では、バリアピッチｘ₂は、ｘ₂＝ＰＬ／（Ｍ＋Ｌ／２）となる。この構造においては、観察者がＬ／２の距離において映像を観察しても、立体視を知覚することはできない。図１（ｃ）に示す構造を利用したこの発明の立体映像表示装置の実施形態を図４に示す。この立体映像表示装置において、両眼視差を有する映像の表示範囲（立体表示を所望する幅）はＥ以下とされる。表示範囲は小型のディスプレイの全体であってもよく、大きな画面の一部であってもよい。かかる構造において、観察者はＬ／２の距離の前側或いは後ろ側で映像を観察することで、立体視を知覚できることになる。なお、集光点間距離ｅはｅ＝Ｅ／２に限定されるものではなく、集光点間距離ｅはＥ＞ｅに設定されていればよい。
【００２７】
観察者の眼Ａが図のａ₃に位置しているのであれば、図の場合、右眼映像（Ｒ）と左眼映像（Ｌ）の反転（逆視）とはならないが、観察者の眼Ａが図のａ₄に位置しているのであれば、図の場合、右眼映像（Ｒ）と左眼映像（Ｌ）の反転（逆視）が生じる。立体映像表示装置に例えば手動切替スイッチを設けておき、このスイッチが操作されたときに、右眼映像（Ｒ）と左眼映像（Ｌ）の表示切替を行うようにしておけば、観察者は手動切替スイッチの操作でＬ／２の距離の前後のどちらでも、立体視できることになる。
【００２８】
映像の切替は上述した手動切替に限るものではない。観察者の位置を検出する位置検出装置（赤外線センサやＣＣＤを利用したもの等）を立体映像表示装置に設け、検出された観察者の位置に基づいて前記両眼視差を有する映像の画面上での表示パターンを切り替えるようにしてもよい。
【００２９】
図５（ａ）に示す他の実施形態の立体映像表示装置は、同図（ｂ）に示した液晶表示パネル（反射型）５０を用いる一般的な構造に比べ、観察位置を画面近くに設定することができる。すなわち、同図（ｂ）の構造では液晶表示パネル５０のガラス基板５０ａと分離手段５１との間にライトガイド５２が介在する構造であるのに対し、図５（ａ）に示すこの発明の立体映像表示装置は、ライトガイド１２を液晶表示パネル１１のガラス基板として用いた（兼用した）ものであり、画素から分離手段１３までの距離が短くなっている。従って、かかる構造の立体映像表示装置においても、観察位置を画面近くに設定することができる。
【００３０】
図６（ｂ）は一般的な画素（ドット）形状のカラー表示パネル２１を示している。前記画素の縦横比は例えば縦（Ｐｖ）：横（Ｐｈ）が３：１とされる。同図（ｂ）は前記表示パネル２１を横配置して（９０°回転させて）用いる構造の立体映像表示装置を示している。表示パネル２１を縦配置した場合の適視距離Ｌは、Ｌ＝ＭＥ／Ｐｈとなるのに対し、表示パネル２１を横配置した場合の適視距離Ｌ′は、Ｌ′＝ＭＥ／Ｐｖとなり、Ｐｖ：Ｐｈ＝３：１であることから、Ｌ′＝Ｌ／３のごとく短くなる。なお、バリア２２における開口幅（遮光幅）はＰｖに対応したものとなる。また、バリアを例えば液晶パネルにより構成することでバリア状態と非バリア状態を形成できるようにし、非バリア状態では表示パネル２１を縦配置して平面映像を鑑賞し、バリア状態では表示パネル２１を横配置して立体視を楽しむといったことも可能となる。
【００３１】
図７にはいわゆる斜めバリア方式を採る場合の表示パネル１の画素配列及びバリア２を示している。同図（ａ）は縦配置状態を示しており、同図（ｂ）は横配置状態を示している。この斜めバリア方式の立体映像表示装置においても、以上述べたこの発明の立体映像表示装置の構造を適用することができる。
【００３２】
一般的なバリアは縦ストライプ状に形成されており、垂直方向の集光位置を設定することはできないが、斜めバリア方式では垂直方向の集光位置を設定することが可能であり、垂直方向の集光位置は水平方向の集光位置に合わせられる。ここで、小さな画面において、図１（ａ）のごとく成る設計とした場合、観察者は適視距離Ｌよりも画面に近づいた或る距離（以下、この距離を標準距離という）で映像を観察してしまうことが考えられる。このような場合において、垂直方向の集光位置が水平方向の集光位置に合わせられていると、前記標準距離での立体視において横縞のモアレが目立つことになる。その対策として、この実施形態では、垂直方向の集光位置を前記標準距離に合わた構造とし、これによって横縞のモアレを目立たなくしている。この発明の立体映像表示装置の実施形態の一つは、図８（ａ）（ｂ）に示すように、水平方向の集光点距離と垂直方向の集光点距離とが異なるように設定したものである。
【００３３】
図９（ａ）は図７（ａ）の配置に対応した視点範囲を示しており、図９（ｂ）は図７（ｂ）の配置に対応した視点範囲を示している。この発明の立体映像表示装置の実施形態の一つは、図７（ｂ）の表示パネル配置に対応する適切なバリア設計がなされると共に当該表示パネル配置に合致した両眼視差映像を供給するように構成されたものであり、立体視において図９（ｂ）に示す視点範囲が得られることになる。ここで、表示パネル１の画素の水平ピッチをＰ、垂直ピッチをＱとし、図７（ａ）の配置での視点間距離をｅとすると、図７（ｂ）の配置での視点間距離はｅＱ／Ｐとなる。通常は、Ｑ＞Ｐ（Ｑ＝３Ｐ）である場合が多く、図７（ｂ）の配置であれば、視点間距離が広くなるので、画面の近くでの立体視が行えることになる。勿論、図７（ａ）の表示パネル配置に対応する両眼視差映像も供給することで、ユーザは図７（ａ）の配置でも図７（ｂ）の配置でも立体視を楽しむことができることになる。また、Ｑ＝３Ｐの場合において、図７（ｂ）の配置での視点間距離ｅを眼間距離Ｅとした場合には、図７（ａ）の配置での視点間距離ｅはＥ／３となるため、この場合も図７（ａ）（ｂ）の両方の配置で立体視が可能となる（図１（ｄ）参照）。かかる構成は、横が縦よりも長いドット配置の画面状態と縦が横よりも長いドット配置の画面状態とで互いの集光点距離が略等しくされて各々の状態で立体視が行える構成であるが、横が縦よりも長いドット配置の画面状態と縦が横よりも長いドット配置の画面状態とで互いの集光点距離を異ならせて各々の状態で立体視が行えるように構成することもできる（図８参照）。
【００３４】
なお、以上説明した実施形態では、映像分離手段として、遮光部と開口部から成るバリア構造を示したが、レンズの効果により映像を分離することができる例えばレンチキュラレンズなど、映像を分離可能なものであればよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、小さな映像画面領域にて立体視を行わせる場合などに前記映像画面に近い位置で立体視が行えることになり、特に携帯電話やＰＤＡなどの携帯機器において立体視を行わせる場合に優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の立体映像表示装置に係わる原理を示した説明図である。
【図２】この発明の実施形態の立体映像表示装置の立体視説明図である。
【図３】この発明の実施形態の立体映像表示装置の立体視説明図である。
【図４】この発明の実施形態の立体映像表示装置の立体視説明図である。
【図５】同図（ａ）はこの発明の実施形態の立体映像表示装置の立体視説明図であり、同図（ｂ）は一般的な立体映像表示装置の立体視説明図である。
【図６】同図（ａ）はこの発明の実施形態の立体映像表示装置の立体視説明図であり、同図（ｂ）は一般的な画素形状の説明図である。
【図７】いわゆる斜めバリアを用いた実施形態の立体映像表示装置を示した図であり、同図（ａ）は縦配置状態を示し同図（ｂ）は横配置状態を示している。
【図８】この発明の実施形態の立体映像表示装置の説明図であり、同図（ａ）は水平方向の集光説明図であり、同図（ｂ）は垂直方向の集光説明図である。
【図９】この発明の実施形態の立体映像表示装置における視点範囲の説明図であり、同図（ａ）は縦配置の視点範囲説明図であり、同図（ｂ）は横配置の視点範囲説明図である。
【符号の説明】
１表示パネル
２バリア
１１液晶表示パネル
１２ライトガイド
１３分離手段

Claims

画面に表示された両眼視差を有する映像を分離手段にて分離して観察者に導くことで立体視を行わせる立体映像表示装置において、前記画面は縦横比が異なるドットを有しており、前記分離手段は横が縦よりも長いドット配置の画面状態に対応した両眼視差映像を分離するように構成されたことを特徴とする立体映像表示装置。
画面に表示された両眼視差を有する映像を分離手段にて分離して観察者に導くことで立体視を行わせる立体映像表示装置において、前記画面として反射型液晶表示パネルを用い、この反射型液晶表示パネルの映像光出射面側のガラスがライトガイドから成ることを特徴とする立体映像表示装置。
画面に表示された両眼視差を有する映像を分離要素が斜め配置された分離手段にて分離して観察者に導くことで立体視を行わせる立体映像表示装置において、水平方向の集光点距離と垂直方向の集光点距離とが異なるように設定されたことを特徴とする立体映像表示装置。
画面に表示された両眼視差を有する映像を分離要素が斜め配置された分離手段にて分離して観察者に導くことで立体視を行わせる立体映像表示装置において、前記画面は縦横比が異なるドットから成り、横が縦よりも長いドット配置の画面状態と縦が横よりも長いドット配置の画面状態とで互いの集光点距離が略等しくされて各々の状態で立体視が行えるように構成されたことを特徴とする立体映像表示装置。
画面に表示された両眼視差を有する映像を分離要素が斜め配置された分離手段にて分離して観察者に導くことで立体視を行わせる立体映像表示装置において、前記画面は縦横比が異なるドットから成り、横が縦よりも長いドット配置の画面状態と縦が横よりも長いドット配置の画面状態とで互いの集光点距離を異ならせて各々の状態で立体視が行えるように構成されたことを特徴とする立体映像表示装置。
請求項４又は請求項５に記載の立体映像表示装置において、前記ドットの縦横比は縦：横が３：１であることを特徴とする立体映像表示装置。