JP4714115B2 - 立体映像表示装置および立体映像表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、立体映像表示装置および表示方法に関する。

動画表示が可能な立体視画像表示装置、所謂３次元ディスプレイには、種々の方式が知られている。近年、特にフラットパネルタイプで、且つ専用の眼鏡等を必要としない方式の要望が高くなっている。直視型或いは投影型の液晶表示装置やプラズマ表示装置などのような画素位置が固定されている表示パネル（要素画像表示部）の直前に表示パネルからの光線を制御して観察者に向ける光線制御素子を設置する方式が比較的容易に実現できる方式として知られている。

光線制御素子は、一般的にはパララクスバリア或いは視差バリアとも称せられ、光線制御素子上の同一位置でも角度により異なる画像が見えるように光線を制御している。具体的には、左右視差（水平視差）のみを与える場合には、スリット或いはレンチキュラーシート（シリンドリカルレンズアレイ）が用いられ、上下視差（垂直視差）も含める場合には、ピンホールアレイ或いはレンズアレイが用いられる。視差バリアを用いる方式にも、さらに２眼式、多眼式、超多眼式（多眼式の超多眼条件）、インテグラルフォトグラフィー（以下、ＩＰとも云う）式に分類される。これらの基本的な原理は、１００年程度前に発明され立体写真に用いられてきたものと実質上同一である。

ＩＰ方式でも多眼方式でも、通常は視距離が有限であるため、その視距離における透視投影画像が実際に見えるように表示画像を作成する。水平視差のみで垂直視差のないＩＰ方式（１次元ＩＰ方式）では、視差バリアの水平方向ピッチが要素画像表示部のサブ画素の水平方向ピッチの整数倍である場合は平行光線の組があるため（以下、平行光線１次元ＩＰとも云う）、垂直方向がある一定視距離の透視投影であり水平方向が平行投影である画像を画素列ごとに分割し表示面に表示される画像形式の視差合成画像に合成することにより、正しい投影の立体像が得られる。具体的な方法は、例えば非特許文献１に開示されている。多眼方式では、単純な透視投影による画像を分割配置することにより、正しい投影の立体像が得られる。

なお、垂直方向と水平方向で投影方法あるいは投影中心距離を異ならせるような撮像装置は、特に平行投影の場合に被写体と同サイズのカメラあるいはレンズが必要となるため、実現が困難である。したがって、撮像により平行投影データを得るためには、透視投影の撮像データから変換する方法が現実的であり、ＥＰＩ（エピポーラ面）を用いた補間による方法である光線空間法などが知られている。

平行光線１次元ＩＰ方式は、非特許文献１に開示されているように、２眼方式や多眼方式に比べ、視域が広く運動視差が連続的であり、自然で見やすいというメリットがある。

２眼や多眼は最も単純な立体画像表示であるため画像フォーマットが単純で、各視点画像はすべて同一サイズであり、２眼なら２枚、９眼なら９枚の視差成分画像を画素列毎に分割して、要素画像表示部に表示される画像形式である視差合成画像に合成すればよい。平行光線１次元ＩＰ方式では、同一解像度相当の多眼方式に比較し、視差成分画像の枚数が多く、各視差成分画像のサイズ（使用する水平範囲）も視差方向により異なる。しかし、平行光線１次元ＩＰ方式においても、適切な組み合わせにより各視差成分画像を必要範囲のみ無駄なくタイリングでき、変換効率が高く非可逆圧縮時に劣化の少ないフォーマットに変換できることが、特許文献１に開示されている。

１次元ＩＰ方式、２次元ＩＰ方式、視差数の多い多眼方式のいずれにおいても、観察者が視域の境界に位置した場合には、偽像すなわち数本の縦線によって割れた異常画像が観察される。これを防止する方法として、要素画像の境界に警告画像データを配置し、偽像のかわりに警告画像が見えるようにする方法が、例えば特許文献２に開示されている。

しかし、連続的な運動視差を持たせるために視差成分間クロストークを利用している場合、単に要素画像の境界に警告画像を配置しても、わずかなグラデーションの周期的パターンが薄く見えるだけで、視認されにくいという問題がある。視認されるように警告画像の領域を増やすと、立体表示の視域が狭くなる。また、警告画像を画像に入れ込む処理も単純ではないため処理の負荷がかかるという問題もある。
ＳＩＤ０４ Ｄｉｇｅｓｔ １４３８ （２００４） 特開２００６−９８７７９号公報 特開２００４−２５８２１０号公報

上述のように、従来の平行光線１次元ＩＰ方式の立体映像表示装置にあっては、単に要素画像の境界に警告画像を配置しても視認されにくく、視域や処理速度の確保と両立させることが困難であるという問題があった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、平行光線１次元ＩＰ方式において、視域や処理速度を犠牲にせず、視認性のよい警告画像を視域端に表示することのできる立体映像表示装置および表示方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様による立体映像表示装置は、表示面内に画素がマトリクス状に配列され、それぞれが複数の視差成分画像を含む複数の要素画像を表示する要素画像表示部と、前記要素画像表示部に対向して設置され、略垂直方向に直線状に延びるとともに略水平方向に周期的に並びそれぞれが各要素画像に関連付けられた複数の光学的開口部を有し、前記要素画像表示部からの光線を制御する光線制御素子と、前記要素画像の境界部に、幅が前記要素画像表示部内の位置によって周期的に異なる単色部が、前記要素画像表示部全体で左右非対称に挿入されるように画像データを変換する画像データ変換部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の第２の態様による立体映像表示方法は、表示面内に画素がマトリクス状に配列され、それぞれが複数の視差成分画像を含む複数の要素画像を表示する要素画像表示部と、前記要素画像表示部に対向して設置され、略垂直方向に直線状に延びるとともに略水平方向に周期的に並びそれぞれが各要素画像に関連付けられた複数の光学的開口部を有し、前記要素画像表示部からの光線を制御する光線制御素子と、を有する立体映像表示装置を用いて立体映像を表示する立体映像表示方法であって、前記要素画像の境界部に、幅が要素画像表示部内の位置によって周期的に異なる単色部が、要素画像表示部全体で左右非対称に挿入されるように画像データを変換するステップを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、１次元ＩＰ方式において、処理負荷・視域を犠牲にせず、視認性のよい警告画像を視域端に表示することができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による立体映像表示装置を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による立体映像表示装置における画像変換方法を説明するためのデータ空間を表す概念図である。この図１に示すデータ空間は、一般に光線空間（ＥＰＩ）として知られているものとほぼ等価である。図１の横軸は各カメラ画像のｘ座標（レンズ番号（要素画像の番号））を示し、縦軸はカメラ番号を示している。なお、図１の左右の縦軸方向に付された番号は視差番号を示す。１つの四角形（それぞれ中央に点を描いてある）Ｐは、各視差成分画像（各カメラ画像）の１画素データを表す。この１画素データＰは、各カメラ画像の垂直方向の座標（ｙ座標）のある１つの値についてのみデータ空間として示している。すなわち、図１に示す画素データはすべて、同じｙ座標の各カメラ画像を表している。図１においては、視差数は１２である。平行光線１次元ＩＰ方式の場合は、視域境界を表す２本の斜線ｇ_１、ｇ_２に囲まれる平行四辺形の領域が使用され、カメラ数は１２より多くなり、カメラごとにｘ座標の範囲が異なる。

ここで、偽像について図２（ａ）乃至図３を用いて説明する。図２（ａ）および図２（ｂ）は、それぞれ視域の左端および右端から見た正常な立体像の概念図である。図３は、視域境界上で見える偽像の例であり、図２（ａ）、２（ｂ）の二重像が縦に細長い領域に分かれて見える。

偽像を防止し、代わりに警告画像を表示するには、図１に示すデータ空間において、視域境界である斜線ｇ_１、ｇ_２の付近の画素データを警告画像のデータに入れ替えればよい。しかし、単純に破線の斜線に最も近い画素を、各ｘ座標につき１つ選んで警告画像データに入れ替えても、わずかなグラデーションの周期的パターンが薄く見えるだけで、非常に視認されにくい。また、視認されるように警告画像領域を増やし、各ｘ座標につき２以上の画素を選んでも、見え方はほぼ同様であるうえ、立体表示の視域が狭くなる。

視認性のよい警告画像にするためには、まず警告画像に置き換える画素の配置を中心対称でなく、例えばデータ空間の中心Ｏ_１から１画素目の中心Ｏ_２を基準にする必要がある。この場合の基準線を、視域境界である斜線ｇ_１、ｇ_２に沿った斜線ｇ_３、ｇ_４として示している。このように、データ空間の使用領域を非対称な配置にしないと、画面中心を境に警告画像の連続性が失われる。さらに、これら基準線ｇ_３、ｇ_４から最近傍の画素を、各ｘ座標（要素画像）につき一定の整数個選択するのではなく、各ｘ座標につき基準線を中心に、非整数画素分の範囲にある画素だけを選択する。したがって、各ｘ座標（各要素画像）ごとに、選択される画素数は異なり、要素画像の、表示部における水平位置によって、ｎ（整数）視差相当分の幅の画素が選択される領域と、ｎ＋１視差相当分の幅の画素が選択される領域が、周期的になる。これによって、視認されやすい空間周波数の濃淡パターンが現れるようになる。非整数の値は例えば０．７５や１．２５などでもよいが、特に非整数の値を０．５や１．５のような非整数値（＝整数＋０．５）の値に設定すると、濃淡のパターンが等間隔となり、視認性が最もよくなる。図４は、非整数値が整数＋０．５である範囲の画素を選択して黒のデータに置き換えた場合に、偽像の代わりに見える警告画像を示したものである。図４に示すＣ１が警告画像を入れない場合と同じように見える領域であり、Ｃ２が黒っぽく見える領域である。

また、図５は、ある一定数の画素行ごとに、非整数値を０．５と１．５に変えた場合の、偽像の代わりに見える警告画像を示したものである。すなわち、要素画像の表示部の垂直方向に、水平方向の第１の周期的パターンＲ１（非整数値が０．５）と、この第１の周期パターンとは異なる水平方向の第２の周期的パターンＲ２（非整数値が１．５）とが交互に現れる周期的パターンとなっている。Ｃ１が警告画像を入れない場合と同じように見える領域であり、Ｃ２が黒っぽく見える領域であり、Ｃ３はＣ２よりさらに黒っぽく見える領域である。図５に示すパターンは、横方向と縦方向のパターン周期をほぼ同じとしており、市松模様とは多少異なるパターンであるが、特に視認性がよい。非整数値は、視差数に対して小さいほど、警告画像により犠牲になる視域幅が少なくて済むため、０．５あるいは１．５が特に好ましく、それぞれ０視差相当幅と１視差相当幅の周期的パターン、あるいは、１視差相当幅と２視差相当幅の周期的パターンとなる。非整数であれば、小さい値であっても視認性は十分に得られ、大きい値にする必要は特にない。

図６は、１８視差３０カメラの場合の各視差成分画像の使用範囲の形状の例を表している。図６に示す数字は各視差成分画像に対応する視差番号を表し、実線で示される領域が各視差成分画像の、３次元画像を表示するのに使用されるデータを表し、破線で示される領域が各視差成分画像の、３次元画像を表示するのに使用されないデータを表している。図１に示す１２視差の例と同様、カメラごとに使用範囲が異なるが、視差数と同じ数だけ離れたカメラ番号の画像の使用範囲を合わせると、図７に示すように１８枚の同じサイズの画像にまとめられる。例えば、（−９，１０）、（−８，１１）、（−７，１２）、（−６，１３）、（−５，１４）、（−４，１５）、（−１５，４）、（−１４，５）、（−１３，６）、（−１２，７）、（−１１，８）、（−１０，９）の組のカメラ番号の画像の使用範囲を合わせればよい。さらに図８に示すように１枚のフォーマットに連結して視差成分画像の全連結画像とすることができ、これは要素画像の表示部に表示する最終的な形式の画像と同じサイズである。以上のような視差成分画像の連結方法は、特許文献１に開示されている。また、図７に示すような視差数と同じ枚数の連結画像を重ね合わせて、ｙ座標一定の面で切った断面が、図１に相当する。

したがって、警告画像表示を行わない通常の場合、図８に示す全連結画像のフォーマットから、１対１の画素変換により最終的な表示形式（視差合成画像、要素画像アレイ）に変換すればよいが、本実施形態のように、図４や図５に示すような警告画像表示を加えるためには、１対１の画素変換処理のうち、図１に示す基準線ｇ_３、ｇ_４から平均値が非整数値となる画素範囲にある一部の画素を変換しない処理にすれば、変換されない部分が黒となるため、自動的に警告画像が生成される。１対１の画素変換を、変換前後の画素の対応をまとめたマップ（変換テーブル）を使用して行っている場合は、通常表示時と警告画像表示時でマップを切り替える、あるいはマップの終端位置を変えるのみでよく、警告画像表示により処理負荷が増加することはない。

図９に示すように、図８に示す全連結画像のフォーマットにおいて予め警告画像用の黒領域ＢＬを入れ込んでおき、通常時と同じ１対１変換処理を行って警告画像表示する方法もあるが、図９に示す状態で非可逆圧縮・展開を行うと、図８に示す状態の場合に比べ、圧縮率低下や画質劣化が起こりやすくなる。したがって、タイリング形式のフォーマットにおいては、警告画像を入れないでおき、変換時の処理によって警告画像を入れることが望ましい。図９（ａ）は図４の場合、図９（ｂ）は図５の場合にそれぞれ対応する。

本実施形態の立体映像表示装置の光線制御素子の光学的開口は、垂直でなく斜めやジグザグや階段形状でもよく、また表示装置の画素配列がデルタ配列であってもよい。その場合においても、本実施形態で説明した表示方法のように、０視差相当幅と１視差相当幅の周期的パターン（非整数値＝０．５）、あるいは、１視差相当幅と２視差相当幅の周期的パターン（非整数値＝１．５）の単色部を用いることにより、警告画像表示が簡易な処理によって可能である。なお、単色部は、黒色に限らず、灰色、青色、黄色、赤色、紫色などでもよく、画像内容によって変化させてもよい。視差数が小さい条件では、画像と単色部のコントラストが高すぎると、視域中央でも薄く見えてしまうことがあるため、灰色が好ましい場合がある。単色部の色は、視域中央では画像内容によらず見えず、視域境界では画像内容によらず見えやすいことが望ましい。

次に、ＩＰ方式の視差画像配置を用いた立体映像表示について図１０（ａ）乃至図２２を参照して説明する。図１０（ａ）乃至図２２に示す立体映像の表示は、図１乃至図９を参照して説明した本実施形態で説明した表示方法と組み合わせて実現される。ここでは１８視差の場合の例に取って説明する。

図１０（ａ）は、光線制御素子としてのレンチキュラーシート３３４の斜視図であり、図１０（ｂ）は、光線制御素子としてのスリット３３３の斜視図である。図１０（ａ）、１０（ｂ）において、Ｐｓは視差バリアピッチを示し、Ｐｐは要素画像表示部の画素ピッチを示す。

図１１は、立体映像表示装置の概略の構成を示す図である。必要に応じ拡散シート３０１が要素画像表示部３３１とレンチキュラー板（光線制御素子）３３２の間に設けられている。想定視距離上の視点３４３から見ると、水平方向の視角３４１と垂直方向の視角３４２の範囲で立体映像が観察されるが、視差は水平方向のみである。図７や図８に示すような入力画像を入力する画像入力部３８０、および図１に関して説明したような方法により画素変換を行う画素変換部３８２を備えている。

図１２（ａ）、１２（ｂ）、１２（ｃ）は、図１１に示した立体映像表示装置の表示部を基準にして垂直面内及び水平面内における光線再生範囲を概略的に示す展開図であり、図１２（ａ）は要素画像表示部３３１、視差バリア３３２の正面図、図１２（ｂ）は立体映像表示装置の画像配置を示す平面図、図１２（ｃ）は立体映像表示装置の側面図を示す。図１１乃至図１２（ｃ）に示すように、立体映像表示装置は、液晶表示素子などの平面画像表示部（要素画像表示部）３３１及び光学的開口を有する光線制御素子３３２を備えている。図１０（ａ）、１０（ｂ）に示すような垂直方向に光学的開口が直線状に伸び水平方向に周期的に配列される形状のレンチュキュラーシート３３４或いはスリット３３３で構成され、投射型の場合は曲面鏡アレイなどで構成される。

この立体映像表示装置においては、水平方向の視角３４１及び垂直方向の視角３４２の範囲内において、眼の位置３４３から視差バリア３３２を介して表示装置３３１を観察して要素画像表示部３３１の前面及び背面に立体像を観察することができる。ここでは、要素画像表示部３３１の画素数は、正方形となる最小単位の画素で数えた場合の一例として横方向（水平方向）が１９２０であり、縦方向（垂直方向）が１２００であり、各最小単位の画素は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のサブ画素を含んでいるものとする。

図１２（ａ）、１２（ｂ）、１２（ｃ）において、視差バリア３３２と視距離面３４３との間の視距離Ｌ、視差バリアピッチＰｓ、視差バリア３３２と要素画像表示部３３１との間のギャップ（視差バリアギャップ）ｄが定められれば、要素画像のピッチＰｅが視距離面３４３上の視点からアパーチャ中心を表示素子上に投影した間隔により決定される。符号３４６は、視点位置と各アパーチャ中心とを結ぶ線を示し、視域幅Ｗは表示部３３１の表示面上で要素画像同士が重なり合わないという条件から決定される。

１次元ＩＰ方式にあっては、この直線３４６は、表示部３３１の表示面上では各サブ画素の中心を通るとは限らない。これに対し、多眼方式では、視点位置と各アパーチャの中心とを結ぶ線は、サブ画素中心を通り、光線軌跡に一致している。アパーチャの水平ピッチＰｓがサブ画素ピッチＰｐの整数倍の場合では、要素画像のピッチＰｅは、サブ画素ピッチＰｐの整数倍から大きめにずれた端数を伴っている。アパーチャの水平ピッチＰｓがサブ画素ピッチＰｐの整数倍でなくても、一般的に１次元ＩＰでは、要素画像のピッチＰｅは、サブ画素ピッチＰｐの整数倍からずれた端数を伴うこととなる。これに対し多眼では要素画像のピッチＰｅはサブ画素ピッチＰｐの整数倍となる。

図１３（ａ）、１３（ｂ）は、本発明の一実施形態における１次元ＩＰ方式の視差成分画像と立体画像の構成方法を示している。表示される物体（被写体）４２１は、実際に立体映像表示装置の光線制御素子が置かれる面と同じ位置にある投影面４２２に投影される。歪のない立体像を得るためには、図１３（ａ）に示すように、垂直方向が透視投影、水平方向が平行投影になるように、投影面と平行で正面（上下方向の中央）にありかつ視距離面内にある投影中心線４２３に向かう投影線４２５に沿って投影される。投影線４２５は、垂直方向は投影中心線４２３において交わるが、水平方向は交わらず平行である。この投影法により、投影面４２２上に投影された被写体の像４２４が作成される。立体感を多少強調するような歪を立体像に入れる場合には、図１３（ｂ）に示すように、通常の透視投影になるように、投影面４２２と平行で正面（上下方向の中央）にありかつ視距離面内にある投影中心線４２３上の一点（カメラ位置）に向かう投影線４２５に沿って投影される。この投影法により、投影面４２２上に、透視投影された被写体の像４２４が作成される。なお、通常の透視投影しか使えないときに、立体像の歪を抑制する必要性が高い場合は、ＣＧモデルを変形させた上でこの投影法を用いればよい。ｚ方向（奥行き方向）に反比例して、飛び出し領域のｘ方向を縮小、奥行き領域のｘ方向を拡大する変形方法となる。

投影方向は、視距離により数１０方向が必要である。視距離１０００ｍｍの平行光線１次元ＩＰの場合、要素画像幅は１８．０３６サブ画素幅となった。この場合、カメラ数は３０である。投影された画像（視差成分画像）は、それぞれ必要な範囲の列のみ作成すればよく、必要な範囲は、図６および図１４に示されている。各投影方向は視差番号（カメラ番号）に対応するが、各方向は等角度ではなく、視距離面上で等間隔になるようにする。すなわちカメラを投影中心線上で等間隔に平行移動（向きは一定）して撮影することに相当する。

図１５は、立体映像表示方法における撮像の概略を示している。等間隔に水平方向に並べられたカメラ４２９は投影面４２２に対し撮像されるように調整される。符号４２１は表示される物体（被写体）を示す。Ｌは視距離を示し、Ｐはカメラ４２９のピッチを示し、Ｚｎは飛び出し側の立体映像表示可能範囲を示し、Ｚｆは奥行き側の立体映像表示可能範囲を示す。投影面４２２上に透視投影された各方向分の画像（視差成分画像）は、図６に示すように、投影面の範囲のうち使用される範囲がまちまちであるが、図７の連結画像群あるいは図８に示す全連結画像に前述のようにまとめられる。図１６には、この形式からの変換方法が示されている。視域の右端のカメラ画像（＃−９）を含む連結画像を、視差合成画像の左端１列目から、１８サブ画素おきに、サブ画素を縦に並べ替えながら右端まで配置し、視域の右端から２番目のカメラ画像（＃−８）を含む連結画像を、視差合成画像の左端２列目から、１８サブ画素おきに、サブ画素を縦に並べ替えながら右端まで配置する。これを以下同様に繰り返し、最後に視域の左端のカメラ画像（＃９）を含む連結画像を含む連結画像を、視差合成画像の左端１８列目から、１８サブ画素おきに、サブ画素を縦に並べ替えながら、右端まで配置する。以上のような１対１変換処理により、要素画像表示面の視差合成画像全体が完成する。

図１７に、本実施形態の立体映像表示装置の一部分の構成を概略的に示す。液晶パネルなどの平面状の要素画像表示部の表示面の前面に、光線制御素子として光学開口が垂直方向に延びるシリンドリカルレンズからなるレンチキュラーシート３３４が配置されている。なお光学開口は斜めや階段状であってもよい。表示面には、縦横比が３：１のサブ画素３４が、横方向および縦方向にそれぞれ直線状にマトリクス状に並び、各サブ画素は同一行および列内で横方向に赤、緑、青が交互に並ぶように配列されている。この色配列は一般にモザイク配列と呼ばれる。

図１８に、画素配列の平面図の例を示す。−９から９までの数字は、視差番号を表しており、隣接視差番号は隣接列に割当てられている。サブ画素行の縦周期は、サブ画素の横周期Ｐｐの３倍である。図１８に示される表示画面では、１８列６行のサブ画素３４で１実効画素４３（この１実効画素４３は、図１７において黒枠で示されている）あるいは１８列３行のサブ画素で１実効画素が構成される。このような表示部の構造では、水平方向に１８視差を与える立体映像表示が可能となる。この表示構造では、多眼式の場合は１８眼となり、要素画像ピッチが１８サブ画素ピッチであり、かつ光線制御素子の横ピッチが１８サブ画素ピッチより小さくなる。

ＩＰ方式の場合は、例えば１８サブ画素ピッチが視差バリアピッチＰｓに等しく平行光線の組ができるような設計においては１８サブ画素幅よりわずかに大きい間隔（例えば１８．０３６）で要素画像境界が生じることから、実効画素の幅は、表示面内の位置により１８列分或いは１９列分となる。すなわち、要素画像ピッチの平均値が１８サブ画素幅より大きく、かつ光線制御素子の横ピッチが１８サブ画素幅である。実効画素の幅が１９列分の場合の例を図１９に示す。

図２０或いは図２１に、立体映像表示装置の表示部の水平断面を概略的に示す。ここに示すようにスリット３３３又はレンチキュラーシート３３４のレンチキュラーレンズの水平方向のピッチＰｓ（周期）は、整数サブ画素幅に定められている。即ち、各スリット３３２間の中心を通る中心軸３５１又は隣接するレンチキュラーレンズの境界を通る基準軸３５２は、サブ画素境界を通る。中心軸３５１或いは基準軸３５２間に相当する領域には、整数個のサブ画素３３５が配置され、中心軸３５１或いは基準軸３５２の水平方向のピッチＰｓ（周期）は、一定に定められている。ここに示す例では、このピッチＰｓは、１８サブ画素幅に定められている。要素画像表示部の表示面３３１と視差バリア３３２、３３４との間の視差バリアギャップｄは、ガラス基板或いはレンズ材質の屈折率を考慮して実効的に約２ｍｍに定められている。なお、符号３４３は視距離面を示し、符号３６３は視差成分画像の番号を示す。

図２２は、本発明の一実施形態によるＩＰ方式における立体映像表示装置の要素画像表示部の表示面内における画像の配置方法を、表示部を正面から見た概念図として示している。要素画像表示部の表示面は、各アパーチャ（光線制御素子の開口部）に対応する要素画像３７０に分けられ、要素画像３７０は、ＩＰ方式においてそれぞれ１８列又は１９列のサブ画素列３６５から構成されている。視差割り当て可能なサブ画素列の合計数は５７６０列、アパーチャ数は３２０（図２２において、アパーチャ番号を示す領域３６４の範囲は、＃−１６０〜＃−１、＃１〜＃１６０）であり、アパーチャピッチＰｓは、１８サブ画素幅と等しい。図２２において、各サブ画素列３６５には、対応する視差番号を示す領域３６３（この例では、視差番号−１５〜−１、１〜１５の３０方向分）が示されている。アパーチャ番号＃１の要素画像３７０は、視差番号−９〜−１、１〜９の１８視差の列からなり、アパーチャ番号＃−１５９の要素画像は、視差番号−１５〜−１、１〜３の１８視差の列からなる。要素画像３７０の幅が１８サブ画素列の幅よりわずかに大きいため、要素画像３７０の境界を最も近いサブ画素列境界に合わせる（通常のＡ−Ｄ変換方法）とすると、アパーチャに対するサブ画素列数は、大部分のアパーチャにおいて１８列であるが、１９列になっているアパーチャも出てくる（図１８および図１９参照）。１９列になるアパーチャ番号を境に、アパーチャ内の視差番号範囲が１つずつシフトされている。１９列になっているアパーチャ番号は、＃１４、＃４２、＃７０、＃９８、＃１２５、＃１５３（及びそのマイナスの番号）である（視距離１０００ｍｍの場合）。

図１４において、各方向の視差画像の配置が開始・終了されるレンズ番号（表中３Ｄ画素番号）が示されている。この表には、対応する要素画像表示部（液晶パネル）のサブ画素列番号も示されている。

以上のように、本発明の一実施形態によれば、１次元ＩＰ方式において、処理負荷・視域を犠牲にせず、簡易に偽像抑制（視認性のよい警告画像表示）が可能となる。

尚、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施形態による１次元ＩＰ方式の立体映像表示装置に用いられるデータ空間を示す模式図。 本発明の一実施形態による１次元ＩＰ方式の立体映像表示装置による立体像を示す概念図。 本発明の比較例による従来の１次元ＩＰ方式の立体映像表示装置による偽像を示す概念図。 本発明の一実施形態による立体映像表示装置による偽像防止のための警告画像の表示の一例を示す概念図。 本発明の一実施形態による立体映像表示装置による偽像防止のための警告画像の表示の他の例を示す概念図。 本発明の一実施形態による１次元ＩＰ方式の立体映像表示装置に用いられる各視差成分画像を示す図。 本発明の一実施形態による１次元ＩＰ方式の立体映像表示装置に用いられる各視差成分画像を連結したフォーマットを示す図。 本発明の一実施形態による１次元ＩＰ方式の立体映像表示装置に用いられる各視差成分画像を全て連結した全連結画像のフォーマットを示す図。 本発明の比較例による１次元ＩＰ方式の立体映像表示装置に用いられる各視差成分画像の全連結画像のフォーマットの例を示す図。 本発明の一実施形態にかかる光線制御素子を概略的に示す斜視図。 本発明の一実施形態による立体映像表示に使用される立体映像表示装置の概略を示す斜視図。 本発明の一実施形態による立体映像表示に使用される立体映像表示装置における要素画像ピッチＰｅ、視差バリアピッチＰｓ、視差バリアギャップｄ、視距離Ｌ、および視域幅Ｗの関係を示す模式図。 本発明の一実施形態による各視差成分画像の投影方法を示す模式図。 本発明の一実施形態による立体映像表示装置における各視差成分画像のデータ範囲と視差合成画像内の配置位置を示す表。 本発明の一実施形態による立体映像表示方法におけるカメラ配置を示す平面図。 本発明の一実施形態による画像構成方法を示す模式図。 本発明の一実施形態による立体映像表示に使用される立体映像表示装置の要素画像表示部の画素配列を概略的に示す斜視図。 本発明の一実施形態による立体映像表示に使用される立体映像表示装置の要素画像表示部の画素配列および視差画像配置を概略的に示す正面図。 本発明の一実施形態による立体映像表示に使用される立体映像表示装置の要素画像表示部の画素配列および視差画像配置を概略的に示す正面図。 本発明の一実施形態にかかる１次元ＩＰ方式の画素と要素画像と視差バリアの位置関係を示す模式図。 本発明の一実施形態にかかる１次元ＩＰ方式の画素と要素画像とレンチキュラー板の位置関係を示す模式図。 本発明の一実施形態にかかる１次元ＩＰ方式の立体映像表示装置の要素画像表示部の画像配置方法を示す模式図。

符号の説明

３４ サブ画素
４３ 立体映像表示時の実効画素
３０１ 拡散シート
３３１ 要素画像表示部（平面画像表示部）
３３２ 視差バリア
３３３ スリット
３３４ レンチキュラー板
３３５ サブ画素
３４１ 水平方向の視角
３４２ 垂直方向の視角
３４３ 視距離面
３４６ 視点とアパーチャ中心を結ぶ線
３６３ 視差成分画像の番号
３６４ アパーチャの番号
３６５ 要素画像表示部のサブ画素列
３７０ 要素画像
４２１ 表示される物体（被写体）
４２２ 投影面
４２３ 投影中心線
４２４ 投影面上に投影された被写体
４２５ 投影線
４２９ カメラ

Claims (12)

1. 表示面内に画素がマトリクス状に配列され、それぞれが複数の視差成分画像を含む複数の要素画像を表示する要素画像表示部と、
   前記要素画像表示部に対向して設置され、略垂直方向に直線状に延びるとともに略水平方向に周期的に並びそれぞれが各要素画像に関連付けられた複数の光学的開口部を有し、前記要素画像表示部からの光線を制御する光線制御素子と、
   仮想的なカメラによるカメラ画像の座標を示す第１の軸と、前記カメラの番号を示す第２の軸で表されたデータ空間において、前記要素画像の境界線と平行であって前記第１の軸の中心から前記第１の軸方向にずれている基準線を中心に、非整数画素分の範囲にある画素を選択し、前記選択された画素を警告画像に置き換える画像データ変換部と、
   を備えたことを特徴とする立体映像表示装置。
2. 前記画像データ変換部は、警告画像が挿入されていない多視点画像から、一部の画素の変換を行わない選択的変換により、要素画像表示部への表示形式に変換することを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
3. 前記画像データ変換部は、警告画像が挿入されていない多視点画像がタイル状に配列されたフォーマットから、一部の画素の変換を行わない選択的変換により、要素画像表示部への表示形式に変換することを特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
4. 前記警告画像の色が黒色であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立体映像表示装置。
5. 前記警告画像が、要素画像表示部水平方向に、０視差相当幅と１視差相当幅の周期的パターンおよび１視差相当幅と２視差相当幅の周期的パターンの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の立体映像表示装置。
6. 前記警告画像は、要素画像表示部垂直方向に、第１の水平方向周期的パターンと第２の水平方向周期的パターンが交互に現れる周期的パターンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の立体映像表示装置。
7. 表示面内に画素がマトリクス状に配列され、それぞれが複数の視差成分画像を含む複数の要素画像を表示する要素画像表示部と、前記要素画像表示部に対向して設置され、略垂直方向に直線状に延びるとともに略水平方向に周期的に並びそれぞれが各要素画像に関連付けられた複数の光学的開口部を有し、前記要素画像表示部からの光線を制御する光線制御素子と、を有する立体映像表示装置を用いて立体映像を表示する立体映像表示方法であって、
   仮想的なカメラによるカメラ画像の座標を示す第１の軸と、前記カメラの番号を示す第２の軸で表されたデータ空間において、前記要素画像の境界線と平行であって前記第１の軸の中心から前記第１の軸方向にずれている基準線を中心に、非整数画素分の範囲にある画素を選択し、前記選択された画素を警告画像に置き換えるステップを備えたことを特徴とする立体映像表示方法。
8. 前記警告画像に置き換えるステップは、警告画像が挿入されていない多視点画像から、一部の画素の変換を行わない選択的変換により、要素画像表示部への表示形式に変換するステップを備えたことを特徴とする請求項７記載の立体映像表示方法。
9. 前記警告画像に置き換えるステップは、警告画像が挿入されていない多視点画像がタイル状に配列されたフォーマットから、一部の画素の変換を行わない選択的変換により、要素画像表示部への表示形式に変換するステップを備えていることを特徴とする請求項７記載の立体映像表示方法。
10. 前記警告画像の色が黒色であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の立体映像表示方法。
11. 前記警告画像が、要素画像表示部水平方向に、０視差相当幅と１視差相当幅の周期的パターンおよび１視差相当幅と２視差相当幅の周期的パターンの少なくとも一方であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の立体映像表示方法。
12. 前記警告画像は、要素画像表示部垂直方向に、第１の水平方向周期的パターンと第２の水平方向周期的パターンが交互に現れる周期的パターンであることを特徴とする７乃至１０のいずれかに記載の立体映像表示方法。

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