KR101284073B1

KR101284073B1 - 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치 및 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 방법

Info

Publication number: KR101284073B1
Application number: KR1020117029880A
Authority: KR
Inventors: 쓰토무 호리코시; 마사시 쓰보이; 신지 기무라
Original assignee: 가부시키가이샤 엔.티.티.도코모
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2010-06-14
Publication date: 2013-07-10
Also published as: JPWO2010147089A1; EP2445225A1; CN102461192A; EP2445225A4; JP5296872B2; US9053656B2; KR20120023790A; CN102461192B; US20120154394A1; WO2010147089A1

Abstract

[과제] 광학 특성의 평가를 3D 디스플레이의 종류에 의존하지 않고 가능하게 하는 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치(1) 및 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 방법을 제공한다.
[해결 수단] 눈 사이 휘도 해석부(30)가 휘도 분포 화상에 기초하여, 관찰자의 양 눈 사이에서 지각(知覺)되는 휘도를 해석함으로써 입체시(立體視) 판정 화상을 생성하면, 입체시 판정부(40)는 이 입체시 판정 화상에 기초하여, 입체시 가능 영역을 판정한다. 이는, 2안 방식, 다안 방식, 인테그랄 방식 등의 3D 디스플레이의 종류에 관계없이 적용할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치(1) 및 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 방법에 따르면, 광학 특성의 평가를 3D 디스플레이의 종류에 의존하지 않고 행할 수 있다.

Description

3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치 및 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 방법{APPARATUS FOR EVALUATING OPTICAL PROPERTIES OF THREE-DIMENSIONAL DISPLAY, AND METHOD FOR EVALUATING OPTICAL PROPERTIES OF THREE-DIMENSIONAL DISPLAY}

본 발명은, 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치 및 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 방법에 관한 것이다.

3차원 디스플레이(이하, "3D 디스플레이"라고도 함)의 광학 특성을 평가하기 위해서는, 스코프 등을 사용하여 3D 디스플레이 상의, 예를 들면, 수 개소의 계측점으로부터 방사(放射)되는 광선의 분포 상태를 계측하는 것이 알려져 있다. 구체적으로는, 계측점으로부터의 방사 각도 방향의 휘도 분포를 계측하는 방식이 일반적이다.

그런데, 3D 디스플레이는, 관찰자가 입체 영상을 지각(知覺)하고 있는지의 여부가 중요하므로, 3D 디스플레이로부터의 물리적인 광선 분포를 계측하는 것뿐 만아니라, 사람이 입체를 지각할 수 있는지의 여부를 함께 평가하지 않으면 안된다. 즉, 관찰자의 눈에 정확하게 광이 투사되고 있는지의 여부가, 3D 디스플레이의 광학 특성을 평가하는데 있어서의 하나의 판단 기준으로 된다. 그러므로, 3D 디스플레이의 광학 특성을 평가하는데 있어서는, 관찰자의 좌우의 눈 각각에 대응하는 영상이 선명한 영상으로서 보이고 있는지의 여부가, 하나의 포인트가 된다. 일반적으로는, 좌우의 눈에 들어오는 광을 완전하게 분리하는 것은 어렵고, 바람직하지 않은 광이 누출광[크로스토크(crosstalk)]으로서 눈에 들어온다. 즉, 관찰자의 눈에, 본래 보여야 하는 것이 아닌 영상의 누출광이 크로스토크로서 들어온다. 이 크로스토크의 양은 입체 지각의 품질에 영향을 미치므로, 입체시(立體視)를 모순없이 지각할 수 있는지의 여부의 판정으로서 좌우 각각의 눈에 들어오는 바람직한 광과 그렇지 않은 광의 휘도 콘트라스트를 기준으로 3D 디스플레이의 광학 특성을 평가할 수 있다. 예를 들면, 하기 비특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 좌우의 눈의 3D 콘트라스트의 적(積)을 사용하여, 3D 디스플레이의 광학 특성을 평가하는 방법이 제안되어 있다.

또한, 예를 들면, 하기 비특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 3D 디스플레이로서, 2안 방식, 다안 방식, 인테그랄 방식 등의 다양한 방법이 제안되어 있다. 2안 방식이나 다안 방식의 3D 디스플레이에서는, 우안용 및 좌안용의 영상이 미리 결정되어 있으므로, 전술한 3D 콘트라스트에 기초하여, 3D 디스플레이의 광학 특성을 평가할 수 있다.

Pierre M. Boher, Thibault Bignon, Thierry R. Leroux, "A new way to characterize auto-stereoscopic 3D displays using Fourier optics instrument," EI09, 7237-37(2009) Taira K., Hamagishi G., Izumi K., Uehara S., Nomura T., Mashitani K., Miyazawa A., Koike T., Yuuki A., Horikoshi T., Hisatake Y., Ujike H. and Nakano Y., "Variation of Autostereoscopic displays and their measurements," IDW08, 3D2-2, 1103-1106(2008)

그러나, 인테그랄 방식의 3D 디스플레이의 경우, 2안 방식이나 다안 방식의 3D 디스플레이와는 달리, 시점(視点)이라는 개념이 존재하지 않는다. 즉, 인테그랄 방식의 3D 디스플레이는, 좌우의 눈의 영상이라는 의미는 없고, 물체가 발(發)하는 광선을 충실히 재현하는 것을 목표로 한 3D 디스플레이이다. 그러므로, 인테그랄 방식의 3D 디스플레이의 광학 특성을 평가하는데 있어서는, 종래의 3D 콘트라스트를 적용할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 광학 특성의 평가를 3D 디스플레이의 종류에 의존하지 않고 가능하게 하는 3D 디스플레이의 광학 특성 평가 장치 및 3D 디스플레이의 광학 특성 평가 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치는, 3차원 디스플레이 상의 소정의 계측점으로부터 방사되는 광선의 방사 각도 방향의 휘도를 계측하는 휘도 계측 수단과, 상기 휘도 계측 수단에 의해 계측된 휘도 데이터에 기초하여, 상기 광선의 상기 방사 각도 방향의 휘도 분포 상태를 해석하여, 상기 광선의 휘도 분포 화상을 생성하는 휘도 분포 해석 수단과, 상기 휘도 분포 화상에 기초하여, 관찰자의 양 눈 사이에서 지각되는 휘도를 해석하여, 입체시 판정 화상을 생성하는 눈 사이 휘도 해석 수단과, 상기 입체시 판정 화상에 기초하여, 상기 3차원 디스플레이의 앞의 영역으로서 상기 방사 각도 방향의 일정 영역을 입체시 가능 영역으로서 판정하는 입체시 판정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 방법은, 휘도 계측 수단이, 3차원 디스플레이 상의 소정의 계측점으로부터 방사되는 광선의 방사 각도 방향의 휘도를 계측하는 휘도 계측 단계와, 휘도 분포 해석 수단이, 상기 휘도 계측 수단에 의해 계측된 휘도 데이터에 기초하여, 상기 광선의 상기 방사 각도 방향의 휘도 분포 상태를 해석하여, 상기 광선의 휘도 분포 화상을 생성하는 휘도 분포 해석 단계와, 눈 사이 휘도 해석 수단이, 상기 휘도 분포 화상에 기초하여, 관찰자의 양 눈 사이에서 지각되는 휘도를 해석하여, 입체시 판정 화상을 생성하는 눈 사이 휘도 해석 단계와, 입체시 판정 수단이, 상기 입체시 판정 화상에 기초하여, 상기 3차원 디스플레이의 앞의 영역으로서 상기 방사 각도 방향의 일정 영역을 입체시 가능 영역으로서 판정하는 입체시 판정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치 및 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 방법에 의하면, 눈 사이 휘도 해석 수단이 휘도 분포 화상에 기초하여, 관찰자의 양 눈 사이에서 지각되는 휘도를 해석함으로써 입체시 판정 화상을 생성하면, 입체시 판정 수단은 이 입체시 판정 화상에 기초하여, 입체시 가능 영역을 판정한다. 이것은, 2안 방식, 다안 방식, 인테그랄 방식 등의 3D 디스플레이의 종류에 관계없이 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치 및 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 방법에 의하면, 광학 특성의 평가를 3차원 디스플레이의 종류에 의존하지 않고 행할 수 있다.

상기 휘도 분포 해석 수단은, 상기 3차원 디스플레이의 모든 시점에 있어서, 각 시점마다의 상기 휘도 분포 상태를 해석하여, 상기 각 시점마다의 상기 휘도 분포 화상을 생성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 각 시점마다의 휘도 분포 화상을 생성함으로써, 3차원 디스플레이의 모든 시점에 있어서 광학 특성의 평가를 행할 수 있다.

상기 눈 사이 휘도 해석 수단은, 상기 휘도 분포 해석 수단이 생성한 상기 각 시점마다의 상기 휘도 분포 화상 중, 상기 관찰자의 눈 사이 거리에 상당하는 2개의 휘도 분포 화상을 추출하고, 추출한 상기 2개의 휘도 분포 화상을 사용하여, 상기 관찰자의 상기 양 눈 사이에서의 휘도의 콘트라스트비를 해석함으로써, 상기 입체시 판정 화상을 생성하는 것이 바람직하다.

각 시점마다의 휘도 분포 화상 중에서 추출된 관찰자의 눈 사이 거리에 상당하는 2개의 휘도 분포 화상은, 각각 관찰자의 우측 눈 및 좌측 눈에 상당한다.

상기 휘도 분포 해석 수단은, 상기 3차원 디스플레이의 모든 시선 방향에 있어서, 각 시선 방향마다의 상기 휘도 분포 상태를 해석하여, 상기 각 시선 방향마다의 상기 휘도 분포 화상을 생성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 각 시선 방향마다의 휘도 분포 화상을 생성함으로써, 3차원 디스플레이의 모든 시선 방향에 있어서 광학 특성의 평가를 행할 수 있다.

상기 눈 사이 휘도 해석 수단은, 상기 휘도 분포 해석 수단이 생성한 상기 각 시선 방향마다의 상기 휘도 분포 화상 중, 상기 관찰자의 눈 사이 거리에 상당하는 2개의 휘도 분포 화상을 추출하고, 추출한 상기 2개의 휘도 분포 화상을 사용하여, 상기 관찰자의 상기 양 눈 사이에서의 휘도의 콘트라스트비를 해석함으로써, 상기 입체시 판정 화상을 생성하는 것이 바람직하다.

각 시선 방향마다의 휘도 분포 화상 중에서 추출된 관찰자의 눈 사이 거리에 상당하는 2개의 휘도 분포 화상은, 각각 관찰자의 우측 눈 및 좌측 눈에 상당한다.

상기 휘도의 콘트라스트비는, 상기 관찰자의 우측 눈 및 좌측 눈에 있어서, 들어가야 하는 광과 들어가서는 안되는 광과의 비인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 관찰자의 우측 눈 및 좌측 눈에 있어서 들어가야 하는 광과 들어가서는 안되는 광과의 비를 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가의 판단 기준으로 하는 것이 바람직하다.

상기 휘도의 콘트라스트비의 값은, 상기 관찰자의 우측 눈에 들어가야 하는 광이 상기 우측 눈에 들어가고 또한 상기 관찰자의 좌측 눈에 들어가야 하는 광이 상기 좌측 눈에 들어갔을 경우에는, 부호의 변화를 수반하지 않고, 상기 관찰자의 우측 눈에 들어가야 하는 광이 상기 관찰자의 좌측 눈에 들어갔을 경우, 또는 상기 관찰자의 좌측 눈에 들어가야 하는 광이 상기 관찰자의 우측 눈에 들어갔을 경우에는, 부호의 변화를 수반하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의해, 역입체시(Pseudoscopic)를 고려한, 휘도의 콘트라스트비의 값을 계산할 수 있다.

상기 입체시 판정 수단은, 상기 입체시 판정 화상에 있어서 상기 휘도의 콘트라스트비가 소정의 임계값을 초과하는 부분에 상당하는 상기 일정 영역을 상기 입체시 가능 영역으로서 판정하는 것이 바람직하다.

적절한 임계값을 설정함으로써, 입체시 가능 영역인지 아닌지의 판단을 용이하게 행할 수 있다.

상기 휘도 분포 화상 및 상기 입체시 판정 화상은, 상기 3차원 디스플레이의 표시면에 대하여 직교하는 면 상의 상기 영역에서의 휘도 분포를 나타내는 화상인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 휘도 분포 화상 및 입체시 판정 화상은, 3차원 디스플레이의 표시면에 대하여 직교하는 면, 특히 3차원 디스플레이가 통상의 사용 태양에 의해 설치된 경우에 지면에 대하여 수평한 면에 대응한다. 그리고, 입체시 판정 수단은, 이 입체시 판정 화상에 기초하여, 특히 3차원 디스플레이가 통상의 사용 태양에 의해 설치된 경우에 3차원 디스플레이의 앞의 영역으로서 3차원 디스플레이로부터 방사되는 광선의 방사 각도 방향 상의 영역에 대하여, 입체시 가능 영역인지 아닌지의 판정을 행할 수 있다.

본 발명에 의하면, 광학 특성의 평가를 3D 디스플레이의 종류에 의존하지 않고 가능하게 하는 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치 및 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 따른 광학 특성 평가 장치(1)의 구성 개요도이다.
도 2는 광학 특성 평가 장치(1)의 하드웨어 구성도이다.
도 3은 광학 특성 평가 장치(1)의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 단계 S102에서, 휘도계(58)가 3D 디스플레이(60) 상의 소정의 계측점(61)으로부터 방사되는 광선의 방사 각도 방향의 휘도를 계측하는 태양을 나타낸 도면이다.
도 5는 단계 S103에서 생성된 휘도 분포 화상의 일례를 나타낸 도면이다.
도 6은 단계 S105에서 추출된 2개의 휘도 분포 화상을 나타낸 도면이다.
도 7은 단계 S105에서 생성된 입체시 판정 화상의 일례(2안 방식 및 다안 방식의 경우)를 나타낸 도면이다.
도 8은 단계 S105에서 생성된 입체시 판정 화상(인테그랄 방식의 경우)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9는 역입체시를 고려한 경우의, 시선 방향의 넘버링(numbering)의 방법을 나타낸 도면이다.
도 10은 역입체시를 고려한 경우에 구한 입체시 판정 화상의 일례를 나타낸 도면이다.
도 11은 역입체시를 고려한 경우에, 디스플레이(60)로부터 일정 거리 만큼 이격된 위치에서 휘도 콘트라스트를 추출한 결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 제1 실시예에서의 로브(lobe) 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 제2 실시예에 따른 시야각 특성 검증 장치(A1)의 구성 개요도이다.
도 14는 시야각 특성 검증 장치(A1)의 하드웨어 구성도이다.
도 15는 시야각 특성 검증 장치(A1)의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 16은 휘도 분포 검사부(A110)에 의한 휘도 계측 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 휘도 분포 검사부(A110)가 구한 휘도 분포 Ln(X, Y, θ)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 18은 로브 검출부(A120)가 로브 및 로브에 속하는 영역을 검출하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치 및 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그리고, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.

[제1 실시예]

(광학 특성 평가 장치(1)의 구성)

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학 특성 평가 장치(1)의 구성에 대하여, 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 광학 특성 평가 장치(1)의 구성 개요도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 광학 특성 평가 장치(1)는, 기능적인 구성 요소로서, 휘도 계측부(10)(특허 청구의 범위에서의 "휘도 계측 수단"에 상당), 휘도 분포 해석부(20)(특허 청구의 범위에서의 "휘도 분포 해석 수단"에 상당), 눈 사이 휘도 해석부(30)(특허 청구의 범위에서의 "눈 사이 휘도 해석 수단"에 상당), 및 입체시 판정부(40)(특허 청구의 범위에서의 "입체시 판정 수단"에 상당)을 구비하여 구성된다.

휘도 계측부(10)는, 3D 디스플레이 상의 소정의 계측점으로부터 방사되는 광선의 방사 각도 방향의 휘도를 계측하는 것이다. 휘도 분포 해석부(20)는, 휘도 계측부(10)에 의해 계측된 휘도 데이터에 기초하여, 광선의 방사 각도 방향의 휘도 분포 상태를 해석하여, 광선의 휘도 분포 화상을 생성하는 것이다. 눈 사이 휘도 해석부(30)는, 휘도 분포 화상에 기초하여, 관찰자의 양 눈 사이에서 지각되는 휘도를 해석하여, 입체시 판정 화상을 생성하는 것이다. 입체시 판정부(40)는, 입체시 판정 화상에 기초하여, 3D 디스플레이의 앞의 영역으로서 방사 각도 방향의 일정 영역을 입체시 가능 영역으로서 판정하는 것이다.

도 2는, 광학 특성 평가 장치(1)의 하드웨어 구성도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 광학 특성 평가 장치(1)는, 물리적으로는, CPU(51), ROM(52) 및 RAM(53) 등의 주기억장치, 키보드 및 마우스 등의 입력 디바이스(54), 3D 디스플레이 등의 출력 디바이스(55), 다른 장치 사이에 데이터의 송수신을 행하기 위한 통신 모듈(56), 하드디스크 등의 보조기억장치(57) 등을 포함하는 통상의 컴퓨터 시스템으로서 구성된다. 또한, 광학 특성 평가 장치(1)는 휘도계(58)를 포함한다. 이 휘도계(58)는 도 1의 휘도 계측부(10)에 상당하는 것이다. 광학 특성 평가 장치(1)의 각 기능은, CPU(51), ROM(52), RAM(53) 등의 하드웨어 상에 소정의 컴퓨터 소프트웨어를 읽어들이도록 함으로써, CPU(51)의 제어 하에서 입력 디바이스(54), 출력 디바이스(55), 통신 모듈(56), 휘도계(58)를 동작시키고, 또한 주기억장치(52, 53)나 보조기억장치(57)에서의 데이터의 판독 및 기록을 행함으로써 실현된다.

(광학 특성 평가 장치(1)의 동작)

이하, 광학 특성 평가 장치(1)의 동작(특허 청구 범위의 " 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 방법"에 상당)에 대하여 도 3의 흐름도를 참조하면서 상세하게 설명한다. 그리고, 이하의 설명에서는, 2안 방식 및 다안 방식의 3D 디스플레이에 대하여 먼저 설명하고, 인테그랄 방식의 3D 디스플레이에 대하여는 항목(인테그랄 방식)에 있어서 별도로 설명한다. 2안 방식 및 다안 방식의 3D 디스플레이에 있어서는 시점의 개념이 있지만, 인테그랄 방식의 3D 디스플레이에 있어서는 시점의 개념이 없기 때문이다.

(2안 방식 및 다안 방식)

이하, 2안 방식 및 다안 방식의 3D 디스플레이의 경우의 광학 특성 평가 장치(1)의 동작에 대하여, 도 3의 흐름도를 참조하면서 상세하게 설명한다.

먼저, 도 3에 나타내는 처리를 행하기 위한 전제가 되는 사항에 대하여 설명한다. 제1 실시예에서는, N시점의 영상을 제시할 수 있는 2안 방식 또는 다안 방식의 3D 디스플레이를 사용하는 것으로 한다. 즉, 제1 실시예의 2안 방식 또는 다안 방식의 3D 디스플레이에서의 시점의 최대수는 N이다. 처음에 평가용 화상을 준비한다. 구체적으로는, 1 시점만이 전체 화면 흰색(전체 흰색)의 화상, 다른 시점의 화상 모두가 전체 화면 흑색(전체 흑색)의 화상으로 되도록 한 평가용 화상을 시점의 수 만큼 준비한다. 제1 실시예에서의 시점의 최대수가 N이므로, N개의 평가용 화상 1∼N을 준비한다. 즉,

평가용 화상 1: 시점 1만 전체 흰색, 2∼N 시점의 화상은 전체 흑색

평가용 화상 2: 시점 2만 전체 흰색, 시점 1 및 시점 3∼N의 화상은 전체 흑색

···

평가용 화상 k: 시점 k만 전체 흰색, 시점 1∼(k-1) 및 (k+1)∼N의 화상은 전체 흑색

···

평가용 화상 N: 시점 N만 전체 흰색, 시점 1∼(N-1)의 화상은 전체 흑색으로 된다.

다음으로, 각 평가용 화상 k(k=1∼N)를, 차례로 3D 디스플레이에 제시한다(단계 S101). 그리고, 평가용 화상 k를 제시한 상태에서, 휘도 계측부(10)가 3D 디스플레이 상의 소정의 계측점으로부터 방사되는 광선의 방사 각도 방향의 휘도를 계측한다(단계 S102, 특허 청구의 범위의 "휘도 계측 단계"에 상당).

예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 3D 디스플레이(60)의 소정의 계측 포인트(61)로부터 발하는 광선의 휘도 분포를 구하기 위하여, 3D 디스플레이(60)의 앞면에 있어서, 일정 거리를 두고 원주 상으로 이동 가능한 휘도계(58)를 위치 A로부터 위치 B, 위치 B로부터 위치 C로 이동시키고, 각 위치에서의 휘도를 계측한다. 실제로는 휘도계(58)를 일정 간격(예를 들면, 1° 간격)으로 이동시키면서, 각 위치에서의 계측 포인트(61)의 휘도를 계측한다.

다음으로, 1개의 평가용 화상 k에 대하여 모든 위치에서의 계측 결과를 합성하고, 계측 포인트(61)로부터 방사되는 광선의 휘도 분포 화상을 생성한다(단계 S103, 특허 청구의 범위의 "휘도 분포 해석 단계"에 상당).

도 5는, 단계 S103에서 생성된 평가용 화상 k에서의 휘도 분포 화상의 일례를 나타낸다. 도 5에 나타내는 휘도 분포 화상(80)에서는, 흰색 부분이 고휘도 부분을 의미하고, 흑색 부분은 저휘도 부분을 의미한다. 그러므로, 고휘도 부분에서의 광선이 관찰자(70)의 눈에 들어갈 때만, 관찰자(70)는 3D 디스플레이(60) 상의 휘점을 지각할 수 있다. 바꾸어 말하면, 고휘도 부분 이외의 위치에 관찰자(70)의 눈이 놓여져도, 관찰자(70)는 3D 디스플레이(60) 상의 광을 지각할 수 없다. 또한, 휘도 분포 화상(80)은, 3D 디스플레이(60)의 표시면(62)에 대하여 직교하는 면 상의, 특히 3D 디스플레이(60)의 중앙 수평면을 횡단하는 2차원 평면상의, 3D 디스플레이(60)의 전의 영역으로서 도 5에 있어서는 3D 디스플레이(60)와 관찰자(70)와의 사이의 영역에서의 휘도 분포를 나타내는 화상이다. 그리고, 도 5에 있어서, 3D 디스플레이(60)의 표시면(62)은 YZ 면 상에 있으므로, 휘도 분포 화상(80)은 XY 면 상에서의 휘도 분포를 나타낸다.

다음으로, 3D 디스플레이의 모든 시점에 있어서, 각 시점마다의 휘도 분포 상태를 해석하여, 즉 전술한 단계 S101∼단계 S103의 처리를 시점의 수 N 만큼 반복하여, 각 시점마다의 휘도 분포 화상(N장)을 생성한다(단계 S104).

다음으로, 눈 사이 휘도 해석부(30)가, 휘도 분포 해석부(20)가 단계 S104에서 생성한 각 시점마다의 휘도 분포 화상 중, 관찰자의 눈 사이 거리(좌우의 눈 사이의 거리, 약 6.5cm)에 상당하는 2개의 휘도 분포 화상을 추출하고, 추출한 2개의 휘도 분포 화상을 사용하여, 관찰자의 양 눈 사이에서의 휘도의 콘트라스트비를 해석함으로써, 입체시 판정 화상을 생성한다. 여기서, "휘도의 콘트라스트비"란, 관찰자의 우측 눈 및 좌측 눈에 있어서, 들어가야 하는 광과 들어가서는 안되는 광과의 비이다(단계 S105, 특허 청구의 범위의 "눈 사이 휘도 해석 단계"에 상당).

이하, 단계 S105에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 예를 들면, 시점 1과 시점 2에서 관찰자가 입체시를 행하는 경우에는, 시점 1의 화상이 관찰자의 우측 눈으로 관찰되고, 또한 시점 2의 화상이 관찰자의 좌측 눈으로 관찰될 때, 관찰자의 입체시가 가능해진다. 그리고, "입체시"란 관찰자가 3D 디스플레이를 통해서 입체로 지각하는 것을 말하여, "양안시"라고도 한다. 도 6은, 단계 S105에서 추출된 2개의 휘도 분포 화상(81, 82)을 나타낸다. 도 6의 (A)가 관찰자의 우측 눈으로 관찰되는 시점 1의 화상에 상당하는 휘도 분포 화상(81)이며, 도 6의 (B)가 관찰자의 좌측 눈으로 관찰되는 시점 2의 화상에 상당하는 휘도 분포 화상(82)이다.

여기서는, 관찰자의 눈 사이 거리가 휘도 분포 화상 상에서는 e 화소에 대응한다고 한다. 즉, 시점 1의 휘도 분포 화상(81)의 임의의 화소(i, j)에 관찰자의 우측 눈을 두었 때, 관찰자의 좌측 눈은, 물리적으로는, (i+e, j)에 배치된다. 그러므로, 시점 2의 휘도 분포 화상(82)의 화소(i+e, j)의 값이, 좌측 눈으로 시점 2의 화상을 관찰했을 때의 광선 휘도에 대응한다. 즉, 우측 눈으로 관찰되는 시점 1의 휘도를 휘도 분포 화상(81)의 (i, j)의 값으로 하고, 좌측 눈으로 관찰하는 시점 2의 화상의 휘도를 휘도 분포 화상(82)의 (i+e, j)의 값으로 한 후에, 2개의 값의 적을 "눈 사이 휘도"로서 정의할 수 있다.

실제로는, 누출광을 고려하기 위하여, 양쪽 눈에 들어가야 하는 광과, 그렇지 않은 광의 비, 즉 휘도의 콘트라스트를 정의하고, 그 적을 사용한다. 예를 들면, 시점 1의 화상을 보고 있는 우측 눈에는, 시점 2의 화상의 광이 누출광으로서 존재한다. 즉, 우측 눈이 (i, j)의 위치에 있을 때, 시점 2의 휘도 분포 화상(82)의 (i, j)의 화소값이 시점 1의 우측 눈으로 누출되는 누출광으로 된다. 또한, 시점 2를 보고 있는 좌측 눈에도, 마찬가지로 우측 눈의 누출광을, 시점 1의 휘도 분포 화상(81)으로부터 얻을 수 있다. 즉, 관찰자의 우측 눈에서의 시점 1의 휘도 I₁, 및 관찰자의 좌측 눈에서의 시점 2의 휘도 I₂를 대상으로 했을 때의 양 눈 사이의 휘도 콘트라스트는, 하기 식 (1)로 정의할 수 있다.

[수식 1]

식 (1)에 있어서, 휘도 분포 화상에서의 우측 눈의 좌표가 (i, j), 좌측 눈의 좌표가 (i+e, j)일 때, 관찰자는 눈 사이의 중앙의 위치(i+e/2, j)에서 관찰한 것으로 하고, 양 눈 사이의 휘도 콘트라스트의 값으로서는, (i+e/2, j)의 위치를 기준으로 하여 산정한다. 그리고, 양 눈 사이의 휘도 콘트라스트의 정의는, 상기 식 (1)로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 분모를 눈에 도달할 수 있는 광의 총합으로 해도 된다(후술하는 식 (4) 참조).

눈 사이 휘도 해석부(30)는 이상에서 설명한 처리를 휘도 분포 화상의 모든 화소 위치(i, j)에 대하여 행하고, 즉 휘도 분포 화상 상의 모든 위치에서의 양 눈 사이의 휘도 콘트라스트를 구하고, 그 결과를 모아서 정리하여 합성함으로써, 입체시 판정 화상을 생성한다.

도 7은, 이상 설명한 단계 S105에서 생성된 입체시 판정 화상의 일례를 나타낸 도면이다. 도 7의 (A)는 2안 방식에서의 입체시 판정 화상의 일례이며, 도 7의 (B)는 5안 방식에서의 입체시 판정 화상의 일례이다. 도 7에 나타내는 입체시 판정 화상(91, 92)에서는, 흰색 부분이 휘도 콘트라스트가 높은 부분을 의미하고, 흑색 부분은 휘도 콘트라스트가 낮은 부분을 의미한다. 그러므로, 휘도 콘트라스트가 높은 부분에 관찰자(70)의 눈[우측 눈(71) 및 좌측 눈(72), 도 6 참조]이 위치할 때, 보다 구체적으로는 휘도 콘트라스트가 높은 부분에 관찰자(70)의 눈(71, 72)의 중앙이 위치할 때, 관찰자(70)는 3D 디스플레이(60) 상의 휘점을 지각할 수 있다. 바꾸어 말하면, 휘도 콘트라스트가 높은 부분 이외의 위치에 관찰자(70)의 눈(71, 72)이 놓여져도, 3D 디스플레이(60) 상의 광을 지각할 수 없다. 또한, 입체시 판정 화상(91, 92)은, 도 5에 나타낸 휘도 분포 화상(80)과 마찬가지로, 3D 디스플레이(60)의 표시면(62)에 대하여 직교하는 면 상의, 특히 3D 디스플레이(60)의 중앙 수평면을 횡단하는 2차원 평면상의, 3D 디스플레이(60)의 전의 영역으로서, 3D 디스플레이(60)와 관찰자(70)와의 사이의 영역에서의 휘도 콘트라스트를 나타내는 화상이다.

그리고, 도 7에 있어서는, 도 5 또는 도 6에 나타낸 3D 디스플레이(60)나 관찰자(70)의 눈(71, 72)은 생략하고 있지만, 도 5 또는 도 6과 마찬가지로, 3D 디스플레이(60)의 표시면(62)은 YZ 면 상에 있으므로, 입체시 판정 화상(91, 92)은 XY 면 상에서의 휘도 콘트라스트의 분포를 나타낸다. 또한, 도 7은, 3D 디스플레이(60)를 바로 위로부터 본 상태를 나타내고 있다. 이 때, 입체시 판정 화상(91, 92)의 사이즈는, D 화소[3D 디스플레이(60)로부터 관찰자(70)를 향한 방향] × W 화소(수평 방향)로 된다. 그리고, D와 W의 실제 공간에서의 거리를 미리 측정해 둠으로써, 입체시 판정 화상(91, 92)이나 휘도 분포 화상(80)의 각 화소와, 실제로 디스플레이(60)를 관찰했을 때의 실제 공간의 위치를 매칭시킬 수 있다. 만일, D 화소가 디스플레이(60)의 관찰 거리(200)[cm]에 상당하는 경우, 입체시 판정 화상(91, 92)이나 휘도 분포 화상(80)의 D 방향의 하나의 화소의 폭은 200/D[cm]에 대응하게 된다. 또한, 만일, 가로 방향의 사이즈 W 화소가 실제 공간에서 100[cm] 를 표시한다고 할 때, 가로 방향의 하나의 화소의 폭은 100/W[cm]에 상당한다. 또한, 관찰자의 눈(71, 72)은 임의의 위치에 둘 수 있으므로, 눈 사이 휘도 해석의 결과에서 얻어지는 화상인 입체시 판정 화상(91, 92)도, 도 5에 나타낸 휘도 분포 화상(80)과 동일한 좌표계에 의해 표현된다.

다음으로, 도 3으로 되돌아와서, 입체시 판정부(40)가, 전술한 단계 S105에서 작성한 입체시 판정 화상에 기초하여, 3D 디스플레이의 앞의 영역으로서 방사 각도 방향의 일정 영역을 입체시 가능 영역으로서 판정한다. 보다 구체적으로는, 입체시 판정부(40)는, 입체시 판정 화상에 있어서 휘도의 콘트라스트비가 소정의 임계값을 초과하는 부분에 상당하는 일정 영역을 입체시 가능 영역으로서 판정한다. 예를 들면, 도 7에 나타낸 일례에 있어서는, 휘도의 콘트라스트비가 소정의 임계값을 초과하는 부분이 희게 표시되어 있고, 이 흰색 부분이 입체시 가능 영역으로서 판정된다(단계 S106, 특허 청구의 범위의 "입체시 판정 단계"에 상당).

이상, 2안 방식 및 다안 방식의 3D 디스플레이에 대하여 설명하였다. 이상의 설명에서는, 계측 포인트가 1개소의 예[도 4의 계측 포인트(61)]를 나타냈으나, 복수 개소의 계측 포인트(예를 들면, M개소)에서 계측을 행해도 된다. 예를 들면, M=3의 경우에는, 좌우단(左右端)과 중앙의 3개소를 계측 포인트로 하는 것을 고려할 수 있다. 이 경우에는, 각 계측 포인트마다, 전술한 단계 S101∼단계 S105의 처리를 반복적으로 행함으로써, 각각의 해석의 결과에서 얻어진 M 종류의 입체시 판정 화상이 생성된다. 이들 입체시 판정 화상에 있어서, 예를 들면, 각 화소의 최소값 또는 평균값 등을 사용하여, 복수 계측 개소의 결과를 합성한, 새로운 입체시 판정 화상을 구하는 방법을 고려할 수 있다. 그리고, 이 새로운 입체시 판정 화상의 각 화소의 값이, 미리 설정된 소정의 임계값 이상인지의 여부에 의해, 입체시 가능한지의 여부를 판정할 수 있다.

(인테그랄 방식)

이어서, 인테그랄 방식의 3D 디스플레이의 경우의 광학 특성 평가 장치(1)에 대하여 설명한다. 인테그랄 방식의 3D 디스플레이에서는, 2안 방식이나 다안 방식과는 달리, "시점"의 개념이 없다. 그 대신, "시선 방향"의 개념이 사용된다.

인테그랄 방식의 3D 디스플레이의 경우의 광학 특성 평가 장치(1)는, 2안 방식이나 다안 방식에 비해, "시점"의 개념과 "시선 방향"의 개념이 상이한 점 외에는, 기본적으로는 동일하다. 즉, 이하에 별도로 기재하는 내용 이외는, 전술한 (2안 방식 및 다안 방식)의 항목에서 기재한 내용과 같은 것이 인테그랄 방식의 3D 디스플레이에 있어서도 마찬가지로 말할 수 있다. 즉, 인테그랄 방식의 3D 디스플레이의 경우의 광학 특성 평가 장치(1)에 있어서, 휘도 계측부(10)는, 3D 디스플레이 상의 소정의 계측점으로부터 방사되는 광선의 방사 각도 방향의 휘도를 계측한다. 휘도 분포 해석부(20)는, 휘도 계측부(10)에 의해 계측된 휘도 데이터에 기초하여, 광선의 방사 각도 방향의 휘도 분포 상태를 해석하여, 광선의 휘도 분포 화상을 생성한다. 구체적으로, 휘도 분포 해석부(20)는, 3D 디스플레이의 모든 시선 방향에 있어서, 각 시선 방향마다의 휘도 분포 상태를 해석하여, 각 시선 방향마다의 휘도 분포 화상을 생성한다. 눈 사이 휘도 해석부(30)는, 휘도 분포 화상에 기초하여, 관찰자의 양 눈 사이에서 지각되는 휘도를 해석하여, 입체시 판정 화상을 생성한다. 구체적으로, 눈 사이 휘도 해석부(30)는, 휘도 분포 해석부(20)가 생성한 각 시선 방향마다의 휘도 분포 화상 중, 관찰자의 눈 사이 거리에 상당하는 2개의 휘도 분포 화상을 추출하고, 추출한 2개의 휘도 분포 화상을 사용하여, 관찰자의 양 눈 사이에서의 휘도의 콘트라스트비를 해석함으로써, 입체시 판정 화상을 생성한다. 입체시 판정부(40)는, 입체시 판정 화상에 기초하여, 3D 디스플레이의 앞의 영역으로서 방사 각도 방향의 일정 영역을 입체시 가능 영역으로서 판정한다.

이하, 인테그랄 방식의 3D 디스플레이에 특히 관련되는 내용에 대하여 기재한다. 인테그랄 방식의 3D 디스플레이는, 동시에 복수의 시선 방향의 화상을 고밀도로 제시 가능한 점이 특징이다. 즉, 인테그랄 방식의 3D 디스플레이의 경우, 3D 디스플레이까지의 관찰 거리에 의존하지 않고, 상기 시선 방향의 화상이 동일한 방향이면, 어떤 거리에서도 관찰할 수 있게 된다. 임의의 시선 방향의 편성이 가능하므로, 예를 들면, N개의 시선 방향의 광선을 가지는 인테그랄 방식의 3D 디스플레이의 경우, 양안 시차를 발생시키는 시선 방향의 편성은, 즉 입체시를 성립시킬 가능성이 있는 시선 방향의 편성은, _NC₂ 가지 존재한다.

휘도 콘트라스트를 구하기 위해서는, 먼저, 개개의 시선 방향의 편성(_NC₂가지) 각각에 있어서, 2안 방식의 경우와 마찬가지로 휘도 콘트라스트의 적을 구한다. 시선 방향의 조합에 따라, 입체시 가능 영역은 상이하다. 인테그랄 방식의 3D 디스플레이는, 이들 각 조합 영역의 합이 3D 디스플레이의 입체시 가시 영역으로 된다. 휘도 최대의 시선 방향의 영상이 보이는 것으로 가정하고, 그 외의 광을 누출광으로서 인테그랄 방식에 적용하는 것으로 생각하면, 다음과 같이 된다. 즉, 어느 시선 방향 kk의 화상을 우측 눈으로 관찰하고, 좌측 눈으로 시선 방향 nn의 화상을 관찰할 때, 우측 눈에서는 시선 방향 kk의 화상 이외의 광은 누출광으로 된다. 또한, 좌측 눈에서는, 시선 방향 nn의 화상 이외의 모든 광이 누출광으로 된다. 이상을 수식으로 표현하면, 휘도 콘트라스트로서 하기 식 (2)를 정의할 수 있다.

[수식 2]

이 식 (2)를 사용하여, 입체시 판정 화상(91)을 구한 결과가, 도 8이며, 흑백 256 계조로 명암을 나타내고 있다. 고휘도의 부분(흰색 부분)이 상기 식 (2)에서 구한 휘도 콘트라스트의 값이 높은 영역이며, 상기 흰색 부분을 입체시(양눈시)가 가능한 영역으로서 판정할 수 있다. 그리고, 도 8에 나타내는 입체시 판정 화상(93)으로부터 소정의 임계값 휘도 이상(예를 들면, 125 계조 이상)의 영역을 입체시 가능 영역(양눈시 가능 영역)으로서 판정할 수 있다.

이상, 인테그랄 방식의 3D 디스플레이에 대하여 설명하였다. 이상의 설명에서는, 계측 포인트가 1개소의 예를 나타냈으나, 복수 개소의 계측 포인트(예를 들면, M개소)에서 계측을 행해도 된다. 이로써, 보다 정확한 가시 영역을 구할 수 있다. 복수 개소를 계측한 경우에는, 전술한 2안 방식의 예와 마찬가지로, 예를 들면, 각 화소에서의 최소값을 선택하도록 해도 된다. 이 경우의 휘도 콘트라스트의 값을 하기 식 (3)에 의해 구할 수 있다.

[수식 3]

(역입체시)

이어서, "역입체시"에 대하여 설명한다. 예를 들면, 인테그랄 방식의 3D 디스플레이에 있어서는, 전술한 바와 같이, 만약 N개의 시선 방향의 광선을 가지는 경우, 양안 시차를 발생시키는 시선 방향의 편성은, 즉 입체시를 성립시킬 가능성이 있는 시선 방향의 편성은, _NC₂ 가지 존재한다. 여기서, 우측눈용의 화상을 좌측 눈에 투영하고, 좌측눈용의 화상을 우측 눈에 투영한 경우, "역입체시"로 불리우는 상태로 되어, 정확한 입체시를 할 수 없는 상태가 된다. 그래서, 제1 실시예에서는, 이 "역입체시"를 입체시 여부 판단의 고려 대상에 포함하기 위해, 시선 방향의 넘버링의 방법에 주목했다.

도 9는, 제1 실시예에서의 시선 방향의 넘버링의 방법을 나타낸 도면이다. 제1 실시예에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 디스플레이(60)를 향하여, 좌측으로부터 차례대로 넘버링한다. 이로써, 관찰자의 좌측 눈에 시선 방향 nn의 화상이 들어가고, 우측 눈에 시선 방향 kk의 화상이 들어갈 때, nn, kk의 수치가, nn<kk이면, 정상적인 입체시가 생길 수 있는 조합이며, 양안 시차가 성립하는 시선 방향 화상의 조합이면 입체시가 가능하게 된다. 한편, nn>kk이면, "역입체시", 또는 이중상으로서 관찰되는 시선 방향 화상의 조합인 것으로 판단된다. 그리고, nn=kk의 경우에는, 좌우의 눈에 동일한 화상이 보이고 있는 상태이며, 입체가 아니라, 단순한 2차원 화상을 관찰하고 있는 상태가 된다.

("역입체시"를 고려한 경우의 휘도 분포 화상 및 입체시 판정 화상의 구하는 방법 1)

이하, "역입체시"를 고려한 경우의 휘도 분포 화상 및 입체시 판정 화상의 구하는 방법 1에 대하여 설명한다. N개의 시선 방향의 화상을 가지는 인테그랄 방식의 3D 디스플레이의 경우, 시선 방향의 편성은 _NC₂ 가지 있으므로, 이들 모든 조합에 대하여, 이하의 단계 S201∼S204에 의해 휘도 분포 화상 및 입체시 판정 화상을 구한다.

(단계 S201)

휘도 분포 화상 및 입체시 판정 화상이 차지하는 영역(도 6이나 도 7에 나타낸 바와 같은 D×W에 상당하는 영역)의 개개의 화소에 있어서, 최대 휘도로 입사하는 광선을 검출한다.

(단계 S202)

상기 화소에 입사하는 모든 광선의 휘도의 총계를 산출하고, 상기 단계 S201에서 검출한 최대 휘도와의 비(이하, "휘도값"이라고 함)를 구한다.

(단계 S203)

모든 화소에 대하여 상기 단계 S202의 휘도값을 산출하고, 산출된 휘도값에 기초하여, 휘도 분포 화상을 생성한다. 이 때, 각 화소에는, 휘도값의 산출값 및 최대 휘도를 입사한 시선 방향의 번호가 유지된다.

(단계 S204)

각 화소의 위치(i, j)에 차례로, 관찰자의 우측 눈을 배치한다. 관찰자의 눈 사이 거리가 e 화소에 대응한다면, 좌측 눈은 (i+e, j)에 배치되게 된다. 상기 단계 S203에서 구한 휘도 분포 화상으로부터, 관찰자의 양 눈의 위치에 대응하는 휘도값을 각각 인출하고, 입체시 판정을 위한 연산 처리[상기 단계 S105에서 식 (1)에 기초하여 양 눈 사이의 휘도 콘트라스트의 값을 연산한 처리]를 행한 결과를, 입체시 판정 화상의 (i+e/2, j)의 위치에 대입한다. 이 때, 좌우의 눈에 대응하는 화소에 등록되어 있는 시선 방향의 번호인 nn(좌측 눈)이나 kk(우측 눈)를 인출하고, nn≤kk의 경우에는, 전술한 처리 결과를 플러스 값으로 하고, nn>kk의 경우에는, 상기의 처리 결과의 값에 마이너스 부호를 부여한다. 즉, 상기 처리 결과의 값[입체시 판정 화상의 (i+e/2, j)의 위치에 기록되는 양 눈 사이의 휘도 콘트라스트비의 값]은, 관찰자의 우측 눈에 들어가야 할 광이 우측 눈에 들어가고, 또한 관찰자의 좌측 눈에 들어가야 할 광이 좌측 눈에 들어갔을 경우에는, 부호의 변화를 수반하지 않지만, 관찰자의 우측 눈에 들어가야 할 광이 관찰자의 좌측 눈에 들어갔을 경우, 또는 관찰자의 좌측 눈에 들어가야 할 광이 관찰자의 우측 눈에 들어갔을 경우에는, 부호의 변화를 수반한다. 이로써, 역입체시를 고려한, 양 눈 사이의 휘도 콘트라스트비의 값을 계산할 수 있다.

입체시 판정 화상의 모든 위치에 대하여 동일한 처리를 행함으로써, 입체시 판정 화상을 완성할 수 있다. 그리고, 상기 입체시 판정 연산 처리의 예로서, 좌우의 눈의 휘도값의 기하 평균을 사용한 경우, (i+e/2, j)의 위치에 대입되는 양 눈 사이의 휘도 콘트라스트의 값을 하기 식 (4)로 나타낼 수 있다.

[수식 4]

단, 식 (4)에 있어서, I_kk ^right(i, j)는 (i, j)의 상당하는 위치에 있어서 시선 방향 kk의 화상이 우측 눈에 들어오는 경우의 휘도값을 나타내고, I_nn ^left(i+e, j)는 (i+e, j)의 상당하는 위치에 있어서 시선 방향 nn의 화상이 좌측 눈에 들어오는 경우의 휘도값을 나타내고, N은 시선 방향의 총수를 나타낸다.

이상, "N개의 시선 방향의 화상을 가지는 인테그랄 방식의 3D 디스플레이의 경우"를 일례로서 설명하였으나, "2안 방식 및 다안 방식의 3D 디스플레이의 경우"에 대해서도, 마찬가지로 설명할 수 있다. 이 경우, 상기 단계 S201∼S204의 설명에 있어서, "N개의 시선 방향의 화상"을 "N개의 시점 화상"으로 치환한다.

도 10은, 상기 단계 S201∼S204에 의해 구한 입체시 판정 화상의 일례를 나타낸다. 도 10의 (A)는 2안 방식의 경우의 입체시 판정 화상(94)을, 도 10의 (B)는 다안 방식의 예로서 5안 방식의 경우의 입체시 판정 화상(95)을, 도 10의 (C)는 30개의 시선 방향의 화상을 가지는 인테그랄 방식의 경우의 입체시 판정 화상(96)을 각각 나타낸다. 휘도가 높은 부분(흰색 부분)은 입체시가 성립하고 있는 영역을 나타내고, 흑색 부분은 "역입체시"가 발생하고 있는 영역을 나타낸다. 도 10의 (A)의 입체시 판정 화상(94)에 나타낸 바와 같이, 2안 디스플레이의 경우에는, 입체시 영역(흰색 영역)과 역입체시 영역(흑색 영역)을 잘게 분할하여 교대로 나타내고 있다. 또한, 도 10의 (B)의 입체시 판정 화상(95)에 나타낸 바와 같이, 5안 디스플레이의 경우에는, 2안 타입에 비하여, 입체시 영역(흰색 영역)이 넓게 확보되고, 역입체시 영역은 입체시 영역의 사이에 작게 나타나 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 10의 (C)의 입체시 판정 화상(96)에 나타낸 바와 같이, 인테그랄형의 디스플레이의 경우에는, 2안이나 다안 타입에 비해 더욱 광범위한 입체시 영역(흰색 부분)이 실현되어 있는 것을 알 수 있다.

도 11은, 디스플레이(60)로부터 일정 거리 만큼 이격된 위치에서 휘도 콘트라스트를 추출한 결과를 나타낸다. 도 11의 (A)는, 도 10의 (A)에 나타낸 2안 방식의 경우의 입체시 판정 화상(94)으로부터, 어느 관찰 위치[선(94B)으로 나타내는 단면 위치, 본 예에 있어서는 디스플레이(60)에서 60cm 이격된 위치에 상당함]에서의 휘도 콘트라스트의 변동을 추출하는 것을 나타내고, 이 추출의 결과가 도 11의 (B)에 그래프(94A)로서 나타나 있다. 마찬가지로, 도 11의 (C)의 그래프(95A)는 동일한 관찰 위치에서 도 10의 (B)에 나타낸 5안 방식의 경우의 입체시 판정 화상(95)의 휘도 콘트라스트의 변동을 나타내고, 도 11의 (D)의 그래프(96A)는 동일한 관찰 위치에서 도 10의 (C)에 나타낸 인테그랄 방식의 경우의 입체시 판정 화상(96)의 휘도 콘트라스트의 변동을 나타내고 있다. 그리고, 도 11의 (B)∼(D)에 있어서, 가로축은 관찰 위치[가로축의 중앙이 디스플레이(60)의 정면 중앙 위치에 대응함]를 나타내고, 세로축은 휘도 콘트라스트 값을 나타내고 있다.

도 11의 (B)에 나타내는 그래프(94A)에서는, 휘도 콘트라스트 값이 높은 영역과 낮은 영역이 교대로 나타나고 있다. 즉, 선명한 입체시 화상을 관찰할 수 있는 영역과, 역입체시 영역이 교대로 나타나 있는 것을 이 그래프로부터 파악할 수 있다. 도 11의 (C)에 나타내는 그래프(95A)에서는, 그래프(94A)에 비해 휘도 콘트라스트의 값이 높은 부분이 평탄하게 되어 있고(95B의 부분), 입체시 가능한 영역 쪽이 역입체시 영역의 출현 빈도보다 많아져 있는 것을 알 수 있다. 도 11의 (D)에 나타내는 그래프(96A)에서는, 그래프(95A)에 비해 휘도 콘트라스트의 값이 높은 부분이 더욱 평탄하게 되어 있고(96B의 부분), 입체시 가능한 영역 쪽이 역입체시 영역의 출현 빈도보다 더욱 많아져 있는 것을 알 수 있다. 즉, 인테그랄 방식의 경우에는, 관찰 위치를 바꾸어도 역입체시가 되지 않고, 상이한 시선 방향의 3D 표시가 원활하게 바뀌고 있다. 바꾸어 말하면, 운동 시차를 실현할 수 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 제1 실시예에 의하면, 휘도 콘트라스트의 변동 그래프의 변동 폭, 및 변동의 빈도로부터, 3D 디스플레이가 어떻게 보이는 지에 대한 특징을 평가할 수 있게 된다.

("역입체시"를 고려한 경우의 휘도 분포 화상 및 입체시 판정 화상의 구하는 방법 2)

이하, "역입체시"를 고려한 경우의 휘도 분포 화상 및 입체시 판정 화상의 구하는 방법 2에 대하여 설명한다. 하기 단계에 있어서, 단계 S301, 단계 S305 및 단계 S306은, 전술한 단계 S201, 단계 S203 및 단계 S204와 실질적으로 동일한 수순이다. 하기 단계 S301∼S306의 수순과, 상기 단계 S201∼S204의 수순과의 차이는, "입체시 판정 화상을 작성하는데 있어서, 원하는 광과 그렇지 않은 광을 어떻게 해석할 것인가"의 차이라고 할 수 있다. 즉, 상기 단계 S201∼S204의 단계에서는, "원하는 광"은, 디스플레이 표면에 분포하는 광선 중, 가장 강한 휘도를 가지는 광선뿐이며, 그 외의 광은 모두 원하지 않는 누출광인 것으로 정의하고 있다. 한편, 하기 단계 S301∼S306의 수순에서는, 가장 강한 휘도를 가지는 광선뿐만 아니라, 특정한 조건을 만족시키는 광선이면 이들 모두를 "원하는 광"으로 정의하고 있다. 이하, 단계 S301∼S306의 수순에 대하여 상세하게 설명한다.

(단계 S301)

(단계 S302)

1∼N 개의 시선 방향 각각에 대하여, 각 화소에서의 로브 영역을 정의한다. 여기서, "로브 영역"이란, 휘도 분포 화상(예를 들면, 도 5를 참조)에 있어서 각 광선이 차지하는 영역(흰색 부분)을 말한다. 도 12는, 단계 S302에서의 "로브 영역"에 대하여 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 12에는, 7개의 로브 영역이 정의되어 있다. 각 로브 영역은, 디스플레이(60)의 정면에 가장 가까운 것을 "로브 0"으로 넘버링하고, 또한 디스플레이(60)를 향해 오른쪽으로 갈수록 높은 값을 가지도록 넘버링하고, 또한 디스플레이(60)를 향해 왼쪽으로 갈수록 낮은 값을 가지도록 넘버링한다.

각 로브 영역에 속하는 화소는, 하기 식 (5)의 경계 조건을 만족시키는 화소이다. 즉, 미리 설정한 임계값 Th, 상기 로브 중의 최대 휘도값 Lmax, 및 휘도 분포 화상 전체에서의 최소 휘도값 Lmin을 파라미터로 하고, 하기 식 (5)의 경계 조건을 만족시키는 휘도값 L(i, j)을 가지는 화소는, 상기 로브 영역에 속하는 화소라고 할 수 있다. 그리고, 도 12에는, 로브 0 중의 최대 휘도값 Lmax, 및 휘도 분포 화상 전체에서의 최소 휘도값 Lmin이 예시되어 있다. 그리고, "로브 영역"에 대한 보다 상세한 설명은 후술하는 제2 실시예에서 행한다.

[수식 5]

(단계 S303)

각 화소에 대하여, 상기 단계 S301에서 검출된 최대 휘도의 광선과 동일한 번호가 넘버링된 로브에 속하는 휘도값의 합계를 구한다.

(단계 S304)

각 화소에 대하여, 상기 화소에 입사하는 모든 광선의 휘도의 총계를 산출하고, 상기 단계 S303에서 산출된 동일 로브의 합계 휘도값과의 비(이하, "휘도값"이라고 함)를 구한다.

(단계 S305)

모든 화소에 대하여 상기 단계 S304의 휘도값을 산출하고, 산출된 휘도값에 기초하여, 휘도 분포 화상(전술한 단계 S203에서의 "휘도 분포 화상"에 상당하는 것)을 생성한다. 이 때, 각 화소에는, 휘도값의 산출값 및 최대 휘도를 입사한 시선 방향의 번호가 유지된다.

(단계 S306)

각 화소의 위치(i, j)에 차례로, 관찰자의 우측 눈을 배치한다. 관찰자의 눈 사이 거리가 e 화소에 대응한다면, 좌측 눈은 (i+e, j)에 배치되게 된다. 상기 단계 S305에서 구한 휘도 분포 화상으로부터, 관찰자의 양 눈의 위치에 대응하는 휘도값을 각각 인출하고, 입체시 판정을 위한 연산 처리[상기 단계 S105에서 식 (1)에 기초하여 양 눈 사이의 휘도 콘트라스트의 값을 연산한 처리]를 행한 결과를, 입체시 판정 화상의 (i+e/2, j)의 위치에 대입한다. 이 때, 좌우의 눈에 대응하는 화소에 등록되어 있는 시선 방향의 번호인 nn(좌측 눈)이나 kk(우측 눈)를 인출하고, nn≤kk의 경우에는, 상기 처리 결과를 플러스의 값으로 하고, nn>kk의 경우에는, 상기 처리 결과의 값에 마이너스의 부호를 부여한다. 즉, 상기 처리 결과의 값[입체시 판정 화상의 (i+e/2, j)의 위치에 기록되는 양 눈 사이의 휘도 콘트라스트비의 값]은, 관찰자의 우측 눈에 들어가야 하는 광이 우측 눈에 들어가고 또한 관찰자의 좌측 눈에 들어가야 하는 광이 좌측 눈에 들어갔을 경우에는, 부호의 변화를 수반하지 않지만, 관찰자의 우측 눈에 들어가야 하는 광이 관찰자의 좌측 눈에 들어갔을 경우, 또는 관찰자의 좌측 눈에 들어가야 하는 광이 관찰자의 우측 눈에 들어갔을 경우에는, 부호의 변화를 수반한다. 이로써, 역입체시를 고려한, 양 눈 사이의 휘도 콘트라스트비의 값을 계산할 수 있다.

입체시 판정 화상의 모든 위치에 대하여 동일한 처리를 행함으로써, 입체시 판정 화상을 완성할 수 있다. 그리고, 상기 입체시 판정 연산 처리의 예로서, 좌우의 눈의 휘도값의 기하 평균을 사용한 경우, (i+e/2, j)의 위치에 대입되는 양 눈 사이의 휘도 콘트라스트의 값을 전술한 식 (4)로 나타낼 수 있다.

(광학 특성 평가 장치(1)의 작용 및 효과)

이어서, 제1 실시예에 따른 광학 특성 평가 장치(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다. 제1 실시예의 광학 특성 평가 장치(1)에 의하면, 눈 사이 휘도 해석부(30)가 휘도 분포 화상에 기초하여, 관찰자의 양 눈 사이에서 지각되는 휘도를 해석함으로써 입체시 판정 화상을 생성하면, 입체시 판정부(40)는 이 입체시 판정 화상에 기초하여, 입체시 가능 영역을 판정한다. 이는, 2안 방식, 다안 방식, 인테그랄 방식 등의 3D 디스플레이의 종류에 관계없이 적용할 수 있다. 따라서, 제1 실시예에 의하면, 광학 특성의 평가를 3D 디스플레이의 종류에 의존하지 않고 행할 수 있다. 또한, 관찰자가 실제로 3D 디스플레이를 본 후에 판단하는 것이 아니라, 광학 측정 데이터만으로 입체시 가능 영역을 판정할 수 있다.

또한, 제1 실시예에 의하면, 각 시점마다의 휘도 분포 화상을 생성함으로써, 3D 디스플레이의 모든 시점에 있어서 광학 특성의 평가를 행할 수 있다.

또한, 제1 실시예에 의하면, 각 시선 방향마다의 휘도 분포 화상을 생성함으로써, 3D 디스플레이의 모든 시선 방향에 있어서 광학 특성의 평가를 행할 수 있다.

[제2 실시예]

이어서, 본 발명의 다른 측면을 제2 실시예로서 설명한다. 이하에서 설명하는 제2 실시예는, 제1 실시예의 항목("역입체시"를 고려한 경우의 휘도 분포 화상 및 입체시 판정 화상의 구하는 방법 2)에서 설명한 내용과 실질적으로 공통된다. 예를 들면, 하기 설명에서의 "휘도 분포상의 산에 대응한 소정의 영역"이란 제1 실시예에서의 "로브 영역"이다.

(시야각 특성 검증 장치(A1)의 구성)

먼저, 본 발명의 제2 실시예에 따른 시야각 특성 검증 장치(A1)의 구성에 대하여, 도 13을 참조하면서 설명한다. 도 13은, 시야각 특성 검증 장치(A1)의 구성 개요도이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 시야각 특성 검증 장치(A1)는, 기능적인 구성 요소로서, 휘도 분포 검사부(A110), 로브 검출부(A120), 및 시야각 특성 검증부(A130)를 구비하여 구성된다.

휘도 분포 검사부(A110)는, 3차원 디스플레이 상의 소정의 계측점으로부터 방사되는 광선의 방사 각도 방향의 휘도를 계측하고, 3차원 디스플레이의 각 시점마다의, 방사 각도에 대한 휘도 분포를 검사하는 것이다. 로브 검출부(A120)는, 휘도 분포가 복수의 산과 골로 이루어지는 곡선을 이루었을 경우에, 각 시점마다의 휘도 분포에 있어서, 휘도 분포상의 산에 대응한 소정의 영역을 검출하는 것이다. 시야각 특성 검증부(A130)는, 임의의 방사 각도에 대하여, 상기 임의의 방사 각도가 각 시점마다의 로브 내에 속하는지의 여부를 판단하여, 속한 경우의 휘도값의 합계와 속해 있지 않은 경우의 휘도값의 합계와의 비인 허용 휘도 콘트라스트를 구하고, 상기 허용 휘도 콘트라스트에 기초하여, 3차원 디스플레이의 시야각 특성을 검증하는 것이다.

도 14는, 시야각 특성 검증 장치(A1)의 하드웨어 구성도이다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 시야각 특성 검증 장치(A1)는, 물리적으로는, CPU(A11), ROM(A12) 및 RAM(A13) 등의 주기억장치, 키보드 및 마우스 등의 입력 디바이스(A14), 디스플레이 등의 출력 디바이스(A15), 다른 장치 사이에 데이터의 송수신을 행하기 위한 통신 모듈(A16), 하드디스크 등의 보조기억장치(A17) 등을 포함하는 통상의 컴퓨터 시스템으로서 구성된다. 또한, 시야각 특성 검증 장치(A1)는 휘도계(A18)를 포함한다. 이 휘도계(A18)는 도 13의 휘도 분포 검사부(A110)에 상당하는 것이다. 시야각 특성 검증 장치(A1)의 각 기능은, CPU(A11), ROM(A12), RAM(A13) 등의 하드웨어 상에 소정의 컴퓨터 소프트웨어를 읽어들이게 함으로써, CPU(A11)의 제어 하에서 입력 디바이스(A14), 출력 디바이스(A15), 통신 모듈(A16), 휘도계(A18)를 동작시키고, 또한 주기억장치(A12, A13)나 보조기억장치(A17)에서의 데이터의 판독 및 기록을 행함으로써 실현된다.

(시야각 특성 검증 장치(A1)의 동작)

이하, 시야각 특성 검증 장치(A1)의 동작에 대하여 도 15의 흐름도를 참조하면서 상세하게 설명한다.

먼저, 도 15에 나타내는 처리를 행하기 위한 전제가 되는 사항에 대하여 설명한다. 제2 실시예에서는, 인테그랄식과 같은, 복수의 시점 화상을 동일한 눈에 관찰시키는 것을 상정(想定)하는 타입의 3D 디스플레이에 대하여 시야각 특성을 검증하는 것으로 한다. 이 3D 디스플레이는, 액정 디스플레이 등의 평판 디스플레이의 표면에, 렌즈와 같은 광학 소자나 패럴럭스 배리어(Pallallax Barrier) 등의 차폐물을 배치한 것이며, 공간적으로 상이한 위치에 적어도 2개의 시점 화상을 표시하는 종류이다. 또한, 제2 실시예에서는, N시점의 영상을 제시할 수 있는 3D 디스플레이를 사용하는 것으로 한다. 즉, 제2 실시예의 3D 디스플레이에서의 시점의 최대수는 N이다. 최초에 평가용 화상(이후, "검사용 화상"이라고도 함)을 준비한다. 구체적으로는, 1시점만이 전체 화면 흰색(전체 흰색, 점등)의 화상, 다른 시점의 화상 모두가 전체 화면 흑색(전체 흑색, 비점등)의 화상이 되도록 한 검사용 화상을 시점의 수만큼 준비한다. 제2 실시예에서는 시점의 최대수가 N이므로, N개의 검사용 화상 1∼N을 준비한다. 즉,

검사용 화상 1: 시점 1에 대한 시점 화상만 전체 흰색(점등), 시점 2∼N에 대한 시점 화상은 전체 흑색(비점등)

검사용 화상 2: 시점 2에 대한 시점 화상만 전체 흰색(점등), 시점 1 및 시점 3∼N에 대한 시점 화상은 전체 흑색(비점등)

···

검사용 화상 n: 시점 n에 대한 시점 화상만 전체 흰색(점등), 시점 1∼(n-1) 및 시점 (n+1)∼N에 대한 시점 화상은 전체 흑색(비점등)

···

검사용 화상 N: 시점 N에 대한 시점 화상만 전체 흰색(점등), 시점 1∼(N-1)에 대한 시점 화상은 전체 흑색(비점등)

다음으로, 각 검사용 화상 n(n=1∼N)을, 차례로 3D 디스플레이에 제시한다(단계 S401). 그리고, 검사용 화상 n을 제시한 상태에서, 휘도 분포 검사부(A110)가 3D 디스플레이 상의 소정의 계측점으로부터 방사되는 광선의 방사 각도 방향의 휘도를 계측한다(단계 S402).

예를 들면, 도 16에 나타낸 바와 같이, 3D 디스플레이(A20)의 소정의 계측점 A21로부터 발하는 광선의 휘도 분포를 구하기 위하여, 3D 디스플레이(A20)의 앞면에 있어서, 일정 거리를 두고 원주 상으로 이동 가능한 휘도계(A18)를 위치 A로부터 위치 B에 이동시키면서, 각 위치에서의 휘도를 계측한다. 실제로는, 충분한 정밀도의 휘도 분포를 얻을 수 있도록, 휘도계(A18)를 일정 간격(예를 들면, 1°간격)으로 이동시키면서, 각 위치에서의 계측점 A21의 휘도를 계측한다. 또한, 제2 실시예에서는, 휘도 분포 검사부(A110)는, 3D 디스플레이(A20)의 표시면 A22에 대하여 직교하는 면 A23(가상의 면)을 따라 방사되는 광선의 상기 방사 각도 방향 θ에서의 휘도를 계측한다. 면 A23은, 예를 들면, 3D 디스플레이(A20)를 지면(도 16에서는 YZ면)에 대하여 수직(도 16에서는 XY면)으로 설치한 경우에는, 지면에 대하여 수평한 면(도 16에서는 YZ면)이다. 즉, 휘도 분포 검사부(A110)는, 3D 디스플레이(A20)의 시점수 N에 대하여, n(1∼N)번째의 검사용 화상을 표시했을 때의, 3D 디스플레이(A20)의 표시면 A22의 계측점 A21(X, Y)로부터 발해지는 광선의, 수평 방향의 휘도값을 검사한다. "수평 방향"이란, 도 16에 있어서, 면 A23 상의 방향이다. 그리고, 도 16에 있어서, 도 16의 (B)는 도 16의 (A)을 위로부터 본 도면이다.

다음으로, 1개의 검사용 화상 n에 대하여 모든 위치에서의 휘도 계측 결과를 토대로 하여, 계측점 A21로부터 방사되는 광선의 휘도 분포 Ln(X, Y, θ)을 구한다(단계 S403). 이로써, 얻어지는 휘도 분포 Ln(X, Y, θ)은, 통상 도 17과 같은 태양으로 된다. 도 17에 나타낸 바와 같이, 휘도 분포 Ln(X, Y, θ)은 복수의 산과 골로 이루어지는 곡선을 이룬다. 일반적으로, 3D 디스플레이의 정면부(θ가 작음)에 위치하는 산이 가장 높고, 주변부(θ가 큼)를 향할수록 낮아진다. 그리고, 이상과 같은 휘도 계측 방법 이외에, 예를 들면, 하기 참고 문헌 1에 기재된 것과 같은 장치를 사용함으로써, 휘도 분포 Ln(X, Y, θ)을 한번에 계측할 수도 있다.

<참고 문헌 1>

"VCMaster3D: A New Fourier Optics Viewing Angle Instrument for Characterization of Autostereoscopic 3D Displays". Thierry Leroux 외, SID 09 DIGEST, pp. 115-118

다음으로, 로브 검출부(A120)가, 휘도 분포 검사부(A110)에 의한 휘도 분포 Ln(X, Y, θ)으로부터, 로브를 검출한다(단계 S404). 로브란, 하기 참고 문헌 2에 기술된 "Lobe"의 컨셉과 동일하다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 휘도 분포 곡선 Ln(X, Y, θ) 중, 산형으로 되는 부분에서 가장 정면 방향(θ=0)에 가까운 것을 메인 로브(Mainlobe)라고 하고, 그 이외의 산형 부분을 사이드 로브(Sidelobe)라고 한다. 도시하지 않지만, 시점 화상을 변화시켰을 때, 동일한 로브는 서서히 각도가 변화된 방향으로 연속적으로 나타난다. 각 로브 사이의 각도에 대해서는, 3D 디스플레이의 설계값에 따라 상이하다. 이 로브에 의해, 3D 디스플레이 관찰 시의 반복 화상이 발생하게 되어, 그 3D 디스플레이로 입체 영상을 관찰할 수 있는 영역(시역)이 정해진다.

<참고 문헌 2>

"MeThodology of Optical Measurement for Autostereoscopic Displays". Proc. of IDW' 08, pp. 1107-1110

또한, 로브 검출부(A120)는, 하기 수식 (6)을 만족시키는 θ의 범위를 구하고, 상기 θ에 대응하는 영역을 "로브에 속하는 영역"으로서 검출한다.

[수식 6]

(단, L(θ)는 방사 각도 θ에서의 휘도값이며, Lmax는 산에서의 최대 휘도값이며, Lmin은 상기 산에 인접하는 2개의 골에서의 최소 휘도값 중 작은 값이며, Th는 소정의 임계값이다.)

도 18에 나타낸 바와 같이, 3D 디스플레이의 정면부에 위치하는 가장 높은 산에서의 최대 휘도값 Lmax, 상기 산에 인접하는 2개의 골에서의 최소 휘도값 중 작은 값 Lmin, 및 소정의 임계값 Th를 사용하여, 상기 수식 (6)을 만족시키는 θ의 범위에 상당하는 영역이 메인 로브에 속하는 영역 M1으로서 표시되어 있다.

여기서, Th는 로브의 경계를 규정하는 임계값을 나타내고 있고, 예를 들면, 0.1이나 0.05 등의 수치를 선택한다. 이 Th의 값으로서는, 3D 디스플레이의 설계 요소나 광학적 장치 구성을 토대로 한 값을 선택해도 된다. 예를 들면, 렌티큘러렌즈(lenticular lens)를 액정 패널의 앞면에 배치함으로써 시차 정보를 표시하는 방식의 3D 디스플레이의 경우, 패럴럭스 배리어를 사용한 3D 디스플레이에 비해, 광원으로부터 발해진 광에 대하여 차폐 영역이 거의 없기 때문에, 전체적인 밝기가 향상된다. 이와 함께, 렌즈 수차의 영향 등에 의해, 로브 검출부(A120)에서 검출된 각 로브는 비교적 넓으며, 또한 로브를 구성하는 휘도 분포의 산형이 비교적 완만한 곡선을 그리는 경향이 있다. 따라서, 배리어를 사용한 3D 디스플레이의 특성 평가에서의 Th의 값에 비해 작은 값을 선택함으로써, 완만한 곡선이 가능한 한 많은 영역을 로브로서 선택하고, 렌즈 수차의 영향이나 전체적으로 분포하는 광의 밝기를 고려한 Th의 값으로 하는 것이 바람직하다. 또한, Th의 값으로서, 인간의 시각 인지 능력의 정도를 고려한 값을 선택해도 된다. 예를 들면, 사람의 간상 세포(rod cell)의 검지 한계를 기준으로, 일정한 광량 이하의 영역은 로브 영역에 속하지 않는 것으로 하도록 한 설정 방법 등을 고려할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같은 3D 디스플레이의 설계 요소나 광학적 장치 구성과, 사람의 인지 기능과의 양쪽을 토대로, Th의 값을 설정하도록 해도 된다.

다음으로, 도 15에 나타낸 바와 같이, 3D 디스플레이의 모든 시점에 있어서, 각 시점마다의 휘도 분포를 검사하고, 또한, 상기 수식 (6)을 사용하여 로브에 속하는 영역을 검출한다(단계 S405). 즉, 전술한 단계 S401∼단계 S404의 처리를 시점의 수만큼 반복하게 되고, 휘도 분포 검사부(A110)는, 3차원 디스플레이의 총 시점수 N에 대하여, N 종류의 검사용 화상을 사용하고, 3차원 디스플레이의 각 시점마다의, 방사 각도 θ에 대한 휘도 분포 Ln(X, Y, θ)을 검사한다. 또한, 로브 검출부(A120)는 각 시점마다의 휘도 분포 Ln(X, Y, θ)에 대하여 로브에 속하는 영역을 검출한다.

다음으로, 시야각 특성 검증부(A130)가, 임의의 방사 각도 θ에 대하여, 상기 임의의 방사 각도 θ가 각 시점마다의 로브 내에 속하는지의 여부를 판단하여, 속한 경우의 휘도값의 합계와 속해 있지 않은 경우의 휘도값의 합계와의 비인 허용 휘도 콘트라스트를 구하고(단계 S406), 상기 허용 휘도 콘트라스트에 기초하여, 3차원 디스플레이의 시야각 특성을 검증한다(단계 S407). 3D 디스플레이의 표시면 상의 계측점(X, Y)에서의 허용 휘도 콘트라스트는, 하기 수식 (7)을 사용하여 계산할 수 있다.

[수식 7]

여기서, Li 및 Lj는 휘도 분포 검사부(A110)에 의해 계측된 휘도 분포로서, i∈l란, 검사용 화상 i를 점등시킬 때의 디스플레이 표면의 점(X, Y)에서의 각도 θ가, 로브 l 내에 포함되어 있는 것을 나타내고 있다. 한편,

[수식 8]

은, 검사용 화상 j를 점등시킬 때의 디스플레이 표면의 점(X, Y)에서의 각도θ가, 로브 l 내에 포함되어 있지 않는 것을 나타내고 있다.

그리고, 임의의 방사 각도 θ에 대하여, 상기 임의의 방사 각도 θ가 임의의 로브 내에 속하는지의 여부의 판단은, 전술한 단계 S404의 처리에 있어서 로브 검출부(A120)가 검출한 "로브에 속하는 영역"에 상기 임의의 방사 각도 θ가 포함되는지의 여부를, 시야각 특성 검증부(A130)가 판단함으로써 행해진다. 또는, 시야각 특성 검증부(A130)가 상기 수식 (6)을 직접 이용하여, 판단 대상으로 되는 임의의 방사 각도 θ가 수식 (6)을 만족시키는지의 여부를 확인함으로써 행할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같은 방법으로 얻어지는 허용 휘도 콘트라스트 Cl(X, Y, θ)은, 검사용 화상 1∼N을 각각 점등했을 때의 디스플레이 표면의 위치(X, Y)에서의 임의의 방사 각도 θ에서의 휘도 중, 동일 로브에 속하는 휘도값의 합계와, 그 이외의 휘도값의 합계의 비가 된다. 이와 같이 계산된 허용 휘도 콘트라스트 Cl의 값이 높으면, 디스플레이 위치(X, Y)를 각도 θ 방향으로부터 관찰했을 때의 휘도 정보는, 그 대부분이 인테그랄식의 설계 사상에 있어서 악영향을 미치지 않는 시점 화상으로 이루어지는 것이라고 할 수 있다. 한편, 허용 휘도 콘트라스트 Cl의 값이 낮으면, 악영향을 미치는 크로스토크를 많이 포함하고 있는 것을 의미하고 있고, 결과적으로 입체 영상을 표시한 경우에 영상의 흐릿함이나 역입체시의 원인으로 되는 영상이 관찰되는 요인이 되는 것을 나타내고 있다.

(제2 실시예의 작용 및 효과)

이어서, 제2 실시예에 따른 시야각 특성 검증 장치(A1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다. 제2 실시예의 시야각 특성 검증 장치(A1)에서는, 인테그랄식과 같은 복수의 시점 화상을 동일한 눈에 관찰시키는 것을 상정하는 타입의 3차원 디스플레이에 있어서, 인접 시점 화상끼리의 서로 중첩된 것 중, 관찰되는 입체 영상에 악영향을 미치는 중첩과, 반드시 악영향을 미치지는 않는 중첩을 구별함으로써, 3차원 디스플레이의 광학 특성을 검사한다. 인접 시점 화상끼리의 서로 중첩된 것이, 악영향을 미치는 것인지의 여부는, 서로 중첩되는 시점 화상끼리가 반복 화상의 원인으로 되는, 상이한 로브에 속해 있는지의 여부에 의해 판단된다.

구체적으로, 휘도 분포 검사부(A110)는, 3차원 디스플레이 상의 소정의 계측점으로부터 방사되는 광선의 방사 각도 방향의 휘도값을 토대로, 3차원 디스플레이의 각 시점마다의, 방사 각도에 대한 휘도 분포를 검사한다. 로브 검출부(A120)는, 휘도 분포 검사부(A110)에 의해 검사된 광의 휘도 분포를 토대로, 반복 화상의 원인으로 되는 로브를 구한다. 여기서, "로브"란, 방사 각도에 대한 휘도 분포가 복수의 산과 골로 이루어지는 곡선을 이루었을 경우에, 상기 산에 대응한 소정의 영역을 말한다. 시야각 특성 검증부(A130)는, 상기 로브에 기초하여, 휘도 분포 검사부(A110)에 의해 검사된 휘도 분포 중, 악영향을 미치는 광과, 반드시 악영향을 미치지는 않는 광의 비율을 허용 휘도 콘트라스트로서 산출한다. 그리고, 시야각 특성 검증부(A130)는, 산출한 상기 허용 휘도 콘트라스트에 기초하여, 3차원 디스플레이의 시야각 특성을 검증한다. 이상에 의해, 인테그랄식과 같은, 복수의 시점 화상을 동일한 눈에 관찰시키는 것을 상정하는 타입의 3D 디스플레이에 있어서, 그 설계 사상을 고려한 시야각 특성의 검증 장치 및 방법을 제공할 수 있게 된다.

또한, 제2 실시예에 의하면, 휘도 분포 검사부(A110)는, 3차원 디스플레이의 표시면에 대하여 직교하는 면(예를 들면, 3차원 디스플레이를 지면에 대하여 수직으로 설치한 경우에는, 지면에 대하여 수평한 면 등) 상에서 방사되는 광선의 상기 방사 각도 방향의 휘도를 계측한다. 이로써, 3차원 디스플레이의 사용 태양에 맞도록 한 휘도 계측이 가능하게 된다.

또한, 제2 실시예에 의하면, 3차원 디스플레이의 총 시점수 N에 대하여 N 종류의 검사용 화상을 사용함으로써, 3차원 디스플레이의 각 시점마다의 휘도 분포를 적절하게 검사할 수 있다.

또한, 제2 실시예에 의하면, 시점 n에 대한 시점 화상만이 점등하고, 그 이외에 대한 시점 화상은 모두 비점등으로 되어 있는 검사용 화상 n을 사용함으로써, 3차원 디스플레이의 각 시점마다의 휘도 분포를 적절하게 검사할 수 있다.

또한, 제2 실시예에 의하면, 상기 수식 (6)을 사용함으로써, 로브에 속하는 영역의 검출을 적절하게 행할 수 있다.

또한, 제2 실시예에 의하면, 임계값 Th를 3차원 디스플레이의 설계 요소나 광학적 장치 구성에 기초하여, 적절하게 조정함으로써, 로브에 속하는 영역 검출의 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 제2 실시예에 의하면, 임계값 Th를 인간의 시각 인지 능력의 정도에 맞추어 적절하게 조정함으로써, 로브에 속하는 영역 검출의 정밀도를 높일 수 있다.

(다른 실시예 1)

이상, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 제2 실시예가 상기 태양에 한정되지 않는 것은 물론이다. 상기 설명에 있어서는, 디스플레이 상의 위치(X, Y)의 1점만으로부터 휘도 분포 Ln(X, Y, θ)을 검출하고, 허용 휘도 콘트라스트 Cl(X, Y, θ)을 산출하였다. 통상, (X, Y)의 1점은, 디스플레이 중심부[디스플레이 표면의 폭을 W, 높이를 H로 한 경우, (X, Y) = (W/2, H/2)가 되는 점] 등을 계측점으로서 채용한다. 이 1점만의 계측에 의해 산출된 허용 휘도 콘트라스트 Cl(X, Y, θ)에 의해, 검사 대상의 입체 디스플레이의 광학 특성을 검증해도 되지만, 디스플레이 표면의 복수의 계측점에 대하여 휘도 분포 Ln(X, Y, θ)을 검사하고, 상기 복수 위치에서의 허용 휘도 콘트라스트 Cl(X, Y, θ)을 각각 구하고, 이들 복수의 허용 휘도 콘트라스트 Cl(X, Y, θ)을 가지고 입체 디스플레이의 광학 특성을 검증해도 된다.

즉, 휘도 분포 검사부(A110)가, 3차원 디스플레이의 복수의 계측점에 대하여, 전술한 휘도 계측 처리 및 휘도 분포 검사 처리를 행하고, 로브 검출부(A120)가, 상기 복수의 계측점에 대하여, 전술한 영역 검출 처리를 행하고, 시야각 특성 검증부(A130)가, 상기 복수의 계측점에 대하여 허용 휘도 콘트라스트를 구하고, 상기 복수의 계측점에 대하여 구해진 상기 허용 휘도 콘트라스트에 기초하여, 3차원 디스플레이의 시야각 특성을 검증하도록 해도 된다.

복수의 점에서의 허용 휘도 콘트라스트 Cl(X, Y, θ)이 구해지면, 디스플레이 표시 면 상의 보다 많은 점에서의 광학 특성을 고려할 수 있으므로, 보다 정확한 입체 디스플레이의 특성을 평가할 수 있다. 또한, 관찰자의 위치를 상정한 경우에 디스플레이의 복수의 점에서의 휘도가 어떤 분포로 되는지를 시뮬레이션할 수 있게 되므로, 디스플레이를 관찰한 경우에 상이한 로브에 속하는 시점 화상을 동시에 관찰하는 것에 의한 화상의 흐릿함이 생기는 영역을 객관적으로 정의할 수 있고, 이로써, 자연스러운 입체 영상을 관찰할 수 있는 영역을 검사할 수도 있게 된다. 이와 같은 경우에, 예를 들면, 임의의 관찰 위치로부터 디스플레이의 표시면을 보았을 때, 휘도 분포를 검사한 m 개소의 계측점 Pm[(X1, Y1), (X2, Y2), …, (Xm, Ym)]에 대하여 계산한 허용 휘도 콘트라스트(예를 들면, m 개소 각각에서의 허용 휘도 콘트라스트의 평균값 등)가 일정 값 이상인 영역을, 자연스러운 입체 영상을 관찰할 수 있는 영역으로서 인정할 수 있다.

(다른 실시예 2)

상기 제2 실시예의 설명에 있어서는, 전술한 도 16에 나타낸 바와 같이, 휘도 분포 검사부(A110)는 지면에 대하여 수평 방향(도 16에서 나타낸 면 A23 상의 방향이면서 YZ면)의 휘도 분포 Ln(X, Y, θ)만을 검사했다. 그러나, 이것으로 한정되지 않고, 휘도 분포 검사부(A110)가, 3차원 디스플레이의 표시면 및 지면의 양쪽에 대하여 수직인 면의 방향(도 16에서 나타낸 XZ면의 방향)의 휘도 분포를 더 검사하도록 해도 된다. 이는, 평판 디스플레이의 표면에, 렌즈나 배리어를 배치한 구성의 3D 디스플레이 중에는, 상기 제2 실시예의 설명에서 나타낸 바와 같은 수평 방향만에 시차를 가지는 타입의 3D 디스플레이뿐만 아니라, 대표적으로 인테그랄 포토그래피로 불리우는 방식인, 수직 방향으로도 시차를 가지는 방식도 있기 때문이다. 이와 같은 수직 방향으로도 시차를 가지는 방식의 3D 디스플레이를 대상으로 하는 경우에는, 전술한 바와 같이 휘도 분포 검사부(A110)가 휘도 분포 Ln(X, Y, θ)을 검사하는 대신, 수직 방향의 각도 Ø 방향에 대해서도 휘도값을 계측하고, 휘도 분포 Ln(X, Y, θ, Ø)을 검사하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 로브 검출부(A120)나 시야각 특성 검증부(A130)에 있어서도, 각도 방향을 θ 방향뿐만 아니라 Ø 방향에 대해서도 제2 실시예에서 설명한 처리와 동일한 처리를 행함으로써, 최종적으로 허용 휘도 콘트라스트 Cl(X, Y, θ, Ø)을 구할 수 있고, 이 Cl(X, Y, θ, Ø)의 값을 가지고 입체 디스플레이의 광학 특성을 나타낼 수 있다.

(다른 실시예 3)

상기 제2 실시예의 설명에 있어서는, 허용 휘도 콘트라스트는, 어떤 로브에 속하는 휘도 분포의 합계와 속하지 않는 휘도 분포의 합계의 비로 구하였다. 즉, 이하의 수식 (7)로 나타낸다.

[수식 9]

그러나, 이것으로 한정되지 않고, 어떤 로브에 속하는 휘도 분포의 합계와, 로브에 속하는지의 여부에 관계없는 모든 휘도 분포의 합계의 비를 사용하여, 허용 휘도 콘트라스트를 구할 수도 있다. 즉, 이하의 수식 (8)로 나타내는 C'를 허용 휘도 콘트라스트로 해도 된다.

[수식 10]

여기서, Li 및 Lj는 휘도 분포 검사부(A110)에 의해 계측된 휘도 분포로서, i∈l란, 검사용 화상 i를 점등시킬 때의 디스플레이 표면의 점(X, Y)에서의 각도 θ가, 로브 l 내에 포함되어 있는 것을 나타내고 있다. 한편, 식 중의 분모는, 1∼N까지의 모든 검사용 화상을 계측한 결과의 합계이다. 이와 같은 식에 의해 허용 휘도 콘트라스트를 계산함으로써, 허용 휘도 콘트라스트가 취할 수 있는 수치를 0 이상 1 이하의 값으로 할 수 있고, 상이한 특성을 가진 디스플레이끼리의 특성 비교를 보다 용이하게 행할 수 있게 된다.

1: 광학 특성 평가 장치 10: 휘도 계측부
20: 휘도 분포 해석부 30: 눈 사이 휘도 해석부
40: 입체시 판정부 58: 휘도계
60: 3D 디스플레이 61: 계측 포인트
62: 표시면 70: 관찰자
71: 우측 눈 72: 좌측 눈
80, 81, 82: 휘도 분포 화상 91, 92, 91: 입체시 판정 화상
A1: 시야각 특성 검증 장치 A110: 휘도 분포 검사부
A120: 로브 검출부 A130: 시야각 특성 검증부
A18: 휘도계 A20: 디스플레이
A21: 계측점 A22: 디스플레이(A20)의 표시면

Claims

3차원 디스플레이 상의 소정의 계측점으로부터 방사(放射)되는 광선의 방사 각도 방향의 휘도를 계측하는 휘도 계측 수단;
상기 휘도 계측 수단에 의해 계측된 휘도 데이터에 기초하여, 상기 광선의 상기 방사 각도 방향의 휘도 분포 상태를 해석하여, 상기 광선의 휘도 분포 화상을 생성하는 휘도 분포 해석 수단;
상기 휘도 분포 화상에 기초하여, 관찰자의 양 눈 사이에서 지각(知覺)되는 휘도를 해석하여, 입체시(立體視) 판정 화상을 생성하는 눈 사이 휘도 해석 수단; 및
상기 입체시 판정 화상에 기초하여, 상기 3차원 디스플레이의 앞의 영역으로서 상기 방사 각도 방향의 일정 영역을 입체시 가능 영역으로서 판정하는 입체시 판정 수단
을 포함하는 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치.
제1항에 있어서,
상기 휘도 분포 해석 수단은,
상기 3차원 디스플레이의 모든 시점(視點)에 있어서, 각 시점마다의 상기 휘도 분포 상태를 해석하여, 상기 각 시점마다의 상기 휘도 분포 화상을 생성하는, 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치.
제2항에 있어서,
상기 눈 사이 휘도 해석 수단은,
상기 휘도 분포 해석 수단이 생성한 상기 각 시점마다의 상기 휘도 분포 화상 중, 상기 관찰자의 눈 사이 거리에 상당하는 2개의 휘도 분포 화상을 추출하고,
추출된 상기 2개의 휘도 분포 화상을 사용하여, 상기 관찰자의 상기 양 눈 사이에서의 휘도의 콘트라스트비를 해석함으로써, 상기 입체시 판정 화상을 생성하는, 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치.
제1항에 있어서,
상기 휘도 분포 해석 수단은,
상기 3차원 디스플레이의 모든 시선 방향에 있어서, 각 시선 방향마다의 상기 휘도 분포 상태를 해석하여, 상기 각 시선 방향마다의 상기 휘도 분포 화상을 생성하는, 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치.
제4항에 있어서,
상기 눈 사이 휘도 해석 수단은,
상기 휘도 분포 해석 수단이 생성한 상기 각 시선 방향마다의 상기 휘도 분포 화상 중, 상기 관찰자의 눈 사이 거리에 상당하는 2개의 휘도 분포 화상을 추출하고,
추출한 상기 2개의 휘도 분포 화상을 사용하여, 상기 관찰자의 상기 양 눈 사이에서의 휘도의 콘트라스트비를 해석함으로써, 상기 입체시 판정 화상을 생성하는, 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치.
제3항에 있어서,
상기 휘도의 콘트라스트비는, 상기 관찰자의 우측 눈 및 좌측 눈에 있어서, 들어가야 하는 광과 들어가서는 안되는 광과의 비인, 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치.
제6항에 있어서,
상기 관찰자의 우측 눈에 들어가야 하는 광이 상기 우측 눈에 들어가고 또한 상기 관찰자의 좌측 눈에 들어가야 하는 광이 상기 좌측 눈에 들어갔을 경우에는, 상기 휘도의 콘트라스트비의 값에 플러스(+) 부호를 부여하고,
상기 관찰자의 우측 눈에 들어가야 하는 광이 상기 관찰자의 좌측 눈에 들어갔을 경우, 또는 상기 관찰자의 좌측 눈에 들어가야 하는 광이 상기 관찰자의 우측 눈에 들어갔을 경우에는, 상기 휘도의 콘트라스트비의 값에 마이너스(-) 부호를 부여하는, 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치.
제7항에 있어서,
상기 입체시 판정 수단은,
상기 입체시 판정 화상에 있어서 상기 휘도의 콘트라스트비가 소정의 임계값을 초과하는 부분에 상당하는 상기 일정 영역을 상기 입체시 가능 영역으로서 판정하는, 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 휘도 분포 화상 및 상기 입체시 판정 화상은, 상기 3차원 디스플레이의 표시면에 대하여 직교하는 면 상의 상기 3차원 디스플레이의 앞의 영역에서의 휘도 분포를 나타내는 화상인, 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 장치.
휘도 계측 수단이, 3차원 디스플레이 상의 소정의 계측점으로부터 방사되는 광선의 방사 각도 방향의 휘도를 계측하는 휘도 계측 단계;
휘도 분포 해석 수단이, 상기 휘도 계측 수단에 의해 계측된 휘도 데이터에 기초하여, 상기 광선의 상기 방사 각도 방향의 휘도 분포 상태를 해석하여, 상기 광선의 휘도 분포 화상을 생성하는 휘도 분포 해석 단계;
눈 사이 휘도 해석 수단이, 상기 휘도 분포 화상에 기초하여, 관찰자의 양 눈 사이에서 지각되는 휘도를 해석하여, 입체시 판정 화상을 생성하는 눈 사이 휘도 해석 단계; 및
입체시 판정 수단이, 상기 입체시 판정 화상에 기초하여, 상기 3차원 디스플레이의 앞의 영역으로서 상기 방사 각도 방향의 일정 영역을 입체시 가능 영역으로서 판정하는 입체시 판정 단계
를 포함하는 3차원 디스플레이의 광학 특성 평가 방법.