TWI380052B - - Google Patents

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1380052 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於，因觀察者的觀察方向之不同而改變畫 像並予以提示之畫像提示裝置及畫像提示方法。 【先前技術】 關於影像的提示技術，爲人所知者有，於液晶顯示器 等的光源陣列的前面，設置視差屏障（Parallax Barrier)等 之遮蔽物、陣列透鏡薄片（Lenticular Sheet)或透鏡陣列等 的光學元件，藉此控制觀察者所能夠視認之光源。此提示 技術，由於因觀察者的位置之不同而使所觀察的畫像會產 生不同，因此會產生視差。由於在以雙眼進行觀察時可實 現雙眼視差，因此係應用於三維顯示器等，除此之外，例 如於汽車的駕駛座與助手座觀察同一顯示器時，可應用於 能夠使各個不同觀察者所觀察之影像有所不同之畫像提示 裝置。 第1圖係顯示使用視差屏障之顯示器的構成之說明 圖，第2圖係顯示使用陣列透鏡薄片之顯示器的構成之說 明圖。於第1圖及第2圖中，此顯示器係具備光源陣列 (光源1〜8)，此光源陣列例如爲對應於液晶顯示器的各像 素者。於第1圖及第2圖中，係表示出從光源1、3、5所 產生的光，可從分別對應的箭頭方向視認出。關於其他光 源，雖然圖中未顯示，但同樣亦可從分別對應的角度方向 視認出。於任一技術中，各光源陣列所能夠視認之區域係 -5- 1380052 受到限制，並藉此產生雙眼視差而能夠提示立體影像。第 1圖及第2圖所示之顯示器，爲四眼顯示器時的例子，但 於立體顯示器（雙眼）時，或是於顯示更多的視點畫像之多 眼型的顯示器時，就原理上而言爲相同。 此外亦有一種方式，係將第2圖的陣列透鏡薄片置換 爲微透鏡陣列，且於上下方向亦同樣控制從光源所發出的 光之方向，藉此，不論於上下左右的任一方向觀看，均可 因應該位置而視認出不同影像之方式，此方式係稱爲 IP(Integral Photography:立體照相）。 於光源陣列的前面（光源的輸出面），例如設置定期重 覆形成有狹縫之視差屏障10、陣列透鏡薄片11、或透鏡 陣列等之光線控制元件以產生視差，並藉此提示因觀察位 置的不同而不同之畫像的情況下，對於數個光源陣列，上 述光線控制元件係控制觀察者所能視認之範圍，以實現多 眼（雙眼，亦即包含立體）顯示。例如於四眼時，對於4個 光源（亦即4個像素），配置有狹縫或構成陣列透鏡薄片之 柱狀透鏡，且這些狹縫或柱狀透鏡，係限制觀察者所能視 認出從光源所產生的光之區域》 此4個光源之組，於作爲這些裝置的基本應用領域之 三維顯示器而使用時，就提示三維影像時乃成爲三維影像 的最小單位，因此，在此係稱爲三維像素。於以往使用視 差屏障、陣列透鏡薄片或透鏡陣列等之方式中，對於各三 維像素，係存在有可正常觀察立體影像之區域。 第3圖係顯示使用陣列透鏡薄片時，可觀察立體影像 -6- 1380052 之區域之說明圖。如第3圖所示般，藉由構成陣列透鏡薄 片Π之柱狀透鏡對三維像素（光源5〜8)的作用，使光的輸 出方向改變’而產生能夠視認出光之區域，亦即產生視 域。此外，於視差屏障方式時，就原理上而言爲相同，所 配置之陣列透鏡薄片僅爲重覆形成有遮蔽部及開口之元件 (參照第1圖）。 此外’於IP方式時，剖面圖的形狀係與第3圖相 φ 同，但由於光線控制元件並非陣列透鏡薄片而是透鏡陣 列，因此垂直方向亦成爲同樣的剖面圖，且三維像素b由 以二維方式所配置之光源的集合所形成。第4圖係顯示， 使用由縱向3視差的三維像素bl及橫向3視差的三維像 素b2所構成之9視點的IP方式時的例子之說明圖。於第 4圖中，表示出光源的視認方向之箭頭，僅表示出中央的 縱向3視差，但作爲光線控制元件之陣列透鏡薄片11， 對於縱向及橫向的9個方向，亦同樣控制視差。 φ 如上述般，關於因應觀察者的位置而改變顯示畫像之 技術，例如有專利文獻1(日本特開平7-2 70 745號公報）及 專利文獻2(日本特開2002-296540號公報）。此專利文獻 1及專利文獻2中所記載的技術，係關於立體影像顯示裝 置’且記載有可藉由表示左眼用像素及右眼用像素而表示 出立體影像，並且藉由開啓及關閉屏障，而表示因應觀察 者的位置之畫像之技術。 [專利文獻1]日本特開平7-270745號公報 [專利文獻2]日本特開2002-296540號公報 1380052 【發明內容】 在此，關於所有的三維像素，於觀察者（正確而言爲 眼球）位於上述視域內時（參照第3圖或第4圖），三維畫 像可被正確地觀察，但於観察者位於視域的外側範圍時， 可能會產生於該位置原先設計爲不應被觀察到之光源的光 被觀察到。此係稱爲重覆畫像。第5圖係顯示於柱面方式 的情況下視認出重覆畫像時之狀況。第5圖中的光源1〜4 係構成三維像素a，光源5〜8構成三維像素b，如第5圖 所示般’於觀察者從三維像素a之原先的視域外觀察時， 係於原先未意料到的方向上視認出光源5所形成的畫像。 於以往的三維顯示器中，由於此重覆畫像的存在，而對於 因觀察者位置的不同所顯示之三維畫像會感到不自然，因 此限制可觀察影像之區域。此外，即使於未作爲三維顯示 器而使用時’就提示多視點畫像之觀點來看，若移動視點 位置’則同樣會再度看到一度視認出之影像，因而產生讓 觀察者感到不自然之問題》 此問題於上述專利文獻1及專利文獻2中所記載的技 術中亦同樣存在’此外，於專利文獻1及專利文獻2中所 記載的技術中’於觀察者的位置連續地變化時，由於用以 切換顯示之屏障的動作及偏光板之開關的開啓關閉，而形 成畫面閃爍之問題。 因此，爲了解決上述課題，本發明之目的在於提供— 種’可提示從觀察者的觀點來看不會讓觀察者看到重覆畫 -8 - 1380052 像’且不會感到不自然之畫像之畫像提示裝置及畫像提示 方法》 爲了解決上述課題，本發明之畫像提示裝置係具備： 光:源手段，係具有發出對應於構成所提示的畫像之多數個 像素之光的光源；及光線控制手段，係限制由從上述光源 手段所發出的光所構成之畫像的視認區域：及偵測手段， 係偵測出，觀察由從上述光源手段所發出的光所構成之畫 像之觀察者的眼睛，與上述光源手段及光線控制手段之間 的相對位置關係；及畫像控制手段，係因應由上述偵測手 段所偵測之位置關係，以將構成視認區域由上述光線控制 手段所限制之畫像之光的顯示內容予以變更之方式，控制 上述光源手段。 此外，本發明之畫像提示裝置的畫像提示方法，爲具 備光源手段，係具有發出對應於構成所提示的畫像之多數 個像素之光的光源；及光線控制手段，係限制由從上述光 源手段所發出的光所構成之畫像的視認區域之畫像提示裝 置的畫像提示方法，係具備：偵測步驟，係偵測出，觀察 由從上述光源手段所發出的光所構成之畫像之觀察者的眼 睛，與上述光源手段及光線控制手段之間的相對位置關 係；及畫像控制步驟，係因應由上述偵測步驟所偵測之位 置關係，以將構成視認區域由上述光線控制手段所限制之 畫像之光的顯示內容予以變更之方式，控制上述光源手 段。 藉由此構成，可限制由從光源所發出的光所構成之畫 -9- 1380052 麵 像的視認區域，偵測出觀察由此光所構成之畫像之觀察者 的眼睛與光源之間的相對位置關係，並因應所偵測之位置 關係，將構成視認區域被限制的畫像之光的顯示內容予以 變更。藉此，可提示一種從觀察者的觀點來看不會讓觀察 者看到重覆畫像，且不會感到不自然之畫像》 此外，本發明之畫像提示裝置的光源手段，較理想爲 使用光源陣列以提示畫像。藉由此構成，可使用光源陣列 而提示畫像。 此外，本發明之畫像提示裝置的光線控制手段，較理 想爲連續配置有柱狀透鏡之陣列透鏡薄片。 此外，本發明之畫像提示裝置的光線控制手段，較理 想爲週期地配置有垂直狹縫之視差屏障。 此外，本發明之畫像提示裝置的光線控制手段，較理 想爲能夠電性控制折射率或振幅透射率之液晶透鏡或全像 光學元件。 此外，本發明之畫像提示裝置的光線控制手段，較理 想爲以二維方式配置有透鏡之透鏡陣列。 此外，本發明之畫像提示裝置的上述偵測手段，較理 想爲偵測出，由上述光源手段及上述光線控制手段所構成 之顯示器手段的位置、對觀察者的視線之斜率、或觀察由 上述顯示器手段所顯示的畫像之觀察者的眼睛的位置及視 線方向中之至少一項以上。 藉由此構成，可藉由偵測出光源的位置及對觀察者的 視線之斜率、及觀察所顯示的畫像之觀察者的眼睛的位置 -10- 1380052 及視線方向中之至少一項以上，而偵測出觀察者與所顯示 的畫像之間的相對位置關係。 此外，本發明之畫像提示裝置的畫像控制手段，較理 想爲具有下列特徵：於觀察者並非位於上述觀察者可視認 出由來自於上述光源手段之一個光源的光所構成之畫像之 預先設定的一般視域之位置的情況下，於上述偵測手段判 斷爲上述觀察者位於從該觀察者的位置中可視認出由來自 於上述一個光源的光所構成之畫像之重覆區域的位置時， 係以不從來自於上述光源手段之一個光源的光中，輸出對 應於爲上述一般視域的位置之畫像之方式，控制上述光源 手段。 藉由此構成，於觀察者並非位於預先設定有上述觀察 者之一般視域之位置的情況下，判斷爲觀察者位於重覆區 域的位置時，可設定爲不從該一個光源當中輸出對應於爲 一般視域的位置之畫像。藉此，可提示一種從觀察者的觀 點來看不會讓觀察者看到重覆畫像，且不會感到不自然之 畫像。 此外，本發明之畫像提示裝置的畫像控制手段，較理 想爲於上述偵測手段偵測爲上述觀察者位於無法觀察來自 於上述一個光源的光之遮蔽區域時，係以不輸出從上述光 源手段所發出且對應於上述一般視域之畫像之方式，控制 上述光源手段。 藉由此構成，於偵測爲觀察者位於遮蔽區域時，可設 定爲不從該一個光源當中輸出對應於爲一般視域的位置之 -11 - 1380052 畫像，且不會預先進行畫像的輸出，因此，可確保從觀察 者的觀點來看不會讓觀察者看到重覆畫像。 此外，本發明之畫像提示裝置的畫像控制手段，較理 想爲於上述偵測手段偵測爲觀察者位於對上述一個光源而 言爲重覆區域時’係以從上述一個光源中，發出用以補足 由以該位置爲一般視域之其他光源中所發出的光所構成之 畫像的光之方式，控制上述光源手段。 藉由此構成，於偵側爲觀察者位於重覆區域的位置 時’可從光源手段的一個光源中，發出用以補足由從上述 光源手段的其他光源中所發出的光所構成之畫像的光。藉 此’可提示一種不會感到不自然之畫像，並且增加觀察者 所能夠視認之畫像’而將更容易觀看之畫像提供至觀察 者。 本發明可提示一種，從觀察者的觀點來看不會讓觀察 者看到重覆畫像’且不會感到不自然之畫像》 【實施方式】 本發明可藉由參照用以顯示一項實施型態之附加圖 式’並考量下列詳細敘述而更容易理解。接下來參照附加 圖式，說明本發明的實施型態。在可行的情況下，係對同 一部分附加同一圖號並省略重複的說明。 <第1實施型態> 第]實施型態之畫像提示裝置，如第6圖所示般，係 -12- 1380052 由：顯示器10 1(包含光源陣列101 a(光源手段）、 元件1 〇 1 b(光線控制手段））、端末位置偵測感測| 測手段）' 觀察者位置偵測感測器1 〇 3 (偵測手段） 影像控制裝置1 04 (畫像控制手段）所構成。 顯示器1 〇 1係包含光源陣列1 0 1 a及光線 1 0 1 b所構成。 光源陣列1 0 1 a爲形成多視點畫像之光的光 出多數個像素單位的畫像。光源陣列1 0 1 a例如 液晶顯示器的各像素，或配置LED等發光體。 光線控制元件1 0 1 b係配置於光源陣列1 〇】a 側，並限制可視認出構成光源陣列1 0 1 a之各個 置。例如，光線_控制元件1 0】b可爲將從光源陣歹 輸出的光予以遮蔽之視差屏障，亦可爲如控制光 之柱狀透鏡般的光學元件之陣列透鏡薄片，或是 光的折射率或透射率之液晶透鏡或全像光學元f Holographic Optical Element)等之光學元件。 端末位置偵測感測器1 02，爲偵測出顯示器 置、朝向或斜率當中至少一項以上之感測器。此 偵測感測器1 〇 2可爲裝設於顯示器1 01之斜率感 加速度感測器，亦可爲紅外線感測器 '超音波感 攝影機（攝影裝置）。此外，亦可將這些感測器設 環境而偵測出顯示器]〇 1的位置、朝向或斜率。 測器所構成之端末位置偵測感測器1 〇 2，可偵測 1 0】所存在之空間上的位置 '朝向或斜率。此端 光線控制 蓉1〇2(偵 、及顯示 控制元件 源，係輸 可構成爲 的顯示面 光源之位 U 1 〇 1 a 所 線的方向 電性控制 牛（H0E : 1 0 1的位 端末位置 測器或是 測器或是 置於外部 由這些感 出顯示器 末位置偵 -13- 1380052 測感測器1 02所偵測之顯示器的位置，可由在空間上虛擬 形成之X、y、z的3軸所特定出，端末位置偵測感測器 102可偵測出顯示器ιοί位於該座標軸上的哪一點，並且 可偵測出，顯示器1 0 1的朝向爲朝向哪一方向。 具體而言，端末位置偵測感測器1 〇2，可藉由在構成 顯示器101之部分中，偵測出不同之3點以上的部分及該 位置，而決定上述顯示器101於空間上的位置及斜率。同 樣的，端末位置偵測感測器1 02，可藉由偵測出顯示器 10】的構成部分之一點以及顯示器101本身對3軸之傾 角，而決定顯示器101於空間上的位置及該斜率。關於推 測這些顯示器1 0 1的位置之感測器，可利用上述斜率感測 器、加速度感測器、紅外線感測器、超音波等之感測器， 或是攝影機等。斜率感測器或加速度感測器，可偵測出對 3軸之傾角、角速度、角加速度、移動速度、及加速度， 並將這些偵測出的資訊轉換爲顯示器〗01的位置或對3軸 之傾角。 此外，於使用紅外線感測器或超音波感測器等時，此 紅外線感測器或超音波感測器，可朝向顯示器1 〇 1發射紅 外線或超音波，並將此該反射予以受訊而推測顯示器101 的位置。此外，亦可使顯示器10〗所具備之紅外線/超音 波產生裝置朝向外部環境發射紅外線或超音波，並將此該 反射予以受訊而藉此推測顯示器1 〇 1的位置。此外，於使 用攝影機作爲端末位置偵測感測器1 02時，可從攝影機畫 像當中，推測顯示器】〇】的位置或斜率。此時，可於外部 -14- 1380052 環境或顯示器101本身設置作爲特徵點之標記， 畫像處理抽出特徵點，藉此可推測顯示器1 0 1的 率。 如上述所列舉般，作爲端末位置偵測感測器 測器或攝影機，可組合2種以上的裝置而使用， 多數個同種類的感測器而使用。於組合這些感測 時，可藉由使用各個感測器的資訊，而提升動 性。例如，攝影機等的裝置係受到外部環境的明 較大影響，但斜率感測器等並不會受到明亮度等 另一方面，斜率感測器，由於一般係評估對初期 率量的變化而可能形成誤差累積的問題，且由於 偵測觀察者的位置，因此精密度較低。因此，較 合使用攝影機及斜率感測器雨者，一邊補足這些 進行動作。 觀察者位置偵測感測器1 0 3，爲偵測觀察者 感測器。在此，觀察者的位置可爲對顯示器101 置’亦可爲對空間上所規定之虛擬的X、y、z的 標値。觀察者位置偵測感測器1 03，可爲保持於 加速度感測器、紅外線感測器、超音波感測器、 機，或是裝設於顯示器1 〇 1之紅外線感測器、超 器、或是攝影機。觀察者的位置，較理想爲可分 察者之雙眼的位置，亦可利用觀察者之臉部的位 表部位。 觀察者位置偵測感測器1 〇 3，於使用保持於 或是藉由 位置或斜 102之感 或是組合 器而使用 作的確實 亮度等之 之影響。 狀態之斜 並非直接 理想爲組 缺點一邊 的位置之 之相對位 3軸之座 觀察者之 或是攝影 音波感測 別推測觀 置等之代 觀察者之 -15- 1380052 加速度感測器、紅外線感測器、超音波感測 機時，以及將這些感測器設置於外部環境時 末位置偵測感測器1 02同樣的處理而推測觀 此外，於將這些感測器或攝影機設置於顯示 觀察者的位置推測時，能夠取得的資訊，爲 101之相對位置的資訊。於使用攝影機等的 影觀察者本身以推測觀察者的位置時，除了 置時所使用之標記等之外，亦可使用臉部& 技術，從畫像中推測觀察者的位置。上述所 或攝影機，與端末位置偵測感測器相同，可 或是組合多數個同種類的感測器而使用。於 器而使用時，可藉由使用各個感測器的資訊 的確實性。 顯示影像控制裝置1 04，係根據由端末 器1 02及觀察者位置偵測感測器1 03所偵 101的位置等以及觀察者的位置，計算顯示 者之間的相對位置關係，並根據此位置關係 1 〇 1 a所顯示之畫像而進行控制。關於改變 控制的詳細內容，將於之後詳述。 接下來說明如此構成之畫像提示裝置的 據該原理之動作。 如上述般，藉由組合光源陣列1 0 1 a與 面側之光線控制元件1 〇〗b以構成顯示器1 種能夠提示多視點畫像之畫像提示裝置。> 器、或是攝影 ，可進行與端 察者的位置。 器1 〇 1以進行 表示對顯示器 攝影裝置，攝 於偵測端末位 5偵測/辨識之 列舉之感測器 組合2種以上 組合這些感測 ，而提升動作 位置偵測感測 測出之顯示器 器101與觀察 改變光源陣列 此顯示畫像之 原理，以及根 配置於該顯示 〇1，而構成一 源陣列1 0 1 a •16- 1380052 一般係配置爲2維空間，且光線控制元件】 察者可觀察從這些光源所發出的光之範圍， 者提示多視點畫像。第7圖係顯示用以提示 之原理的槪念圖。於第7圖中，光線控制元 期地重覆形成有遮蔽部及開口之屏障（視差I 爲週期地配置有柱狀透鏡之陣列透鏡薄片。 第7圖爲用以說明採用視差屏障作爲 1 0 1 b時之光源與視域之間的關係之說明圖， 視點顯示器具有相同構成並可達到同樣作用 的4視點3 D顯示器時，係由光源1 ~4構成 此由光源1 ~4所構成之三維像素a，係藉由 裝置1 04，以分別往第7圖所示之箭頭所表 位於該方向之視線畫像予以提示之方式地控 以使由視線所提示之畫像成爲不同之方式， 裝置進行控制。此外，於並非視爲3 D顯示 因應觀察者的位置而提示4個不同畫像之顯 藉由同樣方法實施本實施型態。 如第7圖所示般，觀察者可通過狹縫A 源陣列101a所輸出之光（畫像）。此外，由 (正確而言爲眼球）的位置而視認之光源〗〜4 此可將多視點畫像提示至觀察者，並控制爲 不同光源，而能夠提示三維畫像。在此，實 者可於所有區域正確地視認這些影像，而是 各光源1〜4之範圍係有所限制。 〇 1 b係限制觀 藉此可對觀察 此多視點畫像 件1 0 1 b爲週 P障），但亦可 光線控制元件 爲與以往的4 。於視爲以往 三.維像素a。 顯示影像控制 示的方向，將 制。亦即，係 藉由光線控制 器，而是視爲 示器時，亦可 ，而觀察從光 於因應觀察者 有所不同，因 雙眼可視認出 際上並非觀察 觀察者可視認 -17- 1380052 於光線控制元件1 Ο 1 b，係形成有對應於分別由光源 1〜4所構成之三維像素a〜c之狹縫A〜C，各光源1〜4原先 係假定爲可通過該狹縫A〜C所觀察出。如第8圖所示 般’光源1爲構成三維像素a之4個光源當中之一，並假 定爲可通過狹縫A所觀察出。亦即，於觀察者位於以第8 圖的視域A_1所示之區域時，如假定般通過狹縫a且由 光源1所形成之畫像’係被觀察者所觀察。於本實施型態 中’係將此區域稱爲「一般視域」。 另一方面’於觀察者位於連結光源1與狹縫B之線上 移動時（視域B_l)，或是位於連結光源1與狹縫C之線上 移動時（視域C_】），從光源1所發出之畫像，係作爲重覆 畫像而被觀察者所觀察。於本實施型態中，係將此區域稱 爲「重覆區域」。此外，於並非一般視域且非重覆區域之 區域中，由於觀察者不論通過哪個狹縫均無法觀察出由光 源1所形成之畫像，因此，於本實施型態中，係將此區域 稱爲「遮蔽區域」。 於本實施型態中，端末位置偵測感測器1 02及觀察者 位置偵測感測器1 03係偵測出對各光源1 ~4之觀察者的位 置。亦即，端末位置偵測感測器1 02及觀察者位置偵測感 測器1 03可計算出端末的位置與觀察者的位置之組合或端 末與觀察者之間的相對位置關係。顯示影像控制裝置 I 04，係根據從端末位置偵測感測器1 〇2及觀察者位置偵 測感測器1 03所輸出之顯示器1 〇 1的位置及觀察者的位置 的各項位置或該相對位置關係，推測觀察者對各光源1 -18- 1380052 位於一般視域、重覆區域、或遮蔽區域的哪個位置，而控 制光源陣列1 〇】a中所顯示之資訊（畫像）。 以下係使用第9圖及第1 〇圖說明具體狀態。如第9 圖所示般’係可能產生以下情況，亦即，顯示影像控制裝 置104對於原先應形成三維像素d之光源，以宛如構成三 . 維像素e之第5光源（像素）般而顯示視線畫像。此時，係 感到重覆畫像或是對於畫像感到不自然。因此，如之後所 φ 述般’顯示影像控制裝置1〇4’對於觀察者p的位置成爲 重覆區域之所有光源，係進行於重覆區域中不會感到不自 然之處理而控制光源陣列1 〇 1 a。 關於對顯示於產生重覆畫像之光源的控制，顯示影像 控制裝置1 04亦可不進行任何顯示，亦即不將光源予以點 燈，以取代將新的視線像素顯示於構成鄰接的三維像素之 光源的方式•此時，雖然無法獲得視域擴大之效果，但可 消除以往觀察到重覆畫像之問題。 Φ 以下係說明詳細的處理。於本實施型態中，如上述所 說明般’顯不影像控制裝置1 〇 4係根據由端末位置偵測感 測器1 02及觀察者位置偵測感測器1 03所獲得之位置關 係，推測構成光源陣列1 〇 1 a之各光源與觀察者之間的位 置關係，而控制顯示於光源陣列1 01 a的各光源之資訊。 在此，顯示影像控制裝置1 係藉由所推測之各光源與觀 察者之間的位置關係，而切換提示於光源之資訊。 例如，可考量第1 〇圖的情況。首先，觀察者P係位 於對光源1而言爲一般視域之位置（η)，且可觀察由從光 -19- 1380052 源1所發出的光所構成之畫像。之後，觀察者P(的眼球） 往第10圖所示之位置（m)移動。此時，對於輸出成爲第 10圖的箭頭所示之視線的光之光源，觀察者P雖然位於 一般視域，但對光源I而言乃位於遮蔽區域內。到目前爲 止’觀察者P尙未視認出重覆畫像。於觀察者P從該位置 中移動至第11圖所示之位置⑴時（包含顯示器101與觀察 者之間的位置關係產生變化之情況），可通過狹縫C所觀 測到之光源，並非原先構成三維像素c之4個光源當中之 —’而是爲構成鄰接於三維像素c的三維像素d之光源 1，因而提示出重覆畫像。 此時，第10圖所示之觀察者P的位置（m)，對三維像 素d的光源1爲遮蔽區域，在此，即使改變顯示於光源I 之資訊，觀察者P亦無法視認出此資訊。亦即，於觀察者 P位於第1 〇圖所示之位置（m)時，係考量到觀察者移動之 可能性，預先變更顯示於光源1之資訊，藉此可在不會讓 觀察者辨識到顯示切換下，變更所顯示的影像。例如，根 據來自狹縫A及狹縫B之畫像，亦即根據成爲該發光來 源之光源，以經由狹縫C將用以補足該畫像之畫像予以輸 出之方式地控制光源1。藉此，不僅可避免將不自然的畫 像提示至觀察者，並且增加觀察者所能夠視認之畫像，而 將更容易觀看之畫像提供至觀察者。 關於改變從光源1所發出的光之時機，顯示影像控制 裝置104，可藉由對位於遮蔽區域之光源進行第12圖所 示之處理而進行。 -20- 1380052 第12圖所示之光源]，係假定爲可通過签 測到而設計之光源，該一般視域爲圖中的區 外，於較區域（甲）還上方之區域中，具有遮蔽 於位於更上方且可通過狹縫B觀測到光源1之 有重覆區域（丙）。一般而言，光源的觀測區域 僅有一個’於該兩側具有遮蔽區域，然後再於 重覆區域，之後爲交互顯現遮蔽區域及重覆區 在此，藉由將遮蔽區域（乙）分割爲二等分 近於該兩側（圖中爲上下）所存在之一般視域或 以決定區域（乙’）及區域（乙’’）。於觀察者位於i )時’光源1不論通過狹縫A、B，均無法被觀 ，即使顯示何種資訊，亦即例如於光源陣列爲 時，不論對應於光源1之像素是否爲點燈，觀 視認出。 利用如此對觀察者P而言爲看不到光源之 察者位於區域（乙’），亦即接近於一般視域； 時，由於假定爲觀察者可通過狹縫A觀察到 制爲，構成三維像素a之光源1係提示作爲三 資訊。相反的，於觀察者位於區域（乙’’），亦 覆視域之遮蔽區域時，係控制爲光源1預先提 像素b之資訊，藉此，於觀察者的位置從遮蔽 —般視域或重覆區域時，不會讓觀察者感到影 而能夠提示視域寬廣之自然的三維畫像。 在此說明具體的控制方法。顯示影像控制 縫A所觀 域（甲）。此 區域（乙）， 位置上，具 ，一般視域 該兩側具有 域。 ，並根據接 遮蔽區域， 藍蔽區域（乙 察到。因此 液晶顯示器 察者均無法 狀態，於觀 之遮蔽區域 ，因此係控 維像素a之 即接近於重 示構成三維 區域移動至 像的不自然 裝置 104 ， -21 - 1380052 可根據由端未位置偵測感測器1 02及觀察者位置偵測感測 器103所分別偵測出之位置資訊，判斷觀察者P位於區域 (乙’）或區域（乙’’）的何處，而控制改變光源1所輸出之畫 像。在此，觀察者位於區域（乙’）或區域（乙’’）的何處者， 由於依循光源1、狹縫A及狹縫B的相對位置關係而決定 區域（乙’）及區域（乙’’）的交界線，因此於觀察者位於較該 交界線更接近重覆區域（丙）側時，若觀察者位於區域 (乙’），則顯示影像控制裝置1 〇4能夠判斷出。此外，於 觀察者位於較該交界線更接近一般視域（甲）側時，若觀察 者位於區域（乙’’），則顯示影像控制裝置1 〇4能夠判斷 出。 如以上所說明般，本實施型態基本上係齒定光線控制 元件1 0 1 b爲視差屏障而進行說明，但即使光線控制元件 101b爲透鏡或HOE等，亦可同樣對各光源規定一般視 域、重覆區域、及遮蔽區域，且進行與上述同樣的處理而 實現本實施型態之畫像提示裝置。接下來係顯示於光線控 制元件1 01 b爲柱狀透鏡時，對水平方向之一般視域、重 覆區域、及遮蔽區域的例子。第1 3圖係顯示於光線控制 元件1 〇 1 b使用柱狀透鏡時之用以說明一般視域 '重覆區 域、及遮蔽區域之說明圖。 於第〗3圖中，僅使狹縫A及狹縫B改變爲柱狀透 鏡，可同樣對各光源定義一般視域、重覆區域、及遮蔽區 域，且以同樣處理而實施本實施型態之畫像提示裝置。此 外，相反的，如上述般，於光源與觀察者之間的位置關係 -22- 1380052 中，只要爲可產生能夠視認出光源之區域及無法視認出光 源之區域者，則可實現本實施型態之畫像提示裝置。 此外，於三維顯示器爲柱面方式的顯示器時，係僅於 水平方向產生如上述般之一般視域、重覆區域、及遮蔽區 域，但若並非爲柱面透鏡而是一般的透鏡陣列，則亦可於 垂直方向同樣產生一般視域或重覆區域。此時可對水平方 向及垂直方向兩者擴大視域。 在此說明本實施型態之畫像提示裝置的作用效果。此 畫像提示裝置1 00，爲光線控制元件1 0 1 b限制由從光源 陣列1 〇 1 a所發出的光所構成之畫像的視認區域之裝置， 端末位置偵測感測器1 02及觀察者位置偵測感測器1 03係 偵測出，觀察由此光所構成的畫像之觀察者的眼睛與光源 之間的相對位置關係，此外，顯示影像控制裝置1 04可因 應所偵測之位置關係，將構成視認區域被限制之畫像之光 的顯示內容予以變更。藉此可提示一種，從觀察者的觀點 來看不會讓觀察者看到重覆畫像，且不會感到不自然之畫 像。 在此，光線控制元件1 〇 1 b可爲連續配置有柱狀透鏡 之陣列透鏡薄片，或是週期地配置有垂直狹縫之視差屏 障。此外，亦可爲能夠電性控制折射率或振幅透射率之液 晶透鏡或全像光學元件。再者，亦可爲以二維方式配置有 透鏡之透鏡陣列。 此外’畫像提示裝置100，於觀察者並非位於預先設 定有上述觀察者之一般視域之位置的情況下，判斷爲觀察 -23- 1380052 者位於重覆區域（丙）的位置時，可設定爲不從該一個光源 當中輸出對應於爲一般視域（甲）的位置之畫像。藉此，可 提示一種從觀察者的觀點來看不會讓觀察者看到重覆畫 像，且不會感到不自然之畫像。 此外’畫像提示裝置100’於偵測爲觀察者位於遮蔽 . 區域（乙）時，可設定爲不從該一個光源當中輸出對應於爲 _般視域（甲）的位置之畫像，且不會預先進行畫像的輸 Φ 出，因此，可確保從觀察者的觀點來看不會讓觀察者看到 重覆畫像。 此外，畫像提示裝置100，於偵側爲觀察者位於重覆 區域（丙）的位置時，可從光源陣列l〇la的一個光源中， 發出用以補足由從光源陣列的其他光源中所發出的 光所構成之畫像的光。藉此，可提示一種不會感到不自然 之畫像，並且增加觀察者所能夠視認之畫像，而將更容易 觀看之畫像提供至觀察者。 <第2實施型態> 以下係顯示第2實施型態之畫像提示裝置的構成。此 第2實施型態之畫像提示裝置i〇〇a’如第14圖所示般’ 係由：顯示器1 〇 1 (包含光源陣列1 0 I a、光線控制元件 0 1 0 1 b)、端末位置偵測感測器1 02、及顯示影像控制裝置 1 04所構成。此第2實施型態與第1實施型態的不同處在 於，顯示影像控制裝置〗04並未掌握觀察者的位置’而僅 以端末的位置來控制顯示於光源陣列1 〇〗a之內容。 -24- 1380052 與第1實施型態相同，光源陣列1 0 1 a例如 液晶顯示器的各像素，或配置LED等發光體。 與第1實施型態相同，光線控制元件1 0 1 b 屏障，亦可爲柱狀透鏡般的光學元件，或是全像 (HOE : Holographic Optical Element)等之光學元 _ 與第1實施型態相同，端末位置偵測感測器 裝設於顯示器1 〇 1之斜率感測器或是加速度感測 Φ 爲紅外線感測器、超音波感測器或是攝影機等 置。此外，亦可將這些感測器設置於外部環境而 示器101的位置、朝向或斜率的至少一項以上。 位置偵測感測器1 02的動作，可藉由與第1實施 說明的方法爲同樣之方法而偵測出顯示器101的 顯示影像控制裝置I 04係接受端末位置偵 102的資訊，並因應所接受之顯示器101的位置 提示於光源之資訊。 Φ 接下來係一邊與第1實施型態的方法進行比 說明本實施型態之畫像提示裝置1 〇〇a之用以控 光源之資訊的具體方法。 於第1實施型態中，係藉由觀察者位置偵 1 03偵測出觀察者的位置，並藉由與於端末位置 器1 02中所取得之顯示器1 0 1的位置之間的相對 判斷出觀察者位於對各光源之一般視域、重覆區 蔽區域的哪個位置。於本實施型態中，並不使用 置偵測感測器]03，而是預先決定觀察者的位置 可構成爲 可爲視差 光學元件 件。 1 02可爲 器，亦可 之攝影裝 偵測出顯 關於端末 型態中所 位置。 測感測器 ，而控制 較，一邊 制提示於 測感測器 偵測感測 關係，而 域、及遮 觀察者位 ，之後， -25- 1380052 顯示影像控制裝置1 04推測出對所假定的觀察者位置之胃 示器1 0 1的位置，藉此推測觀察者位於一般視域、重覆區 域、及遮蔽區域的哪個位置。預先決定（假定）之觀察者@ 位置，能夠以對顯示器I 0 1的中心爲正面方向，並根據，顙 示器101的形狀而決定距離，或是根據顯示內容來決定° _ 不論採取何種方法，顯示影像控制裝置1 04均可藉由所假 定之觀察者的位置、及從端末位置偵測感測器1 02所取得 Φ 之顯示器101的位置及斜率，推測顯示器101與觀察者之 間的位置關係，而判斷出觀察者位於一般視域、重覆區 域、及遮蔽區域的哪個位置。 在此說明本實施型態的作用效果。於本實施型態中’ 除了上述第1實施型態的作用效果之外，更藉由偵測出光 源的位置及對觀察者的視線之斜率或是當中任一項，而能 夠偵測出觀察者與顯示畫像之間的相對位置關係。 • 〈第3實施型態〉 以下係顯示第3實施型態之畫像提示裝置的構成。此 畫像提示裝置1 〇〇b，如第1 5圖所示般，係由：光源陣列 1 〇 1 a、光線控制元件1 0】b、觀察者位置偵測感測器1 03、 及顯示影像控制裝置1 04所構成。本實施型態之畫像提示 裝置100b與第1實施型態的不同處在於，顯示影像控制 裝置1 04並未偵測顯示器1 0 1的位置，而僅以觀察者的位 置來控制顯示於光源陣列1 0 1 a之內容。 與第1實施型態相同，光源陣列1 〇 I a例如可構成爲 -26- 1380052 液晶顯示器的各像素，或配置led等發光體。 與第1實施型態相同，光線控制元件1 〇 1 b可爲視差 屏障，亦可爲柱狀透鏡般的光學元件，或是全像光學元件 (HOE : Holographic Optical Element)等之光學元件。 與第1實施型態相同，觀察者位置偵測感測器1 03， 可爲保持於觀察者之加速度感測器、紅外線感測器、超音 波感測器、或是攝影機，或是裝設於顯示器101之紅外線 感測器、超音波感測器、或是攝影機。關於觀察者位置偵 測感測器1 03的動作，可藉由與第1實施型態中所記載的 方法爲同樣之方法，而偵測出觀察者的位置，亦即進行觀 察之觀察者雙眼的位置及視線方向當中至少一項以上》 顯示影像控制裝置1 04係從觀察者位置偵測感測器 1 03當中接受觀察者的位置資訊，並根據所接受之位置資 訊，而控制提示於光源之資訊。 接下來係一邊與第]實施型態的方法進行比較，一邊 說明本實施型態之顯示影像控制裝置1 04用以控制提示於 光源之資訊的具體方法。 於第1實施型態中，係藉由端末位置偵測感測器1 02 偵測出顯示器1 〇〗的位置，並藉由與於觀察者位置偵測感 測器〗03中所取得之觀察者的位置之間的相對關係，而判 斷出觀察者位於對各光源之一般視域、重覆區域、及遮蔽 區域的哪個位置。於本實施型態中，並不使用端末位置偵 測感測器102，而是預先決定（假定）顯示器]〇1的位置， 之後推測出對於所假定之顯示器1 0〗的位置之觀察者的相 -27- 1380052 對位置，藉此推測觀察者位於一般視域、重覆區域、及遮 蔽區域的哪個位置。 預先假定之顯示器1 〇 1的位置’能夠以對初期狀態時 的觀察者位置爲正面等，或是僅預先記憶顯示器】〇】的初 期位置，並設定顯示器101之後不再移動，或是假定爲觀 察者的視線中心經常觀看顯示器101的中心。於使用裝設 於顯示器101之紅外線感測器、超音波感測器、或是攝影 機作爲觀察者位置偵測感測器1 03時，由於所偵測之觀察 者的位置自然而然的會成爲對顯示器101之觀察者的相對 位置，因此，顯示影像控制裝置1 04不需特別假定顯示器 101的位置，而能夠正確地推測顯示器101與觀察·者位置 之間的相對關係- 不論採取何種方法，均可藉由所假定之顯示器101的 位置、及從觀察者位置偵測感測器】03所取得之觀察者的 位置，推測顯示器1 0 1與觀察者之間的位置關係，而判斷 出觀察者位於一般視域、重覆區域、及遮蔽區域的哪個位 置’因此可藉由與第1實施型態中所記載者爲同樣之處 理’而實現本實施型態之畫像提示裝置1 00b。 在此說明本實施型態的作用效果。於本實施型態中， 除了上述第】實施型態的作用效果之外，更藉由偵測出觀 察顯示畫像之觀察者的雙眼位置及視線方向當中至少一 項’而能夠偵測出觀察者與顯示畫像之間的相對位置關 係。 •28- 1380052 【圖式簡單說明】 第1圖係顯不使用視差屏障（Parallax Barrier)之顯示 器的構成之構成圖。 第2圖係顯示使用陣列透鏡薄片（Lenticular Sheet)之 顯示器的構成之構成圖。 第3圖係顯示用以說明使用陣列透鏡薄片之顯示器的 視域之說明圖。 第 4 圖係顯示用以說明使用 IPdntegral Photography :立體照相）方式之顯示器的視域之說明圖。 第5圖係顯示於使用陣列透鏡薄片之顯示器中產生重 覆畫像之原理的說明圖。 第6圖係顯示第〗實施型態之畫像提示裝置的構成之 構成圖。 第7圖係顯示使用視差屏障之顯示器的視線之說明 圖。 第8圖係顯示使用視差屏障之顯示器的視域之說明 圖。 第9圖係顯示於使用視差屏障之顯示器中產生重覆畫 像之例子的說明圖。 第10圖係顯示於使用視差屏障之顯示器中提示一般 畫像時之說明圖。 第11圖係顯示於使用視差屏障之顯示器中’改變爲 重覆畫像且提示一般畫像時之說明圖。 第12圖係顯示於使用視差屏障且於顯示器中進行畫 -29- 1380052 像控制時，將遮蔽區域分爲2等分之說明圖。 第13圖係顯不使用柱狀透鏡（Cylindrical Lens)之顯 示器的說明圖。 第〗4圖係顯示第2實施型態之畫像提示裝置的構成 之構成圖。 第15圖係顯示第3實施型態之畫像提示裝置的構成 之構成圖。 【主要元件符號說明】 1〜8 :光源 1 0 :視差屏障 1 1 :陣列透鏡薄片 100、100a、l〇〇b:畫像提示裝置 1 0 1 :顯示器 1 Ο 1 a :光源陣列（光源手段） 1 0 1 b :光線控制元件（光線控制手段） 1 02 :端末位置偵測感測器（偵測手段） 1 03 :觀察者位置偵測感測器（偵測手段） 1 04 :顯示影像控制裝置（畫像控制手段） A ~ C :狹縫 a〜e、b 1、b2 :三維像素 P :觀察者 -30-

Claims (1)

1380052 第096124352號專利申請案中文申請專利範圍修正本 民國101年9月17日修正 十、申請專利範圍 1. 一種畫像提不裝置’其特徵爲具備： 光源手段，係具有發出對應於構成所提示的畫像之多 數個像素之光的光源；及 光線控制手段，係限制由從上述光源手段所發出的光 所構成之畫像的視認區域；及 偵測手段，係偵測出’觀察由從上述光源手段所發出 的光所構成之畫像之觀察者的眼睛，與上述光源手段及光 線控制手段之間的相對位置關係；及 畫像控制手段’係因應由上述偵測手段所偵測之位置 關係，以將構成視認區域由上述光線控制手段所限制之畫. 像之光的顯示內容予以變更之方式，控制上述光源手段； 重覆區域，是在可以視認由來自上述光源手段之一個 光源的光所構成的畫像之預先設定的一般視域，可以視認 與被視認的畫像爲相同畫像的重覆畫像的區域，而且是與 前述一般視域位在不同位置的區域； 上述畫像控制手段，於藉由上述偵測手段判斷到觀察 者位於上述重覆區域的場合，係以不輸出對應於爲上述~ 般視域的位置之畫像之方式，控制上述光源手段。 2. 如申請專利範圍第1項所記載之畫像提示裝置， 其中，上述光源手段係使用光源陣列以提示畫像》 3-如申請專利範圍第1或2項所記載之畫像提示裝 1380052 1_ d 置，其中上述光線控制手段，爲連續配置有柱狀透鏡之陣 列透鏡薄片。 4. 如申請專利範圍第1或2項所記載之畫像提示裝 置，其中上述光線控制手段，爲週期地配置有垂直狹縫之 視差屏障。 5. 如申請專利範圍第1或2項所記載之畫像提示裝 置，其中上述光線控制手段，爲能夠電性控制折射率或振 幅透射率之液晶透鏡或全像光學元件。 6. 如申請專利範圍第1或2項所記載之畫像提示裝 置，其中上述光線控制手段，爲以二維方式配置有透鏡之 透鏡陣列。 7. 如申請專利範圍第1或2項所記載之畫像提示裝 置，其中上述偵測手段係偵測出，由上述光源手段及上述 光線控制手段所構成之顯示器手段的位置、對觀察者的視 線之斜率、或觀察由上述顯示器手段所顯示的畫像之觀察 者的眼睛的位置及視線方向中之至少一項以上。 8. 如申請專利範圍第1項所記載之畫像提示裝置， 其中遮蔽區域，爲無法觀察到來自於上述一個光源的光之 區域； 上述畫像控制手段，於上述偵測手段偵測爲上述觀察 者位於上述遮蔽區域時，係以不輸出對應於上述一般視域 之畫像之方式，控制上述光源手段。 9. 如申請專利範圍第8項所記載之畫像提示裝置， 其中上述畫像控制手段，於上述偵測手段偵測爲觀察者位 -2- 1380052

Θ曰修(¾正替換頁’ 於對上述一個光源而言爲重覆區域時，係以對於由以該位 置爲一般視域之其他光源中所發出的光所構成之畫像，使 供構成該畫像之用的光由前述一個光源發出的方式，控制 上述光源手段。 ίο. —種畫像提示裝置的畫像提示方法，爲具備光源 手段’係具有發出對應於構成所提示的畫像之多數個像素 之光的光源；及光線控制手段，係限制由從上述光源手段 所發出的光所構成之畫像的視認區域之畫像提示裝置的畫 像提示方法，其特徵爲： 係具備：偵測步驟，係偵測出，觀察由從上述光源手 段所發出的光所構成之畫像之觀察者的眼睛，與上述光源 手段及光線控制手段之間的相對位置關係；及 畫像控制步驟，係因應由上述偵測步驟所偵測之位置 關係，以將構成視認區域由上述光線控制手段所限制之畫 像之光的顯示內容予以變更之方式，控制上述光源手段； 重覆區域，是在可以視認由來自上述光源手段之一個 光源的光所構成的畫像之預先設定的一般視域，可以視認 與被視認的畫像爲相同畫像的重覆畫像的區域，而且是與 前述一般視域位在不同位置的區域： 上述畫像控制步驟，於藉由上述偵測步驟判斷到觀察 者位於上述重覆區域的場合’係以不輸出對應於爲上述一 般視域的位置之畫像之方式，控制上述光源手段。