TWI446007B - Three - dimensional image display device and three - dimensional image display method - Google Patents

Three - dimensional image display device and three - dimensional image display method Download PDF

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Description

三次元影像顯示裝置及三次元影像顯示方法
本發明主張日本申請案JP2011-23197(申請日：2011/02/04)之優先權，內容亦參照其全部內容。
本發明之實施形態關於三次元影像顯示裝置及三次元影像顯示方法。
可以動畫顯示之三次元影像顯示裝置、所謂三次元顯示器習知者有各種方式。近年來，特別是平板型、而且無須專用眼鏡等之方式之要求變高。此種形態之三次元影像顯示裝置之習知者，係在直視型或投影式液晶顯示裝置或電漿顯示裝置等之畫素位置被固定之顯示面板(以下亦稱為顯示裝置)之前方，設置控制來自顯示面板之光線而使朝向觀察者之光線控制元件的方式。
光線控制元件，係進行光線之控制而使在光線控制元件上之同一位置也會因為角度而觀察出不同影像。具體言之為，僅提供左右視差(水平視差)時係使用縫隙陣列(slit array)或雙凸片(圓柱型透鏡陣列)，包含上下視差(垂直視差)時係使用針孔陣列(pin hole array)或複眼透鏡陣列(fly’s eye lens array)。使用光線控制元件之方式另外被分類為雙眼式、多眼式、超多眼式(多眼式之超多眼條件)、積分成像(intergral imaging)。彼等之基本原理實質上和約100年前發明之立體照片使用者為同一。
其中，積分成像方式具有視點位置之自由度高、可以享受立體視覺之特徵，僅有水平視差而無垂直視差時，高解像度之顯示裝置之實現較為容易。相對於此，2眼方式或多眼方式時，立體視覺之視點位置之範圍、亦即視覺區域狹窄，存在著不容易觀看之問題，但是就三次元影像顯示裝置之構成而言最為單純，顯示影像亦可以容易作成。
使用縫隙陣列或雙凸片之直視型裸眼三次元影像顯示裝置，基於光線控制元件之開口部之週期構造與平面顯示裝置之畫素之週期構造之干涉而容易產生莫爾條紋(moire)或色莫爾條紋。其對策可採用使光線控制元件之開口部之延伸方向傾斜之方法。但是，僅賦與光線控制元件之開口部傾斜並無法完全消除莫爾條紋，因此提案追加擴散成份而消除莫爾條紋之方法。但是，該方法會惡化視差資訊(藉由觀看角度來變化可觀看之影像資訊)之分離，無法避免畫質之劣化。使光線控制元件之開口部傾斜時，光線控制元件與畫素之位置關係之週期性越高，越是容易產生莫爾條紋，週期性低則不容易產生莫爾條紋。週期性低而欲進行三次元影像顯示時，影像資料之並列替換之配置處理變為複雜，電路規模或必要之記憶體變大之問題存在。另外，削減記憶體之並列替換之映射方式為習知。
如上述說明，使光線控制元件之開口部傾斜設置之習知三次元影像顯示裝置，存在著無法兼顧莫爾條紋之消除與影像處理之效率。
本實施形態之三次元影像顯示裝置，其特徵為具備：顯示部，其畫素沿著第1方向以及和該第1方向呈正交的第2方向以矩陣狀配列而成；及光線控制元件，其具備和上述顯示部呈對向配置，於上述第2方向以大略直線狀延伸，配列於上述第1方向之複數個光學開口部；假設M為1以上之整數，將上述畫素分割成為具有並列於第1方向之M色成份的M個子畫素，上述光學開口部之第1方向之週期為P，上述光學開口部之第2方向之週期為Q，上述畫素之第1方向之週期為A，上述畫素之第2方向之週期為B時，Q/B為整數N，M×P/A為非整數，(Q/B)/(P/A)為非整數。
以下參照圖面詳細說明一實施形態之三次元影像顯示裝置。
參照圖1～圖4(c)說明各實施形態之三次元影像顯示裝置之概要。於積分成像方式或多眼方式，通常視野距離有限，因此以該視野距離中之透視投影影像可以被實際看到的方式作成顯示影像。
圖1表示各實施形態之三次元影像顯示裝置之概略斜視圖。圖1之進行三次元影像之顯示的顯示裝置，係具備平面影像顯示部331，用於將作為平面影像之視差合成影像予以顯示。於該平面影像顯示部331之前面，設置控制來自該顯示部331之光線的光線控制元件332。該光線控制元件332可為如圖2(a)所示雙凸片334、如圖2(b)所示縫隙陣列板333，或電氣上具有透鏡效果或可進行縫隙之ON/OFF的開關型(主動型)光線控制元件。於此，光線控制元件332係具備光學開口部，當光線控制元件為雙凸片334時，光學開口相當於各圓柱透鏡，當光線控制元件為縫隙陣列板333時，光學開口相當於設於縫隙陣列板333之各縫隙。該光線控制元件332之光學開口，實質上用於限制由顯示部331朝向三次元影像之視覺區域之光線，係對應於構成顯示部331上所顯示二次元影像之各要素影像而設置。因此，顯示部331上所顯示輸出影像，係由和光線控制元件332之光學開口之數對應之數之要素影像構成。結果，要素影像介由光線控制元件332之光學開口投射至視覺區域內之空間，而使三次元影像被顯示於三次元影像顯示裝置之前面或背面。另外，於以下實施形態中，該光學開口，係以開口(透鏡或縫隙)之延伸方向對於平面影像顯示裝置之縱向畫素列呈傾斜而被配置。於圖2(a)、2(b)，Ps表示光學開口部之水平間距，於圖2(b)，Pp表示縫隙之寬度。另外，開關型之光線控制元件，可為例如以一對基板挾持液晶層，針對在一對基板之其中一方基板被週期性配列之電極，與在另一方基板上被形成之電極之間施加電壓，於液晶層產生電場分布，變化液晶層之配向，而產生作為透鏡機能之折射率分布者，或者使輸入由液晶等構成之複折射透鏡之偏光藉由另一液晶格予以切換者。
圖3(a)～(c)表示三次元影像顯示裝置之全體概略之斜視圖。必要時，於平面影像顯示部331與光線控制元件332之間設置間隔件(玻璃基板、樹脂基板、薄膜、擴散板等或其之組合)。圖3(a)表示三次元影像顯示裝置之前面、驅動部310、多視點影像記憶/輸入部312、及影像處理部314構成之控制部之正面圖。圖3(b)表示三次元影像顯示裝置之影像配置之平面圖，圖3(c)表示三次元影像顯示裝置之側面圖。如圖1～圖2(b)所示，三次元影像顯示裝置係具備：液晶顯示元件等之平面影像顯示部331及具有光學開口的光線控制元件332。
於三次元影像顯示裝置，在水平方向之視角341及垂直方向之視角342之範圍內，由眼睛之位置介由光線控制元件332觀察平面影像顯示部331而可以觀察到顯示於平面影像顯示部331之前面及背面的立體影像。其中，平面影像顯示部331之畫素數，係以成為正方形之最小單位之畫素群計數時之個數。作為一例可設為橫向(水平方向)3840畫素，縱向(垂直方向)2160畫素，各最小單位之畫素群係包含R(紅)、G(綠)、B(藍)之子畫素。
於圖3(b)，光線控制元件332與視覺距離面343之間之視覺距離L，在光線控制元件之光學開口部之水平方向之間距Ps、光線控制元件與平面影像顯示部之間之間隙d被決定之後，要素影像之間距Pe可由視覺距離面343上之視點藉由光學開口中心投射至顯示面上之間隔予以決定。符號346表示連結視點位置與各光學開口中心之線，視覺區域寬度W可由要素影像彼此重疊於顯像裝置之顯示面上之條件來決定。如上述說明，要素影像相當於子畫素之集合所表示之二次元合成影像(最終之輸出影像、亦即視差合成影像之一部分)，該子畫素為用於產生通過光線控制元件332之某一光學開口而朝向光線控制元件332與視覺距離面343之間之視覺區域的光線束者。複數個要素影像被顯示於顯示部331藉由彼等之投射而產生三次元影像。
該視差合成影像，係藉由來自驅動部310之顯示信號之對平面影像顯示部331進行驅動而被顯示於平面影像顯示部331。驅動部310，係具備作為周邊裝置之多視點影像記憶/輸入部312，用於對多視點影像群或彼等構成之連結影像等進行壓縮後作為立體影像資料予以記憶或輸入。另外，驅動部310，係具備作為周邊裝置之影像處理部314，用於將多視點影像記憶/輸入部312之影像資料轉換為視差合成影像，而抽出畫素資料。
在將光學開口之水平間距Ps或其整數倍設定為子畫素間距Pp之整數倍的平行光線一次元積分成像方式中，對應於各光學開口被設定之有助於立體影像顯示的要素影像之平均間距Pe或其整數倍，並非子畫素間距Pp之整數倍，而是較整數稍大之伴隨著尾數。即使光學開口之水平間距Ps或其整數倍，非被設定為子畫素間距Pp之整數倍(未形成平行光線群)的廣義之一次元積分成像方式中，一般之要素影像之平均間距Pe或其整數倍，同樣亦為偏離子畫素間距Pp之整數倍而伴隨著(多出)尾數者。相對於此，在多眼方式之中，要素影像之平均間距Pe或其整數倍，係被設定為子畫素間距Pp之整數倍。光線控制元件之光學開口對於畫素列以tan-1 (1/S)之角度呈傾斜而被設置的一次元積分成像方式，係將光學開口之水平間距Ps除以子畫素水平間距Pp獲得之值與S之積，再度除以色成份數(通常為3)獲得之值(整數)定義為「視差數」。例如於tan-1 (1/4)之角度，Ps/Pp=12時，視差數為12×4/3=16，於tan-1 (1/6)之角度，Ps/Pp=4.5時，視差數為4.5×6/3=9。
圖4(a)～(c)表示具有平行光線之組合條件的一次元積分成像方式、及多眼方式之視差影像及立體影像之構成方法之圖。顯示之物體(被攝像體)421，實際上係被投射至和配置有三次元影像顯示裝置之光線控制元件之面位於同一位置的投影面422。此時，如圖4(a)所示，一次元積分成像方式係以成為垂直方向透視投影、水平方向平行投影的方式，以和投影面平行、位於正面(上下方向之中央)而且沿著朝向視覺距離面內某一投影中心線423之投影線425被進行投影。投影線雖於水平方向不交叉，但於垂直方向被交叉於投影中心線。各投影方向對應於視差編號，但各方向並非等角度，而是於視覺距離面(投影中心線)上成為等間隔。亦即，相當於使攝影機等間隔平行移動(方向一定)於投影中心線上而攝影。多眼方式之投影法，係針對投影中心點施行透射投影。另外，一次元積分成像方式，係和多眼方式同樣在通常之透射投影時，除立體影像產生些微之變形以外實質上並無問題。如此被投影之各視差成份影像426，係對應於各畫素列被分割，必要時進行細化處理，而如圖4(c)所示隔開光線控制元件之水平間距Ps對應之間隔，互相分離被配置於視差合成影像427上。各光學開口為斜向，因此視差成份影像426上之同一列，於視差合成影像上雖配置於大略垂直方向，但於各部分係和光學開口一致而被傾斜配置。各視差成份影像，於視差合成影像上係以交錯狀(interleave)被配置而形成要素影像陣列。
(第1實施形態)
圖5表示第1實施形態之三次元影像顯示裝置使用之畫素與光線控制元件之位置關係之一例。斜線表示光線控制元件之光學開口之中間線、亦即光線控制元件為透鏡陣列時表示透鏡境界，光線控制元件為縫隙陣列時表示縫隙之中間線。光線控制元件之光學開口部之傾斜角度，相對於畫素列為tan-1 (9/1.6)(=tan-1 (1/5.625))。各畫素被分割為具有橫向並列之3色成份(R、G、B)之3個子畫素，光學開口部之橫向週期P、亦即如圖5所示斜線之橫向間隔，並非畫素之橫向間距(橫向週期)A之整數倍而是1.6倍。光學開口部之縱向週期Q、亦即如圖5所示斜線之縱向間隔，係畫素之縱向間距(縱向週期)B之整數倍、亦即9倍(N=(Q/B)=9)。另外，(N/(P/A))、亦即9/1.6(=5.625)並非整數倍、亦即為非整數，2×9/1.6亦為非整數。如上述說明，藉由設定光學開口部之縱向週期成為畫素之縱向週期之整數倍(9倍)，則在將所輸入之多視點影像輸出至平面影像顯示部的影像替換映射處理時，關於多視點影像之視點編號及座標，在所輸出之影像中係成為9畫素行分之週期，映射所必要之記憶體為9行分。另外，映射之詳細如後述說明。
本實施形態中，光學開口部之橫向週期Ps並非畫素之橫向週期Pp之整數倍，光線控制元件與畫素之位置關係之週期性低至可以消除莫爾條紋(moire)之程度。另外，光學開口部之橫向週期P之5倍，係和畫素之橫向週期A之8倍一致。亦即設定P/A為整數倍時，成為整數之最小之值為8。該值係滿足9/2(=N/2)以上、9×10(=N×10)以下之條件。
如上述說明，將光學開口部之橫向週期之整數倍與畫素之橫向週期之整數倍成為一致之週期，設為正好畫素之整數列分之同時，藉由設定光學開口部之縱向週期成為畫素之整數行分，如此則，可使週期性低至可以消除莫爾條紋之程度，而且影像替換處理之映射必要之記憶體只需要畫素之整數(9)行×整數(8)列分，此為其優點。
藉由採用上述構成可以兼顧莫爾條紋消除與影像處理之效率化。將M設為1以上之整數，畫素具有在水平方向(橫向)具備M色成份之M個子畫素。於該第1實施形態及如後述說明之第2-第5實施形態，M設為3。如此則，於橫向在光學開口部之1橫向週期，於縱向在(N/(P/A))畫素行之範圍內，存在著N×M、亦即9×3=27個子畫素。因此，1視點分被分配3色成份時，可實施9視點分之分配，9視點之影像之各1畫素分(具有3色成份)之資訊於此範圍實施映射乃適當者。僅有2視點分之輸入影像時，將該2視點之影像適當轉換為9視點分，則可以和9視點之情況實施同樣之映射。
又，於第1實施形態中，設於平面影像顯示裝置之彩色濾光片係如圖5所示為縱條紋配列，此於以下之第2-第4實施形態亦同樣。
(第2實施形態)
圖6表示第2實施形態之三次元影像顯示裝置使用之畫素與光線控制元件之位置關係。於該第2實施形態，係和第1實施形態同樣，光線控制元件之光學開口部於縱向為畫素9行分之週期，但和第1實施形態不同者為光學開口部之傾斜角度及橫向週期。光線控制元件之光學開口部之傾斜角度，相對於畫素列為tan-1 (9/1.56522)(=tan-1 (1/5.75))。畫素被分割為具有橫向並列之3色成份(R、G、B)之3個子畫素，光學開口部之橫向週期P、亦即如圖6所示斜線之橫向間隔，並非畫素之橫向週期A之整數倍而是1.56522倍。光學開口部之縱向週期Q、亦即如圖6所示斜線之縱向間隔，係畫素之縱向週期B之整數倍、亦即9倍(N=(Q/B)=9)。另外，(N/(P/A))、亦即9/1.56522(=5.75)並非整數，其之2倍、亦即2×9/1.56522亦非為整數。另外，光學開口部之橫向週期P之23倍，與畫素之橫向週期A之36倍成為一致。亦即P/A設為整數倍時成為整數之最小值為36。該值滿足9/2(=N/2)以上、9×10(=N×10)以下之條件。
如上述說明，將光學開口部之橫向週期之整數倍與畫素之橫向週期之整數倍成為一致之週期，設為正好畫素之整數列分之同時，藉由設定光學開口部之縱向週期成為畫素之縱向週期之整數倍，如此則，可使週期性低至可以消除莫爾條紋之程度，而且影像替換處理之映射必要之記憶體只需要畫素之整數(9)行×整數(36)列分，此為其優點。
藉由採用上述構成可以兼顧莫爾條紋消除與影像處理之效率化。於橫向在光學開口部之1橫向週期，縱向在(N/(P/A))畫素行之範圍內，存在著N×M、亦即9×3=27個子畫素。因此，1視點分被分配3色成份時，可實施9視點分之分配，9視點之影像之各1畫素分(具有3色成份)之資訊於此範圍實施映射乃適當者。僅有2視點分之輸入影像時，將該2視點之影像適當轉換為9視點分，則可以和9視點之情況實施同樣之映射。
(第3實施形態)
圖7表示第3實施形態之三次元影像顯示裝置使用之畫素與光線控制元件之位置關係。於該第3實施形態，係和第1、第2實施形態同樣，光線控制元件之光學開口部於縱向為畫素9行分之週期，但和第1、第2實施形態不同者為光學開口部之傾斜角度及橫向週期。光線控制元件之光學開口部之傾斜角度，相對於畫素列為tan-1 (9/1.55172)(=tan-1 (1/5.8))。畫素被分割為具有橫向並列之3色成份(R、G、B)之3個子畫素，光學開口部之橫向週期P、亦即如圖7所示斜線之橫向間隔，並非畫素之橫向週期A之整數倍而是1.55172倍。光學開口部之縱向週期Q、亦即如圖7所示斜線之縱向間隔，係畫素之縱向週期B之整數倍、亦即9倍(N=(Q/B)=9)。另外，(N/(P/A))、亦即9/1.55172(=5.8)並非整數，其之2倍亦非為整數。另外，光學開口部之橫向週期P之29倍，與畫素之橫向週期之45倍成為一致。亦即P/A設為整數倍時成為整數之最小值為45。該值滿足9/2(=N/2)以上、9×10(=N×10)以下之條件。
如上述說明，將光學開口部之橫向週期之整數倍與畫素之橫向週期之整數倍成為一致之週期，設為正好畫素之整數列分之同時，藉由設定光學開口部之縱向週期成為畫素之縱向週期之整數倍，如此則，可使週期性低至可以消除莫爾條紋之程度，而且影像替換處理之映射必要之記憶體只需要畫素之整數(9)行×整數(45)列分，此為其優點。
藉由採用上述構成可以兼顧莫爾條紋消除與影像處理之效率化。於橫向在光學開口部之1橫向週期，於縱向在(N/(P/A))畫素行之範圍內，存在著N×M、亦即9×3=27個子畫素。因此，1視點分被分配3色成份時，可實施9視點分之分配，9視點之影像之各1畫素分(具有3色成份)之資訊於此範圍實施映射乃適當者。僅有2視點分之輸入影像時，將該2視點之影像適當轉換為9視點分，則可以和9視點之情況實施同樣之映射。
(第4實施形態)
圖8表示第4實施形態之三次元影像顯示裝置使用之畫素與光線控制元件之位置關係。於該第4實施形態，係和第1～第3實施形態同樣，光線控制元件之光學開口部於縱向為具有畫素9行分之週期，但和第1～第3實施形態不同者為光學開口部之傾斜角度及橫向週期。光學開口部之傾斜角度，相對於畫素列為tan-1 (9/1.54286)(=tan-1 (1/5.833))。畫素被分割為具有橫向並列之3色成份(R、G、B)之3個子畫素，光學開口部之橫向週期P、亦即如圖8所示斜線之橫向間隔，並非畫素之橫向週期A之整數倍而是1.54286倍。光學開口部之縱向週期Q、亦即如圖8所示斜線之縱向間隔，係畫素之縱向週期B之整數倍、亦即9倍(N=(Q/B)=9)。另外，(N/(P/A))、亦即9/1.54286(=5.833)並非整數，其之2倍亦非為整數。另外，光學開口部之橫向週期P之35倍，與畫素之橫向週期之54倍成為一致。亦即P/A設為整數倍時成為整數之最小值為54。該值滿足9/2(=N/2)以上、9×10(=N×10)以下之條件。
如上述說明，將光學開口部之橫向週期之整數倍與畫素之橫向週期之整數倍成為一致之週期，設為正好畫素之整數列分之同時，藉由設定光學開口部之縱向週期成為畫素之縱向週期之整數倍，如此則，可使週期性低至可以消除莫爾條紋之程度，而且影像替換處理之映射必要之記憶體只需要畫素之整數(9)行×整數(54)列分，此為其優點。
藉由採用上述構成可以兼顧莫爾條紋消除與影像處理之效率化。於橫向在光學開口部之1橫向週期，於縱向在(N/(P/A))畫素行之範圍內，存在著N×M、亦即9×3=27個子畫素。因此，1視點分被分配3色成份時，可實施9視點分之分配，9視點之影像之各1畫素分(具有3色成份)之資訊於此範圍實施映射乃適當者。僅有2視點分之輸入影像時，將該2視點之影像適當轉換為9視點分，則可以和9視點之情況實施同樣之映射。
(比較例)
圖9表示比較例之三次元影像顯示裝置使用之畫素與光線控制元件之位置關係。於該比較例，係和第1～第4實施形態同樣，光線控制元件之光學開口部係於縱向具有畫素9行分之週期，但和第1～第4實施形態不同者為光學開口部之傾斜角度及橫向週期。光線控制元件之光學開口部之傾斜角度，相對於畫素列為tan-1 (9/1.5)(=tan-1 (1/6))。畫素被分割為具有橫向並列之3色成份(R、G、B)之3個子畫素，光學開口部之橫向週期P、亦即如圖9所示斜線之橫向間隔，並非畫素之橫向週期A之整數倍而是1.5倍。光學開口部之縱向週期Q、亦即如圖9所示斜線之縱向間隔，係畫素之縱向週期B之整數、亦即9倍(N=(Q/B)=9)。但是，(N/(P/A))、亦即9/1.5(=6)為整數，其之2倍亦為整數。另外，光學開口部之橫向週期之2倍，與畫素之橫向週期之3倍成為一致。亦即P/A設為整數倍時成為整數之最小值為3。該值未滿足9/2(=N/2))以上、9×10(=N×10)以下之條件。如此之週期性太高時會產生莫爾條紋。而較為不好。
(第5實施形態)
圖10表示第5實施形態之三次元影像顯示裝置使用之畫素與光線控制元件之位置關係。於該第5實施形態，係和第1～第4實施形態不同，光線控制元件之光學開口部於縱向為具有畫素4行分之週期。光學開口部之傾斜角度，相對於畫素列為tan-1 (4/0.70588)(=tan-1 (1/5.667))。畫素被分割為具有橫向並列之3色成份(R、G、B)之3個子畫素，光學開口部之橫向週期P、亦即如圖10所示斜線之橫向間隔，並非畫素之橫向週期A之整數倍而是0.70588倍。光學開口部之縱向週期Q、亦即如圖10所示斜線之縱向間隔，係畫素之縱向週期B之整數倍、亦即4倍(N=(Q/B)=4)。另外，(N/(P/A))、亦即4/0.70588(=5.667)並非整數，其之2倍亦非為整數。另外，光學開口部之橫向週期P之3倍，與畫素之橫向週期之3倍成為一致。亦即P/A設為整數倍時成為整數之最小值為3。該值滿足4/2(=N/2)以上、4×10(=N×10)以下之條件。
如上述說明，將光學開口部之橫向週期之整數倍與畫素之橫向週期之整數倍成為一致之週期，設為正好畫素之整數列分之同時，藉由設定光學開口部之縱向週期成為畫素之縱向週期之整數倍，如此則，可使週期性低至可以消除莫爾條紋之程度，而且影像替換處理之映射必要之記憶體只需要畫素之整數(4)行×整數(3)列分，此為其優點。
藉由採用上述構成可以兼顧莫爾條紋消除與影像處理之效率化。於橫向在光學開口部之1橫向週期，於縱向在(N/(P/A))畫素行之範圍內，存在著N×M、亦即4×3=12個子畫素。因此，1視點分被分配3色成份時，可實施4視點分之分配，4視點之影像之各1畫素分(具有3色成份)之資訊於此範圍實施映射乃適當者。僅有2視點分之輸入影像時，將該2視點之影像適當轉換為4視點分，則可以和4視點之情況實施同樣之映射。
(模擬結果)
一實施形態之三次元影像顯示裝置使用之畫素與光線控制元件之週期、位置關係、角度(傾斜角度)之組合例，以及彼等情況下之映射容量(必要列數)及模擬結果被圖示於圖11。其中，LCM(P、A)之列表示P/A設為整數倍時成為整數之最小之值，欲抑制莫爾條紋之產生時較好是N/2以上，欲節省映射必要之記憶體容量時較好是10×N以下者。映射容量(map size)小而特別好者於「map size」之列以雙重圓圈表示，映射容量無特別限制時以圓圈表示者亦為無問題。於右端之「moire」之列，莫爾條紋抑制效果特別好者以雙重圓圈表示，相較於雙重圓圈者莫爾條紋雖有殘餘但乃於容許範圍以下者以圓圈表示。莫爾條紋被特別抑制之構成，其之(Q/B)/(P/A)之值為視差數×(0.55～0.8)之範圍，或者視差數×(1.25～1.45)前後之範圍。特別好者為視差數×(0.6～0.65)之範圍，或者視差數×(1.4～1.45)之範圍。視差數為大的值時，關於視差數除以適當整數所獲得之值，上述之範圍乃較好之範圍。
圖12表示比較例之三次元影像顯示裝置使用之畫素與光線控制元件之週期、位置關係、角度(傾斜角度)之組合例，以及彼等情況下之映射容量(必要列數)及模擬結果。彼等因為(P/A)/(Q/B)或者2×(P/A)/(Q/B)為整數導致週期性太高，容易產生莫爾條紋，較為不好。於右端之「moire」之列，莫爾條紋特別容易產生者以「×」表示，莫爾條紋容易產生者以「△」表示。莫爾條紋特別容易產生之構成，其之(Q/B)/(P/A)之值為視差數×(0.8～1.2)前後之範圍。視差數為大的值時，關於視差數除以適當整數所獲得之值，上述之範圍乃較不好之範圍。
圖13、14表示一實施形態之三次元影像顯示裝置使用之畫素與光線控制元件之位置關係、及分配給各子畫素之視差編號(視點編號)之例。圖13、14之光線控制元件之傾斜角度或間距分別和圖7及圖5相同。箭頭所示之點表示，光線控制元件之各光學開口部之中間線為，位於橫向鄰接並列之2個綠色子畫素之實質中點之處。於該2個綠色子畫素，9視差之0至8為止之視差編號之中兩端之0與8被分配。被分配給子畫素之視差編號為整數之情況下，多視點影像之中僅針對單獨之視點之影像實施畫素之映射、分配。針對其他多數之子畫素，係被分配非整數之視差編號，但非整數之情況下，多視點影像之中係針對2個鄰接之視點之影像，使畫素對應於視差編號之數字比例實施平均化而加以分配。針對2個視點之畫素實施平均化，其意味著視差影像間之細化處理時影像稍微劣化，因此不進行細化處理、亦即被分配給整數之視差編號的子畫素較多乃較好者。但是，被分配給整數之視差編號的子畫素太多時，週期性變為太高，容易產生莫爾條紋。在未抑制莫爾條紋而某種程度降低週期性之構成中，分配給整數視差編號的子畫素係限定於一定之比例。於圖14之例，分配給整數視差編號的子畫素，於RGB各色為均等出現，但於圖13之例，RGB之中僅1色為整數之視差編號。此情況下，分配給整數視差編號的子畫素之色，被設為RGB之中辨識性較高、重要之色成份、亦即綠色(G)之構成時，就畫質之提升為有利者。圖13、14之例之構成均為，至少一部分綠色之子畫素被實施單獨之視點之影像畫素之映射。
圖15(a)～(b)表示由一實施形態之三次元影像顯示裝置所使用之多視點影像轉換為輸出影像之並列替換處理之映射之概略圖。基本之映射方法係和專利第4476905號公報類似。於圖15(a)所示N=9之例，左側之9視點之多視點影像之分別描繪斜線之3行之區域，係被映射至右側所示輸出影像之9行區域。被映射至輸出影像之各子畫素的，多視點影像之視差編號以及座標，係成為9行週期之配置。映射為9行週期，因此映射必要之記憶體為9行分。另外，如圖11所示，映射之列週期LCM(P、A)小者，係週期性使用9行×LCM(P、A)列分之映射，如此則更能削減必要之記憶體。另外，9視點之多視點影像，亦可由輸入之2視點以上之多視點影像實施轉換處理而產生者。
於圖15(b)所示N=4之例，左側之4視點之多視點影像之分別描繪斜線之2行之區域，係被映射至右側所示輸出影像之4行區域。被映射至輸出影像之各子畫素的，多視點影像之視差編號以及座標，係成為4行週期之配置。映射為4行週期，因此映射必要之記憶體只需4行分。另外，4視點之多視點影像，亦可由輸入之2視點以上之多視點影像實施轉換處理而產生者。
藉由如上述說明之方法，於將光線控制元件傾斜設置之三次元影像顯示裝置，光線控制元件與畫素之位置關係之週期性低至可以消除莫爾條紋之程度，而影像替換處理之映射必要之記憶體只需要N行分，因此可以兼顧莫爾條紋消除以及影像處理之效率化。
以上依據實施形態說明本發明，但是實施形態僅為一例本發明並不限定於上述實施形態，彼等實施形態可於其他各種形態被實施，在不脫離發明要旨之情況下可做各種省略、替換、變更實施。另外，彼等實施形態或其變形均包含於發明之範圍及要旨，亦包含於申請專利範圍記載之發明及均等範圍內。
310．．．驅動部
312．．．多視點影像記憶/輸入部
314．．．影像處理部
331．．．平面影像顯示部
332．．．光線控制元件
343．．．視覺距離面
346．．．連結視點位置與各光學開口中心之線
Pe．．．要素影像間距
Ps．．．光學開口部間距
d．．．光線控制元件與平面影像顯示部之間之間隙
L．．．視點距離
W．．．視覺區域寬度
圖1表示一實施形態之三次元影像顯示裝置之概略斜視圖。
圖2(a)～(b)表示一實施形態之光線控制元件之概略斜視圖。
圖3(a)～(c)表示一實施形態之三次元影像顯示裝置之要素影像間距Pe、光線控制元件之光學開口部間距Ps、光線控制元件間隙d、視覺距離L與視覺區域寬度W之關係模式圖。
圖4(a)～(c)表示具有一實施形態之平行光線之組合條件的一次元積分成像方式、及多眼方式之視差影像及立體影像之構成方法之圖。
圖5表示第1實施形態使用之畫素與光線控制元件之位置關係。
圖6表示第2實施形態之三次元影像顯示裝置使用之畫素與光線控制元件之位置關係之一例。
圖7表示第3實施形態使用之畫素與光線控制元件之位置關係之一例。
圖8表示第4實施形態使用之畫素與光線控制元件之位置關係之一例。
圖9表示比較例使用之畫素與光線控制元件之位置關係之一例。
圖10表示第5實施形態使用之畫素與光線控制元件之位置關係之一例。
圖11表示一實施形態使用之畫素與光線控制元件之位置關係、角度、週期之組合例，以及個別情況下之映射大小(必要列數)及莫爾條紋模擬結果。
圖12表示比較例使用之畫素與光線控制元件之位置關係、角度、週期之組合例，以及個別情況下之映射大小(必要列數)及莫爾條紋模擬結果。
圖13表示一實施形態使用之畫素與光線控制元件之位置關係、及分配給各子畫素之視差編號之一例。
圖14表示一實施形態使用之畫素與光線控制元件之位置關係、及分配給各子畫素之視差編號之另一例。
圖15(a)～(b)表示由一實施形態之多視點影像變化為輸出影像之並列替換處理之映射之例。

Claims (6)

  1. 一種三次元影像顯示裝置，其特徵為：具備：顯示部，其畫素沿著第1方向以及和上述第1方向呈正交的第2方向以矩陣狀配列而成；及作為複數個光學開口部之機能的光線控制元件，係和上述顯示部呈對向配置，於和上述第1方向及上述第2方向呈交叉、且具有共通之平面的第3方向以直線狀被延伸，且配列於和上述第3方向呈正交之方向；假設M為1以上之整數，將上述畫素分割成為具有並列於第1方向之M色成份的M個子畫素，上述光學開口部之第1方向之週期為P，上述光學開口部之第2方向之週期為Q，上述畫素之第1方向之週期為A，上述畫素之第2方向之週期為B時，Q/B為整數N，M×P/A為非整數，(Q/B)/(P/A)為非整數。
  2. 如申請專利範圍第1項之三次元影像顯示裝置，其中2×(Q/B)/(P/A)為非整數。
  3. 如申請專利範圍第1項之三次元影像顯示裝置，其中於該P/A之值乘上整數而獲得乘算值，該乘算值為整數的集合之中成為最小值的乘算值之值，係在N/2以上、N×10以下。
  4. 如申請專利範圍第2項之三次元影像顯示裝置，其 中上述顯示部之上述畫素係由R子畫素、G子畫素、B子畫素構成，上述光學開口部之機能係使分配給G子畫素之視差編號成為整數。
  5. 一種三次元影像顯示方法，係使用申請專利範圍第1項之三次元影像顯示裝置進行三次元影像之顯示者；其特徵為：具備：進行影像並列替換映射的步驟，用於將視點數為2以上之多視點影像輸出至上述顯示部，上述映射，係針對多視點影像之視點編號與上述第1方向之座標，於輸出影像之中使成為N畫素行分之週期而加以進行。
  6. 一種三次元影像顯示方法，係使用申請專利範圍第1項之三次元影像顯示裝置進行三次元影像之顯示者；其特徵為：具備：進行影像並列替換映射的步驟，用於將視點數N之多視點影像輸出至上述顯示部，上述映射，係針對多視點影像之視點編號與上述第1方向之座標，於輸出影像之中使成為N畫素行分之週期而加以進行。
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