TWI452340B - Dimensional image display device, image display method - Google Patents

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TWI452340B
TWI452340B TW100133442A TW100133442A TWI452340B TW I452340 B TWI452340 B TW I452340B TW 100133442 A TW100133442 A TW 100133442A TW 100133442 A TW100133442 A TW 100133442A TW I452340 B TWI452340 B TW I452340B
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Rieko Fukushima
Yuzo Hirayama
Norihiro Nakamura
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Toshiba Kk
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Description

三維影像顯示裝置、影像顯示方法
實施形態係關於三維影像顯示裝置。
可顯示動畫之三維影像顯示裝置，亦即所謂的三維顯示器中，為人所知者有許多種方式。近年來，尤其期待可開發出平面顯示器型式且不需專用眼鏡之方式的三維顯示器。不需專用眼鏡之型式的三維影像顯示裝置中，係有一種在如直視型或投影型的液晶顯示裝置或電漿顯示裝置等之像素位置被固定之顯示面板(顯示裝置)的正前方設置有光線控制元件，以控制來自顯示面板之光線的射出方向使其朝向觀察者之方式。
此方式之光線控制元件，係具有以即使觀看光線控制元件上的同一處，亦因觀看角度的不同而能夠看到不同影像之方式來控制光線之功能。具體而言，當僅賦予左右視差(所謂水平視差)時，光線控制元件係使用狹縫陣列(視差障壁)或半圓錐透鏡陣列(柱面鏡薄片)，當亦賦予上下視差(垂直視差)時，光線控制元件係使用針孔陣列或透鏡陣列。
使用光線控制元件之三維顯示器的方式，進一步可分類為雙眼式、多眼式、超多眼式(多眼式的超多眼條件)、整合影像方式(以下僅稱為II)等。雙眼式中，係在事前決定的觀察位置(視點位置)上對雙眼賦予雙眼視 差來進行立體觀看。多眼式、超多眼式等方式(僅稱為多眼方式)中，藉由構成複數個視點位置，可擴展觀看範圍，同時可看到側面(賦予運動視差)。II方式，約在100年前被發明，其係根據應用在三維照相之整合攝影(IP)的原理，II方式的三維影像顯示裝置，為人所知者有下列專利文獻1。以多眼方式或II方式所觀察之三維影像，雖有程度上的差別，但由於伴隨著運動視差，故與雙眼式的立體影像區別而稱為三維影像。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特許第3892808號
在組合有光線控制元件與平面顯示裝置之三維影像顯示裝置中，一般是採用假定視點位置來進行設計之手法。然而，此般假定視點位置來進行設計之手法中，係有視點位置受限之問題。此外，在未假定視點位置來進行設計之手法中，係有視覺區域稍窄之問題。因此，係期待一種可設法對顯示影像進行處理，而不受視點位置的限制並可最大程度地確保視覺區域之方法。
根據實施形態，係提供一種影像顯示方法，其特徵為 係具備有：次像素沿著第1方向和與前述第1方向正交之第2方向排列配置為矩陣狀之顯示部；以及是與前述顯示部相對向地配置並控制來自前述顯示部的光線之光線控制元件，並且前述光線控制元件是由在前述第1及第2方向上設置為矩陣狀之複數個第1型式的光學開口部、或是由沿著前述第2方向大致呈直線狀地延伸出並沿著前述第1方向排列配置之複數個第2型式的光學開口部中的任一種所構成之光線控制元件；以及特定出觀察位置之觀察位置偵測手段；藉由顯示出經由前述光學開口部對前述次像素而被觀察到的視差影像資訊，可在前述觀察位置上觀看三維影像之三維影像顯示裝置，因應前述觀察位置來決定分配至前述光學開口部之次像素區域，特定出前述次像素區域中所包含之在相鄰接之前述次像素區域的交界上用以劃分前述次像素之次像素區段，在對應於前述相鄰接之次像素區域，經由相鄰接之光學開口部而被觀察到之構成前述次像素區段之次像素中，生成使屬於前述相鄰接之次像素區域的視差資訊混合之次像素顯示資訊。
以下係參考圖面來說明實施形態之三維影像顯示裝置。
第1圖係概略顯示能夠以裸眼式(無眼鏡方式)，亦即以多眼方式或II方式來觀察三維影像之三維影像顯示裝置的構造之立體圖。該三維影像顯示裝置，係具備如直視型或投影型的液晶顯示裝置或電漿顯示裝置等之像素位置被固定之顯示面板(二維影像顯示裝置)1，於該顯示面板1的正前方隔著間隙(間隙)g設置有光線控制元件2，使全體構成為平面顯示器型式。該平面顯示器型式的三維影像顯示裝置中，光線從顯示面板1射出，該光線的射出方向由光線控制元件2所控制使其朝向觀察者。顯示面板1中，如一般所知者，次像素(RGB的次像素)係排列配置為矩陣狀(行列)。光線控制元件2，係以即使觀看光線控制元件上的同一處，亦因觀看角度的不同而能夠看到不同影像之方式，例如為第2圖所示，在光學開口部3的背面分別設置有由複數個次像素所構成之次像素區域4。藉此，如符號V1a、V1b及V1c所示般，觀察者因應觀察位置而經由光學開口部3觀看不同的次像素，並經由光線控制元件2觀看到因應觀察位置之顯示影像，藉此可在顯示裝置的前方或後方觀察到三維影像。順帶一提，當將相同影像顯示在次像素區域4的次像素時，即使觀察位置改變，顯示影像亦不改變，可觀察到二維影像。
此般三維影像顯示裝置的視覺區域，對於全部光學開口部3，係規定為可觀看到因應觀察位置之顯示影像之範圍，亦即經由光學開口部3觀察到次像素區域4之視覺區域所重疊之範圍6。亦即，一旦決定次像素區域4，則可 決定三維影像顯示裝置的視覺區域。
第1圖所示之三維影像顯示裝置，由於是僅賦予左右視差(所謂水平視差)來觀察三維影像之方式，故使用柱面鏡薄片作為光線控制元件2。柱面鏡薄片，如一般所知者，是由半圓錐透鏡陣列所構成。各半圓錐透鏡，就物理光學而言，由於可控制光線並容許其通過，故可稱為光學開口部3。該複數個半圓錐透鏡(光學開口部3)，分別大致在第2方向上，具體而言在大致垂直的方向(相當於第1圖之平面顯示器的短邊之方向)上直線狀地延伸出，並且複數個半圓錐透鏡(光學開口部3)沿著與第2方向正交之第1方向(相當於第1圖之平面顯示器的長邊之方向)，具體而言為水平方向排列配置為矩陣狀。
在此，在僅賦予左右視差(所謂水平視差)之方式中，可採用狹縫陣列作為亦是光學開口部3之視差障壁來取代柱面鏡薄片。該狹縫陣列(視差障壁)，其作為光學開口部3的狹縫係在第2方向上，具體而言在大致垂直的方向上直線狀地延伸出，複數個狹縫沿著第1方向，具體而言為水平方向排列配置為矩陣狀。
此外，不僅是左右視差(所謂水平視差)，且亦賦予上下視差(垂直視差)而能夠從上下方向賦予因應方向之立體觀看之三維影像顯示裝置中，係使用排列配置有複數個針孔(光學開口部3)之針孔陣列或排列配置有複數個透鏡區段(光學開口部3)之透鏡陣列作為光線控制元件。由針孔陣列或透鏡陣列所形成之垂直方向上的視差賦 予，由於與水平方向上的視差賦予相同，所以在以下的說明中，說明水平方向上的視差賦予的同時，亦說明了垂直方向上的視差賦予，故省略該說明。
第1圖、第2圖所示之三維影像顯示裝置，可藉由II方式或多眼方式來顯示三維影像。惟參考第3圖所說明之多眼方式或參考第4圖至第7圖所說明之II方式中，如以下所說明般，需注意其設計手法及影像顯示手法有所不同。
以下的說明中，多眼方式並非僅意味著多眼的方式，除了扣除雙眼式之多眼式之外，亦包含超多眼式(多眼式中具備超多眼條件之方式)。此外，參考第8圖至第24圖所說明之本實施形態之三維影像顯示裝置及顯示三維影像之方法，係取得從以視差號碼所特定之複數個視點位置中所攝影之多視點影像，並轉換為用於三維影像之像素資訊(要素影像)，並將該像素資訊賦予至顯示面板1的次像素區域。因此，就顯示出該多視點影像之觀點來看，需注意的是未明確劃分為多眼方式及II方式而能夠應用。因此，第8圖至第24圖所示之實施形態中，需注意的是並未劃分為多眼方式及II方式而記載者。
第1圖所示之三維影像顯示裝置，較佳係具備：取得用以偵測出顯示面板1前方的觀察者(圖示略)的位置之觀察位置之位置感測器5。來自該位置感測器5的感測器訊號，被傳送至顯示面板驅動器8而轉換為由特定出觀察者的位置之x、y、z座標所賦予之觀察者座標。然後，顯 示面板驅動器8因應觀察者的位置來決定次像素區域4，並依循此來生成賦予至次像素之像素資訊，並將該像素資訊賦予至顯示面板1的像素區域，而對觀察者賦予最適合於觀察三維影像之視覺區域。當將觀察者的位置(x、y、z)的基準位置設為(0、0、L)時，並不限於觀察者在以觀察距離L為基準之面內(z=L)使視點移位(x≠0或y≠0)之情形，z往較L更前方(z<L)移動或往更後方(z>L)移動，此外，即使在移動後之位置的面內使視點移位(x≠0或y≠0)時，與在z=L時觀察者觀察三維影像時相同，係因應觀察者的位置來決定次像素區域4，並將最適合於觀察三維影像之視覺區域賦予至顯示面板1。
顯示面板驅動器8，係以使位置感測器5所測得之觀察者的位置位於最適觀察位置之方式來設置顯示面板1的次像素區域4。詳細而言，將以視差號碼所特定之視差資訊賦予至該次像素區域的次像素，並將最適影像顯示在顯示面板1。此外，如後述般，被賦予至相鄰接之次像素區域4的次像素之2個視差資訊，係被混合而賦予至屬於次像素區域的交界之次像素。在此，所混合之比率，係因應以使屬於次像素區域的交界之次像素屬於相鄰接之次像素區域之方式所劃分而產生之2個區段的面積或寬度來決定。在此，當屬於次像素區域的交界之次像素僅屬於相鄰接之次像素區域的一方時，被賦予至另一方之次像素區域的次像素之1個視差資訊的混合比率為0。
上述次像素的區段，需注意的是並未決定為明確劃分 之區域，而是僅由次像素區域的寬度或大小所決定之概念上的區域。此外，位置感測器5並非實施形態之必要構成要素，亦可藉由輸入裝置，例如三維影像顯示裝置的遙控器(圖示略)，從外部賦予固定位置(從顯示面板1之最適距離或觀察者資訊)作為位置資訊，來取代該位置感測器5，或是因應該輸入位置資訊，將以視差號碼所特定之視差資訊賦予至該次像素區域的次像素，並將最適影像顯示在顯示面板1。
第2圖中，係以實線來顯示第1圖所示之一般的三維影像顯示裝置中之水平面內的光線軌跡的一例，以虛線來顯示中央與兩端之光學開口部3的視覺區域。將此設為一例者，是描繪出該位置上具有物理像素者之故，本申請案中，次像素區域4係因應觀察位置而設置，所以在光學開口部3的該位置上，會有存在次像素之情形且亦有不存在次像素之情形。第2圖所示之三維影像顯示裝置中，係顯示出以某開口間距Pe所排列配置之光學開口部3與次像素區域4在水平平面上所配置之樣態。顯示面板1，是由在顯示面板1上以所決定的像素間距來配置之複數個次像素(例如複數個R、G、B的次像素)而構成，並對應於各光學開口部3來劃分為各次像素區域4。在此，被分配至某光學開口部3之某次像素區域4，是由以對應於鄰接配置之光學開口部3之方式相鄰接的某範圍(第1比較例及第2比較例中，各次像素區域4如第3圖或第4圖所示般為整數個n，例如5個)內被設定之次像素所構成。參 考第6圖及第7圖之第3比較例中，各次像素區域4，如第3圖所示，是在由以相當於開口間距Pe之區域間距P所出現之整數個n的次像素所構成之複數個次像素區域4中使區域間距P紊亂之方式，以某週期或具有規則性地插入由(n+1)個次像素所構成之特異次像素區域4P。如之後所說明般，與比較例相對照下，本實施形態中，如第9圖所示，以與實質上由(n+1)個次像素所構成之特異次像素區域4P是以某週期或具有規則性地插入者同樣地擴展視覺區域之方式，次像素區域4的交界之次像素，被劃分為次像素的一部分(一方的區段)及剩餘部分(殘存區段)。此外，係以使該次像素的一部分(一方的區段)之一方屬於一方的次像素區域4之方式來分配，以使剩餘部分(殘存區段)屬於另一方的次像素區域4之方式來分配。因此，如第9圖所示，本實施形態中，對應於光學開口部3的開口間距Pe(固定間距)，以一定的次像素區域間距P來配置次像素區域4。如參考第12A圖至第14C圖所說明般，當觀察者在大致平行於顯示面板1之面內移動(移位)時，次像素區域4係對光學開口部3相對地移位。此外，當觀察者以朝向顯示面板1接近或遠離顯示面板1之方式移動(移位)時，該次像素區域4的區域間距P，其寬度係因應觀察者位置而成為可變。該次像素的一部分(一方的區段)及剩餘部分(殘存區段)之寬度的比率，例如被設定為次像素的1/4，且當將構成次像素之次像素的基本數目設為5時，在一定週期內，例如每(5× 4+1)個次像素顯現出同樣之次像素的一部分(一方的區段)及剩餘部分(殘存區段)之寬度的比率。
第3圖係顯示用以助於理解本實施形態之一般的多眼方式的第1比較例。第3圖所示之第1比較例中，各次像素區域4是由具有視差號碼(-2~2)之n個次像素所構成，在顯示面板1之顯示面上的區域，係重複地配置由該n個次像素所構成之通常的次像素區域4。
此般比較例1之多眼方式的三維影像顯示裝置中，係如以下所示般設定有各區段。如第2圖所示，係設定從顯示面板(顯示裝置)1的顯示面至光學開口部3的主點(柱面鏡透鏡的主點)之距離g以及從光學開口部3的主點至視覺區域基準面(視覺區域面)之距離L。在此，如第2圖所示，為了在有限距離L內使來自全部透鏡的光線群在視覺區域基準面(視覺區域面)重疊，以次像素寬度(pp=1)進行標準化後之光學開口部的開口間距Pe(固定值)，與對應於某個光學開口部3之次像素區域4的平均值P之關係，必須滿足下列關係。
Pe=P×L/(L+g)．．．(1)
從雙眼式所發展之多眼式或稠密多眼式中，係設計為：在有限距離L內由從光學開口部3所射出之相對應的光線所構成之光線群，隔著眼間間隔(IPD)或眼間間隔的1/x倍的間隔入射(聚光)於同一區域。例如，第2圖中，由通過光學開口部3的主點之主光線(以實線表示)所構成之光線群聚光於視覺區域基準面(視覺區域面)。
比較例1中，視覺區域基準面(視覺區域面)為固定，相對於此，在與該比較例相對照之之後詳述的實施形態中，在觀察者以該視覺區域基準面(視覺區域面)為基準前後移動(移位)並因應該移位使觀察位置改變之系統中，式(1)中，導入移位量△z使式(1)變形為下式：Pe=P×(Lref+△z)/{(Lref+△z)+g}．．．(1-1)
因此，之後詳述的實施形態中，因應至觀察者為止的距離(Lref+△z)使次像素區域4的寬度P成為可變。距離Lref，為至視覺區域基準面為止之基準距離。比較例1中，寬度P在距離Lref中被決定為像素間距(亦相當於像素寬度)pp的整數倍，但在實施形態中，寬度P並不限於像素間距(亦相當於像素寬度)pp的整數倍，亦可被決定為非整數倍。
在此，當假定像素間距(亦相當於像素寬度)為pp(標準化pp=1)時，pp：g=IPD/x：L(1≦x)．．．(2)
P=n．pp(n為整數)
P=n(n為整數，標準化pp=1)．．．(3)
因此，從(1)及式(3)中，係成為下列式(4)。
Pe=P×L/(L+g)=n×L/(L+g)．．．(4)
亦即，比較例1之多眼方式中，次像素區域的寬度P係設為像素寬度pp(標準化pp=1)的n倍(n為整數)，並將光學開口部的開口間距Pe設計為較具有標準化後的像素寬度之次像素的n倍寬度(P=n)狹窄L/ (L+g)倍(Pe≠P)。該距離相當於視覺區域最適化距離，採用(2)~(4)的設計之方式被稱為多眼方式。
該設計中，為了在距離L使聚光點產生於眼間距離，分配至開口部之像素數n相對較少(例如2(=n))，而能夠藉由雙眼視差來進行立體觀看。然而，如第3圖所示，在以僅將僅由整數個次像素所構成之次像素區域4顯示於顯示面板1者為前提之多眼方式中，會產生擴展視覺區域之觀察距離L被固定之問題。然而，如依循式(1-1)並參考第9圖及第10圖所詳細說明般，在次像素區域4由非整數個次像素區域所形成而決定次像素寬度P之本申請案的實施形態中，可解決該多眼方式之視覺區域最適化距離被固定之問題。
相較於多眼方式，可重現出更接近於來自實際物體的光線之光線的方式，有II方式。II方式中，由於主要是著眼於使來自物體的光線再生，所以如第4圖及第5圖所示，雖然未在觀察距離L的視覺區域面上產生聚光點，但可任意地控制擴展視覺區域之觀察距離L。第4圖及第5圖所示之第2比較例的II方式中，對應於各光學開口部3，各次像素區域4(例子之一有由具有視差號碼-2~2之次像素所構成)同樣地被決定，該次像素區域4作為次像素區域而被劃分顯示於顯示面板1。光學開口部3，同樣是以一定(固定)的間距Pe所配置，以次像素的寬度pp進行標準化(pp=1)後之光學開口部的間距Pe，如專利文獻1所記載，例如被設定如下式， P=n．pp
Pe=n(pp=1)．．．(5)
該II方式之設計方法的一例中，光學開口部3的間距Pe基本上被設定為次像素的寬度pp的整數倍。藉由該設定，當將次像素區域的寬度P，與多眼方式相同地設為P=n=5時，視覺區域雖然變窄，但如第5圖的符號V1d所示，可因應觀察位置來觀察三維影像。
另一方面，與上述多眼方式的說明相同，如第6圖及第7圖所示，將構成通常的次像素區域4及特異次像素區域4P之像素數設定為n及(n+1)的2個值，並調節由(n+1)個像素所構成之次像素區域4的產生頻率m(0≦m<1)，對於有限距離L可滿足式(1)。
該第3比較例中，與上述相同，將(n+1)個像素插入於由n個像素所構成之通常的次像素區域4的重複區域，使一對相鄰接之特異次像素區域4P，以某週期或某固定配置而配置在顯示面板1上。
亦即，從(1)及式(5)中，可得：P=(L+g)/L×Pe=(L+g)/L×n=n×(1-m)+(n+1)×m
在此，以n除上兩邊而得式(6)，(L+g)/L=(n+m)/n．．．(6)
並以滿足m之方式來設定m。
從(4)及式(5)中來設計次像素區域的寬度P時， P≠n．．．(7)
藉由滿足式(1)或式(1-1)，如第7圖所示，視覺區域與第5圖相比更為擴大。該擴大後之視覺區域內的觀察位置上，如符號V1d、V1e、V1f所示，可觀看不同的三維影像。
如此，在觀察距離L時未設置聚光點之方式(例子之一為聚光點設定在無限遠)，在本說明書中稱為II方式。從與多眼方式之比較中可得知，多眼方式中，由通過光學開口部3之光線所構成之光線群係聚光於視覺區域基準面，相對於此，II方式中，由通過光學開口部3之光線所構成之光線群並未聚光於視覺區域基準面(當依據式(5)將聚光點設定在無限遠時，係如第4圖般平行地射出)。
在此，如第2比較例所記載般，當將構成次像素區域之像素數僅設為n時，從全部透鏡所射出之光線所重疊之距離，由於與觀察距離L不同而成為無限遠，所以觀察距離L時的視覺區域變窄。因此，如比較例3所記載般，係設定為n及(n+1)的2個值，亦即以滿足式(6)之方式來設定使該次像素區域的平均值P滿足式(1)，藉此，可在有限的觀察距離L時使視覺區域(可觀看三維影像之範圍)達到最大。在此，視覺區域角度2 θ、觀察距離L時之視覺區域的寬度VWL係定義如下。
2 θ=2×atan(P×pp/2/g)=2×atan(VWL/2/L)．．．(8)
在應用視覺區域最適化之狀態下，可得知視覺區域較式(8)所賦予之值稍微窄。該比較例3的問題，在之後說明之實施形態中，可消除該視覺區域的窄化。以下係說明在II方式中由於該視覺區域最適化而使視覺區域變窄之現象。
首先說明多眼方式的視覺區域。第3圖係在多眼方式的裝置中，於P=n=5時擴大一部分透鏡與次像素來顯示該光線軌跡。與區域寬度P相比，將開口間距Pe設定稍微小的值，藉此在觀察距離L時使從像素所射出之光線聚光。該光線聚光的樣態，係針對次像素區域4的右端像素(視差影像號碼2)來顯示。在此，由同一視差影像號碼，例如視差影像號碼2所分配之次像素，係意味著來自單一視點影像(從某一視點所攝影之影像)者。當視點影像為平行投影影像時，由同一視差影像號碼所分配者，係意味著從同一方向所攝影之影像。當視點影像為透視投影影像時，由同一視差影像號碼所分配者，係意味著同一位置所攝影之影像。不論為何，連結由同一視差影像號碼所分配之次像素與光學開口部3的主點之方向上的交叉點，基本上相當於視點影像的取得位置。然而，當施以種種影像處理時，必須注意的是交叉點有時會從所預料的取得位置偏離。雖然圖中未顯示，但由其他視差影像號碼所分配之光線，亦同樣在各個觀察距離L時以式(2)所決定之間隔來形成聚光點。
另一方面，第4圖中，在滿足式(5)之II方式的裝 置中，於P=n=5時擴大一部分透鏡與次像素來顯示該光線軌跡。來自次像素區域的右端像素(視差影像號碼2)之光線，在觀察距離L時亦維持間隔Pe而入射於基準面。該光線軌跡，係意味著必須以平行光線來取得視點影像者。如第8圖所示，由其他視差影像號碼所分配之光線，亦同樣在各個觀察距離L時以間隔Pe入射於基準面。亦即，來自透鏡的光線以觀察距離L所入射之範圍，僅互相偏離間隔Pe而入射於基準面，結果如第5圖所示，使視覺區域VA變得極窄。第7圖係顯示在與第4圖同樣構成下施以視覺區域最適化，並且如第6圖所示般插入有由(n+1)個像素所構成之特異次像素區域之光線軌跡。在由(n+1)個像素所構成之特異次像素區域4的兩側，可使從次像素區域所射出之光線的方向偏離。第7圖中，係顯示出在由(n+1)個像素所構成之特異次像素區域4中，與來自左側的次像素區域4之光線相比，來自右側的次像素區域4之光線(以虛線顯示)更朝左方射出之樣態。結果如第7圖所示，可擴展視覺區域。
當基本的次像素區域4是由n個像素(例如視差號碼-2~2之5個像素)所構成時，來自次像素區域4的光線入射於視覺區域基準面之入射範圍，係以光學開口部3的間隔Pe逐次移位。在此，視覺區域基準面上，當從入射位置範圍的設計值(VWL)所偏離之偏離的絕對值(|VWLshift|)為|VWLshift|>|P×pp×(L/g)×1/2|時，在產生由(n+1)個像素(在此為6個像素)所構成之次像 素區域時，係往抵銷由光學開口部3的間隔Pe所形成之入射範圍的移位之方向，使觀察距離L時相當於1個像素之範圍(pp×L/g)移位。藉由重覆進行該移位，可擴展視覺區域，同時1個視差量會被光線之入射範圍的移位所消耗，而能夠應用剩餘的(n-1)視差量來作為視覺區域。亦即，由式(8)所定義之視覺區域寬度VWL中，可實效地應用作為視覺區域者，為VWL×(n-1)/n。
本發明者，在明瞭上述視覺區域變窄之機制後，乃確認到採用下列對策之本實施形態，可有效地防止視覺區域變窄。亦即，並非以次像素單位控制來自全部透鏡的光線往視覺區域基準面之入射範圍，而是著眼於以顯示於次像素之影像資訊來控制，結果能夠以更高精度來控制視覺區域。詳細而言，如已說明般，將次像素分離為像素區段，並將混合後的亮度(影像資訊)賦予至以該區段所構成之像素。為了明確地區分應用該發現之實施形態與既有方法之差異，於第8圖~第10圖中，係示意顯示由第1圖與式(1)所決定之次像素區域4的寬度P、與次像素間距pp之關係。
如目前為止所說明般，將觀察距離Lref固定，就算以多眼方式來設計，在觀察者從觀察距離Lref往前後方偏離時，於該觀察距離L時欲使視覺區域達到最大時，乃變得無法滿足式(3)。因此，接下來係說明不論是多眼方式或II方式，均在未滿足式(3)之觀察位置上用以使視覺區域達到最大之處理。
第8圖係顯示次像素區域4的寬度P是由次像素間距pp的整數倍所構成之典型影像顯示裝置的光線軌跡。次像素區域4的交界係與次像素的交界一致。來自次像素區域4的光線幾乎朝向相對向之光學開口部3，並經由該光學開口部3朝向觀察者。全部次像素區域4係與各個光學開口部3處於對應關係，第8圖中，由於光學開口部的間距Pe被設定為僅較次像素間距pp的n倍稍微狹窄，所以可視為光線在有限距離內聚光，但此並不一定與觀察距離L一致。
第9圖及第10圖係顯示以較由第8圖所示之構造所決定之聚光距離，亦即以較由P=n所決定的視覺區域成為最大之距離更短之觀察距離L來應用視覺區域最適化之實施形態(II方式之設計的一例中，聚光點被設定在無限遠，所以有限距離均相當於該距離。在聚光點被設定在有限距離之多眼方式中，係相當於較該距離更位於面前之距離)。為了說明的簡化，本實施形態中，係以虛線來顯示將次像素區域4的寬度P設為P=5.25(說明上的簡便，係設為無單位)時之區域寬度，與因應此之每個光學開口部的理想視覺區域。從設定為P=5之情形來看，次像素區域4的寬度P較開口間距Pe更大(P>Pe)，能夠以更近的距離使視覺區域成為最大。此時，各次像素區域4，並非如第8圖所示般由整數個次像素所構成，而是藉由視覺區域最適化處理，使顯示面板1的區域，如第9圖所示般藉由將實質上為特異之次像素區域4P週期性地插入於通常 的次像素區域4，而實現由實線表示之特性，並接近於由虛線表示之特性。另一方面，本申請案中，如第10圖所示般，在次像素寬度P的非整數倍之次像素區域4上，以除了5個次像素之外再以1個次像素的一部分(區段)、或除了4個次像素之外再以1個次像素的一部分(區段)及剩餘部分(殘存區段)來構成由虛線20所示之劃分，藉此，可實現等間距P下的配置，亦即實現由虛線表示之特性。因此，週期性地插入特異次像素區域4P時，可高精度並以更近距離來擴展視覺區域。關於位於次像素區域4的交界之次像素Xa，物理上雖無法分割更細，但當假定可分割(區段)時，係賦予以區段的比率所混合之像素資訊，來顯示出存在該區段時所應予顯示之像素資訊。
具體而言，第9圖中，當著眼於由符號Xa2所特定出之次像素時，理想而言，次像素的一半像素區段(0.5的比率)，係包含於由符號24所示之次像素區域4，在此係分配視差號碼-2。另一方面，剩餘的一半像素區段(剩餘0.5的比率)，係包含於由符號23所示之鄰接的次像素區域4，在此係分配視差號碼3。視覺區域最適化處理中，係以當Sb>Sc時被包含於次像素區域23，當Sb≦Sc時被包含於次像素區域24之方式，判定為被包含於哪一個次像素區域(亦可與第9圖不同，而判定為Sb≧Sc與Sb<Sc)。第9圖中，位於左端之次像素區域4的左端，被決定在次像素區域的寬度P之起點，次像素區域4的寬度P被決定在P=5.25。參考該第9圖所示之例子來更具體地 說明。位於次像素區域的交界之次像素中，由於圖面中最左邊的第1個次像素Xa1是由Sb：Sc=0.25：0.75所劃分，所以該第1個次像素Xa1係屬於右方的次像素區域4(right)。接下來的第2個次像素Xa2，如上述般，是由Sb：Sc=0.5：0.5所劃分，所以該第2個次像素Xa2係屬於右方的次像素區域4(right)。此外，該接下來的第3個次像素Xa，如上述般，是由Sb：Sc=0.75：0.25所劃分，距離Sb及距離Sc的大小關係逆轉，所以該第3個次像素Xa3係屬於左方的次像素區域4(left)。如此地選定次像素區域4，結果可使光線的入射範圍與由距離L所決定之視覺區域基準面大致一致。
相對於上述實施形態之因應次像素的交界P的位置而對屬於哪個次像素區域進行2值判定者，實施形態之第10圖，係顯示出用來一般化地說明以因應次像素的交界P的位置之比率，將屬於兩方的次像素區域之視差資訊混合而顯示之手法之示意圖。在與第8圖及第9圖相同之構造中，本實施形態中，係將實施形態之手法，應用在較由構造所決定的視覺區域成為最大之距離更短之距離L。為了簡化參考第10圖所進行之說明，係將該次像素區域P設定為P=5.25。
第10圖中，關於位於次像素區域4的交界之次像素Xa，係藉由次像素區域4的交界與該次像素Xa之相對關係，來決定如第9圖所說明般之使分別屬於2個次像素區域4時之次像素Xa中的影像混合之比率。亦即，係設為 次像素Xa分別屬於2個次像素區域4，並將該混合比率決定為進一步分割次像素後之次像素Xa之區段的寬度或面積。在第10圖所示之分配例中，位於左端之次像素區域4的左端，被決定在次像素區域的寬度P之起點，次像素區域4的寬度P被決定在P=5.25。第10圖中，顯示出光學開口3(h)~3(m)，並且有對應該光學開口3(h)~3(m)之次像素區域4。此外，於次像素區域4的交界，有次像素Xa1至Xa6。此外，次像素Xa1至Xa6中，如下列所說明般，係顯示出括弧內混合有視差資訊(在此，數字表示視差號碼，下標字表示所對應之光學開口部)之內容。例子之一，在次像素Xa1(3h+(-2i))中，係意味著以視差號碼3的視差資訊經由光學開口3(h)者為前提，並且以視差號碼(-2)的視差資訊經由光學開口3(i)者為前提。同樣的，在次像素Xa5(41+(-1m))中，係意味著以視差號碼4的視差資訊經由光學開口3(1)者為前提，並且以視差號碼(-1)的視差資訊經由光學開口3(m)者為前提。
該第10圖所示之實施形態中，位於次像素區域的交界之次像素Xa中，由於圖面中最左邊的第1個像素Xa1(3h+(-2i))是由Sb：Sc=0.25：0.75所劃分，所以將該第1個次像素Xa1設為屬於左方的次像素區域4(left)時在次像素區域4(left)內應賦予至第1個次像素Xa1之視差資訊3(以經由開口3h者為前提之資訊)，與設為屬於右方的次像素區域4(right)時在次像 素區域4(right)內應賦予至第1個次像素Xa1之視差資訊-2(以經由開口3i者為前提之資訊)之比率為0.25：0.75，或是設定為對此考量到視覺感度等之比率，並以該比率來混合。接下來的第2個像素Xa2(3i+(-2j))是由Sb：Sc=0.5：0.5所劃分，同樣的，將該第2個次像素Xa2設為屬於左方的次像素區域4(left)時在次像素區域4(left)內應賦予至第2個次像素Xa2之視差資訊3(以經由開口i者為前提之資訊)，與設為屬於右方的次像素區域4(right)時在次像素區域4(right)內應賦予至第2個次像素Xa2之視差資訊-2(以經由開口j者為前提之資訊)之比率為0.5：0.5，或是設定為對此考量到視覺感度等之比率，並以該比率來混合。藉由此般設定，可使光線的入射範圍在距離L時為一致，並且在應用視覺區域最適化時，可避免視覺區域寬度窄化成(n-1)/n倍之現象。
從第9圖可得知，在視覺區域最適化時愈接近相當於由(n+1)個像素所構成之次像素區域4之位置，次像素區域4的交界與實際像素的交界愈相互乖離(次像素區域4的交界往次像素的中央靠攏)，使視覺區域窄化之影響增大。考量此事實，當應用視覺區域最適化時，僅對於距離產生由(n+1)個像素所構成之次像素區域4之位置極為接近之次像素Xa，反映出次像素區域4的交界與該次像素Xa之相對關係，僅需使分別屬於2個次像素區域時之影像混合，可得到擴展視覺區域之效果。
如第8圖~第10圖所說明般，不僅是本實施形態之II方式(具有式(7)的關係之方式)，亦可應用在多眼方式(具有式(3)的關係之方式)。亦即，多眼方式中，由構造所決定之設定距離與視覺區域一致，而在II方式中為不同，但是在從由此等構造所決定之設定距離偏離之觀察距離L中，可藉由實施形態之手法來擴展視覺區域。此外，在由式(3)所決定之關係中，當位於觀察距離L之觀察者左右移動，並因應於此而欲連續地(較次像素單位更細)使視覺區域移位時，本申請案之手法在多眼方式中為有用。為了與第8圖中n=5之情形進行比較，第11圖係顯示在維持n=5下僅將次像素區域的寬度P移位0.5個次像素寬度之狀態。第11圖中，係附加與第10圖所示者相同的符號，故關於第11圖所示之實施形態，係省略該說明。
在第1圖~第11圖之實施形態的說明中，僅著眼於第1方向(水平方向或顯示器長邊方向)的面內(水平面內)來說明次像素區域中的影像顯示。然而，實際的光學開口部3，如第1圖所示，係在與第1方向大致正交之第2方向(垂直方向或顯示器短邊方向)上延伸。此外，光學開口部3的延伸方向有時與次像素的形成方向呈某個角度。以下，係詳細說明考量光學開口部3的延伸後之實施形態。
第1圖所示之裝置中，光學開口部3在第2方向(垂直方向)上延伸。次像素的形成方向，在一般的平面顯示 器中，亦在第2方向上延伸，次像素區域4亦在第2方向上延伸。考量到第2方向的延伸時，只需將已說明之關於第1方向的概念應用在第2方向並將像素資訊顯示在次像素區域4即可。
第12A圖~第12C圖中，在具備具有垂直延伸的光學開口部3之光線控制元件2的顯示裝置中，係概略地顯示次像素區域4。如第12A圖及第12B圖所示，觀察者30位於從顯示裝置僅遠離基準距離L0之面內的基準位置。在此，第12A圖係示意顯示水平剖面內(沿著第1方向之剖面內)的光線軌跡，第12B圖係示意顯示垂直剖面內(沿著第2方向之剖面內)的光線軌跡。此外，第12C圖係透視地顯示在去除裝置前面的光線控制元件2後之狀態下之次像素區域4的形狀。相當於1個光線控制元件2之次像素區域4，係形成為在第2方向上延伸之長方形狀。關於在第2方向上延伸之次像素區域4，僅在使視覺區域達到最大之距離L0時滿足式(3)的關係且該次像素區域4與像素交界一致之情形下，不需應用上述實施形態。欲使視覺區域達到最大之位置，亦包含從由構造所既定之聚光點的形成範圍往左右偏離之情形，其他情形時，可藉由應用上述實施形態的處理，使視覺區域達到最大。
第13A圖~第13C圖中，係顯示在欲以更近的觀察位置使視覺區域達到最大時，亦即觀察者30接近於裝置而使觀察距離L1較觀察距離L0更短時之光線軌跡。該觀察者30的位置是藉由第1圖所示之位置感測器5所偵測 出，並依循式(1)，如第13C圖所示般將次像素區域4的寬度P設定較大。因此，次像素區域4的交界與實際次像素的交界不一致，在欲使視覺區域達到最大時，如上述般，次像素區域4的交界像素被分割為區段並擴大次像素區域4的寬度P。
第14A圖~第14C圖中，係顯示例如位於第12A圖之觀察者在第14A圖的水平剖面圖上往右方移動之情形。同樣的，觀察者30往右方之移動，是藉由第1圖所示之位置感測器5所偵測出。相對於從該觀察者的基準位置之移位△x，次像素區域4的移位△xp，係由下列式(9)所賦予，△xp=g/L×△x．．．(9)
如第14C圖所示，次像素區域4的移位方向，係成為與觀察者的移動方向為相反方向。即使在多眼方式中設定為P=n，亦由於該觀察者30的移位，如第11圖所說明般，次像素區域4的交界與實際次像素的交界不一致，次像素區域4的交界像素被分割為區段，並藉由上述式(1)來設定次像素區域4的寬度P。
第15圖係顯示其他實施形態之三維影像顯示裝置。該第15圖所示之裝置中，光線控制元件2的光學開口部3係以相對於第1方向(水平方向)形成角度ψ之方式排列配置。第16A圖及第16B圖中，係顯示在第15圖所示之裝置中，具有相對於第1方向(水平方向)形成角度ψ所延伸之光學開口部3之光線控制元件2的光線軌跡。第 16A圖及第16B圖所示之裝置中，如第16C圖所示，次像素區域4係以相對於第1方向形成某角度之方式延伸。在此，第16A圖係顯示水平剖面圖內之來自顯示裝置的光線軌跡，第16B圖係顯示垂直剖面圖內之來自顯示裝置的光線軌跡，第16C圖係透視地顯示在去除顯示裝置前面的光線控制元件2後之狀態下之次像素區域4的形狀。對應於1個光線控制元件2之次像素區域4，由於呈平行四邊形，所以次像素區域4決不會與像素交界一致。因此，次像素區域4的交界像素被分割為區段，並藉由上述式(1)，使用由次像素區域4的寬度P所導出之面積S來實現視覺區域的最大化。關於此，將使用第22圖於後段詳細說明。
第17A圖~第17C圖中，係顯示在欲以更近的觀察位置使視覺區域達到最大時，亦即觀察者30接近於裝置而使觀察距離L1較觀察距離L0更短時之光線軌跡。該觀察者30的位置是藉由第1圖所示之位置感測器5所偵測出，並依循式(1)將次像素區域4的寬度P設定較大，並且如第17C圖所示般亦改變次像素區域4的斜率，藉此可使視覺區域達到最大。
第18A圖及第18B圖，係用以詳細說明第17C圖所示之次像素區域4的變化之示意圖。第18A圖係顯示出顯示垂直面內的光線軌跡，第18B圖係擴大示意地顯示次像素區域4。第18A圖及第18B圖中，白圓圈，係顯示在觀察者30位於無限遠時於顯示面板1上所觀察之某次像素 區域的位置，該下方的雙向箭頭，係顯示以決定白圓圈時的觀察位置為中心使視覺區域達到最大之次像素區域的範圍。黑圓圈，如第17A圖及第17B圖所示，係顯示觀察者30往由實線表示之位置移動時，經由同一光學開口部3所觀察之顯示面板1上的位置，該下方的雙向箭頭，係顯示以該觀察位置為中心使視覺區域達到最大之次像素區域的範圍。在此，將透鏡的斜率設為，將視覺距離設為L時，次像素區域4的斜率α可藉由下列方式求得。
在未考量透視度時(觀察者30位於無限遠時)，斜率α與一致，但當從有限的觀察距離來觀察時，考量透視度時，並非觀察到所經由之光學開口部的正後方，而是觀察到往上方或下方偏離之位置。當從有限的距離L來觀察時，考量透視度並從假定的光學開口部使視覺區域達到最大所應予設定之次像素區域4的範圍，考量到觀察位置在y方向上的偏離s，係成為黑圓圈下方所示之箭頭的範圍。此時，下式的關係成立。
(yd+s)：yd=(L+g)：L=tanα：tan．．．(10)
依循此關係使次像素區域變形，藉此，即使在短距離，在垂直方向(第2方向)上亦可抑制視覺區域變窄之現象。當距離L較大時，s≒0，α≒。當距離L較小時，s>0，α<(變得更垂直)。在此，係將次像素區域的斜率的初期值計算作為從無限遠來觀看時之角，但可從有限的觀察距離L，以在斜率的次像素區域上使視覺區域達到最大之方式對透鏡的斜率進行微調後，以式 (10)來賦予從該處使視覺距離往前後方變化時之α。
如第18B圖所示，該次像素區域不僅在第1方向(水平方向)，亦在第2方向(垂直方向)上移位距離s，所以可因應該移位使視差影像移位距離s，由於原先並未對第2方向賦予視差，故即使移位，該不調和感亦較少。
第19C圖中，係顯示例如觀察者在第19A圖所示之水平剖面圖內往右方移動時，次像素區域4往箭頭shift(x)移位。在此，如第19B圖所示，觀察者在垂直方向上未移位。第19C圖所示之次像素區域4的移位shift(x)，係由式(9)所賦予。
第20A圖A圖~第20C圖中，係顯示觀察者30在包含第2方向(垂直方向)之面內，如箭頭所示般移位時在顯示面板1上之次像素區域4的移位。第20A圖係顯示包含第1方向之面內(水平面內)的光線軌跡，第20B圖係顯示包含第2方向(垂直方向)之面內(垂直面內)的光線軌跡。如第20B圖所示，當觀察者30往第2方向移位時，欲使視覺區域達到最大之位置，如第20C圖所示，次像素區域4往第1方向(水平方向)移位。
第21A圖及第21B圖，係用以詳細說明第20C圖所示之次像素區域4的變化之示意圖。第21A圖係顯示出顯示垂直面內的光線軌跡，第21B圖係擴大示意地顯示次像素區域4。第21A圖及第21B圖中，白圓圈，如第20B圖及第21A圖所示，係顯示在觀察者30位於以虛線表示之基準位置時於顯示面板1上所觀察之某次像素區域的位 置，該下方的雙向箭頭，係顯示以決定白圓圈時的觀察位置為中心使視覺區域達到最大之次像素區域的範圍。黑圓圈，如第20B圖及第21A圖所示，係顯示觀察者30往由實線表示之位置移動時，經由同一光學開口部3所觀察之顯示面板1上的位置，沿著該顯示面板1所示之雙向箭頭，係顯示以該觀察位置為中心使視覺區域達到最大之次像素區域的範圍。在此，將透鏡的斜率設為，將視覺距離設為L時，次像素區域的移位量u可藉由下列方式求得。
在從第21B圖及第21A圖所示之基準座標位置的觀察中，將移位量u設為0。在此，當距離基準座標位置為距離△y之觀察位置往第2方向(垂直方向)移位時，相當於觀察者30所觀察之白圓圈之影像，係如黑圓圈所示般地移位，並非在所經由之光學開口部3的正後方，而是在往上方或下方(在此為下方)偏離之位置上觀察到影像。在此，對應於觀察到由白圓圈表示之位置(y座標=0)之光學開口部3之初期的次像素區域4的範圍，係以白圓圈的下方所示之箭頭36來表示。在有限的距離L下從觀察位置僅偏離△y之位置來觀察時，考量透視度並從先前的光學開口部3所應予設定之次像素區域4的寬度，係成為從以箭頭36表示之寬度往黑圓圈的下方所示之箭頭的範圍38。將y方向的偏離設為t時，移位量u可藉由下列式來賦予。
t：yo=g：L．．．(11)
u=t/tan．．．(12)
依循此關係使次像素區域4往第1方向移位，藉此可抑制觀察位置往第2方向偏離時視覺區域變窄之現象。
第22圖係顯示次像素區域4之具體的比對之一例。次像素，與通常的平面顯示面板相同，係排列配置在沿著行列之水平及垂直方向(第1及第2方向)上，且第1方向與第2方向之邊的長度以被設定為1：3。當將光學開口部3的斜率α設為α=atan(1/2)時，第22圖中，因應光學開口部h與光學開口部i，4視差被分配在像素內。從相對於光學開口部3之相對位置開始，視差號碼係以非整數(視差號碼0.00000~視差號碼3.66670)來表示，此係由於Pe=6但視差為4，所以視差號碼被分別分配到4/6=2/3之故。此外，以粗線所包圍之區域，由於次像素區域的交界橫跨像素，所以為應予應用本實施形態之區域，第22圖中，藉由視覺區域最適化處理，來單方地決定次像素及次像素的區段區域屬於由符號h或符號i所指定之光學開口部3的哪一個。第22圖中，係擴大顯示應用上述實施形態的手法之例子，2個次像素42、44的交界未與次像素區域的交界一致，次像素區域的交界，係在次像素42、44上如虛線所示地貫穿。在此，係將屬於由符號h所示之光學開口部3之視差號碼的影像資訊、與屬於由符號i所示之光學開口部3之視差號碼的影像資訊，因應以該交界上所劃分之面積來混合顯示。添加於數字之字母，係顯示該視差號碼屬於哪個光學開口部3者。此外， 符號So、Sp、Sq、Sr係顯示面積。例子之一有由符號So及符號Sp表示之區段區域所構成之像素，是以面積So、Sp的比率，使屬於由視差號碼h所示之光學開口部3之視差號碼的影像資訊、與屬於由視差號碼i所示之光學開口部3之視差號碼的影像資訊混合而顯示。
在此係單純以面積來表示，但較佳係考量到視覺感度。此外，就要求更多視差資訊(在此，分配至面積q之視差號碼4.3333等)者來看仍有影像處理負荷提高之課題時，即使取代使用鄰接之視差號碼3.6670時，亦可得到一定效果。
以上係說明一例，但即使在如第1圖所示般設置有在第2方向上延伸之光學開口部，並以例如三角形排列配置般於每一列使第1方向的座標偏離地設置次像素之情形，應用本實施形態者亦為有效。亦即，對於次像素區域4與次像素的物理交界不一致之情形均為有用。
第1圖所示之顯示面板驅動器8，如第23圖或第24圖所示，係具備影像處理部而構成。第23圖中，在未具備取得第24圖所示之觀察位置之觀察位置取得部52之方面有所不同，故參考第24圖來說明該影像處理部。
觀察者30的位置，該訊號從第1圖所示之位置感測器5被傳送並在觀察位置取得部52進行處理，並轉換為x、y及z的座標訊號。該觀察者30的座標訊號，被賦予至保持觀察位置的訊號之觀察位置保持部54。在第23圖所示之觀察位置保持部54中，藉由遙控器等，預先從外 部登錄複數個位置，例如在客廳中的沙發位置作為標準位置，除此之外，例如可從飯廳的椅子位置來登錄視聽等之不同位置，並將此等位置選擇作為座標訊號的資訊。
此外，影像處理部，係設置有用以保持決定三維顯示裝置特性之各種參數，例如間隙g、開口間距Pe、像素間距pp及光學開口的斜率Φ或與此等相類之參數資訊之三維顯示裝置資訊保持部56。從決定被保持在觀察位置保持部54之觀察者的位置資訊及被保持在三維顯示裝置資訊保持部56之三維影像顯示裝置的特性之參數資訊中，被分配至光學開口部3之次像素區域4的寬度P，係藉由式(1)，詳細而言為式(1-1)，在次像素區域算出部58中被算出，此外，並算出參考第12A圖至第14C圖及第16A圖至第22圖所說明之次像素區域4的斜率及移位量等參數。次像素區域算出部58所算出之關於次像素區域之次像素區域4的寬度P等參數，被賦予至用以生成各次像素上所顯示之視差影像資訊之三維影像資訊生成部62。從保持視差影像之視差影像保持部60所供給之視差影像資料，被賦予至該三維影像資訊生成部62，該視差影像資料藉由參數進行處理，並如第22圖所示般轉換成實際顯示作為次像素之像素資訊，並作為像素訊號而供給至顯示部1。其結果為，可因應觀察者30的位置將最是影像顯示在顯示面板1，而能夠藉由三維影像裝置來觀察並顯示三維影像。
位置資訊，可為感測器5所偵測出之即時測量的位置 資訊，當有複數個人進行觀察時，即使複數個人進入視覺區域內，亦可藉由稱為旁波瓣之從次像素區域的影像資訊所鄰接之光學開口部來觀察，而進入於虛擬視覺區域。不論為何，較佳系反映出所偵測的位置資訊，並實現對複數個人而言可確保視覺區域之狀態。在此，有複數個人進行視聽之訊息，係被賦予至觀察位置保持部54並決定次像素區域4的寬度P，此外，在三維影像資訊生成部62中，較佳係以反映出次像素區域4的交界與像素中心之相對關係的比率，將假定經由鄰接之光學開口部3之資訊混合至位於次像素區域4的交界之次像素Xa。
本發明並不限定於上述實施形態，在實施階段中，可在不脫離該主旨之範圍內使構成要素變形而具體化。尤其是，包含圖面，以上僅對一維方向進行說明，但亦可開展為二維。此外，藉由上述實施形態所揭示之複數個構成要素的適當組合，可形成種種發明。例如，可從實施形態所示之全部構成要素中去除某些構成要素。再者，亦可適當地組合涵蓋不同實施形態之構成要素。
如上述般，在組合有光線控制元件與平面顯示裝置，且能夠在未使用眼鏡下可觀察三維影像之三維影像顯示裝置中，可提供一種藉由設法對顯示影像進行處理，而不受視點位置的限制並可最大程度地確保視覺區域之三維影像顯示裝置。
1‧‧‧顯示面板
2‧‧‧光線控制元件
3、3(h)~3(m)‧‧‧光學開口部
4‧‧‧次像素區域
4P‧‧‧特異次像素區域
5‧‧‧位置感測器
6‧‧‧範圍
8‧‧‧顯示面板驅動器
20‧‧‧虛線
30‧‧‧觀察者
42、44‧‧‧次像素
52‧‧‧觀察位置取得部
54‧‧‧觀察位置保持部
56‧‧‧三維顯示裝置資訊保持部
58‧‧‧次像素區域算出部
60‧‧‧視差影像保持部
62‧‧‧三維影像資訊生成部
g‧‧‧間隙
Lref、L0、L1‧‧‧觀察距離
P‧‧‧區域間距
Pe‧‧‧開口間距
pp‧‧‧次像素間距
Sb、Sc‧‧‧距離
So、Sp、Sq、Sr‧‧‧面積
Xa1~Xa6‧‧‧像素
第1圖係概略顯示實施形態之能夠以裸眼式(無眼鏡方式)來觀察三維影像之三維影像顯示裝置的構造之立體圖。
第2圖係概略顯示在一般的三維影像顯示裝置中可觀察三維影像之光線軌跡之示意圖。
第3圖係顯示第2圖所示之三維影像顯示裝置，為用以說明觀察三維影像之多眼方式的第1比較例之示意圖。
第4圖係顯示第2圖所示之三維影像顯示裝置，為用以說明觀察三維影像之II方式的第2比較例之示意圖。
第5圖係概略顯示第4圖的II方式之三維影像顯示裝置中的光線軌跡之示意圖。
第6圖係顯示第2圖所示之三維影像顯示裝置，為用以說明觀察三維影像之II方式的第3比較例之示意圖。
第7圖係顯示第6圖所示之三維影像顯示裝置，為用以說明觀察三維影像之II方式的第3比較例之示意圖。
第8圖係顯示第1或第2比較例之次像素與開口間距的關係之示意圖。
第9圖係說明第3比較例之次像素的分配之示意圖。
第10圖係說明應用於本實施形態之三維影像顯示裝置之次像素的分配及賦予至所分配之次像素的次像素資訊之示意圖。
第11圖係說明應用於本實施形態之三維影像顯示裝置之次像素的分配及賦予至所分配之次像素的次像素資訊之示意圖。
第12A圖係顯示在本實施形態之三維影像顯示裝置中，觀察者位於以某視覺距離所決定之基準面時之水平面內的次像素區域之示意圖。
第12B圖係顯示在本實施形態之三維影像顯示裝置中，觀察者位於以某視覺距離所決定之基準面時之垂直面內的次像素區域之示意圖。
第12C圖係顯示當觀察者位於如第12A圖及第12B圖所示的位置時之顯示面板及顯示於該顯示面板之某次像素區域之示意圖。
第13A圖係顯示在本實施形態之三維影像顯示裝置中，觀察者位於較第12圖的視覺距離更遠之位置時之水平面內的次像素區域之示意圖。
第13B圖係顯示在本實施形態之三維影像顯示裝置中，觀察者位於較第12圖的視覺距離更遠之位置時之垂直面內的次像素區域之示意圖。
第13C圖係顯示當觀察者位於如第13A圖及第13B圖所示的位置時之顯示面板及擴充顯示於該顯示面板之某次像素區域之示意圖。
第14A圖係顯示在本實施形態之三維影像顯示裝置中，觀察者在以第12圖的視覺距離所決定之基準面上移位時之水平面內的次像素區域之示意圖。
第14B圖係顯示在本實施形態之三維影像顯示裝置中，觀察者在以第12圖的視覺距離所決定之基準面上移位時之垂直面內的次像素區域之示意圖。
第14C圖係顯示當觀察者在如第14A圖及第14B圖所示的基準面上移位時，於該顯示面板上所移位顯示之某次像素區域之示意圖。
第15圖係概略顯示其他實施形態之能夠以裸眼式(無眼鏡方式)來觀察三維影像之三維影像顯示裝置的構造之立體圖。
第16A圖係顯示在第15圖所示之三維影像顯示裝置中，觀察者位於以某視覺距離所決定之基準面時之水平面內的次像素區域之示意圖。
第16B圖係顯示在第15圖所示之三維影像顯示裝置中，觀察者位於以某視覺距離所決定之基準面時之垂直面內的次像素區域之示意圖。
第16C圖係顯示當觀察者位於如第16A圖及第16B圖所示的位置時之顯示面板及斜向顯示於該顯示面板之某次像素區域之示意圖。
第17A圖係顯示在第15圖所示之三維影像顯示裝置中，觀察者位於較以第16圖的視覺距離所決定之基準面更遠之位置時之水平面內的次像素區域之示意圖。
第17B圖係顯示在第15圖所示之三維影像顯示裝置中，觀察者位於較以第16圖的視覺距離所決定之基準面更遠之位置時之垂直面內的次像素區域之示意圖。
第17C圖係顯示當觀察者位於如第17A圖及第17B圖所示的位置時之顯示面板及擴充顯示於該顯示面板之某次像素區域之示意圖。
第18A圖係顯示在第15圖所示之三維影像顯示裝置中，觀察者位於較以第16圖的視覺距離所決定之基準面更接近顯示面板時之垂直面內的次像素區域之示意圖。
第18B圖係顯示當觀察者位於如第18A圖所示的位置時之顯示區域在顯示面板上產生變化之某次像素區域之示意圖。
第19A圖係顯示在第15圖所示之三維影像顯示裝置中，觀察者在以第16圖的視覺距離所決定之基準面上移位時之水平面內的次像素區域之示意圖。
第19B圖係顯示在第15圖所示之三維影像顯示裝置中，觀察者在以第16圖的視覺距離所決定之基準面上移位時之垂直面內的次像素區域之示意圖。
第19C圖係顯示當觀察者在如第19A圖及第19B圖所示的基準面上移位時，於該顯示面板上所移位顯示之某次像素區域之示意圖。
第20A圖係顯示在第15圖所示之三維影像顯示裝置中，觀察者在以第16圖的視覺距離所決定之基準面上移位時之水平面內的次像素區域之示意圖。
第20B圖係顯示在第15圖所示之三維影像顯示裝置中，觀察者在以第16圖的視覺距離所決定之基準面上移位時之垂直面內的次像素區域之示意圖。
第20C圖係顯示當觀察者在如第20A圖及第20B圖所示的基準面上移位時，於該顯示面板上所移位顯示之某次像素區域之示意圖。
第21A圖係顯示在第15圖所示之三維影像顯示裝置中，觀察者在以第16圖的視覺距離所決定之基準面上於垂直方向上移位時之垂直面內的次像素區域之示意圖。
第21B圖係顯示當觀察者如第21A圖所示地移位時之顯示區域在顯示面板上產生變化之某次像素區域之示意圖。
第22圖係顯示在第15圖所示之三維影像顯示裝置中，顯示面板的某次像素區域及該次像素區域中的像素資訊所混合之比率之示意圖。
第23圖係顯示第1圖及第15圖所示之三維影像顯示裝置的實施形態中之顯示面板驅動器的影像處理部之方塊圖。
第24圖係顯示第1圖及第15圖所示之三維影像顯示裝置的其他實施形態中之顯示面板驅動器的影像處理部之方塊圖。
3、3(h)~3(m)‧‧‧光學開口部
20‧‧‧虛線
P‧‧‧區域間距
pp‧‧‧次像素間距
Sb、Sc‧‧‧距離
Xa、Xa1~Xa6‧‧‧像素

Claims (12)

  1. 一種影像顯示方法，係用於三維影像顯示裝置，該三維影像顯示裝置係具備有：次像素沿著第1方向和與前述第1方向正交之第2方向排列配置為矩陣狀之顯示部；以及是與前述顯示部相對向地配置並控制來自前述顯示部的光線之光線控制元件，並且前述光線控制元件是由在前述第1及第2方向上設置為矩陣狀之複數個第1型式的光學開口部、或是由沿著前述第2方向大致呈直線狀地延伸出並沿著前述第1方向排列配置之複數個第2型式的光學開口部中的任一種所構成之光線控制元件；以及特定出觀察位置之觀察位置偵測手段；藉由顯示出經由前述光學開口部對前述次像素而被觀察到的視差影像資訊，可在前述觀察位置上觀看三維影像；該影像顯示方法，其特徵為：因應前述觀察位置來決定分配至前述光學開口部之次像素區域，特定出前述次像素區域中所包含之在相鄰接之前述次像素區域的交界上用以劃分前述次像素之次像素區段，在對應於前述相鄰接之次像素區域，經由相鄰接之光學開口部而被觀察到之構成前述次像素區段之次像素中，生成使屬於前述相鄰接之次像素區域的視差資訊混合之次像素顯示資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示方法，其中前述次像素區域，是由沿著前述第1方向之整數個次像素及次像素區段的組合所構成，並在該第1方向上具有該次像素區域的寬度之非整數倍的寬度。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之影像顯示方法，其中前述次像素區段，係以沿著前述第1方向或前述第1及第2方向具有一定寬度之方式以某週期重複地呈現。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示方法，其中前述光學開口部，係以相對於前述第1方向或前述第2方向形成某角度之方式沿著前述第2方向大致呈直線狀地延伸出，形成該角度之延伸方向係斜向貫穿前述次像素。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示方法，其中以前述次像素寬度將分配至前述光學開口部之前述次像素區域的寬度予以標準化後之值P，係從前述觀察位置至光線控制元件之距離L、以次像素寬度將前述開口部的間距予以標準化後所表示之Pe、及前述顯示部的面與前述光線控制元件的面之間的距離g中，以滿足下列式之方式來決定；L：(L+g)=Pe：P。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之影像顯示方法，其中以可看到三維影像之範圍的角度為2 θ，以前述次像素的間距為pp，以觀察距離L時的視覺區域寬度為VW時，由tan θ=(pp×P/2)/g=(VW/2/L)所決定且位於前述兩個次像素區域的交界之前述次像素中，係以從僅偏離角度 2 θ之方向來觀察之方式使視差影像資訊混合而顯示。
  7. 一種三維影像顯示裝置，其特徵為具備有：次像素沿著第1方向和與前述第1方向正交之第2方向排列配置為矩陣狀之顯示部；與前述顯示部相對向地配置並控制來自前述顯示部的光線之光線控制元件，並且前述光線控制元件是由在前述第1及第2方向上設置為矩陣狀之複數個第1型式的光學開口部、或是由沿著前述第2方向大致呈直線狀地延伸出並沿著前述第1方向排列配置之複數個第2型式的光學開口部中的任一種所構成之光線控制元件；特定出觀察位置之觀察位置偵測手段；以及因應前述觀察位置來決定分配至前述光學開口部之次像素區域，次像素區域包含在相鄰接之次像素區域的交界上用以劃分前述次像素之次像素區段，前述次像素區段，在對應於前述相鄰接之次像素區域，經由相鄰接之光學開口部而被觀察到之構成前述次像素區段之次像素中，以使屬於前述相鄰接之次像素區域的視差資訊混合而顯示之方式來生成次像素顯示資訊之生成部；並且藉由顯示出經由前述光學開口部對前述次像素而被觀察到的視差影像資訊，可在前述觀察位置上觀看三維影像。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之三維影像顯示裝置，其中前述次像素區域，是由沿著前述第1方向之整數個次像素及次像素區段的組合所構成，並在該第1方向上 具有該次像素區域的寬度之非整數倍的寬度。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之三維影像顯示裝置，其中前述次像素區段，係以沿著前述第1方向或前述第1及第2方向具有一定寬度之方式以某週期重複地呈現。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之三維影像顯示裝置，其中前述光學開口部，係以相對於前述第1方向或前述第2方向形成某角度之方式沿著前述第2方向大致呈直線狀地延伸出，形成該角度之延伸方向係斜向貫穿前述次像素。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之三維影像顯示裝置，其中以前述次像素寬度將分配至前述光學開口部之前述次像素區域的寬度予以標準化後之值P，係從前述觀察位置至光線控制元件之距離L、以次像素寬度將前述開口部的間距予以標準化後所表示之Pe、及前述顯示部的面與前述光線控制元件的面之間的距離g中，以滿足下列式之方式來決定；L：(L+g)=Pe：P。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之三維影像顯示裝置，其中以可看到三維影像之範圍的角度為2 θ，以前述次像素的間距為pp，以觀察距離L時的視覺區域寬度為VW時，由tan θ=(pp×P/2)/g=(VW/2/L)所決定且位於前述兩個次像素區域的交界之前述次像素中，係以從僅偏離角度2 θ之方向來觀察之方式使視差影像資訊混合而 顯示。
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