TWI472219B - Dimensional image display device and method - Google Patents

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TWI472219B
TWI472219B TW100145041A TW100145041A TWI472219B TW I472219 B TWI472219 B TW I472219B TW 100145041 A TW100145041 A TW 100145041A TW 100145041 A TW100145041 A TW 100145041A TW I472219 B TWI472219 B TW I472219B
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Shinichi Uehara
Masahiro Baba
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Toshiba Kk
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Description

立體影像顯示裝置及方法
本發明實施形態係關於立體影像顯示裝置及方法。
於立體影像顯示裝置，視聽者無須使用特殊眼鏡，可以裸眼觀察立體影像。此種立體影像顯示裝置，係顯示不同視點之複數影像，藉由光學元件控制彼等光線。被控制之光線，係被導入視聽者之兩眼，視聽者觀察位置適當即可由視聽者辨識立體影像。作為該光線元件，習知有使用parallax barrier(視差遮障)或柱狀透鏡(lenticular lens)者。
但是，使用parallax barrier(視差遮障)或柱狀透鏡(lenticular lens)作為光學元件之方式，有立體影像之解像度低或、平面(2D)影像之顯示品質低下之問題。因此，作為該光學元件，而有使用液晶光學元件或複折射元件之技術。
例如、專利文獻1揭示，於液晶顯示器等平面顯示裝置上，依序載置基板、複折射率物質、及透鏡陣列之構成。於專利文獻1，複折射性物質之長軸方向、亦即最大主軸方向為朝和觀測者相對之方向傾斜，而且該最大主軸方向和透鏡之稜線呈平行。於專利文獻2揭示，藉由電壓控制使液晶透鏡之主點位置隨時間變化之技術。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2008-233469號公報[專利文獻2]特表2009-520232號公報
但是，於上述習知技術，當實施顯示影像之視聽的視聽者位置、亦即視點位置變化時，串訊(crosstalk)量容易增加。
本發明欲解決之課題為提供即使視點位置變化時亦可以減少串訊量之增加的立體影像顯示裝置、及方法。
實施形態之立體影像顯示裝置，係具備顯示元件、光學元件、取得手段、導出手段及施加手段。顯示元件，係具有複數個畫素以矩陣狀配列而成的顯示面。光學元件，係對應於施加電壓而變化折射率分布。取得手段係取得基準位置。導出手段，係針對上述顯示元件所顯示之顯示對象物，以使正常進行立體辨識之視域被設定於上述基準位置的方式，而導出上述光學元件面方向之第1折射率分布。施加手段，係將和上述第1折射率分布對應之電壓施加於上述光學元件。
 [實施發明之形態]
以下參照圖面詳細說明本實施形態之立體影像顯示裝置、方法、及程式之一例。
圖1表示立體影像顯示裝置10之機能構成之方塊圖。立體影像顯示裝置10為可以顯示立體影像的裝置。立體影像顯示裝置10亦可顯示平面影像，而不限定於立體影像之顯示。
立體影像顯示裝置10，係具備UI部16、檢測部18、顯示部14、及控制部12。
顯示部14，係顯示立體影像或平面影像的顯示裝置。
圖2表示顯示部14之概略構成之模式圖。如圖2所示，顯示部14係具備光學元件46、及顯示元件48。視聽者P係藉由光學元件46來觀察顯示元件48(參照圖1及圖2中、箭頭ZA方向)，而進行顯示部14所顯示立體影像等之觀察。
顯示元件48，例如係進行立體影像之顯示用的視差影像之顯示。顯示元件48，係具有將複數畫素52以矩陣狀配列於第1方向及第2方向的顯示面。第1方向為例如行方向(圖1中、X軸方向(水平方向))，第2方向為和第1方向正交之方向，例如為列方向(圖1中、Y軸方向(垂直方向)。
顯示元件48為例如針對RGB各色之副像素，以RGB為1畫素配置為矩陣狀之公知構成。此情況下，第1方向並列之RGB各色之副像素係構成1畫素，將視視差數分 之鄰接畫素並列於和第1方向交叉的第2方向成為畫素群，稱呼顯示於該畫素群之影像為要素影像。顯示元件48之副像素之配列，可為其他公知配列。又，副像素不限定於RGB之3色。例如可為4色。
作為顯示元件48有直視型2次元顯示器，例如可為有機EL(Organic Electro Luminescence)或LCD(Liquid Crystal Display)、PDP(Plasma Display Panel)、投射型顯示器、電漿顯示器等。
光學元件46，係對應於施加電壓而變化折射率分布的元件。由顯示元件48朝光學元件46側發散之光線，係透過光學元件46而朝和該光學元件46之折射率分布對應的方向射出。
光學元件46只要是對應於施加電壓而變化折射率分布的元件即可。光學元件46可為例如一對之基板間分散液晶而成的液晶元件。
又，本實施形態中，係說明作為光學元件46之一例使用的液晶元件。但是，光學元件46只要是對應於施加電壓能變化折射率分布的元件即可，不限定於液晶元件。例如光學元件46，亦可使用由水溶液與油之2種類液體構成之液體透鏡或利用水之表面張力的水透鏡等。
光學元件46，係在一對基板46E及基板46D間配置液晶層46C之構成。於基板46E設置電極46A。又，於基板46D設置電極46B。又，本實施形態中，係說明在光學元件46，於基板46E及基板46D之各個設置電極(電極 46A及電極46B)之構成。但是，光學元件46，只要能對液晶層46C施加電壓之構成即可，不限定於該構成。例如亦可為在基板46D及基板46E之其中一方基板設置電極之構成。
圖3表示光學元件46之一部分擴大之模式圖。如圖3所示，液晶層46C係於分散媒54中分散有液晶56。液晶56可使用對應於施加電壓而能顯現配向的液晶材料。液晶材料只要能顯示該特性之液晶材料即可，例如可為對應於施加電壓而變化配向方向的絲狀液晶。液晶材料，係如公知為細長之形狀，於其分子之長邊方向產生折射率之異方性。使液晶56之配向產生變化的施加電壓之強度或電壓施加時間，係依據液晶56之種類或光學元件46之構成(亦即，電極46A及電極46B之形狀或配置等)等而有所不同。
因此，例如以在液晶層46C之顯示元件48之各要素畫素所對應位置形成特定形狀之電場的方式，對電極46A、及電極46B(例如，電極46B1 ~電極46B3 )施加電壓。如此則，於液晶層46C，液晶56被配列成為沿著電場之配向，光學元件46則顯現和施加電壓對應之折射率分布。此乃因為液晶56基於偏光狀態而顯示折射率異方性。亦即，液晶56會因為電壓施加之配向變化，而顯示任意偏光狀態之折射率變化。
例如，以在顯示元件48之各要素畫素之對應之每一位置形成不同電場的方式，事先配置電極46A及電極46B 。以在液晶層46C之各要素畫素所對應之區域形成透鏡50形狀之電場的方式，對電極46B及電極46A施加電壓。如此則，液晶層46C之液晶56，會顯示沿著對應於施加電壓所形成電場的配向。此情況下，光學元件46係如圖3所示顯示透鏡50形狀之折射率分布。因此，此情況下，光學元件46，係如圖2所示，顯現出複數透鏡50被配列於特定方向的透鏡陣列形狀之折射率分布。
又，該透鏡陣列形狀之折射率分布，例如係為沿著顯示元件48之要素畫素之配列方向的折射率分布。更具體言之為，例如光學元件46，係於顯示元件48之顯示面之水平方向及垂直方向之任另外，或雙方之方向，顯現透鏡陣列形狀之折射率分布。又，雖設為水平方向及垂直方向之任一方或雙方之方向之任一方向顯現折射率分布之構成，但是，亦可藉由光學元件46之構成(亦即，電極46A及電極46B之形狀或配置等)來調整。
又，在液晶56之特定配向之實現上，施加於液晶層46C之電壓強度及電壓施加時間等之電壓條件，係對應於液晶56之種類或、電極46A及電極46B之形狀或配置等而有不同。
圖4表示光學元件46之折射率變化與液晶56之配向狀態之一例。詳細為，圖4(A)表示電極46A與電極46B之施加電壓與光學元件46之折射率間之關係之一例。圖4(B)及圖4(C)表示光學元件46之折射率所對應液晶56之配向狀態之一例。
於圖4之例，在電極46A與電極46B之間未施加電壓狀態下，液晶56係朝水平方向配向(圖4(B)參照)，折射率n顯示低之值(圖4(A))。隨著電極46A與電極46B被施加之電壓值上升，液晶56越朝垂直方向被配向(圖4(C)參照)。伴隨該配向變化，光學元件46之折射率n會上昇(ZY4(A)參照)。因此，圖4之例，施加電壓與光學元件46之折射率之關係係如線圖58之關係。
因此，調整電極46A及電極46B之配置或、藉由彼等電極46A及電極46B等而施加於液晶層46C之電壓之施加條件，則如圖3所示，光學元件46顯現透鏡50形狀之折射率分布。結果，光學元件46係如圖2所示顯示透鏡陣列形狀之折射率分布。
又，本實施形態中，係說明光學元件46藉由電壓施加而顯現透鏡50形狀之折射率分布，但是不限定於透鏡50形狀之折射率分布。例如，藉由電極46A及電極46B被施加之電壓之施加條件或、電極46A及電極46B之配置或形狀等，可以將光學元件46設為具有所望形狀之折射率分布之構成。例如，可以使光學元件46顯現菱鏡(prism)形狀之折射率分布，來調整電壓施加條件或、電極46A及電極46B之配置或形狀等。另外，亦可使光學元件46顯現菱鏡形狀與透鏡形狀混合之折射率分布，而調整電壓施加條件。
UI部16，係使用者進行各種操作輸入用的手段，例如，可為鍵盤或滑鼠等裝置之構成。本實施形態中，UI 部16，係在進行模態資訊或切換信號或、決定信號之輸入時由使用者進行操作指示。
切換信號，係用於表示顯示部14所顯示影像之切換指示的信號。決定信號，係用於決定顯示部14所顯示影像的信號。
模態資訊為表示手動模態或自動模態的資訊。手動模態，係指依據使用者之所望位置來決定用於表示視聽者之暫時位置的基準位置。自動模態，係指依據立體影像顯示裝置10側說明之後述之顯示處理來決定該該基準位置。
基準位置，係表示實空間中之視聽者之暫時位置。該基準位置可為表示1個位置、表示複數位置者。該基準位置係由例如實空間之座標資訊來表示。例如，於實空間上，以顯示部14之顯示面中心為原點，以水平橫方向為X軸、垂直方向為Y軸、顯示部14之顯示面法線方向為Z軸予以設定。但是，實空間上之座標設定方法不限定於此。
UI部16，係將經由使用者之操作指示而接受之模態資訊或、切換信號或、決定信號輸出至控制部12。
檢測部18，係對位於實空間之視聽者之實際位置、亦即視點位置實施檢測。視點位置，亦和基準位置同樣，由實空間之座標資訊表示。視點位置不限定於1個位置。
視點位置只要能表示視聽者位置之資訊即可。具體言之為，視點位置可為視聽者眼睛之位置(以單眼為1個之各位置)、兩眼之中間位置、頭之位置、或人體之事先設 定之部位之位置。又，以下說明之一例，其視點位置為視聽者之眼睛之位置。
檢測部18，只要能檢測視點位置之機器即可，可使用公知任一機器。例如，檢測部18，除可視相機、紅外線相機等攝像機器以外，亦可使用雷達、重力加速度感測器、紅外線等之距離感測器等機器。又，檢測部18亦可將彼等機器組合使用。於彼等機器，係由獲得之資訊(相機時為攝影影像)，使用公知技術來檢測視點位置。
例如，使用可視相機作為檢測部18時，檢測部18係藉由對攝像獲得之影像進行影像解析，而進行視聽者之檢測及視點位置之算出。如此則，檢測部18可檢測視聽者之視點位置。又，使用雷達作為檢測部18時係對獲得之雷達信號進行信號處理，而進行視聽者之檢測及視聽者之視點位置之算出。如此則，檢測部18可以檢測視點位置。
又，檢測部18只要將作為視點位置而算出者之表示用資訊或、彼等位置之特徵之表示用資訊，事先記憶於檢測部18即可，該視點位置可為視聽者眼睛之位置、雙眼之中間位置、頭部之位置、或人體中事先被設定之部位之位置之其中任一。於視點位置之算出時，使用彼等資訊進行視點位置之算出即可。
又，以人體中事先設定之部位作為視點位置時，檢測部18只要檢測出視聽者之臉部、頭、人物全體、標記等可以判斷為人的事先被設定之部位即可。此種部位之檢測 方法可藉由公知手法進行。
檢測部18係將視點位置資訊輸出至控制部12，該視點位置資訊為用於表示檢測結果、亦即，1或複數視點位置者。
控制部12為控制立體影像顯示裝置10全體之手段，係由包含CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、及RAM(Random Access Memory)等任意處理器而構成之電腦。
本實施形態中，控制部12係具有作為機能部的取得部20、導出部22、記憶部28、施加部24、及顯示控制部26。彼等機能部、及各機能部所包含之後述之各機能部，係由控制部12之CPU將儲存於ROM等之各種程式展開於RAM上予以執行而可以實現。又，彼等機能之其中至少一部分亦可藉由個別電路(硬體)而實現。
取得部20係取得上述基準位置。取得部20係包含第1接受部30、記憶部34、切換部36、第2接受部32、第1算出部40、第2算出部42、及決定部44。
第1接受部30係由UI部16接受模態資訊或切換信號或決定信號。第1接受部30，當所接受之模態資訊表示手動模態時，係將該模態資訊及切換信號輸出至切換部36。另外，第1接受部30，當所接受之模態資訊表示自動模態時，係將該模態資訊輸出至第1算出部40。又，第1接受部30係將所接受之決定信號輸出至決定部44。
記憶部34，係針對實空間中之複數個視點位置之表示 用的視點位置資訊、和視差影像事先設定關連對應並記憶之。又，各視點位置資訊所對應之視差影像係指，當各視點位置資訊所表示之視點位置位於能夠針對立體影像正常進行立體辨識的視域內時之視差影像。
又，視域，係指針對實空間中的顯示元件48所顯示之顯示對象物能夠正常進行立體辨識之區域。具體言之為，例如光學元件46顯現透鏡陣列形狀之折射率分布時，視域係指實空間之中，光線由光學元件46之全透鏡射入之區域。
又，記憶部34，係將顯示部14之視域角2θ之表示用資訊事先予以記憶。視域角，係指視聽者能夠辨識顯示部14所顯示立體影像的角度，係表示以光學元件46之視聽者側之面為基準面時之角度。又，本實施形態中稱呼該視域角內之區域為設定視域。
該視域角及設定視域，係由顯示元件48之視差數或、光學元件46與顯示元件48之畫素間之相對關係來決定。又，光學元件46顯現透鏡陣列狀之折射率分布時，亦即將呈現透鏡形狀50之折射率分布之區域予以配列而成者之情況下，視域角2θ係如以下式(1)所示。
2θ=arctan(PL /g) 式(1)
於式(1)中，2θ表示視域角，PL 表示透鏡之間距，g表示光學元件46與顯示元件48之顯示面間之最短距離。
切換部36，係由第1接受部30接受手動模態表示用的模態資訊及切換信號。切換部36，係在每次接受切換信號時，由記憶於記憶部34之複數視差影像之中，依序讀出和前回顯示於顯示元件48的視差影像不同之視差影像，而輸出至後述顯示控制部26。於顯示控制部26則將接受之視差影像顯示於顯示元件48。
第2接受部32，係由檢測部18接受1或複數視點位置之表示用的視點位置資訊。第2接受部32係將接受之視點位置資訊輸出至第1算出部40。
第1算出部40，係由取得部20接受自動模態之表示用的模態資訊之同時，由檢測部18接受1或複數個視點位置之表示用的視點位置資訊。第1算出部40，係依據由檢測部18接受之視點位置之表示用的視點位置資訊，算出視點位置之數。第1算出部40，係將算出之視點位置之數、及各視點位置之表示用的視點位置資訊輸出至第2算出部42。
第2算出部42，係由第1算出部40接受視點位置之數之表示用的資訊及各視點位置之表示用的視點位置資訊(亦即座標資訊)。第2算出部42，係針對記憶部34記憶之視域角2θ所特定之設定視域之方向，以光學元件46之視聽者側之面作為基準面使其移動180°。又，第2算出部42，係針對由第1算出部40接受之視點位置之全部是否進入設定視域之方向進行判別。另外，第2算出部42，係依據該判別結果，算出由第1算出部40接受之視點位置 之中用於基準位置之算出的視點位置(詳如後述)。第2算出部42，係將算出之基準位置之算出用的視點位置之表示用的1或複數個視點位置之視點位置資訊輸出至決定部44。
決定部44，在由第1接受部30接受手動模態之表示用的模態資訊之後，由第1接受部30接受決定信號時，係在接受該決定信號時，由記憶部34讀取顯示元件48所顯示視差影像對應之視點位置資訊的視點位置。決定部44，係以該讀取之視點位置作為基準位置予以特定。又，決定部44，係於由第1接受部30接受自動模態之表示用的模態資訊之後，由第2算出部42接受基準位置之算出所使用視點位置之表示用的1或複數個視點位置之視點位置資訊。此情況下，決定部44，係依據所接受之視點位置資訊來決定基準位置(詳如後述)。決定部44，係將所決定之1個基準位置之表示用的基準位置資訊輸出至導出部22。
導出部22，係使顯示部14所顯示之顯示對象物能夠正常進行立體辨識的視域，被設定於由決定部44所接受之基準位置資訊所示之基準位置，依此一方式而算出光學元件46之第1折射率分布(詳如後述)。
又，以下雖說明導出部22依據基準位置而算出第1折射率分布之表示用的折射率分布資訊，但導出部22導出折射率分布資訊之方法，並不限定於算出。例如，於省略圖示之記憶部，針對基準位置之表示用的基準位置資訊設定關連對應，而將第1折射率分布之表示用的折射率分 布資訊事先記憶。之後，導出部22將由決定部44接受之基準位置對應之第1折射率分布之折射率分布資訊，由該記憶部予以讀出，而導出第1折射率分布亦可。
記憶部28，係針對導出部22導出之折射率分布之表示用的折射率分布資訊，與電壓施加條件設定關連對應並事先記憶。電壓施加條件，係指施加於光學元件46之電極(電極46A及電極46B)的電壓值及電壓施加時間等。本實施形態中，記憶部28係針對導出部22導出之折射率分布欲於光學元件46上實現而被施加之電壓施加條件，事先設定關連對應予以記憶。
施加部24，係將和導出部22導出之電壓施加條件對應之電壓，施加於光學元件46之電極46A及電極46B。
顯示控制部26，係將視差影像等顯示於顯示元件48。
以下說明上述構成之本實施形態立體影像顯示裝置10所執行之顯示處理。圖5表示、本實施形態之立體影像顯示裝置10執行之顯示處理順序之表示用的流程圖。
首先，第1接受部30，係針對由UI部16接受之模態資訊是否為手動模態或自動模態進行判斷(步驟S100)。
當由UI部16接受之模態資訊為手動模態時(步驟S100：手動)，切換部36係由記憶部34記憶之複數個視差影像之中選擇1個視差影像並讀取之(步驟S102)。之後，顯示控制部26將讀取之視差影像顯示於顯示元件48(步驟S104)。
之後，取得部20判斷由第1接受部30已接受到決定信號或切換信號之其中之一(步驟S106)。當取得部20判斷為已接受到切換信號時(步驟S106：再調整)，係由記憶部34讀出和前回顯示之視差影像不同的視差影像(步驟S110)，回至上述步驟S104。另外，取得部20判斷為已接受到決定信號時(步驟S106：決定)，決定部44係將上述步驟S104之處理而顯示於顯示元件48的視差影像對應之視差位置資訊，由記憶部34予以讀出。以該讀出之視差位置資訊決定作為基準位置(步驟S108)。
之後，決定部44，係將步驟S108所決定基準位置之表示用的基準位置資訊輸出至導出部22(步驟S112)。之後，導出部22，係對應於由決定部44接受之基準位置，執行折射率分布資訊導出處理用於導出第1折射率分布之折射率分布資訊(步驟S114)。又，該步驟S114之折射率分布資訊導出處理之詳細如後述。
藉由該步驟S114之處理，導出部22可以導出和基準位置對應之第1折射率分布之折射率分布資訊，並輸出至施加部24。
之後，施加部24，係將由導出部22接受之折射率分布資訊所對應電壓施加條件，由記憶部28予以讀取(步驟S116)。接著，施加部24，係將步驟S116所讀取之電壓施加條件對應之電壓，施加於光學元件46之電極46A及電極46B(步驟S118)之後，結束本副程式(routine)。
藉由步驟S118之處理，使光學元件46之電極46A及 電極46B，被施加和導出之折射率分布資訊對應的電壓施加條件之電壓。因此，光學元件46顯現該折射率分布。
另外，於上述步驟S100之判斷，第1接受部30判斷由UI部16接受之模態資訊為自動模態時(步驟S100：自動)，係進入步驟S120。於步驟S120，第2接受部32係由檢測部18取得視點位置資訊(步驟S120)。
之後，第1算出部40係由第2接受部32取得檢測部18所檢測出的1或複數個視點位置之表示用的視點位置資訊(步驟S120)。第1算出部40，係對接受之視點位置資訊所示視點位置數進行算出(步驟S122)。該視點位置之算出，係藉由算出包含於視點位置資訊的視點位置(座標資訊)之數來進行。
之後，第2算出部42，係依據第1算出部40算出之視點位置之數，判斷是否為3以上(步驟S124)。第2算出部42判斷視點位置之數為3以上時，係設為肯定判斷(步驟S124：是)，進入步驟S126。
第2算出部42，係針對由第1算出部40取得之視點位置資訊所示之點位置全部，判斷是否位於設定視域內(步驟S126)。
圖6及圖7表示複數個視點位置與設定視域之一例之模式圖。例如，假設藉由檢測部18檢測出視點位置70A~視點位置70J之10點。
此情況下，第2算出部42，係使儲存於記憶部34的視域角2θ所特定之設定視域A之方向，以光學元件46之 視聽者側之面為基準面而移動180°(參照圖6及圖7)。於步驟S126之判斷，第2算出部42，係判斷設定視域A之方向存在否，該設定視域A乃涵蓋由第1算出部40接受之視點位置70A~視點位置70J之全部者。又，圖6及圖7，係表示視點位置70A~視點位置70J之中，未涵蓋於設定視域A內的視點位置存在時之模式圖。
當視點位置70A~視點位置70J之全部被涵蓋於設定視域A內的方向存在時，第2算出部42，係判斷第1算出部40所取得之視點位置資訊所表示視點位置之全部位於設定視域內(步驟S126：是)(圖5參照)。回至圖5之後，第2算出部42，係將第1算出部40所取得全部視點位置之表示用的視點位置資訊，輸出至決定部44(步驟S127)。
之後，決定部44，係算出位於設定區域內之全部視點位置之重心點(步驟S128)。詳細為，決定部44係由第2算出部42所接受之視點位置之各個座標資訊，將成為各視點位置之重心的座標資訊予以算出，以此作為重心點。於該重心點之算出可使用公知之算出方法。
之後，決定部44係以步驟S128算出之重心點作為基準位置而予以決定(步驟S130)，回至上述步驟S112。
另外，於上述步驟S126為否定判斷(步驟S126：否)時，例如圖6及圖7所示視點位置70A~視點位置70J之全部被涵蓋於設定視域A內之方向不存在時，第2算出部42係進行步驟S132之處理。
於步驟S132之處理，第2算出部42，係針對第1算出部40所接受之3以上之視點位置之中，涵蓋於設定視域A內的視點位置數為最大時之視點位置之組合予以抽出(步驟S132)。之後，第2算出部42，係將抽出之視點位置之表示用的視點位置資訊輸出至決定部44(步驟S133)。
之後，決定部44，係針對涵蓋於設定視域A內的視點位置數為最大時之視點位置之組合而被抽出之複數個視點位置之重心點，和上述步驟S128同樣予以算出(步驟S134)。之後，決定部44，係以驟S134算出之重心點作為基準位置而予以決定(步驟136)，回至上述步驟S112。
藉由上述步驟S132之處理，例如，於圖7之例，第2算出部42係抽出視點位置70C~視點位置70J，作為涵蓋於視點視域A內的視點位置數成為最大時之視點位置之組合。藉由上述步驟S134之處理，決定部44算出例如圖7所示重心點80之位置座標，而作為彼等視點位置70C~視點位置70J之重心點。
另外，藉由上述步驟124之判斷，當第2算出部42判斷第1算出部40算出之視點位置數未滿3時(步驟S124：否)，係進入步驟S138。第2算出部42，係於步驟S138之處理，判斷第1算出部40算出之視點位置之數是否為「2」(步驟S138)。
當第1算出部40算出之視點位置之數為「2」時，第2算出部42判斷為肯定(步驟S138：是)，進入步驟S139 。第2算出部42，係將由第1算出部40取得之2個視點位置之表示用的視點位置資訊輸出至決定部44(步驟S139)。
之後，決定部44係以由第2算出部42接受之2個視點位置之中心位置為重心點予以算出(步驟S140)。又，步驟S140之重心點算出可使用公知之算出方法。
之後，決定部44係以步驟S140算出之重心點作為基準位置予以決定(步驟S142)，回至上述步驟S112。
另外，第1算出部40算出之視點位置之數為「1」時，第2算出部42係判斷為否定(步驟S138：否)，進入步驟S143。第2算出部42係將由第1算出部40取得之1個視點位置之表示用的視點位置資訊輸出至決定部44(步驟S143)。
之後，決定部44係將由第2算出部42接受之1個視點位置決定為基準位置(步驟S144)，回至上述步驟S112。
以下詳細說明導出部22進行之折射率分布導出處理(圖5中、步驟S114)。
圖8為折射率分布導出處理之順序之表示用的流程圖。又，圖9為決定之1個基準位置80與顯示部14之位置關係之表示用的模式圖。
又，圖8係表示光學元件46對應於施加電壓而顯現透鏡陣列形狀之折射率分布時的，折射率分布導出處理之一例。詳細如以下，如圖9所示，係說明於光學元件46 藉由電壓施加而形成透鏡501 ~透鏡50n 之n個分之透鏡陣列形狀之折射率分布時之一例(n為1以上之整數)。又，將構成透鏡陣列之各透鏡501 ~透鏡50n 總稱加以說明時，係稱為透鏡50予以說明。
首先，導出部22，係針對取得部20所取得之1個基準位置80，和光學元件46之中構成透鏡陣列形狀之折射率分布的各透鏡501 ~透鏡50n 之各個主點h0 ~主點hn 之間的光線角度θL1 ~光線角度θLn 分別予以算出(步驟S200)。各光線角度θL1 ~光線角度θLn 係表示，各透鏡501 ~透鏡50n 之個別之主點h0 ~主點hn 貫穿光學元件46之厚度方向(和光學元件46之面方向、亦即XY平面呈垂直的Z軸方向)的直線，和連結基準位置80與各透鏡50之各個主點h0 ~主點hn 的光線L之間之構成角度(視聽者側之開口部分之角度)。
例如，圖9中，連結透鏡502 之主點h2 與基準位置80的光線L，和該主點h2貫穿Z軸方向的直線之間之光線角度，係以θL2 表示。同樣地、於圖9，連結透鏡50n-2 之主點hn-2 與基準位置80的光線L，和主點hn-2 貫穿Z軸方向的直線之間之光線角度，係以θLn-2 表示。
於步驟S200之處理，導出部22係使用下式(2)分別算出光線角度θL1 ~光線角度θLn 之各個。
θLn =arctan(Xn /LA)………式(2)
式(2)中，n表示1以上之整數，光線角度θLn 則表示光線角度θL1 ~光線角度θLn 之各個之光線角度。又，式(2)中，Xn 表示基準位置80與各個主點h1 ~hn 之間之水平距離。
又，各主點位置，係具有透鏡間距之整數倍之X座標，藉由和上述基準位置80之X座標之距離間之差算出。
回至圖8繼續說明。之後，導出部22係算出各透鏡50之焦點距離d(步驟S202)。
當視聽者由基準位置80進行顯示部14之辨識時，視聽者係針對顯示元件48之複數個畫素52之中，位於基準位置80與各透鏡50之各個主點h1 ~主點hn 之連結直線L之延長線上的畫素52所射出之光進行辨識。又，各透鏡50之各個主點h1 ~主點hn ，和位於基準位置80與各透鏡50之各個主點h1 ~主點hn 之連結直線L之延長線上的畫素52，之間的各個距離d1 ~距離dm ，係對應於光線角度θL1 ~光線角度θLn 而呈現不同。亦即，距離d1 ~距離dm 各個，係對應於以光學元件46之折射率表示的透鏡50之位置與基準位置80之間之位置關係而呈現不同。
又，於圖9係代表性表示：透鏡502 之主點h2 與基準位置80之連結直線L之延長線上的畫素52a之間的距離d2 ，以及透鏡50n-2 之主點hn-2 與基準位置80之連結直線L之延長線上的畫素52B之間的距離dn-2 。關於其他透鏡50，其之距離d亦同樣被決定。
本實施形態中，導出部22，係使各透鏡50之焦點距 離，和各透鏡50對應之距離d1 ~距離dm 之各個成為一致的方式，進行以下處理，針對各透鏡50之折射率加以決定，而導出第1折射率分布之折射率分布資訊。因此，導出部22，係使針對顯示部14所顯示之顯示對象物進行正常之立體辨識的視域被設定於基準位置的方式，對應於基準位置，而將用於表示光學元件46之面方向之第1折射率分布的折射率分布資訊予以導出。
亦即，導出部22，係首先於步驟S202，算出各透鏡50對應之各個距離d1 ~距離dm ，作為各透鏡50之焦點距離d。
導出部22係使用以下式(3)算出該焦點距離d、亦即，各透鏡50對應之各個距離d1 ~距離dm 。
dn =g/cosθLn ………式(3)
於式(3)，dn 表示各透鏡50對應之各個距離d1 ~距離dm 。又，式(3)中，g表示光學元件46與顯示部14間之最短距離。又，式(3)中，θLn 表示光線角度θL1 ~光線角度θLn 。
之後，導出部22係算出各透鏡50之各個曲率半徑(步驟S204)。導出部22，係使各透鏡50之焦點距離和各透鏡50對應之各個距離d1 ~距離dm 成為一致的方式，算出各透鏡50曲率半徑。
具體言之為，導出部22係使用以下式(4)算出各透鏡 50之曲率半徑。
R2 =dn ×2t(Ne-No)………式(4)
上述式(4)中，R表示各透鏡50之曲率半徑。又，式(4)中，dn 表示各透鏡50對應之各個距離d1 ~距離dn 。t表示各透鏡50之厚度。又，Ne表示光學元件46中之液晶56(圖3參照)之長軸方向之折射率，No表示光學元件46中之液晶56(圖3參照)之短軸方向之折射率。
回至圖8，之後，導出部22係算出折射率分布資訊(步驟S206)。
於步驟S206，導出部22，係依據於步驟S204算出的各透鏡50之曲率半徑R，以使各個透鏡50能實現步驟S204所算出之對應之曲率半徑R的方式，而算出用於表示各透鏡50之折射率分布的第1折射率分布之折射率分布資訊。
更詳言之為，導出部22係算出滿足以下式(5)之關係的折射率分布資訊。
式(5)中，△n表示各個透鏡50之折射率分布。更詳言之為，△n係表示各個透鏡50之透鏡間距內之折射率分布 。又，式(5)中，c表示1/R，R表示各透鏡50之曲率半徑。又，XL 表示各透鏡50之透鏡間距內之水平距離。又，k表示常數。又，常數k亦被稱為非球面係數，為提升透鏡50之聚光特性而進行微調整。
之後，導出部22係將步驟S208算出之折射率分布資訊輸出至施加部24(步驟S208)。
接受到折射率分布資訊之施加部24，係如圖5之說明，將由導出部22接受到之折射率分布資訊所對應電壓施加條件，由記憶部28予以讀出(步驟S116)。接著，施加部24，係將步驟S116所讀取之電壓施加條件對應之電壓，施加於光學元件46之電極46A及電極46B(步驟S118)之後，結束本副程式。
如上述說明，本實施形態之立體影像顯示裝置10，係針對視聽者暫時位置之表示用的基準位置加以特定，以使能正常進行立體影像辨識之區域、亦即視域被設定為基準位置，依據基準位置而導出光學元件46之第1折射率分布之表示用的折射率分布資訊。之後，對光學元件46施加和折射率分布資訊對應之電壓施加條件的電壓。
因此，本實施形態立體影像顯示裝置10，即使視點位置變化時亦可減輕串訊量之增加。
又，本實施形態中雖說明，導出部22係以使各透鏡50焦點距離成為和各透鏡50對應之各個距離d1 ~距離dm 一致的方式，進行上述處理，依此而決定各透鏡50之折射率，而將第1折射率分布之折射率分布資訊予以導出之 例。但是，導出部22之構成只要使正常進行顯示部14所顯示之顯示對象物之立體辨識的視域被設為基準位置，對應於該基準位置，而導出光學元件46之面方向之第1折射率分布之表示用的折射率分布資訊即可，不限定於該方式。又，雖說明使各透鏡50之焦點距離成為和各個距離d1 ~距離dm 一致之處理，但欲對顯示部14之畫質提供影像效果等時，可依據焦點距離來設定調整幅分之差異。
又，於本實施形態之立體影像顯示裝置10之控制部12執行顯示處理用的顯示處理程式，係事先被組入ROM等而予以提供。
本實施形態之立體影像顯示裝置10之控制部12所執行之顯示處理程式，亦可構成為安裝可能之形式又執行可能之形式之檔案，而記錄於CD-ROM、軟碟(FD)、CD-R、DVD(Digital Versatile Disk)等電腦可讀取之記録媒體而予以提供。
另外，本實施形態之立體影像顯示裝置10之控制部12所執行之顯示處理程式，亦可儲存於網際網路等網路所連接之電腦上，藉由網路進行下載來提供。又，本實施形態之立體影像顯示裝置10之控制部12執行之顯示處理程式，亦可經由網際網路等網路來提供或分配。
本實施形態之立體影像顯示裝置10之控制部12執行之顯示處理程式，係包含上述各部(取得部20(第1接受部30、第2接受部32、記憶部34、切換部36、第1算出部40、第2算出部42、決定部44)、導出部22、記憶部28 、施加部24、及顯示控制部26)之模組構成，實際硬體係由CPU(處理器)由上述ROM讀出顯示處理程式並執行，而使上述各部載入主記憶裝置上，而使取得部20(第1接受部30、第2接受部32、記憶部34、切換部36、第1算出部40、第2算出部42、決定部44)、導出部22、記憶部28、施加部24、及顯示控制部26產生於主記憶裝置上。
以上說明本發明幾個實施形態，但彼等實施形態僅為一例，並非用來限定本發明。彼等實施形態可以各種其他形態實施，在不脫離本發明要旨之情況下可做各種省略、替換、變更實施。彼等實施形態或其變形，亦包含於發明之範圍或要旨之同時，亦包含於和申請專利範圍記載之發明及其均等範圍內。
10‧‧‧立體影像顯示裝置
14‧‧‧顯示部
16‧‧‧UI部
18‧‧‧檢測部
20‧‧‧取得部
22‧‧‧導出部
24‧‧‧施加部
26‧‧‧顯示控制部
30‧‧‧第1接受部
32‧‧‧第2接受部
34‧‧‧記憶部
36‧‧‧切換部
40‧‧‧第1算出部
42‧‧‧第2算出部
44‧‧‧決定部
46‧‧‧光學元件
48‧‧‧顯示元件
50‧‧‧透鏡
[圖1]實施形態之立體影像顯示裝置之方塊圖。
[圖2]表示顯示部之模式圖。
[圖3]光學元件之模式圖
[圖4]光學元件之折射率變化與液晶之配向狀態之一例之圖。
[圖5]顯示處理之流程圖。
[圖6]複數個視點位置與設定視域之位置關係之表示用模式圖。
[圖7]複數個視點位置與設定視域之位置關係之表示 用模式圖。
[圖8]折射率分布導出處理之流程圖。
[圖9]基準位置與顯示部之位置關係表示用之模式圖。
10‧‧‧立體影像顯示裝置
14‧‧‧顯示部
16‧‧‧UI部
18‧‧‧檢測部
20‧‧‧取得部
22‧‧‧導出部
24‧‧‧施加部
26‧‧‧顯示控制部
30‧‧‧第1接受部
32‧‧‧第2接受部
34‧‧‧記憶部
36‧‧‧切換部
40‧‧‧第1算出部
42‧‧‧第2算出部
44‧‧‧決定部
46‧‧‧光學元件
48‧‧‧顯示元件
12‧‧‧控制部
28‧‧‧記憶部
P‧‧‧視聽者
ZA‧‧‧箭頭

Claims (6)

  1. 一種立體影像顯示裝置，其特徵為具備：顯示元件，其具有複數個畫素以矩陣狀配列之顯示面；光學元件，其對應於施加電壓而變化折射率分布；取得手段，用於取得表示視聽者之暫時位置的基準位置；導出手段，其以使上述顯示元件所顯示之顯示對象物正常進行立體辨識的視域被設定於上述基準位置的方式，來導出上述光學元件之面方向之第1折射率分布；及施加手段，其將對應於上述第1折射率分布的電壓施加於上述光學元件；上述光學元件，係對應於施加電壓而使折射率分布成為透鏡陣列狀；上述導出手段，係以位於連結上述基準位置與上述光學元件之各透鏡之主點的光線之延長線上之上述畫素和上述主點之間之距離，作為上述各透鏡之焦點距離而算出該各透鏡之曲率半徑，而將該各透鏡能實現該曲率半徑的上述第1折射率分布予以導出。
  2. 如申請專利範圍第1項之立體影像顯示裝置，其中上述取得手段，係包含：檢測手段，其檢測出用於表示視聽者位置的視點位置；第1算出手段，其算出上述視點位置之數；及 決定手段，其對應於上述視點位置而決定上述基準位置。
  3. 如申請專利範圍第2項之立體影像顯示裝置，其中另外具備：第2算出手段，當檢測出之上述視點位置全部位於事先設定之視域角內區域之表示用的設定視域內時，用於算出該視點位置之重心點；上述決定手段，係將上述重心點決定為上述基準位置。
  4. 如申請專利範圍第3項之立體影像顯示裝置，其中上述第2算出手段，當上述視點位置之一部分不位於上述設定視域內時，係針對位於上述設定視域內而被檢測出的上述視點位置之數成為最大的該視點位置之組合予以算出，將所算出之該視點位置之重心點予以算出。
  5. 如申請專利範圍第1項之立體影像顯示裝置，其中另外具備：記憶手段，用於事先記憶上述視點位置以及將上述視點位置設定於上述視域的視差影像；顯示控制手段，用於將上述視差影像顯示於上述顯示元件；第2接受手段，用於接受：手動模態之表示用的手動信號，將顯示於上述顯示元件的上述視差影像予以切換的切換信號，及針對顯示中之上述視差影像進行決定的決定信號；及切換手段，在接受上述切換信號之每一次，進行上述 顯示元件所顯示之上述視差影像之切換；上述決定手段，在接受上述手動信號之後接受上述決定信號時，係以上述顯示元件所顯示上述視差影像對應的視點位置作為上述基準位置予以決定。
  6. 一種顯示處理方法，係於立體影像顯示裝置執行的顯示處理方法，該立體影像顯示裝置係具備：顯示元件，其具有複數個畫素以矩陣狀配列之顯示面；及光學元件，其對應於施加電壓而變化折射率分布；其特徵為：取得步驟，係取得表示視聽者之暫時位置的基準位置；導出步驟，係以使上述顯示元件所顯示之顯示對象物正常進行立體辨識的視域被設定於上述基準位置的方式，來導出上述光學元件之面方向之第1折射率分布；及施加步驟，係將對應於上述第1折射率分布的電壓施加於上述光學元件；上述光學元件，係對應於施加電壓而使折射率分布成為透鏡陣列狀；上述導出步驟，係以位於連結上述基準位置與上述光學元件之各透鏡之主點的光線之延長線上之上述畫素和上述主點之間之距離，作為上述各透鏡之焦點距離而算出該各透鏡之曲率半徑，而將該各透鏡能實現該曲率半徑的上述第1折射率分布予以導出。
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