專利名稱：三維影像顯示裝置和方法及三維顯示用影像數(shù)據(jù)生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立體地顯示圖像的三維影像顯示裝置和顯示三維影像的方法以及生成三維顯示用影像數(shù)據(jù)的方法，特別是，涉及即使對水平和垂直方向也能夠給出立體視差的三維影像顯示裝置和顯示三維影像的方法以及生成三維顯示用影像數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
對于能夠立體地顯示動畫的立體視覺圖像顯示裝置，也就是所謂的三維顯示器，已知有多種方式。近年來，對這種立體視覺圖像顯示裝置，特別是平板型的且不需要專用眼鏡等的方式的需求變高。這樣的類型的立體動畫顯示裝置中，也有利用全息攝影術(shù)的原理的技術(shù)方案，但是難于實用化。與此相對，已知，在直視型或者投影型的液晶顯示裝置或者等離子顯示裝置等的像素位置固定的顯示面板(顯示裝置)的前面設(shè)置光線控制元件的方式，是一種能夠比較容易地實現(xiàn)立體動畫的顯示的方式。
光線控制元件，一般也稱為視差擋板，是一種即使在同樣的位置但是根據(jù)角度不同也能看見不同的圖像的構(gòu)造。具體地，僅提供左右視差(水平視差)的構(gòu)造使用狹縫或者雙凸透鏡，在提供左右視差(水平視差)的同時還附加提供上下視差(垂直視差)的構(gòu)造使用針孔或者透鏡陣列。使用視差擋板的方式，分類為2眼式、多眼式、超多眼式、集成攝像的方式。集成攝像的方式最近多稱為集成成像法(下面簡稱為II)。其基本原理，與100年前發(fā)明的立體照相所用的原理實質(zhì)上相同。
在最簡單的2眼式中，固定某觀察點，以使得在該位置用右眼和左眼看見不同的圖像的方式，來配置顯示面板和視差擋板。在顯示面板中，在從觀察點到顯示面板的距離上具有投影面，將在右眼和左眼位置上具有各自透視中心的2幅透視投影圖像在顯示面板的每1列像素上按照縱向分割的方式交替配置。該2眼式的實現(xiàn)是比較容易的，但是在預(yù)定的位置以外，不能看見立體的圖像，另外存在觀察領(lǐng)域非常狹窄的問題。該2眼式，還存在從以左右兩眼的距離的大小移動的位置看見逆立體視圖的較大缺點，即，形成向外和向內(nèi)所見相反的異常的圖像。但是2眼式還具有在二維顯示和三維顯示之間切換比較簡單的優(yōu)點，所以2眼式保留有作為小型顯示器等的輕便的用途。
在多眼式中，視差數(shù)增加了4到8的程度，同時增加了能夠正常觀察的位置。運動視差，即，觀察者沿橫向移動改變觀點角度的場合中，所看見的與運動視差相應(yīng)的立體顯示一樣的來自不同的角度的圖像，均不連續(xù)，稱為翻轉(zhuǎn)(flipping)，也存在暗轉(zhuǎn)之后出現(xiàn)急劇角度變化的圖像的問題。另外，在多眼式中，即使視差數(shù)增加了也依然存在產(chǎn)生逆立體視圖的問題。
在超多眼式中，視差圖像不是每兩眼距離的，而是形成得非常精細(xì)的，使得多個視差圖像的光線進入瞳孔。通過將多個視差圖像入射到眼睛，避免了翻轉(zhuǎn)，顯示比較自然的圖像。然而，超多眼式，由于與多眼相比圖像信息處理量飛躍的增加，存在實現(xiàn)困難的問題。多眼式或者超多眼式中，具有不僅包括水平視差還包括垂直視差的場合，依然因為圖像信息處理量飛躍的增加，而導(dǎo)致實現(xiàn)困難。
集成成像方式(II方式)，也稱作集成攝像方式(IV方式)或者集成攝影方式(IP方式)，是將類似昆蟲的復(fù)眼那樣的透鏡(蠅眼透鏡)作為視差擋板利用，將與各個透鏡對應(yīng)的要素像素，即，圖像要素在透鏡的背后一并顯示的方法。該集成成像方式(II方式)，形成沒有翻轉(zhuǎn)的完全連續(xù)的運動視差，能夠在水平方向、垂直方向、傾斜方向上都再現(xiàn)與實物相近的光線，是即使將臉橫著和斜著觀察也能夠看見正常的立體視圖的理想方式。在圖像要素是用液晶顯示元件那樣的離散的像素的集合來形成的場合中，需要使用像素間距的精細(xì)度高的方案，實際中形成為100×100程度的像素數(shù)量。
與此相對，沒有垂直視差的II方式的一維II方式，由于得到水平方向連續(xù)的運動視差，與2眼和多眼相比能夠?qū)崿F(xiàn)高顯示質(zhì)量的立體視圖，而且，能夠用比超多眼方式的圖像信息處理量少的方式實現(xiàn)。然而，在垂直方向中，由于沒有視差不能從上下方向上看見立體圖像。
而且，多眼中視差數(shù)較多的16眼程度的場合，用多眼在可視區(qū)域以外的前后方向的區(qū)域，盡管說圖像扭曲了但是可以實現(xiàn)與一維II實質(zhì)上相同的立體視圖。換句話說，也可以將多眼方式稱作一維II的特例。二維II中，由于看見的是在縱方向和橫方向上相應(yīng)的觀察距離都正確的透視投影的三維圖像，不會發(fā)生扭曲，與一維II或者多眼相比前后方向的觀察區(qū)域變大了。圖像要素通過離散像素構(gòu)成的一維II中，定義中包含多眼。換句話說，一維II方式之中，圖像要素由比較少的整數(shù)列的象素構(gòu)成，透鏡精度高，從任何孔都能整齊的看見n視差之中的特定的m連接部分的像素，連結(jié)像素列和孔的面和觀察距離面的交線的會聚間隔與眼間距離(62-65mm)相等的特定場合，相當(dāng)于多眼方式。其中，觀察點(單眼)的位置固定為標(biāo)準(zhǔn)位置，將從真正面的一個的孔和它的相鄰的孔看見的像素之間的列數(shù)差定義為圖像要素附近的圖像列數(shù)(不是整數(shù)的小數(shù)也可以)。這樣，例如非專利文獻1所述的，圖像要素的間距，通過從觀察點將狹縫中心投影到顯示元件上的間隔來決定，而不是根據(jù)顯示元件的像素間距來決定。多眼中，兩眼和全體孔(例如，狹縫)的延長部分上的各個顯示元件的像素中心，必須要求高設(shè)計精度。眼的位置左右偏離，使得各個像素之間的遮光部(黑矩陣)處于可見位置，尤其是，由于偏離看見相鄰的像素(翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象)。
與此相對，一維II中，在兩個眼睛和各個孔的延長部分上，同時觀察到顯示元件的像素和黑矩陣的時候，看見各個像素的不同的位置?？组g距和像素寬度，互相無關(guān)的，對設(shè)計精度的需求大大提高。其中，孔間距和像素寬度無關(guān)，理想的情況下拍攝那樣的設(shè)想的無像素全顯示。即使眼睛的位置偏離，由于看見開口部的像素和看見黑矩陣的像素的比相同，沒有翻轉(zhuǎn)。但是，因為從眼睛的位置觀察的場合的孔間距不是像素間距的整數(shù)倍，特別是使用了狹縫時，在不能夠無視黑矩陣的場合會看見干涉條紋。
本說明書所述的三維影像顯示裝置在水平方向上不包含多眼。除去了多眼方式的一維II，(1)圖像要素的像素列數(shù)不是整數(shù)，或者，精細(xì)的數(shù)量多到可以看作無限的程度，(2)即使在連結(jié)像素列和孔的面存在形成交線的會聚的位置，它的會聚間隔定義為與眼睛之間的間隔(62-65mm)不等，與觀察距離也不同。多眼的場合，左右眼看見相鄰的像素列，超多眼的場合，不相鄰也是好的，看見特定的像素。與此相對，II中，無論觀察相鄰的像素列還是不相鄰的像素列都可以。原來II中，是因為設(shè)想作為像素群的圖像要素內(nèi)的無像素全圖像。無論多眼還是II，關(guān)于正確的設(shè)計，將像素群(圖像要素)周期和作為控制光線的光瞳的孔或者狹縫的周期(簡單的稱作孔周期)相比，必須使得后者(孔周期)比像素群周期短。但是，對于觀察距離無限遠的場合、畫面無限小的場合等的與實用沒有關(guān)系的極限條件來說兩者相同。在狹縫接近顯示元件，觀察距離比較遠的場合中，兩者為很接近的值。例如，觀察距離1m，狹縫間距0.7mm，間隔1mm的場合，圖腓周期為0.7007mm，比狹縫間距長0.1％。橫方向像素數(shù)為640的話，狹縫整體寬度和像素顯示部的整體寬度偏離0.448mm。由于該偏離比較小，即使將像素群周期和孔周期相同的設(shè)計，在中央附近沒有出現(xiàn)圖像的場合(例如，兩端為素色背景)，和畫面尺寸分割的很小的觀察距離很遠的場合中，能夠正常地看見形式上的圖像。但是，到畫面的兩端就不能正確地觀察。而且，綜上所述，無論多眼還是II，對于正確的設(shè)計，圖像要素周期(間距)和孔周期(間距)相比，有0.1％程度的微小差異，必須是后者短。無論II方式還是多眼方式，由于通常觀察距離有限，應(yīng)該使得象實際上看到該觀察距離中的透視投影圖像那樣地生成顯示圖像。一般的方法是在每個連結(jié)像素(像素列)和狹縫的線(面)與觀察距離面的交點(交線)(每個觀察點和像素)上生成透視投影圖像。
多眼的場合，由于如果說連結(jié)像素列和狹縫的面與觀察距離面之間的交線是16眼就會聚16束，僅作成16幅透視投影圖像(表面)。然而，因為一般的II的場合不進行會聚，必須對全體像素列數(shù)作成透視投影圖像(不是各個完整面而是一列也可以)。如果生成了運算程序的話，運算量自身理應(yīng)沒有比多眼有太大變化，過程相當(dāng)復(fù)雜。但是，即使是在II之中狹縫間距形成為像素間距的整數(shù)倍(例如，16倍)的特殊的情況(即使該場合，圖像要素的間距比狹縫間距的長，不是像素間距的整數(shù)倍)，通過生成16幅平行投影圖像，針對每個像素列分割生成顯示圖像，可以看見從實際的觀察點看的關(guān)于水平方向的透視投影圖像。然而，通過該生成方法看見的圖像，形成被稱為在水平方向透視投影、而在垂直方向平行投影的奇妙的圖像。其是，透視投影沿著向一點(觀察點)會聚的線投影在一定面上而平行投影沿著不會聚的平行線投影在一定面上的投影方法，該“水平透視和垂直平行投影”中，形成為沿著向一條垂直線會聚的(在水平方向上會聚，在垂直方向上不會聚)線投影在一定面上。一維II中，形成水平方向與觀察距離相應(yīng)的透視投影圖像，因為沒有垂直視差，對于垂直方向必須以某觀察距離作為前提的顯示透視投影圖像。因此，合并垂直方向和水平方向，存在在預(yù)先決定的觀察距離以外的像會發(fā)生扭曲的問題。在2眼和多眼中，對于前后方向的觀察范圍之外形成了偽像導(dǎo)致不能立體的觀察的情況，結(jié)果是在一維II中，具有能夠在廣闊的前后范圍內(nèi)進行立體的觀察的優(yōu)點，但是由于會出現(xiàn)扭曲成為該優(yōu)點的一個遺憾。
J.Opt.Soc.Am.A vol.15，p.2059(1998)發(fā)明內(nèi)容根據(jù)上面的詳細(xì)敘述，二維II中在水平和垂直方向上有視差，難于實現(xiàn)高精細(xì)化。而在一維II中，高精細(xì)化比較容易，由于沒有垂直視差，具有不能實現(xiàn)在上下方向上的觀察的問題。
本發(fā)明考慮到上述情況，目的在于提供一種與水平和垂直方向的觀察者的移動對應(yīng)，能夠觀察自然且高精細(xì)的立體圖像的三維影像顯示裝置和顯示三維影像的方法以及生成三維顯示用影像數(shù)據(jù)的方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種三維影像顯示裝置，其特征在于包括在平面狀的顯示面內(nèi)將像素以固定的水平和垂直方向的間距矩陣狀地配置的顯示部；配置在該顯示部前面的光線控制部，該光線控制部具有分別在水平方向和垂直方向上以第1和第2間距配置的、對來自上述像素的光線分別在水平和垂直方向上施加制約的第1和第2光學(xué)孔，上述第1間距定為上述像素的水平方向間距的整數(shù)倍，上述第2間距比上述像素的垂直間距小，在垂直方向上上述第2光學(xué)孔在某觀察距離處進行光線會聚；以及顯示驅(qū)動部，該顯示驅(qū)動部提供由向沿著與上述每個第1光學(xué)孔對應(yīng)的水平方向的多個像素群分別平行投影得到的圖像作成的圖像要素，并提供在垂直方向上把透視投影圖像交織了的圖像段。
對于這樣的三維影像顯示裝置，即使觀察者在水平方向上移動也能夠觀察到自然的立體影像，另外，在觀察者在垂直方向上移動的場合中，能夠觀察到雖然存在不連續(xù)的但是與觀察位置大致對應(yīng)的三維影像。
上述的三維影像顯示裝置的實施例中，第1光學(xué)孔，包含雙凸透鏡板，第1光學(xué)孔，包含狹縫。在一般的視差數(shù)較多的水平方向上，作為第1光學(xué)孔通過使用雙凸透鏡板大致不會產(chǎn)生亮度的降低。因為垂直方向的視差數(shù)可以較少，即使使用狹縫作為第2光學(xué)孔，亮度的降低也不會達到極端。另外，通過使用狹縫的方法能夠高精度的制造光線的控制部。這樣，制造方法容易而且同時能夠獲得優(yōu)秀的性能。
另外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種三維影像顯示方法，其特征在于包括在平面狀的顯示面內(nèi)將像素以固定的水平和垂直方向的間距矩陣狀地配置的顯示部；以及配置在該顯示部前面的光線控制部，該光線控制部具有分別在水平方向和垂直方向上以第1和第2間距配置的、對來自上述像素的光線分別在水平和垂直方向上施加制約的第1和第2光學(xué)孔，上述第1間距定為上述像素的水平方向間距的整數(shù)倍，上述第2間距比上述像素的垂直間距小，在垂直方向上上述第2光學(xué)孔在某觀察距離處進行光線會聚，其中，提供從向沿著與上述每個第1光學(xué)孔對應(yīng)的水平方向的多個像素群分別平行投影得到的圖像作成的圖像要素，并提供在垂直方向上把透視投影圖像交織了的圖像段。
進而，根據(jù)本發(fā)明，提供一種三維顯示用影像數(shù)據(jù)生成方法，其特征在于是將水平方向上是平行投影的圖像按照每個上述像素列分割配置，并在垂直方向上將透視投影圖像交織了的圖像進行配置的方法，對應(yīng)于觀察點位置反復(fù)進行多次如下處理將作為電腦繪圖的數(shù)據(jù)的對象的空間坐標(biāo)(x，y，z)的點進行透視投影行列式變換的處理，和對除了坐標(biāo)x以外的各行列要素進行除以(1-z/d)(d為投影中心的坐標(biāo))的除法運算的處理。
根據(jù)這樣的算法，能夠非常簡便地得到水平方向是平行投影，垂直方向是透視投影的圖像。
而且，本說明書中，光學(xué)孔，不單表示孔，還包含作為在光學(xué)上控制光線的光學(xué)部件的狹縫、孔、或者透鏡元件或者衍射光柵等。
根據(jù)上述詳細(xì)的敘述，根據(jù)本發(fā)明的立體顯示裝置，對應(yīng)于水平和垂直方向的觀察者的移動觀察自然且高精細(xì)的立體圖像。


圖1概略地示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的三維影像顯示裝置的水平面內(nèi)的配置的平面圖。
圖2概略地示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的三維影像顯示裝置的垂直面內(nèi)的配置的平面圖。
圖3概略地示出圖1和圖2中所示的三維影像顯示裝置的斜視圖。
圖4示出圖1-圖3中所示的顯示面板上顯示的全部圖像的生成步驟的流程圖。
101液晶面板102視差擋板103觀察者201液晶面板202雙凸透鏡203狹縫301對象數(shù)據(jù)生成部302顯示數(shù)據(jù)變換部303顯示面板驅(qū)動部具體實施方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的立體顯示裝置的實施例進行詳細(xì)說明。
(第1實施例)參照圖1和圖2，對根據(jù)本發(fā)明的第1實施例的立體顯示裝置進行說明。
圖1是概略示出根據(jù)本發(fā)明的第1實施例的立體顯示裝置的水平面內(nèi)的配置的平面圖。圖2是概略示出圖1所示的立體顯示裝置的垂直面內(nèi)的配置的平面圖。如圖1和圖2所示，立體顯示裝置，包括作為平面顯示裝置的、顯示應(yīng)立體顯示整個圖像的要素像素的液晶面板101；和控制從液晶面板101發(fā)出的光線的視差擋板102(光線控制部)。液晶面板101，可以是將像素矩陣狀固定地配置的顯示類型，也可以是直視型或者投影型的液晶顯示裝置、等離子顯示裝置、場致發(fā)光型顯示裝置、或者有機EL顯示裝置等。
關(guān)于圖1和圖2所示的立體顯示裝置，直視型的為對角20.8英寸，像素數(shù)橫向為3200，縱向為2400。各個像素，縱向上每1/3分成紅、綠、藍(RGB)的子像素。換句話說，各個像素由紅、綠、藍(RGB)的子像素構(gòu)成，該子像素連續(xù)地沿著縱方向配置。子像素，使用間距44微米。作為視差擋板，使用沿著大致垂直方向延伸的、在大約水平方向(水平面內(nèi))上具有周期結(jié)構(gòu)的狹縫或者雙凸透鏡(光學(xué)孔)。該水平方向的狹縫的間距(周期)，能夠正確的按照16個子像素劃分為0.704mm。作為顯示裝置的液晶面板的顯示面(玻璃基板的內(nèi)表面)和視差擋板之間的間隙，考慮到玻璃基板和透鏡材質(zhì)的折射率，有效地形成為大約2mm。這樣，使得視差擋板的(根據(jù)距離的差，眼睛看見的間距不同)實際間距形成為像素間距的整數(shù)倍的方案，如已經(jīng)說明的那樣，一般不適用于多眼而是適用于一維集成成像。在本例的配置中，雖然光線在顯示面板101的附近會聚，但是實際使用中眼睛不能處于該位置，另外，會聚間隔不能與眼睛之間的距離相等，尤其是，在顯示面板101的附近之外的觀察距離中，因為光線不能會聚，如圖1所示那樣的在水平面內(nèi)的配置，不能分類為多眼方式，而是分類成一維集成成像。在該一維集成成像中，與水平方向上有視差的觀察點位置對應(yīng)地，使圖像變化。
另一方面，如圖3所示，在垂直方向(垂直面內(nèi))中，連結(jié)觀察點位置和孔中心的線通過像素中心。換句話說，在垂直面內(nèi)，孔的垂直間距不是像素的整數(shù)倍，在水平面內(nèi)，圖像要素(向像素群賦予的圖像)的間距形成為像素的整數(shù)倍。
如圖3所示，作為在水平方向(水平面內(nèi))的光線控制元件，取代狹縫而使用雙凸透鏡板202，作為垂直方向上(垂直面內(nèi))的光線控制元件，使用設(shè)置了多個開口部的狹縫203。換句話說，通過雙凸透鏡板202和狹縫203(光學(xué)孔)構(gòu)成視差擋板102。狹縫的間隔(光學(xué)孔的間隔)設(shè)定為，例如，比4像素大小的528微米稍微小一點。通過這樣的設(shè)定，能夠在觀察距離附近關(guān)于垂直方向上將光線會聚。在該場合中，在垂直方向的4個位置進行光線會聚，形成能夠從光線會聚點附近看見關(guān)于垂直方向的1幅圖像。由此能夠與觀察者的頭部的垂直位置相應(yīng)地對來自最近的光線會聚點的圖像進行切換來觀察。這樣的結(jié)構(gòu)的立體顯示裝置中，即使觀察者在水平和垂直方向上移動也能夠觀察到自然的立體影像。
(第2實施例)在顯示面板102上顯示的圖像，能夠用電腦繪圖來生成。換句話說，準(zhǔn)備在圖3中所示的對象數(shù)據(jù)生成部301，例如，圖形發(fā)生器中生成對象數(shù)據(jù)(多邊形數(shù)據(jù))的圖中未示出的存儲器。該對象數(shù)據(jù)，供給到顯示數(shù)據(jù)變換部302，在該顯示數(shù)據(jù)變換部302中，從對象數(shù)據(jù)僅作成視差數(shù)大小的垂直方向透視投影和水平方向平行投影圖像。在該顯示數(shù)據(jù)變換部302中，能夠通過將對象數(shù)據(jù)的空間上的坐標(biāo)(x，y，z，1)的點進行以下的變換，變換到水平方向是平行投影，垂直方向是透視投影的點的坐標(biāo)，生成面板顯示數(shù)據(jù)。參照圖4，對圖3中所示的顯示數(shù)據(jù)變換部302中處理的步驟進行說明。
處理從步驟S1開始，對于最初的步驟S2，在水平面內(nèi)設(shè)定觀察范圍，在垂直面內(nèi)設(shè)定多個觀察點(例如，3-4個觀察點)。完成該設(shè)定之后，將對象數(shù)據(jù)供給到顯示數(shù)據(jù)變換部302，開始關(guān)于在設(shè)定的觀察范圍內(nèi)的某1個觀察點的運算。換句話說，在步驟S3中，對象數(shù)據(jù)的某坐標(biāo)(x，y，z，1)按照下式(1)中所示的透視投影行列式進行操作。根據(jù)該運算操作得到(x，y，0，1-z/d)。其中，d表示投影中心的坐標(biāo)。
具體地說，透視投影行列式為下面的行列式。
10000100000-1/d0001]]>透視投影行列式繼續(xù)該運算，如步驟S4所示，除了x以外的各個要素除以(1-z/d)。根據(jù)該運算得到(x，dy/(d-z)，0，1)。該運算結(jié)果，相當(dāng)于x，y，z在水平方向平行投影，在垂直方向透視投影的點的坐標(biāo)。該運算數(shù)據(jù)貯存在圖中未示出的存儲器中。
然后，在步驟S5中，確認(rèn)對于全部對象數(shù)據(jù)的坐標(biāo)(x，y，z，1)的步驟S3和步驟S4的運算是否已完成。沒有完成時，反復(fù)進進行步驟S3和步驟S4。在步驟S5中，完成全部的運算時，在步驟S6中，確認(rèn)關(guān)于全部的觀察點的運算是否完成。在步驟S6中，存在沒有結(jié)束運算的觀察點時，開始關(guān)于新的觀察點的運算。換句話說，垂直方向(垂直面內(nèi))的觀察點位置變化的同時，反復(fù)進行步驟S3-S5的運算。在關(guān)于全部的觀察點的運算結(jié)束時，通過從存儲器中貯存的多個圖像向像素映射(mapping)得到應(yīng)顯示在面板102上的整個圖像。換句話說，決定應(yīng)分配在顯示面板102上的像素上的影像數(shù)據(jù)，該影像數(shù)據(jù)貯存在貯存一幀的幀存儲器(圖中未示出)中，將該影像數(shù)據(jù)供給到顯示面板驅(qū)動部，在顯示面板102上顯示具有立體視覺的一幀影像。通過準(zhǔn)備多幅幀數(shù)據(jù)，將可以表現(xiàn)立體視覺的動畫圖像顯示在該顯示面板上。通過這樣的簡便的方法，能夠得到立體顯示中必需的圖像，能夠通過立體顯示裝置顯示立體的動畫圖像。
另外，本發(fā)明不限于上述實施例中原樣限定的方式，在實施階段中，能夠在不脫離該要旨的范圍內(nèi)對構(gòu)成要素進行變化來實施。
另外，根據(jù)上述實施例中示出的多個構(gòu)成要素的適當(dāng)組合能夠形成各種發(fā)明。例如，還可以從實施例中所示的全體構(gòu)成要素中除去幾個構(gòu)成要素。特別是，還可以對涉及不同實施例的構(gòu)成要素進行適當(dāng)?shù)慕M合。
權(quán)利要求
1.一種三維影像顯示裝置，其特征在于包括在平面狀的顯示面內(nèi)以固定的水平和垂直方向的間距矩陣狀地配置有像素的顯示部；配置在該顯示部前面的光線控制部，該光線控制部具有分別在水平方向和垂直方向上以第1和第2間距配置的、對來自上述像素的光線分別在水平和垂直方向上施加制約的第1和第2光學(xué)孔，上述第1間距定為上述像素的水平方向間距的整數(shù)倍，上述第2間距比上述像素的垂直間距小，在垂直方向上上述第2光學(xué)孔在某觀察距離處進行光線會聚；以及顯示驅(qū)動部，該顯示驅(qū)動部提供由向沿著與上述每個第1光學(xué)孔對應(yīng)的水平方向的多個像素群分別平行投影得到的圖像作成的圖像要素，并提供在垂直方向上把透視投影圖像交織了的圖像段。
2.如權(quán)利要求1所述的三維影像顯示裝置，其特征在于上述第1光學(xué)孔包含雙凸透鏡板，上述第2光學(xué)孔包含狹縫。
3.如權(quán)利要求1所述的三維影像顯示裝置，其特征在于，上述顯示驅(qū)動部具有對應(yīng)該顯示的對象的空間坐標(biāo)(x，y，z)的點進行透視投影行列式變換的第1處理部；對除了坐標(biāo)x以外的各行列要素進行除以(1-z/d)(其中，d為投影中心的坐標(biāo))的除法運算的第2處理部；以及對上述第1和第2處理部反復(fù)進行連續(xù)多次上述光線會聚位置的變更的第3處理部。
4.一種三維影像顯示方法，其特征在于包括在平面狀的顯示面內(nèi)以固定的水平和垂直方向的間距矩陣狀地配置有像素的顯示部；以及配置在該顯示部前面的光線控制部，該光線控制部具有分別在水平方向和垂直方向上以第1和第2間距配置的、對來自上述像素的光線分別在水平和垂直方向上施加制約的第1和第2光學(xué)孔，上述第1間距定為上述像素的水平方向間距的整數(shù)倍，上述第2間距比上述像素的垂直間距小，在垂直方向上上述第2光學(xué)孔在某觀察距離處進行光線會聚，其中提供由向沿著與上述每個第1光學(xué)孔對應(yīng)的水平方向的多個像素群分別平行投影得到的圖像作成的圖像要素，并提供在垂直方向上把透視投影圖像交織了的圖像段。
5.如權(quán)利要求4所述的三維影像顯示方法，其特征在于上述第1光學(xué)孔包含雙凸透鏡板，上述第2光學(xué)孔包含狹縫。
6.如權(quán)利要求4所述的三維影像顯示方法，其特征在于對應(yīng)顯示的對象的空間坐標(biāo)(x，y，z)的點進行透視投影行列式變換，對除了坐標(biāo)x以外的各行列更素進行除以(1-z/d)(其中，d為投影中心的坐標(biāo))的除法運算，以及連續(xù)多次反復(fù)進行變更上述光線會聚位置和上述運算。
7.一種三維顯示用影像數(shù)據(jù)生成方法，其特征在于是將水平方向上是平行投影的圖像按照每個上述像素列分割配置，并在垂直方向上配置將透視投影圖像交織了的圖像的方法，對應(yīng)于觀察點位置反復(fù)進行多次如下處理將作為電腦繪圖的數(shù)據(jù)的對象的空間坐標(biāo)(x，y，z)的點進行透視投影行列式變換的處理；以及對除了坐標(biāo)x以外的各行列要素進行除以(1-z/d)(d為投影中心的坐標(biāo))的除法運算的處理。
全文摘要
提供一種三維影像顯示裝置和方法及三維顯示用影像數(shù)據(jù)生成方法，在水平和垂直面內(nèi)有視差，且能夠高精細(xì)地顯示。視差擋板的水平方向間距是上述像素的水平方向間距的整數(shù)倍，在垂直方向上在某一定觀察距離中進行光線會聚的擋板的垂直方向間距比像素的垂直間距小，水平方向是平行投影的圖像按照每個上述像素列進行分割配置，在垂直方向上將把透視投影圖像交織了圖像進行配置。這樣，可以觀察對應(yīng)于水平和垂直方向的觀察者的移動自然且高精細(xì)的立體圖像。
文檔編號H04N13/00GK1620152SQ20041010239
公開日2005年5月25日 申請日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月4日
發(fā)明者平山雄三, 福島理惠子, 最首達夫, 平和樹 申請人:株式會社東芝