(57)【要約】【課題】マルチビュー三次元画像表示の方法を提供する。【解決手段】三次元画像表示の方法は、フラットディスプレイスクリーンとビュー分離装置を利用し、三次元画像の表示を行う時、マルチビュー３Ｄイメージ合成の方法とビュー分離装置構造設計の方法を提出し、三次元画像表示の目的を達成することができる。【選択図】図９
2014071455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチビュー三次元画像表示の方法は、フラットディスプレイスクリーンと視差バリアにより構成するビュー分離装置を利用し、三次元画像を表示する時、マルチビュー３Ｄイメージ合成の方法とビュー分離装置構造設計の方法を提供し、
該マルチビュー３Ｄイメージ合成の方法は、多数の単一ビューイメージVΛに対して、ビューイメージ合成の処理を行い、マルチビュー３Ｄ合成イメージΣnを生じ、
該ビュー分離装置構造設計の方法は、視差バリアの構造を作り、
該視差バリアは、多数の光透過部と遮蔽部により構成し、
よって、該フラットディスプレイスクリーンを利用し、該マルチビュー３Ｄ合成イメージΣnを表示し、
該視差バリアは、該マルチビュー３Ｄ合成イメージΣnに対して、ビュー分離の作用を行い、３Ｄイメージを表示でき、
該マルチビュー３Ｄイメージ合成の方法は、以下の公式により構成され、
【数１】
2014071455.tif 000047
内、そのΛは以下の２式のように表示され、
【数２】
2014071455.tif 000048
【数３】
2014071455.tif 000049
別に、該ビュー分離装置構造設計方法は、以下の公式により構成され、
【数４】
2014071455.tif 000050
DH = mPH                          (5)
DV = QPV                          (6)
【数５】
2014071455.tif 000051
【数６】
2014071455.tif 000052
【数７】
2014071455.tif 000053
【数８】
2014071455.tif 000054
【数９】
2014071455.tif 000055
【数１０】
2014071455.tif 000056
S = DV×tanθ = qDH                        (13)
上記の各パラメーターと関数 int、Modは、以下のように定義され、
iはスクリーンサブピクセル垂直位置の通し番号で、
jはスクリーンサブピクセル水平直位置の通し番号で、
Mはスクリーン垂直方向サブピクセルの総数で、
Nはスクリーン水平方向サブピクセルの総数で、しかも 0≦j≦N-1、0≦i≦M-1で、
PHはサブピクセルの水平幅で、
PVはサブピクセルの垂直高度で、
nは総ビュー数で、
VΛ(i，j)はスクリーン(i，j)位置上の単一ビューイメージのサブピクセルのイメージデータで、
Λはビュー通し番号数で、しかも0≦Λ＜nで、
mは水平最小ビューイメージ表示ユニットを構成するサブピクセルの数で、正の整数で、Qは垂直最小ビューイメージ表示ユニットを構成するサブピクセルの数で、正の整数で、
Δは横方向移動フェーズで、整数で、
IIは横方向移動振幅で、整数で、
intは整数を求める関数で、
Modは剰余を求める関数で、
BHは光透過部の水平幅で、Bvは光透過部の垂直高度で、
【数１１】
2014071455.tif 000057
は遮蔽部の水平幅で、
θはストライブ状視差バリア構造の傾斜角度で、
Z0は最適観賞距離で、
LBは視差バリアの装置距離で、
LHは水平最適視点間隔距離で、
LVは垂直最適視点間隔距離で、
DHは水平最小ビューイメージ表示ユニットの幅で、
DVは垂直最小ビューイメージ表示ユニットの幅で、
qは傾斜率で、実数で、
Sは格子状視差バリア逐次移動量であることを特徴とするマルチビュー三次元画像表示の方法。
【請求項２】
前記の式(2)、(3)では、該ビュー通し番号数Λに対して、さらに以下の演算を行うことができ、
【数１２】
2014071455.tif 000058
内、a、b、c、dは一組の制御常数で、その値はa=1、b=0、c=任意、d≧n、或いはa=2、b=1、c=n、d=nで、nは総ビュー数で、intは整数を求める関数で、Modは剰余を求める関数であることを特徴とする請求項１に記載のマルチビュー三次元画像表示の方法。
【請求項３】
前記フラットディスプレイスクリーンにおいて、そのカラーサブピクセル配列の方式は、垂直ストライブ状配列、モザイク配列、三角状配列、Pentile配列により構成されることを特徴とする請求項１に記載のマルチビュー三次元画像表示の方法。
【請求項４】
前記フラットディスプレイスクリーンは、Landscape及びPortraitの方式で、イメージを表示可能であることを特徴とする請求項１に記載のマルチビュー三次元画像表示の方法。
【請求項５】
マルチビュー三次元画像表示の方法は、フラットディスプレイスクリーンとLenticularにより構成するビュー分離装置を利用し、三次元画像を表示する時、マルチビュー３Ｄイメージ合成の方法とビュー分離装置構造設計の方法を提供し、
該マルチビュー３Ｄイメージ合成の方法は、多数の単一ビューイメージVΛに対して、ビューイメージ合成の処理を行い、マルチビュー３Ｄ合成イメージΣnを生じ、
該ビュー分離装置構造設計の方法は、ビュー分離装置構造設計の方法を提供し、Lenticularの構造を作り、
該Lenticularは、多数の柱状形レンズにより構成され、該単一の柱状形レンズは、レンズ焦点距離f、水平断面構造幅PS、半径がrである円形表面を備え、該rとfは、f=〜2rの関係を備え、
よって、該フラットディスプレイスクリーンは、該マルチビュー３Ｄ合成イメージΣnを表示し、
該Lenticularは、該マルチビュー３Ｄ合成イメージΣnに対して、ビュー分離の作用を行い、３Ｄイメージを表示でき、
内、該マルチビュー３Ｄイメージ合成の方法は、以下の公式により構成され、
【数１３】
2014071455.tif 000059
内、そのΛは以下の２式のように表示され、
【数１４】
2014071455.tif 000060
【数１５】
2014071455.tif 000061
別に、該ビュー分離装置構造設計方法は、以下の公式により構成され、
【数１６】
2014071455.tif 000062
DH = mPH                          (19)
DV = QPV                          (20)
【数１７】
2014071455.tif 000063
【数１８】
2014071455.tif 000064
【数１９】
2014071455.tif 000065
【数２０】
2014071455.tif 000066
上記の各パラメーターと関数 int、Modは以下のように定義され、
iはスクリーンサブピクセル垂直位置の通し番号で、jスクリーンサブピクセル水平直位置の通し番号で、
Mはスクリーン垂直方向サブピクセルの総数で、
Nはスクリーン水平方向サブピクセルの総数で、
しかも 0≦j≦N-1、0≦i≦M-1で、
PHはサブピクセルの水平幅で、
PVはサブピクセルの垂直高度で、
nは総ビュー数で、
VΛ(i，j)はスクリーン(i，j)位置上の単一ビューイメージのサブピクセルのイメージデータで、
Λはビュー通し番号数で、しかもΛ＜nで、
mは水平最小ビューイメージ表示ユニットサブピクセル構成の数で、正の整数で、
Qは垂直最小ビューイメージ表示ユニットサブピクセル構成の数で、正の整数で、
Δは横方向移動フェーズで、整数で、
IIは横方向移動振幅で、整数で、
intは整数を求める関数で、Modは剰余を求める関数で、
θはLenticular構造の傾斜角度で、Z0は最適観賞距離で、
LHは水平最適視点間隔距離で、
LVは垂直最適視点間隔距離で、
DHは水平最小ビューイメージ表示ユニットの幅で、
DVは垂直最小ビューイメージ表示ユニットの幅で、
qは傾斜率で、実数で、
別に、θ≠0°である時、該柱状形レンズ傾斜断面構造幅はPScosθであることを特徴とするマルチビュー三次元画像表示の方法。
【請求項６】
前記式(16)、(17)では、該ビュー通し番号数Λに対して、さらに以下の演算を行うことができ、
【数２１】
2014071455.tif 000067
内、a、b、c、dは一組の制御常数で、その?はa=1、b=0、c=任意、d≧n、或いはa=2、b=1、c=n、d=nで、nは総ビュー数で、intは整数を求める関数で、Modは剰余を求める関数であることを特徴とする請求項５に記載のマルチビュー三次元画像表示の方法。
【請求項７】
前記フラットディスプレイスクリーンにおいて、そのカラーサブピクセル空間配列の方式は、垂直ストライブ状配列、モザイク配列、三角状配列、Pentile配列により構成されることを特徴とする請求項５に記載のマルチビュー三次元画像表示の方法。
【請求項８】
前記フラットディスプレイスクリーンは、Landscape及びPortraitの方式で、イメージを表示可能であることを特徴とする請求項５に記載のマルチビュー三次元画像表示の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチビュー(Multi-View)三次元画像表示の方法に関し、特に特許文献１に開示するマルチビュー三次元画像表示の方法において提示する動態マルチビュー３Ｄイメージ合成の方法(Dynamic Combination Method of Multi-View ３Ｄ Image)と静態視差バリア(Static Parallax Barrier)装置設計の方法に対して改善の方法を提出し、これにより三次元画像の表示に対するさまざまな応用ニーズに応えることができるマルチビュー三次元画像表示の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
先ず、フラットディスプレイスクリーン(Screen of Flat Display)におけるカラーサブピクセル(Color Sub-pixel)とイメージの構成について説明する。
従来の液晶、プラズマ、或いはOLED等フラットディスプレイスクリーンにおいて、そのスクリーンのカラーサブピクセルの構成は以下の通りである。
【０００３】
図１〜４に示すように、ディスプレイスクリーン1のカラーサブピクセル空間配列方式の構成は、それぞれ垂直ストライブ状配列(Vertical Strip Configuration)、モザイク配列(Mosaic Configuration)、三角状配列(Delta Configuration)、Pentile配列である。
該スクリーンのカラーサブピクセルの個数は、N×M個のサブピクセルにより構成される。
【０００４】
内、Nは該ディスプレイスクリーン水平方向(X軸)を構成するサブピクセル総数で、Mは該ディスプレイスクリーン垂直方向(Y軸)を構成するサブピクセルの総数である。
別に、i、 jの通し番号を利用し、単一のサブピクセルの垂直と水平の位置を表す。
内、0≦j≦N-1;0≦i≦M-1である。
該単一のサブピクセルは、PH×PVの大きさを備える。
内、PHはサブピクセルの水平幅で、PVはサブピクセルの垂直高度である。
【０００５】
後述の図面の説明のため、座標系XYZを定義する。
該座標系のX軸は水平の方向に設置し、Y軸は垂直の方向に設置し、Z軸は該ディスプレイスクリーンの面を垂直する方向に設置し、しかも該三軸の方向は、右手の法則(Right-hand rule)に従う。
また、該座標系XYZの原点は、該スクリーンの中心に設置する。
以下では、該座標系XYZを、スクリーン座標系と略称する。
【０００６】
よって、上記したディスプレイスクリーンが表示するイメージVは、以下のように表示される。
【０００７】
【数１】
2014071455.tif 000003
内、V(i,j)はスクリーン(i,j)位置にあるサブピクセルのイメージデータである。
そのため、任意のマルチビューイメージは、n(n≧2)個の単一ビューイメージ(Single View Image)Vkにより構成され、以下のように定義される。
【０００８】
【数２】
2014071455.tif 000004
内、nは総ビュー数で、kはビュー通し番号数で、しかも0≦k＜nである。
Vk(i,j)は該単一ビューイメージVk中において、(i,j)位置にあるサブピクセルのイメージデータである。
【０００９】
以下では、上記した特許文献１に開示するマルチビュー３Ｄイメージ合成方法の欠点について説明する。
特許文献１は、以下の公式を通して、マルチビュー３Ｄ合成イメージΣnを形成させる。
【００１０】
【数３】
2014071455.tif 000005
内、右傾斜特徴を備えるマルチビュー３Ｄ合成イメージにおいて、そのΛは以下のように表示される。
【００１１】
【数４】
2014071455.tif 000006
別に、左傾斜特徴を備えるマルチビュー３Ｄ合成イメージにおいて、そのΛは以下のように表示される。
【００１２】
【数５】
2014071455.tif 000007
【００１３】
上記の各パラメーターと関数 int、Modは、以下のように定義される。
VΛ(i,j)は(i,j)位置にあるVΛイメージのサブピクセルのイメージデータである。
Λはビュー通し番号数で、しかもΛ＜nである。
nは総ビュー数である。
mは水平最小ビューイメージ表示ユニットを構成するサブピクセルの数である。
Qは垂直最小ビューイメージ表示ユニットを構成するサブピクセルの数である。
mQは、最小ビューイメージ表示ユニットを構成するサブピクセルの数である。
Δは横方向の移動位相である。
IIは横方向の移動振幅である。
j、iは単一のサブピクセルの水平及び垂直位置の通し番号で、しかも0≦j≦N-1、0≦i≦M-1である。
intは整数を求める関数である。
Modは剰余を求める関数である。
【００１４】
以下では、式(4)を例とし、その欠点について説明する。
例えば、図５に示すツービュー（2-View）３Ｄ合成イメージΣnにおいて、n=2、m=6、Q=2、Δ=0、II=1である。
図面を単純化し明確にするため、該ツービュー３Ｄ合成イメージΣnにおいて、VΛ(i,j)=Λ(ビュー通し番号数)とする。
すなわち、VΛ(i,j)位置の標示において、0を用いて左ビューを表し、VΛ(i,j)位置の標示において、1を用いて右ビューを表す。
上記は反対でも良い。
言い換えれば、図面に３Ｄ合成イメージを表示する時に、VΛ(i,j)の値がΛ(ビュー通し番号数)により、サブピクセルのイメージデータに置換され、スクリーン(i,j)位置のビューイメージの出所を明確に表示することができ、合成イメージに関する全体の構造的特徴を明確に表現することができる。
【００１５】
該最小ビューイメージ表示ユニットｍQにおいて、Δの値を変える(Δ=1など)と、該mQ個のサブピクセルを、Δ=1個のサブピクセルを単位とし、同時に右へと移動させることはできない。
図６に示すように、VΛ(0,0)、VΛ(0,6)は、0、1ではなく、1、0でなければ、mQ個のサブピクセルが、同時に右へとΔ=1個のサブピクセル分だけ移動する目的を達成することはできない。
【００１６】
また、式(4)、(5)は、特許文献２中に開示するマルチビュー３Ｄイメージの合成を提供することもできない（図７参照）。
以下では、ツービュー用傾斜ストライブ状視差バリア(Slantwise Strip Parallax Barrier)構造により、上記の特許文献１に開示する視差バリア設計方法の欠点について説明する。
【００１７】
図８は、ツービュー用傾斜ストライブ状視差バリア構造の模式図である。
該ツービュー用傾斜ストライブ状視差バリア30は、多数の傾斜ストライブ状光透過部31と多数の傾斜ストライブ状遮蔽部32により構成される。
該単一の光透過部31、該単一の遮蔽部32は、ユニット構造33を構成し、水平方向において、該ユニット構造33を重複して配列する方式により、傾斜ストライブ状視差バリア30全体を構成する。
該光透過部31、該遮蔽部32は、BH、
【００１８】
【数６】
2014071455.tif 000008
の水平幅を備え、傾斜角度θを備える。
該ユニット構造33の水平幅は
【００１９】
【数７】
2014071455.tif 000009
である。
別に、該視差バリア30は、ディスプレイスクリーンとツービュー３Ｄ合成イメージΣn(n=2、m=3、Q=1、Δ=0、II=1)に対応し、該ディスプレイスクリーン1は、該ツービュー３Ｄ合成イメージΣnを表示する。
内、VΛ(i,j)=0は左ビューLを表し、VΛ(i,j)=1は右ビューRを表す。
【００２０】
図９は、ビュー分離作用原理の模式図である。
該傾斜ストライブ状視差バリア30は、LBの距離により、ディスプレイスクリーン1の前に装置する。
スクリーン座標系下の該ツービュー３Ｄ合成イメージΣnにおいて、該ツービュー傾斜ストライブ状視差バリア30は、該３Ｄ合成イメージΣnに、ビュー分離の光学作用を施すことができる。
しかも、最適観賞距離(Optimum Viewing Distance)Z0上において、位置を固定とした多数の最適視点(Optimum Viewing Point)を提供することができる。
該最適視点OVP(L)、OVP(R)位置には、ビュー分離の光学作用を提供し、単一ビューイメージ表示の目的を達成することができる。
内、L、Rはそれぞれ左、右ビューイメージを表す。
従って、観賞者の左眼2、右眼3の観賞位置がそれぞれ該OVP(L)、OVP(R)を合わせれば、３Ｄイメージを観賞することができる。
【００２１】
実は、最適観賞距離Z0において、Z軸に垂直な平面（図１０に示す最適観賞面など）に存在する。
該平面上には、多数の最適視点Pk,i,j(xc,yc,Z0)が存在する。
並びに、該Pk,i,j(xc,yc,Z0)位置では、ビュー分離の光学作用を提供し、それぞれ単一ビューイメージ表示の目的を達成する。
内、LHは水平最適視点間隔距離で、LVは垂直最適視点間隔距離である。
一般に、LHは両目間の間隔距離IPDの平均値(如63.5mm)に等しい。
上記の各視差バリアパラメーターは、水平方向上で、以下の関係を備える。
【００２２】
【数８】
2014071455.tif 000010
【００２３】
【数９】
2014071455.tif 000011
【００２４】
【数１０】
2014071455.tif 000012
【００２５】
【数１１】
2014071455.tif 000013
【００２６】
【数１２】
2014071455.tif 000014
DH = mPH                          (11)
DV = QPV                          (12)
【００２７】
内、PHはサブピクセルの水平幅で、PVはサブピクセルの垂直高度である。
mは水平ビュー最小表示ユニットを構成するサブピクセルの数で、Qは垂直ビュー最小表示ユニットを構成するサブピクセルの数で、mとQは0より大きい正の整数である。
DHは水平最小ビューイメージ表示ユニットの幅で、DVは垂直最小ビューイメージ表示ユニットの幅である。
【００２８】
別に、前述の定義のように、該ユニット構造33の水平幅は
【００２９】
【数１３】
2014071455.tif 000015
で、式(7)に基づき、PB= nBHを得ることができる。
別に、式(6)、(8)はまた、以下のように表示される。
【００３０】
【数１４】
2014071455.tif 000016
【００３１】
【数１５】
2014071455.tif 000017
上記の各視差バリアパラメーターは、垂直方向上で、以下の関係を備える。
【００３２】
【数１６】
2014071455.tif 000018
【００３３】
【数１７】
2014071455.tif 000019
式(9)を式(15)に代入すると、BVとDH、θの関係を以下のように得ることができる。
【００３４】
【数１８】
2014071455.tif 000020
式(13)を式(17)で割ると、BHとBVの関係を以下のように得ることができる。
【００３５】
【数１９】
2014071455.tif 000021
式(8)を(16)で割ると、LVとLHの関係を以下のように得ることができる。
【００３６】
【数２０】
2014071455.tif 000022
別に、最適視点Pk,i,j(xc,yc,Z0)において、xc、ycとLH、LVの関係を以下のように得ることができる。
【００３７】
【数２１】
2014071455.tif 000023
【００３８】
【数２２】
2014071455.tif 000024
【００３９】
内、nは総ビュー数で、iは水平可視区の通し番号で、jはビュー数の通し番号で、kは垂直可視区の通し番号である。
別に、すべてのPk,i,j(xc,yc,Z0)に存在する面において、Z = Z0の面を”最適観賞面(Optimum Viewing Plane)”と呼称する。
Pk,i,j(xc,yc,Z0)において、i=固定値で、j=0である時、該Pk,i,jは、傾斜角度θを備える斜線20を構成し、i=固定値で、j=1である時、該Pk,i,jは、傾斜角度θを備える斜線21を構成する。
【００４０】
図１１は、左ビュー観賞区の模式図である。
実は、最適観賞面上において、図１１に示し、前述のように、該最適視点 Pk,i,0は、傾斜角度θを備える斜線20上に沿い、連続して分布する。
すなわち、該斜線20上の任意の位置はすべて、左眼の最適視点で、しかも該すべての最適視点は、水平観賞範囲を備える。
従って、全ての水平観賞範囲は、左ビュー観賞区(白色区域)を構成する。
同様の道理で、図１２に示すように、右ビュー観賞区を示す。
【００４１】
図１１、１２に示すように、該左、右ビュー観賞区は、同様に、傾斜ストライブ状の特徴、該傾斜ストライブ状の水平幅、垂直幅、傾斜角度を備え、それぞれLH、LV、θである。
そのため、観賞者はそれぞれ左右の目を該左右ビュー観賞区へと移動させ、しかも左右の目の位置を、おおよそ水平の状態(この状態下で、スクリーンはLandscapeの表示と仮定する)にすれば、３Ｄイメージを観賞することができる。
【００４２】
特許文献１に提示するビュー分離の作用は、PV=3PH関係を備える従来のディスプレイスクリーン上に構築されるため、式(9)、式(19)は、それぞれtanθ = 1/3、LV = 3LHの関係を備える。
そのため、左右の目の位置は、垂直の状態を呈する時(この状態下で、スクリーンはPortraitの表示と仮定する)、LVはIPDを超過するため、３Ｄ観賞の目的を達成することはできない。
【００４３】
上記したように、特許文献１に開示する視差バリア構造設計の理論は、狭義の理論にしか過ぎない。
言い換えれば、上記の式(6)〜(19)が構築する視差バリアは、tanθ≦1/3の設計にしか対応できず、しかもQは整数であるため、該傾斜角度θに対して、よりきめ細やかな変更を行うことはできない。
別に、傾斜格子状視差バリアでは、該式(6)〜(19)は、該傾斜格子状視差バリアの設計を完全に網羅しておらず、別のLenticularにより構成するビュー分離装置をも網羅していない。
そのため、応用範囲が充分でないという欠点が存在する。
本発明は、従来のマルチビュー三次元画像表示の方法の上記した欠点に鑑みてなされたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４４】
【特許文献１】台灣特許第100140729号明細書
【特許文献２】米国特許第6,064,424号明細書
【特許文献３】台灣特許第099134699号明細書
【特許文献４】台灣特許第099127429号明細書
【特許文献５】台灣特許第098145946号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４５】
本発明が解決しようとする課題は、フラットディスプレイスクリーンと視差バリアの装置を利用し、三次元画像を表示する時、マルチビュー３Ｄイメージ合成の方法と視差バリア構造設計の方法を提供し、より幅広い応用ニーズに応え、三次元画像表示の目的を達成することができるマルチビュー三次元画像表示の方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４６】
上記課題を解決するため、本発明は下記のマルチビュー三次元画像表示の方法を提供する。
マルチビュー三次元画像表示の方法は、フラットディスプレイスクリーンとビュー分離装置を利用し、三次元画像の表示を行う時、マルチビュー３Ｄイメージ合成の方法とビュー分離装置構造設計の方法を提出し、三次元画像表示の目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明のマルチビュー三次元画像表示の方法は、フラットディスプレイスクリーンとビュー分離装置を利用し、三次元画像の表示を行う時、マルチビュー３Ｄイメージ合成の方法とビュー分離装置構造設計の方法を提出し、三次元画像表示の目的を達成することができる。すなわち、本発明に開示する方法において、それが対応するビュー分離装置は、液晶型のビュー分離装置に適用することができる。別に、Lenticularにおいて、柱状形レンズ表面を備える構造も、非球面の構造に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】カラーサブピクセルが垂直ストライブ状配列により構成されるスクリーンの模式図である。
【図２】カラーサブピクセルがモザイク配列により構成されるスクリーンの模式図である。
【図３】カラーサブピクセルが三角状配列により構成されるスクリーンの模式図である。
【図４】カラーサブピクセルがPentile配列により構成されるスクリーンの模式図である。
【図５】n=2、m=6、Q=2、Δ=0、II=1により構成されるツービュー３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図６】n=2、m=6、Q=2、Δ=1、II=1により構成されるツービュー３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図７】特許文献２中に開示するマルチビュー３Ｄ合成イメージ構成の模式図である。
【図８】ツービュー用傾斜ストライブ状視差バリア構造の模式図である。
【図９】視差バリアビュー分離作用原理の模式図である。
【図１０】視差バリア最適観賞面構成の模式図である。
【図１１】左ビュー観賞区の模式図である。
【図１２】右ビュー観賞区の模式図である。
【図１３】垂直特徴を備える３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図１４】垂直特徴を備える３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図１５】垂直特徴を備える３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図１６】右傾斜特徴を備える３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図１７】右傾斜特徴を備える３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図１８】右傾斜特徴を備える３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図１９】右傾斜特徴を備える３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図２０】右傾斜特徴を備える３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図２１】左傾斜特徴を備える３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図２２】３Ｄシャッターメガネに使用する３Ｄイメージフォーマットの模式図である。
【図２３】３Ｄ偏光メガネに使用する３Ｄイメージフォーマットの模式図である。
【図２４】a=2、b=1、c=7、d=7、n=7、m=1、Q=1、II=1、Δ=0により構成され、右傾斜特徴を備えるマルチビュー３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図２５】a=2、b=1、c=7、d=7、n=7、m=1、Q=1、II=1、Δ=1により構成され、右傾斜特徴を備えるマルチビュー３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図２６】a=2、b=1、c=7、d=7、n=7、m=1、Q=1、II=1、Δ=0により構成され、左傾斜特徴を備えるマルチビュー３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図２７】a=2、b=1、c=7、d=7、n=7、m=1、Q=1、II=1、Δ=1により構成され、左傾斜特徴を備えるマルチビュー３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図２８】a=2、b=1、c=7、d=7、n=7、m=1、Q=2、II=1、Δ=0により構成され、右傾斜特徴を備えるマルチビュー３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図２９】a=2、b=1、c=7、d=7、n=7、m=1、Q=2、II=1、Δ=1により構成され、右傾斜特徴を備えるマルチビュー３Ｄ合成イメージの模式図である。
【図３０】垂直ストライブ状視差バリア構造による構成の模式図である。
【図３１】傾斜格子状視差バリア構造による構成の模式図である。
【図３２】双方向等価ビュー分離作用を備える左右ビュー観賞区構成の模式図である。
【図３３】双方向等価ビュー分離作用を備える左右ビュー観賞区構成の模式図である。
【図３４】等価光学作用を備えるLenticularビュー分離作用の模式図である。
【図３５】柱状形レンズ構成特徴の模式図である。
【図３６】Lenticular最適観賞面構成の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下に図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明し、本発明マルチビュー３Ｄイメージ合成の方法と視差バリア構造設計の方法について説明する。
【実施例】
【００５０】
１.マルチビュー３Ｄイメージ合成の方法
前述の定義のように、ディスプレイスクリーンが表示するイメージV、単一ビューイメージVk、マルチビュー３Ｄ合成イメージΣNは、以下のように表示される。
【００５１】
【数２３】
2014071455.tif 000025
【００５２】
【数２４】
2014071455.tif 000026
【００５３】
【数２５】
2014071455.tif 000027
内、右傾斜特徴を備えるマルチビュー３Ｄ合成イメージにおいて、そのΛは以下のように表示される。
【００５４】
【数２６】
2014071455.tif 000028
別に、左傾斜特徴を備えるマルチビュー３Ｄ合成イメージにおいて、そのΛは以下のように表示される。
【００５５】
【数２７】
2014071455.tif 000029
【００５６】
上記の各パラメーターと関数 int、Modは、以下のように定義される。
iはスクリーンサブピクセル垂直位置の通し番号で、jはスクリーンサブピクセル水平位置の通し番号である。
Mはスクリーン垂直方向サブピクセルの総数で、Nはスクリーン水平方向サブピクセルの総数で、しかも 0≦j≦N-1、0≦i≦M-1である。
VΛ(i,j)は(i,j)位置にあるVΛイメージのサブピクセルのイメージデータである。
Λはビュー通し番号数で、しかも0≦Λ＜nである。
nは総ビュー数である。
mは水平最小ビューイメージ表示ユニットを構成するサブピクセルの数で、正の整数である。
Qは垂直最小ビューイメージ表示ユニットを構成するサブピクセルの数で、正の整数である。
Δは横方向移動フェーズで、整数である。
IIは横方向移動振幅で、整数である。
kはビュー通し番号数で、しかも0≦k＜n;intは整数を求める関数で、Modは剰余を求める関数である。
【００５７】
以下では、上記の式(25)、(26)中に、各種異なるパラメーターを代入し、各種可能なマルチビュー３Ｄ合成イメージを表示する（図１３〜２３参照）。
該ツービュー３Ｄ合成イメージΣnを単純化し、明確に表示するため、前述の処理のように、VΛ(i,j)= Λ(ビュー通し番号数)により、スクリーン(i,j)位置のビューイメージの出所を明確に表示し、合成全体の構造的特徴を明確に表現することができる。
【００５８】
図１３〜１５では、垂直特徴を備える３Ｄ合成イメージΣNは、垂直ストライブ状視差バリアの使用に対応する。
【００５９】
図１６〜２０では、右傾斜特徴を備える３Ｄ合成イメージΣNは、右傾斜ストライブ状、右傾斜格子状視差バリアの使用に対応する。
【００６０】
図２１では、左傾斜特徴を備える３Ｄ合成イメージΣNは、左傾斜ストライブ状、左傾斜格子状視差バリアの使用に対応する。
内、mQは最小ビューイメージ表示ユニットを表し、mQ個のサブピクセルのイメージにより構成される。
該横方向移動フェーズΔ値は、mQ個のサブピクセルのイメージの表示位置に影響を与え、こうして前記式(4)、(5)の欠点を解決することができる。
【００６１】
別に、上記の式(25)、(26)は、３Ｄメガネの応用に対応することもできる。
【００６２】
図２２は、３Ｄシャッターメガネに使用する３Ｄイメージのフォーマットで、一般には、Page Flipping方式と呼ばれる。
すなわち、異なる時間点に、左、右イメージをそれぞれ交替に表示する。
【００６３】
図２３は、３Ｄ偏光メガネに使用する３Ｄイメージのフォーマットで、一般には、水平交錯イメージフォーマットと呼ばれる。
【００６４】
当然、式(25)、(26)は、垂直ストライブ、右傾斜ストライブ状、右傾斜格子状、左傾斜ストライブ状、左傾斜格子状などのLenticularの使用にも対応することができる。
別に、式(25)、(26)は、Landscape表示とPortrait表示の使用にも対応することができる。
その条件は、すべての単一ビューイメージについて、先ず、90度のイメージ回転を行った後、式(25)、(26)を使用し、３Ｄイメージの合成を行うことができる。
【００６５】
前記の特許文献２中に開示するマルチビュー３Ｄ合成イメージは、以下の公式を通して生み出される。
【００６６】
【数２８】
2014071455.tif 000030
内、Λは式(25)、(26)により発生し、a、b、c、dは一組の制御常数である。
a=1、b=0、c=任意、d≧nである時、式(27)で計算した結果と式(25)、(26)とは一致する。
a=2、b=1、c=n、d=nである時、式(27)は、特許文献２中に開示するマルチビュー３Ｄ合成イメージを生み出すことができる（図２４参照）。
【００６７】
そのため、特許文献２が採用するマルチビュー３Ｄ合成イメージは、式(25)〜(27)の特例に過ぎない。
図２５に示すように、ビュー通し番号数を異なる関係に定義し、図面のビュー通し番号数に1を加えることで、特許文献２に示すビュー通し番号数に対応することができる。
別に、本発明の式(25)〜(27)はさらに機能と効果を備え、より多種の異なった特徴のマルチビュー３Ｄ合成イメージを生み出すことができる（図２６〜２９参照）。
【００６８】
上記したように、本発明の式(25)、(26)、(27)を通して、より多様なマルチビュー３Ｄ合成イメージを生み出し、垂直ストライブ状、右傾斜ストライブ状、右傾斜格子状、左傾斜ストライブ状、左傾斜格子状等特徴構造を備える視差バリアの使用に対応することができる。
別に、横方向移動フェーズΔの数値(横方向移動フェーズはΔ(t)などの時間の変数)を変えることで、全体の合成イメージに水平移動の操作を行うことができ、こうして動態マルチビュー３Ｄ合成イメージを提供する目的を達成することができる。
【００６９】
２.視差バリア構造設計の方法
上記のバリア構造設計が対応する応用面の不足について、より広義の公式を定義し、しかも同時に各種ディスプレイスクリーン、各種３Ｄ合成イメージ、単方向表示(Single-Directional Displaying)、双方向表示(Dual-DirectionalDisplaying)の応用ニーズを満たすことができる。
先ず、傾斜角度θを定義する。
【００７０】
【数２９】
2014071455.tif 000031
DH = mPH                          (29)
DV = QPV                          (30)
【００７１】
内、Qは傾斜率で、実数である。
q>0である時、θの左傾を表す。
q＜0である時、θの右傾を表す。
q=0である時、θが傾斜特徴を備えないことを表す。
別に、水平方向上で、各視差バリアの設計パラメーターは、以下の関係を備える。
【００７２】
【数３０】
2014071455.tif 000032
【００７３】
【数３１】
2014071455.tif 000033
【００７４】
【数３２】
2014071455.tif 000034
【００７５】
【数３３】
2014071455.tif 000035
垂直方向上で、各視差バリアの設計パラメーターは、以下の関係を備える。
【００７６】
【数３４】
2014071455.tif 000036
【００７７】
【数３５】
2014071455.tif 000037
【００７８】
式(28)〜(36)において、もしq=0であるなら、tanθ=0を得ることができ、すなわちθ=0°である。
さらに、tanθ=0を、式(35)、(36)に代入すれば、BV =∞、LV=∞を得ることができる。
上記のθ=0°の条件で、垂直ストライブ状視差バリアの構造を構成する（図３０参照）。
【００７９】
別に、傾斜格子状視差バリア構造の設計においては、基本的には、傾斜ストライブ状結バリア構造の設計と完全に相同である。
図３１に示すように、先ず、式(31)、(32)に基づき、格子状特徴を備える光透過部41、格子状特徴を備える遮蔽部42を設計する。
該光透過部41、該遮蔽部42は、格子状ユニット構造43を構成し、水平方向に、該格子状ユニット構造43を重複して配列する方式で、先ず水平構造44を構成する。
別に、垂直方向では、逐次移動量Sに基づき、図面に示すように、S=PHなどで、該水平構造44を重複して配列する方式により、該傾斜格子状視差バリア40を構成する。
【００８０】
そのため、傾斜格子状視差バリア構造では、垂直方向上は、該水平構造44は逐次移動の設計を備える。
全体的には、該傾斜格子状視差バリア構造はまた、傾斜角θの特徴を備え、該傾斜角θと該逐次移動量Sの関係を以下のように得ることができる。
S = DV×tanθ = qDH                        (37)
【００８１】
例えば、(a)サブピクセルサイズがPV=3PHの関係、RGBが水平方向配列特徴を備えるディスプレイスクリーンにおいて、DH=3PH、DV=PV、q=1/3、n=2である時、S=PHを得ることができ、図１６に示すツービュー３Ｄ合成イメージの応用に対応することができる。
【００８２】
例えば、(b)サブピクセルサイズがPV=3PHの関係、RGBがDelta配列特徴を備えるディスプレイスクリーンにおいて、DH=3PH、DV=PV、q=1/6、n=2である時、S=PH/2を得ることができ、特許文献３に開示するツービュー３Ｄ合成イメージの応用に対応することができる(図１１、１３参照)。
【００８３】
例えば、(c)サブピクセルサイズがPV=3PHの関係、RGBがMosaic配列特徴を備えるディスプレイスクリーンにおいて、DH=3PH、DV=PV、q=1、n=2である時、S=3PH，θ=45°を得ることができ、特許文献３に開示するツービュー３Ｄ合成イメージの応用に対応することができる(図１１参照)。
【００８４】
時下のポータブルデバイス(Portable Device)における双方向表示イメージの応用に対応するため、本発明の式(28)〜(36)はまた、単一種バリアのみを用いる構造にも対応し、双方向表示３Ｄイメージの目的を達成することができる。
式(28)〜(37)の使用においては、DH 、DV、qは以下の関係を備える必要がある。
DH = DV                        (38)
mPH = QPV                        (39)
q = 1                        (40)
これによって初めて、θ=45°の条件を得て、BV とBH、LVと LHは、以下の特徴を備えることができる。
BH =BV                        (41)
LH =LV                        (42)
【００８５】
図３２、３３は、双方向等価ビュー分離作用を備える左右ビュー観賞区構成の模式図である。
該傾斜ストライブ状特徴を備える左右ビュー観賞区において、該傾斜ストライブ状の水平幅、垂直幅、傾斜角度が、上記のθ=45°、LV=LHの関係を備える時、言い換えれば、双方向等価ビュー分離作用を備える時には、Landscape、Portraitの表示において、観賞者は適当な観賞位置を見つけることにより、その両目は、同時に該左右ビュー観賞区に進入し、３Ｄイメージ観賞の目的を達成することができる。
例えば、上記の例(c)が構成する傾斜格子状視差バリアの構造は、Mosaic配列を備えるディスプレイスクリーンにおいて、単一種バリアの構造だけを使用して、ツービュー３Ｄ合成イメージ表示の目的を達成することができる。
【００８６】
本発明の式(28)〜(42)が対応する視差バリア構造設計は、静態の構造に属するが、動態視差バリア構造の設計を提供することができる。
いわゆる動態視差バリア構造は、特許文献５に開示するように、バリアの光透過と遮蔽部構造の位置は、時間の閾値である。
すなわち、上記の動態マルチビュー３Ｄ合成イメージに対応し、該動態視差バリアは、全画面解析度の３Ｄイメージを表示する目的を達成することができる。
【００８７】
別に、本発明の式(28)〜(42)が、視差バリアの構造に対して提供する設計は、他のビュー分離装置Lenticularに対しても適用することができる。
なぜなら、Lenticularと視差バリアは、等価の光学作用を備えるためで、すなわち本発明が提供する式(28)〜(42)は、Lenticularの設計に適用することができる。
【００８８】
図３４は、等価光学作用を備えるLenticularビュー分離作用の模式図である。
該Lenticular50は、多数の柱状形レンズ(Cylindrical Lens)51により構成され、該単一の柱状形レンズ51が備えるレンズ焦点距離fと構造幅PSは、図９に示す視差バリアの構造に対応し、等価光学の作用を達成することができる。
その関係は、以下の通りである。
f =LB                        (43)
PS=PB                        (44)
【００８９】
内、f=〜2r，rは該単一柱状形レンズ51円形表面52の半径を構成する。
該円形面を備えるレンズの焦点距離fは、該等価視差バリア30の装置距離LBに等しい。
いわゆる等価光学作用は、図８、９に示すツービュー３Ｄ合成イメージΣnと同様に、上記の式(43)、(44)の関係を備えるLenticular31は、可同様に図９に示す最適観賞距離Z0、最適視点OVP(L)、OVP(R)位置において、該３Ｄ合成イメージΣnに対してビュー分離の光学作用を行い、３Ｄイメージ表示の目的を達成する。
【００９０】
別に、傾斜ストライブ状特徴を備えるLenticularにおいては、図３５に示すように、柱状形レンズ32構成の特徴により、その構成円形レンズの断面(断面長度はPScosθ)は、水平方向(X軸)とθの角度を呈する。
該柱状形レンズ51構造幅の定義を区分するため、以下では、PSを水平断面構造幅と呼び、PScosθを傾斜断面構造幅と呼ぶ。
θ=0°である時、該傾斜断面構造幅は、水平断面構造幅と等しい。
そのため、該ビュー分離の作用では、その最適視点OVP(L)、OVP(R)は水平に沿って分布せず、図３６に示すように、該断面により構成する線22に沿って分布し、しかも最適視点間隔距離LHを備える。
また、観賞者の両目は一般的に水平状態を呈する関係で、左眼の最適視点OVP(L)において、それが対応する右眼最適視点は、OVP’(R)となり、しかも該水平の最適視点間L’Hは、両目間の平均間隔距離IPDに対応する。
【００９１】
そのため、以下のようになる。
LH=L’Hcosθ                        (45)
別に、式(32)を式(44)中のPB(前記のように、
【００９２】
【数３６】
2014071455.tif 000038
に代入すると、以下を得ることができる。
PS=PB=nBH                        (46)
式(43)、PScosθを式(33)に代入すると、以下を得ることができる。
【００９３】
【数３７】
2014071455.tif 000039
【００９４】
【数３８】
2014071455.tif 000040
【００９５】
そのため、式(43)、(44)の条件が成立する時、Lenticularと視差バリアが等価光学作用を備えることを証明できる。
例えば、n=2、PS=2BH、f=LBなら、Lenticularが呈示する水平最適視点間隔距離L’H(式(48)参照)と視差バリアが呈示する水平最適視点間隔距離LH(式(33))は、一致する。
すなわち、式(43)、(44)の関係を上記の視差バリアの設計公式（式(28)~(36)）に代入すると、Lenticular設計公式を、以下の通りに得ることができる。
【００９６】
【数３９】
2014071455.tif 000041
DH = mPH                          (50)
DV = QPV                          (51)
【００９７】
【数４０】
2014071455.tif 000042
【００９８】
【数４１】
2014071455.tif 000043
【００９９】
【数４２】
2014071455.tif 000044
【０１００】
【数４３】
2014071455.tif 000045
【０１０１】
上記したように、本発明三次元画像表示の方法は、フラットディスプレイスクリーンとビュー分離装置を利用し、三次元画像の表示を行う時、マルチビュー３Ｄイメージ合成の方法とビュー分離装置構造設計の方法を提出し、三次元画像表示の目的を達成することができる。
【０１０２】
すなわち、本発明に開示する方法において、それが対応するビュー分離装置は、液晶型のビュー分離装置に適用することができる。
別に、Lenticularにおいて、柱状形レンズ表面を備える構造も、非球面の構造に適用することができる。
【０１０３】
上記の本発明名称と内容は、本発明技術内容の説明に用いたのみで、本発明を限定するものではない。本発明の精神に基づく等価応用或いは部（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本発明の保護範囲に含むものとする。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は特許の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。
【符号の説明】
【０１０５】
1  フラットディスプレイスクリーン
2  左眼
3  右眼
20  最適視点 Pk,i,0により構成する斜線
21  最適視点 Pk,i,1により構成する斜線
22  Lenticular最適視点分布線
30  傾斜ストライブ状視差バリア
31  傾斜ストライブ状光透過部
32  傾斜ストライブ状遮蔽部
33  ユニット構造
40  傾斜格子状視差バリア
41  格子状光透過部
42  格子状遮蔽部
43  格子状ユニット構造
44  水平構造
50  Lenticular
51  柱状形レンズ
52  柱状形レンズ円形表面
53  円形面の円心
XYZ  スクリーン座標系
X、Y、Z  座標軸方向
N  ディスプレイスクリーン水平方向サブピクセルの総数
M  ディスプレイスクリーン垂直方向サブピクセルの総数
j、i  単一のサブピクセルの水平及び垂直位置通し番号
PH  サブピクセルの水平幅
PV  サブピクセルの垂直高度
V  ディスプレイスクリーンが表示するイメージ
V(i,j)  スクリーン(i,j)位置にあるサブピクセルのイメージデータ
Vk  単一ビューイメージ
Vk(i,j)  単一ビューイメージにおいて(i,j)位置にあるサブピクセルのイメージデータ
k、Λ、Λ’、0、1、2、3、4、5、6  ビュー通し番号数
Σn  マルチビュー３Ｄ合成イメージ
n  総ビュー数
m  水平最小ビューイメージ表示ユニットサブピクセル構成の数
Q  垂直最小ビューイメージ表示ユニットサブピクセル構成の数
mQ  最小ビューイメージ表示ユニット
Δ  横方向移動フェーズ
Δ(t)  時間を変数とする横方向移動フェーズ
t  時間
II  横方向移動振幅
Int  整数を求める関数
Mod  剰余を求める関数
BH  光透過部の水平幅
Bv  光透過部の垂直高度
【０１０６】
【数４４】
2014071455.tif 000046
蔽部の水平幅
【０１０７】
S  逐次移動量
PB  ユニット構造の水平幅
θ  傾斜ストライブ状視差バリアの傾斜角度
L  左ビュー
R  右ビュー
Z0  最適観賞距離
LB  傾斜ストライブ状視差バリアの装置距離
OVP(L)、OVP(R)、Pk,i,j(xc,yc,Z0)  最適視点
xc  最適視点のx座標
yc  最適視点のy座標
i  水平可視区の通し番号
j  ビュー数通し番号
k  垂直可視区の通し番号
LH、L’H  水平最適視点間隔距離
LV  垂直最適視点間隔距離
IPD  両目間の間隔距離
DH  水平最小ビューイメージ表示ユニットの幅
DV  垂直最小ビューイメージ表示ユニットの幅
a、b、c、d  制御常数
q  傾斜率
S  増加移動量
f  柱状形レンズ焦点距離
PS  柱状形レンズ構造幅
r  柱状形レンズ円形表面の半径
【図１】
2014071455.tif 000068
【図２】
2014071455.tif 000069
【図３】
2014071455.tif 000070
【図４】
2014071455.tif 000071
【図５】
2014071455.tif 000072
【図６】
2014071455.tif 000073
【図７】
2014071455.tif 000074
【図８】
2014071455.tif 000075
【図９】
2014071455.tif 000076
【図１０】
2014071455.tif 000077
【図１１】
2014071455.tif 000078
【図１２】
2014071455.tif 000079
【図１３】
2014071455.tif 000080
【図１４】
2014071455.tif 000081
【図１５】
2014071455.tif 000082
【図１６】
2014071455.tif 000083
【図１７】
2014071455.tif 000084
【図１８】
2014071455.tif 000085
【図１９】
2014071455.tif 000086
【図２０】
2014071455.tif 000087
【図２１】
2014071455.tif 000088
【図２２】
2014071455.tif 000089
【図２３】
2014071455.tif 000090
【図２４】
2014071455.tif 000091
【図２５】
2014071455.tif 000092
【図２６】
2014071455.tif 000093
【図２７】
2014071455.tif 000094
【図２８】
2014071455.tif 000095
【図２９】
2014071455.tif 000096
【図３０】
2014071455.tif 000097
【図３１】
2014071455.tif 000098
【図３２】
2014071455.tif 000099
【図３３】
2014071455.tif 000100
【図３４】
2014071455.tif 000101
【図３５】
2014071455.tif 000102
【図３６】
2014071455.tif 000103