(57)【要約】【課題】サブ画素の縦の長さより短い距離だけ立体映像データの設定位置をシフトさせる。【解決手段】各シリンドリカル・レンズは垂直ラインに対して傾斜している。立体映像データ１１０を構成する左眼用のデータ・ストライプと右眼用のデータ・ストライプが各シリンドリカル・レンズに対応付けられて交互に設定されている。ホーム・ポジション（Ａ）では、シリンドリカル・レンズの長軸１０１ｃと各データ・ストライプの中心２８１が一致し、所定の集光位置に集光する。ホーム・ポジションから垂直下方向にシフトしたサブ画素の位置（Ｂ）に立体映像データを設定すると長軸に対するデータ・ストライプの中心が水平左方向にサブ画素の縦の長さの０．５倍だけシフトしてホーム・ポジションから左右方向に移動した集光位置に集光する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平ラインと垂直ラインの交差位置に配置された複数のサブ画素を含む画素マトリクスと、前記垂直ラインに対して長軸が所定の傾斜角で傾斜し前記画素マトリクスから出射する光線を所定の位置に集光する光線制御素子とを備える立体映像表示装置に立体映像データを設定する方法であって、
第１の観察位置に集光するように前記画素マトリクスのホーム・ポジションに立体映像データを設定するステップと、
前記第１の観察位置から観察者の左右方向に移動した第２の観察位置に集光するように前記ホーム・ポジションから観察者の上下方向に対応する前記垂直ラインの方向に前記水平ラインが所定の行数だけシフトした位置に立体映像データを設定するステップと
を有する方法。
【請求項２】
前記所定の行数が１行である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記立体映像データの設定位置を所定の前記水平ラインの行数だけ前記垂直ラインの方向にシフトさせて第３の観察位置に集光したあとにさらに前記左右方向に移動した第４の観察位置に集光するように、前記ホーム・ポジションから前記垂直ラインが１列だけシフトした位置に立体映像データを設定するステップを有する請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記サブ画素のカラー配列が縦ストライプ配列で構成され、１個の画素が前記水平ラインの方向に隣接した異なる色の複数のサブ画素で構成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記光線制御素子は前記水平ラインの方向にそれぞれ前記長軸を備える左眼用の素子と右眼用の素子が交互に配置され、各左眼用の素子に対応するサブ画素には左眼用の立体映像データが設定され各右眼用の素子に対応するサブ画素には右眼用の立体映像データが設定され、前記第４の観察位置よりもさらに左右方向に移動した第５の観察位置に集光するように立体映像データを前記ホーム・ポジションに設定するステップを有する請求項４に記載の方法。
【請求項６】
立体映像データが前記光線制御素子の長軸に平行なラインに沿って配置された色の異なる複数のサブ画素で構成された画素に設定されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記立体映像表示装置の観察者の位置を検出するステップと、
観察者の位置に応じてシフトさせる前記水平ラインの行数およびシフトさせる方向を決定するステップを
有する請求項１から請求項６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
複数のサブ画素が水平ラインと垂直ラインの交差位置に配置された画素マトリクスと、それぞれの長軸が前記垂直ラインに対して所定の傾斜角で傾斜する複数の要素が水平方向に並び前記画素マトリクスから出射する光線を所定の位置に集光する光線制御素子とを備える立体映像表示装置の観察位置を移動する方法であって、
前記画素マトリクスの基本位置に立体映像データを設定するステップと、
観察位置に応じて前記画素マトリクスに対する立体映像データの設定位置を前記基本位置から前記垂直ラインの方向に所定の行数だけシフトさせるステップと、
観察位置に応じて前記画素マトリクスに対する立体映像データの設定位置を前記基本位置から前記水平ラインの方向に所定の列数だけシフトさせるステップと
を有する方法。
【請求項９】
前記光線制御素子の各要素に対応して定義された複数の前記サブ画素で構成される画素ストライプに設定された立体映像データが構成するデータ・ストライプの中心線が、立体映像データの設定位置を前記基本位置から前記水平ラインを１行だけシフトさせたときに前記水平ラインの方向に前記サブ画素の縦の長さより短い長さだけシフトする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
複数の前記サブ画素が１画素を構成し、前記画素ストライプを構成するサブ画素の数が前記画素を構成するサブ画素の数の整数倍である請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記サブ画素の横の長さが縦の長さのａ倍で前記傾斜角がθのときに、立体映像データの設定位置を前記基本位置から前記水平ラインを１行だけシフトさせたときに前記中心線が前記水平ラインの方向にａ×ｔａｎθだけシフトする請求項９または請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
左眼用の立体映像データを構成する前記データ・ストライプと右眼用の立体映像データを構成する前記データ・ストライプが前記水平ラインの方向に交互に配置されている請求項９から請求項１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記データ・ストライプが、複数の視点で撮影された立体映像データを含む請求項９から請求項１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
垂直ラインと水平ラインの交差位置に配置された複数の表示要素と前記垂直ラインに対して所定の傾斜角で傾斜する長軸を備え前記表示要素から出射される光線を所定の集光位置に集光する光線制御素子を含む立体映像表示装置の集光位置を移動する方法であって、
前記複数の表示要素の基本位置に立体映像データを設定して第１の集光位置に集光するステップと、
前記基本位置から前記水平ラインが１行だけシフトした位置の前記複数の表示要素に立体映像データを設定して前記第１の集光位置より観察者の左右方向に移動した第２の集光位置に集光するステップと、
前記基本位置から前記垂直ラインが１列だけシフトした位置の前記複数の表示要素に立体映像データを設定して前記第２の集光位置より左右いずれかの方向に移動した第３の集光位置に集光するステップと
を有する方法。
【請求項１５】
複数の観察位置を備える立体映像表示システムであって、
垂直ラインと水平ラインが交差する位置に配置された複数のサブ画素を含む画素マトリクスと、
前記垂直ラインに対して長軸が所定の傾斜角で傾斜し前記画素マトリクスから出射する光線を観察位置に集光する光線制御素子と、
前記画素マトリクスのホーム・ポジションに設定する立体映像データを、前記ホーム・ポジションから観察者の上下方向に対応する前記垂直ラインの方向に前記水平ラインが所定の行数だけシフトした位置の前記画素マトリクスに設定する立体映像データに変換して前記画素マトリクスに出力するデータ変換回路と
を有する立体映像表示システム。
【請求項１６】
前記光線制御素子がレンチキュラ・シートである請求項１５に記載の立体映像表示システム。
【請求項１７】
観察者の観察位置を検出する観察位置検出回路を有し、前記データ変換回路は前記観察位置検出回路の出力に応答してシフトさせる前記水平ラインの行数およびシフトさせる方向を決定する請求項１５または請求項１６に記載の立体映像表示システム。
【請求項１８】
前記観察位置検出回路が、観察者を撮影するカメラを含む請求項１７に記載の立体映像表示システム。
【請求項１９】
請求項１５から請求項１８のいずれかに記載の立体映像表示システムを搭載した携帯式コンピュータ。
【請求項２０】
垂直ラインと水平ラインの交差位置に配置された複数の表示要素と前記垂直ラインに対してそれぞれ所定の傾斜角で傾斜する長軸を備えた複数の素子を含み前記表示要素から出射される光線を所定の集光位置に集光する光線制御素子を有する立体映像表示装置に、
前記複数の表示要素の基本位置に左眼用の映像データと右眼用の映像データを含む立体映像データを設定して第１の集光位置に集光する機能と、
前記基本位置から前記水平ラインが所定の行数だけシフトした位置の前記複数の表示要素に立体映像データを設定して前記第１の集光位置より観察者の左右方向に移動した第２の集光位置に集光する機能と、
前記基本位置から前記垂直ラインが１列だけシフトした位置の前記複数の表示要素に立体映像データを設定して前記第２の集光位置より左右いずれかの方向に移動した第３の集光位置に集光する機能と
を実現させるためのコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体映像表示システムの観察位置を微細に移動する技術に関し、さらには画素マトリクスに対する立体映像データの設定位置を最小表示単位の長さより短い単位で視差方向にシフトする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に裸眼で観察できる立体映像を表示できるようにした立体ディスプレイが実用化されている。立体ディスプレイでは、左眼の視点で撮影した左映像データと右眼の視点で撮影した右映像データを設定する画素マトリクスの前面に光線制御素子を配置し、観察者の左眼の位置に左映像データが設定された各画素の光線を集光し、右眼の位置に右映像データが設定された各画素の光線を集光する。観察者は、左映像と右映像の両眼視差により立体映像を観察することができる。光線制御素子としては、レンチキュラ・シートやパララックス・バリアなどが使用される。
【０００３】
特許文献１は、レンチキュラ・シートを用いた立体像表示装置を開示する。赤外線を使って観察者の両眼の位置を検出し、観察者が移動したときに画素に表示する信号を左眼信号と右眼信号のいずれにするかを選択して立体視を確保する。このときある画素が表示する左眼信号と右眼信号を、観察者の位置により画素単位で逆転させている。特許文献２〜特許文献５は、画素マトリクスに対して傾斜するように配置したレンチキュラ・レンズ・シートにより立体映像を表示する表示装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−５０１４５号公報
【特許文献２】米国特許第６０６４４２４号明細書
【特許文献３】特開２０１２−３７７１２号公報
【特許文献４】特許第３９６６８３０号公報
【特許文献５】特開２００５−２５８４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レンチキュラ・シートを使った立体映像では、左眼用の映像データと右眼用の映像データを観察できる位置が、フラット・ディスプレイの前面空間の左右方向において離散的に存在する。図１２には、画素マトリクス１３の前面に配置されたレンチキュラ・シート１１により、画素マトリクス１３が放射する光が４箇所の集光位置１５に集光する様子を示している。画素マトリクス１３には、左眼用の映像データと右眼用の映像データが水平方向に交互に設定される。観察者は、観察位置０では右眼用の映像を右眼で観察し、左眼用の映像を左眼で観察できるため、正しく立体映像を認識する。しかし、観察位置＋１、−１では、眼に入射する左眼映像の光線と右眼映像の光線が逆転するため、正しい立体映像を認識することができない。
【０００６】
特許文献１のように観察位置＋１、−１を検出したときに１画素単位で左眼用の映像データと右眼用の映像データを入れ替えるとその位置では正しく立体映像を認識することができる。しかし、観察位置０から＋１または−１の位置まで観察者が移動するときは徐々に映像の質が低下し、観察位置−０．５または＋０．５を越えたときには、両眼に入る光線の映像が逆転するため、観察位置０、＋１、−１以外の位置では鮮明な立体映像を観察できなくなる。すなわち、正しくかつ鮮明な立体映像を観察できる左右方向の範囲は３箇所の観察位置とその左右方向の近辺の限られた範囲になる。
【０００７】
集光位置１５は、画素に設定される立体映像データの位置とレンチキュラ・レンズ（シリンドリカル・レンズ）の相対位置で決まる。したがって、観察位置＋１または観察位置−１まで移動する間に、観察者の頭の位置に応じて画素に対する左右の映像データの設定位置を頭の移動方向と逆の水平方向にシフトさせると移動中の複数の観察位置に集光させることができる。そして、小さい単位で立体映像データの設定位置をシフトさせると、それに応じて観察位置も短い距離で移動するため、観察者が観察位置０から観察位置＋１、または観察位置−１まで移動する間に複数の位置で良好な立体映像を観察できる。
【０００８】
ここで、１個の画素は３個または４個のサブ画素で構成されている。したがって画素マトリクス１３に設定する立体映像データのシフト量の最小単位はサブ画素となる。水平方向に並んだ３個のサブ画素で１個の画素が形成されている場合には、サブ画素の単位で立体映像データの設定位置を左右方向にシフトさせると、観察位置＋１または−１の間にそれぞれ２個の集光位置を設けることができるが、さらにサブ画素よりも小さな単位で立体映像データの設定位置をシフトできればより多くの位置で鮮明な立体映像を観察できるようになる。
【０００９】
そこで本発明の目的は、立体映像表示システムに立体映像データを設定して観察者の左右方向における観察位置または集光位置を微細に移動する方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、立体映像表示システムの観察者の左右方向における観察位置を微細に移動することができる立体映像データの設定方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、そのような方法を実現する立体映像表示システムおよびコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、観察位置を視差方向に移動するために立体映像表示装置に立体映像データを設定する方法を提供する。立体映像表示装置は、水平ラインと垂直ラインの交差位置に配置された複数のサブ画素を含む画素マトリクスと、垂直ラインに対して長軸が所定の傾斜角で傾斜し画素マトリクスから出射する光線を所定の位置に集光する光線制御素子とを備える。各サブ画素は、立体映像データの階調に応じて自ら発光する量を変化させるタイプでもよく、また他の光源の光線が通過する量を調整するタイプのものでもよい。光線制御素子は、レンチキュラ・シートまたはパララックス・バリアなどを採用することができる。
【００１１】
最初に、立体映像表示装置は第１の観察位置に集光するように画素マトリクスのホーム・ポジションに左眼用の映像データと右眼用の映像データを含む立体映像データを設定する。ホーム・ポジションは一例として、立体映像表示装置の水平方向における中央を通るライン上に観察位置を形成する位置とすることができる。つぎに立体映像表示装置は、第１の観察位置から観察者の左右方向に移動した第２の観察位置に集光するようにホーム・ポジションから観察者の上下方向に対応する垂直ラインの方向に水平ラインが所定の行数だけシフトした位置に立体映像データを設定する。設定位置のシフトにより立体映像データが存在しなくなった端部の水平ラインには補完データを設定することができる。
【００１２】
長軸が傾斜しているため、垂直ラインの方向にシフトしたサブ画素の位置に設定された立体映像データは、１サブ画素の水平ライン方向の長さ（縦の長さ）より短い単位で水平ラインの方向に移動し、それに対応して光線制御素子を通過した光線が第２の観察位置に集光する。ホーム・ポジションでの観察位置と移動後の観察位置の距離は、サブ画素単位または画素単位で垂直ラインの列をシフトさせるよりも短くすることができるため、観察位置を微細に移動することができる。光線制御素子は、レンチキュラ・シートまたはパララックス・バリアとすることができる。シフトさせる水平ラインの行数を１行とすれば、所定の傾斜角とサブ画素の所定の縦横比に対して、最小単位で立体映像データの設定位置を水平ラインの方向にシフトさせることができる。
【００１３】
立体映像データの設定位置を所定の行数だけシフトさせて第３の観察位置に集光したあとにさらに左右方向に移動した第４の観察位置に集光するように、ホーム・ポジションから垂直ラインが１列だけシフトした位置に立体映像データを設定することができる。サブ画素のカラー配列を縦ストライプ配列で構成し、１画素を水平ラインの方向に隣接する３個または４個といった異なる色の複数のサブ画素で構成することができる。
【００１４】
光線制御素子が水平ラインの方向に左眼用の素子と右眼用の素子を交互に配置し、各左眼用の素子に対応するサブ画素には左眼用の集光位置に集光する立体映像データを設定し各右眼用の素子に対応するサブ画素には右眼用の集光位置に集光する立体映像データを設定することができる。そして、第４の観察位置よりもさらに左右方向に移動した第５の観察位置に集光させようとすると、左眼用の立体映像データが右眼用の素子に対応するサブ画素に設定され、右眼用の立体映像データが左眼用の素子に対応するサブ画素に設定される状態になる。このとき、設定位置をホーム・ポジションに戻すことで、水平ラインまたは垂直ラインの設定位置をリセットして、端部の水平ラインまたは垂直ラインに補完データをさらに追加しないでも設定することができる。
【００１５】
立体映像データは、光線制御素子の長軸に平行なラインに沿って配置された色の異なる複数のサブ画素で構成された画素に設定することもできる。この場合、立体映像データの設定位置が水平ラインの方向にシフトしても、１画素を構成する各サブ画素の光制御素子に対する関係を均等に変化させることができる。立体映像表示装置の観察者の位置を検出し、観察者の位置に応じてシフトさせる水平ラインの行数およびシフトさせる方向を決定すれば、観察者は自由に移動したさまざまな位置で鮮明な立体映像を観察することができるようになる。
【００１６】
本発明の第２の態様では、立体映像表示装置が観察位置を移動する方法を提供する。立体映像表示装置は複数のサブ画素が水平ラインと垂直ラインの交差位置に配置された画素マトリクスとそれぞれの長軸が垂直ラインに対して所定の傾斜角で傾斜する複数の要素が水平方向に並び画素マトリクスから出射する光線を所定の位置に集光する光線制御素子とを備える。最初に画素マトリクスの基本位置に立体映像データを設定する。基本位置は、第１の態様に示したホーム・ポジションと同一の位置でもよくまた異なる位置でもよい。つぎに、観察位置に応じて画素マトリクスに対する立体映像データの設定位置を基本位置から垂直ラインの方向に所定の行数だけシフトさせる。さらに観察位置に応じて、画素マトリクスに対する立体映像データの設定位置を基本位置から水平ラインの方向に所定の列数だけシフトさせる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、立体映像表示システムに立体映像データを設定して観察者の左右方向における観察位置または集光位置を微細に移動する方法を提供することができた。さらに本発明により、立体映像表示システムの観察者の左右方向における観察位置を微細に移動することができる立体映像データの設定方法を提供することができた。さらに本発明によりそのような方法を実現する立体映像表示システムおよびコンピュータ・プログラムを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】立体映像表示システムの概略の構成を説明する図である。
【図２】立体映像データが設定された画素マトリクスのデータ構造を説明する図である。
【図３】画素マトリクスに立体映像データが設定された様子を示す図である。
【図４】画素マトリクスに対する立体映像データの設定位置をシフトすることで観察位置を移動するときの様子を示す図である。
【図５】画素マトリクスに対する立体映像データの設定位置をシフトすることで観察位置を移動するときの様子を示す図である。
【図６】画素マトリクスに対する立体映像データの設定位置をシフトすることで観察位置を移動するときの様子を示す図である。
【図７】左方向に移動した観察者に対する画素マトリクスへの立体映像データの設定方法を示す図である。
【図８】立体映像データの設定位置を図４〜図７の手順でシフトさせたときに、空間上の観察位置が移動する様子を示す図である。
【図９】縦横比ａおよび傾斜角θとストライプ中心の水平方向での単位移動量の関係を説明する図である。
【図１０】立体映像データを表示する画素ストライプをシリンドリカル・レンズの長軸に平行なラインに沿って設定した３個のＲＧＢのサブ画素で構成する例を示す図である。
【図１１】立体ディスプレイ・システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】立体映像データの設定位置と観察位置に関する課題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、立体映像表示装置の概略の構成を説明する図である。図１（Ａ）は観察者からみた正面図で、図１（Ｂ）は観察者が上に位置するように配置した上面図で、図１（Ｃ）は上面図を部分的に拡大した図である。立体映像表示装置１００は、非自発光型の液晶ディスプレイや、自発光型のプラズマ・ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイなどのフラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）１０３と、その前面に配置されたレンチキュラ・シート１０１で構成されている。ＦＰＤ１０３は、複数の画素が走査線と駆動線が交差する近辺に配置された画素マトリクス１０５を含む。本明細書においては、観察者の両眼視差の方向に相当する左右方向をＦＰＤ１０１の水平方向といい、観察者の上下方向をＦＰＤ１０１の垂直方向ということにする。
【００２０】
画素マトリクス１０５がカラー表示の場合はＲＧＢの３個のサブ画素またはＲＧＢＷの４個のサブ画素が一つの色を表示する画素を構成し、モノクローム表示の場合は各画素が一つの明度の階調を表示する画素を構成する。本発明はモノクローム表示のＦＰＤに適用することもできるが、３個のサブ画素で１画素を構成するカラー表示のＦＰＤ１０３を例示して説明する。
【００２１】
レンチキュラ・シート１０１は、複数のシリンドリカル・レンズ１０１ｂを水平方向に隣接して並べたシートである。図１（Ｄ）はシリンドリカル・レンズ１０１ｂの斜視図で長軸１０１ｃが定義されている。図１（Ｅ）はシリンドリカル・レンズ１０１ｂを長軸１０１ｃに垂直な任意の平面で切断した断面図である。シリンドリカル・レンズ１０１ｂは、長軸１０１ｃに垂直な平面で切断した断面が凸レンズを形成しそれに対向する平坦な面が焦点面１０１ｄを形成している。
【００２２】
焦点面１０１ｄに接触または所定の間隔を空けて配置された画素マトリクス１０５が放射する光線は、シリンドリカル・レンズ１０１ｂを透過する際に屈折してレンチキュラ・シート１０１の前面の所定の位置に集光する。シリンドリカル・レンズ１０１ｂは、焦点面１０１ｄに垂直でかつ長軸１０１ｃに平行な平面で切断した断面が直線になるため、焦点面１０１ｄから入射した光線は、垂直方向に対しては板ガラスと同じように出射する。
【００２３】
したがって、画素マトリクス１０５が放射した光線の進行方向は、レンチキュラ・シート１０１を通過する際に観察者の上下方向にはほとんど変わらないが、左右方向ではシリンドリカル・レンズ１０１に対する入射角に応じて変化して上下方向に連続した位置に集光する。レンチキュラ・シート１０１は、レンズ・ピッチが観察者の左眼の位置に集光するように調整されたシリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｌ）と右眼の位置に集光するように調整されたシリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｒ）が交互に配置されている。
【００２４】
したがって、左眼用のシリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｌ）を通過した光線を左眼の集光位置に集光し、右眼用のシリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｒ）を通過した光線を右眼の集光位置に集光することができる。左眼用のシリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｌ）の集光位置と右眼用のシリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｒ）の集光位置の中間位置を観察位置ということにする。
【００２５】
集光位置は、画素マトリクス１０５に対する立体映像データの設定位置と長軸１０１ｃの相対的な位置関係で決まる。立体映像データは、両眼視差を有する左眼用の映像データと右眼用の映像データで構成される。放射する光線がシリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｌ）を通過する位置に配置された複数の画素に左眼用の映像データを設定し、シリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｒ）を通過する位置に配置された複数の画素に右眼用の映像データを設定すれば、観察者は観察位置において両眼視差により立体映像を観察することができる。このときレンチキュラ・シート１０１と立体映像データの相対的位置関係が固定されていれば、立体映像を観察できる観察位置も固定される。
【００２６】
観察者が所定の観察位置から左右いずれかの方向に移動していくと、画像が二重になったりぼやけたりしてくる。さらに同じ方向に移動すると、シリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｌ）、（Ｒ）を通過する光線を放射する位置に配置された画素に設定される左眼用の映像データと右眼用の映像データが入れ替わり、観察者は左眼で右眼用の映像を観察し右眼で左眼用の映像を観察するようになる。シリンドリカル・レンズ１０１ｂの長軸１０１ｃは、画素マトリクス１０５の垂直ラインに対して傾斜角θだけ傾斜している。なお、長軸１０１ｃは、焦点面１０１ｄの中央を通過してシリンドリカル・レンズ１０１ｂの長手方向に延びる軸である。
【００２７】
図２は、立体映像データが設定された画素マトリクス１０５のデータ構造を説明する図である。図２（Ａ）は左眼用の映像データのデータ構造を示し、図２（Ｂ）は右眼用の映像データのデータ構造を示し、図２（Ｃ）は左眼用の映像データ２０１と右眼用の映像データ２５１で構成された立体映像データ１１０のデータ構造を示し、図２（Ｄ）は、１つのシリンドリカル・レンズ１０１ｂに対応する複数のサブ画素で構成された画素ストライプ１０７を示している。
【００２８】
１つのシリンドリカル・レンズ１０１ｂに対応する画素ストライプ１０７が含むサブ画素の数は、１つの画素を構成するサブ画素の数（この場合３個）の整数倍にしている。画素ストライプ１０７は、サブ画素の解像度に応じて水平方向に複数の画素が並ぶようにしてもよい。画素ストライプ１０７は画素マトリクス１０５に定義した水平ラインおよび垂直ラインの交差位置に配置された複数の矩形のサブ画素で構成されているため、傾斜するシリンドリカル・レンズ１０１ｂの範囲に対して全体が収まるようには位置が整合しないが、平均的に画素ストライプ１０７を構成する複数の画素は長軸１０１ｃに沿うように定義されている。
【００２９】
一例として画素マトリクス１０５は、ＲＧＢ縦ストライプ配列のカラー・フィルターを含み、垂直方向には同一色のサブ画素が配列され、水平方向に連続して並んだ３個のサブ画素が１画素を構成する。ただし、画素ストライプ１０７を構成する複数の画素は傾斜する長軸１０１ｂに沿って配置されるため、１つの画素におけるサブ画素の水平方向におけるＲＧＢ配列は異なる場合がある。この例では、２行ごとにサブ画素のＲＧＢ配列が変化する。ＲＧＢ縦ストライプ配列の画素マトリクスでは、行の単位が画素の単位に一致し、列の単位がサブ画素の単位に一致する。
【００３０】
左眼用の映像データ２０１は特定の観察位置において左眼用の撮影カメラで撮影した映像データで、右眼用の映像データ２５１は同じ観察位置において右眼用の撮影カメラで撮影した映像データである。映像データ２０１、２５１は、各サブ画素のシャッター開度に対応する情報に相当する画素データ２０３〜２２９、２５３〜２７９で構成されている。左眼用の画素データ２０３、２０５、２０７、２０９と、右眼用の画素データ２５３、２５５、２５７、２５９は被写体のほぼ同じ位置に対応しているが両眼視差があるため両者は異なる値になる。
【００３１】
立体映像データ１１０を作成するために、映像データ２０１、２５１からは、画素ストライプ１０７を構成する位置に対応するサブ画素の画素データが取り出される。画素データ２０３、２０５、２０７、２０９のように画素ストライプ１０７に設定する複数の画素データの集合をデータ・ストライプということにする。左眼用のデータ・ストライプ２０３〜２０９と右眼用のデータ・ストライプ２５３〜２５９は、画素マトリクス１０５において隣接する画素ストライプ１０７に配置される。さらにその隣に左眼用のデータ・ストライプ２１３〜２１９と右眼用のデータ・ストライプ２６３〜２６９が配置され、さらにその隣に左眼用のデータ・ストライプ２２３〜２２９と右眼用のデータ・ストライプ２７３〜２７９が配置される。
【００３２】
このとき、左眼用のデータ・ストライプは左眼用のシリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｌ）に対応する画素ストライプ１０７に設定され、右眼用のデータ・ストライプは、右眼用のシリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｒ）に対応する画素ストライプ１０７に設定される。すなわち立体映像データ１１０を作成するために、左眼用のデータ・ストライプと右眼用のデータ・ストライプが、シリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｌ）、（Ｒ）に対応するように水平方向に並んだ画素ストライプ１０７に交互に組み込まれる。
【００３３】
図３は、画素マトリクス１０５に立体映像データ１１０が設定された様子を示している。シリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｌ）に対応する画素ストライプ１０７に左眼データ・ストライプ２３３が設定され、シリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｒ）に対応する画素ストライプ１０７に右眼データ・ストライプ２８３が設定されている。図３では左眼データ・ストライプ２３３のストライプ中心２３１がシリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｌ）の長軸１０１ｃに一致し、右眼データ・ストライプ２８３のストライプ中心２８１がシリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｒ）の長軸１０１ｃに一致している。
【００３４】
このようにストライプ中心２３１、２８１と長軸１０１ｃが一致するように設定された画素マトリクス１０５における立体映像データ１１０の位置をホーム・ポジションということにする。ホーム・ポジションでは、レンチキュラ・シート１０１の前面空間に存在する所定の観察位置に対応する左眼の集光点に各シリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｌ）から出射した光が集光し、右眼の集光点に各シリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｒ）から出射した光が集光する。ホーム・ポジションに設定された立体映像データ１１０は、ＦＰＤ１０３の水平方向の中心を通過するライン上の前面空間に観察位置を形成することが望ましい。本明細書においては、サブ画素の水平方向を縦方向とし垂直方向を横方向ということにする。本実施の形態では一例として、サブ画素の縦横の長さの比を１対３とし、長軸１０１ｃの傾斜角θをａｒｃｔａｎ（１／６）としている。
【００３５】
図４〜図６は、画素マトリクス１０５に対する立体映像データの設定位置をシフトすることで観察位置を移動するときの様子を示す図である。図４〜図６は、レンチキュラ・シート１０１の前面空間に存在する観察者が図３のホーム・ポジションに対応する観察位置から右方向に移動したときの、正面からみた画素マトリクス１０５に対する立体映像データ１１０の設定位置を示している。
【００３６】
図４（Ａ）は、立体映像データを画素マトリクス１０５のホーム・ポジションに設定した様子を示している。ホーム・ポジションにおいて立体映像データ１１０が設定された画素ストライプ１０７から放射される光線は各シリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｌ）、１０１ｂ（Ｒ）を透過する際に屈折して、一例では立体映像表示装置１００から所定の距離だけ離れかつ立体映像表示装置１００の水平方向の中心を通る線が通過する位置を観察位置とする左右の視点の集光位置に集光する。各図には、立体映像データ１１０の設定位置が水平方向に移動するメカニズムを判りやすくするために、右眼データ・ストライプ２８３を構成する画素データ２５７とストライプ中心２８１を明記している。
【００３７】
図４（Ｂ）は、立体映像データ１１０を構成するすべての画素データの設定位置をホーム・ポジションから１サブ画素（１行）だけ垂直下方向にシフトさせた図である。立体映像データ１１０の設定位置が１行だけ下にシフトしたことにより、ストライプ中心２８１がホーム・ポジションからサブ画素の縦の長さの０．５倍だけ水平左方向にシフトしていることがわかる。図４（Ｂ）の位置に立体映像データ１１０が設定された画素マトリクス１０５から放射され、各シリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｌ）、１０１ｂ（Ｒ）を透過した光線の集光位置は、それぞれホーム・ポジションの集光位置よりストライプ中心２８１が移動した分だけ観察者の右方向に移動する。
【００３８】
このとき画素マトリクス１０５に対する立体映像データ１１０の設定位置が、ホーム・ポジションから１サブ画素だけ垂直下方向にシフトするため、ホーム・ポジションで画素マトリクス１０５の最下行のサブ画素に設定されていた立体映像データ１１０は表示されなくなる。また、最上行のサブ画素に設定する立体映像データはホーム・ポジションで設定された立体映像データ１１０には含まれていないため、近辺の行に設定する立体映像データ１１０から作成した補完データやシステムから受け取った補完データなどを設定する。立体映像データ１１０の設定位置がホーム・ポジションから１行だけ変化しても観察者はほとんど映像の変化を感じることはない。
【００３９】
図４（Ｃ）は、すべての画素データの設定位置をホーム・ポジションから１サブ画素（１列）だけ水平左方向にシフトさせた図である。あるいは、図４（Ｂ）の設定位置から垂直上方向に１行だけシフトさせさらに水平左方向に１列だけシフトさせた図でもある。図４（Ｃ）ではストライプ中心２８１がホーム・ポジションからサブ画素の縦の長さだけ水平左方向にシフトしていることがわかる。図４（Ｃ）の位置に立体映像データ１１０が設定された画素マトリクス１０５が放射する光線の集光位置は、図４（Ｂ）の集光位置よりストライプ中心２８１が移動した分だけ観察者の右方向に移動する。
【００４０】
このとき画素マトリクス１０５に対する立体映像データ１１０の設定位置が、ホーム・ポジションから１サブ画素だけ水平左方向にシフトするため、ホーム・ポジションで画素マトリクス１０５の最左列に設定されていた立体映像データ１１０は１列だけ表示されなくなる。また、最右列のサブ画素に設定する立体映像データは、ホーム・ポジションで設定された立体映像データ１１０には含まれていないため、近辺の列に設定する立体映像データ１１０から作成した補完データやシステムから受け取った補完データなどを設定する。
【００４１】
図４（Ｃ）の立体映像データ１１０の設定位置は、右方向に移動した新たな観察位置で観察するためのものであり、立体映像データ１１０が１列だけ左にシフトしても観察者はほとんど映像の変化を感じることはない。図４（Ａ）と図４（Ｃ）を比べると、画素データ２５７を設定する画素のＲＧＢ配列が変化している。図４（Ａ）のホーム・ポジションでは左からＧＢＲの順番になっているが、図４（Ｃ）では左からＲＧＢとなっている。ホーム・ポジションで各サブ画素に設定した画素データは、１サブ画素だけ水平左方向にシフトした設定位置での同一色のサブ画素の画素データとなるように立体映像データ１１０は再構成される。
【００４２】
図５（Ｄ）〜図６（Ｇ）では、同様に垂直上方向への行のシフトと水平左方向への列のシフトを繰り返す。画素マトリクス１０５の最下行または最右列には補完データが設定される。図５（Ｄ）は、立体映像データ１１０を図４（Ｃ）の位置から１画素だけ垂直下方向にシフトさせた図である。１行だけ垂直下方向にシフトした立体映像データ１１０のストライプ中心２８１は、ホーム・ポジションからサブ画素の縦の長さの１．５倍だけ左にシフトしている。図５（Ｄ）の位置に立体映像データ１１０が設定された画素マトリクス１０５が放射する光線の集光位置は、図４（Ｃ）の集光位置よりストライプ中心２８１が移動した分だけ観察者の右方向に移動する。
【００４３】
図５（Ｅ）は、すべての画素データの設定位置をホーム・ポジションから２個のサブ画素だけ水平左方向にシフトさせた図である。あるいは、図５（Ｄ）の位置から垂直上方向に１行だけシフトさせさらに水平左方向に１列だけシフトさせた図でもある。図５（Ｅ）ではストライプ中心２８１がホーム・ポジションからサブ画素の縦の長さの２倍だけ左にシフトしている。図５（Ｅ）の位置に立体映像データ１１０が設定された画素マトリクス１０５が放射する光線の集光位置は、図５（Ｄ）の集光位置よりストライプ中心２８１が移動した分だけ観察者の右方向に移動する。
【００４４】
図５（Ｆ）は、すべての画素データの設定位置を図５（Ｅ）の位置から１画素だけ垂直下方向にシフトさせた図である。図５（Ｆ）ではストライプ中心２８１がホーム・ポジションからサブ画素の縦の長さの２．５倍だけ左にシフトしている。図５（Ｆ）の位置に立体映像データ１１０が設定された画素マトリクス１０５が放射する光線の集光位置は、図５（Ｅ）の集光位置よりストライプ中心２８１が移動した分だけ観察者の右方向に移動する。
【００４５】
図６（Ｇ）は、すべての画素データの設定位置をホーム・ポジションから３個のサブ画素だけ水平左方向にシフトさせた図である。あるいは、図５（Ｆ）の位置から垂直上方向に１行だけシフトさせさらに水平左方向に１列だけシフトさせた図でもある。図６（Ｇ）ではストライプ中心２８１がホーム・ポジションからサブ画素の縦の長さの３倍だけ左にシフトしている。図４（Ａ）では、シリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｒ）に右眼データ・ストライプ２８３が設定されているが、図６（Ｇ）では同じシリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｒ）に左眼データ・ストライプ２３３が設定されている。
【００４６】
すなわち一つのシリンドリカル・レンズ１０１ｂの水平方向に１画素が対応づけられているときには、すべての画素データの設定位置をホーム・ポジションから１画素だけ左または右にシフトすると、シリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｌ）と左眼データ・ストライプ２３３の関係およびシリンドリカル・レンズ１０１ｂ（Ｒ）と右眼データ・ストライプ２８３の関係が、ホーム・ポジションとは逆になる。この状態で集光した映像を観察すると左眼と右眼の視差が逆転した立体映像になってしまう。
【００４７】
したがって、図６（Ｇ）の位置では、立体映像データ１１０の設定位置をホーム・ポジションに戻す。ホーム・ポジションに戻すことで最右列のサブ画素に補完データを設定する必要がなくなる。図６（Ｇ）の位置に立体映像データ１１０が設定された画素マトリクス１０５が放射する光線の集光位置は、図５（Ｆ）の集光位置よりストライプ中心２８１が移動した分だけ観察者の右方向に移動する。
【００４８】
図７は、左方向に移動した観察者に対する画素マトリクス１０５への立体映像データ１１０の設定方法を示す図である。図７（Ａ）は、図４（Ａ）と同じホーム・ポジションでの設定位置を示している。図７（Ｂ）は、立体映像データ１１０を構成するすべての画素データをホーム・ポジションから１画素だけ垂直上方向にシフトさせた図である。図７（Ｂ）ではストライプ中心２８１がホーム・ポジションからサブ画素の縦の長さの０．５倍だけ右にシフトしている。図７（Ｂ）の位置に立体映像データ１１０が設定された画素マトリクス１０５が放射する光線の集光位置は、ホーム・ポジションの集光位置よりストライプ中心２８１が移動した分だけ観察者の左方向に移動する。
【００４９】
図７（Ｃ）は、すべての画素データをホーム・ポジションから１サブ画素だけ水平右方向にシフトさせた図である。あるいは、図７（Ｂ）の位置から垂直下方向に１行だけシフトさせさらに水平右方向に１列だけシフトさせた図でもある。図７（Ｃ）ではストライプ中心２８１がホーム・ポジションからサブ画素の縦の長さだけ右にシフトしている。図７（Ｃ）の位置に立体映像データ１１０が設定された画素マトリクス１０５が放射する光線の集光位置は、図７（Ｂ）の集光位置よりストライプ中心２８１が移動した分だけ観察者の右方向に移動する。以後の手順は、図５、図６の手順を参照して理解することができる。
【００５０】
図８は、立体映像データ１１０の設定位置を図４〜図７の手順でシフトさせたときに、前面空間上の観察位置が移動する様子を示す図である。観察位置３０１は画素マトリクス１０５の水平方向の中央で、立体映像データ１１０をホーム・ポジションに設定したときに、左眼データ・ストライプ２３３と右眼データ・ストライプ２８３が集光する位置に対応する。観察位置３０３、３０５は、立体映像データ１１０をホーム・ポジションから水平右方向または水平左方向に１画素だけシフトしたときの左眼データ・ストライプ２３３と右眼データ・ストライプ２８３が集光する位置に対応する。
【００５１】
観察位置３０１と観察位置３０３または観察位置３０５との間にはそれぞれ、ストライプ中心２３１、２８１がサブ画素の縦の長さの１／２ずつシフトした位置に設定された画素マトリクス１０５が放射する光線が集光する５箇所の観察位置が存在する。各観察位置では鮮明な立体映像を観察することができるが、特定の観察位置から次の観察位置まで移動する間には、不鮮明な位置がでてくる。本実施の形態では、１サブ画素よりも小さい単位で設定位置をシフトさせることで観察位置を増やしまたは観察位置間の距離を短くして、観察者が左右方向に移動しても連続的に鮮明な立体映像を観察できるようにしている。
【００５２】
図９は、縦横比ａおよび傾斜角θとストライプ中心の水平方向での単位移動量の関係を説明する図である。図９（Ａ）は、カラーがＲＧＢ縦ストライプ配列の場合を示し、図９（Ｂ）はＲＧＢ横ストライプ配列の場合を示す。いずれの場合もシリンドリカル・レンズ１０１ｂの傾斜角をθとし、サブ画素の長さの縦横比を縦：横＝１：ａとしたときに、立体映像データ１１０を設定するサブ画素を１行だけ垂直方向にシフトしたときのストライブ中心の水平方向での単位移動量ｙはａ×ｔａｎθとなる。縦横比ａと傾斜角θの正接を適宜設定し、立体映像データ１１０の設定位置をサブ画素単位で垂直方向にシフトさせることで、単位移動量ｙをサブ画素の縦の長さより短い値にすることができる。
【００５３】
たとえば、縦横比ａ＝３とし、ｔａｎθを１／４、１／５、１／６、１／７に設定したときに、ｙ＝３／４、３／５、１／２、１／７となる。縦横比ａまたは傾斜角θの一方が与えられたときにｙ＜１にするためには、ｔａｎθ＜（１／ａ）の関係になるように他方のパラメータを選定すればよい。縦横比ａが与えられたときには傾斜角θの正接が小さいほど、また、傾斜角θが与えられたときは縦横比ａが小さいほど単位移動量ｙは小さくなる。
【００５４】
これまで、ＲＧＢ縦ストライプ配列の画素マトリクス１０５を例にして説明してきたが、本発明は、画素マトリクスのカラー構成を特に限定する必要はない。したがって、ＲＧＢ横ストライプ配列、Ｌ字配列、またはデルタ配列などの画素マトリクスに適用することもできる。ＲＧＢ横ストライプ配列の画素マトリクスでは、行の単位がサブ画素の単位に一致し、列の単位が画素の単位に一致する。また、２視点の立体映像データを立体表示する例を説明したが、本発明は多視点の立体映像データを立体表示する場合にも適用することができる。
【００５５】
図１０は、立体映像データを表示する画素ストライプをシリンドリカル・レンズの長軸に平行なラインに沿って設定した３個のＲＧＢのサブ画素で構成する例を示す。この構成では１画素がたとえば＃１のサブ画素Ｒと、その隣のサブ画素の２個下にある＃１のサブ画素Ｇと、その隣のサブ画素の２個下にある＃１のサブ画素Ｂで構成され、１つのシリンドリカル・レンズに対応するサブ画素に６視点の映像データを設定することができる。データ・ストライプが設定された画素ストライプから放射された光線は、観察者の左右方向の所定の観察位置に集光する。この場合も図４〜図７で説明した手順で立体映像データを垂直方向にシフトした位置に設定することにより観察位置を増加することができる。
【００５６】
図１１は、立体映像表示システム３００の構成を示す機能ブロック図である。画素マトリクス３１５を含むＦＰＤは一例として、アクティブ・マトリクス方式の液晶表示装置とすることができる。液晶表示装置は、アレイ・セル基板に配置された画素マトリクス３１５、信号線駆動回路３１３、走査線駆動回路３１１、基準電圧回路１７、および信号制御回路３０２を含み、さらに図示しないバックライトおよびバックライト駆動回路を含んで構成されている。立体映像表示システム３００は、液晶表示装置に加えて、カメラ３０１と観察位置検出回路３０３を含んでいる。
【００５７】
カメラ３０１は、液晶表示装置の前面に存在する観察者を撮影してリアルタイムで映像データを観察位置検出回路３０３に送る。観察位置検出回路３０３は、映像データから液晶表示装置に対する観察者の相対位置を観察位置として特定し、データ変換回路３０７に観察位置を示す信号を送る。信号制御回路３０２は、インターフェース３０５、データ変換回路３０７、および制御信号生成回路３０９を含んでいる。インターフェース３０５はシステムのＧＰＵから送られてくるＲＧＢデータ信号（Ｄａｔａ）、データ・イネーブル信号（ＤＥ）、およびクロック信号（ＣＬＫ）を受け取る。
【００５８】
インターフェース３０５が受け取るＲＧＢデータ信号は、ホーム・ポジジョンに対して設定する立体映像データである。立体映像データは、左眼用の映像データと右眼用の映像データで構成されており、信号線駆動回路３１３にシリアル転送されて図３のように画素マトリクス３１５に設定される。データ変換回路３０７は、位置検出回路３０３から受け取った観察位置を示す信号に基づいて、インターフェース３０５から受け取った立体映像データを、画素マトリクス３１５に対する設定位置がホーム・ポジションから垂直方向または水平方向にシフトした立体映像データに変換する。
【００５９】
インターフェース３０５が受け取る立体映像データの各フレームは一例として画素マトリクス３１５のサイズに一致する数の画素データで構成されているため、設定位置をシフトさせると表示されなくなる画素データまたは画素データが存在しないサブ画素の行または列が発生する。データ変換回路３０７は、画素データが存在しない端部の行または列のサブ画素に設定する補完データを生成して変換後の立体映像データに加える。
【００６０】
他の例として、インターフェース３０５が受け取る立体映像データの各フレームが、垂直方向または水平方向にシフトする最大の行数または列数の画素データを含むようにしてもよい。この場合データ変換回路３０７は、ホーム・ポジションでは画素マトリクス３１５のサイズに整合するように各フレームの端部の行および列の画素データを捨てて出力する。そしてデータ変換回路３０７は垂直方向または水平方向にシフトするときは、インターフェース３０５から余分に受け取った画素データを利用して出力することができる。
【００６１】
制御信号生成回路３０９は、インターフェース３０５から受け取ったデータ・イネーブル信号（ＤＥ）とクロック信号（ＣＬＫ）に基づいて、水平同期信号、ドットクロック（ＤＣＫ）、極性反転信号、および出力制御信号などを生成して、信号線駆動回路３１３に送る。さらに、制御信号生成回路３０９は、垂直同期信号およびゲートクロック（ＧＣＫ）などを生成して走査線駆動回路３１１に送る。基準電圧回路３１７はたとえば階調を示す８ビットの画素データを輝度に対応した電圧に変換するための基準電圧を信号線駆動回路３１３に供給する。なお、本発明はインターフェース３０５の上位側のシステムで観察位置を検出し、観察位置に応じて作成した変換後の立体映像データをインターフェース３０５に送るようにしてもよい。
【００６２】
立体映像表示システム３００は、ノートブック型携帯式コンピュータ、立体映像テレビジョン、カーナビゲーションなどに搭載することができる。また、観察者の位置は、赤外線を利用して検出することもできる。これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００６３】
１００  立体映像表示装置
１０１  レンチキュラ・シート
１０１ｂ  シリンドリカル・レンズ
１０１ｃ  シリンドリカル・レンズの長軸
１０１ｄ  シリンドリカル・レンズの焦点面
１０３  フラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）
１０５  画素マトリクス
１０７  画素ストライプ
１１０  立体映像データ
２０１  左眼用の映像データ
２５１  右眼用の映像データ
２０３〜２２９、２５３〜２７９  画素データ
２３１、２８１  ストライプ中心
２３３  左眼データ・ストライプ
２８３  右眼データ・ストライプ
３００  立体映像表示システム
【図１】
2014045466.tif 000003
【図２】
2014045466.tif 000004
【図３】
2014045466.tif 000005
【図４】
2014045466.tif 000006
【図５】
2014045466.tif 000007
【図６】
2014045466.tif 000008
【図７】
2014045466.tif 000009
【図８】
2014045466.tif 000010
【図９】
2014045466.tif 000011
【図１０】
2014045466.tif 000012
【図１１】
2014045466.tif 000013
【図１２】
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