(57)【要約】【課題】観視者に立体感のある画像を提示すること。【解決手段】表示装置は、第１画像を表示する第１表示部と、前記第１表示部より観視者側に配置され、前記第１画像の光を透過しかつ第２画像を表示する第２表示部と、前記第１表示部と前記第２表示部との間に配置され、観視者に対して前記第１画像の虚像を提供するレンズとを備え、レンズは、観視者から第１表示部より離れた位置に、第１画像の虚像を結ぶ。第２表示部は、表示画面の周辺領域に、表示画面の外枠を表す枠画像を表示する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１画像を表示する第１表示部と、
前記第１表示部より観視者側に配置され、前記第１画像の光を透過しかつ第２画像を表示する第２表示部と、
前記第１表示部と前記第２表示部との間に配置され、観視者に対して前記第１画像の虚像を提供するレンズと
を備える表示装置。
【請求項２】
前記レンズは、観視者から前記第１表示部より離れた位置に、前記第１画像の虚像を結ぶ請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第２表示部は、表示画面の周辺領域に、前記表示画面の外枠を表す枠画像を表示する請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第２表示部は、前記第２画像として、観視者の右眼で視認されるべき右眼用画像および観視者の左眼で視認されるべき左眼用画像を表示する請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
２次元画像を表示画面上において左右にずらした右眼用画像および左眼用画像を生成する第１画像生成部
をさらに備え、
前記第２表示部は、前記第１画像生成部が生成した右眼用画像および左眼用画像を表示する請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第１画像生成部が生成した左眼用画像の右側に、前記表示画面の右端から所定の範囲内に表示される右端画像を付加する右端処理部と、
前記第１画像生成部が生成した左眼用画像の左側に、前記表示画面の左端から所定の範囲内に表示される左端画像を付加する左端処理部と
をさらに備え、
前記第２表示部は、前記右端画像が付加された前記左眼用画像および前記左端画像が付加された前記右眼用画像を表示する請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１表示部は、前記第１画像として、観視者の右眼で視認されるべき右眼用画像および観視者の左眼で視認されるべき左眼用画像を表示する請求項１から６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項８】
２次元画像を表示画面上において左右にずらした右眼用画像および左眼用画像を生成する第２画像生成部
を備え、
前記第１表示部は、前記第２画像生成部が生成した右眼用画像および左眼用画像を表示する請求項７に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特殊なメガネを用いずに裸眼で立体（３Ｄ）画像を視認させる技術の一つとして、表示面の前面にパララックスバリアまたはレンチキュラレンズを用いる技術が知られている。また、透過型表示モニタおよびレンズを用いて立体画像を視認させる技術として、透過型表示モニタの裏面側から右眼用光源および左眼用光源で照射して、右眼用光源からの光および左眼用光源からの光をレンズによりそれぞれ観視者の右眼上および左眼上に結像させる技術が知られている。例えば、下記特許文献には立体視に関連する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２８７１９５号公報
【特許文献２】特開２００９−９８５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、観視者が例えば表示モニタに対して斜め方向から観賞した場合など、画面に対する観視者の位置によっては、右眼のみに与えられるべき光が左眼に漏れたり、また、左眼のみに与えられるべき光が右眼に漏れたりする場合がある。このような場合には、いわゆる適切な視差を観視者に与えることはできない。このため、観視者は画面に表示された画像を立体的に認識することができない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の一態様においては、表示装置であって、第１画像を表示する第１表示部と、前記第１表示部より観視者側に配置され、前記第１画像の光を透過しかつ第２画像を表示する第２表示部と、前記第１表示部と前記第２表示部との間に配置され、観視者に対して前記第１画像の虚像を提供するレンズとを備える。
【０００６】
前記レンズは、観視者から前記第１表示部より離れた位置に、前記第１画像の虚像を結んでよい。第２表示部は、表示画面の周辺領域に、前記表示画面の外枠を表す枠画像を表示してよい。前記第２表示部は、前記第２画像として、観視者の右眼で視認されるべき右眼用画像および観視者の左眼で視認されるべき左眼用画像を表示してもよい。
【０００７】
２次元画像を表示画面上において左右にずらした右眼用画像および左眼用画像を生成する第１画像生成部をさらに備え、前記第２表示部は、前記第１画像生成部が生成した右眼用画像および左眼用画像を表示してよい。前記第１画像生成部が生成した左眼用画像の右側に、前記表示画面の右端から所定の範囲内に表示される右端画像を付加する右端処理部と、前記第１画像生成部が生成した左眼用画像の左側に、前記表示画面の左端から所定の範囲内に表示される左端画像を付加する左端処理部とをさらに備え、前記第２表示部は、前記右端画像が付加された前記左眼用画像および前記左端画像が付加された前記右眼用画像を表示してよい。
【０００８】
前記第１表示部は、前記第１画像として、観視者の右眼で視認されるべき右眼用画像および観視者の左眼で視認されるべき左眼用画像を表示してよい。２次元画像を表示画面上において左右にずらした右眼用画像および左眼用画像を生成する第２画像生成部を備え、前記第１表示部は、前記第２画像生成部が生成した右眼用画像および左眼用画像を表示してよい。
【０００９】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】表示装置１０の構成例を示す図である。
【図２】観視者から見た画面２００の一例を示す図である。
【図３】右眼用画像および左眼用画像の生成方法の一例を示す図である。
【図４】第１画像生成部１１０が生成する画像の一例を示す図である。
【図５】表示部１４０の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る表示装置１０の構成例を、観視者の右眼および左眼とともに模式的に示す。表示装置１０は、観視者に立体的画像を提示する。具体的には、表示装置１０は、平行に設けられた複数の表示部により、複数の表示部の並び方向に位置する観視者に立体的画像を提供する。
【００１３】
表示装置１０は、第１表示部１４１、第２表示部１４２およびレンズ１４５を有する表示部１４０、画像取得部１００、第１画像生成部１１０、第２画像生成部１２０、右端処理部１１２、および、左端処理部１１４を備える。ここで、第１画像生成部１１０、左端処理部１１４および右端処理部１１２は、第２表示部１４２による表示を制御する第１表示制御部１０５が有する機能ブロックであるとする。
【００１４】
第１表示部１４１は、第１画像を表示する。第２表示部１４２は、第１表示部１４１より観視者側に配置され、第１画像の光を透過しかつ第２画像を表示する。第２表示部１４２は、一例として、発光により画像を表示するとともに、光透過性を有する複数の発光素子により形成される。例えば、実質的に光を吸収しない光透過性を有する画素素子としての複数の有機ＥＬ素子と、複数の有機ＥＬ素子を駆動する透明電極により第２表示部１４２を形成することができる。
【００１５】
第１表示部１４１と第２表示部１４２との間には、観視者に対して第１画像の虚像を提供するレンズ１４５が配置される。具体的には、レンズ１４５は、観視者から第１表示部１４１より離れた位置に、第１画像の虚像を結ぶ。レンズ１４５の存在により、観視者の眼には、第１表示部１４１の位置に表示された第１画像が例えば位置１９０に存在するように見える。
【００１６】
ここで、第２表示部１４２は、表示画面の周辺領域に、表示画面の外枠を表す枠画像を表示する。例えば、第２表示部１４２は、右端部分および左端部分に、黒等の枠画像を表示する。この場合に、第２表示部１４２は、枠画像以外の領域には画像を表示しない。つまり、第２表示部１４２における枠画像以外の領域は、第１表示部１４１からの光を単に透過する。枠画像が表示される領域は、本図において例えば、斜線部分として示されている。
【００１７】
これにより、観視者は、枠内の領域の画像について立体感を感じることができる。第２表示部１４２に枠画像を表示して、枠画像内において第１表示部１４１の第１画像を観視者に提示することにより、枠（例えば、窓枠および虫眼鏡の枠等）を通して物体を見るような感覚を観視者に与えることができる。これにより、自然な立体感を観視者に提供することができる。
【００１８】
なお、第１表示部１４１はいわゆる２次元的な画像を表示してよい。また、第２表示部１４２の枠画像の内側領域にも、２次元的な画像が表示されてよい。その他、以下に説明するように、第１表示部１４１および第２表示部１４２の少なくとも一方は、観視者にとって立体的に見える立体的画像を表示してもよい。
【００１９】
具体的には、第２表示部１４２は、第２画像として、観視者の右眼で視認されるべき右眼用画像および観視者の左眼で視認されるべき左眼用画像を表示する。具体的には、第１画像生成部１１０は、２次元画像を表示画面上において左右にずらした右眼用画像および左眼用画像を生成する。そして、第２表示部１４２は、第１画像生成部１１０が生成した右眼用画像および左眼用画像を表示する。
【００２０】
第２表示部１４２に表示される画像の元となる画像は、画像取得部１００により取得される。画像取得部１００は、１の画像を外部から取得して、取得した画像から右眼用画像および左眼用画像を生成する。画像取得部１００は、いわゆる２次元画像を撮像する撮像装置から撮像された画像を取得して第１画像生成部１１０に供給する。第１画像生成部１１０は、当該２次元画像から右眼用画像および左眼用画像を生成する。他にも、画像取得部１００は、３次元の物体の形状を少なくとも表す３次元データを取得してよい。第１画像生成部１１０は、供給された３次元データから、右眼に対応する視点および左眼に対応する視点から仮想的な３次元物体を見た右眼用画像および左眼用画像を、コンピュータグラフィックス等により生成してもよい。
【００２１】
ここで、右端処理部１１２は、第１画像生成部１１０が生成した左眼用画像の右側に、表示画面の右端から所定の範囲内に表示される右端画像を付加する。また、左端処理部１１４は、第１画像生成部１１０が生成した左眼用画像の左側に、表示画面の左端から所定の範囲内に表示される左端画像を付加する。そして、第２表示部１４２は、右端画像が付加された左眼用画像および左端画像が付加された右眼用画像を表示する。これにより、枠画像が付加された右眼用画像および左眼用画像を観視者に提示することができる。
【００２２】
なお、第２画像生成部１２０は、第１表示部１４１に表示される第１画像を生成して第１表示部１４１に供給してよい。第１表示部１４１が表示する第１画像も立体的画像であってよい。具体的には、第１表示部１４１は、第１画像として、観視者の右眼で視認されるべき右眼用画像および観視者の左眼で視認されるべき左眼用画像を表示する。具体的には、第２画像生成部１２０は、２次元画像を表示画面上において左右にずらした右眼用画像および左眼用画像を生成する。第１表示部１４１は、第２画像生成部１２０が生成した右眼用画像および左眼用画像を表示する。
【００２３】
なお、第１画像生成部１１０は、第１表示部１４１に表示される右眼用画像および左眼用画像を、立体的画像としての第２画像と同様の生成方法で生成することができる。以後の説明において、第１表示部１４１および第２表示部１４２に表示される右眼用画像および左眼用画像を、一括して右眼用画像および左眼用画像と総称する場合がある。
【００２４】
ここで、観視者の右眼には右眼用画像が提示され、観視者の左眼には左眼用画像が提示される。具体的には、第２表示部１４２による右眼用画像および左眼用画像の表示方式として、パララックスバリア方式またはレンチキュラレンズ方式などを例示することができる。これにより、右眼用画像および左眼用画像は観視者の右眼および左眼に指向される。
【００２５】
以上のように表示装置１０によれば、画像分離用の専用メガネを装着させない裸眼の観視者に、立体的画像を提示することができる。特に、第２表示部１４２に枠画像を表示することで、自然な立体感を観視者に提供することができる。また、このような枠画像を表示することにより、観視者が右眼用画像と左眼用画像とを融合するのを促進させることができる場合もある。
【００２６】
図２は、観視者から見た画面２００の一例を示す。画面２００の右端には、右端処理部１１２により付加された右枠画像２１０が観視者に提示される。画面２００の左端には、左端処理部１１４により付加された左枠画像２２０が観視者に提示される。ここで、オブジェクト２３０は、第１表示部１４１に表示されたオブジェクトであり、観視者にはその虚像が提示される。さらに右枠画像および左枠画像の存在により、観視者は窓枠を通してオブジェクト２３０を見るような感覚になるので、自然な立体感をもってオブジェクト２３０を認識することができる。
【００２７】
また、第２表示部１４２は、右枠画像２１０および左枠画像２２０の間に、オブジェクト２４０を表示する。ここで、オブジェクト２４０は、観視者にとって第２表示部１４２よりわずかに遠方に認識される立体的画像であってよい。観視者にはオブジェクト２４０が窓枠のすぐ外に存在するように認識されるので、観視者は、画面２００を通じて提供される画像により強い奥行き感を感じることができる。
【００２８】
本図の表示例では、第２表示部１４２が枠画像およびオブジェクト２４０を表示するとしたが、第２表示部１４２は枠画像を表示せず、第２表示部１４２の位置より観視者側に認識される立体的画像を表示してよい。第１画像生成部１１０は、右眼用画像と左眼用画像とに負のズレ量を持たせることで、第２表示部１４２の位置より観視者側に認識される立体的画像を観視者に提示することができる。
【００２９】
また、本図の表示例では、第２表示部１４２は、画面２００の右辺および左辺に沿った領域に枠画像を表示するとした。他にも、第２表示部１４２は、画面２００の上辺、下辺、右辺、および左辺の少なくとも１つに沿った領域に枠画像を表示してよい。例えば、第２表示部１４２は、画面２００の上辺、下辺、右辺、および左辺に沿った領域に枠画像を表示する。他にも、第２表示部１４２は、表示画面の右辺に沿った領域および左辺に沿った領域には枠画像を表示せず、画面２００の上辺に沿った領域および下辺に沿った領域に枠画像を表示してもよい。
【００３０】
図３は、右眼用画像および左眼用画像の生成方法の一例を示す。ここでは、第２画像生成部１２０が、画像３００から左眼用画像３１０および右眼用画像３２０を生成する場合を例に挙げて説明する。
【００３１】
第２画像生成部１２０は、１の画像３００を左右にずらして右眼用画像３２０および左眼用画像３１０を生成する。これにより、第２画像生成部１２０は、立体視用に生成されていない２次元画像から、簡単な処理で立体視用の右眼用画像３２０および左眼用画像３１０を生成することができる。
【００３２】
より具体的には、第２画像生成部１２０は、画像３００を右側に水平にシフトして右眼用画像３２０を生成して、画像３００を左側に水平にシフトして左眼用画像３１０を生成する。この場合において、第２画像生成部１２０は左眼用画像３１０および右眼用画像３２０の水平方向における相対位置の差を、観視者の瞳孔間距離Ｌ以下とする。例えば、第２画像生成部１２０は、画像３００を左にＬ／２シフトした画像を左眼用画像３１０とするとともに、共通の画像を右にＬ／２シフトした画像を右眼用画像３２０とする。
【００３３】
ここで、瞳孔間距離Ｌは、観視者の瞳間の距離（４０ｍｍから９０ｍｍ）としてよい。瞳孔間距離は第２画像生成部１２０に予め定められた値であってよく、観視者から入力された瞳孔間距離を示す情報が第２画像生成部１２０に提供されてもよい。瞳孔間距離Ｌだけ離した位置に左眼用画像および右眼用画像を表示して、観視者の左眼に提示された左眼用画像と観視者の右眼に提示された右眼用画像とを観視者が融合して一つの像として認識すると、観視者には融合した像が無限遠に位置するように認識される。したがって、第２画像生成部１２０が、右眼用画像と左眼用画像との相対位置の差を瞳孔間距離Ｌ以下として右眼用画像および左眼用画像を生成することで、表示装置１０は観視者に立体的な像を提示することができる。
【００３４】
また、共通の画像を左右にずらして右眼用画像および左眼用画像を生成した場合、右眼用画像の左端に空白部分が生じる。同様に、左眼用画像の右端にも空白部分が生じる。これらの領域は、右眼または左眼の一方だけにしか画像を与えることができないので、観視者に自然な立体感を与える上で障害となる場合がある。
【００３５】
そこで、第２画像生成部１２０は、一例として、右眼用画像の右端領域の画像をコピーして右端画像を生成して、左眼用画像の左端領域の画像をコピーして左端画像を生成する。また、この場合において、第２画像生成部１２０は、右端画像および左端画像をぼかしてもよい。これにより、第２画像生成部１２０は、端部部分において右眼および左眼に同一の画像を提示して、端部において観視者に感じられる不自然さを軽減することができる。
【００３６】
また、第２画像生成部１２０は、一例として、右眼用画像の表示領域の左端から所定範囲を左側に拡大して左端画像を生成するとともに、左眼用画像の表示領域の右端から所定範囲の画像を右側に拡大して右端画像を生成する。これにより、第２画像生成部１２０は、端部部分において画像が連続した自然な立体像を観視者に提示することができる。
【００３７】
以上、第２画像生成部１２０における右眼用画像および左眼用画像の生成方法の一例を説明した。第１画像生成部１１０は同様にして右眼用画像および左眼用画像を生成することができる。
【００３８】
本図を用いて、右眼用画像と左眼用画像との間に正のズレ量を持たせて、第１表示部１４１より遠方に感じられる立体的画像を生成する方法の一例を説明した。図２に関連して説明したように、第２表示部１４２の位置より観視者側に感じられる画像を観視者に提示する場合には、第２表示部１４２に表示する右眼用画像と左眼用画像との間に負のズレ量を持たせればよい。具体的には、与えられた画像を右側に水平にシフトして左眼用画像を生成するとともに、与えられた画像を左側に水平にシフトして右眼用画像を生成する。第２表示部１４２が負のズレ量を持つ右眼用画像および左眼用画像を表示することで、第２表示部１４２より観視者側に位置するように感じられる立体的画像を観視者に提示することができる。
【００３９】
図４は、第１画像生成部１１０が生成する画像４００の一例を示す。図３に関連して説明したように、第２表示部１４２にオブジェクト２４０を表示する場合において、第１表示部１４１の全領域に画像を表示すると、オブジェクト２４０と第１表示部１４１の表示内容とが重なって観視者の眼に入ってしまう。
【００４０】
そこで、第１表示部１４１は、オブジェクト２４０の領域に対応する第１表示部１４１上の領域４４０には画像を表示しない。例えば、第１表示部１４１は、当該領域の画素素子からの発光を実質的に制限する。例えば、第１表示部１４１は、当該領域の画素素子からの発光量を実質的に０にする。一例として、第１画像生成部１１０は、当該領域において画素値が実質的に０である第１画像を生成する。より具体的には、第１画像生成部１１０は、当該領域において画素値が０である第１画像を生成する。これにより、実質的にオブジェクト２４０を描写する光だけを観視者の眼に入射させることができる。
【００４１】
図５は、表示部１４０の他の構成例を示す。本例に係る表示部１４０は、既に説明された部材と略同一の構成および機能の部材を含む。本例に係る表示部１４０において、既に説明された部材と略同一の構成および機能の部材には同一の符号を付して、相違点を除いて説明を省略する。本例に係る表示部１４０は、第１表示部１４１、レンズ１４５、第２表示部１４２に加えて、光制限部１４３をさらに有する。
【００４２】
光制限部１４３は、第１表示制御部１０５からの制御に応じて、第２表示部１４２が画像を表示する領域への第１表示部１４１からの光の透過を制限する。具体的には、光制限部１４３は、第２表示部１４２が画像を表示する領域への第１表示部１４１からの光を遮断する。
【００４３】
光制限部１４３としては、複数の液晶素子がマトリクス状に配列された液晶パネルを例示することができる。この場合、第１表示制御部１０５は、光制限部１４３の液晶素子を制御して、第２表示部１４２が画像を表示する領域に対応する位置の液晶素子に光を実質的に遮断させ、他の位置の液晶素子に光を実質的に透過させる。これにより、第１表示部１４１の全領域に画像を表示したとしても、第１表示部１４１の表示内容と第２表示部１４２の表示内容とが重なって観視者の眼に入ってしまうことを防ぐことができる。
【００４４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４５】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００４６】
１００  画像取得部、１０５第１表示制御部、１１０  第１画像生成部、１２０  第２画像生成部、１１２  右端処理部、１１４  左端処理部、１２０  第２画像生成部、１４１  第１表示部、１４２  第２表示部、１４３  光制限部、１４５  レンズ、１９０  位置、２００  画面、２１０  右枠画像、２２０  左枠画像、２３０、２４０  オブジェクト、３００  画像、３１０  左眼用画像、３２０  右眼用画像、４００  画像、４４０  領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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