(57)【要約】 【課題】  画像生成処理および変換処理における負荷を軽減する画像処理装置および表示装置を提供する。【解決手段】  画像データの記録および読み出し可能なメモリ１１０と、画像データを記録可能な記録手段１０８と、表示対象がディスプレイ面に対して平行な平面オブジェクトである場合に、第１視点においてα値と輝度情報とを含む画像を描画し、他の視点においてα値なしの輝度情報を含む画像を描画して複数視点における画像データを生成し記録手段１０８に記録する演算手段１１４と、を備える画像処理装置。【選択図】  図１
2012257045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データの記録および読み出し可能なメモリと、
前記画像データを記録可能な記録手段と、
表示対象がディスプレイ面に対して平行な平面オブジェクトである場合に、第１視点においてα値と輝度情報とを含む画像を描画し、他の視点においてα値なしの輝度情報を含む画像を描画して複数視点における前記画像データを生成し前記記録手段に記録する演算手段と、を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記記録手段に記録された複数視点の前記画像データを読み出して前記メモリへ展開し、前記第１視点における画像データから前記α値を抽出し、前記α値を前記他の視点における画像データに適用して出力する請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
複数の表示画素を含む表示領域と、前記表示領域と対向して配置され、第２方向における同一特性を前記第２方向と略直交する第１方向に周期的に並べて配置して前記第１方向における視差を与える光線制御素子と、を備えた表示手段と、
画像データの記録および読み出し可能なメモリと、
前記画像データを記録可能な記録手段と、
表示対象がディスプレイ面に対して平行な平面オブジェクトである場合に、第１視点においてα値と輝度情報とを含む画像を描画し、他の視点においてα値なしの輝度情報を含む画像を描画して複数視点の前記画像データを生成し前記記録手段に記録する演算手段と、を備えた表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像処理装置および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、左眼用の画像と右眼用の画像とを左眼と右眼とでそれぞれ見えるようにして、３次元映像を視聴可能とする複数の技術が提案されている。その中で、例えばインテグラル・イメージング方式（以下ＩＩ方式）は液晶表示装置上にスリットあるいはレンチキュラーレンズシート等を配置して水平方向の視差を制御している。従って、ＩＩ方式の液晶表示装置は、視点位置の自由度が高く、偏光メガネなしで楽に立体視できるという点で注目されている。
【０００３】
３次元映像を視認可能とする表示装置には視差のある画像を複数視点分だけ入力する必要がある。そのため、一般的なコンピュータのハードウェア構成を用いてディスプレイに３次元映像を表示するためには、複数視点の画像生成処理、および、ディスプレイ入力形式への変換処理を行う。
【０００４】
また、半透明のオブジェクトを表示する場合にアルファブレンドという技術が知られている。アルファブレンドを行う場合、輝度情報と共にα（アルファ）値が生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１１１０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、３次元映像を表示する場合、複数視点分の視差のある画像のそれぞれについて、輝度情報とα値とが必要であった。そのため、３次元映像を表示する際に必要なデータ容量が大きくなり、画像生成処理およびディスプレイ入力形式への変換処理の負荷を軽減することが困難であった。
【０００７】
本発明は上記事情を鑑みて成されたものであって、画像生成処理および変換処理における負荷を軽減する画像処理装置および表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、画像データの記録および読み出し可能なメモリと、前記画像データを記録可能な記録手段と、表示対象がディスプレイ面に対して平行な平面オブジェクトである場合に、第１視点においてα値と輝度情報とを含む画像を描画し、他の視点においてα値なしの輝度情報を含む画像を描画して複数視点における前記画像データを生成し前記記録手段に記録する演算手段と、を備える画像処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の画像処理装置の一構成例を説明するための図である。
【図２】実施形態の表示装置の一構成例を説明するための図である。
【図３】３次元映像を表示するための輝度情報の一例について説明するための図である。
【図４】３次元映像を表示するためのα値の一例について説明するための図である。
【図５】実施形態の画像処理装置および表示装置における画像生成処理の一例について説明するための図である。
【図６】実施形態の画像処理装置および表示装置における画像生成処理およびディスプレイ入力形式への変換処理の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態の画像処理装置および表示装置について、図面を参照して説明する。  
図１に実施形態の画像処理装置およびの一構成例を示す。実施形態の画像処理装置１００は、中央演算処理装置（ＣＰＵ：central processing unit）１０２と、演算手段としてのグラフィクス演算処理装置（ＧＰＵ：graphics Processing unit）１０４と、メインメモリ１０６と、記録手段としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ：hard disc drive）１０８と、ビデオＲＡＭ（ＶＲＡＭ：video random access memory）１１０と、Ｉ／Ｏインタフェース１１２と、を備えている。
【００１１】
メインメモリ１０６には、画像処理装置１００を制御するための複数のプログラムが格納されている。
【００１２】
ＣＰＵ１０２は、Ｉ／Ｏインタフェース１１２から入力された制御信号等に基づいて、メインメモリ１０６に格納されたプログラムを読み出して実行し、演算結果をＨＤＤ１０８やＩ／Ｏインタフェース１１２へ出力する。
【００１３】
ＧＰＵ１０４は、３次元グラフィクスの表示に必要な演算処理を行う。ＧＰＵ１０４は、ＨＤＤ１０８に記録された３次元表示用の映像やＩ／Ｏインタフェース１１２から入力された３次元表示用の映像信号を表示部２００で表示するために、複数視点の画像生成処理、および、ディスプレイ入力形式への変換処理を行う。
【００１４】
ＶＲＡＭ１１０は、画像データの記録および読み出しができるＲＡＭである。ＶＲＡＭ１１０は、ＧＰＵ１０４の作業エリアを提供する。
【００１５】
Ｉ／Ｏインタフェース１１２は、通信インタフェース、ＵＳＢインタフェース、ｉ．Link（登録商標）インタフェース、ＨＤＭＩ（High Definition Multimedia Interface）規格に合致したＨＤＭＩインタフェース等である。Ｉ／Ｏインタフェース１１２を介して入力された映像信号はＣＰＵ１０２およびＧＰＵ１０４により表示可能に処理される。また、入力された映像信号は例えばＨＤＤ１０８に記録されてもよい。
【００１６】
本実施形態の表示装置は、上記画像処理装置と表示部と、を備えている。  
図２に、本実施形態の表示装置の表示部の一構成例を示す。本実施形態の表示部２００は、水平方向１次元インテグラル・イメージング方式立体ディスプレイであって、各視点の投影方法を水平平行垂直透視投影とする。
【００１７】
表示部２００は、アレイ基板１０と、アレイ基板１０と対向して配置された対向基板２０と、アレイ基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層ＬＱと、マトリクス状に配置された表示画素ＰＸを含む表示領域ＤＹＰと、一対の偏光板３０、４０と、光線制御素子５０と、を備え、表示領域ＤＹＰが対角１２インチのノーマリホワイトの液晶表示パネルを含む。
【００１８】
光線制御素子５０は、例えばレンチキュラーシート（シリンドリカル・レンズ・アレイ）である。レンチキュラーシートは、第１方向Ｄ１の断面がユーザ側に凸状となるレンズが第１方向（水平方向）Ｄ１に並んだものである。表示領域ＤＹＰから出射された光は、レンチキュラーシートのレンズにより集光され、ユーザに視認される。したがって、ユーザはレンチキュラーシートにより拡大される、第２方向（列方向）Ｄ２に延びる視認領域の画像を視認することになる。
【００１９】
また光線制御素子５０はスリット・アレイであってもよい。スリット・アレイは、第２方向Ｄ２に延びる複数のスリット（図示せず）を備えている。スリット・アレイのスリットは、第１方向Ｄ１に周期的に並んで配置されている。スリットの間の領域では、表示領域ＤＹＰからの光が遮られる。ユーザは、スリット・アレイのスリットを通る表示領域ＤＹＰから出射された光を視認する。すなわち、ユーザは、スリットを介して第２方向Ｄ２に延びる視認領域の画像を視認する。
【００２０】
光線制御素子５０は、いずれも、第１方向Ｄ１において、ユーザが表示領域ＤＹＰを視認する位置により見える映像を異ならせる。したがって、例え光線制御素子５０の同じ位置を見ていたとしても、ユーザの位置により異なる映像が見える。光線制御素子５０は左右視差（水平視差）を与えるものであって、第２方向Ｄ２において同一の特性を備えるレンズあるいはスリットが、第１方向Ｄ１に並んでいる。
【００２１】
アレイ基板１０は、表示領域ＤＹＰにおいて各表示画素ＰＸに配置された画素電極ＰＥと、画素電極ＰＥが配列する行に沿って延びる走査線Ｙ（Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、…）と、画素電極ＰＥが配列する列に沿って延びる信号線Ｘ（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…）と、走査線Ｙと信号線Ｘとが交差する位置近傍に配置された画素スイッチＳＷと、を備えている。画素電極ＰＥは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明な電極材料により形成されている。
【００２２】
画素スイッチＳＷは例えば薄膜トランジスタを備えている。薄膜トランジスタは、アモルファスシリコンまたはポリシリコンにより形成された半導体層を備える。薄膜トランジスタのゲート電極は対応する走査線Ｙと電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。薄膜トランジスタのソース電極は対応する信号線Ｘと電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。薄膜トランジスタのドレイン電極は対応する画素電極ＰＥと電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。
【００２３】
複数の走査線Ｙは、表示領域ＤＹＰの周囲に配置された走査線駆動回路（図示せず）と電気的に接続されている。複数の信号線Ｘは、表示領域ＤＹＰの周囲に配置された信号線駆動回路（図示せず）と電気的に接続されている。
【００２４】
走査線駆動回路は複数の走査線Ｙを順次駆動して、表示画素ＰＸの行毎に対応する画素スイッチＳＷを閉じてソース電極とドレイン電極との間を導通させる。信号線駆動回路は複数の信号線Ｘに対応する映像信号を印加して、閉じた画素スイッチＳＷを介して対応する画素電極ＰＥに映像信号を印加する。
【００２５】
表示領域ＤＹＰの周囲には、走査線駆動回路および信号線駆動回路へ制御信号を送信する配線や、信号線駆動回路へ映像信号を送信する配線等の各種配線が引き回され、各種配線はアレイ基板１０の端部に設けられた接続部１２と電気的に接続されている。アレイ基板１０の接続部１２には、外部と信号を送受信するためのフレキシブル基板（図示せず）の一端が電気的に接続可能である。アレイ基板１０にはフレキシブル基板を介して外部信号源からの制御信号や映像信号が入力される。
【００２６】
対向基板２０は、複数の画素電極ＰＥと対向する対向電極ＣＥを備えている。対向電極ＣＥは、例えばＩＴＯ等の透明な導電体により形成されている。対向電極ＣＥには図示しない対向電極駆動回路により対向電圧が印加される。
【００２７】
液晶層ＬＱはアレイ基板１０と対向基板２０との間に挟持されている。液晶層ＬＱは、画素電極ＰＥの電位と対向電極ＣＥの電位との電位差により配向状態を制御される液晶分子（図示せず）を備えている。液晶分子の配向状態により、各表示画素ＰＸを透過する偏光の振動方向が制御される。
【００２８】
アレイ基板１０と対向基板２０との液晶層ＬＱと接触する表面には、一対の配向膜１０Ａ、２０Ａが配置されている。配向膜１０Ａ、２０Ａの表面は必要に応じて所定の方向にラビング処理が施されている。アレイ基板１０の液晶層ＬＱと反対側の主面には偏光板３０が配置されている。対向基板２０の液晶層ＬＱと反対側の主面には偏光板４０が配置されている。
【００２９】
カラー表示タイプの場合、複数の表示画素ＰＸは複数種類の色表示画素、例えば赤（Ｒ）を表示する赤色画素、緑（Ｇ）を表示する緑色画素、青（Ｂ）を表示する青色画素を有している。すなわち、赤色画素は、赤色の主波長の光を透過する赤色カラーフィルタ（図示せず）を備えている。緑色画素は、緑色の主波長の光を透過する緑色カラーフィルタ（図示せず）を備えている。青色画素は、青色の主波長の光を透過する青色カラーフィルタ（図示せず）を備えている。これらカラーフィルタは、アレイ基板１０または対向基板２０の主面に配置される。
【００３０】
続いて、上記表示装置において３次元映像を表示させる場合の動作の一例について説明する。ＧＰＵ１０４は、表示部２００に出力する複数視点の画像の形式をα値付きのＲＧＢ情報とする。
【００３１】
図３に、表示部２００に出力する輝度情報の一例について説明する図を示す。  
図４に、表示部２００に出力するα値の一例について説明する図を示す。α値は各画素の透明度を示す値であり、例えば０以上１以下の値である。ＧＰＵ１０４は、カラー表示タイプの液晶表示パネルの場合、赤色画素、緑色画素および青色画素それぞれの輝度を８ビットで表した輝度情報と、３色の色画素の透過度を８ビットで表したα値とを、ＨＤＤ１０８に保存する。図４に示す図では、例えば黒い部分は背景が透過する部分であり、白い部分は背景が透過しない部分である。図３に示す輝度情報と図４に示すα値とを合わせて表示部２００に出力すると、所定の形式で２つのオブジェクトＯＢＪ１、ＯＢＪ２が表示領域ＤＹＰに表示され、光線制御素子５０を介して３次元映像として視認される。
【００３２】
ここで、水平方向１次元インテグラル・イメージング方式立体ディスプレイにおいては、水平平行垂直透視投影を用いて表示対象を描画する事が可能であり、水平平行垂直透視投影とは、垂直方向に透視投影、水平方向には平行投影を行う投影方式である。
【００３３】
また、水平方向１次元インテグラル・イメージング方式では、各視点の位置は水平方向に略１直線上にある。
【００３４】
これらの特徴から、３次元映像を表示するディスプレイ面に平行な平面オブジェクトを複数視点分α値付き画像で描画し、α値のみ抽出して画像を比較すると、同一の画像となる。
【００３５】
そこで、本実施形態では、この特徴を利用し、ＨＤＤ１０８およびＶＲＡＭ１１０に保持するα値を１視点分のみとし、保持データ量を削減している。具体的な処理の流れは次の通りとなる。
【００３６】
図６にディスプレイ面に対して平行な平面オブジェクトを表示する際のＧＰＵ１０４の動作の一例を説明するためのフローチャートを示す。ＧＰＵ１０４は、Ｉ／Ｏインタフェース１１２から入力された３次元表示用の映像信号やＨＤＤに保存された映像が、ディスプレイ面に対して平行な平面オブジェクトであるか判断する。例えば、入力された３次元表示用の映像信号が例えば、水平方向、垂直方向および奥行き方向の３次元座標により表されている場合には、ＧＰＵ１０４は、表示するオブジェクトが水平方向と垂直方向により規定されるディスプレイ面に対して直交する奥行き方向において、同じ位置にある平面オブジェクトであるか判断する。
【００３７】
ディスプレイ面に対して平行な平面オブジェクトである場合には、ＧＰＵ１０４は、第１視点での表示対象をα値付きで描画し（ステップ６０１）、他の視点での表示対象をα値なしで描画する（ステップ６０２）。
【００３８】
図５に、第１視点乃至第Ｎ視点での輝度情報とα値との一例を示す。ＧＰＵ１０４は第１視点での輝度情報とα値、および、第２視点乃至第Ｎ視点での輝度情報を画像データとしてＨＤＤ１０８に保存する（ステップ６０３）。
【００３９】
続いて、ＧＰＵ１０４は、ＨＤＤ１０８に保存された全視点での画像データをＶＲＡＭ１１０へ展開して（ステップ６０４）、α値を含む第１視点の画像データからα値を抽出する（ステップ６０５）。
【００４０】
ＧＰＵ１０４は、第１視点の画像データから抽出したα値を第２視点乃至第Ｎ視点の画像データに適用して、表示部２００に対応する形式に変換して出力する（ステップ６０６）。
【００４１】
一方、ディスプレイ面に対して平行な平面オブジェクトでない場合には、ＧＰＵ１０４は、第１視点乃至第Ｎ視点での表示対象をα値付きで描画し、描画した輝度情報とα値とを画像データとしてＨＤＤ１０８に保存する。続いて、ＧＰＵ１０４は、ＨＤＤ１０８に保存された全視点での画像データをＶＲＡＭ１１０へ展開し、表示部２００に対応する形式に変換して出力する。
【００４２】
上記のように、本実施形態の画像処理装置および表示装置によれば、ディスプレイ面に対して平行な平面オブジェクトを３次元表示する場合に、ＨＤＤ１０８およびＶＲＡＭ１１０で保持するα値を複数視点のうちの１視点分のみとすることにより、保持するデータ量を削減し、画像生成処理および変換処理における負荷を軽減することができる。その結果、処理速度が遅くなることにより３次元表示の品位が低下することを回避することができる。
【００４３】
なお、本実施形態で削減されるデータ量は、１視点分の画像のα値のデータ量×（Ｎ−１）となるため画像データを生成する視点の数Ｎが多いほど効果的であり、９視点以上の画像データを生成する場合に、３次元映像の表示処理における負荷削減の効果が特に大きかった。
【００４４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
Ｄ１…第１方向（水平方向）、Ｄ２…第２方向（垂直方向）、Ｄ３…第３方向（奥行き方向）、ＰＥ…画素電極、５０…光線制御素子、１００…画像処理装置、１０２…中央演算処理装置（ＣＰＵ）、１０４…グラフィクス演算処理装置（ＧＰＵ）、１０６…メインメモリ、１０８…ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、１１０…ビデオＲＡＭ（ＶＲＡＭ）、１１２…Ｉ／Ｏインタフェース、２００…表示部。
【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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【図６】
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