(57)【要約】【課題】裸眼式３次元表示装置に対して３次元画像に２次元画像を重畳して表示する際、簡易かつ安価な方法で２次元データの水平解像度劣化を抑制し、２次元データを見え易くする。また、３次元画像領域と２次元画像領域の位置が高速に変化する場合においても３次元画像と２次元画像の同一画面への混在表示を可能とする。【解決手段】裸眼式３次元画像表示手段に対し、３次元画像に２次元画像を重畳して表示するとき、２次元画像をフレーム単位にバリアまたはレンズの配置方向と垂直に前フレームに対して１ラインずらして重畳して表示するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視差バリア式またはレンチキュラ式の裸眼式３次元画像表示部に対し、３次元画像に２次元画像を重畳して表示する３次元表示方法であって、
２次元画像をフレーム単位にバリアまたはレンズの配置方向と垂直に前フレームに対して１ラインずらして表示する３次元表示方法。
【請求項２】
３次元画像の左眼用データを格納する左眼用データ格納部と、
３次元画像の右眼用データを格納する右眼用データ格納部と、
２次元画像データを格納する２次元データ格納部と、
２次元画像を画面水平方向に１画素ずつ読みだし、左眼用２次元データと右眼用２次元データに交互に分離し、前記左眼用データ格納部、前記右眼用データ格納部のデータに重畳するデータ重畳部と、
前記データ重畳部から出力される左眼用データと右眼用データを垂直ラインバイライン形式に配置する表示制御部と、
視差バリア式またはレンチキュラ式の裸眼式３次元画像表示部と、を備え、
前記データ重畳部はフレーム単位に左眼用２次元データと右眼用２次元データを入れ替えて重畳する３次元表示装置。
【請求項３】
３次元画像の左眼用データを格納する左眼用データ格納部と、
３次元画像の右眼用データを格納する右眼用データ格納部と、
前記左眼用データ格納部のデータと前記右眼用データ格納部のデータを垂直ラインバイライン形式に配置する表示制御部と、
２次元画像データを格納する２次元データ格納部と、
前記２次元データ格納部と前記表示制御部で生成された垂直ラインバイラインに配置された３次元データを取り込み重畳するデータ重畳部と、
前記データ重畳部で生成された画像を表示する視差バリア式またはレンチキュラ式の裸眼式３次元画像表示部と、を備え、
前記データ重畳部において、２次元画像をフレーム単位にバリアの配置方向と垂直に前フレームに対して１ラインずらして重畳する３次元表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視差バリア式やレンチキュラ式などのメガネを必要とせずに３次元画像を表示できる裸眼式３次元表示方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
視差バリア式の３次元表示方法、レンチキュラ式の３次元表示方法をそれぞれ図１０、図１１に示す。視差バリア式は図１０に示すように、３次元画像は左眼用垂直ラインと右眼用垂直ラインが交互に並んでいて、視差バリアでつくられたスリットを通して左眼用画像は左眼へ、右眼用画像は右眼へ入力されるようになっている。レンチキュラ式は図１１で示すように、視差バリアで作られたスリットではなく、レンズよる光の屈折を利用して左眼用、右眼用の画像がそれぞれ左右の眼に入力されるようになっている。これら視差バリア式やレンチキュラ式などの裸眼式３次元表示装置に３次元画像と２次元画像を同時に表示しようとすると、２次元画像は画面水平方向に対して画像データが左右の眼に交互に入力されてしまうため、水平解像度が半分に劣化してしまう。
２次元画像と３次元画像が混在しているコンテンツを表示する従来の裸眼３次元表示装置はとしては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがあった。図７に前記特許文献に記載された従来の裸眼３次元表示装置を示す。また、図８にスイッチングバリアの動作パターンを示す。図７におけるスイッチングバリア１０１を透過と遮光を制御可能な複数のシャッタで構成し、バリアパターン発生系１１０の制御により、図８に示すスイッチング動作Ａのバリアパターン、スイッチング動作Ｂのバリアパターンを交互に発生させ、バリアパターンの切り替えに同期して左眼用画像と右眼用画像を入れ替えて表示装置１０２に表示していた。こうすることで３次元画像と２次元画像を混在表示した場合の２次元画像の水平解像度劣化を抑制していた。また２次元画像を表示する際には全てのシャッタを透過状態に切り替えることで２次元表示に切り替えていた。
【０００３】
一方、３次元表示領域内に２次元表示領域を形成する裸眼式３次元表示装置としては、例えば、特許文献２に記載されているようなものがあった。図９に前記特許文献２に記載された従来の裸眼３次元表示装置を示す。光学特性可変レンズ２は電圧を印加しない領域では表面に凹凸を生ずることがなく、レンズ作用は生じない。それゆえに、電圧を印加しない領域では、通常の２次元画像の表示ができ、２次元画像と３次元画像の混在表示が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平2005-164916号公報（第19頁、第１図、第２図）
【特許文献２】特許第2862462号公報（第8頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
裸眼式３次元表示装置に３次元画像と２次元画像を同時に表示する際に、２次元画像の水平解像度の劣化を抑制するために、特許文献１記載の構成では、複数のシャッタを構成し、かつ高速にバリアパターンを切り替える制御が必要である。そのため３次元表示装置の構造及び制御が複雑となり、３次元表示装置が高価となる。また、全てのシャッタを透過状態に切り替えると、３次元画像と２次元画像の混在表示ができない。
【０００６】
特許文献２の構成では光学特性可変レンズを用い、３次元領域と２次元領域のレンズ形状を変化させることで、３次元画像と２次元画像を混在表示するため、３次元領域と２次元領域の位置が高速に変化する場合、レンズ形状の変化が追随できず適切な表示ができない。
【０００７】
本発明は裸眼式３次元表示装置に３次元画像と２次元画像を同時に表示する際に簡易、安価な方法で２次元画像の水平解像度劣化を抑制し、また３次元画像領域と２次元画像領域の位置が高速に変化する場合においても３次元画像と２次元画像の同一画面への混在表示が可能な裸眼式３次元表示方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の３次元表示方法は、視差バリア式またはレンチキュラ式の裸眼式３次元画像表示部に対し、３次元画像に２次元画像を重畳して表示する３次元表示方法であって、
２次元画像をフレーム単位にバリアまたはレンズの配置方向と垂直に前フレームに対して１ラインずらして表示する。
【０００９】
また、本発明の３次元表示装置は、３次元画像の左眼用データを格納する左眼用データ格納部と、３次元画像の右眼用データを格納する右眼用データ格納部と、２次元画像データを格納する２次元データ格納部と、２次元画像を画面水平方向に１画素ずつ読みだし、左眼用２次元データと右眼用２次元データに交互に分離し、前記左眼用データ格納部、前記右眼用データ格納部のデータに重畳するデータ重畳部と、前記データ重畳部から出力される左眼用データと右眼用データを垂直ラインバイライン形式に配置する表示制御部と、
視差バリア式またはレンチキュラ式の裸眼式３次元画像表示部と、を備え、前記データ重畳部はフレーム単位に左眼用２次元データと右眼用２次元データを入れ替えて重畳する。
【００１０】
また、本発明の３次元表示装置は、３次元画像の左眼用データを格納する左眼用データ格納部と、３次元画像の右眼用データを格納する右眼用データ格納部と、前記左眼用データ格納部のデータと前記右眼用データ格納部のデータを垂直ラインバイライン形式に配置する表示制御部と、２次元画像データを格納する２次元データ格納部と、前記２次元データ格納部と前記表示制御部で生成された垂直ラインバイラインに配置された３次元データを取り込み重畳するデータ重畳部と、前記データ重畳部で生成された画像を表示する視差バリア式またはレンチキュラ式の裸眼式３次元画像表示部と、を備え、前記データ重畳部において、２次元画像をフレーム単位にバリアの配置方向と垂直に前フレームに対して１ラインずらして重畳する。
【００１１】
以上の様に、本発明の３次元表示方法及び３次元表示装置は、視差バリア式またはレンチキュラ式の裸眼式３次元画像表示手段に対し、３次元画像に２次元画像を重畳して表示するとき、２次元画像をフレーム単位にバリアまたはレンズの配置方向と垂直に前フレームに対して１ラインずらして重畳して表示するようにした。左眼においてあるフレームでは見えない画像、すなわち右眼に見えている画像を次のフレームで左眼に見えるようにし、右眼に対しても同様の表示をすることで、水平解像度劣化を抑制するようにした。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の３次元表示装置によれば、２次元画像をフレーム単位に１ラインずらして重畳し、２フレームで認識することで、片眼で見える画像の水平解像度の劣化を抑制し、左右それぞれの眼で劣化の少ない画像をもとに立体視することで、２次元画像をはっきり認識できる。また、複数のシャッタで構成するバリアや、バリアパターンを動的に変化させる制御が必要ないため、表示装置を簡易にかつ安価に構成できる。また、２次元画像をフレーム単位に１ラインずらすことは信号処理で高速に実現することができ、レンズ形状を変える必要がないため、３次元領域と２次元領域の位置が高速に変化する場合でも、変化に追随して表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明実施の形態１における３次元表示装置のブロック図
【図２】本発明実施の形態１の処理順序を変更した３次元表示装置のブロック図
【図３】２次元データ分割の説明図
【図４】２次元データ重畳後の左眼用及び右眼用データの説明図
【図５】２次元データ重畳後、２フレーム単位でみた左眼用及び右眼用データの説明図
【図６】２次元データ重畳後の３次元表示装置に表示される画像の説明図
【図７】従来のスイッチングバリアでのシステム構成図
【図８】従来のスイッチングバリアのスイッチング動作Ａ、スイッチング動作Ｂを示す図
【図９】従来の３次元ディスプレイ装置の基本構造の断面図
【図１０】視差バリア式の３次元表示装置の構成図
【図１１】レンチキュラ式の３次元表示装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における３次元表示装置の構成を示す。１０１は３次元データ格納部であり、左眼用データ格納部１０２と右眼用データ格納部１０３から構成されている。１０４は３次元データに重畳して表示する２次元データ格納部である。１０５はデータ重畳部で、以下の要素から構成されている。１０６、１０７は２次元データ格納部Ａ、２次元データ格納部Ｂ、１０４のデータを画面水平方向に１画素ごとに交互に分割したデータをそれぞれ格納する２次元データ格納部である。
【００１６】
１０８は２次元データ格納部からのデータを重畳部Ａと重畳部Ｂへ送る際に１フレーム単位に送り先を交互に切り替えるデータ切り替え部である。１０９、１１０は３次元データ格納部１０１からの左眼用データ、右眼用データとデータ切り替え部１０８からの２次元データを重畳する重畳部Ａ及び重畳部Ｂである。１１１、１１２は２次元データ重畳後の３次元データを格納する左眼用表示データ格納部及び右眼用表示データ格納部である。１１３は左眼用表示データ格納部１１１、右眼用表示データ格納部１１２からのデータが画面水平方向に左眼用データと右眼用データが交互に並ぶようにデータを配置する垂直ラインバイライン変換部である。１１４は視差バリア式またはレンチキュラ式の裸眼式３次元表示装置である。
次に本発明の実施の形態１の動作を説明する。表示する３次元データと重畳する２次元データはそれぞれ３次元データ格納部１０１、２次元データ格納部１０４に格納されている。３次元データには左眼用データと右眼用データがありそれぞれ左眼用データ格納部１０２、右眼用データ格納部１０３に格納されている。２次元データを３次元データに重畳する際のデータ重畳部１０５の動作を説明する。２次元データは左眼用データ、右眼用データに分かれていないため、まず画面水平方向に１画素ずつ交互にデータを分割し、２次元データ格納部Ａ１０６、２次元データ格納部Ｂ１０７にそれぞれ格納する。
【００１７】
図３に２次元データ格納部１０４に「８」という文字データが格納されていた例を示す。図３では垂直ラインＡに位置するデータを２次元データ格納部Ａに、垂直ラインＢに位置するデータを２次元データ格納部Ｂに、それぞれ格納するイメージを示している。データ切り替え部１０８では２次元データ格納部Ａ１０６と２次元データ格納部Ｂ１０７からのデータを重畳部Ａ１０９、重畳部Ｂ１１０へ送出する際に１フレーム単位にデータを切り替える。つまり、あるフレームでは左眼用データに２次元データ格納部Ａのデータ、右眼用データに２次元格納部Ｂのデータがそれぞれ重畳され、次のフレームでは左眼用データに２次元データ格納部Ｂのデータ、右眼用データに２次元格納部Ａのデータがそれぞれ重畳されるようデータの切り替えを行う。
【００１８】
重畳部Ａ１０９、重畳部Ｂ１１０で３次元データに２次元データを重畳した後のデータを左眼用表示データ格納部１１１、右眼用表示データ格納部１１２に格納する。図３で用いた「８」という文字データを用いて２次元データの重畳時のデータ位置を図４に示す。２次元データの重畳時のイメージをわかりやすくするため、３次元データは左右のデータとも「白」として示す。図４のフレーム１期間のデータとフレーム２期間のデータを合わせて認識した場合の例を図５に示す。データを２フレーム単位で認識することで左右それぞれの目で「８」と認識することができる。
【００１９】
垂直ラインバイライン変換部では左眼要データ格納部１１１と右眼用データ格納部１１２から交互にデータを取り出し、画面水平方向に左眼用右眼用データが交互に並ぶように配置する。その後、裸眼式３次元表示装置１１４に表示する。裸眼式３次元表示装置に左眼用、右眼用データが表示される様子を図３から図５で用いた「８」という文字データを用いて図６に示す。左右それぞれの目で「８」と認識できるため、両眼で見た場合でも「８」と認識しやすい。
図４においてフレーム２期間で左眼用データと重畳するデータはフレーム１期間で右眼用データと重畳したデータを左に垂直１ラインずらしたデータとしたが、右に垂直１ラインずらしたデータとしてもよい。同様にフレーム２期間で右眼用データと重畳するデータはフレーム１期間で左眼用データと重畳したデータを右に垂直１ラインずらしたデータとしたが、左に垂直１ラインずらしたデータとしてもよい。
図１では左眼用データと右眼用データにそれぞれ２次元データを重畳した後に垂直ラインバイライン変換を行う構成としたが、図２に示すように２次元データを重畳する前に垂直ラインバイライン変換を行う構成としてもよい。図２の構成の場合はデータ重畳部２０６において垂直ラインバイライン変換後のデータに対して２次元データ格納部Ａのデータと２次元データ格納部Ｂのデータを画面水平方向に交互に重畳し、次のフレームの期間では２次元データ格納部Ａと２次元データ格納部Ｂの重畳する位置を入れ替えるよう制御する。２次元データの重畳動作は前記図４及び図５で説明したものと同様である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明にかかる裸眼式３次元表示装置は３次元データに２次元データを重畳して表示する際に簡易、安価な構成で２次元データの水平解像度劣化を抑制することができ、また３次元画像領域と２次元画像領域の位置が高速に変化する場合においても３次元画像と２次元画像の同一画面への混在表示が可能であるため、裸眼３次元表示装置を搭載する携帯機器等の用途に有効である。
【符号の説明】
【００２１】
１０１    ３次元データ格納部
１０２    左眼用データ格納部
１０３    右眼用データ格納部
１０４    ２次元データ格納部
１０５    データ重畳部
１０６    ２次元データ格納部Ａ
１０７    ２次元データ格納部Ｂ
１０８    データ切り替え部
１０９    重畳部Ａ
１１０    重畳部Ｂ
１１１    左眼用表示データ格納部
１１２    右眼用表示データ格納部
１１３    垂直ラインバイライン変換部
１１４    裸眼式３次元表示装置
２０６    データ重畳部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2012191391.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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