立体图像显示装置、图像处理装置及图像处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及立体图像显示装置、图像处理装置以及图像处理方法。提供立体图像显示装置等，利用所述立体图像显示装置，在视差值的急剧变化而不具有不适感的情况下，能够克服由3D串扰引起的CT-图像和反向立体视觉的问题，使得即使当观察者的观察位置移动时，所述观察者未感到不适，其中，图像处理单元包括：相对位置计算单元，所述相对位置计算单元计算立体显示面板相对于所测量的观察者的观察位置的相对位置；视差调节量计算单元，所述视差调节量计算单元根据相对位置计算适于立体图像显示的视差调节量；以及视差调节处理单元，所述视差调节处理单元根据视差调节量对图像数据进行视差调节处理。

【技术实现步骤摘要】
立体图像显示装置、图像处理装置及图像处理方法相关申请的交叉引用本申请基于且要求2012年7月31日递交的第2012-170644号日本专利申请和2013年4月22日递交的第2013-089533号日本专利申请的优先权的权益，所述日本专利申请的全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及一种立体图像显示技术。更具体地，本专利技术涉及用于将图像转换为观察者即使改变其位置也不会感到不适的立体图像的立体图像显示装置等。
技术介绍
近年来，一般市场上出售能够观看立体图像的电视机。伴随于此，立体图像内容量增加，且用于观看立体图像的环境逐步地进入良好的状态。通常，观察者配戴用于显示立体图像的眼镜，以将不同视差的图像投影到左眼和右眼，使得观察者可以在立体图像电视机上观看立体图像。然而，许多观察者对于配戴用于显示立体图像的眼镜感到不悦，期望获得不需要这样的眼镜的立体图像显示装置。此外，当眼镜式立体图像显示装置被用作移动装置时，由于立体图像显示装置和用于显示立体图像的眼镜需要被携带到外面，多有不便。因此，对于移动用途而言，更强烈地期望获得不需要眼镜的立体图像显示装置。作为不需要用于显示立体图像的眼镜的立体图像显示装置，通常使用的是这样一种类型的立体图像显示装置：该立体图像显示装置划分用于投影立体图像的空间区域，且将不同视差的图像投影到所划分的各个空间区域，以便将不同视差的图像投影到观察者的左眼和右眼。通过在立体图像显示装置的立体显示面板上设置柱状透镜和视差屏障，将不同视差的图像投影到所划分的各个空间区域。利用这种类型的立体图像显示装置，不需要配戴用于显示立体图像的眼镜。因此，从避免配戴眼镜造成麻烦来说，这是极好的且尤其期望用在移动用途上。然而，使用这种类型的立体图像显示装置，由于将不同视差的图像空间分离而进行投影，因此观察者可以正确地视觉识别立体图像的空间区域变得有限。观察者可以正常地视觉识别立体图像的空间区域限于这样一种情况：观察者的左眼的位置在左眼图像所投影的空间区域内且观察者的右眼的位置在右眼图像所投影的空间区域内。当观察者的左眼和右眼的位置从这些空间区域移位时，观察者可观看到彼此叠加的左眼图像和右眼图像（视为CT-图像）或可观看到反向深度感的视频（所谓的反向立体视觉）。现在，将参照附图描述被立体显示面板划分的空间区域。首先，将描述在视差屏障用于立体显示面板的情况下的空间区域。图64示出利用视差屏障式的立体图像显示装置将不同视差的图像投影至观察者的左眼和右眼的光学模型的示例。图64是从观察者的头部上方观察到的剖视图，其中，观察者的双眼（右眼55R和左眼55L）位于与显示装置的显示平面相距最佳观察距离OD的距离处的观察平面30上，观察者的双眼的中心与显示面板的中心相互匹配。图像显示面板（例如液晶面板）（未示出）由一组光调制器构成，该光调制器是排列成矩阵的像素。在图64中，在交替排列的右眼像素4R和左眼像素4L中，仅示出在图像显示面板的两端和中心的各像素。用作划分空间区域且投影图像的部件的视差屏障6被设置在显示面板的离观察者较远的远侧。视差屏障6是形成有大量的细竖条纹狭缝6a的屏障（遮光板），并且该视差屏障6以这样的方式设置：屏障本身的纵向方向垂直于图像显示面板的左眼像素4L和右眼像素4R所排列的方向。在视差屏障的更远侧设置有光源（未示出：所谓的背光源）。从光源发出的光通过狭缝6a传送，且在其强度在图像显示面板内的像素中被调制的同时朝向观察者投影。由于狭缝6a的存在，会限制右眼像素4R和左眼像素4L的投影方向。当从各个狭缝6a发出的光中经过最近的像素的光的轨迹示为光线20时，可以获得右眼区域70R（右眼图像所投影的空间区域）和左眼区域70L（左眼图像所投影的空间区域），在右眼区域70R中，所有的右眼像素4R的投影图像重叠，在左眼区域70L中，所有的左眼像素4L的投影图像重叠。在右眼区域70R中仅可观察到来自右眼像素4R的投影图像，在左眼区域70L中仅可观察到来自左眼像素4L的投影图像。因此，如果在观察者的右眼55R位于右眼区域70R内且左眼55L位于左眼区域70L内时将视差图像投影至左眼和右眼，则观察者将该视差图像视觉识别为立体图像。换句话说，当右眼55R位于右眼区域70R内且左眼55L位于左眼区域70L内时，观察者可以观察到预期的立体图像。图64所示的显示装置被设计为：右眼像素4R和左眼像素4L（宽度P）中的每一个的最佳观察距离OD处的投影图像（宽度P'）全部彼此重叠，使得右眼区域70R和左眼区域70L的在观察平面30上的宽度最大。投影图像的宽度P'可主要基于狭缝6a和像素之间的距离h、像素间距P和最佳观察距离OD来确定。当宽度P'变宽时，右眼区域70R和左眼区域70L的宽度变宽。然而，不可能将观察者的双眼分别置于任意的位置，从而可以观看立体图像的立体区域不一定能被扩大。如果双眼之间的距离为e，则宽度P'优选地被设计为等于双眼之间的距离e。在宽度P'小于双眼之间的距离e的情况下，可进行立体观察的区域被限于宽度P'。然而，在宽度P'大于双眼之间的距离e的情况下，仅增大了双眼都位于右眼区域70R或左眼区域70L中的区域。应当注意，在图64中记录了狭缝宽度S。此外，图65示出当从观察者处观看时视差屏障6位于显示面板的前侧的情况下的光学模型。如同在从观察者处观看时屏障位于显示面板的远侧的情况下，观察者位于最佳观察距离OD处，且左眼像素和右眼像素（宽度P）中的每一个的投影图像（宽度P'）设计成在观察平面30上彼此重叠。当从各个像素发出的光中穿过最近的狭缝6a的光的轨迹示出为光线20时，可以获得右眼区域70R和左眼区域70L，在右眼区域70R中，所有的右眼像素4R的投影图像重叠，在左眼区域70L中，所有的左眼像素4L的投影图像重叠。然后，图66示出当使用柱状透镜代替视差屏障时所划分的空间区域。在图66中，仅将图65的视差屏障6更换为柱状透镜3。然后，将通过使用柱状透镜型光学模型来研究如下情况：观察者位于远离其可以正确地视觉识别立体图像的区域（立体观看空间）的反向立体观看空间中。图67是在观察者移动至右侧使得右眼55R移出右眼区域70R且进入左眼区域72L内以及左眼55L移出左眼区域70L且进入右眼区域70R内的情况下，从观察者的头部上方观察时的剖视图。在这种情况下，在从左眼像素4L和右眼像素4R发出的光中穿过最近的柱面透镜3a的主点（顶点）的光线20未到达观察者的右眼55R的位置。然而，当从左眼像素4L发出的光中穿过第二最近的柱面透镜3b的主点（顶点）的光线示出为光线21时，可以获得第二左眼区域72L。即，在图67中，观察者通过右眼55R观察来自左眼像素4L的投影图像，并通过左眼55L观察来自右眼像素4R的投影图像。因此，当观察立体图像时，以反向的方式示出弹出图像和深度图像（所谓的反向立体视觉）。因此，不能看见预期的立体图像。此处应当注意，对于右眼55R，右眼区域70R是立体观看空间，左眼区域70L和左眼区域72L是反向立体观看空间。同时，对于左眼55L，左眼区域70L和左眼区域72L是立体观看空间，右眼区域70R是反向立体观看空间。然后，将通过使用柱状透镜型光学模型来研究如下情况：观察者位于远离其可以正确地视觉识别立体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立体图像显示装置，所述立体图像显示装置包括：立体显示面板单元，所述立体显示面板单元包括：光学模块，所述光学模块将光线分配至至少两个不同的视点方向；如果将分配所述光线的方向定义为第一方向，则存在：立体观看空间，在所述立体观看空间中通过分别将右眼图像投影到观察者的右眼且将左眼图像投影到所述观察者的左眼而显示立体图像；反向立体观看空间，在所述反向立体观看空间中将左眼图像投影到所述右眼且将右眼图像投影到所述左眼，所述反向立体观看空间位于在所述第一方向上从所述立体观看空间移位的位置处；以及3D串扰观看空间，在所述3D串扰观看空间中将右眼图像和左眼图像投影到所述右眼和/或所述左眼，所述3D串扰观看空间在所述第一方向上位于所述立体观看空间和所述反向立体观看空间之间；观察者位置测量单元，所述观察者位置测量单元测量所述观察者的观察位置；相对位置计算单元，所述相对位置计算单元计算所述立体显示面板单元相对于所述观察者的观察位置的相对位置；视差调节量计算单元，所述视差调节量计算单元根据所述相对位置计算适于立体图像显示的视差调节量；和视差调节处理单元，所述视差调节处理单元根据所述视差调节量对图像数据进行视差调节处理。...

【技术特征摘要】
2012.07.31 JP 2012-170644;2013.04.22 JP 2013-08951.一种立体图像显示装置，所述立体图像显示装置包括：立体显示面板单元，所述立体显示面板单元包括：光学模块，所述光学模块将光线分配至至少两个不同的视点方向；如果将分配所述光线的方向定义为第一方向，则存在：立体观看空间，在所述立体观看空间中通过分别将右眼图像投影到观察者的右眼且将左眼图像投影到所述观察者的左眼而显示立体图像；反向立体观看空间，在所述反向立体观看空间中将左眼图像投影到所述右眼且将右眼图像投影到所述左眼，所述反向立体观看空间位于在所述第一方向上从所述立体观看空间移位的位置处；以及3D串扰观看空间，在所述3D串扰观看空间中将右眼图像和左眼图像投影到所述右眼和/或所述左眼，所述3D串扰观看空间在所述第一方向上位于所述立体观看空间和所述反向立体观看空间之间；观察者位置测量单元，所述观察者位置测量单元测量所述观察者的观察位置；相对位置计算单元，所述相对位置计算单元计算相对位置，所述相对位置为所述观察者的观察位置与所述立体显示面板单元的显示平面之间的视角；装置特性数据保存单元，所述装置特性数据保存单元保存3D串扰特性数据，所述3D串扰特性数据包含所述立体显示面板单元的对于所述相对位置的显示特性；图像数据保存单元，所述图像数据保存单元保存或接收所述图像数据；视差调节量计算单元，所述视差调节量计算单元基于所述3D串扰特性数据根据所述相对位置计算适于立体图像显示的视差调节量；和视差调节处理单元，所述视差调节处理单元根据所述视差调节量对图像数据进行视差调节处理，其中，在将所述3D串扰特性数据中的3D串扰量超过规定值的区域定义为3D串扰观看空间且将3D串扰量等于或小于所述规定值的区域定义为非3D串扰观看空间时，所述3D串扰观看空间的视差调节量小于所述非3D串扰观看空间的视差调节量。2.如权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，在所述第一方向上存在的多个所述反向立体观看空间之间包括至少两个或更多个所述立体观看空间，且3D串扰观看空间不仅存在于所述反向立体观看空间和所述立体观看空间之间，还存在于所述立体观看空间之间。3.如权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，所述3D串扰量的规定值为10％。4.如权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，所述视差调节量计算单元通过使用由立体图像的视觉状况确定的至少两种或更多种3D串扰量阈值，将所述3D串扰观看空间的视角范围至少划分为两个或更多个视角范围，且对于所划分的各视角范围，计算对于所述视角、视差调节量具有不同的微分系数的所述视差调节量。5.如权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，所述立体图像显示装置具有N个视点，N为3或更大；以及所述视差调节处理单元仅在所述3D串扰观看空间中执行所述视差调节处理，所述3D串扰观看空间为从所述立体观看空间变化到所述反向立体观看空间的区域。6.如权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，所述立体图像显示装置具有N个视点，N为3或更大；以及所述视差调节处理单元根据所述相对位置和所述图像数据的视差值，在作为所述立体观看空间和相邻的立体观看空间之间的区域的所述3D串扰观看空间中和作为从所述立体观看空间变化到所述反向立体观看空间的区域的所述3D串扰观看空间中，执行所述视差调节处理。7.如权利要求1所述的立体图像显示装置，还包括：视差变化量容许值数据保存单元，所述视差变化量容许值数据保存单元保存视差变化量容许值，所述视差变化量容许值是对所述立体图像的视差相对于时间的变化不会感到不适的视差变化量的上限值，其中，所述视差调节量计算单元基于所述相对位置的相对于时间的微分系数和所述视差变化量容许值，计算相对于视角变化量的视差调节量。8.如权利要求1所述的立体图像显示装置，还包括：特定视差区域标识单元，所述特定视差区域标识单元标识所述非3D串扰观看空间内的等于或大于规定比例的区域，其中，所述视差调节处理单元在由所述特定视差区域标识单元所指定的区域中，使所述图像数据的视差值全体降低，使得执行所述视差调节处理后的所述图像数据的视差值取常数值。9.如权利要求8所述的立体图像显示装置，其中，所述非3D串扰观看空间内的所述规定比例为50％。10.如权利要求1所述的立体图像显示装置，还包括：3D串扰图像区域计算单元，所述3D串扰图像区域计算单元基于所述相对位置和所述3D串扰特性数据，计算3D串扰图像区域，其中，所述视差调节处理单元根据所述视差调节量，对所述图像数据中的所述3D串扰图像区域执行所述视差调节处理。11.如权利要求1所述的立体图像显示装置，还包括：输入操作检测单元，所述输入操作检测单元检测所述观察者的输入操作；输入操作判断单元，所述输入操作判断单元判断所检测的所述输入操作；以及输入操作处理单元，所述输入操作处理单元处理所检测的或所判断的所述输入操作，其中，所述输入操作判断单元判断通过所述输入操作所输入的视差调节量；以及所述视差调节量计算单元通过使用所判断的所述视差调节量，计算合适的视差调节量。12.如权利要求10所述的立体图像显示装置，还包括：输入操作检测单元，所述输入操作检测单元检测所述观察者的输入操作；输入操作判断单元，所述输入操作判断单元判断所检测的所述输入操作；以及输入操作处理单元，所述输入操作处理单元处理所检测的或所判断的所述输入操作，其中，所述输入操作处理单元在所述3D串扰图像区域外的区域中显示用于显示所述观察者的所述输入操作的检测结果的通知画面。13.如权利要求1所述的立体图像显示装置，还包括：温度测量单元，所述温度测量单元测量环境温度，其中，所述视差调节量计算单元基于与由所述温度测量单元所测量的温度对应的所述3D串扰特性数据，计算相对于视角适于立体图像显示的所述视差调节量。14.如权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，所述视差调节量计算单元根据所述相对位置划分：立体观看空间，在所述立体观看空间中，左眼图像被投影到所述左眼且右眼图像被投影到所述右眼；反向立体观看空间，在所述反向立体观看空间中，右眼图像被投影到所述左眼且左眼图像被投影到所述右眼；以及3D串扰观看空间，在所述3D串扰观看空间中，右眼图像和左眼图像被投影到所述左眼、或者左眼图像和右眼图像被投影到所述右眼；以及所述视差调节量计算单元计算比当所述观察者在所述立体观看空间或所述反向立体观看空间内移动时的图像数据的视差值小的当所述观察者在所述3D串扰观看空间内移动时的图像数据的视差值。15.如权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，所述视差调节量计算单元根据所述相对位置的变化，将相对于与所述相对位置对应的视角的视差量的微分系数作为有限值，来计算所述视差调节量。16.如权利要求1所述的立体图像显示装置，还包括：视差调节模式切换单元，所述视差调节模式切换单元根据包括所述观察者和所述立体显示面板单元之间的位置关系以及所述位置关系相对于时间的微分系数的观察状况，切换视差调节模式，以改变所述图像数据的所述视差调节处理。17.如权利要求16所述的立体图像显示装置，其中，所述视差调节模式切换单元的功能为，当切换所述视差调节模式时，限制视差值相对于时间的微分系数。18.如权利要求1所述的立体图像显示装置，还包括：任意视点图像产生单元，所述任意视点图像产生单元通过参照由所述相对位置计算单元计算出的相对位置和由所述视差调节量计算单元计算出的所述视差调节量，计算两台或更多台虚拟摄像机的视点位置，并且显示由所述虚拟摄像机拍摄的任意视点图像。19.如权利要求18所述的立体图像显示装置，其中，所述立体图像显示装置具有N个视点，N为3或更大；以及所述任意视点图像产生单元通过参照由所述相对位置计算单元计算出的所述相对位置和由所述视差调节量计算单元计算出的所述视差调节量，根据所述相对位置从由所述立体显示面板单元朝向观察者侧投影的N个视点的各视点区域检测两个视点区域，并计算对应于所述视点区域的两个视点的虚拟摄像机的视点位置，且显示由所述虚拟摄像机拍摄的所述任意视点图像。20.如权利要求18所述的立体图像显示装置，其中，所述立体图像显示装置具有N个视点，N为3或更大；以及所述任意视点图像产生单元通过参照由所述相对位置计算单元计算出的所述相对位置和由所述视差调节量计算单元计算出的所述视差调节量，计算与从所述立体显示面板单元朝向观察者侧投影的N个视点的各视点区...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川雄史，重村幸治，
申请(专利权)人：NLT科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：