顯示設(shè)備、終端設(shè)備和顯示方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明，檢測(cè)顯示設(shè)備的移動(dòng)，并根據(jù)檢測(cè)到的移動(dòng)，以立體顯示或平面顯示來顯示圖像。
【專利說明】顯示設(shè)備、終端設(shè)備和顯示方法
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00980155402. 6 ( "顯示設(shè)備、終端設(shè)備和顯示方法"）的中國 專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及用于顯示圖像的顯示設(shè)備和顯示方法，更具體地，涉及用于顯示立體 圖像的顯示設(shè)備、終端設(shè)備和顯示方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 隨著近年來移動(dòng)電話和PDA(個(gè)人數(shù)字助理）的發(fā)展，本領(lǐng)域中已經(jīng)做出了努力以 生產(chǎn)更小尺寸和更高清晰度的顯示設(shè)備。立體顯示設(shè)備，作為可以添加至移動(dòng)設(shè)備的新的 額外價(jià)值，已經(jīng)引起注意。一般地，用于顯示立體圖像的裝置依賴于將具有雙眼像差的圖像 分別投影至左眼和右眼的過程。存在一種立體顯示設(shè)備，包括顯示面板，該顯示面板具有柱 狀透鏡或視差屏障作為圖像交換裝置。另一立體顯示設(shè)備是時(shí)分類型，包括兩個(gè)光源，用于 將光施加于右眼和左眼，以將左和右視差圖像投影至右眼和左眼（見例如專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 上述類型的立體顯示設(shè)備適用于移動(dòng)設(shè)備，因?yàn)樗鼈儾恍枰^察者佩戴特殊眼鏡 從而具有佩戴眼鏡的麻煩。實(shí)際上，使用視差屏障立體顯示設(shè)備的移動(dòng)電話作為商用產(chǎn)品 可用（見例如非專利文獻(xiàn)1)。
[0005] 然而，根據(jù)上述原理，由于對(duì)空間上分離的視差圖像進(jìn)行投影，觀察者可以在有限 的區(qū)域中看到立體圖像。觀察者可以看到立體圖像的區(qū)域稱為立體觀看區(qū)域，并且是在設(shè) 計(jì)立體顯示設(shè)備時(shí)確定的。如果觀察者的眼睛的位置偏離于立體觀看區(qū)域，則出現(xiàn)以下問 題：左圖像和右圖像可能看起來重疊（所謂雙重圖像），并且可以觀察到具有反轉(zhuǎn)的突起深 度的圖像（所謂偽立體圖像）。
[0006] 以下將描述立體觀看區(qū)域。
[0007] 首先，以下描述將視差屏障用作圖像交換裝置時(shí)實(shí)現(xiàn)的立體觀看區(qū)域。
[0008] 圖1通過示例示出了一種光學(xué)模型，其中，在視差屏障立體顯示設(shè)備中，將視差圖 像投影至觀察者的左眼和右眼上。圖1是從觀察者的頭上看去的截面圖，示出了以下位置 關(guān)系：其中，觀察者的雙眼（右眼55R和左眼55L)位于觀察平面30上，觀察平面30與顯示 設(shè)備的顯示表面間隔最優(yōu)觀察距離0D，并且觀察者的眼睛之間的中心與顯示面板的中心對(duì) 齊。
[0009] 顯示面板（未示出）包括一組光調(diào)制元件作為像素矩陣（例如液晶面板）。圖1 僅示出了交替排列的右眼像素4R和左眼像素4L中在顯示面板的兩端和中心處的像素。從 觀察者看來，用作圖像交換裝置的視差屏障6位于顯示面板后方。視差屏障6是具有多個(gè) 窄帶形垂直縫隙6a的屏障（遮光板），并被布置為使其縱向垂直于顯示面板的左眼像素4L 和右眼像素4R所排列的方向。光源（未示出：所謂背光）進(jìn)一步位于視差屏障后方。從光 源發(fā)出的光穿過縫隙6a，其強(qiáng)度被顯示面板的像素所調(diào)制，然后投影向觀察者。從右眼像素 4R和左眼像素4L投影的光的方向受到縫隙6a的存在的限制。從縫隙6a發(fā)出并穿過最接 近像素的光線的路徑被示為光線20。這些光線20定義了從所有右眼像素4R投影的圖像疊 加的右眼區(qū)域70R和從所有左眼像素4L投影的圖像疊加的左眼區(qū)域70L。在右眼區(qū)域70R 中，觀察者只能觀察到從所有右眼像素4R投影的圖像。在左眼區(qū)域70L中，觀察者只能看 到從所有左眼像素4L投影的圖像。因此，當(dāng)觀察者的右眼55R位于右眼區(qū)域70R并且觀察 者的左眼55L位于左眼區(qū)域70L時(shí)，觀察者在視覺上將投影至其右眼和左眼的視差圖像識(shí) 別為立體圖像。換言之，當(dāng)觀察者的右眼55R位于右眼區(qū)域70R并且觀察者的左眼55L位 于左眼區(qū)域70L時(shí)，觀察者可以觀察到所需立體圖像。
[0010] 圖1所示的顯示設(shè)備被設(shè)計(jì)為使得在距離0D處從右眼像素4R和左眼像素4L(寬 度P)投影的所有圖像（寬度P'）疊加，以最大化右眼區(qū)域70R和左眼區(qū)域70L的最大寬度 L。投影的圖像的寬度P'主要根據(jù)縫隙6a與像素之間的距離h、像素間距P以及最優(yōu)觀察 距離0D來確定。如果P'增大，則右眼區(qū)域70R和左眼區(qū)域70L的寬度也增大，但是觀察者 可以在視覺上識(shí)別立體圖像的立體觀看區(qū)域不一定增大，因?yàn)椴豢赡軐⒂^察者的眼睛置于 任何所需位置。如果假定眼睛之間的距離由e表示，則優(yōu)選地顯示設(shè)備應(yīng)當(dāng)被設(shè)計(jì)為使得 P'等于眼間距離e。如果P'小于眼間距離e，則立體觀看區(qū)域限于P'。如果P'大于眼間 距離e，則只有雙眼均位于右眼區(qū)域70R或左眼區(qū)域70L的區(qū)域增大。觀察者可以看到立體 圖像的直至顯示面板的最小距離ND和最大距離FD也由眼間距離e、右眼區(qū)域70R和左眼區(qū) 域70L確定。
[0011] 如上所述，觀察者看到基于投影的視差圖像的立體圖像的區(qū)域不僅由圖像交換裝 置在光學(xué)上確定的右眼區(qū)域70R和左眼區(qū)域70L來確定，還由觀察者的眼間距離e來確定。 因此，立體觀看區(qū)域可以由觀察者的右眼55R與左眼55L之間的中點(diǎn)M附近的區(qū)域來表示。
[0012] 如圖2所示，所定義的立體觀看區(qū)域71是菱形的矩形。然而，圖2所示的立體觀 看區(qū)域71僅當(dāng)包括觀察者眼睛的平面與顯示面板的表面位于互相平行時(shí)才有效。
[0013] 圖3示出了一種光學(xué)模型，其中，從觀察者看來，用作圖像交換裝置的視差屏障6 位于顯示面板前方。與視差屏障6位于顯示面板后方的示例的情況相同，顯示設(shè)備被設(shè)計(jì) 為使得觀察者處于最優(yōu)觀察位置0D，并且從右和左像素（寬度P)投影的圖像（寬度P'） 疊加。從像素發(fā)出并且穿過最接近縫隙6a的光線的路徑被示為光線20。這些光線20定義 了從所有右眼像素4R投影的圖像疊加的右眼區(qū)域70R和從所有左眼像素4L投影的圖像疊 加的左眼區(qū)域70L。
[0014] 圖4示出了通過使用柱狀透鏡作為圖像交換裝置來創(chuàng)建的立體觀看區(qū)域。
[0015] 圖4與圖3類似，只是圖像交換裝置不同。
[0016] 以下描述使用柱狀透鏡的光學(xué)模型，其中觀察者偏離于立體觀看區(qū)域。
[0017] 圖5是從觀察者頭上看去的截面圖，示出了向右偏離于立體觀看區(qū)域71的觀察 者，立體觀看區(qū)域71使用右眼55R和左眼55L之間的中點(diǎn)M來表示。觀察者的右眼55R位 于右眼區(qū)域70R之外，左眼55L位于右眼區(qū)域70R之內(nèi)。此時(shí)，從右眼像素4R和左眼像素 4L發(fā)出并穿過最接近的圓柱透鏡3a的主點(diǎn)（頂點(diǎn)）的光線20不到達(dá)觀察者的右眼55R的 位置。從左眼像素4L發(fā)出并穿過次接近的圓柱透鏡3a的光線21定義第二左眼區(qū)域72。 在圖5中，觀察者利用右眼55R觀察到從左眼像素4L投影的圖像，并且利用左眼55L觀察 到從右眼像素4R投影的圖像。因此，當(dāng)觀察者觀察視差圖像時(shí)，突起深度反轉(zhuǎn)（所謂偽立 體圖像），觀察者不能觀察到所需立體圖像。
[0018] 為了解決上述問題，已經(jīng)提出了始終檢測(cè)觀察者位置并根據(jù)檢測(cè)到的位置來切換 右眼像素和左眼像素的顯示圖像的過程（見例如專利文獻(xiàn)2)。
[0019] 此外，已經(jīng)提出了利用攝像機(jī)來捕捉觀察者的圖像，根據(jù)所獲得的觀察者面部的 圖像來檢測(cè)視點(diǎn)位置，并調(diào)整視差圖像的過程（見例如專利文獻(xiàn)3)。
[0020] 為了檢測(cè)視點(diǎn)位置，已經(jīng)提出了利用紅外輻照器和攝像機(jī)來檢測(cè)瞳孔的過程（見 例如專利文獻(xiàn)4)。
[0021] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)：
[0022] 專利文獻(xiàn)：
[0023]專利文獻(xiàn) 1:JP 2001-66547A(3_4 頁，圖 6)
[0024]專利文獻(xiàn) 2:JP 9_152668A
[0025]專利文獻(xiàn) 3:JP 2000-152285A
[0026]專利文獻(xiàn) 4:JP 11_72697A
[0027] 非專利文獻(xiàn)：
[0028]非專利文獻(xiàn) 1:NikkeiElectronics，January6, 2003,No. 838,p. 26-27


【發(fā)明內(nèi)容】

[0029] 本發(fā)明要解決的問題：
[0030] 盡管便攜式立體顯示設(shè)備允許觀察者使用觀察者自身的身體來將顯示設(shè)備調(diào)整 至對(duì)于立體觀看最優(yōu)的位置，但是顯示設(shè)備本身可能由于外部因素（如對(duì)顯示設(shè)備的操作 以及使用顯示設(shè)備的車輛的搖晃移動(dòng)）而傾斜或移動(dòng)。
[0031] 由于顯示設(shè)備的移動(dòng)，觀察者的眼睛的位置可能偏離于立體觀看區(qū)域。在這種情 況下，觀察者可能不僅由于觀看到雙重圖像和偽立體圖像而感到不適，而且由于反復(fù)觀看 正常立體圖像、雙重圖像和偽立體圖像而感到疲憊，容易引起如眩暈和暈車之類的癥狀。
[0032] 根據(jù)一般的視點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)，顯示設(shè)備需要使用攝像機(jī)、用于檢測(cè)視點(diǎn)位置的圖像 處理功能、以及紅外輻照器，因此變得尺寸較大，并且必須滿足復(fù)雜圖像處理能力的要求。 因此，一般的視點(diǎn)跟蹤系統(tǒng)不適于在便攜式立體顯示設(shè)備上使用。
[0033] 本發(fā)明的目的是提供解決上述問題的顯示設(shè)備、終端設(shè)備和顯示方法。
[0034] 解決問題的方案：
[0035] 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于顯示圖像的顯示設(shè)備，其中，檢測(cè)顯示設(shè)備的移動(dòng)， 并根據(jù)檢測(cè)到的移動(dòng)，以立體顯示或平面顯示來顯示所述圖像。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種用于在顯示設(shè)備上顯示圖像的顯示方法，包括：
[0037] 檢測(cè)顯示設(shè)備的移動(dòng)；以及
[0038] 根據(jù)檢測(cè)到的移動(dòng)，以立體顯示或平面顯示來顯示圖像。
[0039]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
[0040] 根據(jù)本發(fā)明，如上所述，檢測(cè)顯示設(shè)備的移動(dòng)，并根據(jù)檢測(cè)到的移動(dòng)，以立體顯示 或平面顯示來顯示圖像。因此，即使顯示設(shè)備的移動(dòng)違背觀察者的意愿，將觀察者至于立體 觀看區(qū)域之外，也容易防止觀察者觀察到偽立體圖像和雙重圖像，從而防止觀察者感到不 適和疲憊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041] 圖1是示出了具有位于顯示面板后方的視差屏障的視差屏障立體顯示設(shè)備的光 學(xué)模型的圖；
[0042] 圖2是示出了立體觀看區(qū)域作為觀察者的右眼和左眼之間的中點(diǎn)M附近的區(qū)域的 圖；
[0043] 圖3是示出了具有位于顯示面板前方的視差屏障的視差屏障立體顯示設(shè)備的光 學(xué)模型的圖；
[0044] 圖4是示出了具有柱狀透鏡的立體顯示設(shè)備的光學(xué)模型的圖；
[0045] 圖5是示出了觀察者偏離于立體觀看區(qū)域的光學(xué)模型的圖；
[0046] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的正視圖；
[0047] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的截面視圖；
[0048] 圖8是根據(jù)本發(fā)明第一示例實(shí)施例的顯示控制器的功能框圖；
[0049] 圖9(a)是示出了根據(jù)本發(fā)明第一和第二示例實(shí)施例的圖像數(shù)據(jù)的圖；
[0050] 圖9(b)是示出了根據(jù)本發(fā)明第一和第二示例實(shí)施例的圖像數(shù)據(jù)的圖；
[0051] 圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明，觀察者在最優(yōu)位置觀察顯示設(shè)備上的視差圖像的光 學(xué)模型的圖；
[0052] 圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備中從像素投影的圖像的寬度不等于觀察者 的眼間距離的光學(xué)模型的圖；
[0053] 圖12(a)是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備中圖像交換裝置的中心縫隙與端部縫 隙之間的距離不等于觀察者的眼間距離的光學(xué)模型的圖；
[0054] 圖12(b)是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備中圖像交換裝置的中心縫隙與端部縫 隙之間的距離不等于觀察者的眼間距離的光學(xué)模型的圖；
[0055] 圖13(a)是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備沿X軸移動(dòng)的光學(xué)模型的圖；
[0056] 圖13(b)是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備沿X軸移動(dòng)的光學(xué)模型的圖；
[0057] 圖14(a)是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備沿Z軸移動(dòng)的光學(xué)模型的圖；
[0058] 圖14(b)是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備沿Z軸移動(dòng)的光學(xué)模型的圖；
[0059] 圖15(a)是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備沿X軸和Z軸移動(dòng)的光學(xué)模型的圖；
[0060] 圖15(b)是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備沿X軸和Z軸移動(dòng)的光學(xué)模型的圖； [0061] 圖16(a)是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備沿Y軸傾斜的光學(xué)模型的圖；
[0062] 圖16(b)是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備沿Y軸傾斜的光學(xué)模型的圖；
[0063] 圖17是示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的視圖，其中使用了加速度傳感器；
[0064] 圖18是示意了在根據(jù)本發(fā)明其中使用了加速度傳感器的顯示設(shè)備關(guān)于X軸轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)基于重力加速度來計(jì)算傾斜角度的圖；
[0065] 圖19是示意了在根據(jù)本發(fā)明其中使用了加速度傳感器的顯示設(shè)備關(guān)于Y軸轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)基于重力加速度來計(jì)算傾斜角度的圖；
[0066] 圖20是本發(fā)明的第一、第三、第四和第六示例實(shí)施例的操作序列的流程圖；
[0067] 圖21是本發(fā)明第二示例實(shí)施例的功能框圖；
[0068] 圖22是本發(fā)明的第二、第三、第五和第七示例實(shí)施例的操作序列的流程圖；
[0069] 圖23是本發(fā)明第三和第四示例實(shí)施例的功能框圖；
[0070]圖24(a)是示出了根據(jù)本發(fā)明第三示例實(shí)施例的圖像產(chǎn)生器產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的 圖；
[0071]圖24(b)是示出了根據(jù)本發(fā)明第三示例實(shí)施例的圖像產(chǎn)生器產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的 圖；
[0072] 圖25是本發(fā)明第三和第四示例實(shí)施例的功能框圖；
[0073] 圖26(a)是示意了在本發(fā)明的第四示例實(shí)施例中使用的顯示面板的像素結(jié)構(gòu)的 圖；
[0074] 圖26(b)是示意了在本發(fā)明的第四示例實(shí)施例中使用的顯示面板的像素結(jié)構(gòu)的 圖；
[0075] 圖27是示出了在本發(fā)明第四示例實(shí)施例中使用的顯示面板與柱狀透鏡之間的位 置關(guān)系的圖；
[0076] 圖28(a)是示出了根據(jù)本發(fā)明第四和第五示例實(shí)施例的圖像產(chǎn)生器產(chǎn)生的圖像 數(shù)據(jù)的圖；
[0077] 圖28(b)是示出了根據(jù)本發(fā)明第四和第五示例實(shí)施例的圖像產(chǎn)生器產(chǎn)生的圖像 數(shù)據(jù)的圖；
[0078] 圖28(c)是示出了根據(jù)本發(fā)明第四和第五示例實(shí)施例的圖像產(chǎn)生器產(chǎn)生的圖像 數(shù)據(jù)的圖；
[0079] 圖28(d)是示出了根據(jù)本發(fā)明第四和第五示例實(shí)施例的圖像產(chǎn)生器產(chǎn)生的圖像 數(shù)據(jù)的圖；
[0080] 圖29是示意了在本發(fā)明第六示例實(shí)施例中使用的顯示面板的像素結(jié)構(gòu)的圖；
[0081] 圖30是示出了根據(jù)本發(fā)明第六示例實(shí)施例，將圖像投影至間隔最優(yōu)觀察距離的 平面上的光學(xué)模型的圖；
[0082] 圖31是示出了根據(jù)本發(fā)明第六示例實(shí)施例，觀察者的右眼位于區(qū)域74B，左眼位 于區(qū)域74C的光學(xué)模型的圖；
[0083] 圖32(a)是示出了根據(jù)本發(fā)明第六和第七示例實(shí)施例的圖像產(chǎn)生器產(chǎn)生的圖像 數(shù)據(jù)的圖；
[0084] 圖32(b)是示出了根據(jù)本發(fā)明第六和第七示例實(shí)施例的圖像產(chǎn)生器產(chǎn)生的圖像 數(shù)據(jù)的圖；以及
[0085] 圖33是示出了根據(jù)本發(fā)明第六示例實(shí)施例，觀察者觀察到各種組合的視差圖像 的光學(xué)模型的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0086] 以下參照附圖，具體描述本發(fā)明的示例實(shí)施例。
[0087](第一示例實(shí)施例）
[0088][結(jié)構(gòu)描述]
[0089] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的正視圖。
[0090] 圖7是從觀察者頭上看去，沿圖6的線b取得的顯示設(shè)備的截面視圖。
[0091] 根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備包括在外殼10中容納的：顯示面板11、圖像交換裝置13、 顯示控制器12以及操作開關(guān)14。
[0092] 顯示面板11包括具有單位像素矩陣的透射液晶面板。為了顯示立體圖像，沿與觀 察者的雙眼所排列的方向平行的水平方向排列的單位像素交替用作左眼像素4L和右眼像 素4R。在圖7中的示意中，省略了左眼像素4L和右眼像素4R中除了在顯示面板11的相對(duì) 端和中心處的像素之外的像素。
[0093] 圖像交換裝置13是用于顯示視差屏障圖案的電光設(shè)備，可以包括例如透射液晶 面板。圖像交換裝置13位于顯示面板11上，使得當(dāng)圖像交換裝置13顯示視差屏障圖案 時(shí)，用作縫隙的透射區(qū)域相對(duì)于顯示面板11垂直延伸并位于右眼像素4R和左眼像素4L之 間。圖像交換裝置13與顯示面板之間的距離以及縫隙的間距優(yōu)選地應(yīng)當(dāng)被設(shè)計(jì)為使得，當(dāng) 針對(duì)觀察者確定最優(yōu)觀察距離時(shí)，從顯示面板11的右眼像素4R投影的圖像被投影至觀察 者50的右眼55R上，從顯示面板11的左眼像素4L投影的圖像被投影至觀察者50的左眼 55L上。當(dāng)圖像交換裝置13不顯示視差屏障圖案時(shí)，其不用作屏障，與普通面板顯示器的 情況相同，從右眼像素和左眼像素投影的圖像被投影至觀察者的雙眼。因此，圖像交換裝置 13控制顯示面板11從顯示面板11向外顯示的圖像的投影。
[0094] 顯示控制器12具有驅(qū)動(dòng)顯示面板11的功能、控制屏障的功能、以及檢測(cè)外殼10 的移動(dòng)的功能，以確定立體視覺。
[0095] 以下參照?qǐng)D8來描述顯示控制器12。
[0096] 圖8是根據(jù)本發(fā)明第一示例實(shí)施例的顯示控制器12的功能框圖。
[0097] 顯示控制器12包括：圖像產(chǎn)生器100、檢測(cè)器80、判斷部分90、顯示面板驅(qū)動(dòng)電路 110以及圖像交換控制電路111。
[0098] 檢測(cè)器80包括用于檢測(cè)在外殼10移動(dòng)時(shí)引起的位移的傳感器。外殼10的位移 表示傾斜角度的改變或移動(dòng)。如果檢測(cè)器80包括如加速度傳感器、地磁傳感器等傳感器， 則檢測(cè)器80可以關(guān)于重力加速度或地磁來計(jì)算位移。
[0099] 判斷部分90包括：存儲(chǔ)器91，用于存儲(chǔ)檢測(cè)器80的傳感器產(chǎn)生的與傾斜角度或 移動(dòng)相關(guān)的信息以及與顯示面板11的立體觀看區(qū)域相關(guān)的信息；以及算術(shù)單元92,用于根 據(jù)從檢測(cè)器80的傳感器獲得的信息和存儲(chǔ)器91中存儲(chǔ)的信息來確定觀察者的雙眼是否在 立體觀看區(qū)域中。
[0100] 圖像產(chǎn)生器100具有產(chǎn)生要發(fā)送至顯示面板11的圖像數(shù)據(jù)的功能，并包括：算術(shù) 單元101、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器102、存儲(chǔ)器103以及外部IF(接口）104。圖像產(chǎn)生器100還具有以 下功能：根據(jù)來自判斷部分90的信號(hào)，產(chǎn)生具有視差的圖像數(shù)據(jù)（3D數(shù)據(jù)）或沒有視差的 圖像數(shù)據(jù)（2D數(shù)據(jù)）。
[0101] 算術(shù)單元101產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，算術(shù)單元從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器102中讀取要顯示的數(shù)據(jù)，并 對(duì)讀取的數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理序列。由于要顯示的數(shù)據(jù)是包括深度信息的三維數(shù)據(jù)，算術(shù)單 元101應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地對(duì)三維數(shù)據(jù)執(zhí)行渲染（rendering)過程，以產(chǎn)生二維圖像數(shù)據(jù)。通過設(shè) 置與觀察者的左眼和右眼相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)假想視點(diǎn)并執(zhí)行渲染過程來產(chǎn)生用于立體顯示的 3D數(shù)據(jù)，即針對(duì)左眼和右眼具有視差的二維圖像數(shù)據(jù)。通過設(shè)置與觀察者的左眼與右眼之 間的中心相對(duì)應(yīng)的一個(gè)視點(diǎn)并執(zhí)行渲染過程，來產(chǎn)生用于平面顯示的2D數(shù)據(jù)，即沒有視差 的圖像數(shù)據(jù)。然而，對(duì)于視差圖像的立體顯示，顯示面板11的單位像素交替用作右眼像素 和左眼像素。因此，要產(chǎn)生用于立體顯示的二維圖像數(shù)據(jù)的水平分辨率是顯示面板11的一 半。具體地，在圖9(a)中示出了作為要產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的3D數(shù)據(jù)，在圖9(b)中示出了作 為要產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)的2D數(shù)據(jù)。
[0102] 如上所述，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地根據(jù)包括深度信息的三維數(shù)據(jù)來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。然而，經(jīng)過 渲染過程的、要顯示的數(shù)據(jù)可以預(yù)先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器102中，然后可以從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器102 中選擇性讀出。換言之，可以存儲(chǔ)與圖9(a)和9 (b)相對(duì)應(yīng)的、不包括深度信息的二維圖像， 并根據(jù)立體顯示或平面顯示來選擇并讀取二維圖像。根據(jù)該過程，由于不需要渲染過程，與 使用渲染過程的情況相比，算術(shù)單元101可以具有較低的處理能力和較低的計(jì)算速率。因 此，圖像產(chǎn)生器1〇〇可以具有低成本的配置。
[0103] 如上所述，圖像產(chǎn)生器100根據(jù)來自判斷部分90的信號(hào)產(chǎn)生2D/3D數(shù)據(jù)，并將所 產(chǎn)生的2D/3D數(shù)據(jù)輸出至顯示面板驅(qū)動(dòng)電路110。同時(shí)，圖像產(chǎn)生器100具有以下功能： 將使得屏障對(duì)立體顯示有效或使得屏障對(duì)平面顯示無效的信號(hào)發(fā)送至圖像交換控制電路 111。
[0104] 顯示面板驅(qū)動(dòng)電路110具有產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)顯示面板11所需的信號(hào)（同步信息等）的 功能。圖像交換控制電路111具有產(chǎn)生用于顯示視差屏障圖案的信號(hào)的功能。
[0105] 圖像交換裝置13可以是電光設(shè)備，可以利用電信號(hào)來開啟和關(guān)閉，例如包括由多 個(gè)液晶透鏡構(gòu)成的柱狀透鏡，而不是用于開啟和關(guān)閉視差屏障圖案的電光設(shè)備。
[0106] 在圖8中，為了示意目的，判斷部分90和圖像產(chǎn)生器100包括各自獨(dú)立的算術(shù)單 元92、101。然而，判斷部分90和圖像產(chǎn)生器100可以共享一個(gè)算術(shù)單元。備選地，可以在 算術(shù)單元中提供處理功能，以執(zhí)行應(yīng)用本發(fā)明的便攜式顯示設(shè)備的其他功能（例如通信控 制功能），或者可以在另一處理器中提供處理功能。
[0107] 以下參照附圖來描述用于確定觀察者的雙眼是否位于立體觀看區(qū)域中的過程。在 以下描述中，圖像交換裝置包括用于顯示視差屏障圖案的電光設(shè)備。然而，圖像交換裝置可 以包括上述柱狀透鏡。如果圖像交換裝置包括柱狀透鏡，則在以下描述中，可以利用柱狀透 鏡來替代視差屏障透鏡，并且可以利用柱狀透鏡的透鏡的主點(diǎn)來替代縫隙。
[0108] 圖10示出了觀察者50觀察根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備上的視差圖像的光學(xué)模型。
[0109] 為了示意目的，XYZ正交坐標(biāo)系定義如下：顯示面板11的水平方向（觀察者50的 雙眼沿該方向排列）定義為X軸。與顯示設(shè)備的投影平面（存在平行像素的矩陣的平面） 以及X軸垂直的方向定義為Y軸。與顯示設(shè)備的投影平面垂直相交的軸定義為Z軸。沿X、 Y和Z軸的正和負(fù)方向的如圖10所示定義。
[0110] 在圖10中，假定觀察者50和顯示設(shè)備處于對(duì)于立體視覺最優(yōu)的位置關(guān)系，從圖像 交換裝置13至觀察者的雙眼55R、55L的距離用作最優(yōu)觀察距離0D，與圖像交換裝置13間 隔距離0D的XY平面用作最優(yōu)觀察平面。
[0111] 圖像交換裝置13用作視差屏障，并具有互相間隔距離WS的中心縫隙和端部縫隙。
[0112] 顯示面板13包括多個(gè)單位像素，并沿X軸方向?qū)⑵浣惶嬗米髯笱巯袼?L和右眼 像素4R。然而，僅示意了在中心處的左眼像素4L和右眼像素4R。如果單位像素的間距（寬 度）表示為P，則從位于與每個(gè)像素的最短距離處的縫隙投影的圖像的最優(yōu)投影平面處的 寬度表示為P'。形成在顯示面板11的相對(duì)端部和中心處從左眼像素和右眼像素投影的圖 像P' 的光線表示為 22R、23R、24R、25R、22L、23L、24L、25L。
[0113] 如圖10所示，顯示面板11和圖像交換裝置13應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地被設(shè)計(jì)為使得從所有右 眼像素投影的圖像P'在最優(yōu)投影平面處疊加，并且從所有左眼像素投影的圖像P'在最優(yōu) 投影平面處疊加。P'應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地被設(shè)置為等于觀察者的眼間距離e。
[0114] 最優(yōu)投影平面0D是設(shè)計(jì)值。在上述設(shè)計(jì)條件下，為了觀察者具有合適的立體視 覺，如圖10所示，根據(jù)從圖像交換裝置的相對(duì)端部處的縫隙發(fā)出的光線22R、23R、24R、22L、 23L、24L來確定右眼區(qū)域70R和左眼區(qū)域70L。
[0115] 圖11示出了從像素投影的圖像的寬度P'不等于觀察者的眼間距離e的光學(xué)模型。
[0116] 如以上【背景技術(shù)】中所述，當(dāng)P' <6時(shí)，立體觀看區(qū)域較小。當(dāng)P' >6時(shí)，右眼區(qū) 域70R和左眼區(qū)域70L會(huì)較大。然而，由于不能將觀察者的眼睛至于任何所需位置，因此由 于眼間距離的限制，立體觀看區(qū)域不會(huì)加寬。如果P'<e，則像素與視差屏障之間的距離可 能較大，導(dǎo)致以下優(yōu)點(diǎn)：在設(shè)計(jì)顯示設(shè)備時(shí)，對(duì)組件的選擇增加。如果P' >e，則當(dāng)觀察者 偏離于最優(yōu)觀察位置時(shí)，可以減小將相反的平行圖像投影至左眼和右眼的區(qū)域，導(dǎo)致反轉(zhuǎn) 的突起深度（所謂偽立體圖像）。在以下描述中，將具有P'=e的顯示面板11用于光學(xué)模 型。然而，在本發(fā)明中，還可以使用具有P' <e*P' >e的顯示面板。
[0117] 圖10示出了WS與投影圖像的寬度P'彼此相等的光學(xué)模型，S卩WS與觀察者的眼 間距離e彼此相等。
[0118] 圖12示出了WS>e( =P'）以及WS<e( =P'）的光學(xué)模型。圖12(a)示出了 WS>e的光學(xué)模型，而圖12(b)不出了WS<e的光學(xué)模型。
[0119] 為了觀察者50能夠具有立體視覺，當(dāng)右眼區(qū)域70R和左眼區(qū)域70L被設(shè)計(jì)為具有 相同的最優(yōu)觀察距離0D時(shí)，對(duì)于WS>e，右眼區(qū)域70R和左眼區(qū)域70L在正-反方向上較 窄；對(duì)于WS<e，右眼區(qū)域70R和左眼區(qū)域70L在正-反方向上較寬?；诔扇说钠骄?間距離，眼間距離e應(yīng)當(dāng)合適地設(shè)計(jì)在從62mm至65mm的范圍中。如果e= 63mm，貝U圖10 中示出的立體顯示設(shè)備具有WSX2 = 126mm的水平尺寸?？紤]到便攜式顯示設(shè)備的大小， WS>e、WS=e、WS<e中的任一種關(guān)系都是適用的。在以下描述中，為了示意目的，使用 具有WS=e的光學(xué)模型。
[0120] 如圖10至12(a)、12(b)所示，基于設(shè)計(jì)條件來確定針對(duì)右眼的投影圖像疊加的右 眼區(qū)域70R和針對(duì)左眼的投影圖像疊加的左眼區(qū)域70L。盡管這些區(qū)域的大小根據(jù)設(shè)計(jì)條 件而變化，完成的顯示設(shè)備的區(qū)域在其顯示立體圖像時(shí)不變，而是在顯示設(shè)備中固有的。如 果根據(jù)設(shè)計(jì)條件導(dǎo)出的右眼區(qū)域70R和左眼區(qū)域70L或者從完成的顯示設(shè)備中測(cè)量的右眼 區(qū)域70R和左眼區(qū)域70L被存儲(chǔ)為立體觀看區(qū)域的數(shù)據(jù)，則需要觀察者的雙眼的位置的數(shù) 據(jù)，算術(shù)單元將所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和所獲取的數(shù)據(jù)相互比較，然后確定觀察者的雙眼是否位于 立體觀看區(qū)域中。立體觀看區(qū)域與觀察者的雙眼的位置彼此相對(duì)相關(guān)。因此，如果觀察者 的雙眼不從最優(yōu)觀察位置移動(dòng)，則根據(jù)顯示設(shè)備外殼10的移動(dòng)來確定立體視覺是否可能。 根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備通過存儲(chǔ)立體觀看區(qū)域的數(shù)據(jù)和檢測(cè)顯示設(shè)備外殼10的移動(dòng)，確 定觀察者的雙眼是否位于立體觀看區(qū)域中。
[0121] 為了判斷立體視覺，優(yōu)選地，存儲(chǔ)右眼區(qū)域70R和左眼區(qū)域70L的菱形的邊界信 息。通過圖10中所示的光線221?、231?、241?、221、231、2乩來確定圖10至12( &)、12〇3)中所 示的菱形的邊界信息。
[0122] 然而，如果例如從左眼像素和右眼像素投影的所有圖像P'不疊加，則圖10所示的 光線25R、25L分別表示區(qū)域70R、70L的邊界。根據(jù)針對(duì)左眼和右眼的投影圖像疊加而導(dǎo)致 觀察者觀看到雙重圖像的區(qū)域（3D串?dāng)_區(qū)域）的大小，可以考慮這種區(qū)域的大小，通過光線 來確定邊界信息。因此，邊界信息可以表示不同于菱形的多邊形。然而，還可以根據(jù)顯示設(shè) 備的設(shè)計(jì)條件，在沒有表示左眼區(qū)域和右眼區(qū)域的信息的多邊形的邊界信息的情況下，判 斷立體視覺。以下描述這種判斷過程的示例。
[0123] 認(rèn)為圖10中所示的外殼10與觀察者50之間的位置關(guān)系表示最優(yōu)觀察位置，以下 參照附圖來描述當(dāng)觀察者50未移動(dòng)而外殼10移動(dòng)時(shí)立體視覺可能的范圍。
[0124] 圖13是示出了在外殼10平行于X軸移動(dòng)時(shí)，對(duì)立體視覺的限制的一組圖。
[0125] 圖13(a)是示出了外殼10沿X軸在正⑴方向上移動(dòng)的光學(xué)模型的圖；圖13(b) 是示出了外殼10沿X軸在負(fù)（_)方向上移動(dòng)的光學(xué)模型的圖。當(dāng)右眼55R在右眼區(qū)域70R 中并且左眼55L在左眼區(qū)域70L中時(shí)，觀察者50能夠具有合適的立體視覺。因此，當(dāng)從顯 示設(shè)備發(fā)出的光線22R、23R與觀察者的雙眼對(duì)齊時(shí)，沿X軸在正（+)方向上的移動(dòng)距離受 限。當(dāng)從顯示設(shè)備發(fā)出的光線22L、23L與觀察者的雙眼對(duì)齊時(shí)，沿X軸在負(fù)（-)方向上的 移動(dòng)距離受限。
[0126] 圖14是示出了在外殼10平行于Z軸移動(dòng)時(shí)，對(duì)立體視覺的限制的一組圖。
[0127] 圖14(a)是示出了外殼10沿Z軸在正⑴方向上移動(dòng)的光學(xué)模型的圖；圖14(b) 是示出了外殼10沿Z軸在負(fù)（_)方向上移動(dòng)的光學(xué)模型的圖。當(dāng)從顯示設(shè)備發(fā)出的光線 23R、23L與觀察者的雙眼對(duì)齊時(shí)，沿Z軸在正（+)方向上的移動(dòng)距離受限。當(dāng)從顯示設(shè)備發(fā) 出的光線22L、22L與觀察者的雙眼對(duì)齊時(shí)，沿X軸在負(fù)（-)方向上的移動(dòng)距離受限。
[0128] 圖15是示出了在外殼10沿X軸和Z軸的方向移動(dòng)，同時(shí)保持與顯示面板11和包 括觀察者50的雙眼的觀察平面平行時(shí)，對(duì)立體視覺的限制的一組圖。
[0129] 圖15(a)是示出了外殼10沿X軸在正⑴方向上以及Z軸在正⑴方向上移動(dòng)的 光學(xué)模型的圖。當(dāng)光線23R與右眼55R對(duì)齊時(shí)，到達(dá)觀察者50具有合適立體視覺的限制。 圖15(b)是示出了外殼10沿X軸在負(fù)㈠方向上以及Z軸在負(fù)㈠方向上移動(dòng)的光學(xué)模 型的圖。當(dāng)光線22R與右眼55R對(duì)齊時(shí)，到達(dá)觀察者50具有合適立體視覺的限制。
[0130] 以上已經(jīng)參照?qǐng)D13 (a)、13(b)至15 (a)、15(b)(其中WS=e)描述了限制立體視 覺的條件。如果WS<e以及WS>e，光線24R、24L對(duì)于限制立體視覺的條件沒有貢獻(xiàn)，除 非在XZ平面中在Z軸與光線24R或24L之間形成的角度大于在Z軸與光線22R或22L之 間形成的角度。限制立體視覺的條件在下表1中給出。
[0131][表 1]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于以立體顯示或平面顯示來顯示圖像的顯示設(shè)備，包括： 檢測(cè)器，檢測(cè)顯示設(shè)備的移動(dòng)； 判斷部分，將表示所述檢測(cè)器檢測(cè)到的顯示設(shè)備的移動(dòng)的值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較； 圖像產(chǎn)生器，基于所述判斷部分進(jìn)行的比較的結(jié)果，根據(jù)至少兩個(gè)圖像數(shù)據(jù)項(xiàng)來產(chǎn)生 并輸出具有視差的圖像數(shù)據(jù)或沒有視差的圖像數(shù)據(jù)； 顯示面板，顯示所述圖像產(chǎn)生器輸出的圖像數(shù)據(jù)，所述顯示面板包括多個(gè)單位像素；以 及 圖像交換裝置，控制從所述顯示面板對(duì)所述顯示面板顯示的圖像數(shù)據(jù)的投影； 其中，如果所述判斷部分進(jìn)行的比較的結(jié)果指示表示顯示設(shè)備的移動(dòng)的值小于閾值， 則所述圖像產(chǎn)生器產(chǎn)生具有視差的圖像數(shù)據(jù)，否則產(chǎn)生沒有視差的圖像數(shù)據(jù)，并且所述圖 像產(chǎn)生器根據(jù)所述檢測(cè)器檢測(cè)到的顯示設(shè)備的移動(dòng)方向來選擇和輸出任意視點(diǎn)圖像， 其中，所述預(yù)設(shè)閾值是被確定為限制立體視覺的條件的閾值，所述條件從在設(shè)計(jì)所述 顯示設(shè)備時(shí)觀察者的雙眼的最優(yōu)位置導(dǎo)出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中，所述立體顯示和所述平面顯示具有相同分 辨率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中，以所述立體顯示來顯示至少兩個(gè)視點(diǎn)圖像。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中，所述圖像交換裝置包括電光設(shè)備。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示設(shè)備，其中，如果所述判斷部分進(jìn)行的比較的結(jié)果指示 表示移動(dòng)的值小于閾值，則所述圖像交換裝置開啟，否則所述圖像交換裝置關(guān)閉。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中，所述圖像產(chǎn)生器產(chǎn)生具有視差的圖像數(shù)據(jù)， 而不考慮來自所述判斷部分的判斷結(jié)果；以及 如果判斷部分判斷表示移動(dòng)的值小于閾值，則所述顯示面板使用所述單位像素來顯示 具有視差的至少兩個(gè)圖像數(shù)據(jù)，否則使用所述單位像素來顯示具有視差的圖像數(shù)據(jù)之一。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中，所述顯示面板包括立體像素單元，所述立體 像素單元包括單位像素中的至少兩個(gè)單位像素，其中每個(gè)單位像素包括右眼像素和左眼像 素，并且所述顯示面板使用所述立體像素單元來顯示所述圖像數(shù)據(jù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中 所述顯示面板包括立體像素單元，所述立體像素單元包括單位像素中的一個(gè)單位像 素，每個(gè)單位像素包括沿水平方向排列的右眼像素和左眼像素，并且所述顯示面板使用所 述立體像素單元來顯示所述圖像數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中 所述顯示面板包括立體像素單元，所述立體像素單元包括視點(diǎn)像素的水平陣列，每個(gè) 視點(diǎn)像素包括至少三個(gè)單位像素，并且所述顯示面板使用所述立體像素單元來顯示所述圖 像數(shù)據(jù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中 所述顯示面板包括立體像素單元，所述立體像素單元包括一個(gè)單位像素中的至少三個(gè) 視點(diǎn)像素的水平陣列，并且所述顯示面板使用所述立體像素單元來顯示所述圖像數(shù)據(jù)，所 述立體像素單元包括一個(gè)單位像素。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中，所述圖像產(chǎn)生器針對(duì)具有深度信息的要顯 示的數(shù)據(jù)，根據(jù)所述深度信息來開發(fā)視差量。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中，所述圖像產(chǎn)生器產(chǎn)生具有視差的至少兩個(gè) 圖像數(shù)據(jù)作為要顯示的兩個(gè)左眼和右眼圖像數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生所述沒有視差的圖像數(shù)據(jù)作為要 在所述兩個(gè)左眼和右眼圖像數(shù)據(jù)之間顯示的中心圖像數(shù)據(jù)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中，所述圖像產(chǎn)生器通過根據(jù)從顯示設(shè)備之外 設(shè)置的觀察者的主眼來選擇和輸出任意視點(diǎn)圖像，從而產(chǎn)生所述沒有視差的圖像數(shù)據(jù)。
14. 一種終端設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備。
【文檔編號(hào)】H04N13/02GK104409032SQ201410718630
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2009年10月7日 優(yōu)先權(quán)日:2008年11月26日
【發(fā)明者】佐藤哲史, 重村幸治, 芹澤昌宏 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社, Nlt科技股份有限公司