JP3789901B2 - 立体映像表示装置の調整方法及びそれを用いた立体表示システム - Google Patents
立体映像表示装置の調整方法及びそれを用いた立体表示システム Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、立体映像表示装置の光学分離装置の調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子表示装置の分野において、技術の発達が著しく、表示画面の大画面化、高精細化が進んでいる。表示画面の大画面化、高精細化によって、表示画面上、人間の視野に占める画像の割合が増加し、人間の目の分解能では判別できないほど高密度に画素を配置することができる。これにより、画像は実物に近い、自然なものとなり、高い臨場感を生むことになる。しかしながら、このような画像は平面的であるのに対し、実際の物は立体的であるため、より臨場感を高めた自然な画像とするには、平面的な画像では限界がある。
【0003】
ところで、人間は、左右2つの目の働きにより、物を立体的に見ることができる。したがって、立体的に物を表示できれば、より高い臨場感を生むことになる。そこで、近年、物の立体的表示に関する研究が盛んに行われている。
【0004】
従来、種々の立体映像表示装置が提案されており、その中で、特殊な眼鏡なしに立体映像を表示する装置として、レンチキュラレンズやパララックスバリアなどの光学分離手段を用いたものが知られている。特開平10−268232号公報には、バックライトと、表示パネルとしての液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの観察者側に配置されるパララックスバリアと、を備えた立体映像表示装置が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の立体映像表示装置では、バララックスバリアなどの光学分離手段を表示パネルとの相対位置を調整した後、両者を取り付けている。これらの相対位置が狂うと立体視ができなかったり、左右の映像が混じり合い干渉縞が観察されたりする問題が発生する。このため、従来の立体映像表示装置においては、光学分離手段と表示パネルとの相対位置を正確に調整した後、取り付けた後は、通常取り外しは行われない。すなわち、従来の立体映像表示装置の表示パネルは、立体映像専用に準備されている。
【0006】
また、上記した調整作業も煩わしく、経験を積まないとうまく調整が行えないのが現状である。
【0007】
一方、最近、液晶ディスプレイ装置やノート型パソコンの普及がめざましく、これらの装置においても手軽に立体映像を観察できることが望まれている。これら装置に光学分離手段を取り付ける場合、上記した位置調整が容易に行えることが望まれる。
【0008】
そこで、この発明は、光学分離手段と表示パネルとの相対位置を容易に調整できる立体映像表示装置の光学分離装置の調整方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明の立体映像表示装置の調整方法は、複数の視点からなる映像を表示する映像表示手段と、この映像表示手段の表示面に沿って装着され前記映像表示手段の画素ピッチに対応して設けられた分離手段により前記映像表示手段からの映像光を一対の視点からの映像光として左右の眼に対応して分離する光学分離手段と、を備え、前記映像表示手段に所定の画像を表示させ、最適な観察距離より前記映像表示手段側に近づいた視認位置にて、前記光学分離手段を介して視認される所定の画像の干渉縞の状態に基づき、前記光学分離手段と映像表示手段の相対位置を判断し、前記干渉縞が所定の模様になるように前記光学分離手段と映像表示手段の相対位置を調整する特徴とする。
【0010】
また、前記干渉縞の模様が所定の模様と一致した時に前記光学分離手段と映像表示手段の相対位置が合致した状態と判断すればよく、そして、前記視認位置が、最適な観察距離に対して1/J(但しJは2以上の整数)の距離の位置にするとよい。
【0011】
上記のように構成すると、左右の眼に見える干渉縞の明暗の位置が完全に一致し、違和感がなくなり、その画像を観察することにより光学分離装置の調整を容易に行える。
【0012】
また、所定の画像が、帯状の画像又は一様な画像若しくはその組合せにすればよい。また、前記帯状の画像が、視認位置において発生する干渉縞の周期の整数倍の周期で描画されるとよい。また、前記帯状の画像が、視認位置において発生する干渉縞の間隔と等しい幅の画像にするとよい。
【0013】
上記のように構成すると、調整画像の区別が容易になり、調整が容易に行える。
【0014】
更に、前記所定の画像に、干渉縞の状態を確認する画像が付加するとよく、また、前記干渉縞の状態を確認する画像が、調整完了時の干渉縞の見え方を表す画像にするとよい。
【0015】
上記のように構成すると、位置ずれ状態が明瞭に把握でき、調整が容易に行える。
【0016】
また、前記所定の画像が、立体映像表示装置に映る観察者の位置が認識できる範囲の低輝度領域を持つように構成するとよい。
【0017】
上記のように構成すると、観察者の立つ位置が確認しやすくなる。
【0018】
前記所定の画像が、文字又は矢印又は図形もしくはそれらの組み合わせで構成すとよい。
【0019】
前記矢印は、調整完了時には見えず、それ以外の状態で光学分離手段を移動すべき方向を示すように構成できる。
【0020】
また、前記矢印は、調整完了時には見えず、それ以外の状態でモアレを移動すべき方向を示すように構成できる。
【0021】
また、前記文字又は図形は、調整完了時に左右の眼で見た際に、意味のある言葉や図形となるように構成することができる。
【0022】
また、干渉縞の状態を確認する画像を、調整完了時に複数の視点画像が見える領域に付加するように構成してもよい。
【0023】
上記のように構成すると、調整画像の区別が容易になり、調整が容易に行える。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、この発明が適用される液晶ディスプレイ装置を示す正面図、図2は、この発明が適用して好適な光学分離装置を示す正面図、図3は、この光学分離装置を液晶ディスプレイ装置に取り付ける状態を示す正面図、図4は、この光学分離装置を液晶ディスプレイ装置に取り付けた状態を示す正面図、図5は、この光学分離装置を液晶ディスプレイ装置に取り付けた状態を示す側面図である。
【0028】
図1に示すように、液晶モニタなどからなるディスプレイ装置1は、パーソナルコンピュータ等の表示デバイスとして用いられるものであり、液晶表示パネル11を筺体12に収容している。筺体12には脚部13が取り付けられ、この脚部13により机の上などに設置される。
【0029】
液晶ディスプレイ装置1に図示しないパーソナルコンピュータ等から映像信号が与えられ、液晶表示パネル11にて所定の映像が表示される。立体映像の場合には、視点数に応じた映像が表示される。例えば、視点数が2の2眼式の場合は、左眼用映像と右眼用映像が交互に表示されることになる。この液晶ディスプレイ装置1に光学分離装置2を装着することにより、立体映像を表示する装置として用いる。
【0030】
図2に示すように、この光学分離装置2は、例えば、パララックスバリアが用いられ、ガラス又は透明樹脂などの基板に液晶表示パネルのピッチに対応して多数のストライプ状の遮光薄膜を形成したパララックスバリア基板21が支持枠22で保持されている。この支持枠22の上部の両端には、直角に折れ曲がった形状の係止部23が形成されている。
【0031】
図3に示すように、光学分離装置2のパララックスバリア基板21と液晶ディスプレイ装置1の液晶表示パネル11との位置を合わせて係止部23を液晶ディスプレイ装置1の筺体12の上部に引掛けて、光学分離装置2を液晶ディスプレイ装置1に係止する。
【0032】
図4及び図5に示すように、光学分離装置2は、使用時には、液晶ディスプレイ装置1の液晶表示パネル11を覆う位置に装着される。これにより、この液晶ディスプレイ装置1を見る人は、液晶ディスプレイ装置1の液晶表示パネル11に表示される映像をこの光学分離装置2を通して見ることになる。
【0033】
例えば、2眼式の場合には、液晶表示パネル11に右眼用画像と左眼用画像が1列ごとに表示される。バックライトからの光を透過した映像はパララックスバリア基板21により分離され、この液晶ディスプレイ装置1を見る人は、左眼用映像を左眼で、右眼用映像を右眼でそれぞれ観察し、立体映像を視認することになる。
【0034】
図5の側面図に示すように、この光学分離装置2が装着された液晶ディスプレイ装置1の表示面に沿って装着され、光学分離装置2と液晶ディスプレイ装置1の液晶表示パネル11の表示面との間隔は、一定に保たれている。また、光学分離装置2は係止部23を液晶ディスプレイ装置1の筺体12の上部に引掛けて係止されていることから、光学分離装置2は液晶ディスプレイ装置1から容易に着脱可能である。
【0035】
液晶ディスプレイ装置1に取り付けた光学分離装置2は、液晶表示パネル11の画素位置と光学分離装置2のストライプ状の遮光薄膜との位置関係が上手く合わないと立体視ができない。すなわち、映像を左右に分離することができず、そこで、液晶ディスプレイ装置1に光学分離装置2に係止部材23により取り付けた後、光学分離装置2の調整を行う。
【0036】
調整は、以下の3種類の調整を行う。
まず、光学分離装置(パララックスバリア)2の回転調整である。この調整は、パララックスバリアのストライプ状の遮光薄膜の垂直方向と液晶表示パネルの画素の垂直方向の角度を調整する。この調整は必須の調整で、これが狂うと立体視ができない。
【0037】
2つ目の調整は、光学分離装置(パララックスバリア)2の水平位置の微調整である。2眼式の場合は、液晶表示パネルの真正面に2つの視点が位置するように微調整する。逆視状態は、左右画像の表示画素を逆にすることで正視状態に変換できる。また、仮にこの調整を行わなくても、観察者が頭部位置を調整すれば立体視は可能である。多眼式の場合も同様で、表示装置の真正面にいずれかの視点のペアが位置するように微調整する。ペアが正しくない場合は、各画像の表示画素を変更することで変換できる。
【0038】
3つ目の調整は、2つ目の調整で左右画像の表示画素を逆にする処理を行わない場合の光学分離装置(パララックスバリア)2の水平位置調整(視点と画像の一致)である。この調整は、上記の左右画像(ペア画像)、の配置も含めて厳密に調整する。この処理のあとに2つ目の微調整を行うことになるが、これらは共通の操作で調整が可能なので、ユーザの負担が減少する。
【0039】
この発明は、この調整を容易に行う方法を提供するものである。まず、2眼式における最適観察距離での映像の見え方につき図6に従い説明する。
【0040】
液晶表示パネル11に右眼映像Rと左眼用映像Lが交互に表示される。この液晶表示パネル11の観察者側に距離Gだけ離れてパララックスバリア基板21が配置される。パララックスバリア基板21には、ストライプ状の遮光薄膜21aが設けられている。遮光膜21a、21a間の開口部21bを通過した映像光を観察者が観察する。最適観察距離(D)では、干渉縞は発生しない。このとき下記関係が成り立つ。
【0041】
PD=GE
I(G+D)=2PD
I=2PE/(E+P)
【0042】
ここで、Pは画素間ピッチ、Dはパララックスバリア基板から観察者までの最適観察距離、Gは液晶表示パネルとパララックスバリア基板との間の距離、Iはパララックスバリア基板の開口部間のピッチ、Eは観察者の眼間距離である。
【0043】
一般的に最適観察距離(D)から観察者が前後に外れると干渉縞(モアレ)が発生する。この干渉縞の見え方(明暗の位置)が左右の眼で異なるため、違和感が生じる。
【0044】
次に、この発明にかかる調整方法につき説明する。この発明における調整時の観察距離を図7に示す。
【0045】
図7に示すJを2以上の整数とすると、最適観察距離の1/Jの距離(D/J)では、開口部を通して左右の眼が見る点の間隔がPの整数倍(JP)になる。そのため、左右の眼に見える干渉縞の明暗の位置が完全に一致し、違和感がなくなり、その画像を観察することにより光学分離装置(パララックスバリア)2の調整が可能となる。
【0046】
Jの値や表示する画像によっては、干渉縞の色や模様も完全に一致し、違和感が完全に除去される。
【0047】
このとき、干渉縞のピッチ(周期)は、E/(J−1)となる。J=2のときは、干渉縞のピッチはEである。
【0048】
以下の関係式から上記のようになることが分かる。
【0049】
【0050】
上記のような関係により、光学分離装置(パララックスバリア)2と液晶表示パネル11との相対位置が合致すれば、干渉縞の色や模様も完全に一致する。この干渉縞等の一致を判断することで調整が容易に行える。この時、液晶表示パネル11に表示させる画像を選べば、より調整が容易になる。以下に、その画像の例を挙げ説明する。
【0051】
図8に示す例では、理解を容易にするために、液晶表示パネル11の画面の幅を眼間距離(E)の4倍にして説明する。また、観察位置は最適観察位置(D)の1/2の距離である。他の例でも同じである。
【0052】
この図8に示す例では、画像を色(柄)の異なる一様画像とし、縞を見ながら調整する。例えば、第1画像を右眼映像用画像とすれば、図8(a)でクロスハッチングを施して示すように、右眼用画像が表示される液晶表示パネルの当該画素に一様模様又は一色の色の映像が表示される。また、第2画像を左眼映像用画像とすれば、図8(b)において点々で施して示すように、左眼用画像が表示される液晶表示パネルの当該画素に第1画像とは異なる一様模様又は一色の色の映像が表示される。
【0053】
このような、第1、第2画像を液晶表示パネルに表示し、最適観察位置(D)の1/2の距離で観察することで、観察者の目には、干渉縞が観察され、その干渉縞を見ながら、光学分離装置(パララックスバリア)2を移動させて調整する。最適観察位置(D)の1/2の距離で位置あわせが完了すると、眼間距離Eの幅に相当する第1画像、第2画像の干渉縞が観察できる。この結果を得るように調整することで、簡単に調整が行える。この調整において、一方の画像を黒、他方の画像を白にすると、干渉縞が最も濃くなり、調整し易い。
【0054】
図9に示す例は、どの様に位置ずれが発生しているかを容易に判断できるような画像を表示したものである。このため、少なくとも一方の画像に、縞の状態が確認できる画像を付加している。この図9の例では、図9(b)に示すように、第2画像に縞の状態が確認できる画像を付加している。第2画像の上下端部にそれぞれ眼間距離Eを隔てて第1画像の画像を付加している。
【0055】
このような第1画像、第2画像を液晶表示パネルに表示し、最適観察位置(D)の1/2の距離で観察すると、液晶表示パネルと光学分離装置(パララックスバリア)2との相対位置に回転ずれが発生していると、図9(c)に示すように、縞が斜めになった状態で観察される。このように観察した場合には、回転調整を行い縞が真っ直ぐな状態になるように調整を行う。
【0056】
液晶表示パネルと光学分離装置(パララックスバリア)2との相対位置に水平の位置ずれが発生していると、図9(d)に示すように、第2の画像の付加した画像が一部だけ観察される。このように観察した場合には、光学分離装置(パララックスバリア)2を水平移動させ、付加した画像が見えなくなるまで調整を行う。
【0057】
また、逆視状態で水平の位置ずれが発生していると、図9(e)に示すように、第2の画像の付加した画像が完全に観察される。このように観察した場合には、適視距離では逆視状態であると判断できる。このような場合には、液晶表示パネルに表示する左右の画像を入れ替えることでも対応できるが、画像を入れ替えない場合には、光学分離装置(パララックスバリア)2を水平移動させ、付加した画像が見えなくなるまで調整を行う。画像入れ替えなどの表示による調整が不要なので、ユーザの負担が減少する。そして、位置合わせが完了すると、図9(f)に示す画像が観察される。図9(f)に示す状態になれば、適視距離で正視状態で位置合わせが完了したことになる。
【0058】
図10に他の調整画像の例を示す。図10に示すものは、画像を、同じ色(柄)で配置が逆の帯状画像とし、全面が一様になるように位置合わせする。帯は中央が境界となるように描画する。図10(a)、図10(b)に示すように、両者の画像は中央を境界として、逆のパターンである。尚、帯の幅は、必ずしも眼間距離Eと一致する必要はない。また、少なくとも一方の画像に、縞の状態が確認できる画像を付加しておくと調整がし易い。この図10の例では両方の画像に付加している。)
【0059】
このような第1画像、第2画像を液晶表示パネルに表示し、最適観察位置(D)の1/2の距離で観察すると、位置合わせが完了すると、図10(c)に示すように、一様な画面になる。
【0060】
図11に更に他の調整画像の例を示す。図11に示すものは、同図(a)、(b)に示すように、画像を、同じ色(柄)の下地で異なる色(柄)の帯状画像とする。そして、同図(c)に示すように、同じ色(柄)のみが見えて全面が一様になるように位置合わせする。
【0061】
尚、図示はしないが、少なくとも一方の画像に、縞の状態が確認できる画像を付加しておくと調整がし易い。
【0062】
このような第1画像、第2画像を液晶表示パネルに表示し、最適観察位置(D)の1/2の距離で観察すると、位置合わせが完了すると、図11(c)に示すように、一様な画面になる。
【0063】
図12に更に他の調整画像の例を示す。図12に示すものは、同図(a)、(b)に示すように、画像を、同じ色(柄)の下地で異なる色(柄)の帯状画像とする。そして、同図(c)に示すように、異なる色(柄)による縞模様になるように位置合わせする。
【0064】
尚、少なくとも一方の画像に、縞の状態が確認できる画像を付加しておくと調整がし易い。この図12の例では、両方の画像に付加している。
【0065】
図13に更に異なる調整画像の例を示す。この図13に示すものは、画像の一部領域の輝度を低くし、観察者の両眼を映して正面位置を確認し易くしたものである。
【0066】
次に多眼式の例につき説明する。多眼式の場合も同様で、表示装置の真正面にいずれかの視点のペアが位置するように微調整する。ペアが正しくない場合は、各画像の表示画素を変更することで変換できる。図14は、水平4眼式における最適観察距離での映像の見え方を示す模式図である。
【0067】
液晶表示パネル11に視点1,2,3,4の映像が順次表示される。この液晶表示パネル11の観察者側に距離Gだけ離れてパララックスバリア基板21が配置される。パララックスバリア基板21には、ストライプ状の遮光薄膜21aが設けられている。遮光膜21a、21a間の開口部21bを通過した一対のペアの映像光を観察者が観察する。
【0068】
図15に示すJを2以上の整数とすると、最適観察距離の1/Jの距離(D/J)では、開口部を通して左右の眼が見る点の間隔がPの整数倍(JP)になる。このように、多眼式でも2眼式と同様の議論がなりたち、D/Jの距離で干渉縞の明暗が重なる。このことから前述した2眼式の場合と同様に、画像を観察することにより光学分離装置(パララックスバリア)2の調整が行える。
【0069】
図16に表示させる画像の例を示す。理解を容易にするために、液晶表示パネル11の画面の幅を眼間距離(E)の4倍にして説明する。また、観察位置は最適観察位置(D)の1/2の距離である。他の例でも同じである。図16(a)に示すように、全ての視点用に異なる画像を表示する。このように表示すると、(b)に示すように、D/2の距離で左右の眼に異なる画像が見えて調整しにくい。そこで、表示させる画像を調整しやすい画像にする。
【0070】
図17に水平4眼式の調整画像の例を示す。図17(a)に示すように、正面に対応する1視点用にのみ異なる画像を表示し、他は同じ画像を表示する。このような画像を表示すると、調整完了時には図17(b)に示すように、干渉縞が濃くなる、あるいは色や模様が付くため分かりやすくなる。調整は、片眼の画像により調整ができる。
【0071】
尚、少なくとも一つの画像に、縞の状態が確認できる画像を付加しておくと調整がし易い。図17の例では、全ての画像に付加している。
【0072】
図18に水平4眼式の調整画像の他の例を示す。図18(a)に示すように、正面に対応する1視点用にのみ帯状の画像を表示し、他は同じ画像を表示する。このような画像を表示すると、調整完了時には図18(b)に示すように、片眼の画像のみ帯状画像が見える。片眼の画像にのみ帯状の画像が見えるように調整する。
【0073】
尚、少なくとも一つの画像に、縞の状態が確認できる画像を付加しておくと調整がし易い。図18の例では、全ての画像に付加している。
【0074】
図19に水平4眼式の調整画像の更に他の例を示す。図19(a)に示すように、偶数視点と奇数視点にグループ分けし、それぞれに同じ画像を表示する。調整完了時には図19(b)に示すように、D/2の距離で左右の眼に同じ画像が見える。この例では、両眼での調整ができる。
【0075】
尚、少なくとも一つの画像に、縞の状態が確認できる画像を付加しておくと調整がし易い。図19では全ての画像に付加している。
【0076】
また、正面に対応する視点用の画像に印(図19では●)を付加すると、視点と画像の対応も正しく調整できる。
【0077】
図20に水平4眼式の調整画像の異なる例を示す。図20の例では、偶数視点と奇数視点にグループ分けし、それぞれに帯状画像にしたものである。調整完了時には図20(b)に示すように、D/2の距離で左右の眼に同じ画像が見える。この例では、両眼での調整ができる。
【0078】
尚、少なくとも一つの画像に、縞の状態が確認できる画像を付加しておくと調整がし易い。図20では全ての画像に付加している。
【0079】
また、正面に対応する視点用の画像に印(図20では●)を付加すると、視点と画像の対応も正しく調整できる。
【0080】
図21に水平4眼式の調整画像の更に異なる例を示す。図21の例では、偶数視点と奇数視点にグループ分けし、それぞれに同じ模様の帯状画像にしたものである。調整完了時には図21(b)に示すように、D/2の距離で左右の眼に同じ画像が見える。この例では、両眼での調整ができる。
【0081】
尚、少なくとも一つの画像に、縞の状態が確認できる画像を付加しておくと調整がし易い。
【0082】
また、正面に対応する視点用の画像に印(図21では●)を付加すると、視点と画像の対応も正しく調整できる。
【0083】
次に、垂直方向にも複数の視点を有する場合の調整につき図22に従い説明する。
【0084】
水平方向に関しては水平のみの多眼式と同じ考え方で調整が可能である。回転調整については、水平方向と垂直方向の一方の軸で調整すれば他方の軸についても自動的に調整される。水平方向で調整する場合は、垂直方向には同じ画像を表示してもよい。
【0085】
図22(a)に示す画像を与えれば、D/2の距離では、左右の眼に図22(b)に示す映像が観察される。
【0086】
各視点用の画像は、方形画像や垂直方向の帯状画像でもよい。また、正面に対応する視点用の画像に印(図では●)を付加すると、視点と画像の対応も正しく調整できる。
【0087】
尚、水平7眼式のように、厳密に正面に対応する2視点がない場合は、例えば中央近傍の2視点である4と5を選択すればよい。
【0088】
上記した実施形態は、光学分離装置として、パララックスバリア方式を用いたものを説明したが、レンチキュラレンズ方式やマイクロポールを用いた偏光メガネ方式など、モアレを発生させることができるいずれの方式においても同様の手法で調整が可能である。パララックスバリア、レンチキュラレンズ、ピンホールなどを斜めに配置するような方式においても、調整時の観察位置を考慮した適切な画像を適切に合成した画像により調整が可能である。
【0089】
次に、ピンホールを斜めに配置したパララックスバリアを用いた場合につき説明する。図23乃至図26に、視点数が4で、ピンホールを斜めに配置したパララックスバリアを用いた場合につき説明する。図23は、液晶表示画面に表示される画素の関係を示す模式図、図24は、この表示画面に対応するパララックスバリアを示す模式図である。
【0090】
図23に示すように、左右方向、上下方向共に”4””3””2””1”の順序で繰り返して4つの視点に対応する画像が合成されて表示される。この表示画面に対応して、図24に示すように、パララックスバリアは、階段状にピンホール20aが形成された斜めストライプ状のバリア部21aが設けられている。このパララックスバリアを用いると、図25、図26に示すように、左右の眼に隣接する視点の画像が分離されて与えられる。図25は、適視距離において、左眼で図23に示す表示画面を見た状態を、図26は、適視距離において、右眼で図23に示した表示画面を見た状態を示す模式図である。
【0091】
表示画面とパララックスバリア基板の位置関係を調整すると、図25、図26に示すように、この例では、左右の眼に2、3の視点からの映像が観察される。
【0092】
さて、このように構成されたピンホールを斜めに配置したパララックスバリアを用いた場合の調整方法につき説明する。適視距離においては、上記した図25、図26に示すように、左右の眼にそれぞれ1つの視点、この例では2、3の視点からの画像を観察することができる。しかし、適視位置より近くから観察すると、異なる視点からの画像を観察することになる。図27及び図28にパララックスバリアと表示パネルとの位置調整が終了した時の表示装置において、適視距離の半分の距離で観察した様子を示す。図27は、適視距離の半分の距離において、左眼で図23に示す表示画面を見た状態を、図28は、適視距離の半分の距離において、右眼で図23に示した表示画面を見た状態を示す模式図である。
【0093】
左右の眼の正面付近は、眼とピンホールと画素との位置関係がほとんど変わらないので、適視距離と同じ視点の画像が見える。しかし、その他の領域は、眼とピンホールと画素との位置関係が変わるため、異なる視点の画像が見える。図29は、左右の眼に大まかにどの視点の画像が見えているかを示す模式図であり、図29(a)は、左眼に見える画像、同(b)は右眼に見える画像をそれぞれ示す。このように、左右の眼には複数の視点、この実施形態では4つの視点の画像が観察される。図30は、各画像の中で左右の眼が実際に見ている領域を示す、(a)は視点1の画像において左右の眼が実際に見ている領域、(b)は視点2の画像において左右の眼が実際に見ている領域、(c)は視点3の画像において左右の眼が実際に見ている領域、(d)は視点4の画像において左右の眼が実際に見ている領域を示している。
【0094】
調整画像を作る際には、図29及び図30を参考にし、図31の(a)から(d)に示すように、各領域の色や表示する文字などを決めればよい。この図31において、(a)は視点1の画像において左右の眼が見ている領域、(b)は視点2の画像において左右の眼が見ている領域、(c)は視点3の画像において左右の眼が見ている領域、(d)は視点4の画像において左右の眼が見ている領域を示す。この例では、左右眼に同じ色(図中括弧内の色)の模様を見せ、かつ、それぞれの眼の正面にだけ文字(L),(R)を見せるような画像を作成している。
【0095】
このような画像を形成することで、図32に示すように、左右の眼に赤と青の同じ縞模様が見える。図32において、(a)は、左眼に見える画像、同(b)は右眼に見える画像をそれぞれ示す。なお、色の書いていない部分の色はどのような色でも良い。
【0096】
ここで、文字を省略すると、画像1と3、画像2と4の区別がなくなるので、調整画像としては不十分である。逆に色を省略し、文字のみの場合は調整画像として効果がある。この場合は全画像の背景色が白などで統一されるが、薄く明暗のモアレは見えるので、これを見ながら回転方向の調整を行い、文字の見え方で水平方向の調整を行なえばよい。
【0097】
次に、具体的な調整画像の例を図33に示す。図33において、(a)は視点1の画像において左右の眼が見ている領域、(b)は視点2の画像において左右の眼が見ている領域、(c)は視点3の画像において左右の眼が見ている領域、(d)は視点4の画像において左右の眼が見ている領域を示す。モアレを見ている状態では、画像の境界付近は2つの視点画像が混ざる領域となる。ここでは、この画像の境界となる上下の部分に、縞の状態が確認できる画像として黒い帯の画像を付加している。この黒い帯の中に描かれた全画像に共通の画像が、モアレを合わせる目標となる。これにより調整完了時の見え方が、図34のように上下に同じ色もしくは模様となる。なお、垂直画素ピッチが水平画素ピッチのn倍の時、水平モアレピッチは眼間距離に等しく、垂直モアレピッチは眼間距離のn倍となる。例えば、カラー画像の場合には、垂直画素ピッチが3倍となる。
【0098】
図35は、更に他の具体的な調整画像の例を示し、画像に「L」及び「R」の文字を入れる例を示している。図35において、(a)は視点1の画像において左右の眼が見ている領域、(b)は視点2の画像において左右の眼が見ている領域、(c)は視点3の画像において左右の眼が見ている領域、(d)は視点4の画像において左右の眼が見ている領域を示す。この図35に示す調整画像を用いると、調整完了時には、図36(a)(b)に示すように画像が観察できる。図36において、(a)は、左眼に見える画像、同(b)は右眼に見える画像をそれぞれ示す。、右眼では「R」が、左眼では「L」が見える。なお、調整においては中央付近のモアレのみが見えればよいので、ここでは不要な領域を一定の色や模様としている。
【0099】
図37は、更に異なる具体的な調整画像の例を示し、左右の眼で見える文字や画像が、両方で意味をもつように作られている。図37において、(a)は視点1の画像において左右の眼が見ている領域、(b)は視点2の画像において左右の眼が見ている領域、(c)は視点3の画像において左右の眼が見ている領域、(d)は視点4の画像において左右の眼が見ている領域を示す。この図36に示す調整画像を用いると、図37に示すように、左右の眼で見た状態で、意味のある言葉や顔の画像となっている。
【0100】
図示しないが、全画像に共通の固定パターンに、最終的にどのような文字、言葉、図などが見えるべきかを示してもよい。
【0101】
次に、より視点数が多い場合について説明する。なお、ここでは水平方向のモアレのみを説明する。図39は、パララックスバリア21のある開口部と8つの異なる視点に対応する画素との関係を示す模式図である。この図39の例では、適視距離では右眼が「5」、左眼が「4」を観察する状態である。そして、調整完了時においてモアレを見る距離では、左右の眼に見える画像は図40のようになる。図40において、(a)は左眼に見える画像、(b)は右眼に見える画像を示している。この図40から分かるように、右眼の正面は「5」で左眼の正面は「4」となっている。この状態でバリアが左にずれると、適視距離では右眼が「6」、左眼が「5」を見る状態となるので、モアレを見る距離では図41(a)のようになる。逆にバリアが右にずれると、適視距離では右眼が「4」、左眼が「3」を見る状態となるので、モアレを見る距離では図41(b)のようになる。
【0102】
図42は、このような場合の各視点の調整画像の例である。(a)は視点1の画像において左右の眼が見ている領域、(b)は視点2の画像において左右の眼が見ている領域、(c)は視点3の画像において左右の眼が見ている領域、(d)は視点4の画像において左右の眼が見ている領域、(e)は視点5の画像において左右の眼が見ている領域、(f)は視点6の画像において左右の眼が見ている領域、(g)は視点7の画像において左右の眼が見ている領域、(h)は視点8の画像において左右の眼が見ている領域を示す。
【0103】
調整完了時には、図43に示すように矢印は見えないが、バリアが左右にずれた状態では、図44(a)、(b)のように調整の方向を示す矢印が右眼もしくは左眼に見える。視点数が多いと水平方向の調整範囲が広くなるので、このような手法で正しい位置が近づいていることを示すことができる。なお、ここでは調整の方向はバリアを移動すべき方向としているが、モアレが移動すべき方向としてもよい。図40、図41からバリアの移動と画像の移動、つまりモアレの移動は逆であることがわかる。
【0104】
視点が多い場合は、必ずしも正面の画像が正確に合っている必要はない。そこで、中心付近の視点の画像を他と異なる画像とするだけでも調整は可能である。図45の例では、視点3〜6の画像に白帯を表示し、正面で画面中央付近に白い筋が見えるように調整する。
【0105】
尚、図45において、(a)は視点1の画像において左右の眼が見ている領域、(b)は視点2の画像において左右の眼が見ている領域、(c)は視点3の画像において左右の眼が見ている領域、(d)は視点4の画像において左右の眼が見ている領域、(e)は視点5の画像において左右の眼が見ている領域、(f)は視点6の画像において左右の眼が見ている領域、(g)は視点7の画像において左右の眼が見ている領域、(h)は視点8の画像において左右の眼が見ている領域を示す。
【0106】
以上の例で、視点数が奇数、例えば7の場合は両端の画像1もしくは画像8を省けばよいし、図45の例では画像3〜6のうちのひとつを省いて白帯を表示する画像を3つにしても良い。
【0107】
また、矢印は垂直方向の調整にも使用でき、見える矢印の関係から回転方向の調整も行うことができる。
【0108】
また、各領域の色、模様、文字や画像、矢印を表示する位置などは以上の例と同じである必要はない。
【0109】
また、バリアは以上の例とは異なるものでもよく、例えば、図46のような形状のもが考えられる。
【0110】
尚、上記実施形態においては、画面幅を全て眼間距離の4倍として説明したが、これに限定されるものではない。
【0111】
また、モアレを観察する距離を適視距離の1/2として説明したが、1/3などの場合も同様の手法で調整画像が作成できる。
【0112】
次に、これらの調整をソフトウェアで指示しながら対話形式に行う例につき説明する。図47は、液晶ディスプレイ装置1に表示される画像の例を示す模式図であり、画像には調整のためのつまみを矢印で示し、調整が完了した時の見え方を表示している。このような画像を調整の各段階で表示して調整する。
【0113】
この調整方法が適用される立体映像表示システム構成を図48に示す。図48は立体映像表示装置のシステム構成を示すブロック図であり、ディスプレイ100には上記した映像分離装置2が装着されている。ディスプレイ装置100には、液晶表示パネルを備える。この液晶表示パネルには、図23に示すように複数の視点からの画像が表示される。映像処理回路102は、画像メモリ105に一旦保持された複数の視点の画像データを取り込み、所定の信号処理を施し、映像ドライブ回路101に与える。映像ドライブ回路101は、与えられた画像信号に基づきドライバを駆動し、ディスプレイ装置100に所定の画像を表示させる。コントローラ103はマイクロコンピュータにより構成され、プログラムメモリ104に格納されたプログラムに基づき各ブロックを制御する。このプログラムメモリ104には、各種動作を制御するプログラムの他、この実施形態においては、後述する画像調整用プログラムが格納され、画像調整動作をユーザに対して対話式に動作を行えるように制御する。
【0114】
この画像調整用プログラムは、例えば、CD−ROMなどに格納され、このROMからシステムにインストールすることにより利用される。立体画像データはインターフェース106を介して画像メモリ105に取り込まれる。
【0115】
このようなシステムにおいて、位置調整をソフトウェアで指示しながら対話形式に行う手順につき、図49、図50のフローチャート並びに図51から図57に示す表示画面の例に参照して説明する。
【0116】
位置調整動作を開始させると、ディスプレイ装置100に図51に示すような調整初期画面を表示させる(ステップS1)。初期調整画面は、調整に必要なつまみを矢印で示し、回転調整が完了した時の見え方を表示する。続いて、調整完了動作をユーザが行うか否か待機する(ステップS2)。ユーザは調整が終了するとリターンキーや調整完了ボタンをマウスなどのポインティングデバイスを用いて指示すると動作が終了する。調整完了動作が行われない場合には、調整方法の指示があるまで待機し(ステップS3)、調整方法が指示されると次の調整画面である高さ調整の指示の画面をディスプレイ装置100に表示させる(ステップS4)。ディスプレイ装置100には、図52に示す表示がなされる。
【0117】
ユーザはディスプレイ装置100に表示された指示に従い、映像分離装置2を構成するフィルタキットの背面が液晶表示画面に密着する高さに調整して取り付ける。続いて、次入力されるまで待機し(ステップS5)、次の指示動作が行われると、次に進むという指示か否か判断される(ステップS6)。指示が次に進むでない場合にはステップS7へ進み、次に進むの場合にはステップS8に進む。ステップS7においては、戻るという指示か否か判断され、戻るという指示であれば、ステップS1に戻り、初期画面に戻る。戻るでない場合には、この実施形態では完了(OK)を指示したと判断し、動作が終了する。
【0118】
ステップS8においては、次の調整画面である観察位置調整の指示の画面をディスプレイ装置100に表示させる。ディスプレイ装置100には、図53に示す表示がなされる。図53の表示に従いユーザが観察位置を調整すると、次入力されるまで待機し(ステップS9)、次の指示動作が行われると、次に進むという指示か否か判断される(ステップS10)。指示が次に進むでない場合にはステップS11へ進み、次に進むの場合にはステップS12に進む。ステップS11においては、戻るという指示か否か判断され、戻るという指示であれば、ステップS4に戻り、高さ調整の画面に戻る。戻るでない場合には、この実施形態では完了(OK)を指示したと判断し、動作が終了する。
【0119】
ステップS12においては、次の調整画面である斜め調整の指示の画面をディスプレイ装置100に表示させる。ディスプレイ装置100には、図54に示す表示がなされる。図54の表示に従いユーザが斜め調整つまみを回して斜め位置の観察位置を調整すると、次入力されるまで待機し(ステップS13)、次の指示動作が行われると、次に進むという指示か否か判断される(ステップS14)。指示が次に進むでない場合にはステップS15へ進み、次に進むの場合にはステップS16に進む。ステップS15においては、戻るという指示か否か判断され、戻るという指示であれば、ステップS8に戻り、観察位置調整の画面に戻る。戻るでない場合には、この実施形態では完了(OK)を指示したと判断し、動作が終了する。
【0120】
ステップS16においては、次の調整画面である観察位置調整の指示の画面をディスプレイ装置100に表示させる。ディスプレイ装置100には、図55に示す表示がなされる。図55の表示に従いユーザが画面の中央に観察位置を調整すると、次入力されるまで待機し(ステップS17)、次の指示動作が行われると、次に進むという指示か否か判断される(ステップS18)。指示が次に進むでない場合にはステップS19へ進み、次に進むの場合にはステップS20に進む。ステップS19においては、戻るという指示か否か判断され、戻るという指示であれば、ステップS12に戻り、斜め調整の画面に戻る。戻るでない場合には、この実施形態では完了(OK)を指示したと判断し、動作が終了する。
【0121】
ステップS20においては、次の調整画面である水平位置調整の指示の画面をディスプレイ装置100に表示させる。ディスプレイ装置100には、図56に示す表示がなされる。図56の表示に従いユーザが水平移動調整つまみを用いて水平位置を調整すると、次入力されるまで待機し(ステップS21)、次の指示動作が行われると、次に進むという指示か否か判断される(ステップS22)。指示が次に進むでない場合にはステップS23へ進み、次に進むの場合にはステップS24に進む。ステップS23においては、戻るという指示か否か判断され、戻るという指示であれば、ステップS16に戻り、観察調整の画面に戻る。戻るでない場合には、この実施形態では完了(OK)を指示したと判断し、動作が終了する。そして、ステップS24においては、ディスプレイ装置100に位置調整が完了したことを表す画像を表示し、ユーザに確認を促す。ユーザは調整が終了するとリターンキーや図示していないOKボタンを押す。という具合である。このようにして調整が容易に行える。
【0122】
また、上記した実施形態は、光学分離装置が着脱自在のものに適用する場合につき説明したが、光学分離装置を位置調整後、表示パネルに固定する立体映像表示装置にも後調整や画像調整に適用できることは言うまでもない。
【0123】
また、上記した実施形態においては、映像表示装置として、液晶表示ディスプレイ装置を用いたが、他の表示装置、例えばプラズマディスプレイ、リアプロジェクション装置、有機EL発光デバイスを用いた装置などを用いることもできる。
【0124】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明によれば、左右の眼に見える干渉縞の明暗の位置が完全に一致し、違和感がなくなり、その画像を観察することにより光学分離装置の調整を容易に行える。また、適視距離より近い距離で調整を行うことができるので、適視距離が遠い立体表示装置であっても調整時には光学分離装置に手が届き、調整画像を見ながら容易に調整を行える。
【0125】
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用される液晶ディスプレイ装置を示す正面図である。
【図2】この発明が適用して好適な光学分離装置を示す正面図である。
【図3】この光学分離装置を液晶ディスプレイ装置に取り付ける状態を示す正面図である。
【図4】この光学分離装置を液晶ディスプレイ装置に取り付けた状態を示す正面図である。
【図5】この光学分離装置を液晶ディスプレイ装置に取り付けた状態を示す側面図である。
【図6】2眼式立体映像表示装置における最適観察距離での映像の見え方を示す模式図である。
【図7】この発明における調整時の観察距離での映像の見え方を示す模式図である。
【図8】この発明における調整画像の例を示す図である。
【図9】この発明における調整画像の例を示す図である。
【図10】この発明における他の調整画像の例を示す図である。
【図11】この発明における更に他の調整画像の例を示す図である。
【図12】この発明における異なる調整画像の例を示す図である。
【図13】この発明における更に異なる調整画像の例を示す図である。
【図14】水平4眼式立体映像表示装置における最適観察距離での映像の見え方を示す模式図である。
【図15】水平4眼式立体映像表示装置における調整時の観察距離での映像の見え方を示す模式図である。
【図16】水平4眼式立体映像表示装置での表示画像を示す図である。
【図17】この発明における水平4眼式立体映像表示装置での調整画像の例を示す図である。
【図18】この発明における水平4眼式立体映像表示装置での他の調整画像の例を示す図である。
【図19】この発明における水平4眼式立体映像表示装置での更に他の調整画像の例を示す図である。
【図20】この発明における水平4眼式立体映像表示装置での異なる調整画像の例を示す図である。
【図21】この発明における水平4眼式立体映像表示装置での更に異なる調整画像の例を示す図である。
【図22】垂直にも複数の視点を有する立体映像表示装置での調整画像を示す図である。
【図23】斜めバリアを用いたときの液晶表示画面に表示される画素の関係を示す模式図である。
【図24】図23の表示画面に対応するパララックスバリアを示す模式図である。
【図25】適視距離において、左眼で図23に示す表示画面を見た状態を示す模式図である。
【図26】適視距離において、右眼で図23に示した表示画面を見た状態を示す模式図である。
【図27】適視距離の半分の距離において、左眼で図23に示す表示画面を見た状態を示す模式図である。
【図28】適視距離の半分の距離において、右眼で図23に示した表示画面を見た状態を示す模式図である。
【図29】左右の眼に大まかにどの視点の画像が見えているかを示す模式図であり、(a)は、左眼に見える画像、同(b)は右眼に見える画像をそれぞれ示す。
【図30】各画像の中で左右の眼が実際に見ている領域を示す模式図であり、(a)は視点1の画像において左右の眼が実際に見ている領域、(b)は視点2の画像において左右の眼が実際に見ている領域、(c)は視点3の画像において左右の眼が実際に見ている領域、(d)は視点4の画像において左右の眼が実際に見ている領域を示す。
【図31】調整画像の一例を示す模式図であり、(a)は視点1の画像において左右の眼が見ている領域、(b)は視点2の画像において左右の眼が見ている領域、(c)は視点3の画像において左右の眼が見ている領域、(d)は視点4の画像において左右の眼が見ている領域を示す。
【図32】図31に示す調整画像を観察した状態を示す模式図であり、(a)は、左眼に見える画像、同(b)は右眼に見える画像をそれぞれ示す。
【図33】調整画像の他の例を示す模式図であり、(a)は視点1の画像において左右の眼が見ている領域、(b)は視点2の画像において左右の眼が見ている領域、(c)は視点3の画像において左右の眼が見ている領域、(d)は視点4の画像において左右の眼が見ている領域を示す。
【図34】図33に示す調整画像を観察した状態を示す模式図であり、(a)は、左眼に見える画像、同(b)は右眼に見える画像をそれぞれ示す。
【図35】調整画像の更に他の例を示す模式図であり、(a)は視点1の画像において左右の眼が見ている領域、(b)は視点2の画像において左右の眼が見ている領域、(c)は視点3の画像において左右の眼が見ている領域、(d)は視点4の画像において左右の眼が見ている領域を示す。
【図36】図35に示す調整画像を観察した状態を示す模式図であり、(a)は、左眼に見える画像、同(b)は右眼に見える画像をそれぞれ示す。
【図37】調整画像の異なる例を示す模式図であり、(a)は視点1の画像において左右の眼が見ている領域、(b)は視点2の画像において左右の眼が見ている領域、(c)は視点3の画像において左右の眼が見ている領域、(d)は視点4の画像において左右の眼が見ている領域を示す。
【図38】図31に示す調整画像を観察した状態を示す模式図である。
【図39】パララックスバリアのある開口部と8つの異なる視点に対応する画素との関係を示す模式図である。
【図40】調整完了時においてモアレを見る距離で見える画像を示す模式図であり、(a)は左眼に見える画像、(b)は右眼に見える画像を示している。
【図41】モアレを見る距離でバリアずれた状態を示す模式図であり、(a)は左にずれるた場合、(b)は右にずれた状態を示す。
【図42】調整画像の一例を示す模式図である。
【図43】図42に示す調整画像を観察した状態を示す模式図である。
【図44】図42に示す調整画像でバリアがずれている場合を示す模式図であり、(a)はバリアが左にずれている場合、(b)は右にずれている場合を示す。
【0001】
図42は、このような場合の各視点の調整画像の例である。
【図45】調整画像の一例を示す模式図である。
【図46】パララックスバリアの例を示す平面図である。
【図47】液晶ディスプレイ装置に表示される画像の例を示す模式図である。
【図48】この発明の立体映像表示システムの構成を示すブロック図である。
【図49】この発明の立体映像表示システムの調整画像の制御動作を示すフロー図である。
【図50】この発明の立体映像表示システムの調整画像の制御動作を示すフロー図である。
【図51】この発明の立体映像表示システムの調整画像を示す模式図である。
【図52】この発明の立体映像表示システムの調整画像を示す模式図である。
【図53】この発明の立体映像表示システムの調整画像を示す模式図である。
【図54】この発明の立体映像表示システムの調整画像を示す模式図である。
【図55】この発明の立体映像表示システムの調整画像を示す模式図である。
【図56】この発明の立体映像表示システムの調整画像を示す模式図である。
【図57】この発明の立体映像表示システムの調整画像を示す模式図である。
【符号の説明】
1 液晶ディスプレイ装置
11 液晶パネル
2 光学分離装置
21 パララックスバリア基板
Claims (14)
- 複数の視点からなる映像を表示する映像表示手段と、この映像表示手段の表示面に沿って装着され前記映像表示手段の画素ピッチに対応して設けられた分離手段により前記映像表示手段からの映像光を一対の視点からの映像光として左右の眼に対応して分離する光学分離手段と、を備え、前記映像表示手段に所定の画像を表示させ、最適な観察距離より前記映像表示手段側に近づいた視認位置にて、前記光学分離手段を介して視認される所定の画像の干渉縞の状態に基づき、前記光学分離手段と映像表示手段の相対位置を判断し、前記干渉縞が所定の模様になるように前記光学分離手段と映像表示手段の相対位置を調整することを特徴とする立体映像表示装置の調整方法。
- 前記干渉縞の模様が所定の模様と一致した時に前記光学分離手段と映像表示手段の相対位置が合致した状態と判断することを特徴とする請求項1に記載の立体映像表示装置の調整方法。
- 前記視認位置が、最適な観察距離に対して1/J(但しJは2以上の整数)の距離の位置であることを特徴とする請求項1または2に記載の立体映像表示装置の調整方法。
- 前記所定の画像が、帯状の画像又は一様な画像若しくはその組合せであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の立体映像表示装置の調整方法。
- 前記帯状の画像が、視認位置において発生する干渉縞の周期の整数倍の周期で描画されることを特徴とする請求項4に記載の立体映像表示装置の調整方法。
- 前記帯状の画像が、視認位置において発生する、干渉縞の間隔と等しい幅の画像であることを特徴とする請求項4又は5に記載の立体映像表示装置の調整方法。
- 前記所定の画像に、干渉縞の状態を確認する画像が付加されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の立体映像表示装置の調整方法。
- 前記干渉縞の状態を確認する画像が、調整完了時の干渉縞の見え方を表す画像であることを特徴とする請求項7に記載の立体映像表示装置の調整方法。
- 前記所定の画像が、立体映像表示装置に映る観察者の位置が認識できる範囲の低輝度領域を持つことを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の立体映像表示装置の調整方法。
- 前記所定の画像が、文字又は矢印又は図形もしくはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の立体映像表示装置の調整方法。
- 前記矢印は、調整完了時には見えず、それ以外の状態で光学分離手段を移動すべき方向を示すことを特徴とする請求項10に記載の立体映像表示装置の調整方法。
- 前記矢印は、調整完了時には見えず、それ以外の状態で画像が移動する方向を示すことを特徴とする請求項10に記載の立体映像表示装置の調整方法。
- 前記文字又は図形は、調整完了時に左右の眼で見た際に、意味のある言葉や図形となることを特徴とする請求項10に記載の立体映像表示装置の調整方法。
- 干渉縞の状態を確認する画像を、調整完了時に複数の視点画像が見える領域に付加することを特徴とする請求項8に記載の立体映像表示装置の調整方法。
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