專利名稱：立體圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種立體圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
存在通過利用由彼此相鄰的兩個照相機(jī)拍攝的圖像之間的視差來生成實現(xiàn)三維視覺(3D)的圖像的立體圖像生成裝置。該立體圖像生成裝置在由例如彼此相鄰的兩個照相機(jī)拍攝的圖像中生成并顯示由一個照相機(jī)拍攝的圖像作為左眼用圖像以及由另一個照相機(jī)拍攝的圖像作為右眼用圖像。
視差是針對同一物體的左眼用圖像的位置與右眼用圖像的位置之間的差。在圖像內(nèi)存在的兩個物體中，由于視差量的差異，一個物體顯得相對于另一個物體在深度方向上更近或更遠(yuǎn)。視差量是視差的量值。圖I是例示立體圖像的示例的圖。在圖I中，圖像910是左眼用圖像，并且圖像920是右眼用圖像。這里，物體A、物體B和物體C存在于作為左眼用圖像的圖像910和作為右眼用圖像的圖像920中的每一個中。由于圖像910和圖像920之間的這些物體當(dāng)中的視差，物體A、物體B和物體C對于觀看圖I中的立體圖像的人而言看起來按照此順序從近到遠(yuǎn)地存在。立體圖像生成裝置向用戶的左眼顯示左眼用圖像，向用戶的右眼顯示右眼用圖像，從而使用戶感覺到三維(立體)圖像。立體圖像生成裝置通過利用例如液晶顯示器和用戶佩戴的專用眼鏡來向左眼顯示左眼用圖像，向右眼顯示右眼用圖像，從而使用戶感知到立體視覺。[專利文獻(xiàn)I]日本專利特開2006-235332號公報[專利文獻(xiàn)2]日本專利特開2008-170841號公報[專利文獻(xiàn)3]日本專利特開平06-148763號公報[專利文獻(xiàn)4]日本專利特開平10-174127號公報[專利文獻(xiàn)5]日本專利特開2003-131607號公報
發(fā)明內(nèi)容
此外，某些立體圖像生成裝置被構(gòu)造為通過在液晶顯示器上安裝透鏡片獲得分別對于左眼和右眼可見的不同圖像，而無需使用專用眼鏡。此時，根據(jù)液晶顯示器的像素大小、透鏡片的形狀、液晶顯示器和透鏡片之間的位置關(guān)系等來確定用于視覺識別的最佳位置(視點)。此時，視覺識別立體圖像的用戶可以僅在根據(jù)透鏡片的透鏡形狀、材料、位置等確定的一個位置從視覺上識別立體圖像。本發(fā)明所公開的技術(shù)旨在提供一種能夠在用于視覺識別的多個位置進(jìn)行視覺識別的立體圖像生成裝置。本公開的技術(shù)采用以下裝置來解決上述問題。也就是說，根據(jù)第一方面，一種立體圖像顯示裝置，所述立體圖像顯示裝置具有顯示裝置，所述顯示裝置包括顯示面；第一光學(xué)單元，所述第一光學(xué)單元與所述顯示裝置的所述顯示面平行地且與所述顯示面相鄰地安裝，一個表面包括第一凸部和第一平面部，而另一個表面是平面，經(jīng)由所述第一凸部在第一成像點處形成來自所述顯示面的光的像；以及第二光學(xué)單元，所述第二光學(xué)單元與所述第一光學(xué)單元平行地且與所述第一光學(xué)單元相鄰地安裝，一個表面包括第二凸部和第二平面部，而另一個表面是平面，經(jīng)由所述第二凸部在與所述第一成像點不同的第二成像點處形成來自所述顯示面的光的像，其中，來自所述顯示面的、經(jīng)由所述第一凸部在所述第一成像點處成像的光穿過所述第二平面部，來自所述顯示面并且穿過所述第一平面部和所述第二凸部的光在所述第二成像點處成像，并且所述第一成像點和所述第二成像點設(shè)置在距離所述顯示面不同的距離處。根據(jù)本公開的實施方式，可以提供能夠在用于視覺識別的多個位置進(jìn)行視覺識別 的立體圖像生成裝置。
圖I是例示立體圖像的示例的圖。圖2是描繪實施方式中的立體圖像顯示裝置的構(gòu)造的示例的圖。圖3是例示立體圖像生成裝置的功能塊的示例的圖。圖4是例示信息處理裝置的硬件構(gòu)造的示例的圖。圖5是例示立體圖像生成裝置100的截面的示例的圖。圖6是例示如何布置第一透鏡和第二透鏡以及如何在顯示裝置的屏幕上設(shè)置像素的圖。圖7是描繪當(dāng)視點移動時的示例的圖。圖8是例示立體圖像生成裝置的操作流程的示例的流程圖。圖9是描繪如何將透鏡片附接至顯示裝置的示例的圖。圖10例示了顯示說明在顯示裝置102上無法顯示立體圖像的聲明(消息)的示例。圖11是例示第一光學(xué)單元和第二光學(xué)單元的修改例的圖。圖12是例示光學(xué)單元和顯示裝置的修改例的圖。圖13是例示在與顯示裝置傾斜的方向上布置第一透鏡和第二透鏡的示例的圖。圖14是例示第一光學(xué)單元和第二光學(xué)單元的修改例(I)的圖。圖15是例示第一光學(xué)單元和第二光學(xué)單元的修改例(2)的圖。圖16是例示第一光學(xué)單元和第二光學(xué)單元的修改例(3)的圖。
具體實施例方式下文將參照附圖描述實施方式。實施方式的構(gòu)造是示例，并且本公開的構(gòu)造不限于本公開的實施方式的具體構(gòu)造。本公開的構(gòu)造的實現(xiàn)可以涉及適當(dāng)?shù)夭捎门c實施方式對應(yīng)的具體構(gòu)造。此處，由立體圖像生成裝置顯示的立體圖像也可以是動態(tài)圖像(運(yùn)動圖片)和靜態(tài)圖像。[實施方式]
圖2是描繪實施方式的立體圖像生成裝置的構(gòu)造的示例的圖。立體圖像生成裝置100包括顯示裝置102、第一光學(xué)單元104和第二光學(xué)單元106。通過如圖2所示按照顯示裝置102、第一光學(xué)單元104和第二光學(xué)單元106的順序進(jìn)行布置來構(gòu)造立體圖像生成裝置100。顯示裝置102、第一光學(xué)單元104和第二光學(xué)單元106基本上平行地布置。顯示裝置102例如是液晶顯示器。顯示裝置102響應(yīng)于輸入的指令顯示圖像。顯示裝置102在布置有第一光學(xué)單元104和第二光學(xué)單元106的一側(cè)的表面上顯示圖像。第一光學(xué)單元104包括位于顯示裝置102側(cè)的表面上的多個第一透鏡和平面部分，各第一透鏡采用雙凸透鏡的形狀。第一光學(xué)單元104的外表面(與顯示裝置102側(cè)的表面相對的表面)是平的。第一光學(xué)單元104的外表面可以與第二光學(xué)單元106鄰接。第一透鏡和平面部分被安裝為與顯示裝置的屏幕的像素陣列(顯示元件的陣列)的縱向平行。 第二光學(xué)單兀106包括位于外表面(與顯不裝置102側(cè)的表面相對的表面)上的多個第二透鏡和平面部分，各第二透鏡采用雙凸透鏡的形狀。第二光學(xué)單元106的顯示裝置102側(cè)的表面是平的。第二光學(xué)單元106的顯示裝置102側(cè)的表面可以與第一光學(xué)單元104鄰接。第二透鏡和平面部分被安裝為與顯示裝置的屏幕的像素陣列(顯示元件的陣列)的縱向平行。第一光學(xué)單元104和第二光學(xué)單元106的全部表面可以由透明平板保護(hù)。用于第一光學(xué)單元104和第二光學(xué)單元106的透鏡是采用一系列半圓拱(Quonset)形狀的曲面透鏡(平凸透鏡)。用于第一光學(xué)單元104和第二光學(xué)單元106的透鏡對應(yīng)于第一光學(xué)單元104和第二光學(xué)單元106的凸部。采取半圓拱形狀的曲面透鏡的形狀是在平面的法線方向上對用平面上的直線切斷例如平面上的閉曲線(例如，橢圓)的情況下由閉曲線和直線所包圍的一個部分進(jìn)行掃描時形成的三維形狀。采取半圓拱形狀的曲面透鏡的形狀也可以是用與圓柱(或橢圓柱)的高度方向上的直線平行的平面切斷例如圓柱(或橢圓柱)時形成的一側(cè)的三維形狀。第一光學(xué)單元104和第二光學(xué)單元106可以集成也可以分離。圖3是例示立體圖像生成裝置的功能塊的示例的圖。立體圖像生成裝置100包括控制單元110、存儲單元120、發(fā)送/接收單元130以及顯示單元140。顯示單元140、控制單元110、存儲單元120以及發(fā)送/接收單元130經(jīng)由總線進(jìn)行連接?？刂茊卧?10執(zhí)行存儲在存儲單元120中的程序等，并且指示顯示單元140顯示預(yù)定圖像。存儲單元120存儲由控制單元110執(zhí)行的程序以及用于該程序的各種數(shù)據(jù)。存儲單元120存儲顯示在顯示裝置102上的立體圖像的數(shù)據(jù)(例如，左眼用圖像數(shù)據(jù)以及右眼用圖像數(shù)據(jù))。存儲單元120也可以存儲關(guān)于各種類型的透鏡片的信息。發(fā)送/接收單元130根據(jù)從控制單元110給出的指令經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)等執(zhí)行與外部裝置的通信。發(fā)送/接收單元130可以接收由開關(guān)等檢測到的信號。顯示單元140根據(jù)從控制單元110給出的指令在顯示裝置102上顯示預(yù)定圖像。通過利用例如個人電腦(PC :Personal Computer)的通用計算機(jī)、例如工作站(WS ffork Station)和PDA(個人數(shù)字助理)的專用或通用計算機(jī)、或者安裝在計算機(jī)上的電子設(shè)備可以實現(xiàn)立體圖像生成裝置100。此外，可以利用例如智能電話、移動電話和車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的專用或通用計算機(jī)、或者安裝在計算機(jī)上的電子設(shè)備來實現(xiàn)立體圖像生成裝置100。計算機(jī)也被稱為信息處理裝置。圖4是例示信息處理裝置的硬件構(gòu)造的示例的圖。通過如在例如圖4中所描述的信息處理裝置1000來實現(xiàn)各立體圖像生成裝置100。信息處理裝置1000包括CPU (中央處理器)1002、存儲器1004、存儲單元1006、輸入單元1008、輸出單元1010和通信單元1012。在信息處理裝置1000中，CPU1002將存儲在記錄單元1006中的程序載入存儲器1004的工作區(qū)并且執(zhí)行程序，因而通過執(zhí)行程序控制外圍設(shè)備，從而實現(xiàn)滿足預(yù)定目的的功能。CPU1002根據(jù)存儲在存儲單元1006中的程序執(zhí)行處理。CPU1002在存儲器1004中緩存程序和數(shù)據(jù) ，并且在其中部署工作區(qū)。存儲器1004包括例如RAM(隨機(jī)存取存儲器)和ROM(只讀存儲器)。存儲器1004是主存儲裝置。存儲單元1006以可讀/可寫的方式將各種類型的程序和各種類型的數(shù)據(jù)存儲在記錄介質(zhì)中。存儲單元1006被例示為例如EPR0M(可擦除可編程ROM)、固態(tài)驅(qū)動器(SSD Solid State Drive)和硬盤驅(qū)動器(HDD Hard Disk Drive)。存儲單兀1006還被例不為例如⑶(光盤)驅(qū)動器、DVD (數(shù)字多功能光盤)驅(qū)動器、+R/+RW驅(qū)動器、HD DVD (高清數(shù)字多功能光盤)驅(qū)動器或者BD (藍(lán)光光盤)驅(qū)動器。此外，記錄介質(zhì)被例示為例如包括非易失性半導(dǎo)體存儲器(閃存)的硅盤、硬盤、⑶、DVD、+R/+RW、HD DVD或BD。⑶被例示為CD-R (可記錄)、CD-RW(可重寫)和CD-ROM。DVD被例示為DVD-R和DVD-RAM (隨機(jī)存取存儲器)。BD被例示為BD-R、BD-RE (可重寫)和BD-R0M。此外，存儲單元1006可以包括可移除介質(zhì)，即，便攜式記錄介質(zhì)?？梢瞥橘|(zhì)被例示為USB(通用串行總線)存儲器或例如⑶和DVD的光盤記錄介質(zhì)。存儲單元1006是輔存儲裝置。存儲器1004和存儲單元1006是計算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。輸入單元1008接收從用戶等給出的操作指令等。輸入單元1008是例如鍵盤、指點裝置、無線遙控器、麥克風(fēng)、數(shù)字照相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的輸入裝置。CPU1002被告知從輸入單元1008輸入的信息。輸出單元1010輸出由CPU1002處理的數(shù)據(jù)和存儲在存儲器1004中的數(shù)據(jù)。輸出單元1010是例如CRT (陰極射線管)顯示器、LCD (液晶顯示器)、rop(等離子顯示板)、EL(電致發(fā)光)面板、打印機(jī)、揚(yáng)聲器等的輸出裝置。通信單元1012將數(shù)據(jù)發(fā)送至外部設(shè)備并且從外部設(shè)備接收數(shù)據(jù)。通信單元1012經(jīng)由例如信號線連接至外部設(shè)備。外部設(shè)備例如是另一信息處理處理設(shè)備、另一存儲設(shè)備等。通信單元1012例如是LAN(局域網(wǎng))接口板或用于無線通信的無線通信電路。信息處理裝置1000在存儲單元1006中存儲操作系統(tǒng)(OS)、各種程序、各種表格
坐寸οOS是軟件(內(nèi)核)，充當(dāng)在軟件(應(yīng)用軟件)和硬件(硬件組件)之間的媒介，執(zhí)行存儲器空間管理、文件管理以及處理和任務(wù)管理。OS包括通信接口。通信接口被定義為用于向經(jīng)由通信單元1012連接的另一外部設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)并且從其接收數(shù)據(jù)的程序。實現(xiàn)立體圖像生成裝置100的計算機(jī)具有將存儲在輔存儲裝置中的程序載入主存儲裝置并且因此執(zhí)行程序的處理器，從而能夠?qū)崿F(xiàn)作為控制單元110的功能。另一方面，存儲單元120被設(shè)置在主存儲裝置或輔存儲裝置的存儲區(qū)域中。發(fā)送/接收單元130可以實現(xiàn)為CPU1002以及通信單元1012。顯示單元140可以實現(xiàn)為輸出單元1010。一系列的處理可以以硬件的方式執(zhí)行并且也可以以軟件的方式執(zhí)行。描述程序的步驟自然地包括遵循此處描述的順序按時序執(zhí)行的處理以及并行地或單獨地執(zhí)行而不必一定按時序處理的處理。(顯示裝置和光學(xué)單元的結(jié)構(gòu))圖5是例示立體圖像生成裝置100的截面的示例的圖。如圖5所示,Gl是顯示裝置102與第一光學(xué)單元104的第一透鏡的主點之間的距離，G2是顯示裝置102與第二光學(xué)單元106的第二透鏡的主點之間的距離。此外，Dl是第一透鏡的主點與顯示裝置102上的圖像經(jīng)由第一透鏡成像的位置之間的距離，D2是第二透鏡的主點與顯示裝置102上的圖像經(jīng)由第二透鏡成像的位置之間的距離。fl是第一透鏡的焦距，并且f2是第二透鏡的焦距。 根據(jù)透鏡的材料和曲率半徑獲得透鏡的焦距。
如圖5所示，第一光學(xué)單元104的第一透鏡和第二光學(xué)單元106的平面部被安裝為基本上重疊。從顯示裝置102發(fā)出的光穿過第一光學(xué)單元104的第一透鏡并且穿過第二光學(xué)單元106的平面部，因而到達(dá)用戶的眼睛。類似地，第一光學(xué)單元的平面部和第二光學(xué)單元的第二透鏡被安裝為基本上重疊。從顯示裝置102發(fā)出的光穿過第一光學(xué)單元104的平面部并且穿過第二光學(xué)單元106的第二透鏡，因而到達(dá)用戶的眼睛。通過第一光學(xué)單元104的第一透鏡的光穿過第二光學(xué)單元106的平面部，因而不會受到第二光學(xué)單元106的第二透鏡的影響。此外，通過第二光學(xué)單元106的第二透鏡的光穿過第一光學(xué)單元104的平面部，因而不會受到第一光學(xué)單元104的第一透鏡的影響。如圖5所示，顯示裝置102上的圖像(像素)1L、3L入射在(進(jìn)入)存在于顯示裝置102上的圖像經(jīng)由第一透鏡成像的位置的用戶(前方用戶)的左眼。而且，顯示裝置102上的圖像(像素)1R、3R進(jìn)入存在于顯示裝置102上的圖像經(jīng)由第一透鏡成像的位置的用戶(前方用戶)的右眼。類似地，顯示裝置102上的圖像2L、4L進(jìn)入存在于顯示裝置102上的圖像經(jīng)由第二透鏡成像的位置的用戶(后方用戶)的左眼。此外，顯示裝置102上的圖像2R、4R進(jìn)入存在于顯示裝置102上的圖像經(jīng)由第二透鏡成像的位置的用戶(后方用戶)的右眼。這針對深度方向和左右方向是相同的。一組像素(圖像)IL和2L、一組像素IR和2R、一組像素3L和4L以及一組像素3R和4R可以各自是共同的。也就是說，像素IL和像素2L可以是彼此共同的。圖6是例示如何布置第一透鏡和第二透鏡以及如何在顯示裝置上布局畫面像素的圖。在圖6中描繪的像素是顯示裝置上的畫面的一些像素。各像素(1L、2L等)各自包括R(紅色)、G(綠色)和B(藍(lán)色)的彩色元素。例如,在圖6中一個像素由R1、G1、B1形成。利用像素1L、2L等顯示左眼用圖像。像素1L、2L等是左眼用像素。類似地，利用像素1R、2R等顯示右眼用圖像。像素1R、2R等是右眼用像素。從像素1L、IR發(fā)出的光進(jìn)入第一透鏡。從像素2L、2R發(fā)出的光進(jìn)入第二透鏡。各像素由顯示裝置的顯示屏幕的顯示元件形成。顯示元件在水平方向(圖6中的橫向)以及與水平方向正交的方向(縱向)上排列在顯示屏幕上。第一透鏡和第二透鏡平行于與水平方向正交的方向而定位。通過在水平方向以及與水平方向正交的方向上排列的顯示元件來構(gòu)造顯示屏幕。根據(jù)透鏡的公式，在距離D1、距離Gl和距離(焦距)fl之間建立以下表達(dá)式。[數(shù)學(xué)表達(dá)式I]
權(quán)利要求
1.一種立體圖像顯示裝置，所述立體圖像顯示裝置包括 顯示裝置，所述顯示裝置包括顯示面； 第一光學(xué)單元，所述第一光學(xué)單元與所述顯示裝置的所述顯示面平行地且與所述顯示面相鄰地安裝，一個表面包括第一凸部和第一平面部，而另一個表面是平面，經(jīng)由所述第一凸部在第一成像點處形成來自所述顯示面的光的像；以及 第二光學(xué)單元，所述第二光學(xué)單元與所述第一光學(xué)單元平行地且與所述第一光學(xué)單元相鄰地安裝，一個表面包括第二凸部和第二平面部，而另一個表面是平面，經(jīng)由所述第二凸部在與所述第一成像點不同的第二成像點處形成來自所述顯示面的光的像， 其中，來自所述顯示面的、經(jīng)由所述第一凸部在所述第一成像點處成像的光穿過所述第二平面部， 來自所述顯示面并且穿過所述第一平面部和所述第二凸部的光在所述第二成像點處成像，并且 所述第一成像點和所述第二成像點設(shè)置在距離所述顯示面不同的距離處。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的立體圖像顯示裝置，其中， 所述第一光學(xué)單元的平面設(shè)置在所述第二光學(xué)單元這一側(cè)，并且 所述第二光學(xué)單元的平面設(shè)置在所述第一光學(xué)單元這一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的立體圖像顯示裝置，其中， 所述第一光學(xué)單元的第一凸部與所述顯示裝置的所述顯示面上的顯示元件的排列方向不平行，并 且 所述第二光學(xué)單元的凸部與所述第一光學(xué)單元的第一凸部平行。
全文摘要
一種立體圖像顯示裝置，該立體圖像顯示裝置包括顯示裝置，所述顯示裝置包括顯示面；第一光學(xué)單元，所述第一光學(xué)單元與所述顯示裝置的所述顯示面平行地且與所述顯示面相鄰地安裝，一個表面包括第一凸部和第一平面部，而另一個表面是平面，經(jīng)由所述第一凸部在第一成像點處形成來自所述顯示面的光的像；以及第二光學(xué)單元，所述第二光學(xué)單元與所述第一光學(xué)單元平行地且與所述第一光學(xué)單元相鄰地安裝，一個表面包括第二凸部和第二平面部，而另一個表面是平面，經(jīng)由所述第二凸部在與所述第一成像點不同的第二成像點處形成來自所述顯示面的光的像。
文檔編號G02F1/1335GK102819114SQ201210133098
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者大柜敏郎 申請人:富士通株式會社