JP2014030259A - Three-dimensional video display device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional video display device capable of offering a normal stereoscopic view even if the angle of the face of a viewer varies.SOLUTION: There is provided a three-dimensional video display device comprising: a display panel in which pixels are arranged in a matrix pattern along a first direction and a second direction orthogonal to the first direction; a light beam control element provided opposite to the display panel and including a plurality of optical openings extending linearly so as to be inclined toward the second direction and aligned in the first direction, the inclination of the optical openings being switchable between an upward direction to the right and an upward direction to the left with respect to the first direction; a detection part configured to detect both eyes of a viewer; a control part configured to control the light beam control element so as to switch the inclination of the optical openings when an inclination angle of a straight line connecting the detected eyes with respect to the first direction is greater than a threshold value; a pixel mapping generation part configured to change mapping of pixels in accordance with switching of the light beam control element; and a pixel mapping generation part configured to change mapping of pixels without incurring switching of the light beam control element when the inclination angle exceeds another threshold value greater than the threshold value.

Description

本発明の実施形態は、３次元映像表示装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a three-dimensional video display device.

一般に、立体視用のメガネを必要としない裸眼方式の３次元映像表示装置は、画素がマトリクス状に配列された表示面を有する表示パネルと、この表示パネルの前面或いは背面に設けられ表示パネルの画素からの光線を制御し、一方向（例えば水平方向、または水平方向から所定角度傾いた方向）に視差を付与する光学的開口を有する光線制御素子と、を備えている。   In general, an autostereoscopic 3D image display apparatus that does not require stereoscopic glasses includes a display panel having a display surface in which pixels are arranged in a matrix, and a display panel provided on the front or back of the display panel. And a light beam control element having an optical aperture that controls light rays from the pixels and applies parallax in one direction (for example, a horizontal direction or a direction inclined by a predetermined angle from the horizontal direction).

このような３次元映像表示装置においては、視聴者の両眼の中心を結ぶ直線が水平方向または水平方向から少し傾いているように、視聴者の頭部が位置している場合には、正常な立体視が可能である。   In such a 3D video display device, when the viewer's head is positioned so that the straight line connecting the centers of both eyes of the viewer is slightly inclined from the horizontal direction or the horizontal direction, 3D viewing is possible.

しかし、視聴者の両眼の中心を結ぶ直線が水平方向からかなり傾いている場合、例えば大画面の前で視聴者が寝転びながら視聴する場合には、視聴者は２次元映像を視聴することになり、正常な立体視ができなかった。   However, when the straight line connecting the centers of the viewer's eyes is considerably inclined from the horizontal direction, for example, when the viewer lies down in front of a large screen, the viewer views the 2D video. Thus, normal stereoscopic vision could not be achieved.

また、逆視状態になることなく正常に立体視できる視域が狭いため、視聴者の目の位置を検出し、視聴者の視聴位置に応じて合成した立体映像を表示することが行われていた。   In addition, since the viewing area that can be normally viewed stereoscopically without entering a reverse viewing state is narrow, the position of the viewer's eyes is detected, and a stereoscopic image synthesized according to the viewing position of the viewer is displayed. It was.

しかし、視聴者の両眼の中心を結ぶ直線が水平方向からかなり傾いている場合、例えば視聴者が寝転びながら視聴する場合には、正常な立体視を行うことができなかった。   However, when the straight line connecting the centers of both eyes of the viewer is considerably inclined from the horizontal direction, for example, when the viewer watches while lying down, normal stereoscopic vision cannot be performed.

画面そのものを縦横のいずれかに回して使用する携帯機器では、縦配置、横配置の切り替えに応じて、立体視用のバリアを縦配置、横配置に切り替えできるものが知られている。   2. Description of the Related Art In portable devices that use the screen itself by turning it vertically or horizontally, there is known a device that can switch a stereoscopic viewing barrier between a vertical arrangement and a horizontal arrangement in accordance with switching between the vertical arrangement and the horizontal arrangement.

しかし、ジャイロセンサによる方向検出を利用した縦横２段階の切り替えに限定され、裸眼方式では小型画面のみに適する２眼式に限定されていた。   However, it is limited to two-stage switching in the vertical and horizontal directions using direction detection by a gyro sensor, and the naked-eye method is limited to a two-lens method suitable only for a small screen.

特許第２９５０４６０号公報Japanese Patent No. 2950460

本実施形態は、視聴者の顔の角度が変化した場合でも、正常な立体視を行うことができる３次元映像表示装置を提供する。   The present embodiment provides a 3D video display device that can perform normal stereoscopic viewing even when the angle of the viewer's face changes.

本実施形態による３次元映像表示装置は、第１方向と前記第１方向に直交する第２方向とに沿って画素がマトリクス状に配列された表示パネルと、前記表示パネルに対向して設けられ、前記第２方向に対して傾くように直線状に延びるとともに前記第１方向に配列する複数の光学的開口を有し、前記光学的開口の傾きが前記第１方向に対して右上がりと左上がりに切り替え可能な光線制御素子と、視聴者の両眼を検出する検出部と、検出された前記両眼を結ぶ直線の前記第１方向に対する傾き角が閾値より大きい場合に前記光学的開口の傾きを切り替えるように前記光線制御素子を制御する制御部と、前記光線制御素子の切り替えに対応し画素のマッピングを変更する画素マッピング生成部であって、前記傾き角が前記閾値よりさらに大きい閾値を超える場合に前記光線制御素子の切り替えを伴わずに画素のマッピングを変更する画素マッピング生成部と、を備える。   The 3D image display device according to the present embodiment is provided with a display panel in which pixels are arranged in a matrix along a first direction and a second direction orthogonal to the first direction, and facing the display panel. A plurality of optical apertures extending linearly so as to incline with respect to the second direction and arranged in the first direction, wherein the inclination of the optical aperture rises to the right and to the left with respect to the first direction. A beam control element that can be switched upward, a detector that detects both eyes of the viewer, and a tilt angle of the detected straight line connecting both eyes with respect to the first direction is greater than a threshold value. A control unit that controls the light beam control element so as to switch an inclination; and a pixel mapping generation unit that changes a pixel mapping in response to the switching of the light beam control element, wherein the inclination angle is larger than the threshold value. And a pixel mapping generator for changing the mapping of pixels without switching of the light beam control element when it exceeds the value.

第１実施形態による３次元映像表示装置を示すブロック図。The block diagram which shows the three-dimensional video display apparatus by 1st Embodiment. アクティブ光線制御素子の一例を説明する図。The figure explaining an example of an active light ray control element. 図３（ａ）乃至３（ｃ）は、視聴者の顔の傾きを説明する図。FIGS. 3A to 3C are views for explaining the inclination of the viewer's face. 第２実施形態による３次元映像表示装置を示すブロック図。The block diagram which shows the three-dimensional video display apparatus by 2nd Embodiment. 図５（ａ）乃至５（ｄ）は、画素マッピングを説明する図。FIGS. 5A to 5D are diagrams illustrating pixel mapping. 図６（ａ）、６（ｂ）は第２実施形態の効果を説明する図。6A and 6B are views for explaining the effect of the second embodiment. 第３実施形態による３次元映像表示装置を示すブロック図。The block diagram which shows the three-dimensional video display apparatus by 3rd Embodiment. 第４実施形態による３次元映像表示装置を示すブロック図。The block diagram which shows the three-dimensional video display apparatus by 4th Embodiment. 図９（ａ）乃至９（ｃ）は、第４実施形態における視差画像の視差方向の補正を説明する図。FIGS. 9A to 9C are diagrams illustrating correction of the parallax direction of the parallax image in the fourth embodiment. 図１０（ａ）、１０（ｂ）は、視聴者が複数人いる場合における斜めレンズの選択を説明する図。FIGS. 10A and 10B are diagrams illustrating selection of an oblique lens when there are a plurality of viewers.

以下に、実施形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

（第１実施形態）
第１実施形態による３次元映像表示装置を図１に示す。この第１実施形態の３次元映像表示装置は、立体視用のメガネ等を必要としない裸眼方式の３次元映像表示装置であり、画素がマトリクス状に（水平方向および垂直方向に沿って）配列された表示面を有する表示パネル１０と、この表示パネル１０の前面あるいは背面に設けられ１方向に視差を付与する光学的開口を有する光線制御素子１２と、視聴者の顔および両眼の位置を検出する検出部１４と、視聴者の顔の傾き角度を算出する角度算出部１６と、外部からの画像信号を受ける画像入力部１８と、制御部２０とを備えている。 (First embodiment)
A 3D image display apparatus according to the first embodiment is shown in FIG. The three-dimensional video display device according to the first embodiment is a naked-eye type three-dimensional video display device that does not require stereoscopic glasses, and the pixels are arranged in a matrix (along the horizontal and vertical directions). A display panel 10 having a display surface, a light beam control element 12 having an optical aperture that is provided on the front surface or the back surface of the display panel 10 to give parallax in one direction, and the positions of the viewer's face and both eyes. A detection unit 14 for detection, an angle calculation unit 16 for calculating a tilt angle of the viewer's face, an image input unit 18 for receiving an image signal from the outside, and a control unit 20 are provided.

表示パネル１０は、液晶表示パネル、プラズマ表示パネル、有機ＥＬパネル等を用いることができる。光線制御素子１２は、視差を付与する光学的開口が表示パネル１０の水平方向に配列され、光学的開口の延在する方向（視差が付与される方向）が表示パネル１０の垂直方向に対して傾いた少なくとも２種類の角度に切り替え可能な機能を有するアクティブ光線制御素子である。このアクティブ光線制御素子としては、アクティブレンズ、ＧＲＩＮ(Gradient Index）レンズ、アクティブバリア、パターン拡散板バックライト、線光源アレイ等が挙げられる。   As the display panel 10, a liquid crystal display panel, a plasma display panel, an organic EL panel, or the like can be used. In the light beam control element 12, the optical apertures that give parallax are arranged in the horizontal direction of the display panel 10, and the extending direction of the optical apertures (direction in which parallax is given) is relative to the vertical direction of the display panel 10. This is an active beam control element having a function capable of switching between at least two types of tilted angles. Examples of the active light beam control element include an active lens, a GRIN (Gradient Index) lens, an active barrier, a pattern diffuser backlight, and a linear light source array.

検出部１４は、視聴者の顔および両眼の位置を検出するものであって、カメラ等が用いられる。この検出部１４は、例えば表示パネル１０の枠に設けられる。   The detection unit 14 detects the position of the viewer's face and both eyes, and a camera or the like is used. The detection unit 14 is provided, for example, on the frame of the display panel 10.

角度算出部１６は、検出部１４によって検出された視聴者の両眼の位置に基づいて、視聴者の両眼の中心を結ぶ直線の、水平方向に対する傾き角を算出し、この算出された角度が所定の閾値（例えば、＋３０°〜＋４５°、−３０°〜−４５°の範囲の値）を超えている場合に、視聴者が正常な立体視を行うことができる修正角度値を決定する。この修正角度値は、第１実施形態においては、光線制御素子１２の視差方向、すなわち光学的開口の配列方向の、表示パネル１０の垂直方向に対する修正傾き角度である。   The angle calculation unit 16 calculates an inclination angle of the straight line connecting the centers of the viewer's eyes with respect to the horizontal direction based on the position of the viewer's both eyes detected by the detection unit 14, and the calculated angle When the angle exceeds a predetermined threshold (for example, a value in the range of + 30 ° to + 45 °, −30 ° to −45 °), a correction angle value at which the viewer can perform normal stereoscopic vision is determined. . In the first embodiment, the correction angle value is a correction tilt angle with respect to the vertical direction of the display panel 10 in the parallax direction of the light beam control element 12, that is, the arrangement direction of the optical apertures.

制御部２０は、光線制御素子１２を駆動制御する駆動制御部２２と、画素マッピング生成部２４と、画像入力部１８に入力された画像から多視差画像を生成する多視差画像生成部２６と、画像出力部２８と、を備えている。駆動制御部２２は、角度算出部１６によって決定された修正角度値に基づいて、光線制御素子１２の視差方向が修正角度値となるように駆動制御する。画素マッピング生成部２４は、角度算出部１６によって算出された修正角度値に基づいて、画素マッピングの角度補正を行う。多視差画像生成部２６は、画像入力部１８に入力された画像が２次元画像である場合には、この２次元画像からデプス情報を検出し、このデプス情報を用いて、上記２次元画像から３次元画像を表示するのに必要な多視差画像を生成する。また、画像入力部１８に入力された画像が３次元画像を表示するための多視差画像である場合には、表示パネル１０に表示するに適した多視差画像に変換する。   The control unit 20 includes a drive control unit 22 that drives and controls the light beam control element 12, a pixel mapping generation unit 24, a multi-parallax image generation unit 26 that generates a multi-parallax image from the image input to the image input unit 18, and An image output unit 28. The drive control unit 22 performs drive control based on the correction angle value determined by the angle calculation unit 16 so that the parallax direction of the light beam control element 12 becomes the correction angle value. The pixel mapping generation unit 24 performs angle correction for pixel mapping based on the corrected angle value calculated by the angle calculation unit 16. When the image input to the image input unit 18 is a two-dimensional image, the multi-parallax image generation unit 26 detects depth information from the two-dimensional image, and uses the depth information from the two-dimensional image. A multi-parallax image necessary for displaying a three-dimensional image is generated. When the image input to the image input unit 18 is a multi-parallax image for displaying a three-dimensional image, the image is converted into a multi-parallax image suitable for display on the display panel 10.

画像出力部２８は、多視差画像生成部２６によって生成された多視差画像を用いて、画素マッピング生成部２４によって生成された画素マッピングにしたがって表示パネル１０に表示するに適した画像、すなわち各光線制御素子に対応した要素画像が並んだ画像形式に変換し、表示パネル１０に送り表示させる。   The image output unit 28 uses the multi-parallax image generated by the multi-parallax image generation unit 26 and uses an image suitable for display on the display panel 10 according to the pixel mapping generated by the pixel mapping generation unit 24, that is, each light ray. The image is converted into an image format in which element images corresponding to the control elements are arranged, and sent to the display panel 10 for display.

次に、図２を参照してアクティブ光線制御素子１０の一例について説明する。アクティブレンズやアクティブバリアの場合は、２枚のガラス基板１０ａ、１０ｂの間に液晶層を挟む構造が一般的である。ガラス基板には、光学的開口の延びる方向と同じ方向に延びる細い電極が、光学的開口の並ぶ周期と同じ周期で形成される。電極は各光学的開口につき１つまたは複数で、透明電極のみか、補助的な金属電極が併用される場合もある。例えば両基板１０ａ、１０ｂの電極の方向が異なるように構成することにより、光学的開口の角度の切り替えが可能である。この場合、一方の基板の電極に全面一定のコモン電圧を印加し、他方の電極に駆動電圧を印加することにより、２種類の角度、例えば、水平方向に対して、右上がりおよび左上がりのどちらかを選択することができる。ＧＲＩＮレンズの場合は、両基板に細かい電極を、必要であればそれぞれ２層構造で敷き詰めたような構造であってもよい。アクティブバリアの場合は、両基板に開口部あるいは遮光部に相当する電極を設ければよく、必要であれば２層構造で面を埋め尽くすような電極構造であってもよい。また、一方のガラス基板が分割のない面電極で、他方が上記のように分割されたような、１方向の光学的開口のみに対応したアクティブレンズやアクティブバリアを、多層に重ねた構成であってもよい。そのほか、２種類以上の角度が切り替え可能であれば、パターン拡散板バックライト、線光源アレイであってもよい。光線制御素子１２の角度は１０°〜１５°程度のものが多く知られている。しかし、本実施形態のような角度補正を行うためには、ある程度大きい角度のほうが望ましい。また、アクティブ光線制御素子１２は、２次元画像、すなわち視差を付与する効果をオフにした状態にも切り替えできることが望ましい。   Next, an example of the active light beam control element 10 will be described with reference to FIG. In the case of an active lens or an active barrier, a structure in which a liquid crystal layer is sandwiched between two glass substrates 10a and 10b is generally used. A thin electrode extending in the same direction as the direction in which the optical aperture extends is formed on the glass substrate with the same cycle as the cycle in which the optical apertures are arranged. There may be one or more electrodes for each optical aperture, and only transparent electrodes or auxiliary metal electrodes may be used in combination. For example, the angle of the optical aperture can be switched by configuring the electrodes 10a and 10b to have different electrode directions. In this case, by applying a constant common voltage to the electrode of one substrate and applying a driving voltage to the other electrode, either right-up or left-up with respect to two types of angles, for example, horizontal direction Can be selected. In the case of the GRIN lens, a structure in which fine electrodes are spread on both substrates in a two-layer structure, if necessary, may be used. In the case of an active barrier, an electrode corresponding to an opening or a light-shielding portion may be provided on both substrates, and an electrode structure that fills the surface with a two-layer structure may be used if necessary. In addition, active lenses and active barriers corresponding to only one-direction optical apertures, in which one glass substrate is an undivided surface electrode and the other is divided as described above, are stacked in multiple layers. May be. In addition, a pattern diffuser backlight and a line light source array may be used as long as two or more angles can be switched. Many light control elements 12 have an angle of about 10 ° to 15 °. However, in order to perform angle correction as in the present embodiment, a somewhat large angle is desirable. Moreover, it is desirable that the active light beam control element 12 can be switched to a two-dimensional image, that is, a state in which the effect of giving parallax is turned off.

図３（ａ）乃至３（ｃ）は、視聴者１００の顔の傾きを説明する図である。図３（ａ）は、視聴者１００の顔が表示パネル１０に対して正常な場合、すなわち視聴者１００の両眼を結ぶ直線が表示パネル１０の垂直方向に対して直交する場合を示している。図３（ｂ）、３（ｃ）は、視聴者１００の顔が大きく傾いている場合を示している。図３（ｂ）は顔が正方向（反時計方向）に傾いている場合を示し、図３（ｃ）は顔が負方向（時計方向）に傾いている場合を示している。図３（ｂ）、３（ｃ）のように顔の傾きが大きい場合に本実施形態の補正を行うことが効果的である。角度が正方向であるか負方向であるかによって、異なる補正を行う。顔が正方向に閾値を超えて傾いている場合は、光線制御素子の傾きを左上がりの方向に切り替え、顔が負方向に閾値を超えて傾いている場合は、光線制御素子の傾きを右上がりの方向に切り替える。同時に画素マッピングも光線制御素子の傾きに合うものに切り替える。多段階に切り替え可能な構成である場合も同様に画素マッピングを光線制御素子の傾きに合うものに切り替える。   3A to 3C are diagrams for explaining the inclination of the face of the viewer 100. FIG. FIG. 3A shows a case where the face of the viewer 100 is normal with respect to the display panel 10, that is, a case where the straight line connecting both eyes of the viewer 100 is orthogonal to the vertical direction of the display panel 10. . FIGS. 3B and 3C show a case where the face of the viewer 100 is greatly inclined. FIG. 3B shows a case where the face is tilted in the positive direction (counterclockwise), and FIG. 3C shows a case where the face is tilted in the negative direction (clockwise). It is effective to perform the correction according to the present embodiment when the inclination of the face is large as shown in FIGS. Different corrections are performed depending on whether the angle is positive or negative. If the face is tilted in the positive direction beyond the threshold, the tilt of the light control element is switched to the left-up direction, and if the face is tilted in the negative direction beyond the threshold, the tilt of the light control element is Switch to the up direction. At the same time, the pixel mapping is switched to one that matches the inclination of the light beam control element. Similarly, in the case of a configuration that can be switched in multiple stages, the pixel mapping is switched to one that matches the inclination of the light beam control element.

以上説明したように、本実施形態によれば、視聴者の顔の角度が表示パネル１０に対して変化した場合でも、顔の傾き角を検出し、検出した傾き角が所定の閾値を超えている場合に、アクティブ光線制御素子１２の視差方向を変化させるので、視聴者が正常な立体視が可能となるように、画像を表示することができる。このため、視聴者が寝転んでいる状態でも正常な立体視が可能となる。なお、本実施形態の光線制御素子の代わりに、２次元のレンズアレイや２次元ピンホールアレイを用いれば、本実施形態のような角度の切り替えを行わなくても、視聴者の顔の角度によらず立体視が可能である。しかし、この場合、解像度が低下するという問題がある。本実施形態の構成によれば、解像度を低下させることなく、視聴者の顔の角度によらず立体視が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, even when the viewer's face angle changes with respect to the display panel 10, the face inclination angle is detected, and the detected inclination angle exceeds a predetermined threshold. In this case, since the parallax direction of the active light control element 12 is changed, an image can be displayed so that the viewer can perform normal stereoscopic vision. Therefore, normal stereoscopic vision is possible even when the viewer is lying down. If a two-dimensional lens array or a two-dimensional pinhole array is used instead of the light beam control element of this embodiment, the angle of the viewer's face can be adjusted without switching the angle as in this embodiment. Regardless of this, stereoscopic viewing is possible. However, in this case, there is a problem that the resolution is lowered. According to the configuration of the present embodiment, stereoscopic viewing is possible regardless of the angle of the viewer's face without reducing the resolution.

（第２実施形態）
第２実施形態の３次元映像表示装置を図４に示す。この第２実施形態の３次元映像表示装置は、図１に示す第１実施形態の３次元映像表示装置において、光線制御素子１２、角度算出部１６、および制御部２０をそれぞれ、光線制御素子１２Ａ、角度算出部１６Ａ、および制御部２０Ａに置き換えた構成となっている。 (Second Embodiment)
A 3D image display apparatus according to the second embodiment is shown in FIG. The 3D image display apparatus according to the second embodiment is the same as the 3D image display apparatus according to the first embodiment shown in FIG. The angle calculating unit 16A and the control unit 20A are replaced.

光線制御部１２Ａは１方向に視差を付与する光学的開口を有しているが、光線制御素子１２と異なり、光学的開口の延在する方向（視差を付与する方向）を変更することができない。   The light beam control unit 12A has an optical aperture that imparts parallax in one direction. However, unlike the light beam control element 12, the direction in which the optical aperture extends (direction in which parallax is imparted) cannot be changed. .

角度算出部１６Ａは、検出部１４によって検出された視聴者の両眼の位置に基づいて、視聴者の両眼の中心を結ぶ直線の、水平方向に対する傾き角を算出し、この算出された角度が所定の閾値（例えば、＋３０°〜＋４５°、−３０°〜−４５°の範囲の値）を超えている場合に、視聴者が正常な立体視を行うことができる修正角度値を決定する。この修正角度値は、第２実施形態においては、光線制御素子１２の視差方向の傾き角度に対して画素マッピングをずらす修正傾き角度である。   The angle calculation unit 16A calculates the inclination angle of the straight line connecting the centers of the viewer's eyes with respect to the horizontal direction based on the position of the viewer's eyes detected by the detection unit 14, and the calculated angle When the angle exceeds a predetermined threshold (for example, a value in the range of + 30 ° to + 45 °, −30 ° to −45 °), a correction angle value at which the viewer can perform normal stereoscopic vision is determined. . In the second embodiment, the correction angle value is a correction inclination angle that shifts the pixel mapping with respect to the inclination angle of the light beam control element 12 in the parallax direction.

制御部２０Ａは、図１に示す制御部２０において、駆動制御部２２を削除した構成となっている。画素マッピング生成部２４は、角度算出部１６Ａによって算出された修正角度値に基づいて、画素マッピングの角度補正を行う。視差画像生成部２６によって生成された視差画像は、画素マッピング生成部２４によって生成された画素マッピングを用いて画像出力部２８において出力画像に変換され、表示パネル１０に表示される。   The control unit 20A has a configuration in which the drive control unit 22 is deleted from the control unit 20 shown in FIG. The pixel mapping generator 24 corrects the angle of pixel mapping based on the corrected angle value calculated by the angle calculator 16A. The parallax image generated by the parallax image generation unit 26 is converted into an output image by the image output unit 28 using the pixel mapping generated by the pixel mapping generation unit 24 and displayed on the display panel 10.

図５（ａ）乃至５（ｄ）は、画面を視聴者側から見た場合の、視差方向（視域領域の分割方向）を示した図である。図５（ａ）乃至５（ｄ）は、斜線を横切る方向に、異なる方向の視差画像が見える、すなわち運動視差があることを示している。通常は図５（ａ）または図５（ｂ）に示すように、光線制御素子の光学的開口の並ぶ方向に視差方向（視域領域の分割方向）をとる。図５（ａ）は光線制御素子の開口が延在する方向が左上から右下方向３０に傾いている場合を示し、図５（ｂ）は光線制御素子の開口が延在する方向が右上から左下方向に傾いている場合を示す。しかし、図３（ｂ）、３（ｃ）のように顔が傾いている場合はそれぞれ、図５（ｃ）、５（ｄ）のように視域領域の分割方向を補正する。これは画素マッピングの角度補正、すなわち光線制御素子１２の角度、すなわち並ぶ方向３０の傾き角度に対してわずかに画素マッピングの角度をずらすことによって行う。例えば、図５（ａ）に示す（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）の位置の画素マッピングを、画素マッピング生成部２４によって、図５（ｃ）に示す（ｂ１）、（ｂ２）、（ｂ３）に変更する場合を考える。この場合、図５（ａ）に示す（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）の位置の画素マッピングはそれぞれ図６（ａ）に示す（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）となり、図５（ｃ）に示す（ｂ１）、（ｂ２）、（ｂ３）の位置の画素マッピングはそれぞれ図６（ｂ）に示す（ｂ１）、（ｂ２）、（ｂ３）となる。図６（ａ）、６（ｂ）からわかるように、光線制御素子の光学的開口（例えばレンズ）と画素の物理的な位置関係は図６（ａ）、図６（ｂ）で変わらないが、光学的開口に対して割り当てられる画素領域（例えば、６視差の場合、視差番号５．５〜０．０〜・・・〜５．５の範囲）のずれが図６（ｂ）のほうが大きくなり、表示パネルの表示画面の上下方向に対する視域のずれが大きくなる。
このため、視域領域の角度（視域の分布角度）が大きくなり、顔の傾きが大きい場合にそれに近い角度にとることができる。視距離によっても視差方向が変わるため、顔の角度と同時に顔の位置（視距離方向）も検出して補正することが望ましい。なお、光線制御素子の光学的開口（例えばレンズ）の並ぶ方向３０が図５（ｂ）に示す場合には、画素マッピング生成部２４によって図５（ｄ）に示すように変化させる。 FIGS. 5A to 5D are diagrams illustrating the parallax direction (division direction of the viewing zone region) when the screen is viewed from the viewer side. FIGS. 5A to 5D show that parallax images in different directions are visible in the direction crossing the oblique lines, that is, there is motion parallax. Normally, as shown in FIG. 5A or 5B, the parallax direction (dividing direction of the viewing zone region) is taken in the direction in which the optical apertures of the light control elements are arranged. FIG. 5A shows a case where the direction in which the opening of the light control element extends is inclined from the upper left to the lower right direction 30, and FIG. 5B shows the direction in which the opening of the light control element extends from the upper right. The case where it leans to the lower left direction is shown. However, when the face is tilted as shown in FIGS. 3B and 3C, the division direction of the viewing zone is corrected as shown in FIGS. 5C and 5D. This is performed by correcting the angle of pixel mapping, that is, by slightly shifting the angle of pixel mapping with respect to the angle of the light beam control elements 12, that is, the inclination angle of the alignment direction 30. For example, pixel mapping at the positions (a1), (a2), and (a3) shown in FIG. 5A is performed by the pixel mapping generation unit 24 at (b1), (b2), ( Consider the case of changing to b3). In this case, the pixel mappings at positions (a1), (a2), and (a3) shown in FIG. 5A are (a1), (a2), and (a3) shown in FIG. 6A, respectively. Pixel mappings at positions (b1), (b2), and (b3) shown in (c) are (b1), (b2), and (b3) shown in FIG. 6B, respectively. As can be seen from FIGS. 6A and 6B, the physical positional relationship between the optical aperture (for example, a lens) of the light control element and the pixel does not change between FIGS. 6A and 6B. FIG. 6B shows a larger shift in the pixel area allocated to the optical aperture (for example, in the case of 6 parallaxes, the range of the parallax numbers 5.5 to 0.0 to 5.5). Thus, the viewing area shifts in the vertical direction of the display screen of the display panel.
For this reason, when the angle of the viewing zone (viewing zone distribution angle) is large and the face tilt is large, the viewing angle can be close to that. Since the parallax direction also changes depending on the viewing distance, it is desirable to detect and correct the face position (viewing distance direction) as well as the face angle. When the direction 30 in which the optical apertures (for example, lenses) of the light beam control elements are arranged is shown in FIG. 5B, the pixel mapping generator 24 changes the direction 30 as shown in FIG.

以上説明したように、第２実施形態によれば、視聴者の顔の傾き角度が所定の閾値を超えた場合に、画素マッピング生成部２４によって視域の分布角度を変更する。これにより、視聴者が正常な立体視が可能となるように、画像を表示することができる。このため、視聴者が寝転んでいる状態でも正常な立体視が可能となる。また、第１実施形態の場合と同様に、解像度を低下させることなく、視聴者の顔の角度によらず立体視が可能となる。   As described above, according to the second embodiment, when the tilt angle of the viewer's face exceeds a predetermined threshold, the pixel mapping generation unit 24 changes the viewing angle distribution angle. Thereby, an image can be displayed so that a viewer can perform normal stereoscopic vision. Therefore, normal stereoscopic vision is possible even when the viewer is lying down. Further, as in the case of the first embodiment, stereoscopic viewing is possible regardless of the angle of the viewer's face without reducing the resolution.

（第３実施形態）
第３実施形態による３次元映像表示装置を図７に示す。この第３実施形態の３次元映像表示装置は、図１に示す第１実施形態の３次元映像表示装置において、角度算出部１６および制御部２０をそれぞれ、角度算出部１６Ｂおよび制御部２０Ｂに置き換えた構成となっている。 (Third embodiment)
A 3D image display apparatus according to the third embodiment is shown in FIG. In the 3D video display device of the third embodiment, in the 3D video display device of the first embodiment shown in FIG. 1, the angle calculation unit 16 and the control unit 20 are replaced with an angle calculation unit 16B and a control unit 20B, respectively. It becomes the composition.

制御部２０Ｂは、制御部２０と同様、画素マッピング生成部２４を設けた構成となっている。角度算出部１６Ｂは、第１実施形態と同様に光線制御素子１２の視差方向の、表示パネル１０の垂直方向に対する修正傾き角度を算出するとともに、第２実施形態と同様に光線制御素子１２の視差方向の傾き角度に対して画素マッピングをずらす修正傾き角度をも算出する。   Similar to the control unit 20, the control unit 20 </ b> B has a configuration in which a pixel mapping generation unit 24 is provided. The angle calculation unit 16B calculates the corrected tilt angle of the parallax direction of the light beam control element 12 with respect to the vertical direction of the display panel 10 as in the first embodiment, and the parallax of the light beam control element 12 as in the second embodiment. A corrected tilt angle for shifting the pixel mapping with respect to the tilt angle of the direction is also calculated.

したがって、第３実施形態においては、第１実施形態と同様に、光線制御素子１２の視差方向の切り替えを行うとともに、第２実施形態と同様に、視域の分布角度の切り替えも行う構成となっている。傾き角が光線制御素子を切り替える閾値よりさらに大きい閾値を超える場合に、光線制御素子の切り替えを伴わずに画素のマッピングを変更してもよい。
例えば、光線制御素子の視差方向の切り替えが、左傾きと右傾きの２段階であり、画素マッピングによる視域の分布角度の切り替えが、さらに細かく多段階であるような構成が効果的である。 Accordingly, in the third embodiment, the parallax direction of the light beam control element 12 is switched as in the first embodiment, and the viewing angle distribution angle is switched as in the second embodiment. ing. When the inclination angle exceeds a threshold value that is larger than the threshold value for switching the light beam control element, the pixel mapping may be changed without switching the light beam control element.
For example, it is effective to switch the parallax direction of the light beam control element in two steps, left tilt and right tilt, and to switch the distribution angle of the viewing zone by pixel mapping in a more detailed and multi-step manner.

この第３実施形態も、第１および第２実施形態と同様に、視聴者の顔が傾いていた状態でも、視聴者が正常な立体視が可能となるように、画像を表示することができる。このため、視聴者が寝転んでいる状態でも正常な立体視が可能となる。また、解像度を低下させることなく、視聴者の顔の角度によらず立体視が可能となる。   Similarly to the first and second embodiments, the third embodiment can display an image so that the viewer can perform normal stereoscopic viewing even when the viewer's face is tilted. . Therefore, normal stereoscopic vision is possible even when the viewer is lying down. In addition, stereoscopic viewing is possible regardless of the angle of the viewer's face without reducing the resolution.

（第４実施形態）
第４実施形態による３次元映像表示装置を図８に示す。この第４実施形態の３次元映像表示装置は、図４に示す第２実施形態の３次元映像表示装置において、角度算出部１６Ａおよび制御部２０Ａをそれぞれ、角度算出部１６Ｃおよび制御部２０Ｃに置き換えた構成となっている。 (Fourth embodiment)
A three-dimensional image display apparatus according to the fourth embodiment is shown in FIG. The 3D image display apparatus according to the fourth embodiment is the same as the 3D image display apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 4 except that the angle calculation unit 16A and the control unit 20A are replaced with an angle calculation unit 16C and a control unit 20C, respectively. It becomes the composition.

制御部２０Ｃは、制御部２０Ａにおいて、角度算出部１６Ａから画素マッピング生成部２４への入力を削除するとともに視差画像生成部２６を視差画像生成部２６Ａに置き換えた構成となっている。角度算出部１６Ｃは、検出部１４によって検出された視聴者の両眼の位置に基づいて、視聴者の両眼の中心を結ぶ直線の、水平方向に対する傾き角を算出し、この算出された角度が所定の閾値（例えば、＋３０°〜＋４５°、−３０°〜−４５°の範囲の値）を超えている場合に、視聴者が正常な立体視を行うことができる修正角度値を決定する。この修正角度値は、第３実施形態においては、視差画像の視差方向の補正角度である。   The control unit 20C is configured such that in the control unit 20A, the input from the angle calculation unit 16A to the pixel mapping generation unit 24 is deleted and the parallax image generation unit 26 is replaced with a parallax image generation unit 26A. The angle calculation unit 16C calculates the inclination angle of the straight line connecting the centers of the viewer's eyes with respect to the horizontal direction based on the position of the viewer's eyes detected by the detection unit 14, and the calculated angle When the angle exceeds a predetermined threshold (for example, a value in the range of + 30 ° to + 45 °, −30 ° to −45 °), a correction angle value at which the viewer can perform normal stereoscopic vision is determined. . This correction angle value is a correction angle of the parallax direction of the parallax image in the third embodiment.

視差画像生成部２６Ａは、角度算出部１６Ｃによって算出された修正角度値に基づいて、各視差画像の視差方向の補正を行う。各視差画像は、画像出力部２８において出力画像に変換され、表示パネル１０に表示される。   The parallax image generation unit 26A corrects the parallax direction of each parallax image based on the corrected angle value calculated by the angle calculation unit 16C. Each parallax image is converted into an output image by the image output unit 28 and displayed on the display panel 10.

図９（ａ）乃至９（ｃ）は、視差方向の異なる各視点画像の例を示しており、矢印が視差方向を示している。図３（ａ）乃至３（ｃ）の場合に対応して、図９（ａ）乃至９（ｃ）に示すような各視差画像を生成すればよい。これは２次元画像あるいは３次元画像からデプスマップを生成し、そのデプスマップをもとに、角度算出部１６Ｃで決定された角度にしたがって、視差方向に角度をつけた各視差画像を視差画像生成部２６Ａにおいて生成すればよい。   FIGS. 9A to 9C show examples of viewpoint images with different parallax directions, and arrows indicate the parallax directions. Corresponding to the cases of FIGS. 3A to 3C, each parallax image as shown in FIGS. 9A to 9C may be generated. This generates a depth map from a two-dimensional image or a three-dimensional image, and generates a parallax image with each parallax image angled in the parallax direction according to the angle determined by the angle calculation unit 16C based on the depth map. What is necessary is just to produce | generate in the part 26A.

以上説明したように、第４実施形態によれば、視聴者の顔の傾き角度が所定の閾値を超えた場合に、視差画像生成部２６Ａによって視差画像の視差方向の切り替えが行われる。
これにより、視聴者が正常な立体視が可能となるように、画像を表示することができる。
このため、視聴者が寝転んでいる状態でも正常な立体視が可能となる。また、第１実施形態の場合と同様に、解像度を低下させることなく、視聴者の顔の角度によらず立体視が可能となる。 As described above, according to the fourth embodiment, when the tilt angle of the viewer's face exceeds a predetermined threshold, the parallax image generation unit 26A switches the parallax direction of the parallax image.
Thereby, an image can be displayed so that a viewer can perform normal stereoscopic vision.
Therefore, normal stereoscopic vision is possible even when the viewer is lying down. Further, as in the case of the first embodiment, stereoscopic viewing is possible regardless of the angle of the viewer's face without reducing the resolution.

この第４実施形態の視差画像の視差方向の切り替えを、第１乃至第３実施形態と組み合わせてもよい。   The switching of the parallax direction of the parallax image of the fourth embodiment may be combined with the first to third embodiments.

上記第１乃至第４実施形態において、視聴者が複数人おり、複数人の顔の高さが違うとき、合う方の斜めレンズを選択する機能をもたせてもよい。図１０（ａ）、図１０（ｂ）において、斜線と斜線の間が１つの視域（ローブ）、すなわち一連の運動視差が観察できる領域を示している。例えば２名の顔の高さが図１０（ａ）、１０（ｂ）に示すような場合は、図１０（ａ）では、２名の顔がともに視域中央にあるが、図１０（ｂ）では２名の顔が視域境界（図の斜線）にかかってしまう。このため、図１０（ａ）に示すほうが好ましい。   In the first to fourth embodiments, when there are a plurality of viewers and the heights of the faces of the plurality of people are different, a function of selecting an appropriate oblique lens may be provided. 10 (a) and 10 (b), a hatched area indicates one viewing area (lobe), that is, an area where a series of motion parallax can be observed. For example, when the heights of the faces of two people are as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), in FIG. 10 (a), both of the faces of the two people are in the center of the viewing zone. ), The faces of two people will fall on the viewing zone boundary (shaded line in the figure). For this reason, the direction shown in FIG.

また、視聴者が一人で傾きのない時（デフォルト）はモアレ少ない方のレンズ傾きとしておくような機能を持たせてもよい。外光の状況により、外光の影響の小さい方のレンズ傾きを選択する機能を持たせてもよい。   Further, when the viewer is alone and there is no tilt (default), a function may be provided such that the lens tilt with less moire is set. A function of selecting a lens tilt with a smaller influence of external light depending on the external light condition may be provided.

なお、眼鏡方式の３次元映像表示装置であっても、視差画像（各視点画像）の視差方向の調整は効果があるが、２眼限定であるため、入力画像がステレオ画像である場合は補正しないほうが映像の劣化が少ない。   Note that even with a glasses-type 3D video display device, adjustment of the parallax direction of each parallax image (each viewpoint image) is effective, but since it is limited to two eyes, correction is performed when the input image is a stereo image. If you don't, there will be less image degradation.

以上説明したように、各実施形態によれば、視聴者の顔の角度が変化した場合でも、正常な立体視を行うことが可能な３次元映像表示装置を提供することができ、視聴者が寝転びながら視聴する場合に対応できる。   As described above, according to each embodiment, it is possible to provide a 3D video display device capable of performing normal stereoscopic viewing even when the angle of the viewer's face changes, and the viewer can Can be used when watching while lying down.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof as well as included in the scope and gist of the invention.

１０…表示パネル、１２〜１２Ａ…光線制御素子、１４…検出部、１６〜１６Ｃ…角度算出部、１８…画像入力部、２０〜２０Ｃ…制御部、２２…駆動部、２４…画素マッピング生成部、２６〜２６Ａ…視差画像生成部、２８…画像出力部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Display panel, 12-12A ... Light beam control element, 14 ... Detection part, 16-16C ... Angle calculation part, 18 ... Image input part, 20-20C ... Control part, 22 ... Drive part, 24 ... Pixel mapping production | generation part , 26 to 26A ... parallax image generation unit, 28 ... image output unit.

Claims (2)

第１方向と前記第１方向に直交する第２方向とに沿って画素がマトリクス状に配列された表示パネルと、
前記表示パネルに対向して設けられ、前記第２方向に対して傾くように直線状に延びるとともに前記第１方向に配列する複数の光学的開口を有し、前記光学的開口の傾きが前記第１方向に対して右上がりと左上がりに切り替え可能な光線制御素子と、
視聴者の両眼を検出する検出部と、
検出された前記両眼を結ぶ直線の前記第１方向に対する傾き角が閾値より大きい場合に前記光学的開口の傾きを切り替えるように前記光線制御素子を制御する制御部と、
前記光線制御素子の切り替えに対応し画素のマッピングを変更する画素マッピング生成部であって、前記傾き角が前記閾値よりさらに大きい閾値を超える場合に前記光線制御素子の切り替えを伴わずに画素のマッピングを変更する画素マッピング生成部と、
を備える３次元映像表示装置。 A display panel in which pixels are arranged in a matrix along a first direction and a second direction orthogonal to the first direction;
A plurality of optical apertures are provided opposite to the display panel, extend linearly so as to be inclined with respect to the second direction, and are arranged in the first direction, and the inclination of the optical aperture is the first A light beam control element that can be switched between right-up and left-up with respect to one direction;
A detector that detects both eyes of the viewer;
A control unit that controls the light beam control element to switch the inclination of the optical aperture when an inclination angle of the detected straight line connecting both eyes with respect to the first direction is larger than a threshold;
A pixel mapping generation unit that changes pixel mapping in response to switching of the light beam control element, and performs pixel mapping without switching the light beam control element when the inclination angle exceeds a threshold value that is larger than the threshold value. A pixel mapping generator for changing
A three-dimensional image display device. 前記傾き角が前記閾値より大きい場合に視差画像の視差方向を切り替える視差画像生成部を更に備える請求項１記載の３次元映像表示装置。   The three-dimensional image display apparatus according to claim 1, further comprising a parallax image generation unit that switches a parallax direction of the parallax image when the tilt angle is larger than the threshold.
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