显示设备、终端设备和显示方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请号为200980155402. 6( "显示设备、终端设备和显示方法"）的中国 专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及用于显示图像的显示设备和显示方法，更具体地，涉及用于显示立体 图像的显示设备、终端设备和显示方法。
【背景技术】
[0003] 随着近年来移动电话和PDA (个人数字助理）的发展，本领域中已经做出了努力以 生产更小尺寸和更高清晰度的显示设备。立体显示设备，作为可以添加至移动设备的新的 额外价值，已经引起注意。一般地，用于显示立体图像的装置依赖于将具有双眼像差的图像 分别投影至左眼和右眼的过程。存在一种立体显示设备，包括显示面板，该显示面板具有柱 状透镜或视差屏障作为图像交换装置。另一立体显示设备是时分类型，包括两个光源，用于 将光施加于右眼和左眼，以将左和右视差图像投影至右眼和左眼（见例如专利文献1)。
[0004] 上述类型的立体显示设备适用于移动设备，因为它们不需要观察者佩戴特殊眼镜 从而具有佩戴眼镜的麻烦。实际上，使用视差屏障立体显示设备的移动电话作为商用产品 可用（见例如非专利文献1)。
[0005] 然而，根据上述原理，由于对空间上分离的视差图像进行投影，观察者可以在有限 的区域中看到立体图像。观察者可以看到立体图像的区域称为立体观看区域，并且是在设 计立体显示设备时确定的。如果观察者的眼睛的位置偏离于立体观看区域，则出现以下问 题：左图像和右图像可能看起来重叠（所谓双重图像），并且可以观察到具有反转的突起深 度的图像（所谓伪立体图像）。
[0006] 以下将描述立体观看区域。
[0007] 首先，以下描述将视差屏障用作图像交换装置时实现的立体观看区域。
[0008] 图1通过示例示出了一种光学模型，其中，在视差屏障立体显示设备中，将视差图 像投影至观察者的左眼和右眼上。图1是从观察者的头上看去的截面图，示出了以下位置 关系：其中，观察者的双眼（右眼55R和左眼55L)位于观察平面30上，观察平面30与显示 设备的显示表面间隔最优观察距离OD，并且观察者的眼睛之间的中心与显示面板的中心对 齐。
[0009] 显示面板（未示出）包括一组光调制元件作为像素矩阵（例如液晶面板）。图1 仅示出了交替排列的右眼像素4R和左眼像素4L中在显示面板的两端和中心处的像素。从 观察者看来，用作图像交换装置的视差屏障6位于显示面板后方。视差屏障6是具有多个 窄带形垂直缝隙6a的屏障（遮光板），并被布置为使其纵向垂直于显示面板的左眼像素 4L 和右眼像素4R所排列的方向。光源（未示出：所谓背光）进一步位于视差屏障后方。从光 源发出的光穿过缝隙6a，其强度被显示面板的像素所调制，然后投影向观察者。从右眼像素 4R和左眼像素 4L投影的光的方向受到缝隙6a的存在的限制。从缝隙6a发出并穿过最接 近像素的光线的路径被示为光线20。这些光线20定义了从所有右眼像素4R投影的图像叠 加的右眼区域70R和从所有左眼像素4L投影的图像叠加的左眼区域70L。在右眼区域70R 中，观察者只能观察到从所有右眼像素4R投影的图像。在左眼区域70L中，观察者只能看 到从所有左眼像素4L投影的图像。因此，当观察者的右眼55R位于右眼区域70R并且观察 者的左眼55L位于左眼区域70L时，观察者在视觉上将投影至其右眼和左眼的视差图像识 别为立体图像。换言之，当观察者的右眼55R位于右眼区域70R并且观察者的左眼55L位 于左眼区域70L时，观察者可以观察到所需立体图像。
[0010] 图1所示的显示设备被设计为使得在距离OD处从右眼像素4R和左眼像素4L (宽 度P)投影的所有图像（宽度P'）叠加，以最大化右眼区域70R和左眼区域70L的最大宽度 L。投影的图像的宽度P'主要根据缝隙6a与像素之间的距离h、像素间距P以及最优观察 距离OD来确定。如果P'增大，则右眼区域70R和左眼区域70L的宽度也增大，但是观察者 可以在视觉上识别立体图像的立体观看区域不一定增大，因为不可能将观察者的眼睛置于 任何所需位置。如果假定眼睛之间的距离由e表示，则优选地显示设备应当被设计为使得 P'等于眼间距离e。如果P'小于眼间距离e，则立体观看区域限于P'。如果P'大于眼间 距离e，则只有双眼均位于右眼区域70R或左眼区域70L的区域增大。观察者可以看到立体 图像的直至显示面板的最小距离ND和最大距离FD也由眼间距离e、右眼区域70R和左眼区 域70L确定。
[0011] 如上所述，观察者看到基于投影的视差图像的立体图像的区域不仅由图像交换装 置在光学上确定的右眼区域70R和左眼区域70L来确定，还由观察者的眼间距离e来确定。 因此，立体观看区域可以由观察者的右眼55R与左眼55L之间的中点M附近的区域来表示。
[0012] 如图2所示，所定义的立体观看区域71是菱形的矩形。然而，图2所示的立体观 看区域71仅当包括观察者眼睛的平面与显示面板的表面位于互相平行时才有效。
[0013] 图3示出了一种光学模型，其中，从观察者看来，用作图像交换装置的视差屏障6 位于显示面板前方。与视差屏障6位于显示面板后方的示例的情况相同，显示设备被设计 为使得观察者处于最优观察位置0D，并且从右和左像素（宽度P)投影的图像（宽度P'） 叠加。从像素发出并且穿过最接近缝隙6a的光线的路径被示为光线20。这些光线20定义 了从所有右眼像素4R投影的图像叠加的右眼区域70R和从所有左眼像素4L投影的图像叠 加的左眼区域70L。
[0014] 图4示出了通过使用柱状透镜作为图像交换装置来创建的立体观看区域。
[0015] 图4与图3类似，只是图像交换装置不同。
[0016] 以下描述使用柱状透镜的光学模型，其中观察者偏离于立体观看区域。
[0017] 图5是从观察者头上看去的截面图，示出了向右偏离于立体观看区域71的观察 者，立体观看区域71使用右眼55R和左眼55L之间的中点M来表示。观察者的右眼55R位 于右眼区域70R之外，左眼55L位于右眼区域70R之内。此时，从右眼像素4R和左眼像素 4L发出并穿过最接近的圆柱透镜3a的主点（顶点）的光线20不到达观察者的右眼55R的 位置。从左眼像素4L发出并穿过次接近的圆柱透镜3a的光线21定义第二左眼区域72。 在图5中，观察者利用右眼55R观察到从左眼像素4L投影的图像，并且利用左眼55L观察 到从右眼像素4R投影的图像。因此，当观察者观察视差图像时，突起深度反转（所谓伪立 体图像），观察者不能观察到所需立体图像。
[0018] 为了解决上述问题，已经提出了始终检测观察者位置并根据检测到的位置来切换 右眼像素和左眼像素的显示图像的过程（见例如专利文献2)。
[0019] 此外，已经提出了利用摄像机来捕捉观察者的图像，根据所获得的观察者面部的 图像来检测视点位置，并调整视差图像的过程（见例如专利文献3)。
[0020] 为了检测视点位置，已经提出了利用红外辐照器和摄像机来检测瞳孔的过程（见 例如专利文献4)。
[0021] 现有技术文献：
[0022] 专利文献：
[0023] 专利文献 I :JP 2001-66547A(3-4 页，图 6)
[0024] 专利文献 2 :JP 9-152668A
[0025] 专利文献 3 :JP 2000-152285A
[0026] 专利文献 4 :JP 11-72697A
[0027] 非专利文献：
[0028] 非专利文献 I :Nikkei Electronics，January 6, 2003, No. 838, P. 26-27
【发明内容】
[0029] 本发明要解决的问题：
[0030] 尽管便携式立体显示设备允许观察者使用观察者自身的身体来将显示设备调整 至对于立体观看最优的位置，但是显示设备本身可能由于外部因素（如对显示设备的操作 以及使用显示设备的车辆的摇晃移动）而倾斜或移动。
[0031] 由于显示设备的移动，观察者的眼睛的位置可能偏离于立体观看区域。在这种情 况下，观察者可能不仅由于观看到双重图像和伪立体图像而感到不适，而且由于反复观看 正常立体图像、双重图像和伪立体图像而感到疲惫，容易引起如眩晕和晕车之类的症状。
[0032] 根据一般的视点跟踪系统，显示设备需要使用摄像机、用于检测视点位置的图像 处理功能、以及红外辐照器，因此变得尺寸较大，并且必须满足复杂图像处理能力的要求。 因此，一般的视点跟踪系统不适于在便携式立体显示设备上使用。
[0033] 本发明的目的是提供解决上述问题的显示设备、终端设备和显示方法。
[0034] 解决问题的方案：
[0035] 根据本发明，提供了一种用于显示图像的显示设备，其中，检测显示设备的移动， 并根据检测到的移动，以立体显示或平面显示来显示所述图像。
[0036] 根据本发明，还提供了一种用于在显示设备上显示图像的显示方法，包括：
[0037] 检测显示设备的移动；以及
[0038] 根据检测到的移动，以立体显示或平面显示来显示图像。
[0039] 本发明的优点：
[0040] 根据本发明，如上所述，检测显示设备的移动，并根据检测到的移动，以立体显示 或平面显示来显示图像。因此，即使显示设备的移动违背观察者的意愿，将观察者至于立体 观看区域之外，也容易防止观察者观察到伪立体图像和双重图像，从而防止观察者感到不 适和疲惫。
【附图说明】
[0041] 图1是示出了具有位于显示面板后方的视差屏障的视差屏障立体显示设备的光 学模型的图；
[0042] 图2是示出了立体观看区域作为观察者的右眼和左眼之间的中点M附近的区域的 图；
[0043] 图3是示出了具有位于显示面板前方的视差屏障的视差屏障立体显示设备的光 学模型的图；
[0044] 图4是示出了具有柱状透镜的立体显示设备的光学模型的图；
[0045] 图5是示出了观察者偏离于立体观看区域的光学模型的图；
[0046] 图6是根据本发明的显示设备的正视图；
[0047] 图7是根据本发明的显示设备的截面视图；
[0048] 图8是根据本发明第一示例实施例的显示控制器的功能框图；
[0049] 图9(a)是示出了根据本发明第一和第二示例实施例的图像数据的图；
[0050] 图9(b)是示出了根据本发明第一和第二示例实施例的图像数据的图；
[0051] 图10是示出了根据本发明，观察者在最优位置观察显示设备上的视差图像的光 学模型的图；
[0052] 图11是示出了根据本发明的显示设备中从像素投影的图像的宽度不等于观察者 的眼间距离的光学模型的图；
[0053] 图12(a)是示出了根据本发明的显示设备中图像交换装置的中心缝隙与端部缝 隙之间的距离不等于观察者的眼间距离的光学模型的图；
[0054] 图12(b)是示出了根据本发明的显示设备中图像交换装置的中心缝隙与端部缝 隙之间的距离不等于观察者的眼间距离的光学模型的图；
[0055] 图13(a)是示出了根据本发明的显示设备沿X轴移动的光学模型的图；
[0056] 图13(b)是示出了根据本发明的显示设备沿X轴移动的光学模型的图；
[0057] 图14(a)是示出了根据本发明的显示设备沿Z轴移动的光学模型的图；
[0058] 图14(b)是示出了根据本发明的显示设备沿Z轴移动的光学模型的图；
[0059] 图15(a)是示出了根据本发明的显示设备沿X轴和Z轴移动的光学模型的图；
[0060] 图15(b)是示出了根据本发明的显示设备沿X轴和Z轴移动的光学模型的图；
[0061] 图16(a)是示出了根据本发明的显示设备沿Y轴倾斜的光学模型的图；
[0062] 图16(b)是示出了根据本发明的显示设备沿Y轴倾斜的光学模型的图；
[0063] 图17是示出了根据本发明的显示设备的视图，其中使用了加速度传感器；
[0064] 图18是示意了在根据本发明其中使用了加速度传感器的显示设备关于X轴转动 时基于重力加速度来计算倾斜角度的图；
[0065] 图19是示意了在根据本发明其中使用了加速度传感器的显示设备关于Y轴转动 时基于重力加速度来计算倾斜角度的图；
[0066] 图20是本发明的第一、第三、第四和第六示例实施例的操作序列的流程图；
[0067] 图21是本发明第二示例实施例的功能框图；
[0068] 图22是本发明的第二、第三、第五和第七示例实施例的操作序列的流程图；
[0069] 图23是本发明第三和第四示例实施例的功能框图；
[0070] 图24(a)是示出了根据本发明第三示例实施例的图像产生器产生的图像数据的 图；
[0071] 图24(b)是示出了根据本发明第三示例实施例的图像产生器产生的图像数据的 图；
[0072] 图25是本发明第三和第四示例实施例的功能框图；
[0073] 图26(a)是示意了在本发明的第四示例实施例中使用的显示面板的像素结构的 图；
[0074] 图26(b)是示意了在本发明的第四示例实施例中使用的显示面板的像素结构的 图；
[0075] 图27是示出了在本发明第四示例实施例中使用的显示面板与柱状透镜之间的位 置关系的图；
[0076] 图28(a)是示出了根据本发明第四和第五示例实施例的图像产生器产生的图像 数据的图；
[0077] 图28(b)是示出了根据本发明第四和第五示例实施例的图像产生器产生的图像 数据的图；