[0078] 图28(c)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；
[0079] 图28(d)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；
[0080] 图29是示意了在本发明第六示例实施例中使用的显示面板的像素结构的图；
[0081] 图30是示出了根据本发明第六示例实施例，将图像投影至间隔最优观察距离的 平面上的光学模型的图；
[0082] 图31是示出了根据本发明第六示例实施例，观察者的右眼位于区域74B，左眼位 于区域74C的光学模型的图；
[0083] 图32(a)是示出了根据本发明第六和第七示例实施例的图像产生器产生的图像 数据的图；
[0084] 图32(b)是示出了根据本发明第六和第七示例实施例的图像产生器产生的图像 数据的图；以及
[0085] 图33是示出了根据本发明第六示例实施例，观察者观察到各种组合的视差图像 的光学模型的图。
【具体实施方式】
[0086] 以下参照附图，具体描述本发明的示例实施例。
[0087] (第一示例实施例）
[0088] [结构描述]
[0089] 图6是根据本发明的显示设备的正视图。
[0090] 图7是从观察者头上看去，沿图6的线b取得的显示设备的截面视图。
[0091] 根据本发明的显示设备包括在外壳10中容纳的：显示面板11、图像交换装置13、 显示控制器12以及操作开关14。
[0092] 显示面板11包括具有单位像素矩阵的透射液晶面板。为了显示立体图像，沿与观 察者的双眼所排列的方向平行的水平方向排列的单位像素交替用作左眼像素4L和右眼像 素4R。在图7中的示意中，省略了左眼像素4L和右眼像素4R中除了在显示面板11的相对 端和中心处的像素之外的像素。
[0093] 图像交换装置13是用于显示视差屏障图案的电光设备，可以包括例如透射液晶 面板。图像交换装置13位于显示面板11上，使得当图像交换装置13显示视差屏障图案 时，用作缝隙的透射区域相对于显示面板11垂直延伸并位于右眼像素4R和左眼像素4L之 间。图像交换装置13与显示面板之间的距离以及缝隙的间距优选地应当被设计为使得，当 针对观察者确定最优观察距离时，从显示面板11的右眼像素4R投影的图像被投影至观察 者50的右眼55R上，从显示面板11的左眼像素4L投影的图像被投影至观察者50的左眼 55L上。当图像交换装置13不显示视差屏障图案时，其不用作屏障，与普通面板显示器的 情况相同，从右眼像素和左眼像素投影的图像被投影至观察者的双眼。因此，图像交换装置 13控制显示面板11从显示面板11向外显示的图像的投影。
[0094] 显示控制器12具有驱动显示面板11的功能、控制屏障的功能、以及检测外壳10 的移动的功能，以确定立体视觉。
[0095] 以下参照图8来描述显示控制器12。
[0096] 图8是根据本发明第一示例实施例的显示控制器12的功能框图。
[0097] 显示控制器12包括：图像产生器100、检测器80、判断部分90、显示面板驱动电路 110以及图像交换控制电路111。
[0098] 检测器80包括用于检测在外壳10移动时引起的位移的传感器。外壳10的位移 表示倾斜角度的改变或移动。如果检测器80包括如加速度传感器、地磁传感器等传感器， 则检测器80可以关于重力加速度或地磁来计算位移。
[0099] 判断部分90包括：存储器91，用于存储检测器80的传感器产生的与倾斜角度或 移动相关的信息以及与显示面板11的立体观看区域相关的信息；以及算术单元92,用于根 据从检测器80的传感器获得的信息和存储器91中存储的信息来确定观察者的双眼是否在 立体观看区域中。
[0100] 图像产生器100具有产生要发送至显示面板11的图像数据的功能，并包括：算术 单元101、数据存储器102、存储器103以及外部IF(接口）104。图像产生器100还具有以 下功能：根据来自判断部分90的信号，产生具有视差的图像数据（3D数据）或没有视差的 图像数据（2D数据）。
[0101] 算术单元101产生图像数据，算术单元从数据存储器102中读取要显示的数据，并 对读取的数据执行图像处理序列。由于要显示的数据是包括深度信息的三维数据，算术单 元101应当优选地对三维数据执行渲染（rendering)过程，以产生二维图像数据。通过设 置与观察者的左眼和右眼相对应的两个假想视点并执行渲染过程来产生用于立体显示的 3D数据，即针对左眼和右眼具有视差的二维图像数据。通过设置与观察者的左眼与右眼之 间的中心相对应的一个视点并执行渲染过程，来产生用于平面显示的2D数据，即没有视差 的图像数据。然而，对于视差图像的立体显示，显示面板11的单位像素交替用作右眼像素 和左眼像素。因此，要产生用于立体显示的二维图像数据的水平分辨率是显示面板11的一 半。具体地，在图9(a)中示出了作为要产生的图像数据的3D数据，在图9(b)中示出了作 为要产生的图像数据的2D数据。
[0102] 如上所述，应当优选地根据包括深度信息的三维数据来产生图像数据。然而，经过 渲染过程的、要显示的数据可以预先存储在数据存储器102中，然后可以从数据存储器102 中选择性读出。换言之，可以存储与图9 (a)和9 (b)相对应的、不包括深度信息的二维图像， 并根据立体显示或平面显示来选择并读取二维图像。根据该过程，由于不需要渲染过程，与 使用渲染过程的情况相比，算术单元101可以具有较低的处理能力和较低的计算速率。因 此，图像产生器100可以具有低成本的配置。
[0103] 如上所述，图像产生器100根据来自判断部分90的信号产生2D/3D数据，并将所 产生的2D/3D数据输出至显示面板驱动电路110。同时，图像产生器100具有以下功能： 将使得屏障对立体显示有效或使得屏障对平面显示无效的信号发送至图像交换控制电路 Illo
[0104] 显示面板驱动电路110具有产生驱动显示面板11所需的信号（同步信息等）的 功能。图像交换控制电路111具有产生用于显示视差屏障图案的信号的功能。
[0105] 图像交换装置13可以是电光设备，可以利用电信号来开启和关闭，例如包括由多 个液晶透镜构成的柱状透镜，而不是用于开启和关闭视差屏障图案的电光设备。
[0106] 在图8中，为了示意目的，判断部分90和图像产生器100包括各自独立的算术单 元92、101。然而，判断部分90和图像产生器100可以共享一个算术单元。备选地，可以在 算术单元中提供处理功能，以执行应用本发明的便携式显示设备的其他功能（例如通信控 制功能），或者可以在另一处理器中提供处理功能。
[0107] 以下参照附图来描述用于确定观察者的双眼是否位于立体观看区域中的过程。在 以下描述中，图像交换装置包括用于显示视差屏障图案的电光设备。然而，图像交换装置可 以包括上述柱状透镜。如果图像交换装置包括柱状透镜，则在以下描述中，可以利用柱状透 镜来替代视差屏障透镜，并且可以利用柱状透镜的透镜的主点来替代缝隙。
[0108] 图10示出了观察者50观察根据本发明的显示设备上的视差图像的光学模型。
[0109] 为了示意目的，XYZ正交坐标系定义如下：显示面板11的水平方向（观察者50的 双眼沿该方向排列）定义为X轴。与显示设备的投影平面（存在平行像素的矩阵的平面） 以及X轴垂直的方向定义为Y轴。与显示设备的投影平面垂直相交的轴定义为Z轴。沿X、 Y和Z轴的正和负方向的如图10所示定义。
[0110] 在图10中，假定观察者50和显示设备处于对于立体视觉最优的位置关系，从图像 交换装置13至观察者的双眼55R、55L的距离用作最优观察距离OD，与图像交换装置13间 隔距离OD的XY平面用作最优观察平面。
[0111] 图像交换装置13用作视差屏障，并具有互相间隔距离WS的中心缝隙和端部缝隙。
[0112] 显示面板13包括多个单位像素，并沿X轴方向将其交替用作左眼像素4L和右眼 像素4R。然而，仅示意了在中心处的左眼像素4L和右眼像素4R。如果单位像素的间距（宽 度）表示为P，则从位于与每个像素的最短距离处的缝隙投影的图像的最优投影平面处的 宽度表示为P'。形成在显示面板11的相对端部和中心处从左眼像素和右眼像素投影的图 像 P' 的光线表示为 22R、23R、24R、25R、22L、23L、24L、25L。
[0113] 如图10所示，显示面板11和图像交换装置13应当优选地被设计为使得从所有右 眼像素投影的图像P'在最优投影平面处叠加，并且从所有左眼像素投影的图像P'在最优 投影平面处叠加。P'应当优选地被设置为等于观察者的眼间距离e。
[0114] 最优投影平面OD是设计值。在上述设计条件下，为了观察者具有合适的立体视 觉，如图10所示，根据从图像交换装置的相对端部处的缝隙发出的光线22R、23R、24R、22L、 23L、24L来确定右眼区域70R和左眼区域70L。
[0115] 图11示出了从像素投影的图像的宽度P'不等于观察者的眼间距离e的光学模型。
[0116] 如以上【背景技术】中所述，当P' <以寸，立体观看区域较小。当P' >以寸，右眼区 域70R和左眼区域70L会较大。然而，由于不能将观察者的眼睛至于任何所需位置，因此由 于眼间距离的限制，立体观看区域不会加宽。如果P'< e，则像素与视差屏障之间的距离可 能较大，导致以下优点：在设计显示设备时，对组件的选择增加。如果P' >e，则当观察者 偏离于最优观察位置时，可以减小将相反的平行图像投影至左眼和右眼的区域，导致反转 的突起深度（所谓伪立体图像）。在以下描述中，将具有P' = e的显示面板11用于光学模 型。然而，在本发明中，还可以使用具有P' <6或？' >e的显示面板。
[0117] 图10示出了 WS与投影图像的宽度P'彼此相等的光学模型，SP WS与观察者的眼 间距离e彼此相等。
[0118] 图12示出了 WS > e( = P'）以及WS < e( = P'）的光学模型。图12(a)示出了 WS > e的光学模型，而图12(b)不出了 WS < e的光学模型。
[0119] 为了观察者50能够具有立体视觉，当右眼区域70R和左眼区域70L被设计为具有 相同的最优观察距离OD时，对于WS > e，右眼区域70R和左眼区域70L在正-反方向上较 窄；对于WS < e，右眼区域70R和左眼区域70L在正-反方向上较宽。基于成人的平均眼 间距离，眼间距离e应当合适地设计在从62mm至65mm的范围中。如果e = 63mm，则图10 中示出的立体显示设备具有WSX2 = 126mm的水平尺寸。考虑到便携式显示设备的大小， WS > e、WS = e、WS < e中的任一种关系都是适用的。在以下描述中，为了示意目的，使用 具有WS = e的光学模型。
[0120] 如图10至12(a)、12(b)所示，基于设计条件来确定针对右眼的投影图像叠加的右 眼区域70R和针对左眼的投影图像叠加的左眼区域70L。尽管这些区域的大小根据设计条 件而变化，完成的显示设备的区域在其显示立体图像时不变，而是在显示设备中固有的。如 果根据设计条件导出的右眼区域70R和左眼区域70L或者从完成的显示设备中测量的右眼 区域70R和左眼区域70L被存储为立体观看区域的数据，则需要观察者的双眼的位置的数 据，算术单元将所存储的数据和所获取的数据相互比较，然后确定观察者的双眼是否位于 立体观看区域中。立体观看区域与观察者的双眼的位置彼此相对相关。因此，如果观察者 的双眼不从最优观察位置移动，则根据显示设备外壳10的移动来确定立体视觉是否可能。 根据本发明的显示设备通过存储立体观看区域的数据和检测显示设备外壳10的移动，确 定观察者的双眼是否位于立体观看区域中。
[0121] 为了判断立体视觉，优选地，存储右眼区域70R和左眼区域70L的菱形的边界信 息。通过图10中所示的光线221?、231?、241?、221^、231^、2乩来确定图10至12(&)、12〇3)中所 示的菱形的边界信息。
[0122] 然而，如果例如从左眼像素和右眼像素投影的所有图像P'不叠加，则图10所示的 光线25R、25L分别表示区域70R、70L的边界。根据针对左眼和右眼的投影图像叠加而导致 观察者观看到双重图像的区域（3D串扰区域）的大小，可以考虑这种区域的大小，通过光线 来确定边界信息。因此，边界信息可以表示不同于菱形的多边形。然而，还可以根据显示设 备的设计条件，在没有表示左眼区域和右眼区域的信息的多边形的边界信息的情况下，判 断立体视觉。以下描述这种判断过程的示例。
[0123] 认为图10中所示的外壳10与观察者50之间的位置关系表示最优观察位置，以下 参照附图来描述当观察者50未移动而外壳10移动时立体视觉可能的范围。
[0124] 图13是示出了在外壳10平行于X轴移动时，对立体视觉的限制的一组图。
[0125] 图13(a)是示出了外壳10沿X轴在正（+)方向上移动的光学模型的图；图13(b) 是示出了外壳10沿X轴在负（_)方向上移动的光学模型的图。当右眼55R在右眼区域70R 中并且左眼55L在左眼区域70L中时，观察者50能够具有合适的立体视觉。因此，当从显 示设备发出的光线22R、23R与观察者的双眼对齐时，沿X轴在正（+)方向上的移动距离受 限。当从显示设备发出的光线22L、23L与观察者的双眼对齐时，沿X轴在负（-)方向上的 移动距离受限。
[0126] 图14是示出了在外壳10平行于Z轴移动时，对立体视觉的限制的一组图。
[0127] 图14(a)是示