出了外壳10沿Z轴在正（+)方向上移动的光学模型的图；图14(b) 是示出了外壳10沿Z轴在负（-)方向上移动的光学模型的图。当从显示设备发出的光线 23R、23L与观察者的双眼对齐时，沿Z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、22L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。
[0128] 图15是示出了在外壳10沿X轴和Z轴的方向移动，同时保持与显示面板11和包 括观察者50的双眼的观察平面平行时，对立体视觉的限制的一组图。
[0129] 图15(a)是示出了外壳10沿X轴在正⑴方向上以及Z轴在正⑴方向上移动的 光学模型的图。当光线23R与右眼55R对齐时，到达观察者50具有合适立体视觉的限制。 图15(b)是示出了外壳10沿X轴在负㈠ 方向上以及Z轴在负㈠ 方向上移动的光学模 型的图。当光线22R与右眼55R对齐时，到达观察者50具有合适立体视觉的限制。
[0130] 以上已经参照图13(a)、13(b)至15(a)、15(b)(其中WS = e)描述了限制立体视 觉的条件。如果WS < e以及WS > e，光线24R、24L对于限制立体视觉的条件没有贡献，除 非在XZ平面中在Z轴与光线24R或24L之间形成的角度大于在Z轴与光线22R或22L之 间形成的角度。限制立体视觉的条件在下表1中给出。
[0131] [表 1]
[0132]
[0134] 在设计立体显示设备时，确定光线221?、231?、241?、光线221^、231^、2礼相对于显示表 面的倾斜。因此，一旦已知外壳10相对于最优观察位置移动的距离，可以进行计算，以确定 立体视觉是否可能。
[0135] 当外壳10未倾斜时，即当显示面板11的表面与观察者的双眼所在的平面保持互 相平行时，应用上述条件。当外壳10倾斜时，需要考虑外壳10的倾斜角度来计算对立体视 觉的限制。
[0136] 图16是示出了在外壳10关于显示面板11的表面上的Y轴倾斜时，对立体视觉的 限制的一组图。图16(a)示出了外壳10关于Y轴向左转动（Y轴的正（+)方向朝向图16(a) 的观看者）的光学模型。当光线23L与左眼55L对齐时，到达观察者50具有合适立体视觉 的限制。图16(b)示出了外壳10关于Y轴向右转动（Y轴的正（+)方向朝向图16(a)的观 看者）的光学模型。当光线23R与右眼55R对齐时，到达观察者50具有合适立体视觉的限 制。由于在设计显示设备时确定了光线23R、23L的倾斜，因此一旦已知外壳10相对于最优 观察位置的倾斜角度，可以进行计算，以确定立体视觉是否可能。
[0137] 如上所述，可以基于外壳10相对于最优观察位置的移动距离和倾斜角度，以及在 设计显示设备时确定的光线22R、22L、23R、23L相对于显示面板表面的角度，来判断立体视 觉。
[0138] 以下描述检测器80的倾斜角度检测器81和移动距离检测器82具体检测装置。
[0139] 以下描述用作倾斜角度检测器和移动距离检测器的示例的三轴加速度传感器。
[0140] 从加速度传感器输出的数据包括指示除了要确定的倾斜角度和移动距离之外的 量的各种信号。这些信号中的主要信号表示由重力加速度指向地轴的加速度分量以及由 环境因素导致的噪声分量，所述环境因素如同时施加至持有外壳的人体以及外壳本身的振 动。通过滤波器（最优选地为数字滤波器），可以有效去除由如振动之类的环境因素导致的 噪声分量。根据环境和用户的特性，使用通过傅立叶变换或小波变换来利用频域中的特性 的滤波器是有效的。以下描述检测已经通过上述滤波过程处理的信号的过程。
[0141] 图17示出了在外壳10中使用的加速度传感器。
[0142] 如图17所示定义了显示面板的柱状透镜3的坐标系和加速度传感器的坐标系。具 体地，观察者位于沿Z轴的正方向上（由箭头指示），并观察存在于沿Z轴的负方向上的显 示面板。沿Y轴的正方向表示显示面板的向上方向，沿Y轴的负方向表示显示面板的向下 方向。如图18所示，显示面板通常相对于沿地轴的垂直方向倾斜地使用。
[0143] 图18是从包括图17所示的Y轴和Z轴的平面看去的图。显示面板与沿地轴的垂 直方向之间的倾斜角度表示为Φ，重力加速度向量表示为G。
[0144] 通过将来自加速度传感器的输出相对于时间积分来计算速度，然后通过将计算出 的速度相对于时间积分来计算移动距离。然而，需要注意两点。第一点关于积分过程导致 的噪声的累积，而第二点关于重力加速度所具有的效应。
[0145] 首先，以下描述与噪声累积相关的第一点。如果噪声被引入所检测的加速度，则即 使噪声可能是单次的，由于积分过程，速度或移动距离也会显著改变。具体地，当对其中引 入了单一噪声α的信号进行积分时，在噪声之后，速度仅改变了 α · At，其中At指示从 噪声引入至积分过程结束的时间。在计算移动距离时，在噪声引入之后，移动距离改变了 α · (At)2。因此，具体地，由于积分过程，移动距离显著变化。
[0146] 以下描述的两个过程能够有效处理噪声。第一过程使用滤波器来平滑噪声。第二 过程缩短积分时间。具体的，如果减小积分时间，At减小，导致由于噪声引起的移动距离 的变化减小。通过加入在减小的积分时间中产生的减小的移动距离，可以在所需时间中计 算出移动距离。
[0147] 以下将描述关于重力加速度的第二点。由于重力加速度始终存在，其被引入所有 加速度传感器的输出。为了消除重力加速度所具有的效应，记录加速度传感器的初始输出 axO、ayO、azO,在积分过程中仅使用加速度传感器的后续输出与加速度传感器的初始输出 之间的差值。
[0148] 上述过程使得可以在不受重力加速度影响的情况下计算移动距离。如果不存在关 于Z轴的旋转，则重力加速度不影响ax。因此，如果未观察到关于Z轴的旋转，则可以仅记 录初始输入ayO、azO,并且可以取差值以更简单地计算移动距离。
[0149] 对于倾斜角度，显示面板可能以各种方式倾斜。显示面板可以关于各个坐标轴俯 仰（pitch)、滚动（roll)和自旋（yaw)，如飞机和汽车的情况。由于任何倾斜移动可以由俯 仰、滚动和自旋的组合来表示，因此通过分析基本的俯仰、滚动和自旋移动，可以容易地分 析任何倾斜移动。
[0150] 坐标系与俯仰、滚动和自旋之间的关系定义如下：俯仰定义为关于X轴的旋转。具 体地，俯仰指显示面板沿以下方向的旋转：将其上端（+Y)朝向观察者，或者将其下端（-Y) 朝向观察者。滚动定义为关于Y轴的旋转。具体地，滚动指显示面板沿以下方向的旋转：将 其右端（+X)朝向观察者，或者将其左端（-X)朝向观察者。自旋定义为关于Z轴的旋转。具 体地，自旋指显示面板在面向观察者的平面内关于观察者的观看方向的旋转。
[0151] 俯仰可以定义如下：
[0152] 图18示出了包括Y轴和Z轴的平面，以及该平面中的重力加速度G。
[0153] 显示面板仅关于X轴移位。Y轴方向上的加速度传感器检测到重力加速度沿Y轴 的分量，即检测到(_>c〇s(cp)，其为重力加速度映射至Y轴上的分量。当观察者以在静止时便 于立体视觉的姿态持有外壳10时，存储加速度传感器的输出，作为表示重力加速度映射至 Y轴上的分量的初始值。如果在便于观察的初始状态下加速度传感器沿Y轴方向的输出表 示为ayO,则ayO = - G'cos((p)。由于重力加速度在地面上具有实质上恒定的值，在便于观 察的初始状态中俯仰角度φ〇被确定为= arccos(-ay0/G)。
[0154] 类似地，在倾斜角度改变时，使用此时加速度传感器的输出ay来给出俯仰角度φ : φ = arccos(-ay/G)。俯仰角度(Η吏得可以获得相对于初始状态的俯仰角度φ0的改变，并且 经常获得俯仰角度的改变。
[0155] 可以以与俯仰相同的方式来确定对立体视觉的可见性具有显著影响的滚动。在这 种情况下，显示面板仅关于Y轴移位。Y轴方向上的重力加速度分量与图18中所示的相同， 并表示为-G ·cos(e)。在图18中，Z轴方向上的重力加速度分量表示为-Crsiii(cp)，在图 18中不存在关于Y轴的旋转。然而，如果存在关于Y轴的旋转，则如图19所示，将重力加速 度分为Z轴方向上的分量和X轴方向上的分量。
[0156] 在图19中，由虚线指示的X轴和Z轴表示在显示面板关于Y轴旋转之前的轴方 向。此时，与Y轴垂直的重力加速度分量沿Z轴在负方向上延伸，并表示为-G_sin((p)。当 显示面板关于Y轴旋转过角度β时，X轴和Z轴分别移位至图19中所示的X'轴和Z'轴。 Z，轴上的重力加速度分量表示为-G_sin(q>).cos(P)。如果以与针对俯仰来确定初始状态时 相同的方式，预先确定Z轴方向上的初始状态，则检测针对β = O表示Z轴上的重力加速 度分量的-〇sin((p)，作为ζ轴方向上加速度传感器的输出az〇。在倾斜角度改变时，使用 此时加速度传感器的输出az来给出滚动角度β :β = arccos丨-az/|_Osin((p)|丨。滚动角度 β使得可以经常获得滚动角度的改变。
[0157] 尽管在本示例实施例中，通过示例，以上已经描述了三轴加速度传感器，但是显 然，可以利用两轴加速度传感器来检测俯仰和滚动。
[0158] 已经通过示例描述了检测倾斜角度和移动距离的过程。可以利用地磁传感器来检 测倾斜角度，可以利用加速度传感器来检测移动距离。利用三轴地磁传感器来检测倾斜角 度的过程类似于利用加速度传感器来检测倾斜角度的上述过程，只是利用地磁来替代重力 加速度。还可以利用角速度传感器或陀螺仪传感器来检测倾斜角度，还可以利用小尺寸摄 像机或超声波传输源和超声波传感器来检测移动距离。
[0159] [操作描述]
[0160] 以下参照图20所示的流程图来描述本示例实施例的操作。
[0161] 在启动立体显示的同时，激活用于检测外壳10的移动的传感器。
[0162] 然后，显示用于将观察者引导至最优观察位置的参考屏幕。根据本示例实施例的 立体显示是指以下过程：开启图像交换装置的功能（例如用于显示视差屏障图案），将如图 9(a)所示具有视差的图像数据发送至显示面板11，并且将图像分别投影至观察者的左眼 和右眼。
[0163] 在步骤1，观察者调整外壳10的位置和倾斜，使得可以看到所显示的参考屏幕作 为立体图像。
[0164] 然后，在步骤2,由于观察者调整了外壳10的位置和倾斜，将来自检测器80的输出 记录为初始值，并且回放所需内容以进行立体显示。
[0165] 在步骤3,根据来自检测器80的输出和初始值来计算指定时间段ΛΤ中的移动距 离和倾斜角度。
[0166] 在步骤4,基于已经计算出的移动距离和倾斜角度来判断立体视觉。具体地，基于 已经计算的移动距离和倾斜角度是否大于相应预设阈值来判断立体视觉。例如，如果所计 算的移动距离小于预设移动距离阈值，则判断立体视觉是可能的。如果所计算的倾斜角度 小于预设倾斜角度阈值，则判断立体视觉是可能的。如果判断立体视觉是可能的，则在步骤 5执行立体显示，控制从步骤5转至步骤7。
[0167] 如果判断立体视觉是不可能的，则在步骤6,立体显示切换至平面显示。根据第一 示例实施例的平面显示是指以下过程：关闭图像交换装置的功能（例如不显示视差屏障图 案），将如图9 (b)所示没有视差的图像数据发送至显示面板11，并且将无视差图像投影至 观察者。在立体显示切换至平面显示之后，控制返回步骤3,在步骤3计算指定时间段Λ T 中的移动距离和倾斜角度。
[0168] 在步骤7,确定在计算外壳10的移动时用作参考的初始值是否要更新。如果步骤 7中判断为"否"，则控制返回步骤3。如果步骤7中判断为"是"，则控制返回步骤2,在步骤 2中记录此时来自检测器80的输出，以替代步骤1中记录的初始值。
[0169] 上述步骤重复执行。
[0170] 在上述操作流程中，指定时间段ΛΤ应当优选地设置为大约显示面板11的帧周期 与大约0.2秒之间的值。从图20所示的流程图可以看到，如果Λ T较长，则从立体显示至 平面显示的切换相对于外壳10的移动延迟。因此，在观察者看到伪立体图像和双重图像之 后，立体显示切换至平面显示。
[0171] 因此，具有较短的ΔΤ更好。然而，即使在显示面板11的一帧周期内要多次进行 立体显示与平面显示之间的切换，则没有足够的时间来切换整个显示屏幕的图像数据。换 言之，短于帧周期的△ T不足以有效地用于跟随外壳10的移动来进行切换。
[0172] 步骤7用作以下功能：处理在观察者改变其姿态或者改变观察者持有显示设备的 方式时发生的外壳的位置和倾斜的改变。因此，不需要对于每个流程都执行步骤S7中的判 断过程。可以对流程的次数进行计数，当达到合适计数时，可以提示观察者使用显示设备上 的操作开关等等来输入判断；或者当达到指定计数时，可以进行自动判定"是"。然而，如果 使用加速度传感器来检测移动距离，则优选地更新初始值，因为初始值用于清除累积的误 差。
[0173] 如以上参照图13(a)、13(b)至16(a)、16(b)所述，步骤4中用于判断立体视觉的 条件是限制立体视觉的条件，这些条件从在设计显示设备时确定的右眼区域70R和左眼区 域70L以及从同样在设计显示设备时确定的观察者的双眼的最优位置导出。从上述设计条 件导出的用于判断立体视觉的条件可以具有应用于初始设置的以下功能：允许观察者在步 骤1中执行立体视觉的同时，移动和倾斜外壳10以寻找对立体视觉的限制，并存储限制立 体视觉的条件（记录在立体视觉受限制时的移动距离和倾斜量或者相关传感器的输出的 功能）。在这种情况下，尽管加重观察者的负担，但是反映了观察者的眼间距离和观察者优 选的观察距离，而不是表示显示设备的设计参数的眼间距离和观察距