[發明專利]圖像顯示裝置及圖像顯示方法

有效

• 申請號: 201410046256.6
• 申請日: 2014-02-10
• 公開（公告）號: CN103995359B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 佐藤輝幸;覺幸典弘
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: G02B27/22
• 分類號: G02B27/22;G02B27/01
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 杜誠,陳煒

技術領域

本文所討論的實施方式涉及圖像顯示裝置和圖像顯示方法。

背景技術

在可穿戴計算中，已知頭戴式顯示器（HMD）作為安裝在人體上的顯示裝置。在將HMD安裝在人的頭上時，人可空出他/她的手。因此，期待HMD作為操作者輔助顯示裝置。

HMD的主要部件是顯示運動圖像或靜止圖像的顯示器和擴展顯示器的清晰視力范圍的目鏡。HMD具有針對每個左眼和右眼的一對顯示器和目鏡的組合，并且使左眼和右眼能夠觀看獨立的圖像。在HMD針對左眼和右眼二者顯示單個相同的圖像時，HMD用作為二維顯示器，并且在HMD將其間具有視差的單獨的圖像顯示為針對左眼的圖像和針對右眼的圖像時，HMD用作為三維顯示器，其通過雙眼視差允許深度識別。

然而，不管是否使用HMD，利用雙眼視差的立體3D顯示器已知有以下問題：觀察者可能感覺不自然，并且經受極大的眼疲勞。作為該問題的解決方案，提出了多視角3D顯示系統和超多視角3D顯示系統（參見例如非專利文獻1）。

圖1示出了多視角3D顯示系統的示例。多視角3D顯示系統是表達“運動視差”的技術，“運動視差”通過生成與空間中的觀察位置對應的多個視點圖像并且更接近自然地顯示3D圖像來指示隨著頭部轉動的視野中的變化。圖1中的多視角3D顯示裝置包括顯示器101和三維濾波器102，并且具有以與目間距離對應的間隔放置的多組視點圖像1至4。利用這種配置，可見立體圖像根據觀察位置而變化，并且表達了運動視差。

圖2A和圖2B示出了多視角3D顯示系統與超多視角3D顯示系統之間的差異。在自然世界中，用作為人感知三維空間的引導的光線是來自實際物體的連續光線中的通過了左眼和右眼的瞳孔的光線。在這種連續的光線將被采樣以顯示3D圖像時，例如采用具有設置在顯示器表面上的凸透鏡201的配置，如圖2A中所示出的多視角3D顯示系統中那樣。然而，在多視角3D顯示系統中的凸透鏡201中，針對要生成的視點圖像的采樣間隔太寬。

為此，期望的是，使針對將由凸透鏡202生成的視點圖像的采樣間隔小于人的瞳孔直徑d_p，如圖2B中所示出的超多視角3D顯示系統中那樣。在用右眼觀看對象點P時，通過例如給出與從凸透鏡202發射的光線對應的、并且進入眼球203的視點圖像P_R1和視點圖像P_R2之間的微小視差，來減輕立體圖像的不自然。

圖3A和圖3B示出了由超多視角3D顯示系統導致的眼球的調節。如果眼球203聚焦在凸透鏡202上，如圖3A所示，那么在視點圖像P_R1和視點圖像P_R2的光線同時進入眼球203時，兩個視點圖像作為雙圖像而投影到視網膜的不同位置上。在這種情況下，視點圖像P_R1和視點圖像P_R2被認為是視網膜上的模糊。

然后，避免視力模糊的大腦功能引起對眼球203的調節性刺激，以使得兩個視點圖像被投影到視網膜上的一個點上。如果眼球203聚焦在根據雙眼視差而感知的空間位置上，如圖3B所示，那么在視覺上識別出自然的立體圖像。

類似地，在觀察者觀看自然世界中的對象時，由于避免視力模糊的大腦功能，試圖聚焦在通過雙眼會聚而感知的對象的空間位置上的眼球調節起作用。如果通過眼球的調節，眼球聚焦在利用圖像之間的雙眼視差而感知的空間位置上，那么在觀看圖像的狀態與自然世界中觀看對象的狀態之間不再有任何區別，這允許視覺識別自然3D圖像。

也知道在2D顯示與3D顯示之間可切換的HMD的配置中，通過在顯示器與目鏡透鏡之間設置凸透鏡而將左圖像光束和右圖像光束分配到不同的方向（參見例如專利文獻1）。

專利文獻1：日本公開特許公報第2011-145488號

非專利文獻1：【2013年2月5日檢索的】1997年9月9日，日本電信發展組織，第144-201頁，“Report?on?the?Final?Results?of?the?Advanced3-D?Image?Telecommunication?Project”【在線】。從因特網檢索：<URL:http://seika-kokai.nict.go.jp/doc/result/199611005/199611005_houkoku-04.pdf>

發明內容

本發明的一方面的目的是通過兩個光學元件顯示正確的立體圖像。

根據本發明的一個方面，圖像顯示裝置包括顯示器、第一光學元件、第二光學元件以及輸出電路。