通过将视点图像宽度减半来扩大正视区域

 
　　笔者等于2008年优化了多眼显示时的观看方法。该研究以如何使三维图像的分辨率与视角形成最佳关系为出发点。而最近的研究多以竭力减细光线，实现更顺畅的立体视觉为目标。虽然增加视点数量可实现顺畅的立体视觉，但也由此导致分辨率下降，很难经得起实用的考验。尽管也有一些研究在使用10块、20块的复数个面板来弥补分辨率的下降，不过从厂商的角度而言，他们更希望在尽可能利用1块面板来抑制分辨率下降的同时，确保一定的视角。笔者等在2008年尝试进行了这种优化。
 
图8：原来的4眼显示
在远离适看位置的地方进行观看的、原来的4眼显示的示列。将视点图像宽度设定为62～65mm。左右眼看到的是视点1、2、3并排的图像或视点2、3、4并排的图像（a）。由于屏幕内产生二维的部分，因此容易出现不适感（b）。 
 
　　图8（a）为多视点方式的观看方法示例。下面以视点图像宽度设计为通常的62～65mm时来做一分析。由于是4视点，因此显示的是1、2、3、4四个视点图像。右眼分别看到1视点、2视点、3视点的图像。左眼也一样，看到的是2视点、3视点、4视点的图像。在这种状态下，基本可形成立体图像。但进行详细分析后，问题就暴露出来了（图8（b））。

　　1和2的图像因具有立体的两眼视差信息，因此大体上为正视。不过，其下一区域是2和2的图像，因此看到的是二维图像。然后看到的是2和3，为立体图像，接着是3和3，又是二维图像，而其旁边是3和4，又变成了三维。这样便形成了三维与二维混合的状态。

　　原来公认为多视点的方式是以近65mm的视点图像宽度来设计的。长久以来，这种设计并未认识到在三维图像中还存在着两维图像。为此，笔者等对去掉可看到二维图像的区域进行了尝试。虽然这时减小光线的宽度即可，但过度减小的话，分辨率就会显著下降。2008年发表的设计在抑制分辨率下降的同时对视点宽度进行了优化。

 
　　那么，当时是怎么做的呢？具体而言，就是将视点图像宽度从原来的65mm减小到了一半、即32.5mm。也就是说，将以前的4视点增加到了2倍，变成了8视点的立体图像（图9（a ））。这时，右眼看到的是2 到6的条纹图像，左眼看到的是3到8的条纹图像。将视点宽度减小至一半后，屏幕内就变成了2与3配对、2与4配对、3与4配对……，消除了二维图像的区域，从而实现了正视（图9（b））。在该设计中，虽然偏离适看距离2倍以上时，也会像上述一样出现可看到二维图像的区域，但可以断定的是，如果在适看距离的1倍的距离之内防止产生二维图像区域的话，就足可解决问题。

2008年作为开发成果发表的显示器在2.57英寸XGA液晶面板上组合使用了双凸透镜。将视点图像宽度设定为了32.5mm的8视点。虽说是8视点，但由于面板为XGA级别，因此可确保每视点相当于QVGA的分辨率。如果是2.5英寸QVGA的话，可以说即使是10年前的手机，画质也没有问题。而且既获得了顺畅的运动视差，同时又实现了25度的视角。

　　8视点显示器以阶梯结构形成立体图像的像素，分辨率在纵向上降至1/3，在横向上降至3/8（图10）。使用双凸透镜而非光栅，防止了光的损失。这时，在像素排列上，横向并排1、2、3、4、5、6、7、8这8个视点图像。接着，在第二行，子像素错1格并排1、2、3、4、5、6、7、8，然后第三行再错1格并排1、2、3、4、5、6、7、8。这样，1组三维图像用像素就变成了阶梯状的区域（图10中的X）。该面板已在2009年举行的展会“Wireless Technology Park ”上通过NTT DoCoMo的展台进行展出。

此外，东京农工大学在展出上述技术后，又开发出了256视点的三维显示器。使用16块16视点的面板，形成了256视点。在16视点的面板前配置双凸透镜，并在双凸透镜前面设置投射透镜，向屏幕投射液晶面板的图像。观看者通过屏幕观看图像。（未完待续，特约撰稿人：滨岸 五郎，索尼移动显示公司开发部）

注：本篇报道根据2010年1月25日由《日经电子》主办的研讨会“3维显示器的基础与应用”上的演讲编辑而成。演讲时作者的所属单位及职务为爱普生影像设备（Epson Imaging Device）面板生产统管部P开发设计部主管部长。