(57)【要約】【課題】右目用画像と左目用画像とを時分割して画面に表示することにより立体画像を前記画面に表示する立体画像表示装置および立体画像表示方法において、さらなる輝度の向上を達成する。【解決手段】画像処理部は、両目に見せるための両目用画像を生成し、両目用画像を挿入した場合の輝度の拡張率が画面全体で一律となるように右目用画像および左目用画像の輝度を補正する。表示制御部は、画像処理部によって補正された右目用画像および左目用画像ならびに両目用画像を時分割して画面に表示する。詳しくは、表示制御部は、右目用画像の表示と左目用画像の表示との間における黒画像表示用の期間に両目用画像を表示する。【選択図】図４
2014050078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
右目用画像と左目用画像とを時分割して画面に表示することにより立体画像を前記画面に表示する立体画像表示装置であって、
両目に見せるための両目用画像を生成し、前記両目用画像を挿入して表示した場合の輝度の拡張率が画面全体で一律となるように前記右目用画像および前記左目用画像の輝度を補正する画像処理部と、
前記画像処理部によって補正された右目用画像および左目用画像、ならびに前記両目用画像を時分割して前記画面に表示する表示制御部とを備える立体画像表示装置。
【請求項２】
前記表示制御部は、前記右目用画像の表示と前記左目用画像の表示との間における黒画像表示用の期間に前記両目用画像を表示する、請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
前記画面は、複数の画素を含み、
前記画像処理部は、前記複数の画素のうち階調値が最小の画素の階調値を示す最小階調値に基づいて、前記両目用画像の輝度を設定する、請求項１または２に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
前記最小階調値が零であるとき、
前記画像処理部は、前記両目用画像の生成ならびに前記右目用画像および前記左目用画像の輝度の補正を実行せず、
前記表示制御部は、前記右目用画像と前記左目用画像とを時分割して前記画面に表示する、請求項３に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】
前記画面は、複数の画素を含み、
前記画像処理部は、前記複数の画素の各々について前記拡張率の限界値を算出し、前記複数の画素のうち前記限界値が最小の画素の拡張率を示す最小拡張率に基づいて、前記両目用画像が表示されるときの各画素の階調値を設定する、請求項１または２に記載の立体画像表示装置。
【請求項６】
前記最小拡張率が１であるとき、
前記画像処理部は、前記両目用画像の生成ならびに前記右目用画像および前記左目用画像の輝度の補正を実行せず、
前記表示制御部は、前記右目用画像と前記左目用画像とを時分割して前記画面に表示する、請求項５に記載の立体画像表示装置。
【請求項７】
右目用画像と左目用画像とを時分割して画面に表示することにより立体画像を前記画面に表示する立体画像表示方法であって、
両目に見せるための両目用画像を生成するステップと、
前記両目用画像を挿入して表示した場合の輝度の拡張率が画面全体で一律となるように前記右目用画像および前記左目用画像の輝度を補正するステップと、
前記補正するステップにおいて補正された右目用画像および左目用画像、ならびに前記生成するステップにおいて生成された両目用画像を時分割して前記画面に表示するステップとを含む立体画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、立体画像表示装置および立体画像表示方法に関し、特に、右目用画像と左目用画像とを時分割して画面に表示することにより立体画像を前記画面に表示する立体画像表示装置および立体画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１２−１０５２４５号公報（特許文献１）は、右目映像と左目映像とを時分割して画面に表示することにより立体映像を画面に表示する立体映像表示装置を開示する。この立体映像表示装置は、複数の画素を含む表示部と、第１から第４の映像データを入力するデータ駆動部とを含む。データ駆動部は、第１視点（たとえば右目）のための第１映像データを複数の画素に入力し、第１映像データの入力後、第２視点（たとえば左目）のための第２映像データを複数の画素に入力する。さらに、データ駆動部は、第２映像データの入力後、第２視点のための第３映像データを複数の画素に入力し、第３映像データの入力後、第１視点のための第４映像データを複数の画素に入力する。
【０００３】
この立体映像表示装置によれば、立体映像を表示するためのデータを入力する駆動速度を低めることができるとされる。また、左右映像を分離するために表示される黒画像による輝度減少を抑制し、消費電力も低めることができるとされる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１０５２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の立体映像表示装置は、右目用画像と左目用画像との表示順序を工夫することによって輝度の向上が図られている。しかしながら、右目用画像と左目用画像と分離するための黒画像の表示は残されており、さらなる輝度向上の余地がある。
【０００６】
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、右目用画像と左目用画像とを時分割して画面に表示することにより立体画像を前記画面に表示する立体画像表示装置および立体画像表示方法において、さらなる輝度の向上を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によれば、立体画像表示装置は、右目用画像と左目用画像とを時分割して画面に表示することにより立体画像を画面に表示する立体画像表示装置であって、画像処理部と、表示制御部とを備える。画像処理部は、両目に見せるための両目用画像を生成し、両目用画像を挿入して表示した場合の輝度の拡張率が画面全体で一律となるように右目用画像および左目用画像の輝度を補正する。表示制御部は、画像処理部によって補正された右目用画像および左目用画像、ならびに両目用画像を時分割して画面に表示する。
【０００８】
好ましくは、表示制御部は、右目用画像の表示と左目用画像の表示との間における黒画像表示用の期間に両目用画像を表示する。
【０００９】
好ましくは、画面は、複数の画素を含む。画像処理部は、複数の画素のうち階調値が最小の画素の階調値を示す最小階調値に基づいて、両目用画像の輝度を設定する。
【００１０】
さらに好ましくは、最小階調値が零であるとき、画像処理部は、両目用画像の生成ならびに右目用画像および左目用画像の輝度の補正を実行せず、表示制御部は、右目用画像と左目用画像とを時分割して画面に表示する。
【００１１】
また、好ましくは、画面は、複数の画素を含む。画像処理部は、複数の画素の各々について拡張率の限界値を算出し、複数の画素のうち限界値が最小の画素の拡張率を示す最小拡張率に基づいて、両目用画像が表示されるときの各画素の階調値を設定する。
【００１２】
さらに好ましくは、最小拡張率が１であるとき、画像処理部は、両目用画像の生成ならびに右目用画像および左目用画像の輝度の補正を実行せず、表示制御部は、右目用画像と左目用画像とを時分割して画面に表示する。
【００１３】
また、この発明によれば、立体画像表示方法は、右目用画像と左目用画像とを時分割して画面に表示することにより立体画像を画面に表示する立体画像表示方法であって、両目に見せるための両目用画像を生成するステップと、両目用画像を挿入して表示した場合の輝度の拡張率が画面全体で一律となるように右目用画像および左目用画像の輝度を補正するステップと、補正するステップにおいて補正された右目用画像および左目用画像、ならびに生成するステップにおいて生成された両目用画像を時分割して画面に表示するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１４】
この発明においては、両目に見せるための両目用画像が生成され、両目用画像が挿入表示される場合の輝度の拡張率が画面全体で一律となるように右目用画像および左目用画像の輝度が補正される。両目用画像が表示されることによって、１サブフレームにおいて右目用画像、左目用画像、および黒画像のいずれかのみが表示される場合に比べて輝度が向上する。したがって、この発明によれば、右目用画像と左目用画像とを時分割して画面に表示することにより立体画像を前記画面に表示する立体画像表示装置および立体画像表示方法において、さらなる輝度の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１による立体画像表示システムの全体構成図である。
【図２】シャッターメガネの液晶シャッターの概略構造を示す断面模式図である。
【図３】参考例としての従来型の立体画像表示システムにおける、画像表示とシャッターメガネの開閉タイミングとの関係の一例を示したタイミングチャートである。
【図４】実施の形態１における立体画像表示システムにおける、画像表示とシャッターメガネの開閉タイミングとの関係を示したタイミングチャートである。
【図５】図１に示す画像表示装置の構成を機能的に示す機能ブロック図である。
【図６】画像表示装置によって実行される立体画像表示の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施の形態２における画像表示装置によって実行される立体画像表示の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図８】実施の形態３における立体画像表示システムにおける、画像表示とシャッターメガネの開閉タイミングとの関係を示したタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１７】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による立体画像表示システムの全体構成図である。図１を参照して、立体画像表示システム１００は、画像表示装置１と、シャッターメガネ２とを備える。
【００１８】
画像表示装置１は、画像を表示するためのディスプレイであり、種々のディスプレイを採用可能である。以下では、画像表示装置１として液晶ディスプレイを用いる例が代表的に示されるが、画像表示装置１は、液晶ディスプレイに限定されず、任意の自発光型ディスプレイまたは非自発光型ディスプレイを用いることができる。自発光型ディスプレイとしては、たとえば、陰極線管、プラズマディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス、無機エレクトロルミネッセンス、および、電界放出ディスプレイ等がある。また、非自発光型ディスプレイとしては、たとえば、液晶ディスプレイの他、リアプロジェクション等がある。なお、画像表示装置１は、プロジェクタであってもよい。
【００１９】
画像表示装置１は、表示部１１と、シャッター制御部１２とを含む。表示部１１は、液晶パネルによって構成され、後述の表示制御部から受ける表示データに基づいて画像を表示する。シャッター制御部１２は、シャッターメガネ２においてシャッターの開閉を制御するためのシャッター制御信号を生成し、その生成されたシャッター制御信号をシャッターメガネ２へ送信する。
【００２０】
シャッターメガネ２は、液晶シャッター２１Ｒ，２１Ｌと、フレーム２２と、制御信号受信部２３とを含む。液晶シャッター２１Ｒ，２１Ｌは、フレーム２２の右目部分と左目部分とにそれぞれ嵌め込まれており、画像表示装置１のシャッター制御部１２から送信されてくるシャッター制御信号に応答して開閉される。制御信号受信部２３は、画像表示装置１のシャッター制御部１２から送信されるシャッター制御信号を受信する。
【００２１】
なお、シャッターメガネ２は、鼻と耳にかけて装着するメガネ型に形成されているが、これに代えて、ゴーグル型やヘッドマウント型、オペラグラス型等の任意の形状をとり得る。また、制御信号受信部２３は、フレーム２２のブリッジ部に設けられているが、シャッター制御信号を受信可能であることを条件としてシャッターメガネ２の任意の位置に設けることができる。また、制御信号受信部２３は、画像表示装置１のシャッター制御部１２と無線通信を行なうものとするが、シャッター制御部１２と有線による通信を行なってもよい。なお、無線通信を採用する場合は、赤外線通信やBluetooth（登録商標）等の任意の無線通信を利用することができる。
【００２２】
図２は、シャッターメガネ２の液晶シャッター２１Ｒ，２１Ｌの概略構造を示す断面模式図である。なお、この図は、各部材の寸法比率を正確に表したものではない。図２を参照して、液晶シャッター２１Ｒ，２１Ｌの各々は、液晶セル２１１と、液晶セル２１１の表裏にそれぞれ設けられた偏光板２１２，２１３とを含む。液晶セル２１１は、一対の電極基板２１１ａ，２１１ｂの間に液晶が封入されて構成される。偏光板２１２，２１３は、直線偏光板であり、たとえば偏光軸が互いに平行になるように配置される。なお、電源（電池）２１４は、電極基板２１１ａ，２１１ｂ間へ電圧を印加し、たとえばシャッターメガネ２のフレーム２２に内蔵される。スイッチ回路２１５は、電源２１４から電極基板２１１ａ，２１１ｂへの電圧印加のオン／オフを切替える。
【００２３】
なお、ここでは、液晶セル２１１にＴＮ（ツイストネマティック）型液晶を用いる例について代表的に説明するが、液晶セル２１１の液晶モードはこれに限定されず、任意の液晶モードを採用することができる。たとえば、スイッチ回路２１５が開放状態であって液晶セル２１１に電圧が印加されていないときは、表側（画像表示装置１からの光が入射する側）の偏光板２１２を透過した直線偏光は、液晶セル２１１内の液晶分子のねじれ配向に沿って回転しながら液晶セル２１１を透過する。したがって、この場合は、液晶セル２１１を透過した光は、偏光板２１３を透過しない。これにより、液晶セル２１１に電圧が印加されていない場合は、液晶シャッター２１Ｒ，２１Ｌは、画像表示装置１からの光を遮蔽するように作用する。
【００２４】
一方、スイッチ回路２１５が閉じた状態であって液晶セル２１１に電圧が印加されると、液晶セル２１１内の液晶分子は、液晶セル２１１の基板面に垂直な方向に分子長軸を揃えるように動作する。これにより、液晶セル２１１を透過した光は、液晶セル２１１内の液晶分子の影響を受けずに透過し、偏光板２１３を透過する。したがって、液晶セル２１１に電圧が印加されている場合は、液晶シャッター２１Ｒ，２１Ｌは、画像表示装置１からの光を透過させるように作用する。
【００２５】
画像表示装置１のシャッター制御部１２から送信されるシャッター制御信号に応答してスイッチ回路２１５を作動することにより、液晶シャッター２１Ｒ，２１Ｌの各々が備える液晶セル２１１への印加電圧を個別にオン／オフさせて、画像表示装置１からの光に対して液晶シャッター２１Ｒ，２１Ｌを開閉させることができる。ここで説明した例では、液晶シャッター２１Ｒ，２１Ｌは、液晶セル２１１への印加電圧をオフにすることにより、画像表示装置１からの光を遮蔽（透過を制限）する状態（すなわち「シャッターが閉じた状態」）となる。また、液晶シャッター２１Ｒ，２１Ｌは、印加電圧をオンにすることにより、画像表示装置１からの光を透過させる状態（すなわち「シャッターが開いた状態」）となる。
【００２６】
なお、上記においては、偏光板２１２，２１３の偏光軸が平行になるよう配置されているものとしたが、偏光板２１２，２１３の偏光軸が直交するように配置してもよい。この場合、液晶セル２１１への印加電圧のオン／オフと、液晶シャッター２１Ｒ，２１Ｌの光の透過／遮蔽効果との関係が、上記の説明とは逆になる。
【００２７】
再び図１を参照して、この実施の形態１においては、画像表示装置１の表示部１１には、右目用画像と左目用画像とが時分割で表示される。右目用画像とは、表示対象物を観察者が見る場合に、観察者の右目のみに視認させるための画像である。左目用画像とは、表示対象物を観察者が見る場合に、観察者の左目のみに視認させるための画像である。右目用画像と左目用画像とは視差を有しており、右目用画像を右目のみで視認させ、左目用画像を左目のみで視認させることによって、立体的な表示対象物を両目で見たときのような奥行き感が得られる。そして、右目用画像と左目用画像との切替えが、たとえば１秒間に合計６０枚の画像を表示する程度に高速で行なわれると、人間の目の残像効果により、あたかも表示対象物を両目で見ているような立体感のある画像を観察者に視認させることができる。
【００２８】
ところで、このような立体画像表示装置においては、観察者に片目ずつ画像を見せているので、左右各々の目が実際に画像を見ている時間は、立体表示を行なわない画像表示装置に比べて一般的に短くなる。その結果、このような立体画像表示装置については、立体表示を行なわない画像表示装置に比べて画面の輝度が低下する。そこで、この実施の形態１では、輝度の向上を目的として、両目に視認させるための両目用画像を挿入表示するとともに、両目用画像を挿入した場合の輝度の拡張率が画面全体で一律となるように右目用画像および左目用画像の輝度を補正する。以下、この点について説明する。
【００２９】
図３は、参考例としての従来型の立体画像表示システムにおける、画像表示とシャッターメガネの開閉タイミングとの関係の一例を示したタイミングチャートである。図３を参照して、表示「Ｌ」は、左目用画像が表示部に表示されることを示し、表示「Ｒ」は、右目用画像が表示部に表示されることを示す。表示「Ｌ」と表示「Ｒ」との間の空白は、左目用画像も右目用画像も表示されず、黒画像が表示されることを示す。この黒画像は、右目用画像および左目用画像がそれぞれ左目および右目に視認されることを抑制するために、右目用画像と左目用画像とを分離する目的で表示されるものである。
【００３０】
左目用画像が表示される時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４，ｔ５〜ｔ６，ｔ７〜ｔ８，…において、シャッターメガネ２の液晶シャッター２１Ｌは開状態に制御され、液晶シャッター２１Ｒは閉状態に制御される。また、右目用画像が表示される時刻ｔ２〜ｔ３，ｔ４〜ｔ５，ｔ６〜ｔ７，…において、液晶シャッター２１Ｌは閉状態に制御され、液晶シャッター２１Ｒは開状態に制御される。
【００３１】
なお、１枚の立体画像を構成する一対の右目用画像および左目用画像の表示に要する期間を１フレーム期間と称する。ここでは、１フレームは、左目用画像が表示される左目用サブフレームと、右目用画像が表示される右目用サブフレームと、黒画像が表示されるブラックサブフレームとによって構成される。
【００３２】
図４は、この実施の形態１における立体画像表示システム１００における、画像表示とシャッターメガネ２の開閉タイミングとの関係を示したタイミングチャートである。図４を参照して、表示「Ｂ」は、両目に視認させるための両目用画像が表示部１１に表示されることを示す。両目用画像は、輝度向上のために挿入して表示される画像であり、図３に示した参考例において黒画像が表示される期間に表示される。
【００３３】
この実施の形態１では、両目用画像は、表示部１１の全画素の階調値が均一の画像（以下「ベタ画像」と称する。）によって構成される。両目用画像は、その前後の左目用画像および右目用画像から生成される。両目用画像を挿入して輝度を向上させても、輝度のバランスは維持されなければならないので、両目用画像の表示（挿入）に伴ない、右目用画像および左目用画像の輝度（階調値）を補正する必要がある。以下、両目用画像の輝度（階調値）の設定、ならびに右目用画像および左目用画像の輝度（階調値）の補正について説明する。
【００３４】
表示部１１には静止画が表示されているものとし、輝度と階調との関係は線形とする。また、各画素の階調値の範囲は０〜１００とする。なお、「画素」とは、基本的には、一つの絵素を構成する各サブピクセル（たとえばＲ，Ｇ，Ｂ各色の１ドット）を意味するものとする。両目用画像の前後の左目用画像および右目用画像について、表示部１１を構成する全画素のうち、階調値が最小の画素の階調値（以下「最小階調値」と称する。）をｂ１とし、階調値が最大の画素の階調値（以下「最大階調値」と称する。）をｃ１とする。また、両目用画像の階調値をｄ１とする。
【００３５】
両目用画像を表示することによる輝度の最大拡張率ｒ１は、以下の関係を満たす。
ｃ１×ｒ１＝１００＋ｄ１  …（１）
但し、ｄ１≦１００である。両目用画像の階調値ｄ１は、次式にて示される。
【００３６】
ｄ１＝Ｍｉｎ（ｂ１×ｒ１，１００）  …（２）
ここで、Ｍｉｎ（ｘ，ｙ）は、値ｘと値ｙとのうち小さい方の値を示す。
【００３７】
式（１），（２）より、最大拡張率ｒ１は、次式によって算出される。
ｒ１＝Ｍｉｎ（１００／（ｃ１−ｂ１），２００／ｃ１）  …（３）
両目用画像の前後の左目用画像および右目用画像の各々について、両目用画像が表示されたときの各画素の階調値ａ１は、各画素の元の階調値をａとして次式にて示される。
【００３８】
ａ１＝ａ×ｒ１−ｄ１  …（４）
これにより、両目用画像を表示することによって画面の輝度を向上させつつ、両目用画像が挿入される場合の輝度の拡張率が画面全体で一律（ｒ１）となるように右目用画像および左目用画像の輝度が補正される。
【００３９】
図５は、図１に示した画像表示装置１の構成を機能的に示す機能ブロック図である。図５を参照して、画像表示装置１は、視差画像生成部３０と、拡張可能性判定部３２と、拡張画像生成部３４と、表示制御部３６と、表示部１１と、シャッター制御部１２とを含む。拡張可能性判定部３２および拡張画像生成部３４は、画像処理部４０を形成する。
【００４０】
視差画像生成部３０は、外部から伝送されてくる画像信号から右目用画像および左目用画像を生成して拡張可能性判定部３２へ出力する。外部から伝送されてくる画像信号は、立体画像表示用のフォーマットに従った信号であり、たとえば、ＨＤＭＩ（High-Definition  Multimedia  Interface）のインタフェース規格によって規定されている。
【００４１】
なお、映像信号５０のインタフェースはＨＤＭＩに限定されず、他の任意のインタフェースを用いてもよい。なお、外部から伝送されてくる画像信号は純粋な２次元画像信号とし、予め定められたアルゴリズムに従って、視差画像生成部３０が各画素に適切な距離情報を与えることによって画像信号から右目用画像および左目用画像を生成してもよい。
【００４２】
拡張可能性判定部３２は、両目用画像を表示することによる輝度拡張の可否を判定する。具体的には、拡張可能性判定部３２は、視差画像生成部３０から受ける１フレーム分の右目用画像および左目用画像について、表示部１１を構成する各画素の階調値を算出する。そして、拡張可能性判定部３２は、最小階調値が零よりも大きい場合は、輝度の拡張は可能と判定し、最小階調値が零であるときは、輝度の拡張は不可能と判定する。
【００４３】
拡張画像生成部３４は、拡張可能性判定部３２において輝度の拡張が可能と判定されたとき、上記の式（２）に基づいて両目用画像の階調値ｄ１を算出する。なお、この階調値ｄ１を算出することは、両目用画像を生成することに相当する。さらに、拡張画像生成部３４は、両目用画像の前後の左目用画像および右目用画像の各々について、各画素の元の階調値ａを用いて上記の式（４）に基づき各画素の階調値ａ１を算出する。なお、各画素につきこの階調値ａ１を算出することは、両目用画像の前後の左目用画像および右目用画像を補正することに相当する。拡張可能性判定部３２において輝度の拡張は不可能と判定されたときは、拡張画像生成部３４は、両目用画像の階調値ｄ１、ならびに両目用画像の前後の左目用画像および右目用画像についての階調値ａ２の算出を行なわない。
【００４４】
表示制御部３６は、拡張可能性判定部３２において輝度の拡張が可能と判定されたとき、拡張画像生成部３４によって補正された左目用画像および右目用画像の間に両目用画像を配置した表示データを生成する。そして、表示制御部３６は、所定の同期タイミングに従って表示部１１へ表示データを出力し、左目用画像、右目用画像および両目用画像を表示部１１に表示させる。
【００４５】
拡張可能性判定部３２において輝度の拡張は不可能と判定されたときは、表示制御部３６は、拡張画像生成部３４によって補正されない左目用画像および右目用画像（すなわち、視差画像生成部３０により生成された左目用画像および右目用画像）の間に黒画像を配置した表示データを生成する。そして、表示制御部３６は、所定の同期タイミングに従って表示部１１へ表示データを出力し、左目用画像、右目用画像および黒画像を表示部１１に表示させる。さらに、表示制御部３６は、上記の同期タイミングを示す同期信号をシャッター制御部１２へ出力する。
【００４６】
シャッター制御部１２は、表示制御部３６から受ける同期信号に応答して、シャッターメガネ２において液晶シャッター２１Ｒ，２１Ｌの開閉を制御するためのシャッター制御信号を生成し、その生成されたシャッター制御信号をシャッターメガネ２へ送信する。
【００４７】
図６は、画像表示装置１によって実行される立体画像表示の処理手順を説明するためのフローチャートである。図６を参照して、画像表示装置１は、外部から伝送されてくる画像信号を入力する（ステップＳ１０）。次いで、画像表示装置１は、入力された画像信号から右目用画像および左目用画像を生成する（ステップＳ２０）。続いて、画像表示装置１は、１フレーム分の右目用画像および左目用画像について、表示部１１を構成する各画素の階調値を算出し、その最小値を示す最小階調値が零よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。
【００４８】
ステップＳ３０において最小階調値が零よりも大きいと判定されると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、両目用画像を表示することによる輝度の拡張が可能と判定される。そして、画像表示装置１は、上記の式（２）に基づいて両目用画像の階調値ｄ１を算出することにより両目用画像を生成する（ステップＳ４０）。さらに、画像表示装置１は、両目用画像の前後の左目用画像および右目用画像の各々について、各画素の元の階調値ａを用いて上記の式（４）に基づき各画素の階調値ａ１を算出することにより、右目用画像および左目用画像の輝度を補正する（ステップＳ５０）。
【００４９】
次いで、画像表示装置１は、補正された右目用画像および左目用画像の間に両目用画像を配置した表示データを生成する。そして、画像表示装置１は、所定の同期タイミングに従って表示部１１へ表示データを出力し、左目用画像、右目用画像および両目用画像を表示部１１に表示させる。さらに、画像表示装置１は、上記の同期タイミングに従ってシャッターメガネ２においてシャッターの開閉を制御するためのシャッター制御信号を生成し、その生成されたシャッター制御信号をシャッターメガネ２へ送信する（ステップＳ６０）。
【００５０】
なお、ステップＳ３０において最小階調値が零であると判定されたときは（ステップＳ３０においてＮＯ）、画像表示装置１は、ステップＳ４０，Ｓ５０に示される処理を実行することなくステップＳ６０へ処理を移行する。この場合は、ステップＳ６０において、画像表示装置１は、ステップＳ２０において生成された右目用画像および左目用画像の間に黒画像を配置した表示データを生成する。そして、画像表示装置１は、所定の同期タイミングに従って表示部１１へ表示データを出力し、左目用画像、右目用画像および黒画像を表示部１１に表示させる。
【００５１】
以上のように、この実施の形態１においては、左目用画像および右目用画像から両目用画像が生成され、その左目用画像の表示と右目用画像の表示との間に両目用画像が挿入される。また、両目用画像が挿入される場合の輝度の拡張率が画面全体で一律となるように右目用画像および左目用画像の輝度が補正される。したがって、この実施の形態１によれば、１サブフレームにおいて右目用画像、左目用画像、および黒画像のいずれかのみが表示される場合に比べて輝度が向上する。
【００５２】
［実施の形態２］
実施の形態２も、上記の実施の形態１と同様に、図３に示した参考例において黒画像が表示される期間に両目用画像が表示される。そして、実施の形態１では、両目用画像は、画面全体の最小階調値に基づくベタ画像（全画素につき階調値均一の画像）としたが、実施の形態２は、両目用画像の生成方法が上記の実施の形態１と異なる。すなわち、この実施の形態２では、両目用画像が表示される場合の輝度拡張の限界値を画素毎に求め、画面全体で最小の限界値に基づいて両目用画像を生成するとともに右目用画像および左目用画像の輝度（階調値）が補正される。以下、実施の形態２における両目用画像の生成、ならびに右目用画像および左目用画像の補正について説明する。
【００５３】
表示部１１には静止画が表示されているものとし、輝度および階調は線形とする。また、各画素の階調値の範囲は０〜１００とする。任意の画素について、右目用画像の階調値および左目用画像の階調値のうち、小さい方の階調値をｂ２とし、大きい方の階調値をｃ２とする。また、両目用画像の階調値をｄ２とする。
【００５４】
両目用画像を表示することによる輝度の拡張率の限界を示す限界拡張率ｒｉは、以下の関係を満たす。
【００５５】
ｃ２×ｒｉ＝１００＋ｄ２  …（５）
但し、ｄ２≦１００である。両目用画像の階調値ｄ２は、次式にて示される。
【００５６】
ｄ２＝Ｍｉｎ（ｂ２×ｒｉ，１００）  …（６）
式（５），（６）より、限界拡張率ｒｉは、次式によって算出される。
【００５７】
ｒｉ＝Ｍｉｎ（１００／（ｃ２−ｂ２），２００／ｃ２）  …（７）
この限界拡張率ｒｉを各画素について算出し、最小の限界拡張率を示す最小拡張率ｒ２を算出する。この最小拡張率ｒ２を用いて、各画素について、両目用画像が表示されるときの階調値ａ２、階調値ｂ２に対応する画像が表示されるときの階調値ｂ３、および階調値ｃ２に対応する画像が表示されるときの階調値ｃ３は、次式によって示される。
【００５８】
ａ２＝ｂ２×ｒ２  …（８）
ｂ３＝０  …（９）
ｃ３＝ｃ２×ｒ２−ｂ２×ｒ２  …（１０）
但し、ｂ２×ｒ２＞１００のときは、階調値ａ２，ｂ３，ｃ３は次式にて示される。
【００５９】
ａ２＝１００  …（１１）
ｂ３＝ｂ２×ｒ２−１００  …（１２）
ｃ３＝ｃ２×ｒ２−１００  …（１３）
これにより、両目用画像を表示することによって画面の輝度を向上させつつ、両目用画像が挿入される場合の輝度の拡張率が画面全体で一律（ｒ２）となるように右目用画像および左目用画像の輝度が補正される。
【００６０】
再び図５を参照して、この実施の形態２における画像表示装置１の全体的な機能構成は、図５に示した構成と同じである。なお、実施の形態２では、拡張可能性判定部３２は、視差画像生成部３０から受ける１フレーム分の右目用画像および左目用画像について、表示部１１を構成する各画素についての限界拡張率ｒｉを上記の式（７）に基づいて算出し、最小の限界拡張率を示す最小拡張率ｒ２を算出する。拡張可能性判定部３２は、最小拡張率ｒ２が１よりも大きい場合は、輝度の拡張は可能と判定し、最小拡張率ｒ２が１であるときは、輝度の拡張は不可能と判定する。
【００６１】
そして、拡張画像生成部３４は、拡張可能性判定部３２において輝度の拡張が可能と判定されたとき、表示部１１の各画素について、上記の式（８）または式（１１）に基づいて、両目用画像が表示されるときの階調値ａ２を算出する。なお、この階調値ａ２を算出することは、両目用画像を生成することに相当する。さらに、拡張画像生成部３４は、上記の式（９）または式（１２）に基づいて、階調値ｂ２に対応する画像が表示されるときの階調値ｂ３を算出し、上記の式（１０）または式（１３）に基づいて、階調値ｃ２に対応する画像が表示されるとき階調値ｃ３を算出する。なお、各画素につき階調値ｂ３，ｃ３を算出することは、右目用画像および左目用画像を補正することに相当する。拡張可能性判定部３２において輝度の拡張は不可能と判定されたときは、拡張画像生成部３４は、階調値ａ２，ｂ３，ｃ３の算出を行わない。
【００６２】
なお、実施の形態２における画像表示装置１のその他の構成は、実施の形態１と同じである。
【００６３】
図７は、実施の形態２における画像表示装置１によって実行される立体画像表示の処理手順を説明するためのフローチャートである。図７を参照して、ステップＳ１１０，Ｓ１２０において実行される処理は、図６に示したステップＳ１０，Ｓ２０において実行される処理とそれぞれ同じである。
【００６４】
ステップＳ１２０において右目用画像および左目用画像が生成されると、画像表示装置１は、１フレーム分の右目用画像および左目用画像について、表示部１１を構成する各画素について限界拡張率ｒｉを上記の式（７）に基づいて算出する（ステップＳ１３０）。そして、画像表示装置１は、最小の限界拡張率ｒｉを示す最小拡張率ｒ２を算出し、その最小拡張率ｒ２が１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１４０）。
【００６５】
ステップＳ１４０において最小拡張率ｒ２が１よりも大きいと判定されると（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、両目用画像を表示することによる輝度の拡張が可能と判定される。そして、画像表示装置１は、上記の式（８）または式（１１）に基づいて両目用画像の階調値ａ２を算出することにより両目用画像を生成する（ステップＳ１５０）。さらに、画像表示装置１は、上記の式（９），（１０）または式（１２），（１３）に基づいて階調値ｂ３，ｃ３を算出することにより、右目用画像および左目用画像の輝度を補正する（ステップＳ１６０）。
【００６６】
次いで、画像表示装置１は、ステップＳ１７０へ処理を移行する。なお、ステップＳ１７０において実行される処理は、図６に示したステップＳ６０において実行される処理と同じである。
【００６７】
なお、ステップＳ１４０において最小拡張率ｒ２が１であると判定されたときは（ステップＳ１４０においてＮＯ）、画像表示装置１は、ステップＳ１５０，Ｓ１６０に示される処理を実行することなくステップＳ１７０へ処理を移行する。なお、この場合は、ステップＳ１７０において、画像表示装置１は、ステップＳ１２０において生成された右目用画像および左目用画像の間に黒画像を配置した表示データを生成する。そして、画像表示装置１は、所定の同期タイミングに従って表示部１１へ表示データを出力し、左目用画像、右目用画像および黒画像を表示部１１に表示させる。
【００６８】
以上のように、この実施の形態２においては、両目用画像が表示される場合の輝度拡張の限界値が画素毎に求められ、その限界値に基づいて両目用画像が生成されるとともに右目用画像および左目用画像の輝度（階調値）が補正される。したがって、この実施の形態２によれば、両目用画像を表示することによる輝度向上の効果を最大限に高めることができる。
【００６９】
［実施の形態３］
上記の実施の形態１，２では、両目用画像は、図３に示した参考例において黒画像が表示されていた期間に表示されるものとしたが、もともと黒画像が不要な画像表示システムにおいて、１枚の立体画像を構成する一対の右目用画像および左目用画像の表示後に両目用画像を表示してもよい。
【００７０】
図８は、実施の形態３における立体画像表示システム１００における、画像表示とシャッターメガネ２の開閉タイミングとの関係を示したタイミングチャートである。図８を参照して、両目用画像（Ｂ）は、１フレーム期間において、左目用画像（Ｌ）および右目用画像（Ｒ）の表示後に挿入される。両目用画像の生成、ならびに同一フレームの左目用画像および右目用画像の補正については、実施の形態１または実施の形態２と同様の手法を採用可能である。
【００７１】
この実施の形態３では、画像表示装置１は、補正された左目用画像および右目用画像に続いて両目用画像を配置した表示データを生成する。そして、画像表示装置１は、所定の同期タイミングに従って表示部１１へ表示データを出力し、左目用画像、右目用画像および両目用画像を表示部１１に表示させる。さらに、画像表示装置１は、上記の同期タイミングに従ってシャッター制御信号を生成し、その生成されたシャッター制御信号をシャッターメガネ２へ送信する。
【００７２】
なお、両目用画像が挿入される場合、両目用画像が挿入されない場合と比べて、画面のリフレッシュレートが同じであれば映像のリフレッシュレートは２／３になるが、左右の目が画像を見る時間は４／３倍になるので、輝度が向上する。
【００７３】
以上のように、この実施の形態３によっても、実施の形態１，２と同様の効果が得ることができる。
【００７４】
なお、画像表示装置１に入力される画像信号が動画の場合に、上記の拡張率ｒ１，ｒ２が大きく変動すると輝度が大きく変化するので、画像信号が動画の場合は、拡張率の更新または変化を抑制することが好ましい。
【００７５】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７６】
１  画像表示装置、２  シャッターメガネ、１１  表示部、１２  シャッター制御部、２１Ｒ，２１Ｌ  液晶シャッター、２２  フレーム、２３  制御信号受信部、３０  視差画像生成部、３２  拡張可能性判定部、３４  拡張画像生成部、３６  表示制御部、４０  画像処理部、１００  立体画像表示システム、２１１  液晶セル、２１１ａ，２１１ｂ  電極基板、２１２，２１３  偏光板、２１４  電源、２１５  スイッチ回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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