(57)【要約】プロジェクションテレビジョンレシーバには、ディスプレイスクリーンの前に実質的に垂直方向に配列された円筒型のレンズのレンチキュラーアレイを設けることで３次元機能が与えられる。このレンチキュラーアレイの位置は、３次元機能の性能にとって重要である。ミスアライメントを補正するため、レンチキュラーアレイには、ディスプレイに面した側に光センサが設けられる。次いで、ディスプレイは、レンチキュラーアレイの実際の位置を決定することができるように、画素に選択的に電圧を供給するために制御される。次いで、表示された画像は、ユーザ最適な３次元品質をするように測定に基づいてシフトされる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元テレビジョン受像機におけるレンチキュラーアレイのミスアラインメントを補正する方法であって、
前記テレビジョン受像機は、画素のアレイを有するディスプレイと、前記ディスプレイの上にあるレンチキュラーアレイと、ビデオ信号を受信して、前記ビデオ信号に応答して前記画素をアクチベートする回路とを有し、
当該方法は、
予め決定された位置で前記レンチキュラーアレイの照明される側に光感知手段を設けるステップと、
前記ディスプレイにおける前記画素のアレイの行において、画素を連続的に照明するステップと、
連続的に照明された行の画素のそれぞれについて、前記光感知手段の出力信号を測定するステップと、
連続的に照明された行のうちのどの画素が前記光感知手段の最大の出力信号を生成したかに応答して、前記レンチキュラーアレイの横方向の位置を決定するステップと、
前記レンチキュラーアレイの決定された横方向の位置に応答して、前記ディスプレイにより生成された画像の横方向の位置を調節するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記光感知手段は光センサである、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記光感知手段を設けるステップは、
前記レンチキュラーアレイの照明される表面の予め決定された位置に反射体を設けるステップと、
前記反射体と光学的に協働するため、前記テレビジョン受像機のフレームに光センサを設けるステップと、
を有する請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記光センサを設けるステップは、テレビジョン受像機の可視領域外に前記光感知手段を設けるステップを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項５】
当該方法は、
前記ディスプレイの前記画素のアレイの列における画素を連続的に照明するステップと、
連続的に照明された列の画素のそれぞれについて、前記光感知手段の出力信号を測定するステップと、
連続的に照明された列のうちのどの画素が前記光感知手段の最大の出力信号を生成するかに応答して、前記レンチキュラーアレイの垂直方向の位置を決定するステップと、
前記レンチキュラーアレイの決定された垂直方向の位置に応答して、前記ディスプレイにより生成された画像の垂直方向の位置を調節するステップと、
を更に含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
３次元テレビジョン受像機におけるレンチキュラーアレイに関して表示された画像のミスアライメントを補正する方法であって、
前記テレビジョン受像機は、画素のアレイを有するディスプレイと、前記ディスプレイの上にあるレンチキュラーアレイと、ビデオ信号を受信して、前記ビデオ信号に応答して前記画素をアクチベートする回路とを有し、
前記レンチキュラーアレイ上の可視領域の４つのコーナの外の領域に対応する予め決定された位置における前記レンチキュラーアレイの照明される側に光感知手段を設けるステップと、
前記ディスプレイにおける前記画素のアレイの上の行と下の行における画素を連続的に照明するステップと、
前記連続的に照明された行の画素のそれぞれについて、前記光感知手段の出力信号を測定するステップと、
前記ディスプレイにおける前記画素アレイの左の列と右の列における画素を連続的に照明するステップと、
前記連続的に照明された列の画素のそれぞれについて、前記光感知手段の出力信号を測定するステップと、
連続的に照明された行のうちのどの画素が前記光感知手段の最大の出力信号を生成したかに応答して、前記レンチキュラーアレイの位置、横及び立てのサイズ、及び／又は歪みを決定するステップと、
前記レンチキュラーアレイの決定された位置、サイズ及び歪みに応答して、前記ディスプレイにより生成された画像の位置、サイズ及び／又は歪みを調節するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
３次元テレビジョン受像機におけるレンチキュラーアレイのミスアラインメントを補正する装置であって、
当該装置は、
複数の画素のアレイを有するディスプレイと、
前記ディスプレイの上にあるレンチキュラーアレイであって、複数の垂直方向に配置される円筒型のレンズを有するレンチキュラーアレイと、
ビデオ信号を受信する入力を有し、前記ビデオ信号に応答して前記画素に選択的に電圧を印加することで、前記ディスプレイで画像を生成するプロセッサと、
前記ディスプレイに面する前記レンチキュラーアレイのある側の予め決定された位置で配置される光感知手段とを有し、
前記プロセッサは、前記ディスプレイで選択された行における画素に連続的に電圧を印加し、連続的に照明された行の画素のそれぞれについて、前記光感知手段の出力を測定し、連続的に照明された行のうちのどの画素が前記光感知手段からの最大の出力信号を生成したかに基づいて前記レンチキュラーアレイの横方向の位置を決定し、前記レンチキュラーアレイの決定された横方向の位置に応答して、前記ディスプレイで生成された画像の横方向の位置を調節する、
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
前記光感知手段は、光センサである、
請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記光感知手段は、
前記レンチキュラーアレイの照明された表面上の予め決定された位置に設けられる反射手段と、
前記反射手段と光学的に協働するため、前記テレビジョン受像機のフレームに設けられる光センサと、
を有する請求項７記載の装置。
【請求項１０】
前記光感知手段は、テレビジョン受像機の可視領域外にある前記レンチキュラーアレイに設けられる、
請求項７記載の装置。
【請求項１１】
前記プロセッサは、前記ディスプレイの選択された列における画素に連続的に電圧を印加し、連続的に照明された列の画素のそれぞれについて、前記光感知手段の出力を測定し、連続的に照明される列のうちのどの画素が前記光感知手段からの最大の出力信号を生成するかに基づいて、前記レンチキュラーアレイの垂直方向の位置を決定し、前記レンチキュラーアレイの決定された垂直方向の位置に応答して、前記ディスプレイで生成された画像の垂直方向の位置を調節する、
請求項７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元機能を有するマトリクス型プロジェクションテレビジョン受像機に関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリクス型の３次元ディスプレイの構成は、比較的簡単である。レンチキュラーと呼ばれる円筒型のレンズのアレイは、既存のマトリクス型プロジェクションテレビジョン受像機のリアプロジェクションスクリーンの上に配置される。
【０００３】
マトリクスイメージャチップの画素の典型的なサイズは、１０μｍであり、ディスプレイスクリーンの画素は、（スクリーンサイズに依存して）数百μｍのオーダである。しかし、１つのレンチキュラーの幅は、３次元でイスプレイのビューの数に依存して、幾つかのスクリーンサイズの画素に等しい。
【０００４】
関心のあるポイントは、プロジェクションテレビジョン受像機の製造の間、マトリクスタイプのチップは、極端に正確に位置合わせされる必要があることである。これは、チップの小さな横方向の変位は、マトリクスタイプのチップで生成された画像及びレンズアレイによる表示された画像の大きな拡大による、ディスプレイスクリーン上の画素の大きな変位につながるからである。ディスプレイスクリーン上の画素の横方向のシフトにより、歪んだ３次元の画像となり、すなわちレンチキュラーは、誤った方向で画素を画像形成する。全体の３次元画像は、マトリクスタイプのチップのポジショニングエラーに依存して、左又は右に向かって回転されているように見える。
【０００５】
良好に制御されたプロダクションプロセスにおいて、全ての光学素子、すなわちマトリクスタイプのチップ、拡大レンズ、ディスプレイスクリーン及びレンチキュラーアレイは、これらのエラーが小さい正確なやり方で搭載されるが、テレビジョン受像機が現実の生活で使用されるとき、出荷、設置等の間の衝撃のために、あるポイントでミスアライメントが生じることが期待される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、３次元テレビジョン受像機におけるレンチキュラーアレイのミスアライメントを補正する方法を提供することにある。当該テレビジョン受像機は、画素のアレイを有するディスプレイ、前記ディスプレイの上になるレンチキュラーアレイ、ビデオ信号を受信し、前記ビデオ信号に応答して前記画素をアクチベートする回路を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、上述された方法で達成され、当該方法は、予め決定された位置で前記レンチキュラーアレイの照らされる側に光センサを搭載するステップ、前記ディスプレイにおける前記画素のアレイにおける画素を連続的に照らすステップ、前記連続して照らされる画素のそれぞれについて前記光センサの出力信号を測定するステップ、前記連続して照らされる画素のどれが前記光センサの最大の出力信号を生成するかに応答して、前記レンチキュラーアレイの横方向の位置を決定するステップ、及び、前記レンチキュラーアレイの決定された位置に応答して前記ディスプレイにより生成された画像の横方向の位置を調節するステップを含む。
【０００８】
本発明の更なる目的は、３次元テレビジョン受像機におけるレンチキュラーアレイのミスアライメントを補正する装置を提供することにあり、当該装置は、複数の画素のアレイを有するディスプレイ、前記ディスプレイの上になるレンチキュラーアレイであって、複数の垂直に配置される円筒型のレンズを有するレンチキュラーアレイ、ビデオ信号を受信する入力を有し、前記ビデオ信号に応答して前記画素に選択的に電圧を印加することにより前記ディスプレイで画像を生成するプロセッサ、前記ディスプレイに面する前記レンチキュラーアレイのある側の予め決定された位置に配置される光センサを有する。前記プロセッサは、前記ディスプレイの選択された行における画素に選択的に電圧を印加し、前記連続して照らされた画素のそれぞれについて前記光センサの出力を測定し、前記連続して照らされた画素のうちのどれが前記光センサからの最大の出力信号を発生するかに基づいて、前記レンチキュラーアレイの横方向の位置を判定し、レンチキュラーアレイの決定された位置に応答して前記ディスプレイで生成された画像の横方向の位置を調節する。
【０００９】
上記方法及び装置によれば、出願人は、大部分の重要なミスアライメントの問題、すなわち横方向のシフトは、適切な数の画素の位置だけ、横方向の画像をシフトすることで補正することができることを発見している。垂直方向のミスアライメントが存在する場合、出願人は、レンチキュラーアレイにおける円筒型のレンズがそれらの光軸と実質的に垂直に指向されるので、全体のシステムは、垂直方向のミスアライメントに対して非常に安定であることを発見している。
【００１０】
しかし、２次元小型レンズのケースでは、垂直方向のミスアライメントは、深刻な光学的な問題につながる場合がある。このため、本発明の方法及び装置は、垂直方向のミスアライメントを検出して補正するために適合される。  
上記目的、利点、並びに更なる目的、利点によれば、本発明は、添付図面を参照して記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、マトリクスタイプのイメージャ１０が表示されるべき画像を形成する、プロジェクションテレビジョン受像機のブロック図を示す。イメージャ１０は、行及び列で配列される複数の画素１２を含む。光源１４は、透過型のイメージャの場合にイメージャ１０を通して光を投影するか、反射型のイメージャの場合にイメージャ１０からの光を反射し、これにより、投影レンズ１６により拡大される画像が形成される。結果的に得られる画像は、画素１２に対応する画素により形成され、ディスプレイスクリーン１８に投影される。
【００１２】
レンチキュラーアレイ２０は、複数の垂直方向に配置された円筒型のレンズ２２を含み、３次元画像を形成するためにディスプレイスクリーン１８の前に配列される。ここで、米国特許第６１１８５８４号が参照され、この特許文献は引用により本明細書に盛り込まれ、この特許文献は、レンチキュラーアレイがディスプレイパネルに重なって位置される、自動立体表示装置を開示している。
【００１３】
図１に示されるように、光センサ２４は、ディスプレイスクリーン１８に面するレンチキュラーアレイ２０の表面上の予め決定された位置に配列される。光センサ２４は、テレビジョン受像機のディスプレイの可視領域外のレンチキュラーアレイ２０の上に位置されることが好ましい。図２は、画素番号４の前に位置されるように示される光センサ２４のポジショニングの上面図である。
【００１４】
図３は、イメージャ１０のブロック図を示す。イメージャ１０は、表示素子の行及び列アレイを有するアクティブマトリクス型液晶ディスプレイパネル３０を含み、表示素子は、ｒ行（１〜ｒ）から構成され、ｃはそれぞれの行における水平に配列されるピクチャの表示素子（ピクセル）１２（１〜ｃ）である。幾つかの表示素子のみが簡単さのために示されている。
【００１５】
それぞれの表示素子１２は、薄膜トランジスタＴＦＴ３２の形式でそれぞれのスイッチング装置と関連付けされる。同じ行における表示素子と関連付けされる全てのＴＦＴ３２のゲート端子は、共通の行コンダクタ３４に接続され、このコンダクタに対して、動作において、選択パルス（ゲート）信号が供給される。同様に、同じ列における全ての表示素子と関連付けされるＴＦＴのソース端子は、データ（ビデオ）信号が供給される共通の列コンダクタ３６に接続される。ＴＦＴのドライン端子は、表示素子の一部を形成するか、表示素子を定義するそれぞれ透明な表示素子の電極３８にそれぞれ接続される。コンダクタ３４及び３６、ＴＦＴ３２及び電極３８のセットは、１つの透明なプレートで保持され、第二の、離れて配置される透明なプレートは、全ての表示素子に共通の電極４０を保持する。液晶材料は、これらプレート間に配置され、それぞれの表示素子は、電極３８、液晶層の重なる部分及び共通電極４０を有する。それぞれの表示素子は、ストレージキャパシタ４２を更に含み、このキャパシタは、表示素子の電極３８と、その表示素子に関連するＴＦＴ３２が接続される行コンダクタに隣接する行コンダクタ３４との間に接続される。
【００１６】
動作において、一方の側に配置される光源１４からの光はパネルに入力し、表示素子１２の透過特性に従って変調される。本装置は、一度にある行について、選択パルス信号で順次に行コンダクタ３４を走査して、それぞれの行アドレス期間においてＴＦＴのそれぞれの行をオンにし、表示素子のそれぞれの行について列コンダクタにデータ（ビデオ）信号を適切かつゲート信号と同期して印加し、１フィールドを通して完全なディスプレイピクチャを構築することで駆動される。一度のアドレス指定で１つの行を使用して、アドレス指定された行の全てのＴＦＴ３２は、選択パルス信号の期間により決定された期間についてスイッチオンにされ、これは、データ情報信号が列コンダクタ３６から表示素子１２に転送される印加されたビデオ信号のライン期間よりも短い。選択信号の終了に応じて、行のＴＦＴ３２は、フィールド時間の残りについてオフにされ、これにより、コンダクタ３６から表示素子が分離され、それらがアドレスされる次回まで、通常は次のフィールド期間まで、印加された電荷が表示素子に蓄積されることが保証される。
【００１７】
行コンダクタ３４は、プロセッサ５２から規則的なタイミングパルスにより制御されるデジタルシフトレジスタを有する行駆動回路５０により選択パルス信号で連続して供給される。選択信号間のインターバルの主要な部分について、行コンダクタ１４は、ＴＦＴをそれらのオフ状態に保持するために駆動回路５０により、たとえばゼロボルトといった実質的に一定の基準電位が供給される。ビデオ情報信号は、１以上のシフトレジスタ／サンプルホールド回路を有する従来の構成からなる列駆動回路５４から列コンダクタ３６に供給される。駆動回路５４には、パネルの一度のアドレス指定で行に適したシリアル−パラレル変換を提供するために行スキャニングと同期して、プロセッサ５２からビデオ信号及びタイミングパルスが供給される。
【００１８】
さらに、プロセッサ５２に電気的に接続される光センサ２４が示される。
【００１９】
アライメントモードでは、プロセッサ５２は、ディスプレイパネル３０の左上コーナにおける１つの画素を除いて、全ての画素１２をオフにする。同時に、プロセッサ５２は、光センサ２４の出力信号を測定する。次いで、プロセッサ５２は、この画素１２をオフにし、同じ行における近傍の画素をオンにし、光センサ２４の出力信号を測定する。このプロセスは、光センサ２４からの出力信号が最大レベルに到達するまで、連続的な画素についてプロセッサ５２により繰り返される。これは、光センサ２４が位置される画素１２がオンにされたときに起こる。これは、図２に示されるように画素番号４である。レンチキュラーアレイの円筒型レンズの光軸に関する光センサ２４の位置が知られているので、ディスプレイパネル上のどの画素がどの方向に画像形成されるかがわかり、たとえば、光センサ２４が円筒型レンズの一方の中央に正確に位置される場合（図２参照）、画素番号４は、通常の表示の方向に画像形成され、その近傍の画素は、左／右等への第一の表示に対応する。次いで、プロセッサ５２は、この情報を使用して３次元画像を処理し、これにより、ディスプレイパネルは、正確な情報を受け、すなわちプロセッサ５２は、固定された数の画素の位置だけ横方向のシフトをディスプレイパネル上の画像に行う。
【００２０】
本発明の代替的な実施の形態では、レンチキュラーアレイ上に光センサ２４を搭載する代わりに、リフレクタは、レンチキュラーに搭載され、光センサは、リフレクタから反射された光を検出するために位置されるプロジェクションテレビジョン受像機のフレームに搭載される。係るように、光センサ２４をプロセッサ５２に接続するワイヤは、レンチキュラーアレイから伝達される必要がない。
【００２１】
先に示されたように、垂直方向におけるミスアライメントの補正は必須ではない。しかし、望まれる場合、光センサ２４は、レンチキュラーアレイのサイドエッジで更に位置される場合があり（たとえば、ディスプレイの可視領域の左上コーナのちょうど外）、プロセッサは、光センサ２４からの出力信号を更に測定する間、選択列における画素を連続的にオンにする。最大の出力信号のポジショニングに基づいて、センサに関する画像の位置は決定され、次いで、画像は、これに応じてシフトアップ、シフトダウンされる。
【００２２】
先に記載では、１つの光センサのみが使用されている。１を超える光センサを使用して精度を増加させることができる。たとえば、レンチキュラーアレイのそれぞれのコーナに１以上の光センサを配置することで（ディスプレイの可視領域のコーナのちょうど外）、レンチキュラーアレイの温度に依存した拡大について補正が更に行われる場合がある。個のケースでは、画像データにおける画素の位置のシンプルな横方向のシフトは、十分ではない場合がある。このため、全体の画像は、スケールアップ又はスケールダウンされる場合があるか、若しくは、非常に小さなパーセンテージにより変形される場合があり、これは、温度の変化による拡大における差は非常に小さいためである。
【００２３】
本出願の原理は、異なる色について個別のアライメント測定／補正を実行するために拡張され、全体の光学系の可能性のある色消しの収差を補正する場合がある。
【００２４】
先の記載はプロジェクションテレビジョン受像機に基づいているが、本発明は、ＬＣＤ又はプラズマ技術を使用した直視型テレビジョン受像機に適用可能である。近未来において、これらのディスプレイの解像度は増加し、あるポイントで、本発明のアライメント補正方法が適用可能となるように、アラインメントの要件も増加する。
【００２５】
本発明は特定の実施の形態を参照して記載されたが、特許請求の範囲で述べたように本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに多くのバリエーションが光なされることを理解されたい。明細書及び図面は、例示的なものであると考えられ、特許請求の範囲を限定ように解釈されない。
【００２６】
特許請求の範囲を解釈することにおいて、以下の点が理解される。（ａ）単語「有する“comprising”」は、所与の請求項で列挙された以下のエレメント又はステップの存在を排除するものではない。（ｂ）エレメントに先行する単語“ａ”又は“ａｎ”は、複数の係るエレメントの存在を排除しない。（ｃ）請求項における参照符号は、それらの範囲を限定しない。（ｄ）幾つかの「手段」は、構造又は機能を実現する同一アイテム又はハードウェア又はソフトウェアにより表現される。（ｅ）任意の開示されるエレメントは、ハードウェア部分（たとえばディスクリート及び集積された電子回路を含む）、ソフトウェア部分（たとえばコンピュータプログラミング）、及びその組み合わせから構成される場合がある。（ｆ）ハードウェア部分は、アナログ及びデジタル部分の一方又は両方から構成される。（ｇ）任意の開示される装置又はその部分は、互いに結合されるか、又は特に述べない限りにおいて更なる部分に分離される。（ｈ）特に示されない場合、特定のステップの系列が必要とされることが意図されない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を組み込んだプロジェクションテレビジョンレシーバのブロック図である。
【図２】ディスプレイに関する光センサのポジショニングを示す上面図である。
【図３】マトリクスタイプのイメージャのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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