(57)【要約】      （修正有）【課題】シャッター眼鏡式視差式立体映像表示装置において、動画表示時の動画ボケを改善する。【解決手段】左右眼用の視差映像の表示フレームを輝度に応じた複数のサブフレームに分割し、左眼用と右眼用のサブフレームを交互に表示して左右眼用の視差映像の表示フレームを時分割表示するディスプレイ部と、観察者の右眼用シャッターと観察者の左眼用シャッターとを有するメガネと、前記ディスプレイ部のサブフレームに連動して前記めがねのシャッターの開閉を制御するシャッター切替コントローラと、を備えた立体映像表示装置とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右眼用の視差映像の表示フレームを輝度に応じた複数のサブフレームに分割し、左眼用と右眼用のサブフレームを交互に表示して左右眼用の視差映像の表示フレームを時分割表示するディスプレイ部と、
観察者の右眼用シャッターと観察者の左眼用シャッターとを有するメガネと、
前記ディスプレイ部のサブフレームに連動して前記めがねのシャッターの開閉を制御するシャッター切替コントローラと、を備えたことを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の立体映像表示装置において、
前記メガネは、入射光の偏光方向を変える液晶フィルタと、前記液晶フィルタの入射側に設けられた1/4波長板と、前記液晶フィルタの出射側に設けられた直線偏光フィルタとを有し、
前記ディスプレイ部は、出射側に1/4波長板を設けたことを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の立体映像表示装置において、
前記シャッター切替コントローラは、左眼用と右眼用の少なくとも２つのサブフレームの輝度の和が所定値より小さいときか、あるいは、左眼用と右眼用の少なくとも２つのサブフレームの画面全体に対する輝度の比率の和が所定値より小さいときに、前記少なくとも２つのサブフレームを左眼用と右眼用のそれぞれについて連続表示することを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の立体映像表示装置において、
前記シャッター切替コントローラは、左眼用と右眼用のサブフレームを比較し、当該サブフレームが同一、あるいは類似している場合に、当該サブフレームの左眼用あるいは右眼用のいずれか一方のタイミングで前記右眼用シャッターと前記左眼用シャッターを同時に開き、他方のタイミングで前記右眼用シャッターと前記左眼用シャッターを同時に閉じることを特徴とする立体映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像表示装置に係り、右眼用映像と左眼用映像を時間的に交互に表示する視差式立体映像表示に好適な立体映像表示装置及び立体映像表示方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、立体映像を表現する技術については種々の試みがなされており、写真、映画及びテレビジョン等の画像を扱う多くの分野で、立体映像に関する画像表示方法が研究され、実用化されてきている。
【０００３】
この立体映像の画像表示方法として，視差式と呼ばれる立体映像の表示方式がある。この視差式立体映像表示方式では，視差のある映像光線を視聴者の左右の眼にそれぞれ分離して入射させ，その視差の付け方によって視聴者に立体的な映像を認識させるものである。この視差式立体映像表示方式は、眼鏡方式と無眼鏡方式に大別される。眼鏡方式は、さらに、特許文献１などに開示されている偏光メガネを用いる方法と、特許文献２などに開示されているシャッター眼鏡を用いる方法が知られている。
【０００４】
シャッター眼鏡方式の立体映像表示方式は表示装置とシャッター眼鏡で構成され、表示装置は、右眼用画像と左眼用画像がフレーム毎に交互に表示している。聴者は，例えば、液晶により左右のシャッターが構成されたシャッター眼鏡により、右眼用画像と左眼用画像をフレーム毎に交互に右眼と左眼で観察して立体像を視認している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１５７４２５号公報
【特許文献２】特開２００２−０８２３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献２等に開示されているシャッター眼鏡方式においては、１フレームを時分割し、右眼用画像と左眼用画像を交互に表示する。例えば、nフレーム目の右眼用画像をR(n)、左眼用画像をL(n)とすると、R(n)→L(n)→R(n+1)→L(n+1)→R(n+2)→・・・の順で画像が表示される。
【０００７】
この場合、同一フレーム内の右眼用画像と左眼用画像の間の区切りと、前後フレームの右眼用画像と左眼用画像の間の区切りに明確な違いが無い。このため、例えばL(n)とR(n+1)を同一フレームとして認識される場合がある。結果として、動画表示時に動画ボケとして認識されることになる。
【０００８】
本発明は、シャッター眼鏡方式の立体映像表示装置において、動画ボケが発生しない立体映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の立体映像表示装置は、左右眼用の視差映像の表示フレームを輝度に応じた複数のサブフレームに分割し、左眼用と右眼用のサブフレームを交互に表示して左右眼用の視差映像の表示フレームを時分割表示するディスプレイ部と、観察者の右眼用シャッターと観察者の左眼用シャッターとを有するメガネと、前記ディスプレイ部のサブフレームに連動して前記めがねのシャッターの開閉を制御するシャッター切替コントローラと、を備える構成とした。
【００１０】
そして、前記シャッター切替コントローラは、左眼用と右眼用の少なくとも２つのサブフレームの輝度の和が所定値より小さいときか、あるいは、左眼用と右眼用の少なくとも２つのサブフレームの画面全体に対する輝度の比率の和が所定値より小さいときに、前記少なくとも２つのサブフレームを左眼用と右眼用のそれぞれについて連続表示するようにした。
【００１１】
また、前記シャッター切替コントローラは、左眼用と右眼用のサブフレームを比較し、当該サブフレームが同一、あるいは類似している場合に、当該サブフレームの左眼用あるいは右眼用のいずれか一方のタイミングで前記右眼用シャッターと前記左眼用シャッターを同時に開き、他方のタイミングで前記右眼用シャッターと前記左眼用シャッターを同時に閉じるようにした。
【００１２】
さらに、本発明の立体映像表示装置のメガネは、入射光の偏光方向を変える液晶フィルタと、前記液晶フィルタの入射側に設けられた1/4波長板と、前記液晶フィルタの出射側に設けられた直線偏光フィルタとを有し、ディスプレイ部は、出射側に1/4波長板を設ける構成とした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、同一フレーム内の右眼用画像と左眼用画像の間の時差が短縮され、前後フレームの右眼用画像と左眼用画像を同一フレームとして誤認識されることがなくなる。従って、動画表示時の動画ボケが改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の全体の概略構成を示す図である。
【図２】本発明におけるディスプレイ及びシャッターの一駆動例を示す図である。
【図３】本発明における他の構成例を示す図である。
【図４】本発明におけるディスプレイ及びシャッターの他の駆動例を示す図である。
【図５】本発明における他の構成例を示す図である。
【図６】本発明における他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施形態例を説明する。
図１は映像表示装置としてプラズマディスプレイを用いた場合の本発明の全体の概略構成を示している。図１の1はプラズマディスプレイ、2Rは右眼用シャッター、2Lは左眼用シャッター、7は左右眼表示切替コントローラ、8Rは観察者の右眼を表し、8Lは観察者の左眼を表している。左右眼表示切替コントローラ7は、表示映像のフレーム構成からシャッター開閉タイミングを計算し、シャッター制御信号を液晶駆動ドライバ5に送信する。
【００１６】
シャッター2R、2Lは、それぞれ、液晶材を透明基板と電極で挟んだ液晶フィルタ4、液晶駆動ドライバ5、液晶フィルタ4の映像表示装置側に設けられたディスプレイ側直線偏光フィルタ3と、観察者側直線偏光フィルタ6で構成される。液晶駆動ドライバ5は左右眼表示切替コントローラ7からの信号に従って液晶フィルタ4に電圧を印加し、液晶の配向を制御する。
【００１７】
映像表示装置側から入射した光は直線偏光フィルタ3によって決められた一定方向の直線偏光成分のみ透過し、透過光は液晶フィルタ4の液晶の配向によって偏光方向を変える。液晶フィルタ4を通過した後の偏光方向が観察者側直線偏光フィルタ6の偏光方向と平行であれば、光は透過する。一方、偏光方向が直交している場合、光は直線偏光フィルタ6に吸収されて透過しない。従って、液晶フィルタ4の液晶の配向を制御することで、シャッターの光透過率が制御され、シャッターとして機能する。
【００１８】
ここで図１の構成は、映像装置としてプラズマディスプレイに限らず、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プロジェクションディスプレイ、CRTの内、出射光が直線偏光を持たないもので構成しても良い。
【００１９】
図２は、図1の構成におけるプラズマディスプレイ1及びシャッター2R, 2Lの駆動例を示している。右眼および左眼用の映像はそれぞれ6個のサブフレーム（SF1〜SF6）に分割され、サブフレームを組み合わせることで階調を表現する。各SFの輝度の重みはSF期間中のサステイン放電回数で決まっており、SF1 < SF2 < SF3 < SF4 < SF5 < SF6の関係となっている。ここで、SF3〜SF6のサブフレームは各サブフレーム毎に右眼用サブフレームと左眼用サブフレームを交互に表示している。一方、SF1,SF2のサブフレームは片眼毎にSF1とSF2を連続表示している。
【００２０】
シャッターは動作開始から所望の透過率に到達するまでに時間を要する。シャッターの駆動はこの応答時間を考慮して行われる。図２に示す駆動例では、右眼画像と左眼画像のクロストークを最小限にするために、サブフレーム表示開始と同時にシャッター開動作を開始し、サブフレーム表示終了時にシャッター閉動作が完了するようにシャッター閉動作を開始する。
【００２１】
またシャッターの駆動は前記方法に限らず、右眼画像と左眼画像のクロストークを許容して、シャッター開動作を早目に、或いは、シャッター閉動作を遅目に開始しても良い。更に、サブフレーム毎にシャッター動作タイミングを設定しても良い。
【００２２】
サブフレーム期間には初期化期間及び画素選択期間が含まれており、この期間を含むようにシャッター動作を行えば、透過光量の減少と左右画像のクロストークを最小限に抑えることができる。
【００２３】
このように、１表示フレームを複数のサブフレームに時分割し、各サブフレーム毎に右眼用映像と左眼用映像の交互表示を行うことで、右眼用映像と左眼用映像の間の時差が短縮され動画表示時の動画ボケが改善される。この改善効果は、サブフレーム分割数が多い程、高い効果が期待できる。
【００２４】
一方で、サブフレーム分割数が増加し左右眼表示の切替数が増加すると、１フレーム期間中における液晶シャッターの応答に要する時間が増加する。液晶シャッターの応答期間中は、所望の透過率に到っていない状態であるので、フレーム期間中のシャッター応答時間が増加すると、シャッターの透過光量の減少や、右眼用画像と左眼用画像のクロストークによる映像ボケといった問題が発生する。
【００２５】
このため、図２に示す駆動例では、SF3〜SF6は左右眼表示サブフレームと１対１に対応させている一方で、SF1,2ではSF1とSF2を一つとして左右眼表示サブフレームを構成することで、１フレーム中の液晶シャッター応答時間の低減を行っている。動画ボケは輝度が高い程、認識されやすいので、輝度重みの重いSF3〜SF6はSF毎に左右眼表示切替を行い、輝度重みの軽いSF1,SF2は2つのSFをまとめて左右眼表示切替を行っている。
【００２６】
また本発明における左右眼表示サブフレーム当りの階調表現用SF数の決定方法は前記方法に限らず、各階調表現サブフレームにおける画面全体の輝度レベルに応じて決定しても良い。図３に示す構成例では、SF生成部9において、入力映像信号から右眼用画像、左眼用画像それぞれをSFに分解したのち、各SFにおける画面全体の輝度レベルを計算する。計算した各SFの輝度レベルに対して、2つ以上のSFの輝度レベルの和が、右眼用サブフレーム・左眼用サブフレーム共に、あらかじめ決められた閾値より低い場合、当該SF群を1対の右眼用サブフレーム・左眼用サブフレームとして、SF配列を構成する。
【００２７】
SF配列構成はプラズマディスプレイの駆動ドライバ10に送信され、同時にSF構成情報が左右眼表示切替コントローラに送信され、SF表示に連動してシャッターを切替る。人間の明るさに対する感覚は視野全体の総光量に影響が大きいので、上述のように画面全体の輝度で判定を行った方が、より正確である。
【００２８】
また、サブフレーム分割の判定方法としては前記方法に限らず、画面全体の輝度レベルの１フレーム全体における総和を計算し、これに対する各SFの輝度レベルの比率の大小で判定しても良い。
【００２９】
またプラズマディスプレイ及びシャッターの制御構成として、図3の構成に限らず、SF生成部から左右眼表示情報を含むSF配列構成をプラズマディスプレイの駆動ドライバに送信し、プラズマディスプレイの駆動ドライバから左右眼表示情報を左右眼表示切替コントローラに送信する構成としても良い。
【００３０】
また本発明における駆動方法は前記方法に限らず、サブフレームにおける右眼用映像と左眼用映像が同一、或いは類似している場合、当該サブフレームにおいては右眼用映像と左眼用映像の間の表示切替のための初期化動作、或いは画素選択動作、或いは初期化動作と画素選択動作を行わず右眼用シャッターと左眼用シャッターの切替のみを行っても良い。省略された初期化動作時間及び画素選択動作時間は、無動作期間として消費電力の低減やシャッターの応答時間による透過光量低下や左右画像のクロストーク低減に利用しても良い。また省略された初期化動作時間及び画素選択動作時間を、新たなSFに割り当て、階調数の向上に利用しても良い。
【００３１】
また、サブフレームにおける右眼用映像と左眼用映像が同一、或いは類似している場合の駆動方法として、前記方法に限らず、当該サブフレームは右眼用映像のみ、或いは左眼用映像のみ、或いは、右眼用映像と左眼用映像から生成した中間映像のみを表示し、右眼用シャッターと左眼用シャッターを同時に開いても良い。
【００３２】
図４は、SF4の右眼用画像と左眼用画像が同一、或いは類似とした場合の駆動例を示している。SF4-RとSF4-Lは同一、或いは類似であるので、SF4-Rのみ表示をし、右眼用シャッターと左眼用シャッターを同時に開いている。本来SF4-Lに割り当てられる予定の期間は、非表示としシャッターを閉じている。またSF4-Lの期間の使い方は前記方法に限らず、非表示としてシャッター応答時間に使っても良い。また、新たなSFに割り当て、階調数の向上に利用しても良い。
【００３３】
また本発明における構成は図１に示す構成に限らず、例えば図5に示す構成にしても良い。図５の例では映像表示装置として、出射光が直線偏光である液晶ディスプレイ11を利用している。液晶ディスプレイとシャッターの間に1/4波長板12を設置し、直線偏光を円偏光に変換する。シャッターは1/4波長板13、液晶を透明基板と電極で挟んだ液晶フィルタ4、液晶駆動ドライバ5、及び観察者側直線偏光フィルタ6で構成される。図１の構成において映像表示装置を出射光が直線偏光である液晶ディスプレイとした場合、シャッターの傾きによって透過光量が変化するという問題があったが、図５の構成では一旦円偏光に変換されるため、シャッターが傾いても透過光量は変化しない。この例においても、映像表示装置は、先の実施例と同様に、映像フレームを複数の表示フレームに分割し、左右交互に表示することに変わりない。
【００３４】
また、図5の構成は液晶ディスプレイに限らず、直線偏光を出射するプロジェクションディスプレイ、有機ELディスプレイ、または外光反射を抑えるためにディスプレイ表面に円偏光フィルタを備えた有機ELディスプレイ、等のディスプレイで構成しても良い。
【００３５】
また、本発明における構成は、図１、図５に示す構成に限らず、例えば図６に示す構成でも良い。図６の例ではシャッターはポリマー液晶を透明基板と電極で挟んだポリマー液晶シャッター14のみの構成となっている。ポリマー液晶は印加電圧によって、光透過と光散乱を切り替える。従って、前記のように偏光フィルタを利用する必要が無い。
【００３６】
また図６の構成において、ポリマー液晶シャッターの代わりに、反射型液晶シャッター、或いは機械的開閉シャッター、或いは電界または磁界による粒子移動方式シャッター、或いはエレクトロクロミック材料を使ったシャッター、等を用いても良い。
【００３７】
また、本発明において液晶シャッターに用いる液晶は、ネマティック液晶、スメクティック液晶、コレステリック液晶等の各種液晶で構成して良い。液晶の配向制御のための電極の配置も対向配置であっても、IPS配置であっても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１…プラズマディスプレイ、２R…右眼用シャッター、２L…左眼用シャッター、
３…ディスプレイ側直線偏光フィルタ、４…液晶フィルタ、５…液晶駆動ドライバ、
６…観察者側直線偏光フィルタ、７…左右眼表示切替コントローラ、
８R…観察者の右眼、８L…観察者の左眼、９…SF生成部、
１０…プラズマディスプレイの駆動ドライバ、１１…液晶ディスプレイ、
１２…1/4波長板、１３…1/4波長板、１４…ポリマー液晶シャッター
【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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