(57)【要約】【課題】簡易な構成で調光可能とする。【解決手段】右眼用シャッターおよび左眼用シャッターの透過率を指定する制御信号ＣＴＬを出力する投射型表示装置の制御部５０は、画像信号の明るさの分布を特定するヒストグラム作成部５３と、ヒストグラムから調光係数Ｋ１を決定する調光係数決定部５４と、調光係数Ｋ１に基づいて、表示のすべき画像の画像処理係数Ｋ２を決定する画像処理係数決定部５５と、画像信号Ｖｄに画像処理を施して画像処理信号Ｖａを出力する画像処理部５２と、画像処理信号Ｖａに基づいて画像を表示する手段と、調光係数Ｋ１に基づいて、制御信号ＣＴＬを生成する制御信号生成部５６とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
右眼用シャッターおよび左眼用シャッターを備える立体視用メガネに対して、前記右眼用シャッターおよび左眼用シャッターの透過率を指定する制御信号を出力するとともに、右眼用画像および左眼用画像を時分割で表示可能な表示装置であって、
画像信号の明るさ情報に基づいて、調光係数を決定する調光係数決定手段と、
前記調光係数に基づいて、表示すべき画像の画像処理係数を決定する画像処理係数決定手段と、
前記画像信号に対して前記画像処理係数に基づいた画像処理を施して画像処理信号を出力する画像処理手段と、
前記画像処理信号に基づいて画像を表示する表示手段と、
前記調光係数に基づいて、前記制御信号を生成する制御信号生成手段と、
を備える表示装置。
【請求項２】
前記右眼用画像を表示する期間を右眼用表示期間、前記左眼用画像を表示する期間を左眼用表示期間としたとき、
前記制御信号生成手段は、立体表示を行う場合、
前記右眼用表示期間のうち開放期間において、前記右眼用シャッターの透過率が前記調光係数に応じた値となり、且つ前記左眼用シャッターの透過率が０％となり、
前記右眼用表示期間のうち遮蔽期間において、前記右眼用シャッターの透過率および前記左眼用シャッターの透過率が０％となり、
前記左眼用表示期間のうち開放期間において、前記左眼用シャッターの透過率が前記調光係数に応じた値となり、且つ前記右眼用シャッターの透過率が０％となり、
前記左眼用表示期間のうち遮蔽期間において、前記左眼用シャッターの透過率および前記右眼用シャッターの透過率が０％となる、
ように前記制御信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記制御信号生成手段は、平面表示を行う場合、前記右眼用シャッターの透過率と前記左眼用シャッターの透過率が、前記調光係数に応じた値となるように前記制御信号を生成することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記表示手段は、光源と、前記画像処理信号に基づいて前記光源からの光を変調する光変調手段とを備えることを特徴とする１乃至３のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記表示手段は、前記光変調手段によって変調された光を投射する投射手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のういちいずれか1項に記載の表示装置と、
前記制御信号に基づいて透過率が制御可能な右眼用シャッターおよび左眼用シャッターを有する立体視用メガネとを、
備える立体視用電子機器。
【請求項７】
右眼用シャッターおよび左眼用シャッターを備える立体視用メガネと、右眼用画像および左眼用画像を時分割で表示可能な表示装置とを用いて、立体画像表示する立体画像表示方法であって、
画像信号の明るさ情報に基づいて調光係数を決定し、
前記調光係数に基づいて、表示すべき画像の画像処理係数を決定し、
前記画像信号に対して前記画像処理係数に基づいた画像処理を施して画像処理信号を生成し、
前記画像処理信号に基づいて前記表示装置に画像を表示し、
前記調光係数に基づいて、前記右眼用シャッターの透過率と前記左眼用シャッターの透過率とを制御する、
ことを特徴とする画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置の調光の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射型表示装置として、光源と、透過型の液晶パネルと、光源と液晶パネルとの間に設けられた機械式の絞りと、液晶パネルを透過した光をスクリーンに投射する光学系と、液晶パネルに画像信号に応じた駆動電圧を供給する手段とを備えるものが知ら
れている（例えば、特許文献１）。この投射型表示装置は、画像信号に応じて調光係数を算出し、調光係数に応じて絞りを変化させ、液晶パネルに入射する光量を調整するとともに、調光係数に応じて画像信号のレベルを制御して液晶パネルに供給する。
また、機械式の絞りを使用せずに、光源の輝度を変化させ、これに応じて画像信号のレベルを制御して液晶パネルに供給する投射型表示装置も知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３６１７０３号公報
【特許文献２】特開平５−６６５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、機械式の絞りを用いるため、装置が大型化すると共に、絞りを調整するためステッピングモーターが必要となるといった問題があった。
また、特許文献２に記載の技術は、輝度が連続的に変化させられる種類の光源（例えばハロゲンランプ）を用いることになるが、この種の光源では、十分な光量が得られず、明るい画像を投射することができないといった問題があった。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、光量を確保しつつ、簡易な構成で調光することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するため、本発明にかかる表示装置は、右眼用シャッターおよび左眼用シャッターを備える立体視用メガネに対して、前記右眼用シャッターおよび左眼用シャッターの透過率を指定する制御信号を出力するとともに、右眼用画像および左眼用画像を時分割で表示可能なものであって、画像信号の明るさ情報に基づいて、調光係数を決定する調光係数決定手段と、前記調光係数に基づいて、表示すべき画像の画像処理係数を決定する画像処理係数決定手段と、前記画像信号に対して前記画像処理係数に基づいた画像処理を施して画像処理信号を出力する画像処理手段と、前記画像処理信号に基づいて画像を表示する表示手段と、前記調光係数に基づいて、前記制御信号を生成する制御信号生成手段と、を備える。
【０００６】
この発明によれば、表示装置において、画像信号を解析して調光係数を決定し、調光係数に応じた透過率となるように立体視用メガネの右眼用シャッターおよび左眼用シャッターも透過率を制御する一方、調光係数に応じて画像を表示する。即ち、表示装置で表示させる画像の明るさと立体視用メガネの透過率とを連動させて制御することができる。これによって、表示装置に調光手段を設ける必要が無くなるので、表示装置の構成を簡素化できると共に小型化できる。
なお、「画像信号の明るさ情報」には、画像信号の明るさの分布（例えば、ヒストグラム）の他に、１画面の階調の平均値や最大値などが含まれる。
【０００７】
上述した発明において、前記右眼用画像を表示する期間を右眼用表示期間、前記左眼用画像を表示する期間を左眼用表示期間としたとき、前記制御信号生成手段は、立体表示を行う場合、前記右眼用表示期間のうち開放期間において、前記右眼用シャッターの透過率が前記調光係数に応じた値となり、且つ前記左眼用シャッターの透過率が０％となり、前記右眼用表示期間のうち遮蔽期間において、前記右眼用シャッターの透過率および前記左眼用シャッターの透過率が０％となり、前記左眼用表示期間のうち開放期間において、前記左眼用シャッターの透過率が前記調光係数に応じた値となり、且つ前記右眼用シャッターの透過率が０％となり、前記左眼用表示期間のうち遮蔽期間において、前記左眼用シャッターの透過率および前記右眼用シャッターの透過率が０％となる、ように前記制御信号を生成することが好ましい。
【０００８】
この発明によれば、本来、開放と遮蔽といった２値的に動作する右眼用シャッターおよび左眼用シャッターを、調光係数に応じた透過率となるように制御できるので、右眼用シャッターおよび左眼用シャッターを立体視用のシャッターとして機能させるとともに調光手段として機能させることができる。これにより、表示装置の構成を簡素化することができる。
【０００９】
上述した発明において、前記制御信号生成手段は、平面表示を行う場合、前記右眼用シャッターの透過率と前記左眼用シャッターの透過率が、前記調光係数に応じた値となるように前記制御信号を生成することが好ましい。この発明によれば、平面表示の場合であっても、立体視用メガネを用いることによって調光が可能となる。
【００１０】
上述した発明において、前記表示手段は、光源と、前記画像処理信号に基づいて前記光源からの光を変調する光変調手段とを備えることが好ましい。このような表示装置としては、例えば、液晶テレビが該当する。
さらに、前記表示手段は、前記光変調手段によって変調された光を投射する投射手段を備えるものであっても良い。このような表示装置としては、例えば、プロジェクターなどの投射型表示装置が該当する。
【００１１】
本発明に係る立体視用電子機器は、上述した表示装置と、前記制御信号に基づいて透過率が制御可能な右眼用シャッターおよび左眼用シャッターを有する立体視用メガネとを、備えることが好ましい。この立体視用電子機器によれば、調光の機能を立体視用メガネに持たせることができるので、表示装置の構成を簡素化できる。
【００１２】
本発明に係る画像表示方法は、右眼用シャッターおよび左眼用シャッターを備える立体視用メガネと、右眼用画像および左眼用画像を時分割で表示可能な表示装置とを用いて、立体画像表示するものであって、画像信号の明るさ情報に基づいて調光係数を決定し、前記調光係数に基づいて、表示すべき画像の画像処理係数を決定し、前記画像信号に対して前記画像処理係数に基づいた画像処理を施して画像処理信号を生成し、前記画像処理信号に基づいて前記表示装置に画像を表示し、前記調光係数に基づいて、前記右眼用シャッターの透過率と前記左眼用シャッターの透過率とを制御する、ことを特徴とする。この発明によれば、表示装置で表示させる画像の明るさと立体視用メガネの透過率とを連動させて制御することができるから、右眼用シャッターおよび左眼用シャッターを左右画像の切り換えのみならず調光手段として機能させることが可能となり、表示装置の構成を簡素化できると共に小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】立体視用電子機器の全体構成を示すブロック図である。
【図２】制御部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】画像信号の解析結果であるヒストグラムの一例を示すグラフである。
【図４】明るさパラメータと画面の明るさを示すグラフである。
【図５】立体表示における右目用シャッターおよび左目用シャッターの透過率を説明するための説明図である。
【図６】平面表示における右目用シャッターおよび左目用シャッターの透過率を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る立体視用電子機器Ｄの概略図である。立体視用電子機器Ｄは、相互に視差を有するカラーの画像を立体視可能に表示する表示装置であり、投射型表示装置１００と立体視用メガネ３００とを含んで構成される。投射型表示装置１００は、画像を表示するための投射光Ｌｐを散乱型スクリーン２００に投射する。観察者は立体視用メガネ３００を装着する。投射光Ｌｐを散乱型スクリーン２００の表面で反射させた反射光が立体視用メガネ３００を透過して観察者に知覚される。
【００１５】
立体視用メガネ３００は、右眼用シャッター３１０および左眼用シャッター３２０を備える。右眼用シャッター３１０および左眼用シャッター３２０は液晶パネルによって構成されており、各シャッターの透過率は制御信号ＣＴＬによって制御される。なお、本実施形態の立体視用メガネ３００において、透過率は、０％と１００％といった２値的なものではなく、中間値における制御が可能なように構成されている。
また、この例の投射型表示装置１００は、立体表示と平面表示とを切り換え可能になっている。立体表示では、右眼用画像および左眼用画像を時分割で表示し、画像の切り換えと同期して、制御信号ＣＴＬを生成する。
【００１６】
本実施形態の投射型表示装置１００は、透過型の液晶パネルをライトバルブ１１０（１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ）として利用した液晶プロジェクタである。液晶パネルには、ライトバルブを駆動するドライバが設けられている。投射型表示装置１００の内部には、高圧水銀ランプ等の白色光源からなるランプユニット１０２が設けられている。なお、光源としては輝度を可変できるハロゲンランプを使用することも可能であるが、本実施形態では光源の輝度を可変して調光しないので、輝度を可変することはできないが、より高輝度で発光する高圧水銀ランプを用いる。これより、明るい画像を表示することが可能となる。
【００１７】
このランプユニット１０２から射出された光は、内部に配置された３枚のミラー１０６および２枚のダイクロイックミラー１０８によって赤色光、緑色光、および青色光に分離されて、各色光に対応するライトバルブ１１０Ｒ、１１０Ｇおよび１１０Ｂにそれぞれ導かれる。なお、これらのライトバルブには、偏光子が設けられており、各色光は、各ライトバルブによって変調され偏光となる。
【００１８】
各色の偏光はダイクロイックプリズム１１２に３方向から入射する。ダイクロイックプリズム１１２において、赤色偏光、緑色偏光および青色偏光が混合された投射光Ｌｐが、投射レンズ１１４を介して散乱型スクリーン２００に投射される。散乱型スクリーン２００に投射光Ｌｐが投射される。
【００１９】
制御部５０は、外部装置から供給される画像信号Ｖｄの明るさの分布に基づいて、調光係数Ｋ１を決定する処理と、調光係数Ｋ１に基づいて、表示のすべき画像の画像処理係数Ｋ２を決定する処理と、画像信号Ｖｄに対して画像処理係数Ｋ２に基づいた画像処理を施して画像処理信号Ｖａを生成してライトバルブ１１０Ｒ、１１０Ｇおよび１１０Ｂに供給する処理と、調光係数Ｋ１に基づいて、立体視用メガネ３００を制御する制御信号ＣＴＬを生成する処理とを実行する。
【００２０】
図２に、制御部５０の詳細な構成を示す。制御部５０は、画像解析部５１と画像処理部５２とを備える。画像解析部５１は外部装置から供給される画像信号Ｖｄと水平・垂直同期信号Ｓｙとを解析して調光係数Ｋ１および画像処理係数Ｋ２を決定する。
画像処理部５２は画像解析部５１の解析結果である画像処理係数Ｋ２に基づいて画像信号Ｖｄに処理を施し画像処理信号Ｖａを生成する。
【００２１】
画像解析部５１は、画像信号Ｖｄから明るさのヒストグラムを作成するヒストグラム作成部５３と、作成したヒストグラムから調光係数を決定する調光係数決定部５４ とを備える。ヒストグラムは画像に含まれる階調分布を示すものであり、縦軸はその画面における表示階調の出現度数を表し、横軸は階調を表している。
【００２２】
調光係数決定部５４は、作成されたヒストグラムから、画像の明るさを特徴づける明るさパラメータを抽出する。抽出方法としては、例えば明るい側から度数を調べ、それが初めてある大きさになる階調を選択する方法などを用いることができる。例えば、図３に示すように最低輝度と最高輝度との範囲を６４分割したヒストグラムを作成する。即ち、６４階調で輝度を表現する。そして、各階調における度数を調べ、度数の総合計を求める。次に、総合計の５％である目標値を算出する。次に、目標値から、明るい側の階調の度数を減算していき、ゼロとなる階調を特定する。図３に示す例では、階調５８であり、これを明るさパラメータとする。
【００２３】
そして、調光係数決定部５４は、明るさパラメータに応じた調光係数Ｋ１を決定する。図４に、画像信号Ｖｄから抽出された明るさパラメータと画面の明るさを示す。決定された調光係数Ｋ１は、画像処理係数決定部５５および制御信号生成部５６に出力される。画像処理係数決定部５５においては、図４に示す、明るさパラメータに対応する調光係数Ｋ１を設定した場合に得られる画面の明るさとなるように画像処理係数Ｋ２が決められる。
【００２４】
例えば、画像信号Ｖｄから抽出された明るさパラメータが、画面明るさが５０％となる階調であったとする。このとき調光係数Ｋ１は光量が５０％になる値に決めることができ、そのとき画像処理係数Ｋ２を２と決定することができる。
一方、制御信号生成部５６は、調光係数Ｋ１に応じて右眼用シャッター３１０および左眼用シャッター３２０の透過率を指定する制御信号ＣＴＬを生成する。
【００２５】
立体視用メガネ３００をかけた人が認識する画像の光量は、画像処理係数Ｋ２に基づいて処理された画像処理信号Ｖａにより駆動され液晶ライトバルブ１１０Ｒ、１１０Ｇ、および１１０Ｂにより変調された後の光が、調光係数Ｋ１に基づいて立体視用メガネ３００により減光されたものとなる。
したがって、メガネをかけた人が認識する画像の光量は、調光係数Ｋ１と画像処理係数Ｋ２との関数で表すことができる。画像処理係数Ｋ２は、画像処理係数決定部５ ５において調光係数Ｋ１を考慮しながら、画面の明るさが明るさパラメータに対応するものになるように決めている。例えば、画面の明るさが黒である場合、調光係数Ｋ１はゼロとなる。仮に、液晶ライトバルブ１１０で黒表示としても投射光の光量はゼロにはならない。調光係数Ｋ１がゼロの場合には、立体視用メガネ３００において更に減光されるので、より黒に近づけることができる。これにより、コントラストを大きくすることができる。
【００２６】
次に、制御信号生成部５６は、調光係数Ｋ１と水平・垂直同期信号Ｓｙに基づいて制御信号ＣＴＬを生成する。まず、立体表示を行う場合について説明する。図５は、表示フレームと右眼用シャッターおよび左眼用シャッターの透過率との関係を示す説明図である。
【００２７】
図５において、表示フレームＲ１、Ｒ２、およびＲ３は、右眼用画像を表示する右眼用表示期間Ｔｘであり、表示フレームＬ１、Ｌ２、およびＬ３は、左眼用画像を表示する左眼用表示期間Ｔｙである。また、右眼用シャッター３１０の透過率を実線で示し、左眼用シャッター３２０の透過率を点線で示す。この例では、右眼用表示期間Ｔｘと左眼用表示期間Ｔｙとが交互に配置されているが、連続する２回の右眼用表示期間Ｔｘと、連続する２回の左眼用表示期間Ｔｙとを一単位としこれを繰り返してもよい。
【００２８】
この例では、表示フレームＲ１およびＬ１において調光係数Ｋ１の値が「ｋａ」、表示フレームＲ２およびＬ２において調光係数Ｋ１の値が「ｋｂ」、表示フレームＲ３およびＬ３において調光係数Ｋ１の値が「ｋｃ」と変化する。なお、ｋａに対応する透過率は１００％、ｋｂに対応する透過率は５０％、ｋｃに対応する透過率は３０％である。
【００２９】
また、右眼用シャッター３１０は、右眼用表示期間Ｔｘの全部で開放されているのではなくその一部で開放される。左眼用シャッター３２０も同様である。右眼用表示期間Ｔｘのうち開放期間Ｔ２において、右眼用シャッター３１０の透過率は調光係数Ｋ１に応じた値となり、且つ左眼用シャッター３２０の透過率は０％となる。一方、右眼用表示期間Ｔｘのうち遮蔽期間Ｔ１において、右眼用シャッター３１０の透過率および左眼用シャッター３２０の透過率が０％となる。
また、左眼用表示期間Ｔｙのうち開放期間Ｔ２において、左眼用シャッター３２０の透過率が調光係数Ｋ１に応じた値となり、且つ右眼用シャッター３１０の透過率が０％となる。一方、左眼用表示期間Ｔｙのうち遮蔽期間Ｔ１において、左眼用シャッター３２０の透過率および右眼用シャッター３１０の透過率が０％となる。
【００３０】
制御信号生成部５６は、上述したように右眼用シャッター３１０の透過率と左眼用シャッター３２０の透過率が変化するように制御信号ＣＴＬを生成する。なお、遮蔽期間Ｔ１を設けたのは、左目用画像が右眼用シャッター３１０を透過し、右目用画像が左眼用シャッター３２０を透過することにより、画像が混ざって見えることを抑制するためである。
【００３１】
次に、平面表示を行う場合について説明する。図６は、表示フレームと右眼用シャッターおよび左眼用シャッターの透過率との関係を示す説明図である。制御信号生成部５６は、平面表示を行う場合、図６に示すように右眼用シャッター３１０の透過率と左眼用シャッター３２０の透過率が、調光係数Ｋ１に応じた値となるように制御信号ＣＴＬを生成する。この場合には、立体表示の場合とは相違し、遮蔽期間Ｔ１が無い。即ち、平面表示の場合、立体視用メガネ３００は、調光手段としてのみ機能し、シャッターとしての機能はない。
【００３２】
このように本実施形態では、右眼用シャッター３１０および左眼用シャッター３２０の透過率を制御することにより立体視用メガネ３００を調光手段として機能させたので、投射型表示装置１００に調光手段を設ける必要がない。従って、投射型表示装置１００の構成を大幅に簡素化することができる。また、立体視用メガネ３００において、シャッターとして用いる液晶パネルを調光手段と兼用するので、立体視用メガネ３００でも特別な構成を追加することなく調光することが可能となる。また、光源の輝度を可変する必要がないので、光源の種類として十分な輝度が得られるものを用いることができ、明るい画像を表示することできる。
【００３３】
なお、上述した実施形態では、表示装置の一例としてライトバルブを用いた投射型表示装置を例示したが本発明はこれに限定されるものではなく、デジタルミラーデバイスを用いた投射型表示装置であってもよいし、あるいは、液晶テレビなどの液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置といった電気光学装置であってもよい。要は、透過率を制御可能なメガネと組み合わせて表示可能な表示装置であれば、どのようなものであってもよい。
また、上述した実施形態では、画像解析部５１が画像信号Ｖｄの解析において、明るさのヒストグラムを生成し、調光係数決定部５４はそのヒストグラムから調光係数を決定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像解析部５１が画像信号Ｖｄの明るさを解析するのであれば、どのような情報であってもよい。例えば、画像解析部５１は、１画面の階調の平均値や最大値などを画像信号Ｖｄの解析し画像信号Ｖｄの明るさ情報として出力し、調光係数決定部５４はこれに基づいて調光係数を決定してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１００…投射型表示装置、５０…制御部、５１…画像解析部、５２…画像処理部、５３…ヒストグラム作成部、５４…調光係数決定部、５５…画像処理係数決定部、５６…制御信号生成部、２００…散乱型スクリーン、３００…立体視用メガネ、３１０…右眼用シャッター、３２０…左眼用シャッター。
【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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