(57)【要約】【課題】立体画像表示装置において視差量調整のため画像を縮小して表示する場合、画像輝度とクロストークの性能をバランス良く実現すること。【解決手段】画像縮小回路１２は、立体画像を所定の縮小率で縮小する。画像表示回路１３は、縮小された立体画像を表示部１４に表示させる。シャッター眼鏡制御回路１５は、シャッター眼鏡１６に開閉タイミング信号を供給する。画像表示回路１３は、表示部１４における走査時間を縮小された立体画像の表示領域に限定し、シャッター眼鏡制御回路１５は、表示部１４における走査時間の短縮分だけシャッター眼鏡１６の開時間を増加させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体画像を表示部に縮小して表示し、表示された該立体画像をシャッター眼鏡にて視聴する立体画像表示装置において、
前記立体画像を所定の縮小率で縮小する画像縮小回路と、
縮小された前記立体画像を前記表示部に表示させる画像表示回路と、
前記シャッター眼鏡に開閉タイミング信号を供給するシャッター眼鏡制御回路を備え、
前記画像表示回路は、前記表示部における走査時間を前記縮小された立体画像の表示領域に限定し、
前記シャッター眼鏡制御回路は、前記表示部における走査時間の短縮分だけ前記シャッター眼鏡の開時間を増加させることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の立体画像表示装置において、
前記画像縮小回路は、リモコンからの操作指示により、前記立体画像を指示された縮小率で縮小することを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の立体画像表示装置において、
前記画像縮小回路は、表示する前記立体画像の視差量に応じて、前記立体画像を所定の視差量が得られる縮小率で縮小することを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の立体画像表示装置において、
前記画像表示回路は前記表示部に対し、リモコンからの操作指示により、前記縮小された立体画像の表示位置を移動させて表示することを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の立体画像表示装置において、
前記画像表示回路は前記表示部に対し、表示する前記立体画像のクロストーク発生状況に応じて、前記縮小された立体画像の表示位置を移動させて表示することを特徴とする立体画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体画像表示装置に係り、特にシャッター眼鏡方式による立体画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、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、立体画像の表示方法が研究され実用化されてきている。この中で視差式と呼ばれる立体画像の表示方式は、視差のある画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、その視差の与え方によって視聴者に立体的な画像を認識させるものである。さらに視差式の実現方法として眼鏡方式があり、シャッター眼鏡を用いる方法と偏光メガネを用いる方法とが知られている。
【０００３】
シャッター眼鏡方式では、例えば表示画面において左眼用画像と右眼用画像とを１フレーム毎に交互に表示する。視聴者は、例えば液晶で構成される左右が交互に開閉するシャッター眼鏡を通してこの画像を視聴することで、左眼用画像は左眼のみで右眼用画像は右眼のみで画像を視聴する結果、立体的な画像として認識することができる。
【０００４】
視聴者が立体画像を視聴する際、左右画像の対応点のずれである視差がある一定の範囲よりも大きくなると、両眼の画像が融合しなくなってしまう。すなわち、視差が過大であると眼鏡を使用しても画像が二重像として映り、立体視できなくなる。この対策として例えば特許文献１には、立体画像の視差量を調整するため、画像を拡大・縮小することで立体画像の視差量を変化させる画像処理を施して表示することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−７３０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
シャッター眼鏡方式では、左眼用画像と右眼用画像が１フレーム毎に交互に表示されるが、シャッター眼鏡の開閉タイミング制御が重要である。シャッター眼鏡の開いている時間はそれぞれの画像の表示期間内とするが、各フレームの画像の表示期間は、１フレームの期間から画面内の表示素子（例えば液晶素子）の走査時間と表示素子の応答時間とを差し引いた時間が画面全体の実効的な表示時間となる。よって、画面内素子数が増加するほど（解像度を高くするほど）走査時間が増加して実効的な表示時間が減少する。その結果、シャッターの開いている時間は短くなり視聴時の画像輝度が低下する。
【０００７】
一方、画像輝度を増大させるためにシャッターの開く時間を画像の実効的な表示期間よりも長くした場合を想定する。早いタイミングでシャッターを開くと前のフレームの画像が残り、遅いタイミングでシャッターを閉じると次のフレームの画像が映り始める。前後のフレームは逆の眼用の画像であり、本来意図した方の眼では見えてはいけない画像である。このように本来意図した方の眼では見えてはいけない画像が見える状態がクロストークである。クロストークの多い画面では画像が二重に見える状態となり、画像酔いや眼精疲労、いらいら感といった健康に対する悪影響を助長する。
以上のように、立体画像をシャッター眼鏡方式で視聴する場合には、画像輝度とクロストークの性能はトレードオフの関係にあるため、両立させることが困難であった。
【０００８】
一方、立体画像の視差が過大であると画像が二重像として映り、本来の立体視ができなくなる。特許文献１に記載されるように画像を拡大・縮小することで視差量を最適に調整できる。このように、視差量調整のため画面縮小時のシャッタータイミングの最適化については、特に配慮されなかった。
【０００９】
本発明の目的は、視差量調整のため画像を縮小して表示する場合において、画像輝度とクロストークの性能をバランス良く実現する立体画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、立体画像を表示部に縮小して表示し、表示された立体画像をシャッター眼鏡にて視聴する立体画像表示装置において、立体画像を所定の縮小率で縮小する画像縮小回路と、縮小された立体画像を表示部に表示させる画像表示回路と、シャッター眼鏡に開閉タイミング信号を供給するシャッター眼鏡制御回路を備え、画像表示回路は、表示部における走査時間を縮小された立体画像の表示領域に限定し、シャッター眼鏡制御回路は、表示部における走査時間の短縮分だけシャッター眼鏡の開時間を増加させる構成とした。
【００１１】
ここに画像縮小回路は、リモコンからの操作指示により、あるいは表示する立体画像の視差量に応じて、立体画像を所定の縮小率で縮小する。
【００１２】
また画像表示回路は表示部に対し、リモコンからの操作指示により、あるいは表示する立体画像のクロストーク発生状況に応じて、縮小された立体画像の表示位置を移動させて表示する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、画像を縮小して表示する場合において、画像輝度とクロストークの性能をバランス良く実現する立体画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による立体画像表示装置の実施形態を示すブロック構成図。
【図２】画像縮小回路１２による表示画面の縮小を示す図。
【図３】全画面表示における画像表示部とシャッター眼鏡の駆動信号のタイミングを示す図（比較例）。
【図４】縮小画面表示における画像表示部とシャッター眼鏡の駆動信号のタイミングを示す図（実施例１）。
【図５】クロストーク低減のための画像表示部とシャッター眼鏡の駆動信号のタイミングを示す図（実施例２）。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による立体画像表示装置の実施形態を示すブロック構成図である。
入力端子１０は立体画像の画像信号１００を受け取る。画像処理回路１１は、シャッター眼鏡方式にて必要なフィールドシーケンシャル方式信号への変換や高画質化処理などを行い、立体画像表示信号１０１を作成する。画像縮小回路１２は、リモコン１７からの指示（画面縮小率設定信号１０５）を受け、画像信号１０１を設定された縮小率に変換する。画像表示回路１３は、縮小変換された画像信号１０２を液晶パネルなどの表示部１４に出力し、縮小された画像を表示する。その際、縮小された画像の表示部１４内の表示位置を移動させることができる。また画像表示回路１３は、画像同期信号１０３をシャッター眼鏡制御回路１５に送る。シャッター眼鏡制御回路１５は、シャッター眼鏡１６に対してシャッターの開閉タイミングを制御するためのシャッター駆動信号１０４を供給する。シャッター眼鏡１６は例えば液晶シャッターからなり、表示部１４に表示される左眼用画像と右眼用画像に同期して適切なタイミングでシャッターの開閉動作を行う。視聴者はこのシャッター眼鏡１６を用いて立体画像を視聴する。
【００１６】
視聴者は、表示部１４に表示された立体画像を見てその視差が過大であると感じた場合には、リモコン１７を操作して画面縮小率設定信号１０５を画像縮小回路１２へ送り、最適な視差量となるよう調整する。また視聴者は、リモコン１７を操作して表示位置設定信号１０６を画像表示回路１３へ送り、縮小された画像を表示部１４の画面内のどこに表示するかを調整する。さらに視聴者は、リモコン１７を操作してシャッタータイミング補正信号１０７をシャッター眼鏡制御回路１５へ送り、シャッタータイミングを調整することもできる。縮小画像の表示位置を調整し、あるいはシャッタータイミングを調整することで、後述するようにクロストークの低減を図ることができる。
【００１７】
本実施例では、視聴者は表示される画像を見ながらリモコン１７を操作し、視差量やクロストークが最適になるように調整するものとした。これに代えて、画像表示装置自身が視差量やクロストークを検知する機能を備えることも可能である。視差量は、左右画像の対応点のずれを計測することで、またクロストークは表示画面の切り替わりタイミングの計測によって液晶の反応速度を求めることで推測する。これらの検知結果から画像縮小回路１２、画像表示回路１３、シャッター眼鏡制御回路１５を制御し、自動的に調整する構成とすれこともできる。
【００１８】
図２は、画像縮小回路１２による表示画面の縮小を示す図である。表示部１４に対して、画面２０は縮小せずに全画面表示する場合の表示領域、画面２１は画面を縮小して表示する場合の表示領域である。縮小表示の場合は、画面２１の周囲に非表示領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが存在する。これらの非表示領域は画面２１の上下、左右に均等に振り分けても良いし、画像表示回路１３の制御により、上下、左右方向に偏って表示させることもできる。縮小しない画面２０における走査始点はＡ、終点はＢであったものが、縮小画面２１においては後述するように走査始点はＰ、終点はＱとする。
【００１９】
表示画面を縮小することで、立体画像の左右画像の対応点のずれが小さくなる。すなわち、左右画像の視差量が過大であるときには画面を縮小することで視差量が小さくなり、視聴者は立体画像を正常にかつ快適に見ることができる。
【００２０】
図３は、比較のために、全画面表示（図２の画面２０）における画像表示部とシャッター眼鏡の駆動信号のタイミングを示す図である。横軸を時間にとり、縦軸には画像表示部（液晶パネル）の走査位置信号と、左右のシャッター眼鏡（液晶シャッター）の透過率の関係を示す。透過率Ｏｎはシャッター開状態、透過率Ｏｆｆはシャッター閉状態である。
【００２１】
画像表示部においては、左眼用画像（Ｌ）と右眼用画像（Ｒ）がＦ１（Ｌ）、Ｆ２（Ｒ）、Ｆ３（Ｌ）、Ｆ４（Ｒ）・・・の順に１フレーム毎に交互に表示される。駆動周波数が１２０Ｈｚの場合は、各フレームに配される時間ｔ０は１／１２０ｓｅｃとなる。各フレームにおいて、まず画像信号に従って画面の上部（図２のＡ位置）から順に書込み３１が行われ、画面の下部（図２のＢ位置）まで走査が行われる。この画面の上部（Ａ）から下部（Ｂ）まで走査するのに要する時間が、「画面内書き込み時間ｔ１」である。さらに画像信号を受け取ってから液晶表示素子（表示セル）が実際に反応するまでの期間３２が、「セル応答時間ｔ２」である。この「画面内書き込み時間ｔ１」と「セル応答時間ｔ２」の加算値が、１つ前のフレームの画像から当該フレームの画像に切り替わるのに要する時間である。各フレームに割り当てられた時間ｔ０からこの「画面内書き込み時間ｔ１」と「セル応答時間ｔ２」を差し引いた時間が、当該フレームの画像の「表示時間ｔ３」となる（ｔ３＝ｔ０−（ｔ１＋ｔ２））。
【００２２】
一方、シャッター眼鏡の駆動信号を左眼用シャッター４１Ｌ、右眼用シャッター４１Ｒで示す。シャッター眼鏡の一方のシャッターを開状態（透過率Ｏｎ）にする時間ｔ４とそのタイミングは、前記画像表示部における表示時間ｔ３に同期させるのが理想である。なぜなら、これよりも早いタイミングでシャッターを開くと前のフレームの画像が残り、遅いタイミングでは次のフレームの画像が映り始めるからである。前後のフレームは逆の眼用の画像であるから、これらの画像が混入するとクロストークが発生する原因となる。クロストークを避けるためには、「画面内書き込み時間ｔ１」＋「セル応答時間ｔ２」の間は完全にシャッターを閉じておき、「表示時間ｔ３」に等しい時間ｔ４のみシャッターを開くようにする必要がある。
【００２３】
このようにクロストークを避けるためには、シャッター眼鏡の開時間ｔ４は、表示部の「画面内書き込み時間ｔ１」と「セル応答時間ｔ２」とにより一義的に決定され、具体的には、シャッター開時間ｔ４は２〜４ｍｓｅｃ程度となる。表示部の解像度やフレームレートを増大する場合には、シャッター開時間ｔ４はさらに短くなる。その結果、表示部で視認される画像輝度が低下することになる。逆に、画像輝度を向上させようとするとクロストークが悪化することになり、両者はトレードオフの関係にある。
【００２４】
以下に述べる実施例では、縮小画面（図２の画面２１）においてクロストークを悪化させずに表示部で視認される画像輝度を向上させる構成について述べる。
【実施例１】
【００２５】
図４は、縮小画面表示における画像表示部とシャッター眼鏡の駆動信号のタイミングを示す図である。横軸と縦軸の記述は図３と同様である。
本実施例では画面を縮小表示する場合、図２に示したように走査範囲を表示領域２１だけに限定し、走査始点をＰ、終点をＱとする。すなわち非表示領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを走査する時間が不要になり、これより画面内書き込み時間はｔ１からｔ１’に短縮される。セル応答時間ｔ２は変化しない。その結果表示時間ｔ３’はｔ３’＝ｔ０−（ｔ１’＋ｔ２）となり、走査時間の短縮分だけ増加する。この表示時間ｔ３’に同期させてシャッター眼鏡の開閉タイミング信号を生成することで、シャッター開時間はｔ４’となる。シャッター開時間ｔ４’は、比較例として示した図３の場合のシャッター開時間ｔ４（点線で示す）よりも長くなっている。これより、クロストークを悪化させずに視聴者の視認上の輝度を増加させることができる。なお、表示時間ｔ３’とシャッター開時間ｔ４’は必ずしも等しくする必要はなく、実用的にはクロストークが許容される範囲でシャッター開時間ｔ４’を長くすることで、輝度性能をより改善できる。
【００２６】
図２では、縮小画面２１を表示部１４の中央に表示する場合を示しているが、画像表示回路１３により、縮小画面を上下、左右方向に偏って表示させることも可能である。その場合には縮小画面の走査期間Ｐ〜Ｑが時間軸上でシフトし、これに合わせて、表示時間ｔ３’とシャッター開時間ｔ４’のタイミングをシフトさせればよい。
【００２７】
本実施例の動作は次のフローにより実現する。視聴者はリモコン１７を操作して画像縮小を指示し（画面縮小率設定信号１０５を送る）、視聴する立体画像が最適な視差量となるよう調整する（あるいは装置自身が視差量を計測して自動的に画像縮小することも可能である）。画像縮小回路１２は指示された縮小率で画面（画像）を縮小し、画像表示回路１３は縮小された画面（画像）の表示駆動信号を生成し表示部１４に画像を表示させる。通常は縮小画面を表示部１４の中央に表示するが、視聴者はリモコン１７を操作することでその表示位置を上下左右方向に移動させることができる（表示位置設定信号１０６を送る）。画像表示回路１３は、縮小画面の表示位置に応じた表示時間ｔ３’を示す画像同期信号１０３をシャッター眼鏡制御回路１５に送る。シャッター眼鏡制御回路１５は、シャッター眼鏡１６に対してシャッター開時間ｔ４’を有するシャッター駆動信号１０４（４１Ｌ，４１Ｒ）を送る。シャッター眼鏡１６は縮小画像の表示時間ｔ３’に同期した時間ｔ４’にてシャッターを開状態とする。これにより、縮小された立体画像について画像輝度とクロストークの性能をバランス良く視聴することができる。
【実施例２】
【００２８】
図５は、クロストーク低減のための画像表示部とシャッター眼鏡の駆動信号のタイミングを示す図である。実施例１（図４）ではクロストークを回避しながら画像輝度を向上させる構成について述べたが、そのためには、シャッター眼鏡の駆動信号（シャッター開閉のタイミング信号）に対し高精度が要求される。本実施例では、シャッター開閉のタイミングがずれた場合のクロストーク低減法について述べる。図５では、画像表示部の駆動信号について、修正前と修正後について示す。
【００２９】
画像表示部の駆動信号（修正前）における縮小画像の表示時間ｔ３’に対して、シャッター開時間ｔ４’のタイミングがΔｔだけずれた場合を想定する。ここではシャッターの開タイミングが早くなった場合で、表示画面の下部（Ｑ位置近傍）において１つ前のフレーム画像が残ることでクロストークが発生する。逆に、シャッターの閉タイミングが遅くなれば、表示画面の上部（Ｐ位置近傍）において次のフレームの画像が映されるためクロストークが発生する。すなわちクロストークは、表示画面の上部または下部で発生しやすく、画面中央部では発生しにくい性質がある。
【００３０】
さらにクロストークの原因は、シャッター開閉タイミングのずれだけでなく、表示機器とシャッター眼鏡の機器特性の違いやそれらの機器を使用する時の環境条件の変動によっても生じることがある。すなわち、表示機器やシャッター眼鏡の液晶の反応応答性、シャッター駆動信号の発信部や受信部の応答性等の特性が機器によってバラツキを生じたり、液晶の応答速度が周囲温度によって変動することがある。このような特性の変化により、表示画面の上部または下部にクロストークが発生することになる。
【００３１】
これに対して本実施例では、画像表示部の駆動信号を修正し、クロストークの発生状況に応じて縮小画面を移動させて表示し、クロストークの発生を抑えるものである。すなわち、縮小画面の表示位置は自由に選択できることから、クロストークを生じやすい位置を避けて画面上部に、あるいは画面下部に表示位置を偏らせるようにした。
【００３２】
図５の修正後の駆動信号では、画面走査位置を早める方向にずらし、始点をＰからＰ’に、終点をＱからＱ’に変更した。これにより、縮小画像の表示時間ｔ３’とシャッター開時間ｔ４’のタイミングのずれΔｔを解消し、クロストークの発生を抑圧することができる。あるいは表示時間ｔ３’よりもシャッター開時間ｔ４’が長い設定の場合には、クロストークは完全に除去されないものの、クロストークを画面上下部に均等に振り分けることで、視認されるクロストークを軽減する効果がある。
【００３３】
本実施例の動作は次のフローにより実現する。視聴者はリモコン１７を操作し縮小画像の表示位置を上下左右方向に移動させる（表示位置設定信号１０６を送る）ことで、視聴する立体画像のクロストークを低減するよう調整する（あるいは装置自身が液晶の反応速度の変化等を計測してクロストーク量を推測して自動的に表示位置を移動することも可能である）。画像表示回路１３は表示位置設定信号１０６に従って縮小画像の表示位置を移動させる。ただし、画像表示回路１３からシャッター眼鏡制御回路１５に送る表示時間ｔ３’を示す画像同期信号１０３は変えないものとする。そして、修正後の表示位置（走査位置）と表示時間ｔ３’との新たなタイミング関係を記憶しておけば、以後の立体画像視聴においてシャッター開閉タイミングのずれΔｔがなくなり、クロストーク調整作業が軽減しまたは不要になる。
【００３４】
実施例２ではクロストーク低減のために縮小画像の表示位置を移動させる構成としたが、他の方法として、表示位置はそのままでシャッター開閉タイミングをずらす構成でも可能である。その場合には、視聴者はリモコン１７を操作してシャッタータイミング補正信号１０７をシャッター眼鏡制御回路１５へ送り、視聴する立体画像のクロストークを低減するよう調整すればよい。
【符号の説明】
【００３５】
１１…画像処理回路、
１２…画像縮小回路、
１３…画像表示回路、
１４…表示部、
１５…シャッター眼鏡制御回路、
１６…シャッター眼鏡、
１７…リモコン、
２１…縮小表示画面、
１０３…画像同期信号、
１０４…シャッター駆動信号、
１０５…画面縮小率設定信号、
１０６…表示位置設定信号、
１０７…シャッタータイミング補正信号、
ｔ０…フレームに配される時間、
ｔ１，ｔ１’…画面内書き込み時間、
ｔ２…セル応答時間、
ｔ３，ｔ３’…表示時間、
ｔ４，ｔ４’…シャッター開時間。
【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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