(57)【要約】【課題】立体画像表示装置では、多視点画像の視点数が増加すると多視点画像の生成処理内容も増加するため、高機能アルゴリズムの使用によるシステム負荷の増加やコスト高、多視点画素分の出力数を持つ画像信号源が必要なことが問題である。【解決手段】N視点(Nは3以上の自然数)に対応するサブ画素を備え、第X-1視点用サブ画素は対応する信号線を介して画像信号源と接続され、第X＋1視点用サブ画素は前記第X-1視点用サブ画素に対応する信号線とは異なる信号線を介して画像信号源と接続され、第X-1視点用サブ画素および第X＋1視点用サブ画素には画像信号源から所定の画像信号に対応した電圧が書き込まれ保持され、前記第X視点用サブ画素には前記第X-1視点用サブ画素および前記第X＋1視点用サブ画素に書き込まれる電圧から画素電圧生成手段により生成される電圧が保持されることを特徴とした立体画像表示装置。【選択図】図１
2016014747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
N≧3の自然数Nで表されるN個の視点に対応したN個のサブ画素を有する画素がマトリクス状に配列され、
2≦X≦N-1の自然数Xで表される第X視点用サブ画素よりも１段前の第X-1視点用サブ画素が、これに対応する信号線を介して画像信号源と接続され、
前記第X視点用サブ画素よりも１段後の第X+1視点用サブ画素は、前記第X-1視点用サブ画素に対応する信号線とは異なる信号線を介して前記画像信号源と接続され、
前記第X-1視点用サブ画素および前記第X+1視点用サブ画素には、前記画像信号源から所定の画像信号に対応した電圧が書き込まれて保持され、
前記第X視点用サブ画素には、前記第X-1視点用サブ画素および前記第X+1視点用サブ画素に書き込まれる電圧を用いて画素電圧生成手段により生成される電圧が書き込まれて保持されることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項２】
前記画素電圧生成手段が、前記第X-1視点用サブ画素に書き込まれる電圧と前記第X+1視点用サブ画素に書き込まれる電圧との中間電位を生成することを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
前記画素電圧生成手段が前記第X視点用サブ画素内に設けられ、
前記第X-1視点用サブ画素に接続される前記信号線と前記第X視点用サブ画素の第１の画素容量の電極とをつなぐ第１のスイッチと、
前記第X+1視点用サブ画素に接続される前記信号線と前記第X視点用サブ画素の第２の画素容量の電極とをつなぐ第２のスイッチと、
前記第１の画素容量の電極と前記第２の画素容量の電極をつなぎ前記第１および第２の画素容量の電極の電位を平衡させる第３のスイッチで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
前記画素電圧生成手段が前記第X視点用サブ画素内に設けられ、
前記第X-1視点用サブ画素に接続される前記信号線と前記第X視点用サブ画素の第１の画素容量の第１の電極とをつなぐ第１のスイッチと、
前記第１の電極と共通電極とをつなぐ第２のスイッチと、
前記第１の画素容量の前記第１の電極とは別の第２の電極と前記共通電極とをつなぐ第３のスイッチと、
前記第X+1視点用サブ画素に接続される前記信号線と前記第X視点用サブ画素の第２の画素容量の第３の電極とをつなぐ第４のスイッチと、
前記第３の電極と前記共通電極とをつなぐ第５のスイッチと、
前記第２の画素容量の前記第３の電極とは別の第４の電極と前記共通電極とをつなぐ第６のスイッチと、
前記第２の電極と前記第４の電極をつなぎ前記第２の電極と前記第４の電極の電位を平衡させる第７のスイッチで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】
前記画素電圧生成手段が前記第X視点用サブ画素内に設けられ、
前記第X-1視点用サブ画素に接続される前記信号線と前記第X視点用サブ画素の第１の画素容量の第１の電極とをつなぐ第１のスイッチと、
前記第１の電極と共通電極とをつなぐ第２のスイッチと、
前記第１の画素容量の前記第１の電極とは別の第２の電極と前記共通電極とをつなぐ第３のスイッチと、
前記第X+1視点用サブ画素に接続される前記信号線と前記第X視点用サブ画素の第２の画素容量の第３の電極とをつなぐ第４のスイッチと、
前記第２の電極と前記第３の電極とをつなぎ前記第２の電極と前記第３の電極の電位を平衡させる第５のスイッチで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体画像表示装置。
【請求項６】
前記第X-1視点用サブ画素と前記第X+1視点用サブ画素に書き込む電圧から前記画素電圧生成手段により前記第X視点用サブ画素に中間電位を書き込む中間電位生成モードと、前記N視点内において前記画像信号源に接続された信号線のうち選択された信号線を１≦C≦Nの自然数Cで表される第C視点用画素に接続される信号線として第C視点用画素電圧を全ての視点用サブ画素に書き込む２Ｄモードとを切り替える切り替え手段と、
前記切り替え手段に入力するモード切り替え信号を生成するモード切替信号生成手段とを具備することを特徴とする請求項１〜５のうち何れか一項に記載の立体画像表示装置。
【請求項７】
前記第C視点用サブ画素におけるCはN/2に最も近い自然数であることを特徴とする請求項６に記載の立体画像表示装置。
【請求項８】
前記切り替え手段が少なくとも、前記第C視点用サブ画素に接続される信号線以外の信号線と、それに対応する前記画像信号源の出力端とをつなぎ、前記中間電位生成モードの時に導通し、前記２Ｄモードの時に遮断するスイッチを具備することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の立体画像表示装置。
【請求項９】
前記切り替え手段が少なくとも、前記画素内の信号線すべてを相互に接続し、前記中間電位生成モードの時に遮断し、前記２Ｄモードの時に導通するスイッチを具備することを特徴とする請求項８に記載の立体画像表示装置。
【請求項１０】
前記第X-1視点用サブ画素と前記第X+1視点用サブ画素に書き込む電圧から前記画素電圧生成手段により前記第X視点用サブ画素に中間電位を書き込む中間電位生成モードと、前記第X-1視点用サブ画素あるいは前記第X+1視点用サブ画素に書き込む電圧と同一の電圧を前記第X視点用サブ画素に書き込む隣接複写モードとを切り替える切り替え手段と、
前記切り替え手段に入力するモード切り替え信号を生成するモード切替信号生成手段とを具備することを特徴とする請求項１〜５のうち何れか一項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１１】
前記第X-1視点用サブ画素と前記第X+1視点用サブ画素に書き込む電圧から前記画素電圧生成手段により前記第X視点用サブ画素に中間電位を書き込む中間電位生成モードと、前記第X-1視点用サブ画素あるいは前記第X+1視点用サブ画素に書き込む電圧と同一の電圧を前記第X視点用サブ画素に書き込む隣接複写モードとを切り替える切り替え手段と、
前記切り替え手段に入力するモード切り替え信号を生成するモード切替信号生成手段とを具備し、
前記切り替え手段は、
前記中間電位生成モードの時には前記画素電圧生成手段のうち前記第３のスイッチの導通と前記第１，第２のスイッチの導通を同時とせず、前記隣接複写モードの時には前記第１と前記第３のスイッチの導通を同時として前記第２のスイッチは遮断するように前記第１，第２および第３のスイッチのゲート信号を生成する手段であることを特徴とする請求項３に記載の立体画像表示装置。
【請求項１２】
前記第X-1視点用サブ画素と前記第X+1視点用サブ画素に書き込む電圧から前記画素電圧成手段により前記第X視点用サブ画素に中間電位を書き込む中間電位生成モードと、前記第X-1視点用サブ画素あるいは前記第X+1視点用サブ画素に書き込む電圧と同一の電圧を前記第X視点用サブ画素に書き込む隣接複写モードと、前記N視点内において前記画像信号源に接続された信号線のうち選択された信号線を第C視点用画素に接続される信号線として第C視点用画素電圧を全視点用サブ画素に書き込む２Ｄモードとを切り替える切り替え手段と、
前記切り替え手段に入力するモード切り替え信号を生成するモード切替信号生成手段とを具備することを特徴とする請求項１〜５のうち何れか一項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１３】
前記モード切替信号生成手段は、観察者が任意に設定できる外部入力手段を用いて前記モード切り替え信号を生成することを特徴とする請求項６〜１２のうち何れか一項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１４】
前記モード切替信号生成手段は、複数の視点画像間の視差値を検出する視差検出手段を用いて前記モード切り替え信号を生成することを特徴とする請求項６〜１２のうち何れか一項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１５】
前記視差検出手段は、視点画像に予め添付された視差値を検出することを特徴とする請求項１４に記載の立体画像表示装置。
【請求項１６】
前記視差検出手段は、任意の視点画像から特徴点を検出し、他の視点画像から前記特徴点に対応する対応点を探索し、前記対応点の画素位置から視差値を検出することを特徴とする請求項１４に記載の立体画像表示装置。
【請求項１７】
前記視差検出手段は、前記複数の視点画像間の輝度差分値を算出し、前記輝度差分値と予め設定された輝度閾値を比較して視差値を検出することを特徴とする請求項１４に記載の立体画像表示装置。
【請求項１８】
前記第X-1視点用サブ画素と前記第X+1視点用サブ画素に書き込む電圧は、画像生成手段により予め設定された視差閾値よりも小さい視差値を有する画像信号に対応した電圧とすることを特徴とする請求項１〜５のうち何れか一項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１９】
前記画像生成手段は、立体画像表示装置へ送信された各視点画像を受信して、前記各視点画像間の視差値が前記画像生成手段により予め設定された視差閾値よりも小さくなるような視点画像に変換する視差調整機能と、前記予め設定された視差閾値よりも小さい視差値を有する画像信号を送信する画像送信機能を有することを特徴とする請求項１８に記載の立体画像表示装置。
【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、特に多視点の立体画像を表示する立体画像表示装置およびその多視点画像の生成処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、立体画像を視聴可能なテレビジョンが一般市場で販売されている。これに伴って立体画像用コンテンツの量も増加しており、立体画像を視聴する環境は整備されつつある。立体画像用テレビジョンは、一般的に観察者が立体画像表示用の眼鏡をかけることにより、左右の眼に視差の異なる画像を投影して観察者へ立体画像を視聴させている。しかし、立体画像表示用の眼鏡をかけることに不快感を持つ観察者は多く、眼鏡が不要である立体画像表示装置が望まれている。また、眼鏡式の立体画像表示装置をモバイル用途として利用する際には、外出先に立体画像表示装置と立体画像表示用の眼鏡とを持ち運ぶ必要があって不便であり、モバイル用途ではなおさら眼鏡が不要な立体画像表示装置が望まれている。
【０００３】
立体画像表示用の眼鏡が不要な立体画像表示装置は、立体画像を投影する空間領域を分割し、分割した空間領域ごとに視差の異なる画像を投影することで、観察者の左右の眼に視差の異なる画像を投影する方式が一般的である。立体画像表示装置の立体表示パネルにレンチキュラレンズやパララックスバリアを備えることで、分割した空間領域ごとに視差の異なる画像を投影している。
【０００４】
これらの立体画像表示装置は、レンチキュラレンズやパララックスバリアの光学設計によって分割する空間領域をさらに多数へ分割し、その空間領域ごとに視点位置の異なる多視点画像を投影することも可能である。これにより、観察者が移動した際にも、観察者の視点位置に応じた多視点画像が立体画像表示装置から投影されるため、実際に立体物が目の前にあるような立体画像を表示できる。この現象は運動視差と呼ばれるが、運動視差の効果は、分割する空間領域を多数にして、投影する多視点画像の視点数を増加させるほど向上し、より実際の立体物に近い立体画像が表示可能となる。
【０００５】
放送用に利用される立体画像用コンテンツは、ステレオ画像（2視点）に代表される視点数の少ない視点画像（以降、複数視点画像と呼ぶ）であることが多く、その複数視点画像より視点数が多い多視点画像のコンテンツは普及していない。このため、立体画像表示装置が取得する複数視点画像から、その複数視点数画像の視点数より視点数を増加させた多視点画像を生成する必要がある。複数視点画像からより視点画像数の多い多視点画像を生成する処理はＣＧレンダリングやＬＲ高機能アルゴリズムなど様々な技術が開示されている。一般的な多視点画像の生成処理としては、始めに立体画像表示装置が取得する複数視点画像から画像間の対応点を探索して視差値を検出し、次に検出した視差値を調整して新たな視点画像を生成し、最後に新たな視点画像の生成処理により、もとの複数視点画像において３Ｄコンテンツである物体の後方に隠れていた画像領域が新たな視点画像上に空白画像となって出現するため、空白画像を画像補間することで多視点画像を生成する例が挙げられる。多視点画像の生成処理は視点数が増加するに伴って、処理内容も増加し立体画像表示装置に負荷がかかるため、立体画像表示装置内の画像信号源が一般的に普及している（安価な）画像信号源であると、多視点画像の生成処理をリアルタイムに実施できないことが問題となっていた。ここで、画像信号源は、立体画像表示装置が取得する複数視点画像を受信して、立体画像表示装置内の立体表示画面を構成する画素マトリクスへ画素電圧情報を送信する手段を表す。
【０００６】
上記の問題を解決するためには、多視点画像の生成処理を軽減して、立体画像表示装置の画像信号源の負荷を軽減する技術が必要となる。多視点画像の生成処理を軽減する技術について、以下の技術内容が開示されている。
【０００７】
特許文献１では、立体画像表示装置が取得した複数視点画像の輝度微分信号を算出し、その輝度差分信号を複数視点画像から加算・減算して、新たな視点画像を生成することで、多視点画像の生成処理を軽減する技術が開示されている。
【０００８】
特許文献２では、複数視点画像の視差ヒストグラムを参照し、複数視点画像を左右横方向へ画像シフトして、新たな視点画像を生成することで、多視点画像の生成処理を軽減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ２０１２／０７７４２０号公報
【特許文献２】特開２０１２−０１００８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
立体画像表示装置では、多視点画像の視点数が増加すると多視点画像の生成処理内容も増加するため、高機能アルゴリズムの使用によるシステム負荷の増加やコスト高が問題となっており、また安価な画像信号源を使用した立体画像表示装置では、リアルタイムに多視点画像を生成できないことが問題となっていた。
【００１１】
これらの問題を解決する方法として、特許文献１，２が提案されている。特許文献１，２に開示された技術によって一般的な多視点画像の生成処理よりも処理内容を軽減できるが、多視点画像の視点数が増加するに伴って生成処理内容が増加し、立体画像表示処理装置の画像信号源に負荷がかかるため、多視点画像の生成処理がリアルタイムに実施できないという課題を有する。また、特許文献１，２に開示された技術では、画像信号源が立体表示画面を構成する画素マトリクスへ送る多視点画素の電圧情報は多視点画素分すべてが必要となるため、画像信号源の電圧出力数が視点数に伴って増加する課題は残る。
【００１２】
特許文献１の多視点画像の生成処理では、複数視点画像から輝度微分信号を算出して、加算・減算する処理が必要となる。視点数が増加するに従い輝度微分信号の算出処理数と加算・減算処理数が増加するため、視点数が多くなると多視点画像の生成処理がリアルタイムに実施できない。
【００１３】
特許文献２の多視点画像の生成処理では、複数視点画像間の視差ヒストグラムを参照して、複数視点画像の画像シフト量を設定しており、視差ヒストグラムの算出処理が必要となる。視差ヒストグラムの算出処理は画像信号源への負荷が高い。また、視点数が増加するに伴って視差ヒストグラムから画像シフト量を算出する処理数も増加するため、視点数が増加すると多視点画像の生成処理がリアルタイムに実施できない。
【００１４】
本発明の目的は、上述した課題を解決し、安価な画像処理用演算部を有する立体画像表示装置であっても、取得した複数視点画像からより多くの視点数の多視点画像をリアルタイムに生成して表示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】
【００１５】
本発明の立体画像表示装置は、N≧3の自然数Nで表されるN個の視点に対応したN個のサブ画素を有する画素がマトリクス状に配列され、2≦X≦N-1の自然数Xで表される第X視点用サブ画素よりも１段前の第X-1視点用サブ画素が、これに対応する信号線を介して画像信号源と接続され、前記第X視点用サブ画素よりも１段後の第X＋1視点用サブ画素は前記第X-1視点用サブ画素に対応する信号線とは異なる信号線を介して前記画像信号源と接続され、前記第X-1視点用サブ画素および前記第X＋1視点用サブ画素には、前記画像信号源から所定の画像信号に対応した電圧が書き込まれて保持され、前記第X視点用サブ画素には、前記第X-1視点用サブ画素および前記第X＋1視点用サブ画素に書き込まれる電圧を用いて画素電圧生成手段により生成される電圧が書き込まれて保持されることを特徴とする立体画像表示装置を提供する。すなわち、画像信号源と接続していない第X視点用サブ画素に対しても所定の映像が表示される。
本発明により、例えば表示コンテンツ側および画像信号源側で奇数視点分、約半分の映像があれば、残りの偶数視点分の映像は画素電圧生成手段にて生成するため、精細で良好な多視点立体画像表示が可能となる。その結果、例えば、画像信号源に必要な出力数を例えば約半分まで減らすことができる。
【００１６】
また、画素電位生成手段が第X視点用サブ画素に設けられ、第X-1視点用サブ画素に書き込まれる電圧と、第X+1視点用サブ画素に書き込まれる電圧との中間電位を生成する構成としてもよい。
この構成により、前述の効果に加えて画素電圧生成手段を簡便な構成とすることが可能である。
【００１７】
更に、画素電圧生成手段により第X視点用サブ画素に中間電位を書き込む中間電位生成モードと、N視点内において画像信号源に接続された信号線のうち選択された信号線を１≦C≦Nの自然数Cで表される第C視点用画素に接続される信号線として第C視点用画素電圧を全視点用サブ画素に書き込む２Ｄモードとを切り替える手段と、切り替え信号を生成するモード切替信号生成手段とを具備する構成としてもよい。
これにより、視差値の大きい立体映像データで、中間電位による視点数増加では良好な画質が得られないと予見される場合に、前出の立体映像データを２Ｄ化しての表示に切り替えができる。
【００１８】
また、画素電圧生成手段により第X視点用サブ画素に中間電位を書き込む中間電位生成モードと、第X-1視点用サブ画素あるいは第X+1視点用サブ画素に書き込む電圧と同一の電圧を第X視点用サブ画素に書き込む隣接複写モードとを切り替える手段と、切り替え信号を生成するモード切替信号生成手段を具備するようにしてもよい。
これにより、視点画像間の視差値が大きい立体映像データで、中間電位による視点数増加では良好な画質が得られないと予見される場合に、前出の立体映像データの視点数のままの表示に切り替えることができる。視点数は減るものの、良好な立体画像表示を保つことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、立体画像表示装置内の画素マトリクスあるいは画像信号源と画素マトリクスとの間で多視点画像の生成処理が実施されるため、立体画像表示装置内の画像信号源に負荷をかけることなく、多視点画像を表示する立体画像表示装置を提供できる。そして立体画像表示装置の視点数増加への対応や、映像制作システムコストの低減、コンテンツ作成の容易性に効果を発揮する。
【００２０】
また、画素電位生成手段が第X視点用サブ画素に設けられ、第X-1視点用サブ画素に書き込まれる電圧と、第X+1視点用サブ画素に書き込まれる電圧との中間電位を生成する構成を適用した場合にあっては、立体画像表示装置内の画像信号源から画素マトリクスへ多視点画像の画素電圧情報を送信する出力線数が少なくても、視点数の多い多視点画像を表示する立体画像表示装置を提供できる。すなわち出力数の多い専用画像信号源や多数の画像信号源を用いずとも、例えば２Ｄ汎用で出力数の少ない画像信号源を用いても良好な多視点立体画像表示を提供でき、部材コストの低減が図れる。
【００２１】
更に、画素電圧生成手段により第X視点用サブ画素に中間電位を書き込む中間電位生成モードと、N視点内において画像信号源に接続された信号線のうち選択された信号線を１≦C≦Nの自然数Cで表される第C視点用画素に接続される信号線として第C視点用画素電圧を全視点用サブ画素に書き込む２Ｄモードとを切り替える手段と、切り替え信号を生成するモード切替信号生成手段とを具備する構成を適用した場合にあっては、観察者に質の悪い立体映像を見せることを事前に回避できる。なぜならば視点画像間の視差値が大きく、中間電位を用いた視点数増加では画質が悪化する立体映像の場合に、２Ｄ化した表示に切り替えることができるからである。
このような構成を適用した場合は、観察者が自発的に３Ｄ表示と２Ｄ表示を切り替えることもできるようになる。
【００２２】
また、画素電圧生成手段により第X視点用サブ画素に中間電位を書き込む中間電位生成モードと、第X-1視点用サブ画素あるいは第X+1視点用サブ画素に書き込む電圧と同一の電圧を第X視点用サブ画素に書き込む隣接複写モードとを切り替える手段と、切り替え信号を生成するモード切替信号生成手段を具備する構成を適用した場合にあっても、観察者に質の悪い立体映像を見せることを事前に回避できる。なぜならば視点画像間の視差値が大きく、中間電位を用いた視点数増加では画質が悪化する立体映像の場合に、視点数を増やさない表示に切り替えることができるからである。
【００２３】
尚、特許文献１，２の立体画像表示装置は、立体画像表示装置内の画素マトリクスへ多視点画像の画素電圧情報を送信する画像信号源で多視点画像の生成処理を実施している。一方、本発明では、画素電圧情報を受信する画素マトリクスで多視点画像の生成処理を実施することが出来る。このため、上記のような画像信号源の規模を小さくする等の効果を有する。
また、特許文献１，２は複数視点画像内にある１視点分の画像から画像変換処理して（輝度微分画像の加算減算処理、画像シフト処理）新たな視点画像を生成している。一方、本発明は、２視点分の画像から画像変換処理して新たな視点画像を生成することが出来る。
また、本発明は、立体画像表示装置だけでなく平面画像表示装置にも適用可能であり、新たな画像を生成することで、表示パネルの水平解像度を向上する平面画像表示装置も提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態の立体画像表示装置を示す図であり、図１(a)は立体画像表示装置の全体を示す平面図、図１(b)は立体表示装置の1画素を抜粋して示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態の画素電圧生成手段を示す回路図である。
【図３】第１の実施の形態の別の画素電圧生成手段を示す回路図である。
【図４】第２の実施の形態のサブ画素回路を示す回路図である。
【図５】第２の実施の形態のサブ画素回路を示す回路図である。
【図６】第２の実施の形態のタイミング図である。
【図７】第３の実施の形態の第X視点用サブ画素回路を示す回路図である。
【図８】第４の実施の形態の第X視点用サブ画素回路を示す回路図である。
【図９】第５の実施の形態の立体画像表示装置を示すブロック図であり、図９（ａ）では中間電圧生成モードの状況について、また、図９（ｂ）では２Ｄモードの状況について示している。
【図１０】第５の実施の形態の２Ｄ化手段を示すブロック図である。
【図１１】第５の実施の形態の２Ｄ化手段を示すブロック図である。
【図１２】第６の実施の形態の立体画像表示装置を示すブロック図であり、図１２（ａ）では中間電位生成モードの状況について、また、図１２（ｂ）では隣接複写モードの状況について示している。
【図１３】第６の実施の形態のサブ画素回路を示す回路図と中間電位生成モード並びに隣接複写モードにおけるタイミング図であり、図１３（ａ）では回路図について、また、図１３（ｂ）では中間電位生成モードのタイミング図について、さらに、図１３（ｃ）では隣接複写モードのタイミング図について示している。
【図１４】第７の実施の形態の立体画像表示装置を示すブロック図である。
【図１５】視点画像間の視差値と立体画像観察者の主観評価の関係を示す図である。
【図１６】第８の実施の形態の立体画像表示装置を示すブロック図である。
【図１７】立体画像表示装置の実施例を示す平面図である。
【図１８】実施例の９視点画素を示す平面図である。
【図１９】実施例のサブ画素回路のレイアウト例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１(a)に示すように、本発明の立体画像表示装置１は画像信号源２、画素電圧生成手段３、３以上の画素（以下、３Ｄ画素という）５を配列した画素マトリクス４により構成される。
さらに詳細に説明するために、画素マトリクス４を構成する複数のＮ視点３Ｄ画素５のうち、一つを抜き出して、画素電圧生成手段３と画像信号源２との接続関係を示したのが図１(b)である。
３Ｄ画素５はN≧3の自然数Nで表されるN個の視点に対応した視点数Nのサブ画素６から成り、図１ではＮ＝９の９視点を例示している。
また、３Ｄ画素５には、観察者の視点位置によって観察されるサブ画素６を分離するための光学分離手段１０、例えばレンズも含まれている。
サブ画素６は例えば液晶などの画素であり、一般には液晶の画素容量と必要であれば蓄積容量と、前記容量と信号線とをつなぐ電子スイッチすなわち画素スイッチが含まれる。
そして、画素スイッチの導通により画像信号源２が出力する画像信号に対応した画素電圧が、３Ｄ画素５に書き込まれる。
また、画像信号源２が出力する画素電圧は、映像コンテンツ１１が出力する複数視点画像１２を元に生成される。
但し、本実施の形態では、第X視点用サブ画素７（Xは2以上、N-1以下の自然数)は、画像信号源２と直接接続されず、この第X視点用サブ画素７には画像信号源２の画素電圧は直接には書き込まれない。この実施形態の特徴は、画像信号源２が第X視点用サブ画素よりも１段前の第X-1視点用サブ画素８および第X視点用サブ画素よりも１段後の第X+1視点用サブ画素９に書き込む電圧を用いて画素電圧生成手段３が生成した電圧を第X視点用サブ画素７に書き込み保持する点にある。
画素電圧生成手段３で生成される電圧Vxは、第X-1視点用サブ画素８に書き込まれる画素電圧Vaと、第X+1視点用サブ画素９に書き込まれる画素電圧Vbから生成される。Vxとしては、VaとVbの間の電圧、例えば、中間電位である(Va+Vb)/2が好適である。
【００２７】
図１(b)では、第1,3,5,7,9視点用サブ画素は其の各々に対応する信号線D1,D3,D5,D7,D9を介して画像信号源２の端子P1,P3,P5,P7,P9からの出力V1,V3,V5,V7,V9に接続されて画像信号源２により画素電圧が書き込まれるが、第X視点用サブ画素に当たる第2,4,6,8視点用サブ画素はそれぞれ画素電圧生成手段３の信号線D2,D4,D6,D8と接続され、画素電圧生成手段３によって生成される出力電圧が書き込まれ保持される例を図示している。なお、第２視点用サブ画素は、連続する３つのサブ画素の組として第１視点用サブ画素と第２視点用サブ画素と第３視点用サブ画素を選択した際に中間部に位置する第X視点用サブ画素であり、第４視点用サブ画素は、連続する３つのサブ画素の組として第３視点用サブ画素と第４視点用サブ画素と第５視点用サブ画素を選択した際に中間部に位置する第X視点用サブ画素であり、第６視点用サブ画素は、連続する３つのサブ画素の組として第５視点用サブ画素と第６視点用サブ画素と第７視点用サブ画素を選択した際に中間部に位置する第X視点用サブ画素であり、第８視点用サブ画素は、連続する３つのサブ画素の組として第７視点用サブ画素と第８視点用サブ画素と第９視点用サブ画素を選択した際に中間部に位置する第X視点用サブ画素である。
図１ではXを偶数としてすべての偶数番目のサブ画素に画素電圧生成手段３による書き込みを行っているが、本発明はこれには限らない。
例えば画像信号源２の出力として、V1,V3,V4,V5,V6,V7,V9を用意して、偶数のうち第４および６視点用サブ画素へは画像信号源２から書き込み、第2,8視点用サブ画素のみ画素電圧生成手段３により書き込む構成でも良い。この場合、第２視点用サブ画素は、連続する３つのサブ画素の組として第１視点用サブ画素と第２視点用サブ画素と第３視点用サブ画素を選択した際に中間部に位置する第X視点用サブ画素であり、第８視点用サブ画素は、連続する３つのサブ画素の組として第７視点用サブ画素と第８視点用サブ画素と第９視点用サブ画素を選択した際に中間部に位置する第X視点用サブ画素である。
また、例えば、画像信号源２の出力として、V1,V2,V4,V5,V6,V8,V9を用意して、第1,2,4,5,6,8,9視点用サブ画素へは画像信号源２から書き込み、第3,7視点用サブ画素のみ画素電圧生成手段３により書き込む構成、すなわちXを奇数とした場合でも良い。この場合は、第３視点用サブ画素は、連続する３つのサブ画素の組として第２視点用サブ画素と第３視点用サブ画素と第４視点用サブ画素を選択した際に中間部に位置する第X視点用サブ画素であり、第７視点用サブ画素は、連続する３つのサブ画素の組として第６視点用サブ画素と第７視点用サブ画素と第８視点用サブ画素を選択した際に中間部に位置する第X視点用サブ画素である。
【００２８】
つまり、N個のサブ画素の内から連続する３つのサブ画素の組を、各組のサブ画素が２つ以上重複しないように、少なくとも１組以上選択し、そのサブ画素の組において中間部に位置するサブ画素を第X視点用サブ画素７とすることができる。
例えば、２組のサブ画素を選択する場合において、第1,2,3視点用サブ画素の組と第3,4,5視点用サブ画素の組を選択し、第1,2,3視点用サブ画素の組において第1,3視点用サブ画素に画像信号源２からの書き込みを行うと共に第2視点用サブ画素に画素電圧生成手段３からの書き込みを行い、かつ、第3,4,5視点用サブ画素の組において第3,5視点用サブ画素に画像信号源２からの書き込みを行うと共に第4視点用サブ画素に画素電圧生成手段３からの書き込みを行うことは許容される。この場合、各組の間で１つのみのサブ画素、すなわち、この例では第3視点用サブ画素のみが重複した状態となる。
これに対し、２つのサブ画素たとえば第2,3視点用サブ画素が重複するようにして第1,2,3視点用サブ画素の組と第2,3,4視点用サブ画素の組を選択し、第1,2,3視点用サブ画素の組において第1,3視点用サブ画素に画像信号源２からの書き込みを行うと共に第2視点用サブ画素に画素電圧生成手段３からの書き込みを行い、かつ、第2,3,4視点用サブ画素の組において第2,4視点用サブ画素に画像信号源２からの書き込みを行うと共に第3視点用サブ画素に画素電圧生成手段３からの書き込みを行うといったことは許容されない。その理由は、第1,2,3視点用サブ画素の組を選択した時点で第2視点用サブ画素に画素電圧生成手段３からの書き込みを行い、かつ、第3視点用サブ画素に画像信号源２からの書き込みを行うことが確定しているにも関わらず、新たに第2,3,4視点用サブ画素の組を選択してしまうと、第2視点用サブ画素に画像信号源２からの書き込みが行われ、かつ、第3視点用サブ画素に画素電圧生成手段３からの書き込みが行われるといった矛盾が生じるからである。
このような矛盾の発生は、N個のサブ画素の内から連続する３つのサブ画素の組を、各組のサブ画素が２つ以上重複しないように、少なくとも１組以上選択し、そのサブ画素の組において中間部に位置するサブ画素を第X視点用サブ画素７とすることで防止し得る。つまり、この条件が成り立つ限り、連続する３つのサブ画素の組は何組選択しても構わない。
【００２９】
図２に、中間電位を出力する画素電圧生成手段３の構成例を示す。第X-1視点用サブ画素８に書き込む電圧を伝える信号線をDX-1とし、第X+1視点用サブ画素９に書き込む電圧を伝える信号線をDX+1としたとき、画素電圧生成手段３は、第X-1視点用サブ画素８に対応する信号線DX-1と第X視点用サブ画素７の第１の画素容量である保持容量C1とをつなぐ第１のスイッチS1と、第X+1視点用サブ画素９に対応する信号線DX+1と第X視点用サブ画素７の第２の画素容量である保持容量C2とをつなぐ第２のスイッチS3と、第X視点用サブ画素７の第１の画素容量である保持容量C1と画素電圧生成手段３の出力DXとをつなぐスイッチS2および第X視点用サブ画素７の第２の画素容量である保持容量C2と画素電圧生成手段３の出力DXとをつなぐスイッチS4すなわち第１の画素容量C1と第２の画素容量C2をつないで第１，第２の画素容量C1，C2の電位を平衡させるための第３のスイッチとして機能するスイッチS2,S4から構成される。
そして、画像信号源２の端子PX-1からは、第X-1視点用サブ画素８に書き込む電圧Vaが、また、端子PX+1からは、第X+1視点用サブ画素９に書き込む電圧Vbが出力される。信号G1によって各サブ画素８，９に電圧が書き込まれる際に第１，第２のスイッチS1，S3も信号G1で同時に閉じられて保持容量C1，C2にそれぞれ電圧Va，Vbが保持される。この時、第３のスイッチS2，S4は信号G1と同時にアクティブとならない信号G1Aで遮断されている。
次に、信号G1をオフとしスイッチS１，S3を開いた後、信号G1AでスイッチS2，S4を閉じると、出力DXからの電圧Vxは、容量間で発生する電荷の分配の結果、VaとVbの間の平衡した電圧となる。簡単に表すと、Vx=(C1*Va+C2*Vb)/(C1+C2)であり、C1=C2の場合にはVx=(Va+Vb)/2となり、VaとVbの中間電位になる。この出力DXの電圧Vxが信号G1Aで作動するスイッチS2，S４の閉路によって第X視点用サブ画素７に書き込まれる。
【００３０】
図３に、別の画素電圧生成手段３の構成例を示す。画素電圧生成手段３は、第X-1視点用サブ画素８に書き込む電圧を伝える信号線DX-1と保持容量C1とをつなぐスイッチS1と、保持容量C1と画素電圧生成手段３の出力DXとをつなぐスイッチS2と、第X+1視点用サブ画素９に書き込む電圧を伝える信号線DX+1と保持容量C2とをつなぐスイッチS3と、保持容量C2と画素電圧生成手段３の出力DXとをつなぐスイッチS4と、第X-1視点用サブ画素８に対応する信号線DX-1と保持容量C3とをつなぐスイッチS5と、保持容量C3と画素電圧生成手段３の出力DXとをつなぐスイッチS6と、第X+1視点用サブ画素９に書き込む電圧を伝える信号線DX+1と保持容量C4とをつなぐスイッチS7と、保持容量C4と画素電圧生成手段３の出力DXとをつなぐスイッチS8から構成される。
スイッチS1,S3,S6,S8の導通を制御する信号Goddは、画素アレイのゲート信号のうち奇数番目の信号に同期し、スイッチS2,S4,S5,S7の導通を制御する信号Gevenは、画素のゲート信号のうち偶数番目の信号に同期している。例えば奇数番目のゲート信号である１番目のゲート信号G1がアクティブの際、信号Goddをアクティブとし、保持容量C1,C2にはスイッチS1,S3を介してそれぞれ信号線DX-1および信号線DX+1の電圧が保持される。同時にそれらの電圧は第X-1視点用サブ画素８および第X+1視点用サブ画素９に書き込まれ保持される。
次に、偶数番目のゲート信号である２番目のゲート信号G2がアクティブの際、信号Goddは非アクティブとなり、信号Gevenがアクティブとなることで、保持容量C1,C2が同時に信号線DXに接続され、先に第X-1視点用サブ画素８および第X+1視点用サブ画素９に書き込まれた電圧の中間電圧が第X視点用サブ画素７に書き込まれ保持され、その一方でスイッチS5,S7により保持容量C3,C4にはそれぞれ信号線DX-1と信号線DX+1の電圧が保持される。これらの電圧はゲート信号G2により制御される図示しない第X-1視点用サブ画素および第X+1視点用サブ画素に書き込まれる電圧であり、次の奇数番目のゲート信号である３番目のゲート信号G3がアクティブの際、それらの中間電圧をゲート信号G3により制御される図示しない第X視点用サブ画素に書き込まれ保持される。すなわち、図３の画素電圧生成手段３は、保持容量C1,C2と保持容量C3,C4の二組みの保持容量を、信号線DX-1と信号線DX+1の電圧保持と、信号線DXへの中間電位書き込みの二つの動作間で相反動作させる点が特徴である。
【００３１】
尚、画素電圧生成手段３には図２に示した容量分圧以外に、抵抗分圧を用いても良い。例えば、特許２７０１７１０号や特許２８３３５６４号で開示された多値電圧源回路を活用しても良い。すなわち、特許２８３３５６４号の図１に示された多値電圧源回路でｎ＝２として、出力端子５，電圧制御手段２の出力Ｎ１，電圧制御手段３の出力Ｎ３をそれぞれ、画素電圧手段３の出力DX，画像信号源２の出力PX-1，出力PX+1に対応させる。出力端子５からは電圧制御手段２の出力Ｎ１と電圧制御手段３の出力Ｎ２を抵抗Ｒｓ１とＲｓ２で分圧した電圧が出力される。
【００３２】
次に、第２の実施の形態について図４を用いて説明する。本実施の形態の特徴は、前出の画素電圧生成手段３が第X視点用サブ画素７の中に取り込まれている点である。
N視点３Ｄ画素５を構成するN個のサブ画素６のうち、第X-1視点用サブ画素８，第X視点用サブ画素７，第X+1視点用サブ画素９を抜き出して、図４に示す。
本実施形態の第X-1視点用サブ画素８は、画素容量Clc1と、蓄積容量Cs1と、信号線DX-1と画素容量Clc1,蓄積容量Cs1とをつなぐスイッチS1からなる。
また、第X+1視点用サブ画素９は、画素容量Clc3と、蓄積容量Cs3と、信号線DX+1と画素容量Clc3，蓄積容量Cs3とをつなぐスイッチS3とからなる。
そして、第X視点用サブ画素７は、第X視点用サブ画素７の第１の画素容量である画素容量Clc2aと、第X視点用サブ画素７の第２の画素容量である蓄積容量画素容量Clc2bと、蓄積容量Cs2aと、蓄積容量Cs2bと、第X-1視点用サブ画素８に対応する信号線DX-1と画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aとをつなぐ第１のスイッチS2aと、第X+1視点用サブ画素９に対応する信号線DX+1と画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bとをつなぐ第２のスイッチS2bと、画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aと画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bとをつなぐ第３のスイッチS2cで構成されている。
【００３３】
以下にその動作を説明する。
第X-1視点用サブ画素８に画素電圧Vaを、第X+1視点用サブ画素９に画素電圧Vbをそれぞれ書き込む際、すなわち、信号G1によってスイッチS1並びにスイッチS3をオンとする際、第X視点用サブ画素７の第１のスイッチS2aおよび第２のスイッチS2bを閉じさせて、信号線DX-1の電位Vaを画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aに充電し、かつ、信号線DX+1の電位Vbを画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bに充電する。
次に第X-1視点用サブ画素８と第X+1視点用サブ画素９をそれぞれの信号線DX-1，DX+1から切断する際、すなわち信号G1をオフとする際、同様に第１，第２のスイッチS2a,S2bを開くと共に、信号G1と同時にアクティブとならない信号G1Aによって第３のスイッチS2cを閉じさせる。それにより画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aと画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bに充電されていた電荷で分配が起こり、両者の電位はVaとVbの間のVxで平衡する。すなわち第X視点用サブ画素７に保持される画素電圧、つまり、画素電圧生成手段３で生成される電圧は、画素容量Clc2a,Clc2bおよび蓄積容量Cs2a,Cs2bに保持された電圧Vxとなる。
Vxを簡単に表すとVx=((Clc2a+Cs2a)*Va+(Clc2b+Cs2b)*Vb)/(Clc2a+Cs2a+Clc2b+Cs2b)であり、Clc2a+Cs2a=Clc2b+Cs2bの場合にはVx=(Va+Vb)/2となって、VaとVbの中間電位となる。また、例えばサブ画素の大きさや面積を違えるなどしてClc2a+Cs2aとClc2b+Cs2bの間に差を与えることにより、電位VxをVaあるいはVbの一方に近づけるような調整が可能となる。
第X視点用サブ画素７の画素容量Clc2a,Clc2bおよび蓄積容量Cs2a,Cs2bは、画像表示に用いられるとともに、画素電圧生成手段３を構成する保持容量、つまり、図２で示した第１の画素容量C1および第２の画素容量C2としても機能している。すなわち第２の実施の形態の利点は画素電圧生成手段３を、第X視点用サブ画素７の中に組み込むことで、別の保持容量C1,C2が不要となる点である。
計算上、第１の実施形態の保持容量C1,C2には画素マトリクス４に配される信号線DX-1やDX+1が持つ寄生容量と比べて大きな容量値が必要となるが、サブ画素に組み込む第２の実施形態の場合は表示用の画素容量としても用いることから通常の第X-1視点や第X+1視点用サブ画素の容量と同等あるいは半分程度の容量値で十分である。なぜならば第X視点用サブ画素７の画素容量は、画素容量Clc2aと画素容量Clc2bの合計となるからである。
【００３４】
図４に示した実施の形態で、電子スイッチ（画素スイッチS1,S3やスイッチS2a,S2b,S2c）をN型薄膜トランジスタとした場合を図５に示す。また回路動作中のタイミングを図６に示す。
図６のタイミング図では、図５のゲート信号G1,G1AとノードP11,P21,P23,P31における電位の変化の一例を示している。
第X視点用サブ画素７における第１，第２のスイッチS2a，S2bのゲート信号G1は、第X-1視点用サブ画素８および第X+1視点用サブ画素９のスイッチングで用いるゲート信号と共通で、画素マトリクス４を順次走査する走査信号の一つで構わない。一方、第３のスイッチS2cのゲート信号はG1とは同時にアクティブにならない信号G1Aである必要がある。例えばゲート信号G1の非オーバーラップの論理反転信号や、ゲート信号G1とは別の順次走査信号が使える。特に配線が隣り合う下行の走査線信号G2を用いると、本発明のために特別な走査信号線を画素マトリクス４の中に追加配線する必要がなく、画素の開口を広くできる。
また、別の方法として、スイッチS2cのみスイッチS2a，S2bと逆極性のP型薄膜トランジスタで置き換えると、共通のゲート信号G1のみで１ラインを走査できるようになる。すなわち画素マトリクス４中の追加配線が不要である。
【００３５】
本発明第３の実施の形態について説明する。本実施の形態と第２の実施の形態との違いは、第X視点用サブ画素７に書き込まれる画素電圧が、第X-1視点用サブ画素８と第X+1視点用サブ画素９に書き込まれる画素電圧の中間電圧であり、かつ極性が反転している点である。
図７は、第３の実施の形態の第X視点用サブ画素を示す図である。
図７の第X視点用サブ画素７は、画素容量Clc2a,Clc2bと、蓄積容量Cs2a,Cs2bと、第X-1視点用サブ画素に書き込む電圧を伝える信号線DX-1と第X視点用サブ画素７の第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aの第１の電極（図７中で左側）とをつなぐ第１のスイッチS2a1と、第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aの第１の電極と共通電極３６をつなぐ第２のスイッチS2a3と、第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aの第２の電極（図７中で右側）と共通電極３６をつなぐ第３のスイッチS2a2と、第X+1視点用サブ画素に書き込む電圧を伝える信号線DX+1と第X視点用サブ画素７の第２の画素容量である画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bの第３の電極（図７中で右側）とをつなぐ第４のスイッチS2b1と、第２の画素容量である画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bの第３の電極と共通電極３６をつなぐ第５のスイッチS2b3と、第２の画素容量である画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bの第４の電極（図７中で左側）と共通電極３６をつなぐ第６のスイッチS2b2、および、第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aの第２の電極と第２の画素容量である画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bの第４の電極とをつないで第１の画素容量と第２の画素容量の電位を平衡させる第７のスイッチS2cで構成されている。
【００３６】
以下にその動作を説明する。
ゲート信号G1をオンとして第X-1視点用サブ画素８に正極性の画素電圧Vaを書き込み第X+1視点用サブ画素９に正極性の画素電圧Vbをそれぞれ書き込む際、第X視点用サブ画素７における第１のスイッチS2a1を閉じさせて正極性電位Vaを第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aの第１の電極に接続し、さらに、第３のスイッチS2a2を閉じさせて第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aの第２の電極を共通電極３６の電位に接続して画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aを充電する。すなわち画素容量Clc2aには図７の極性で+Vaが保持される。同様に第４のスイッチS2b1を閉じさせて正極性電位Vbを第２の画素容量である画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bの第３の電極に接続し、さらに、第６のスイッチS2b2を閉じさせて第２の画素容量である画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bの第４の電極を共通電極３６の電位に接続して画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bを充電する。すなわち画素容量Clc2bには図７の極性で+Vbが保持される。
次に第X-1視点用サブ画素８と第X+1視点用サブ画素９を信号G1をオフとする事でそれぞれの信号線から切断する際に、同様に第１，第３のスイッチS2a1，S2a2および第４，第６のスイッチS2b1，S2b2を開くとともに、信号G1Aをオンとして第７，第２，第５のスイッチS2c，S2a3，S2b3を閉じさせる。第２，第５のスイッチS2a3，S2b3の導通により、各容量の一端の電位すなわち第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aにおける第１の電極側の電位と第２の画素容量である画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bにおける第３の電極側の電位はそれぞれ共通電極３６の電位に変わるが、各容量に充電された電荷は保持されるから、それぞれの容量の他端の電位すなわち第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aにおける第２の電極側の電位と第２の画素容量である画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bにおける第４の電極側の電位は、保持している電圧を極性反転した電位、それぞれ-Va，-Vbとなる。そして第７のスイッチS2cの導通により第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aと第２の画素容量である画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bの間で電荷の分配が起こり、両者の電位は-Vaと-Vbの間の-Vxで平衡する。すなわち第X視点用サブ画素７に書き込まれる画素電圧は-Vxとなり、隣接する第X-1視点用サブ画素８に書き込まれた電圧Vaと第X+1視点用サブ画素９に書き込まれた電圧Vbの間の例えば中間で、かつ、極性の反転した電圧となる。隣接するサブ画素間で画素に印加される電圧の極性が反転していることで、画質改善に寄与する。
【００３７】
第４の実施の形態について説明する。本実施の形態と第２の実施の形態との違いは、第X視点用サブ画素７に書き込まれる画素電圧が、第X-1視点用サブ画素８と第X+1視点用サブ画素９に書き込まれる画素電圧の絶対値の中間電圧であり、かつ、第X+1視点用サブ画素に書き込まれる画素電圧と同極性である点である。
図８は、第４の実施の形態の第X視点用サブ画素を示す図である。
図８の第X視点用サブ画素７では、画素容量Clc2a，Clc2bと、蓄積容量Cs2a，Cs2bと、第X-1視点用サブ画素に書き込む電圧を伝える信号線DX-1と第X視点用サブ画素７の第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aの第１の電極（図８中で左側）とをつなぐ第１のスイッチS2a1と、第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aの第１の電極と共通電極３６をつなぐ第２のスイッチS2a3と、第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aの第２の電極（図７中で右側）と共通電極３６をつなぐ第３のスイッチS2a2と、第X+1視点用サブ画素に書き込む電圧を伝える信号線DX+1と第X視点用サブ画素７の第２の画素容量である画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bの第３の電極（図８中で上側）とをつなぐ第４のスイッチS2b、および、第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aの第２の電極と第２の画素容量である画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bの第３の電極とをつないで第１の画素容量と第２の画素容量の電位を平衡させる第５のスイッチS2cで構成されている。
尚、容量Clc2b,Cs2bの第４の電極（図８中で下側）は、共通電極３６に接続されている。容量Clc2a,Cs2aに関わる回路は第３の実施の形態と同じで、容量Clc2b,Cs2bに関わる回路は第２の実施の形態と同じといえる。
【００３８】
以下にその動作を説明する。
ゲート信号G1によって第X-1視点用サブ画素８に正極性の画素電圧Vaを書き込むと同時に第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aの一端すなわち第１の電極に電位Vaが書き込まれる。その後、ゲート信号G1がオフしてゲート信号G1Aがオンすると第１の画素容量である画素容量Clc2a,蓄積容量Cs2aの他端すなわち第２の電極には反転した電位-Vaが充電される。また、ゲート信号G1によって、第X+1視点用サブ画素９に負極性の画素電圧-Vbを書き込むと、第２の画素容量である画素容量Clc2b,蓄積容量Cs2bの一端すなわち第３の電極にも負極性の電位-Vbが充電される。そして、第５のスイッチS2cを閉じることにより第１の画素容量と第２の画素容量の電位が平衡して第X視点用サブ画素７に書き込まれる画素電圧は、-Vaと-Vbの間の-Vxとなる。隣接サブ画素間で画素に印加される電圧の極性は＋，−，−と変化して極性反転が達成される。
本実施の形態と第３の実施の形態との違いは、信号線DX-1と信号線DX+1との間で伝える画素電圧の極性が反転している点にある。表示画面全体でみると信号線を駆動する画像信号源２が同極性の電圧だけを出力していると、画像信号源２に供給する直流電源の負荷にも偏りが出て、信号線駆動能力が低下する。また信号線を介して画素容量を充電する際、共通電極３６側の画素容量端子には逆極性の電荷を蓄えるための充電電流が同様に流れる。書き込む電圧の極性が異なるサブ画素同士が近くにあると、共通電極３６側に蓄える電荷の極性もサブ画素同士で異なるため、近接間の電荷移動で平衡状態と達成され、充電時間を短くできる。すなわち、本実施の形態では、第３の実施の形態に比べて、画像信号源２の信号線駆動能力の低下がなく、また充電時間が短くなる。
【００３９】
次に本発明第５の実施の形態について説明する。本実施の形態で開示する立体画像表示装置は、第１から第４の実施の形態で示した画素電圧生成手段による中間電位生成モードすなわち第１の画素容量と第２の画素容量に書き込まれる電位を平衡させることによって第X-1視点用サブ画素に書き込まれる画素電圧Vaと第X+1視点用サブ画素に書き込まれる画素電圧Vbとの間の中間的な電位Vxを生成して第X視点用サブ画素に書き込むモードに加えて、視点数Nのサブ画素６からなる３Ｄ画素５に、例えば第C視点用サブ画素（但し、１≦C≦N）に書き込む電圧を共通で書き込み、多視点立体画像表示を２Ｄ表示にするモードを有し、いずれのモードにするかを切り替える手段と、モード切り替えのための信号を生成する手段２０が設けられている。
図９に示した立体画像表示装置１は、画像信号源２と接続される画素電圧生成手段／２Ｄ化手段（切り替え手段）２２と、それらと接続される視点数Nのサブ画素６からなる３Ｄ画素５で構成される。図９では視点数Nが９の場合を示す。画素電圧生成手段か２Ｄ化手段いずれを機能させるかはモード信号生成手段２０の出力するモード切替信号により切り替える。図９（ａ）に示すモード１の中間電圧生成モードの場合、画素電圧生成手段／２Ｄ化手段２２が、画像信号源２から出力される画素電圧V1,V3,V5,V7,V9を利用してV2（V1とV3の中間電位）,V4（V3とV5の中間電位）,V6（V5とV7の中間電位）,V8（V7とV9の中間電位）を生成し、第１から第９視点用サブ画素にはそれぞれV1からV9の電圧が書き込まれる。
また、図９（ｂ）に示すモード２の２Ｄモードの場合、画素電圧生成手段／２Ｄ化手段２２により、画像信号源２から出力される画素電圧V1,V3,V5,V7,V9のうち、例えばV5（C=5の場合）が選択され、第１から第９視点用サブ画素すべてに画素電圧V5、すなわち、N=9である場合にN/2に最も近い自然数で示される第５視点用サブ画素の画素電圧V5が書き込まれる。
【００４０】
画素電圧生成手段／２Ｄ化手段２２の中の２Ｄ化手段の例を図１０に示す。図１０では、図９の画素電圧生成手段／２Ｄ化手段２２のうち画素電圧生成手段と２Ｄ化手段が分けて示される。
画像信号源の出力V1,V3,V5,V7,V9のうち一つの出力(図１０ではV5)は、ある第C視点用サブ画素に接続される３Ｄ画素５中の信号線（図１０の例では出力V5に対応する信号線）と接続する。それ以外の出力V1,V3,V7,V9と、それぞれの出力に対応する画素電圧生成手段３への入力線の間に第１のスイッチ群２３を設ける。画素電圧生成手段３への入力線は、画素電圧生成手段３を介して３Ｄ画素５中の対応する信号線にも接続される。これらの第１のスイッチ群２３はモード信号により導通、遮断が選択され、モード１の場合に導通して、出力V1,V3,V7,V9と対応する画素電圧生成手段３への入力線を接続する。
また、出力V1,V3,V5,V7,V9に対応する画素電圧生成手段３への入力線すべてを相互につなぐ第２のスイッチ群２４を設け、モード２が選択された場合に導通させる。
すなわち、モード１：中間電圧生成モードの時には、第１のスイッチ２３群を導通させ、かつ、第２のスイッチ群２４を遮断することにより、画像信号源２の出力V1,V3,V5,V7,V9が、対応する画素電圧生成手段３への入力線並びに対応する信号線D1,D3,D5,D7,D9を通じて、第１，第３，第５，第７，第９視点用サブ画素に書き込まれる。また、画素電圧生成手段／２Ｄ化手段２２内の画素電圧生成手段３は、画像信号源２から出力される画素電圧V1,V3,V5,V7,V9からV2,V4,V6,V8を生成する。生成されたV2,V4,V6,V8は対応する信号線D2,D4,D6,D8を介して第２，第４，第６，第８視点用サブ画素に書き込まれる。このように、第１から第９視点用サブ画素にはそれぞれV1からV9の電圧が書き込まれる。
これに対し、モード２：２Ｄモードの時には、第２のスイッチ群２４を導通させ、かつ、第１のスイッチ群２３を遮断することにより、画像信号源２の出力V1,V3,V5,V7,V9のうち画素電圧V5のみがサブ画素に対応するすべての信号線を通じて、第１から第９視点用サブ画素６に書き込まれる。
【００４１】
図１０では第２のスイッチ群２４を独立した構成としたが、第２のスイッチ群２４は画素電圧生成手段／２Ｄ化手段２２内の画素電圧生成手段３で実現することも可能である。たとえば、第２の実施の形態で示した画素電圧生成手段３のスイッチS2c等を用いることで実現できる。このような構成の例を図１１に示す。
図１１では、図１０の第２のスイッチ群２４の機能は画素電圧生成手段３に取り込まれている。その動作はモード２：２Ｄモードの時、第２の実施形態の図４に示したスイッチSc2のゲート信号G1Aを別のゲート信号G1に同期させることで、スイッチS2a，S2b，S2cが同時に導通する。その結果、例えば、隣接する信号線D1とD3が短絡する(X=2の場合)。同様の手順でD3とD5、D5とD7、D7とD9を短絡させることで、D1からD9すべてを短絡させ、第２のスイッチ群２４の機能を果たす。
またモード１：中間電圧生成モードの時はスイッチSc2のゲート信号G1Aを第２の実施の形態と同様にゲート信号G1と同時にアクティブとならない信号とすれば良い。
【００４２】
次に本発明第６の実施の形態について説明する。本実施の形態で開示する立体画像表示装置は、第１から第４の実施の形態で示した画素電圧生成手段３による中間電位生成モードに加えて、N視点用N個のサブ画素のうち、例えば第X視点用サブ画素７に書き込む電圧を、隣接する第X-1視点用サブ画素８あるいは第X+1視点用サブ画素９に書き込む電圧のいずれかと共通とする隣接複写モードを有し、いずれのモードにするかを切り替える手段と、モード切り替えのための信号を生成する手段が設けられている。
図１２に示した立体画像表示装置１は、画像信号源２と接続される画素電圧生成／隣接複写手段（切り替え手段）２５と、それらと接続されるN視点用サブ画素６からなる３Ｄ画素５で構成される。図１２では視点数Nが９の場合を示す。画素電圧生成／隣接複写手段２５内の画素電圧生成手段か隣接複写手段かのいずれを機能させるかはモード切替信号生成手段２０の出力するモード信号により切り替える。
モード３：隣接複写モードの場合には、隣接複写手段により、例えば第２視点用サブ画素に書き込まれる電圧V2は、画像信号源から出力される画素電圧のV1と同じとし、順次V4はV3、V6はV5、V8はV7と同じとして、第１から第９視点用サブ画素にはそれぞれV1からV9の電圧が書き込まれる。この隣接複写モードの場合、画像信号源２から出力されたV1,V3,V5,V7,V9がそのまま各視点用サブ画素に書き込まれる。
図１２（ａ）のモード１：中間電圧生成モードの場合は第５の実施の形態と同様のため説明を省略する。尚、上記では第２視点用サブ画素に複写する電圧は第１視点用サブ画素に書き込む電圧としているが、第３視点用サブ画素に書き込む電圧としても構わない。すなわち、第X視点用サブ画素に複写する電圧を、第X−1視点用サブ画素に書き込む電圧でなく第X+1視点用サブ画素に書き込む電圧とする構成である。
図１２（ｂ）の隣接複写モードの例ではサブ画素は９視点分存在するが書き込まれる画素電圧がV1,V3,V5,V7,V9に限定され、実効視点数は５視点に低下する。すなわち、隣接複写には実効視点数を低下させる作用がある。
【００４３】
次に隣接複写手段の例として、隣接複写および中間電位生成の機能をともに組み込んだサブ画素の構成例を図１３（ａ）に示す。
回路構成は第２の実施の形態のサブ画素と同様であるが、駆動の方法に特徴がある。中間電位生成を機能させる場合には、ゲート信号波形を図１３（ｂ）のようにし、第X-1視点用サブ画素に対応する信号線DX-1と第１の画素容量とをつなぐ第１のスイッチS2aのゲート信号G1と第X+1視点用サブ画素に対応する信号線DX+1と第２の画素容量とをつなぐ第２のスイッチS2bのゲート信号G1’を同期させ、第１の画素容量と第２の画素容量の電位を平衡させるための第３のスイッチS2cのゲート信号G1Aとは同時にアクティブにしない（第３のスイッチの導通と第１，第２のスイッチの導通を同時としない）。
一方、隣接複写を機能させる場合には、ゲート信号波形を図１３（ｃ）のようにし、第２のスイッチS2bのゲート信号G1’を常に非アクティブとし、代わりに第３のスイッチS2cのゲート信号G1Aを第１のスイッチS2aのゲート信号G1に同期させる（第１のスイッチと第３のスイッチの導通を同時として第２のスイッチは遮断する）。このゲート信号による駆動で、スイッチS2cならびにスイッチS2aはスイッチS1と同時に導通するため、信号線DX-1を伝って第X-1視点用サブ画素８に書き込まれる画素電圧Vaは、容量Clc2a,Cs2aと同様に容量Clc2b,Cs2bにも書き込まれる。すなわち第X視点用サブ画素７にはVaが書き込まれる。一方、信号線DX+1を伝って第X+1視点用サブ画素９に書き込まれる画素電圧Vbは、スイッチS2bが常に遮断のため第X視点用サブ画素７には寄与しない。
また、図１３（ａ）の回路図の構成で、スイッチS2aのゲート信号をG1’とし、スイッチS2bのゲート信号G1と入れ替えて図１３（ｂ），（ｃ）のゲート信号波形を用いることで、第X視点用サブ画素７に複写される電圧を、信号線DX+1を伝って第X+1視点用サブ画素９に書き込まれる画素電圧Vbに切り替えることができる。すなわち、スイッチS2aおよびスイッチS2bのゲート信号をスイッチS2cのゲート信号G1Aと同期させるか否かによって、第X-1視点用サブ画素８に書き込まれる画素電圧Vaと第X+1視点用サブ画素９に書き込まれる画素電圧Vbいずれかを第X視点用サブ画素７に複写するか選択できる。例えば、画面１フレームが書き替わる毎や１ラインが書き替わる毎に、複写元を第X-1視点用サブ画素８と第X+1視点用サブ画素９と交互に切り替えることで、偏りの抑えられた表示画面が提供される。
【００４４】
次に本発明第７の実施の形態を図１４に示した構成図を用いて説明する。図１４に示した立体画像表示装置には、第２の実施の形態に示した中間電位生成モードと、第６の実施の形態に示した隣接複写モードと、第５の実施の形態に示した２Ｄモードを有し、いずれのモードにするかを切り替える画素電圧生成／２Ｄ化／隣接複写手段（切り替え手段）２６と、モード切り替えのための信号を生成するモード切替信号生成手段２０が設けられている。
第５から第７の実施の形態に記されたモード切替信号生成手段２０にはモード変更をするための外部入力手段を設け、観察者が任意にモードを設定しても良い。
また、モード１から３の内いずれを選択するかの判定材料として、視点画像間の視差値を活用しても良い。すなわち視差検出手段を用いて視点画像間の視差値を得て、値に応じてモードを切り替えることができる。図１５に示した視点画像間の視差値（横軸）と立体画像観察者の主観評価（縦軸）の関係から、表示する画像データの視差値が小さい場合（視差値がPth1以下）、中間電位による視点数増加（図の中間電位法）であっても他のアルゴリズム（図１５中のCGレンダリングもしくはLR高機能アルゴリズム）による視点数増加と比べても遜色がない。よってモードとして、モード１：中間電位生成モードが選択できる。中程度の視差値の場合（視差値がPth1からPth2までの間）、中間電位による視点増加では主観評価の結果に低下が見られるため、中間電位による視点数増加を止めるモード３：隣接複写モードが選択できる。これは、視差値が同等の場合、視点数が少ない方が主観評価での画質の悪化を緩和できる効果を用いるためである。さらに視差値が大きい場合（視差値がPth2以上）、中間電位による視点数増加では主観評価の結果が著しく低下し、良好な画質を保てないと判断してモード２：２Ｄモードへの切り替えが選択できる。
視差の検出には、立体画像表示装置に入力される複数視点画像の情報に予め視差値を添付し、それを用いても良い。また立体画像表示装置に入力される複数視点画像のうち、任意の視点の画像から特徴点を検出し、他の視点の画像から前記特徴点に対応する対応点を探索し、前記対応点の画素位置から検出した視差値を用いても良い。また立体画像表示装置に入力される複数視点画像の視点画像間の輝度差分値を算出し、前記差分値と予め設定された輝度閾値を比較して視差値を検出しても良い。本実施形態における視差検出は、複数視点画像間の視差値が閾値Pth1またはPth2以上であるかを判定する目的であるため、複数視点画像間の全ての視差値を算出する必要は無く、複数視点画像から閾値を超過する視差値が検出された場合には視差値の算出処理を中断しても良い。
【００４５】
次に本発明の第８の実施の形態を図１６に示した構成図を用いて説明する。本実施形態では、画像生成手段２７を備えている点が特徴である。この画像生成手段２７には、立体画像表示装置１へ送信された各視点画像を受信して、前記各視点画像間の視差値を予め設定された視差閾値よりも小さい視点画像に変換する視差調整機能と、前記視差調整された各視点画像を送信する画像送信機能を有している。画像生成手段２７においては、映像コンテンツ１１である複数視点画像１２の視差値を予め検出して、設定した視差閾値を越えている場合には視差調整機能により複数視点画像の視差値を閾値以下に調整し、調整後の複数視点画像２８を立体画像表示装置１に送信する。視差閾値は例えば図１５に示すように、中間電位による多視点化で主観評価が劣化しない視差値に設定すると良い。またこの画像生成手段２７は、３Ｄ画像データとしてデプス画像を入力した場合の複数視点画像の生成機能も備えており、その場合も同様に複数視点画像の視差値は視差閾値を越えないように生成される。
ここで、多視点立体画像表示装置に関する先行特許文献である特開２００９−１０３８６５を取り上げる。この先行特許文献では多視点立体画像の膨大な表示情報を２視点立体画像表示装置に表示させる際の、表示情報削減方法について開示している。一方、本発明の第１から第４の実施の形態では、元々少ない複数視点立体画像の表示情報を多視点立体画像表示装置側で多視点向け画像情報に増やしている点に特徴があり、引例とは構成、目的とも異なる。
また本発明の第５から７の実施の形態では、隣接複写モードや２Ｄ化モードで立体画像表示装置に入力される表示情報のままで画像情報を増やさないあるいは削減する方法について述べているが、その方法はそれぞれ先行特許文献のものとは異なっており、さらには第１から第４の実施の形態と上記モードとの切り替えに本実施の形態の特徴があることを記しておく。
【００４６】
〔実施例１〕
図１７は、この発明の実施例である多視点の立体画像表示装置１である。立体画像表示装置１は、多視点立体表示画素をマトリクス状に配した画素マトリクス４、画素マトリクス４内に配した信号線３２の一部を介して接続される画像信号源２、同じくゲート線３１を介して接続されるゲート線駆動回路３０により構成される。図１７では９視点の例を示している。
画素マトリクス４を構成する一つの３Ｄ画素５を示した図１８によれば、３Ｄ画素５は９視点用サブ画素の発色が異なるＲＧＢ３色の組み合わせ、２７個のサブ画素で構成される。信号線はD1,D3,D5,D7,D9がそれぞれに対応した視点番号のサブ画素につながり、第2,4,6,8視点用サブ画素には信号線は接続されない。
第６視点の特定の一色（ＲＧＢのいずれか一つ）のサブ画素３３とその周辺を抜き出し、詳細に記した図面を図１９に示す。ここに示したサブ画素３３は、第２の実施の形態で開示したサブ画素回路を実現するものである。図１９において、蓄積容量Cs2a,Cs2bは第１の導体層で成る共通電極３６と絶縁した第２の導体層で成る蓄積容量電極との間で形成される。画素容量Clc2a,Clc2bは透明画素電極と図示しない対向基板側の透明共通電極との間で形成される。電子スイッチS2aおよびS2bとS2cは例えばシリコン薄膜で成る薄膜トランジスタで構成され、第１の導体層で成るゲート線G1あるいはG2によりスイッチング制御し、第２の導体層で成る信号線D５，D７で伝わる画素電圧を蓄積容量Cs2a，Cs2bおよび画素容量Clc2a,Clc2bに書き込む。
図１９で２つに分かれている第６視点の特定の一色のサブ画素３３の蓄積容量Cs2a,Cs2b，画素容量Clc2a,Clc2bおよび透明画素電極による開口部は、２つが合わさって１つのサブ画素として機能するため、２つの合計を隣接する第5,7視点の特定の一色のサブ画素３４，３５の蓄積容量、画素容量、開口部と同等としておけば、サブ画素間の表示ムラを抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、立体表示パネルを用いて複数視点画像から多視点画像を生成する機能を有する立体画像処理システムへも適用される。なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態に示した液晶画素のエレクトロルミネッセンス画素（ＥＬ画素）への置き換えを考える。液晶画素の場合、画素の輝度はそれに印加する電圧で制御し、蓄積容量にて記憶される。一方、ＥＬ画素の輝度は画素に流す電流で制御し、一般にカレントミラー回路の記憶電圧で調整される。電圧の記憶には容量素子を用いることから、それを本実施の形態の蓄積容量で置き換えることで、本実施の形態のＥＬ表示装置への適用が可能となる。
【符号の説明】
【００４８】
１  立体画像表示装置
２  画像信号源
３  画素電圧生成手段
４  画素マトリクス
５  ３Ｄ画素
６  サブ画素
７  第X視点用サブ画素
８  第X-1視点用サブ画素
９  第X+1視点用サブ画素
１０  光学分離手段
１１  映像コンテンツ
１２  複数視点画像
２０  モード切替信号生成手段
２１  モード切替信号
２２  画素電圧生成／２Ｄ化手段（切り替え手段）
２３  第１のスイッチ群
２４  第２のスイッチ群
２５  画素電圧生成／隣接複写手段（切り替え手段）
２６  画素電圧生成／２Ｄ化／隣接複写手段（切り替え手段）
２７  画像生成手段
２８  複数視点画像
３０  ゲート線駆動回路
３１  ゲート線
３２  信号線
３３  第６視点の特定の一色のサブ画素
３４  第５視点の特定の一色のサブ画素
３５  第７視点の特定の一色のサブ画素
３６  共通電極
３７  第６視点用サブ画素の並び
３８  第５視点用サブ画素の並び
３９  第７視点用サブ画素の並び
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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