JP2004294914A - 立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観察者が遠くにいる場合には、３Ｄ映像表示の表示画面を明るくすることによって遠方からの視認を容易にし、広告等の効果をあげる。
【解決手段】映像表示装置に配置した液晶パララックスバリアを備えた立体映像表示装置において、３Ｄ映像表示の場合には、観察者の視点位置を検出して、視点が所定位置よりも遠くにあれば液晶パララックスバリアの遮光部の透過率が高い３Ｄ映像表示範囲内の電圧とし、視点がそれよりも近くにあれば液晶パララックスバリアに印加する電圧を所定値の３Ｄ映像表示電圧とする。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特殊なめがねを使用することなく立体表示が可能な液晶パララックスバリア方式による立体映像表示装置に関するものであり、特に３次元映像表示の場合に画面の明るさを制御するようになした立体映像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特殊な眼鏡を使用しないで立体映像を表示する方法として、レンチキュラ方式、パララックスバリア方式、光源をスリット化する方式等の方式が提案されている。
【０００３】
図４は、パララックスバリア方式による立体映像表示の原理を示す模式図である。観察者が観察する映像は、液晶表示パネル５０に形成される。立体視を可能とするために、前記液晶表示パネル５０には、左眼用映像が表示される左眼用画素Ｌと、右眼用映像が表示される右眼用画素Ｒとが交互に配列して形成されている。左眼用画素Ｌと右眼用画素Ｒとの位置関係については、後述する。左眼用映像と右眼用映像とは、例えば、左眼用と右眼用の２台のカメラにて同時に撮影して得ることができ、あるいは、１つの画像データから論理的演算によって算出することができる。このようにして得られた両映像には、人間が両眼視差によって立体知覚を行うために必要な視差情報が含まれている。
【０００４】
液晶表示パネル５０の前方には、遮光バリアであるパララックスバリア５１が配置される。パララックスバリア５１には、縦ストライプ状に開口部５１ａ・・・が形成される。開口部５１ａ・・・の間隔は、前記左眼用画素Ｌと右眼用画素Ｒの配列に対応して設定される。上記パララックスバリア５１により、左眼用映像と右眼用映像とが左右に分離され、この分離された映像は観察者の左眼２Ｌ、右眼２Ｒに夫々入光する。これによって観察者は立体映像を観察することができる。
【０００５】
上述のパララックスバリア方式による立体映像表示装置は、パララックスバリアが固定のままでは３次元表示専用となってしまう。そこで２次元（以下、「２Ｄ」という。）映像表示と３次元（以下、「３Ｄ」という。）映像表示の切替えができるようにするために、映像表示装置の前面に設けられたパララックスバリアを液晶式のものとし、この液晶により白黒のストライプ状のパララックスバリアを形成することで３Ｄ表示を、また、全面透過型とすることにより２Ｄ表示を行う立体映像表示装置が開発された。（下記特許文献１参照）。
【０００６】
この従来例の液晶パララックスバリア方式による立体映像表示装置の具体例を図面を用いて説明する。図１は、画像表示装置としての液晶パネルの前面に配置した液晶パララックスバリアを備えたパララックスバリア方式による立体映像表示装置１０の概略横断面図である。図１において、バックライト１２の表面には、第１の偏光板１４を介して表示画素を配列した透過型液晶パネル１６が配置され、更に第２の偏光板１８、ガラススペーサ２０及び第３の偏光板２２を介して液晶パララックスバリア２４が配置され、またこの液晶パララックスバリア２４の表面には第４の偏光板２６が配置されている。
【０００７】
透過型液晶パネル１６は、光の入射側に位置する背面ガラス板１６ａと光の出射側に位置する前面ガラス板１６ｂと、背面ガラス板１６ａの内面に形成された画素電極１６ｃと、前面ガラス板１６ｂの内面に形成されたカラーフィルタ１６ｄならびに背面ガラス板１６ａと前面ガラス板１６ｂの間に密封充填されている液晶１６ｅとからなる。画素電極１６ｃは、右眼用の画像と左眼用の画像が形成されるよう画素Ｒ及びＬが交互に配置され、画素間は縦のストライプ（図示せず）で分けられている。
【０００８】
液晶パララックスバリア２４は、内側に透過型液晶パネル１６の画素Ｌ及びＲのストライプに平行にストライプ状の電極とその対向電極（図示せず）がそれぞれ形成された２枚のガラス板２４ａ、２４ｂに挟まれた密閉空間に液晶２４ｃが充填されており、電圧を印加しない状態で２Ｄの映像の表示、電圧を印加した状態で３Ｄの映像表示がなされる。すなわち、この液晶パララックスバリア２４は、そのＸＹアドレスをマイクロコンピュータ等の制御手段により指定して、３Ｄ表示の場合はバリア面上の任意の位置に任意の形状のバリアストライプを形成する。しかし、縦縞状のバリアストライプを発生させるのは３Ｄ映像を表示する場合だけであって、２Ｄ映像表示の場合には、バリアストライプの発生を停止して映像表示領域の全域にわたり無色透明な状態になるよう駆動制御するようになしている。
【０００９】
したがって、上述のような従来技術は、２Ｄ映像表示と３Ｄ映像表示を電気的に自由に切替えることができるが、３Ｄ映像表示にする場合には、２Ｄ映像表示の場合よりも画面が暗くなってしまう。そのため、観察者が画面から遠く離れた位置にいる場合には画面を視認し難く、その注意を引くことが困難であり、３Ｄ映像表示を広告等に用いる場合の効果を減殺している。
【００１０】
一方、液晶パララックスバリア方式による立体映像表示装置において、観察者の視点位置を検出して、その視点位置に応じてパララックスバリアの位置を調整するように、複数の液晶パララックスバリアを配置し切替えることにより３Ｄ表示の適視範囲を広くするようになしたものが下記特許文献２に開示されている。しかしながら、パララックスバリアの位置を変えて適視位置を変動させても観察者の位置としてはわずかな距離変動しか調整できないし、パララックスバリアの数もそんなに多くは配置できないという問題点が存在していた。
【００１１】
【特許文献１】
特開平３−１１９８８９号公報（特許請求の範囲、第４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平７−２７０７４５号公報（特許請求の範囲、図１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者は、上述のように、パララックスバリア方式による立体映像表示装置においては３Ｄ映像表示適視位置に限界があることに鑑みて、液晶パララックスバリアを用いた画像表示装置において、観察者の視点位置を検出し、３Ｄ映像表示の場合に、視点位置が所定位置、すなわち３Ｄ映像適視位置の遠方限界値よりも遠くにある場合には、液晶パララックスバリアに印加する電圧を下げて液晶パララックスバリアの遮光部の透過率が高い３Ｄ映像表示範囲内の電圧とすれば、３Ｄ映像を表示しながらも画面を明るくすることができ、遠方からの注意を引きやすくなることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【００１３】
すなわち、本発明は、観察者が所定位置よりも遠く、すなわち３Ｄ映像適視位置の遠方限界値より遠くにいる場合には、３Ｄ映像表示の表示画面をなるべく明るくすることによって遠方からの視認を容易にし、広告等の効果をあげられる立体映像表示装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。すなわち、本発明は、画像表示装置の表面に配置した液晶パララックスバリアを備えた立体映像表示装置において、前記画像表示装置が３Ｄ表示を行う場合に、距離検出手段により観察者の視点位置を検出して、該視点位置が所定位置より遠くにあれば該液晶パララックスバリアへの印加電圧を該液晶パララックスバリアの遮光部の透過率が高い３Ｄ映像表示範囲内の電圧とし、視点位置が前記所定位置より近くにあれば３Ｄ映像表示の所定電圧に制御するようになしたことを特徴とする。
【００１５】
かかる構成を採用することにより、観察者の視点位置が３Ｄ映像表示適視位置よりも遠くにある場合には、３Ｄ表示しながらも画面を明るくすることができるので、遠方からの観察者の注意を引きやすくなり、また、観察者の視点位置が３Ｄ映像表示適視位置内にあれば観察者が明確に３Ｄ表示画像を認識できるようになる。
【００１６】
かかる場合においては、前記所定位置を３Ｄ映像適視位置の遠方限界値とすることが好ましい。かかる構成によれば、もともと前記所定位置よりも遠方では観察者が３Ｄ映像と認識できない位置であるから、無理に暗い３Ｄ表示としなくても、表示の際の明るさを明るくすることによって観察者の注意を引きやすくなる。
【００１７】
また、その際、前記観察者の視点位置が前記所定位置より遠い場合には、前記液晶パララックスバリアへの印加電圧を該液晶パララックスバリアの遮光部の透過率が２％以上２５％以下、好ましくは３％以上１０％以下となるようになせばよい。この数値範囲内であれば、３Ｄ表示しながらもある程度画面を明るくすることができるので、遠方からの観察者の注意を引きやすくなる。さらに、前記観察者の視点位置が前記所定位置より近い場合は、液晶パララックスバリアの透過率が２％未満となるようにすることが好ましい。係る場合には、観察者が明確に３Ｄ表示画像を認識できるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明する。
【００１９】
図２は、本発明の立体映像表示装置３０の一実施例回路のブロック図である。立体映像表示装置３０には、赤外線、磁気又は超音波などを利用した距離センサー３２と、距離検出回路３４と、ＣＰＵ３６を介してパララックスバリア３８の液晶に印加する電圧を制御する液晶ドライバー４０が設けられている。なお、ここで使用する液晶パララックスバリア３８の具体的構成は、図１に示した従来例のものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００２０】
画像表示装置４２が３Ｄ映像表示状態にある場合に、距離センサー３２により観察者の視点位置を検知し、距離検出回路３４により信号処理して距離を測定し、ＣＰＵ３６を介して液晶ドライバー４０を制御することによって液晶パララックスバリア３８に印加する電圧を制御する。ここで視点位置として観測者の目の位置が検知できれば最もよいが、観測者の頭部の位置や観測者が存在する位置を視点位置として認識してもよい。観察者の視点位置が所定位置、例えば３次元映像適視位置の遠方限界値よりも遠くにあればパララックスバリア３８に印加する電圧を３Ｄ映像表示範囲内の電圧に下げて遮光部の透過率を高くし、視点位置が所定位置より近くにあればパララックスバリア３８に印加する電圧を所定値にして通常の３Ｄ映像表示とする。すなわち、液晶パララックスバリア３８の遮光部の透過率と印加電圧の関係から印加電圧の大きさを決定する。これによって、パララックスバリア３８の遮光部分は、視点位置が所定位置よりも遠くにある場合には３Ｄ表示範囲内の電圧ではあるが２Ｄ映像表示の電圧に近くなるため、パララックスバリア３８の遮光部が完全な遮光状態ではなくなるので、表示画面は明るくなる。なお、３Ｄ映像表示をするとき、画像表示装置４２の画素間隔と、画像表示装置からパララックスバリア３８までの距離によって、非常に良好に立体映像を認識することができる距離が決まる。この良好に立体映像が認識できる距離のうち最も遠い距離のことを遠方限界値とする。
【００２１】
図３は、液晶パララックスバリア３８への印加電圧と該液晶パララックスバリアの遮光部の透過率との関係を示す一実施例の特性曲線図である。このパララックスバリア３８の遮光部の透過率と明るさ及び立体視認性の関係は、下記表１に示したとおりである。なお、表１には明るさと立体視認性の程度を良好なものから順に◎（最も良好）、○（良好）、□（普通）、△（やや劣る）、×（最も劣る）の５段階で示した。
【００２２】
【表１】

なお、印刷や金属マスクとは異なり、液晶バリアは真の意味で光遮断されることはなく、光遮断状態でもわずかながらも光は透過し、また、偏光板の軸ずれなどにより飽和時の光透過度も変化する。したがって、図３における透過度は、使用した液晶パララックスバリア３８の遮光部の最も暗い状態を透過率０％とすると共に最も明るい状態を透過率１００％としたものであり、絶対的な透過度を表すものではない。表１に示した結果によると、観察者に３Ｄ映像表示と認識される液晶パララックスバリア３８の遮光部の透過率は２５％以下であり、この場合の最適な印加電圧は、液晶材料等によって異なるが、本実施例においては３Ｄ表示範囲の最適印加電圧は４．１５Ｖ乃至７Ｖであった。
【００２３】
液晶パララックスバリア３８の遮光部の透過率が、２％未満（Ｅ領域）の場合が最も立体視認性が良好であるが明るさは最も暗くなり、逆に１０％以上２５％以下（Ａ領域）であれば、立体視認性はやや劣るが最も明るくなる。
【００２４】
したがって、観察者の視点位置が３Ｄ映像適視位置の遠方限界値よりも遠くにある場合には液晶パララックスバリア３８の遮光部の透過率を２％以上２５％以下とするのが好ましく、より好ましくは３％以上１０％以下、特に立体視認性と明るさとの関係では３％以上５％以下となるように印加電圧を決定すると、立体視認性においては最良の状態と比するとやや劣るものの、映像は明るいため、遠方より観察者の注意を引きつけやすいことがわかる。
【００２５】
観察者の視点位置が３Ｄ映像適視位置の遠方限界値より近くにある場合は、観察者が明確に３Ｄ映像を認識できるようにするために、液晶パララックスバリア３８の遮光部の透過率を最も立体視認性が良好である２％未満とすると良い。
【００２６】
なお、上述の具体例では液晶パララックスバリア３８への印加電圧、即ち液晶パララックスバリア３８の遮光部の透過率を観察者の視点位置に応じて２段階に変化させるものとして示したが、観察者の視点位置に応じて連続的に、或いは、多段階に変化させてもよい。
【００２７】
また、上記の具体例では画像表示装置として透過型液晶表示装置の場合について述べたが、原理上本発明はこれに限られるものではなく、ＣＲＴ型表示装置、プラズマディスプレイ、背面投写型表示装置等にも有効である。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、観察者の視点位置が所定位置より遠くにあれば画面を明るくし、近くから観察される場合には画面は暗くても明瞭な３Ｄ映像表示として表示することができるようになるので、広告等の表示装置として有効なものを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶パララックスバリア方式の立体映像表示装置の一例を示す概略横断面図である。
【図２】本発明の一実施例回路のブロック図である。
【図３】液晶パララックスバリアへの印加電圧と液晶パララックスバリアの遮光部の透過率との関係を示す一実施例の特性曲線図である。
【図４】パララックスバリア方式の立体映像表示の原理を示す図である。
【符号の説明】
１２ バックライト
１６ 透過型液晶パネル
２４ 液晶パララックスバリア
３２ 距離センサー
３４ 距離検出回路
３６ ＣＰＵ
３８ 液晶パララックスバリア
４０ 液晶ドライバー
４２ 画像表示装置

Claims (5)

1. 画像表示装置の表面に配置した液晶パララックスバリアを備えた立体映像表示装置において、前記画像表示装置が３次元表示を行う場合に、距離検出手段により観察者の視点位置を検出して、該視点位置が所定位置より遠くにあれば該液晶パララックスバリアへの印加電圧を該液晶パララックスバリアの遮光部の透過率が高い３次元映像表示範囲内の電圧とし、該視点位置が前記所定位置より近くにあれば３次元映像表示の所定電圧に制御するようになしたことを特徴とする立体映像表示装置。
2. 前記所定位置が３次元映像適視位置の遠方限界値であることを特徴とする請求項１に記載の立体映像表示装置。
3. 前記観察者の視点位置が前記所定位置より遠い場合には、液晶パララックスバリアの遮光部の透過率が２％以上２５％以下となるように前記印加電圧を制御するようになしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の立体映像表示装置。
4. 前記観察者の視点位置が前記所定位置より遠い場合には、液晶パララックスバリアの遮光部の透過率が３％以上１０％以下となるように前記印加電圧を制御するようになしたことを特徴とする請求項３に記載の立体映像表示装置。
5. 前記観察者の視点位置が前記所定位置より近い場合には、液晶パララックスバリアの遮光部の透過率が２％未満となるように該印加電圧を制御するようになしたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の立体映像表示装置。

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