JP2007158939A - 立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】左右チャネルを時分割して立体的に表示する際各チャネルにおける画像の点滅のコントラストを小さくしてフリッカの軽減を図る立体映像表示装置を提供する。
【解決手段】フィールドシーケンシャル画像のフィールド判定結果に応じた信号を出力するフィールドパターン送信部１０、フィールドパターン送信部からの出力に基づいて右眼画像又は左眼画像に対応したいずれかのチャネルの画像表示期間に他のチャネルの画像を低解像化させるための焦点可変メガネ部２０を備え、焦点可変メガネ部は、電圧又は電流制御によって焦点距離が制御可能なレンズを有し、レンズの焦点制御信号として、各チャネルのレンズの焦点距離を、制御信号がハイレベルのときはピントが合うようレンズの焦点距離とし、ローレベルのときはピントがずれて低解像度画像が得られる焦点距離に制御する左眼及び右眼チャネル用焦点制御部２４Ｌ及び２４Ｒを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のチャネルの画像から構成される立体映像を時分割方式で表示する立体映像表示装置に関する。

両眼融合による立体視では、左右の画像の提示が同時でなく、１００ｍｓ程度の時間差があった場合でも立体視が可能であることが知られている。これを利用したのが時分割立体視であり、たとえばＮＴＳＣ方式では、６０フィールド／秒の周期で提示される画像について、左右の画像を交互に提示するようにして（以下フィールドシーケンシャルと呼ぶ）、これに対応して左右眼を交互に開閉することにより立体視することができる。

このようなシステムの場合、左右画像を提示するための２台のディスプレイを必要とせず、１台のディスプレイ上に左右画像が提示されるため、コストと設置スペースの面で非常に有利というだけでなく、ディスプレイ間の特性の差による影響を皆無にできるという利点がある。また、上記の左右眼を交互に開閉する装置としては液晶シャッタメガネが一般的である。

しかし、もともと６０フィールド／秒の周期で提示されるフィールドシーケンシャル画像を液晶シャッタメガネで左右眼を交互に開閉することにより立体視する場合、それぞれの眼に対してのフィールド周波数は３０フィールド／秒になる。人間の視覚は、点滅光源の点滅周波数が高い場合にはフリッカに対して鈍感になるが、３０フィールド／秒という周波数は人間にとって十分にフリッカを感じさせる周波数である。

この問題を解決するため、もともとの画像を、例えば１２０フィールド／秒の周期で倍速にスキャンすることが行われる。このようにすると、それぞれの眼に対してのフィールド周波数は６０フィールド／秒になり、フリッカは問題にならない。

しかし、倍速スキャンの表示装置を用いた場合、フリッカは問題にならないが、コスト的デメリットを伴うことになり、現実には、多くの立体表示システムにおいては通常速スキャンの表示装置を用いてフリッカを甘受している。

上記議論は、フリッカをフィールド周波数の見地からとらえたものであるが、実際にはフリッカを感じる程度には、点滅（オンオフ）時、双方の輝度の差も関係している。６０フィールド／秒のフィールドシーケンシャル画像を液晶シャッタメガネを用いて立体視する場合、各眼に対してフィールド周波数は３０フィールド／秒、すなわち３０回のオンオフが行われる。ここでのオンとは、ほぼ実際の映像を見ることであり、オフとは、理想的には、黒面の画面を見ることに相当する。

以下、図６（ａ）〜（ｄ）のようなステレオ画像４フィールド分におけるシーケンスを基にして考える。ただし、ここでは左右のペアをステレオペアとし、上下を時間軸方向とし、簡単のためにフィールド構造については図示せずにフレーム形式で画像内容を示すものとする。

図６（ａ）〜（ｄ）に示されるステレオ画像シーケンスを左右左右の順に切り出すと、図７（ａ）〜（ｄ）のようなフィールドシーケンシャル画像になる。これを液晶シャッタメガネを用いて立体視する場合、実際に左右の眼が見る画像は、図８（ａ）〜（ｄ）のようになる。これは、点滅（オンオフ）のコントラストがかなり大きく、そのため、フリッカが目立つ状況であると考えることができる。

上述したように、フィールドシーケンシャル画像を液晶シャッタメガネで左右眼を交互に開閉することにより立体視する場合に、左右それぞれの眼に対してのフィールド周波数が一定の周波数より低い場合、点滅（オンオフ）のコントラストがかなり大きく、そのため、フリッカが目立つという問題点があった。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、左右チャネルを時分割して立体的に表示する際、各チャネルにおける画像の点滅のコントラストを小さくし、結果としてフリッカの軽減を図ることができる立体映像表示装置を提供することを課題とする。

本発明に係る立体映像表示装置は、連続して入力される左眼用映像及び右眼用映像を交互に表示し、これに同期して左眼用レンズ及び右眼用レンズのピント状態を交互に変更して立体映像を可視とする立体映像表示装置において、前記左眼用映像及び右眼用映像を交互に表示するとともに、前記左眼用映像と右眼用映像とを区別するための映像判別信号を生成し送信する映像判別信号生成手段と、前記映像判別信号を受信して、前記映像信号判別信号が右眼用映像を示していたならば、右眼用レンズのピントを合わせるとともに左眼用レンズのピントをずらすように制御する制御信号を生成し、前記映像信号判別信号が左眼用映像を示していたならば、左眼用レンズのピントを合わせるとともに右眼用レンズのピントをずらすように制御する制御信号を生成するピント制御手段と、前記ピント制御手段によって生成された制御信号に従って、左眼用レンズのピントと右眼用レンズのピントとが制御される焦点可変レンズ部とを有することを特徴とする。

この構成により、左眼用レンズのピントと右眼用レンズのピントとを制御して、左右チャネルに交互に表示される鮮明な画像を基に立体視を行うことが可能であり、時系列的に交互に低解像度化画像が提示される。このため、左右各チャネルにおける画像の点滅のコントラストを小さくし、結果としてフリッカの軽減を図ることができる。

また、他の発明に係る立体映像表示装置は、連続して入力される左眼用映像及び右眼用映像を交互に表示し、これに同期して左眼用透過部及び右眼用透過部の透過度を交互に変更して立体映像を可視とする立体映像表示装置において、前記左眼用映像及び右眼用映像を交互に表示するとともに、前記左眼用映像と右眼用映像とを区別するための映像判別信号を生成し送信する映像判別信号生成手段と、前記映像判別信号を受信して、前記映像信号判別信号が右眼用映像を示していたならば、右眼用透過部を所定レベルの透過度とし、左眼用透過部を前記右眼用透過部の透過度より低いレベルの透過度とするような制御信号を生成し、前記映像信号判別信号が左眼用映像を示していたならば、左眼用透過部を所定レベルの透過度とし、右眼用透過部を前記左眼用透過部の透過度より低いレベルの透過度とするような制御信号を生成する透過度制御手段と、前記透過度制御手段によって生成された制御信号に従って、左眼用透過部の透過度と右眼用透過部の透過度とが制御される透過度可変透過部とを有することを特徴とする。

この構成により、左眼用透過部の透過度と右眼用透過部の透過度とを制御して、左右チャネルに交互に表示される鮮明な画像を基に立体視を行うことが可能であり、時系列的に交互に低解像度化画像が提示される。このため、左右各チャネルにおける画像の点滅のコントラストを小さくし、結果としてフリッカの軽減を図ることができる。

本発明によれば、左右チャネルに交互に表示される鮮明な画像を基に立体視を行うことが可能であり、さらに、時系列的に交互に低解像度化画像が提示されることにより、従来の液晶シャッタメガネのような実質黒一面の画像が提示されていたのとは異なり、点滅（オンオフ）のコントラストが小さく、フリッカが軽減される。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る立体映像表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示される立体映像表示装置は、立体画像を構成する複数の映像を時分割的に表示するもので、入力画像のフィールドを判定しその判定結果に応じた信号を出力するフィールドパターン送信部１０と、フィールドパターン送信部１０からの出力に基づいて右眼画像又は左眼画像に対応したいずれかのチャネルの画像表示期間に他のチャネルの画像を低解像化させて表示させるための焦点可変メガネ部２０と、入力画像を表示するディスプレイ３０とを備えている。

ここで、前記フィールドパターン送信部１０は、入力画像として入力されるフィールドシーケンシャル画像のフィールドがトップフィールドかボトムフィールドかを判定し、その判定結果に応じた矩形波を出力するフィールド判定部１１と、フィールド判定部１１からの矩形波をパルス位置変調して出力するパルス位置変調部１２と、パルス位置変調部１２からの出力に基づいて赤外線を発光するエミッタ１３とを有する。

また、前記焦点可変メガネ部２０は、前記フィールドパターン送信部１０からの赤外線を受光する受光部２１と、受光部２１により受光された赤外線をパルス位置復調して矩形波を得るパルス位置復調部２２と、パルス位置復調部２２から出力される矩形波を反転する反転器２３と、パルス位置復調部２２から出力される矩形波と反転器２３を介した矩形波とを左眼用と右眼用のレンズの焦点制御の制御信号として、当該制御信号がハイレベルのときはピントが合うようレンズの焦点距離とし、ローレベルのときはピントがずれて低解像度画像が得られるよう、図示しない左右両チャネルの各レンズの焦点距離に制御する左眼チャネル用焦点制御部（焦点制御部Ｌと図示する）２４Ｌ及び右眼チャネル用焦点制御部（焦点制御部Ｒと図示する）２４Ｒとを有する。

次に、上記構成に係る立体映像表示装置の動作について説明する。フィールドパターン送信部１０に入力される入力画像はフィールドシーケンシャル画像で、トップフィールドに左眼画像、ボトムフィールドに右眼画像を提示するものとし、左眼画像Ｌと右眼画像ＲがＬ１，Ｒ１，Ｌ２，Ｒ２，Ｌ３，Ｒ３，・・・といった順で交互に入力するものとする。フィールド判定部１１においては、現在入力しているフィールドがトップフィールドかボトムフィールドかを判定し、図２に示すように、トップフィールド（左眼画像）の場合ハイレベル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，・・・）、ボトムフィールド（右眼画像）の場合ローレベル（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，・・・）となるような矩形波を出力するものとする。この矩形波は、パルス位置変調部１２によりパルス位置変調されて、エミッタ１３から赤外線として発光される。

焦点可変メガネ部２０は、前記エミッタ１３から発光される赤外線を受光部２１により受光し、パルス位置復調部２２によりパルス位置復調して、図２と同様の矩形波を得る。パルス位置復調部２２によりパルス位置復調されて得られた矩形波は、左眼チャネル用焦点制御部２４Ｌに入力され、さらに反転器２３により反転されて右眼チャネル用焦点制御部２４Ｒに入力されて、制御信号として用いられる。

図３は、左眼チャネル用焦点制御部２４Ｌ及び右眼チャネル用焦点制御部２４Ｒのそれぞれのチャネルに入力される制御信号を示したものである。焦点可変メガネをかけてディスプレイ３０を見る状態で、焦点制御部２４Ｌ又は２４Ｒに入力される制御信号がハイレベルのときに、ピントが合うようなレンズの焦点距離になるようにし、ローレベルのときに、ピントがずれて低解像度画像が得られるようなレンズの焦点距離になるように制御される。このようなレンズとしては、電圧又は電流によって焦点距離が制御可能な光学素子、例えば下記の文献１、２に記載のレンズを使用することができる。
文献１：B. H. W. Hendriks, S. Kuiper, M. A. J. van As, C. A. Renders and T. W. Tukker: "Electrowetting-Based Variable-Focus Lens for Miniature Systems", Optical Review Vol. 12, No. 3 (2005), pp255-259.
文献２：“技術情報”、［online］、バリオプティック、［平成１７年９月２９日検索］、インターネット＜URL：http://www.varioptic.com/v3_japan/technology.php＞

図４（ａ）〜（ｄ）は、上述したようにして、時系列に画像と同期して焦点距離が制御可能にして任意のチャネルの画像表示期間に他のチャネルの画像を低解像化させて表示させた表示例を示すもので、フィールドシーケンシャル画像を本発明の立体映像表示装置で立体視したときの４フィールド分を示す図である。図４に示すように、図８と比較して従来の液晶シャッタメガネでオンとされる画像については同様の鮮明な画像を得られるように鮮明さを保ち、オフにされる画像については低解像度化させることができる。

したがって、実施の形態１によれば、左右チャネルを時分割して立体的に表示する際、時系列に画像と同期してレンズの焦点距離を制御可能にして、任意のチャネルの画像表示期間に他のチャネルの画像を低解像化させて表示させることにより、各チャネルにおける画像の点滅のコントラストを小さくし、結果としてフリッカの軽減を図ることができる。

＜実施の形態２＞
図５は、本発明の実施の形態２に係る立体映像表示装置の構成図を示すブロック図である。図５に示される立体映像表示装置は、図１に示す実施の形態１と同様な構成を備えるが、図１に示す実施の形態１の構成において、低解像化のために焦点距離が可変なレンズを用いた焦点可変メガネ部２０の代わりに、低解像化のために透明度が可変なレンズを用いた透明度可変メガネ部２０Ａを備える。

すなわち、図５に示される立体映像表示装置は、立体画像を構成する複数の映像を時分割的に表示するもので、入力画像のフィールドを判定しその判定結果に応じた信号を出力するフィールドパターン送信部１０と、フィールドパターン送信部１０からの出力に基づいて右眼画像又は左眼画像に対応したいずれかのチャネルの画像表示期間に他のチャネルの画像を低解像化させて表示させるための透明度可変メガネ部２０Ａと、入力画像を表示するディスプレイ３０とを備えている。

ここで、前記フィールドパターン送信部１０は、入力画像として入力されるフィールドシーケンシャル画像のフィールドがトップフィールドかボトムフィールドかを判定し、その判定結果に応じた矩形波を出力するフィールド判定部１１と、フィールド判定部１０からの矩形波をパルス位置変調して出力するパルス位置変調部１２と、パルス位置変調部１２からの出力に基づいて赤外線を発光するエミッタ１３とを有する。

また、透明度可変メガネ部２０Ａは、前記フィールドパターン送信部１０からの赤外線を受光する受光部２１と、受光部２１により受光された赤外線をパルス位置復調して前記矩形波を得るパルス位置復調部２２と、パルス位置復調部２２から出力される矩形波を反転する反転器２３と、パルス位置復調部２２から出力される矩形波と反転器２３を介した矩形波とを右眼用と左眼用のレンズの透明度制御の制御信号として、当該制御信号がハイレベルのときは透明になるようにし、ローレベルのときは不透明になって低解像度画像が得られるよう、図示しない左右両チャネルの各レンズの透明度を制御する左眼チャネル用透明度制御部（透明度制御部Ｌと図示する）２５Ｌ及び右眼チャネル用透明度制御部（透明度制御部Ｒと図示する）２５Ｒとを有する。

次に、上記構成に係る立体映像表示装置の動作について説明する。フィールドパターン送信部１０に入力される入力画像はフィールドシーケンシャル画像で、トップフィールドに左眼画像、ボトムフィールドに右眼画像を提示するものとし、左眼画像Ｌと右眼画像ＲがＬ１，Ｒ１，Ｌ２，Ｒ２，Ｌ３，Ｒ３，・・・といった順で交互に入力するものとする。フィールド判定部１１においては、現在入力しているフィールドがトップフィールドかボトムフィールドかを判定し、図２に示すように、トップフィールド（左眼画像）の場合ハイレベル、ボトムフィールド（右眼画像）の場合ローレベルとなるような矩形波を出力するものとする。この矩形波は、パルス位置変調部１２によりパルス位置変調されて、エミッタ１３から赤外線として発光される。

透明度可変メガネ部２０Ａは、前記エミッタ１３から発光される赤外線を受光部２１により受光し、パルス位置復調部２２によりパルス位置復調して、図２と同様の矩形波を得る。パルス位置復調部２２によりパルス位置復調されて得られた矩形波は、左眼チャネル用透明度制御部２５Ｌに入力され、さらに反転器２３により反転されて右眼チャネル用透明度制御部２５Ｒに入力されて、制御信号として用いられる。

左眼チャネル用透明度制御部２５Ｌ及び右眼チャネル用透明度制御部２５Ｒのそれぞれのチャネルに入力される制御信号は図３に示すものと同様である。透明度可変メガネをかけてディスプレイ３０を見る状態で、透明度制御部２５Ｌ又は２５Ｒに入力される制御信号がハイレベルのときに、レンズが透明になるようにし、ローレベルのときに、レンズが不透明になって低解像度画像が得られるように制御される。このようなレンズとしては、電圧又は電流によって透明度が制御可能な光学素子、例えば下記の文献３に記載のレンズを使用することができる。
文献３：若林常生“高分子分散型液晶ディスプレイ”、電子情報通信学会誌、Vol. 78, No. 7, pp680-682, 1995年7月

したがって、実施の形態２によれば、左右チャネルを時分割して立体的に表示する際、時系列に画像と同期してレンズの透明度を制御可能にして、任意のチャネルの画像表示期間に他のチャネルの画像を低解像化させて表示させることにより、各チャネルにおける画像の点滅のコントラストを小さくし、結果としてフリッカの軽減を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係る立体映像表示装置の構成を示すブロック図である。 図１に示すフィールド判定部におけるフィールド判定結果による矩形波出力を示す図である。 図１に示す左眼チャネル用焦点制御部及び右眼チャネル用焦点制御部のそれぞれのチャネルに入力される制御信号を示す図である。 フィールドシーケンシャル画像を本発明の表示装置で立体視したときの４フィールド分を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る立体映像表示装置の構成を示すブロック図である。 ステレオ画像４フィールド分を示す図である。 図６のステレオ画像を基に作成されたフィールドシーケンシャル画像４フィールド分を示す図である。 フィールドシーケンシャル画像を液晶シャッタで立体視したときの４フィールド分を示す図である。

符号の説明

１０ フィールドパターン送信部
１１ フィールド判定部
１２ パルス位置変調部
１３ エミッタ
２０ 焦点可変メガネ部
２０Ａ 透明度可変メガネ部
２１ 受光部
２２ パルス位置復調部
２３ 反転器
２４Ｌ 左眼チャネル用焦点制御部
２４Ｒ 右眼チャネル用焦点制御部
２５Ｌ 左眼チャネル用透明度制御部
２５Ｒ 右眼チャネル用透明度制御部
３０ ディスプレイ

Claims (2)

1. 連続して入力される左眼用映像及び右眼用映像を交互に表示し、これに同期して左眼用レンズ及び右眼用レンズのピント状態を交互に変更して立体映像を可視とする立体映像表示装置において、
   前記左眼用映像及び右眼用映像を交互に表示するとともに、前記左眼用映像と右眼用映像とを区別するための映像判別信号を生成し送信する映像判別信号生成手段と、
   前記映像判別信号を受信して、
   前記映像信号判別信号が右眼用映像を示していたならば、右眼用レンズのピントを合わせるとともに左眼用レンズのピントをずらすように制御する制御信号を生成し、
   前記映像信号判別信号が左眼用映像を示していたならば、左眼用レンズのピントを合わせるとともに右眼用レンズのピントをずらすように制御する制御信号を生成するピント制御手段と、
   前記ピント制御手段によって生成された制御信号に従って、左眼用レンズのピントと右眼用レンズのピントとが制御される焦点可変レンズ部とを、
   有することを特徴とする立体映像表示装置。
2. 連続して入力される左眼用映像及び右眼用映像を交互に表示し、これに同期して左眼用透過部及び右眼用透過部の透過度を交互に変更して立体映像を可視とする立体映像表示装置において、
   前記左眼用映像及び右眼用映像を交互に表示するとともに、前記左眼用映像と右眼用映像とを区別するための映像判別信号を生成し送信する映像判別信号生成手段と、
   前記映像判別信号を受信して、
   前記映像信号判別信号が右眼用映像を示していたならば、右眼用透過部を所定レベルの透過度とし、左眼用透過部を前記右眼用透過部の透過度より低いレベルの透過度とするような制御信号を生成し、
   前記映像信号判別信号が左眼用映像を示していたならば、左眼用透過部を所定レベルの透過度とし、右眼用透過部を前記左眼用透過部の透過度より低いレベルの透過度とするような制御信号を生成する透過度制御手段と、
   前記透過度制御手段によって生成された制御信号に従って、左眼用透過部の透過度と右眼用透過部の透過度とが制御される透過度可変透過部とを、
   有することを特徴とする立体映像表示装置。