JP2010078985A

JP2010078985A - シーケンシャル型立体表示装置

Info

Publication number: JP2010078985A
Application number: JP2008247945A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yamanaka; 篤山中
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】フラットパネルディスプレイにおいて、チラツキを感じない立体表示を実現できるシーケンシャル型立体表示装置を提供する。
【解決手段】このシーケンシャル型立体表示装置は、右眼用映像と左眼用映像を時間的に交互に提示するシーケンシャル型立体表示装置であって、前記右眼用映像と前記左眼用映像が、異なる部分領域に透過率の変化として同時に書き込まれ、フレーム周波数間維持する透過型液晶パネルと、前記右眼用映像と前記左眼用映像が書き込まれた前記部分領域を、前記フレーム周波数間で該フレーム周波数と異なる周波数で時間的に交互に照明するバックライトと、を備えている。前記右眼用映像と前記左眼用映像を書き込む部分領域は、それぞれ隣接するラインに固定的に交互に割り当てられるか、または、それぞれ隣接するラインに交互に割り当てられ、且つ、前記フレーム毎に逆順に割り当てられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シーケンシャル型立体表示装置に関する。

従来、立体表示装置の一形態として、表示装置に右眼用映像と左眼用映像を、時間的に交互に表示するシーケンシャル型立体表示装置が実用化されている。
このシーケンシャル型立体表示装置は、図４に示すように、鑑賞者３０１が各眼用映像の切り替えに同期して動作するシャッタを組み込んだシャッタメガネ３０２を装着する。

このシャッタメガネ３０２は、右眼用映像の表示期間のみ右眼用のシャッタが透過状態となるよう制御され、その結果、右眼は、右眼用映像だけを見ることができる。同様に、シャッタメガネ３０２は、左眼用の映像のみを見ることができるように制御される。この結果、鑑賞者３０１は、左右の眼で異なる映像を見ることになり、両眼視差により立体感を得ることができる。

上述のシーケンシャル型立体表示装置３００は、左右の眼がシャッタメガネ３０２により、交互に瞬間的に塞がれることによりチラツキが発生する。人間がチラツキを感じなくなるためには、左右眼への映像の振り分けの周波数（以下、サブフレーム周波数という。）が少なくとも１４０Ｈｚ以上でなければならない。

例えば、近年の立体映画館では、映画のフレーム周波数２４Ｈｚに対して、右眼用映像と左眼用映像を交互に各３回ずつ表示することにより、サブフレーム周波数が２４Ｈｚ×２×３＝１４４Ｈｚとなり、その結果、ほとんどチラツキを感じない画質レベルを実現している。

しかし、従来、フラットパネルディスプレイを用いたシーケンシャル型立体表示装置においては、画面全体に交互に右眼用画像と左眼用画像を表示して、これを光学的手段で左右の各眼に振り分ける方式であった。

このため、左右眼への映像提示の周波数は、ディスプレイのフレーム周波数に制限されることになり、液晶ディスプレイでは液晶応答速度の限界から、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）では駆動周波数の限界から、いずれも十分なサブフレーム周波数を達成できず、チラツキ感を解決することができなかった。

本発明は、上述の実情を考慮してなされたものであって、フラットパネルディスプレイにおいて、チラツキを感じない立体表示を実現できるシーケンシャル型立体表示装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明のシーケンシャル型立体表示装置は、右眼用映像と左眼用映像を時間的に交互に提示するシーケンシャル型立体表示装置であって、前記右眼用映像と前記左眼用映像が、異なる部分領域に透過率の変化として同時に書き込まれ、フレーム周波数間維持する透過型表示パネルと、前記右眼用映像と前記左眼用映像が書き込まれた前記部分領域を、前記フレーム周波数間で該フレーム周波数と異なる周波数で時間的に交互に照明するバックライトと、を備えている。

上記シーケンシャル型立体表示装置において、前記右眼用映像と前記左眼用映像を書き込む部分領域は、（１）それぞれ隣接するラインに交互に固定的に割り当てられるか、または、（２）それぞれ隣接するラインに交互に割り当てられ、前記フレーム毎に逆順に交互に割り当てられるようにした。

本発明によれば、フラットパネルディスプレイにおいて、映像を表示するフレーム周波数とは独立に、十分高いサブフレーム周波数に設定できるので、チラツキを感じない立体表示を実現できるシーケンシャル型立体表示装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明に係る好適な実施形態について説明する。
＜実施形態１＞
図１は、本発明に係るシーケンシャル型立体表示装置の概略構成を示す図である。
図１において、シーケンシャル型立体表示装置１００は、入力部１１０、制御部１２０、データ取得部１３０、再生部１４０、右眼用映像記憶部１４５ａ、左眼用映像記憶部１４５ｂ、同期制御部１５０、表示駆動部１６０、バックライト駆動部１７０、シャッタメガネ駆動部１８０、表示部１９０からなっている。

入力部１１０は、鑑賞者が行ったリモコン等の操作を受け付けて、受け付けた結果を制御部１２０に送信する。
制御部１２０は、入力部１１０から送られた鑑賞者の操作に応じて、当該装置１００全体の制御を行う。
データ取得部１３０は、制御部１２０および再生部１４０からの指示にしたがって、ＤＶＤディスクやコンピュータ等から立体映像データを読み出す。

再生部１４０は、データ取得部１３０から読み出されたフレーム毎の立体映像データを復号し、右眼用の映像データを右眼用映像記憶部１４５ａに、左眼用の映像データを左眼用映像記憶部１４５ｂに、フレーム毎の同期信号を同期制御部１５０に出力する。

右眼用映像記憶部１４５ａおよび左眼用映像記憶部１４５ｂは、それぞれ１フレームの右眼用および左眼用の表示用ビデオイメージを保持するイメージバッファメモリである。
表示部１９０は、画素毎に光の透過率を制御するライトバルブとしての表示パネル１９０ａと、上部に配置された表示パネル１９０ａを発光して照明するバックライト１９０ｂとからなっている。

表示駆動部１６０は、同期制御部１５０からのフレーム毎の同期信号を受け取ると、右眼用映像記憶部１４５ａに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル１９０ａの上部から奇数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、同様に、左眼用映像記憶部１４５ｂに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル１９０ａの上部から偶数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、フレーム周波数間で維持する。このときのフレーム周波数は、テレビの場合約６０Ｈｚが使用される。

尚、映像データの大きさは、入力信号のフォーマットに依存して決まるが、表示パネルへ右眼用および左眼用の映像データを映像記憶部から取り出すときには、表示位置に対応した位置の映像データを取り出すようにする。
例えば、映像データと表示装置の垂直方向の解像度が一致している場合には、右眼用映像記憶部１４５ａに記憶した上部の奇数番のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル１９０ａの上部から奇数番のラインに対応させて書き込み、同様に、左眼用映像記憶部１４５ｂに記憶した上部の偶数番のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル１９０ａの上部から偶数番のラインに対応させて書き込む。

また、垂直方向の映像データの解像度が表示パネル１９０ａの解像度の半分でも、あるいは、一致したものでもないときには、垂直方向の表示パネル１９０ａの解像度と一致するように、映像データを補間処理して、左眼用映像記憶部１４５ｂおよび右眼用映像記憶部１４５ｂに書き込んでおくようにすればよい。

バックライト駆動部１７０は、同期制御部１５０からのフレーム毎の同期信号を受け取ると、フレーム周波数間において、例えば、１４０Ｈｚ以上に設定した周波数で第一の領域と第二の領域の発光を切り替えて、表示パネル１９０ａの対応した領域を照明する。
この第一の領域は、表示パネル１９０ａの奇数ラインに対応したバックライト１９０ｂの領域であり、第二の領域は、表示パネル１９０ａの偶数ラインに対応したバックライト１９０ｂの領域である。

さらに、バックライト駆動部１７０は、この切り替えに同期して、発光が第一の領域のときには右眼を示す信号を、また、発光が第二の領域のときには左眼を示す信号をシャッタメガネ駆動部１８０に送信する。

尚、バックライトを実現する方法としては次の方法がある。
（１）液晶や有機ＥＬを線状領域にスダレ状に形成し、１ラインおきにグループを形成して発光制御する。
（２）光源としては、蛍光管またはＬＥＤの平面均一光源をまず構成し、この前面に線状領域の液晶シャッタを形成し、１ラインおきにグループを形成してシャッタ制御する。

シャッタメガネ駆動部１８０は、バックライト駆動部１７０の発光の切り替えに同期して、バックライト駆動部１７０からの信号をシャッタメガネ２００に対して送信する。
シャッタメガネ２００は、シャッタメガネ駆動部１８０から受信した信号に同期して、該信号が右眼を示していれば、右眼のみに映像が到達するように、透過状態になるように制御し、同様に、該信号が左眼を示していれば、左眼のみに映像が到達するように、透過状態になるように制御する。

例えば、シャッタメガネ駆動部１８０では赤外線ＬＥＤ（発光ダイオード）から右眼または左眼を示す信号を送信し、シャッタメガネ２００では、付属した受光器で、この信号を受信し、同期して鑑賞者の左右眼用のシャッタメガネのシャッタを交互に開閉する。

次に、図２を用いて、右眼用映像を鑑賞者に提示する状況を説明する。
この時、１フレーム毎の映像を表示する間、表示パネル１９０ａの第一の領域（奇数ライン）には、右眼用の映像データが書き込まれ、第二の領域（偶数ライン）には左眼用の映像データが書き込まれている。また、バックライト１９０ｂの第一の領域（奇数ライン）と第二の領域（偶数ライン）とは、１フレームの映像を表示する間に、例えば１４０Ｈｚ以上の周波数で発光を繰り返す。

鑑賞者２１０は、シャッタメガネ２００を装着しており、バックライト１９０ｂの発光を繰り返す周期に同期して、右眼用か、左眼用かに応じて対応した眼のみに映像が到達するように、シャッタメガネ２００の開閉を制御する。
このように、表示パネル１９０ａのフレーム周波数から独立に、バックライトの発光を切り替える周波数（１４０Ｈｚ以上に）を設定できるので、チラツキ感を減らすことができる。

以上のように実施形態１を構成することによって、バックライトの発光の切り替え周波数を表示パネルのフレーム周波数から独立に、十分に高い周波数に設定できるので、チラツキ感が減少する。

尚、上記の実施形態１では、右眼用の映像データを奇数番目のラインに、左眼用の映像データを偶数番目のラインに書き込むようにしたが、右眼用の映像データを偶数番目のラインに、左眼用の映像データを奇数番目のラインに書き込むようにしても構わない。

＜実施形態２＞
上記の実施形態１では、右眼用映像および左眼用映像を表示パネル１９０ａの奇数ラインか偶数ラインのいずれかに固定的に書き込んでいた。
本実施形態２では、映像のフレーム毎に、書き込むラインを変化させる。
例えば、第一フレームでは、実施形態１と同様に、右眼用映像データを奇数ラインに、左眼用映像データを偶数ラインに書き込み、第二フレームでは、左眼用映像データを奇数ラインに、右眼用映像データを偶数ラインに書き込み、第三フレームでは、右眼用映像データを奇数ラインに、左眼用映像データを偶数ラインに書き込み、以下、同様に繰り返す。
尚、右眼用映像および左眼用映像の書き込むラインを上記とは逆にしてもよい。

本実施形態２は、図１に示した実施形態１の構成と同様である。実施形態１と本実施形態２の違いは、表示駆動部１６０およびバックライト駆動部１７０の機能が相違するので、これを中心に説明する。

（１）映像の第一フレームについて（図３の（Ａ）および（Ｂ））：
表示駆動部１６０は、同期制御部１５０からのフレーム毎の同期信号を受け取ると、右眼用映像記憶部１４５ａに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル１９０ａの上部から奇数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、同様に、左眼用映像記憶部１４５ｂに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル１９０ａの上部から偶数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、フレーム周波数間で維持する。ここで、フレーム周波数は、６０Ｈｚ（フレーム期間１６．７ｍｓｅｃ）である。

バックライト駆動部１７０は、同期制御部１５０からのフレーム毎の同期信号を受け取ると、フレーム周波数間において、例えば、１８０Ｈｚ（サブフレーム期間５．６ｍｓｅｃ）に設定した周波数で第一の領域と第二の領域の発光を切り替えて、表示パネル１９０ａの対応した領域を照明する。この場合、フレーム周波数間において、３回バックライトを交互に発光させる。

（２）映像の第二フレームについて（図３の（Ｃ）および（Ｄ））：
表示駆動部１６０は、同期制御部１５０からのフレーム毎の同期信号を受け取ると、左眼用映像記憶部１４５ｂに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル１９０ａの上部から奇数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、同様に、右眼用映像記憶部１４５ａに記憶した上部のラインから順番に映像データを取り出して、表示パネル１９０ａの上部から偶数番のラインに対応させて透過率の変化として書き込み、フレーム周波数間で維持する。ここで、フレーム周波数は、６０Ｈｚ（フレーム期間１６．７ｍｓｅｃ）である。

さらに、バックライト駆動部１７０は、この切り替えに同期して、発光が第一の領域のときには左眼を示す信号を、また、発光が第二の領域のときには右眼を示す信号をシャッタメガネ駆動部１８０に送信する。

（３）映像の第三フレーム以降について：
映像の第三フレーム以降については、上記の（１）および（２）のフレームと同じように、第一の領域と第二の領域への右眼用映像データと左眼用映像データの書き込み順序を変更する。

以下に、この実施形態２を適用した例について説明する。
最終的に表示したい映像の解像度が、例えば、ＨＤ（High Definition）で、水平方向１９２０画素、垂直方向１０８０画素の場合、実施形態１では、左右眼用の映像を表示するために、垂直方向に２１６０画素を持つ表示パネル（液晶パネル）を使用すればよい。

しかしながら、量産されているＨＤ解像度の液晶パネルを用いて安価に実現したい場合もある。この場合、ＨＤ解像度の液晶パネルに、そのまま前述の実施形態１を適用すると、垂直方向の解像度が１０８０×０．５＝５４０となってしまう。

実施形態２は、このような用途に適用するために考案されたものである。
ＨＤ解像度に、実施形態２を適用した場合、左右眼の各映像単位でみると、インターレース表示をしていることに相当するため、インターレース表示の画質評価において、ケルファクター（０．７）として知られている通り、垂直方向の解像度は、実効的に１０８０×０．７＝７５６となり、実施形態１に比べ、４０％の改善効果がある。

従って、画質を優先する場合は、垂直方向に、表示映像の２倍の解像度を持つ液晶パネルを用いた実施形態１を用い、コストを優先する場合には、表示映像と同じ解像度を持つ液晶パネルを用いた実施形態２を用いることができる。

以上のように実施形態２を構成することによって、右眼用映像と左眼用映像を時間的に交互に提示するシーケンシャル型立体表示装置において、右眼用映像が書き込まれた部分領域と左眼用映像が書き込まれた部分領域を交互に照明するバックライトのサブフレーム周波数を、当該表示装置のフレーム周波数に制限されることなく、十分高い周波数に設定できるので、チラツキのない立体表示を実現することができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種の変形、修正が可能であるのは勿論である。

本発明は、フラットパネルディスプレイで、チラツキが感じられない高画質の立体表示装置を実現する技術を提供しているので、将来、普及拡大が期待されている立体ＴＶ放送、立体ゲーム、立体臨場感通信など、その場にいるような高い臨場感や、目の前に実物があるような高い実在感を実現するシステムに幅広く応用することができる。

本発明に係るシーケンシャル型立体表示装置の概略構成を示す図である。実施形態１における右眼用映像を鑑賞者に提示する状況を説明する図である。実施形態２における右眼用映像および左眼用映像を鑑賞者に提示する状況を説明する図である。従来技術における右眼用映像および左眼用映像を鑑賞者に提示する状況を説明する図である。

符号の説明

１００…シーケンシャル型立体表示装置、１１０…入力部、１２０…制御部、１３０…データ取得部、１４０…再生部、１４５ａ…右眼用映像記憶部、１４５ｂ…左眼用映像記憶部、１５０…同期制御部、１６０…表示駆動部、１７０…バックライト駆動部、１８０…シャッタメガネ駆動部、１９０…表示部、１９０ａ…表示パネル、１９０ｂ…バックライト、２００…シャッタメガネ、２１０…鑑賞者、３００…シーケンシャル型立体表示装置、３０１…鑑賞者、３０２…シャッタメガネ。

Claims

右眼用映像と左眼用映像を時間的に交互に提示するシーケンシャル型立体表示装置において、前記右眼用映像と前記左眼用映像が、異なる部分領域に透過率の変化として同時に書き込まれ、フレーム周波数間維持する透過型表示パネルと、前記右眼用映像と前記左眼用映像が書き込まれた部分領域を、前記フレーム周波数間で該フレーム周波数と異なる周波数で時間的に交互に照明するバックライトと、を備えることを特徴とするシーケンシャル型立体表示装置。
請求項１に記載のシーケンシャル型立体表示装置において、前記右眼用映像と前記左眼用映像を書き込む部分領域は、それぞれ隣接するラインに交互に割り当てられることを特徴とするシーケンシャル型立体表示装置。
請求項１に記載のシーケンシャル型立体表示装置において、前記右眼用映像と前記左眼用映像を書き込む部分領域は、それぞれ隣接するラインに交互に割り当てられ、フレーム毎に逆順に交互に割り当てられることを特徴とするシーケンシャル型立体表示装置。