JP2011013568A - 映像表示装置および映像表示システム - Google Patents

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Abstract

【課題】時分割駆動方式において、表示映像のざらつきやフリッカの発生を抑制しつつ階調を拡張する映像表示装置および映像表示システムを提供する。
【解決手段】液晶表示装置1は、右眼用映像および左眼用映像を時分割で切り替えて表示する液晶表示パネル2と、各映像の階調表現を拡張するディザリング処理部42とを備える。観察者は、右眼用映像の表示期間に右眼用レンズ6R、左眼用映像の表示期間に左眼用レンズ6Lをそれぞれ開状態とするシャッター眼鏡6をかけて映像を見ることにより立体視を実現する。ディザリング処理部42は、複数の階調を互いに異なるパターンで2次元配列させてなる複数のマスクを、その全マスクがシャッター眼鏡6の開期間において順次切り替わるように制御する。各マスクにおける複数の階調が、空間的かつ時間的に平均化され、これらの中間調が表現される。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えばシャッター眼鏡を用いた時分割駆動方式の映像表示装置および映像表示システムに関する。
近年、薄型テレビ、携帯端末装置のディスプレイとして、画素毎にTFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)を設けたアクティブマトリクス型の液晶表示装置(LCD;Liquid Crystal Display)が多く用いられている。このような液晶表示装置では、一般に、画面上部から下部に向かって、各画素の補助容量素子および液晶素子に映像信号が線順次に書き込まれることにより各画素が駆動される。
ところで、液晶表示装置では、その用途に応じて、1フレーム期間を多分割し、分割した時間毎に異なる映像を表示させる駆動(以下、時分割駆動という)が行われている。このような時分割駆動方式を用いた液晶表示装置としては、例えばフィールドシーケンシャル方式を用いた液晶表示装置や、いわゆるシャッター眼鏡を用いた立体映像表示システム等が挙げられる。
フィールドシーケンシャル方式は、1フレーム期間を3分割し、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色に対応した映像を順次書き込むと共に、各映像の書き込みに同期してバックライトからR,G,Bの色光を発光させることによりカラー表示を行う駆動方式である。液晶表示装置では、通常1つの画素を赤(R)、緑(G)および青(B)の複画素に空間的に分割しているため光の利用効率が悪くなるが、このような駆動方式を採用することにより、利用効率を向上させることができる。
シャッター眼鏡を用いた立体映像表示システムでは、1フレーム期間を2分割し、左眼用および右眼用の映像として互いに視差を有する2枚の映像を交互に表示させる。またこの各映像の表示に同期して左眼部および右眼部の開閉動作を切り替えるシャッター眼鏡を用いるものである。観察者が、シャッター眼鏡をかけて表示映像を観察することにより、その表示映像を立体的な映像として認識することができる。
ところで、一般的な2次元映像表示装置では、入力された元映像におけるビット数と、ディスプレイにおいて表現可能なビット数が異なる場合がある。そこで、このような場合に対応すべく、映像信号のビット数を変換(縮小または拡張)する処理として、例えばディザリング処理が行われている。ディザリング処理については、これまでにも様々な提案がなされている(例えば、特許文献1〜5参照)。
特開2001−134243号公報 特開2001−282190号公報 特開2007−94411号公報 特表2006−506664号公報 特表2006−506665号公報
例えば、入力映像信号の階調表現を拡張したい場合には、数種類の階調を様々なパターンで2次元配置させた複数のディザリングマスクを用意し、これらのディザリングマスクを時分割で切り替える。これにより、ディザリングマスクに配置された各階調が、空間的および時間的に平均化され、それらの中間調を擬似的に表現することができる。
しかしながら、このような2次元表示の際のディザリング処理を、時分割駆動方式を用いた映像表示システム、特にシャッター眼鏡を用いた立体映像表示システムに適用すると、次のような不具合が生じる。ここで、上記立体映像表示システムでは、シャッター眼鏡において、左眼用映像の表示期間中は左眼部を開状態(右眼部を閉状態)、右眼用映像の表示期間中は右眼部を開状態(左眼部を閉状態)とする。このため、2次元表示の場合と同様の手順で、ディザリングマスクのパターンを切り替えると、シャッター眼鏡の閉動作によってマスクパターンの一部が遮断されることとなる。これによって、マスクパターンがうまく平均化されず、表示映像にざらつきやフリッカが生じてしまう。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、時分割駆動方式において、表示映像のざらつきやフリッカの発生を抑制しつつ階調を拡張することが可能な映像表示装置および映像表示システムを提供することにある。
本発明の映像表示装置は、互いに異なるタイミングで開閉動作を行う複数のシャッター機構のそれぞれに対応する映像を時分割で切り替えて表示する表示部と、複数の階調を互いに異なるパターンで2次元配列させてなる複数のマスクを用いて、入力された映像に対してディザリング処理を行うと共に、その全てのマスクが、各シャッター機構の開期間において順次切り替わるように制御して、ディザリング処理後の映像を表示部へ供給するディザリング処理部とを備えたものである。
本発明の映像表示システムは、互いに異なるタイミングで開閉動作を行う複数のシャッター機構と、上記本発明の表示部およびディザリング処理部とを備えたものである。
本発明の映像表示装置および映像表示システムでは、ディザリング処理部が、各シャッター機構の開期間において、複数の階調を互いに異なるパターンで2次元配列させてなる複数のマスクを、その全てのマスクが順次切り替わるように制御してディザリング処理を行う。各マスクにおける複数の階調が、空間的かつ時間的に平均化され、これらの中間調が表現される。
本発明の映像表示装置および映像表示システムによれば、表示部が各シャッター機構に対応する映像を時分割で切り替えて表示する際に、各シャッター機構の開期間において、ディザリング処理部が、複数の階調を互いに異なるパターンで2次元配列させてなる複数のマスクを、その全パターンが順次切り替わるように制御してディザリング処理を行う。これにより、時分割駆動方式において、表示映像のざらつきやフリッカの発生を抑制しつつ階調表現を拡張することが可能となる。
本発明の一実施の形態に係る表示装置を備えた映像表示システムの全体構成を表すブロック図である。 図1に示した画素の詳細構成例を表す回路図である。 図1に示した映像表示システムにおける立体映像表示動作を説明するための模式図である。 図1に示した映像表示システムにおける立体映像表示動作の概要を表すタイミング図である。 比較例に係る2次元映像表示動作の概要の表すタイミング図である。 図5に示した比較例におけるディザリング処理動作を説明するための模式図である。 比較例に係るディザリング処理を立体映像表示に適用した際の不具合を説明するための模式図である。 図1に示したディザリング処理部におけるディザリング処理動作を説明するための模式図である。 シャッター眼鏡の種類と色度(x,y)との関係を表す図である。 色度調整ルックアップテーブルの一例である。 変形例1に係るディザリング処理動作を説明するための模式図である。 変形例2に係る立体映像表示動作の概要を表すタイミング図である。 変形例2に係るディザリング処理動作を説明するための模式図である。 変形例3に係るディザリング処理動作を説明するための模式図である。 変形例4に係るディザリングマスクパターンを表す模式図である。 変形例5に係るマルチビューシステムを説明するための模式図である。
以下、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。尚、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態(立体映像表示(2回書き込み)においてディザリング処理を用いた例)
2.変形例1(2回書き込みの場合の他のディザリング処理の例)
3.変形例2(1回書き込みの場合のディザリング処理の例)
4.変形例3(1回書き込みの場合の他のディザリング処理の例)
5.変形例4(4×4のマスクパターンの例)
6.変形例5(マルチビューシステムの例)
<実施の形態>
[映像表示システムの全体構成]
図1は、本発明の一実施の形態に係る映像表示システムのブロック構成を表すものである。この映像表示システムは、時分割駆動方式の立体映像表示システムであり、液晶表示装置1およびシャッター眼鏡6を備えている。
(液晶表示装置1の構成)
液晶表示装置1は、左右の視差を有する右眼用映像信号DRおよび左眼用映像信号DLからなる入力映像信号Dinに基づいて、映像表示を行うものである。この液晶表示装置1は、液晶表示パネル2、バックライト3、映像信号処理部41、ディザリング処理部42、シャッター制御部43、タイミング制御部45、バックライト駆動部50、データドライバ51およびゲートドライバ52を備える。
バックライト3は、液晶表示パネル2に対して光を照射する光源であり、例えばLED(Light Emitting Diode)や、CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)等を含むものである。
液晶表示パネル2は、ゲートドライバ52から供給される駆動信号に従って、データドライバ51から供給される映像電圧に基づいてバックライト3から発せられる光を変調することにより、入力映像信号Dinに基づく映像表示を行うものである。具体的には、詳細は後述するが、右眼用映像信号DRに基づく右眼用映像と、左眼用映像信号DLに基づく左眼用映像とを、時分割で交互に表示する。この液晶表示パネル2は、全体としてマトリクス状に配列された複数の画素20を有するものである。
図2を参照して、各画素20の詳細構成について説明する。図2は、各画素20内の画素回路の回路構成例を表したものである。画素20は、液晶素子22、TFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)素子21および補助容量素子23を有している。この画素20には、駆動対象の画素を線順次で選択するためのゲート線Gと、駆動対象の画素に対して映像電圧(データドライバ51から供給される映像電圧)を供給するためのデータ線Dと、補助容量線Csとが接続されている。
液晶素子22は、データ線DからTFT素子21を介して一端に供給される映像電圧に応じて、表示動作を行うものである。この液晶素子22は、例えばVA(Vertical Alignment)モードやTN(Twisted Nematic)モードの液晶よりなる液晶層(図示せず)を、一対の電極(図示せず)で挟み込んだものである。液晶素子22における一対の電極のうちの一方(一端)は、TFT素子21のドレインおよび補助容量素子23の一端に接続され、他方(他端)は接地されている。補助容量素子23は、液晶素子22の蓄積電荷を安定化させるための容量素子である。この補助容量素子23の一端は、液晶素子22の一端およびTFT素子21のドレインに接続され、他端は補助容量線Csに接続されている。TFT素子21は、液晶素子22および補助容量素子23の一端に対し、映像信号D1に基づく映像電圧を供給するためのスイッチング素子であり、MOS−FET(Metal Oxide Semiconductor−Field Effect Transistor)により構成されている。このTFT素子21のゲートはゲート線G、ソースはデータ線Dにそれぞれ接続されると共に、ドレインは液晶素子22および補助容量素子23の各一端に接続されている。
映像信号処理部41は、入力映像信号Dinに対して、右眼用映像信号DRおよび左眼用映像信号DLの出力順序(書き込み順序)の制御を行うことにより、映像信号D1を生成するものである。具体的には、右眼用映像信号DRおよび左眼用映像信号DLが複数回(ここでは、2回)ずつ連続して出力されつつ、1フレーム期間内においてこれらの映像信号が時分割的に順次切り換わって出力されるように、出力順序の制御を行う。即ち、ここでは、1フレーム期間内において、左眼用映像信号DL→左眼用映像信号DL→右眼用映像信号DR→右眼用映像信号DRの順序で出力されるように、映像信号D1を生成している。以下、1フレーム期間のうち、左眼用映像信号DLが2回連続して出力される(書き込まれる)期間を「Lサブフレーム期間」、右眼用映像信号DRが2回連続して出力される(書き込まれる)期間を「Rサブフレーム期間」と称する。
シャッター制御部43は、映像信号処理部41によるタイミング制御に従って、後述するシャッター眼鏡6に対し、左眼用,右眼用の映像の表示タイミングと同期したシャッターのタイミング制御信号(制御信号CTL)を出力するものである。この制御信号CTLは、ここでは例えば赤外線信号等の無線信号であるものとして示しているが、有線信号であってもよい。
ディザリング処理部42は、映像信号処理部41から出力された映像信号D1(右眼用映像信号DR,左眼用映像信号DL)における階調表現を拡張するディザリング処理を行うことにより、映像信号D2を生成するものである。具体的には、詳細は後述するが、m×n(m×nは2以上の整数)のマトリクス領域を有するディザリングマスク(以下、単にマスクという)を複数用いて、これら複数のマスクを、所定のタイミングで切り替えつつディザリング処理を行う。各マスクにおいて、m×nの領域は、映像におけるm×nの画素配列に対応しており、少なくとも2種類の階調が所定のパターンで配列した構成となっている。この階調の配列パターンは、マスク毎に異なっている。これにより、階調表現を拡張することができる。
このディザリング処理部42は、また、上記ディザリング処理後の映像信号D2に対して、色度調整処理(ホワイトバランス調整処理)を行うようになっている。具体的には、シャッター眼鏡6の種類毎に異なる色度調整パラメータを予め保持しておき、観察者が使用するシャッター眼鏡6の種類に応じた色度調整パラメータを選択して、選択した色度調整パラメータに基づく色度調整を行う。このような色度調整の際には、例えばルックアップテーブル(LUT)44等が用いられる。尚、ここでは、ディザリング処理を利用して色度調整処理を行う場合を例に挙げて説明を行うが、本発明におけるディザリング処理は、このような色度調整処理に限らず、様々な用途に利用することが可能である。
タイミング制御部45は、バックライト駆動部50、ゲートドライバ52およびデータドライバ51の駆動タイミングを制御すると共に、ディザリング処理部42から供給される映像信号D2をデータドライバ51へ供給するものである。尚、タイミング制御部45が、映像信号D2の階調に応じて、映像信号D2に対してオーバードライブ処理を施すようにしてもよい。
ゲートドライバ52は、タイミング制御部45によるタイミング制御に従って、液晶表示パネル2内の各画素20を図示しない走査線(ゲート線G)に沿って線順次駆動するものである。
データドライバ51は、液晶表示パネル2の各画素20へ、タイミング制御部45から供給される映像信号D2に基づく映像電圧を供給するものである。具体的には、映像信号D2に対してD/A(デジタル/アナログ)変換を施すことにより、アナログ信号である映像信号(上記映像電圧)を生成し、各画素20へ出力する。
バックライト駆動部50は、バックライト3を駆動するものである。
(シャッター眼鏡6の構成)
シャッター眼鏡6は、観察者が用いることにより立体映像の観察を可能とするものであり、左眼用レンズ6Lおよび右眼用レンズ6Rを含むものである。左眼用レンズ6Lおよび右眼用レンズ6Rにはそれぞれ、例えば液晶シャッター等の遮光シャッター(図示せず)が設けられている。各遮光シャッターは、その遮光機能の有効状態(クローズ(閉)状態)および無効状態(オープン(開)状態)が、シャッター制御部43から供給される制御信号CTLにより制御されるものである。具体的には、シャッター眼鏡6は、液晶表示装置1における左眼用映像および右眼用映像の表示切り換えに同期して開閉動作を行うようになっている。尚、これらの左眼用レンズ6Lおよび右眼用レンズ6Rが、本発明のシャッター機構の一具体例である。
[映像表示システムの作用・効果]
(1.立体映像表示動作)
まず、本実施の形態の映像表示システムにおける立体映像表示動作について、図1〜4を参照して説明する。液晶表示装置1において、映像信号処理部41が入力映像信号Dinに対し、右眼用映像信号DRおよび左眼用映像信号DLの出力順序(書き込み順序)の制御を行い、映像信号D1を生成し、ディザリング処理部42へ出力される。ディザリング処理部42は、映像信号D1に対し、所定のマスクを用いたディザリング処理および色度調整処理を施し、映像信号D2を生成する。生成された映像信号D2は、タイミング制御部51を介してデータドライバ51へ供給される。
データドライバ51では、映像信号D2に対してD/A変換を施し、アナログ信号である映像電圧を生成される。そして、ゲートドライバ52およびデータドライバ51から出力される各画素20への駆動電圧によって、線順次の表示駆動動作がなされる。
具体的には、ゲートドライバ52からゲート線Gを介して供給される選択信号に応じて、TFT素子21のオン・オフ動作が切り替えられる。これにより、データ線Dと液晶素子22および補助容量素子23との間が選択的に導通される。その結果、映像信号D2に基づく映像電圧が液晶素子22へと供給され、表示駆動動作がなされる。即ち、画素20において、バックライト3からの照明光が変調されて表示光として出射される。このようにして、入力映像信号Din(右眼用映像信号DR,左眼用映像信号DL)に基づく右眼用映像および左眼用映像が、時分割で交互に表示される(時分割駆動がなされる)。
一方、シャッター制御部43は、映像信号処理部41によるタイミング制御に従って、シャッター眼鏡6に対し、左眼用映像および右眼用映像の表示タイミングと同期したシャッターの制御信号CTLを出力する。
この際、図3(A)に示したように、左眼用の映像表示のときには、制御信号CTLにより、観察者7が用いるシャッター眼鏡6において、左眼用レンズ6Lを開状態、右眼用レンズ6Rを閉状態とし、左眼用映像に基づく表示光LLが左眼用レンズ6Lのみを透過するように、シャッター眼鏡6の制御を行う。一方、図3(B)に示したように、右眼用の映像表示のときには、制御信号CTLにより、右眼用レンズ6Rを開状態、左眼用レンズ6Lを閉状態とし、右眼用映像に基づく表示光LRが右眼用レンズ6Rのみを透過するように、シャッター眼鏡6の制御を行う。
上記のような液晶表示装置1における右眼用および左眼用の映像表示と、シャッター眼鏡6における開閉動作がそれぞれ時分割で交互に繰り返される。液晶表示装置1の表示画面をシャッター眼鏡6をかけて観察することにより、観察者7は、左眼用映像を左眼7L、右眼用映像を右眼7Rでそれぞれ見ることができる。これらの左眼用映像と右眼用映像との間には視差があるため、観察者7には奥行きのある立体的な映像として認識される。
ここで、図4(A),(B)を参照して、上記のような液晶表示装置1における映像の書き込み・表示動作と、シャッター眼鏡6の開閉動作との時間的な対応関係について、詳細に説明する。図4(A)は映像の書き込み・表示動作、図4(B)はシャッター眼鏡6(左眼用レンズ6L,右眼用レンズ6R)の開閉状態をそれぞれ示すタイミング図である。図4(A)において、実線の矢印は右眼用映像信号の書き込み(R書き込み)のタイミング、破線の矢印は左眼用映像信号の書き込み(L書き込み)のタイミングをそれぞれ示す。図4(B)では、左眼用レンズ6L,右眼用レンズ6Rにおける閉期間を黒色、開期間(TonL,TonR)を白色で示す。
液晶表示装置1では、図4(A)に示したように、1フレーム期間のうちの各Lサブフレーム期間において、同一の左眼用映像信号が連続して2回ずつ液晶表示パネル2に書き込まれる。これにより、2回目の左眼用映像信号の書き込みが完了してから、次の映像信号の書き込み(右眼用映像信号の1回目の書き込み)が完了するまでの期間(L1a,L2a,…)、画面全体において所望の階調輝度が保持される。即ち、期間L1a,L2a,…において左眼用映像L1,L2,…が表示画面に表示される。同様に各Rサブフレーム期間においても、右眼用映像信号の連続2回書き込みにより、2回目の書き込みが完了してから、次の書き込み(左眼用映像信号の1回目の書き込み)が完了するまでの期間(R1a,…)、画面全体で所望の階調輝度が保持される。即ち、期間R1a,R2a,…において右眼用映像R1,R2,…が表示画面に表示される。
一方、シャッター眼鏡6では、図4(B)に示したように、左眼用レンズ6Lにおける開期間TonLが期間L1a,L2a,…に対応して設定されると共に、右眼用レンズ6Rにおける開期間TonRが期間R1a,…に対応して設定されている。
(2.ディザリング処理動作)
続いて、ディザリング処理部42におけるディザリング処理動作および色度調整処理について説明する。ディザリング処理部42は、上記のような立体映像表示に用いられる左眼用映像および右眼用映像の階調を拡張させる処理を行うことにより、映像信号D2を生成する。更に、本実施の形態では、この階調拡張後の映像信号D2に対して色度調整処理を施す。
(2−1.比較例)
まず、本実施の形態の比較例として、図5および図6を参照して、2次元映像表示の場合のディザリング処理について説明する。図5は、比較例に係る2次元映像表示動作の概要を説明するためのタイミング図である。図5において、破線の矢印は映像信号の書き込みのタイミングをそれぞれ示す。図6は、比較例に係るディザリング処理を説明するためのタイミング図である。図7は、比較例に係るディザリング処理を立体映像表示にそのまま適用した際の不具合を説明するための図である。
図5に示したように、2次元映像を表示する場合には、1フレーム期間に映像信号を1回ずつ書き込み(F1書き込み,F2書き込み)、映像F1,F2,…をそれぞれ画面上に表示させる。表示された映像は、シャッター眼鏡を介することなく、観察者によって観察され、2次元の映像として認識される。
2次元映像表示の場合、ディザリング処理は、次のようにして行う。例えば図6(A)に示したように、1フレーム期間において、複数のマスクを時分割で切り替える。使用するマスクとしては、上述したようなm×nのマトリクス領域に、少なくとも2種類の階調が所定のパターンで配列させたものを用いる。具体的にここでは、2×2の領域に31階調と32階調とを互いに異なるパターン(P1〜P4)で配列させた4つのマスクを用いる場合を例に挙げて説明する。パターンP1〜P4はいずれも、2×2の各領域のうち1つの領域に31階調、3つの領域に32階調をそれぞれ配置したものであり、これらのうち31階調の位置がパターン毎に異なっている。例えば、31階調の位置が、パターンP1では左上、パターンP2では右上、パターンP3では右下、パターンP4では左下となるように配置されている。
1フレーム期間において、これらのマスクのパターンP1〜P4を、時分割で切り替えることにより、各マスクに配置された2種類の階調が、時間的かつ空間的に平均化され、その中間調が表現される。ここでは、1フレーム期間全体では、31.75階調を表現することができる(図6(B)のA1)。これにより、階調表現を例えば2ビット拡張することが可能である。
しかしながら、このようなマスクを用いたディザリング処理を立体映像表示の場合にそのまま適用すると、次のような不具合が生じる。ここで、上述したように、立体映像表示動作では、1フレーム期間において、左眼用映像の表示期間(L1a)にのみ、左眼用レンズ6Lを開状態とし、右眼用映像の表示期間(R1a)にのみ、右眼用レンズ6Rを開状態とする。このため、図7(A)〜(C)に示したように、2次元映像表示の場合と同様にして、パターンP1〜P4を切り替えると、左眼用レンズ6Lおよび右眼用レンズ6Rにおける閉動作によってマスクパターンの一部が遮断される。例えば、パターンP1〜P4のうち、パターンP1,P3が左眼用レンズ6Lまたは右眼用レンズ6Rにより遮断され、この結果、左眼ではパターンP2、右眼ではパターンP4がそのまま視認されてしまうこととなる。これでは、マスクに配置された各階調を時間的にも空間的にも平均化することができず、表示映像にざらつきやフリッカを発生させる要因となる。
(2−2.本実施の形態のディザリング処理)
そこで、本実施の形態では、次のようなディザリング処理を行う。図8(A)〜(C)は、ディザリング処理部42におけるディザリング処理動作の概要を説明するためのタイミング図である。図8(A)は、シャッター眼鏡6における左眼用レンズ6Lと右眼用レンズ6Rの開閉状態を示すものである。図8(B)は、連続する4つの単位フレーム期間(F−1〜F−4)におけるマスクパターンの切り替えのタイミングを表すものである。尚、上記比較例と同様、2×2の領域に31階調と32階調とを1:3の存在比で配置させると共に、31階調を左上、右上、右下、左下にそれぞれ配置させてなるパターンP1〜P4を有する4つのマスクを用いた場合を例に挙げて説明する。
図8(B)に示したように、ディザリング処理部42は、単位フレーム期間毎に、マスクを切り替える制御を行う。換言すると、あるフレーム期間F−1において、パターンP1を継続して使用し、次のフレーム期間F−2への切り替えタイミングに同期して、パターンP1からパターンP2への切り替えを行う。同様に、フレーム期間F−3への切り替えタイミングに同期してパターンP3への切り替え、フレーム期間F−4への切り替えタイミングに同期して、パターンP4への切り替えを行う。尚、これらのマスクの切り替えは、左眼用レンズ6Lおよび右眼用レンズ6Rが閉期間やブランキング期間に行うようにすればよい。これにより、左眼用レンズ6Lおよび右眼用レンズ6Rの各開期間TonL,TonRにおいて、例えば「P1」→「P2」→「P3」→「P4」の順序でマスクの全パターンを観察者に視認させることができる。
上記のように、単位フレーム期間毎に、パターンP1〜P4を順次切り替えることにより、1フレーム期間内の一定期間にのみ開状態となるシャッター眼鏡6を用いた場合、即ち立体映像表示を行う場合であっても、観察者に、左眼および右眼の双方において、マスクパターンと同数の4フレーム期間で全パターンを連続的に視認させることができる。これにより、各マスクに配置された2種類の階調が、時間的かつ空間的に平均化され、その中間調が擬似的に表現される。換言すると、各マスクの面全体(2×2の画素領域)の階調と、全マスクパターンにおける画素毎の階調とが、それぞれ平均化される。ここでは、時間的にも空間的にも31階調と32階調とが1:3の存在比で存在するため、左眼および右眼の双方において、2×2の画素領域において31.75階調を表現することができる(図8(C)のA1L,A1R)。このようなディザリング処理により、映像信号D1が例えば256階調(8ビット)で表現されている場合に、256階調の中間調を擬似的に表現することができる。この結果、液晶表示パネル2に書き込まれる映像信号D2では、2ビット拡張した1024階調(10ビット)の階調表現が可能となる。尚、この際、2×2の画素領域が一つの階調(31.75階調)で表現されることになるため、解像度の低下が懸念されるが、実際には、各画素において各階調が時分割で切り替わるように表示がなされるため、解像度の低下を認識しにくい。
(2−3.色度調整処理)
ディザリング処理部42は、更に、上記ディザリング処理後の映像信号D2に対して、色度調整処理を行う。即ち、本実施の形態では、上記のようなディザリング処理を利用した色度調整処理を行う。ここで、図9に、シャッター眼鏡(眼鏡1〜3)と色度座標(x,y)との関係を示す。図9において座標P0は、シャッター眼鏡を介さない場合の表示画面に表示された映像そのものの色度座標である。眼鏡1〜3は、それぞれ液晶の駆動モード等が互いに異なるものである。図9に示したように、シャッター眼鏡を使用することにより、色度にずれが生じることがわかり、更にシャッター眼鏡の種類によっても、その特性の差に起因して色度のずれ具合が異なることがわかる。
このため、ディザリング処理部42は、シャッター眼鏡の種類毎に異なる色度調整パラメータを予め保持しておき、色度調整時には、観察者が使用するシャッター眼鏡の種類に応じた色度調整パラメータを選択して、選択した色度調整パラメータを用いた調整を行う。この際、例えば図10に示したような色度調整用のLUT44等を用いる。図10では、液晶表示パネル2の表示画面に表示される映像のR,G,Bそれぞれの階調に対して、図9に示した色度ずれを生じる眼鏡1,3について、色度調整後のR,G,B各色における階調を示している。
このように、シャッター眼鏡6を用いる立体映像表示システムでは、2次元映像表示の場合と異なり、シャッター眼鏡6を介した観察映像に色度ずれが生じるため、色度調整処理を行うことが望ましい。尚、2次元映像表示の場合、色温度に応じたパラメータを用いて色度調整が行われることがあるが、立体映像表示システムでは、シャッター眼鏡の種類によって色ずれ具合が異なるため、その種類に応じた色度調整パラメータを用いることがより望ましい。このように、ディザリング処理によって階調が拡張された映像信号D2に対して色度調整処理を施すことにより、色度調整を精度良く実現することができる。
以上のように本実施の形態では、ディザリング処理部42が、シャッター眼鏡6の左眼用レンズ6Lおよび右眼用レンズ6Rの各開期間において、例えば31階調と32階調とをパターンP1〜P4で2次元配列させてなる4つのマスクを、その全てが順次切り替わるように制御する。具体的には、単位フレーム期間毎に、パターンP1〜P4を順次切り替える。これにより、左眼用レンズ6Lの開期間TonLおよび右眼用レンズ6Rの開期間TonRのそれぞれにおいて、マスクに配置された各階調を、空間的かつ時間的に平均化し、これらの中間調(ここでは、31.75階調)を表現することができる。これにより、時分割駆動方式を用いた立体映像表示システムにおいて、表示映像のざらつきやフリッカの発生を抑制しつつ階調表現を拡張することが可能となる。
以下、上記実施の形態の変形例(変形例1〜5)について説明する。尚、上記実施の形態の立体映像表示システムと同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<変形例1>
図11(A)〜(C)は、変形例1に係るディザリング処理動作の概要を説明するためのタイミング図である。図11(A)は、シャッター眼鏡6における左眼用レンズ6Lと右眼用レンズ6Rの開閉状態を示すものである。図11(B)は、連続する4つの単位フレーム期間(F−1〜F−4)におけるマスクパターンの切り替えのタイミングを表すものである。変形例1では、上記実施の形態の映像表示システムのディザリング処理部42におけるディザリング処理動作のみが異なっており、その他の各部の構成および動作は上記実施の形態と同様である。
具体的には、本変形例のディザリング処理動作では、マスクパターンを切り替えるタイミングが上記実施の形態におけるディザリング処理動作と異なっている。即ち、本変形例では、ディザリング処理部42が、例えば単位フレーム期間内においてパターンP1〜P4が順次切り替わると共に、その切り替えの順序が単位フレーム期間毎に異なるように制御する。例えば、図11(B)に示したように、あるフレーム期間F−1では、マスクパターンを「P1」→「P2」→「P3」→「P4」の順序で切り替え、次のフレーム期間F−2では、マスクパターンを「P2」→「P3」→「P4」→「P1」の順序で切り替える。同様に、続くフレーム期間F−3では、マスクパターンを「P3」→「P4」→「P1」→「P2」の順序で切り替え、フレーム期間F−4では、マスクパターンを「P4」→「P1」→「P2」→「P3」の順序で切り替える。
これにより、左眼用レンズ6Lの開期間TonLにおいて、例えば「P2」→「P3」→「P4」→「P1」の順序でマスクの全パターンを観察者に視認させることができる。また、右眼用レンズ6Rの開期間TonRにおいて、例えば「P4」→「P1」→「P2」→「P3」の順序でマスクの全パターンを観察者に視認させることができる。
上記のように、本変形例では、単位フレーム期間毎に、パターンP1〜P4を異なる順序で切り替えることにより、立体映像表示を行う場合であっても、観察者に、左眼および右眼の双方において、マスクパターンと同数の4フレーム期間で全パターンを連続的に視認させることができる。これにより、上記実施の形態と同様、各マスクに配置された2種類の階調が、時間的かつ空間的に平均化され、その中間調(31.75階調(図11(C)のA1L,A1R))が表現される。よって、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。
尚、上記実施の形態および変形例1では、2回書き込みの場合に、ディザリング処理部42が、1フレーム期間の全期間を通してマスクを使用する場合、即ち右眼用レンズ6Rおよび左眼用レンズ6Lが閉状態である期間中もマスクを使用する場合を例に挙げて説明したが、右眼用レンズ6Rおよび左眼用レンズ6Lの各開期間にのみ、マスクを使用するように制御してもよい。
<変形例2>
図12(A),(B)は、変形例2に係る立体映像表示システムの立体映像表示動作の概要を表すタイミング図である。図12(A)は映像の書き込み・表示動作、図12(B)はシャッター眼鏡6(左眼用レンズ6L,右眼用レンズ6R)の開閉状態をそれぞれ示すものである。図12(A)において、実線の矢印は右眼用映像信号の書き込み(R書き込み)のタイミング、破線の矢印は左眼用映像信号の書き込み(L書き込み)のタイミングをそれぞれ示す。図12(B)では、左眼用レンズ6L,右眼用レンズ6Rにおける閉期間を黒色、開期間(TonL,TonR)を白色で示す。
本変形例では、液晶表示装置1において、図12(A)に示したように、液晶表示パネル2に対し、1フレーム期間の各Lサブフレーム期間に左眼用映像信号、各Rサブフレーム期間に右眼用映像信号をそれぞれ1回ずつ書き込む。一方、シャッター眼鏡6では、図12(B)に示したように、左眼用レンズ6Lの開期間TonLが、L書き込みが完了してからR書き込みが完了するまでの間、右眼用レンズ6Rの開期間TonRが、R書き込みが完了してからL書き込みが完了するまでの間に設定される。
このような1回書き込みによる立体映像表示を行う場合には、ディザリング処理部42におけるディザリング処理動作は、次のようにして行う。図13(A)〜(C)は、変形例2に係るディザリング処理動作の概要を説明するためのタイミング図である。図13(A)は、シャッター眼鏡6における左眼用レンズ6Lと右眼用レンズ6Rの開閉状態を示し、図13(B)は、連続する4つの単位フレーム期間(F−1〜F−4)におけるマスクパターンの切り替えのタイミングを表すものである。尚、上記実施の形態と同様、2×2の領域に31階調と32階調とを1:3の存在比で配置させると共に、31階調を左上、右上、右下、左下にそれぞれ配置させてなるパターンP1〜P4を有する4つのマスクを用いた場合を例に挙げて説明する。
図13(B)に示したように、ディザリング処理部42は、上記実施の形態と同様、単位フレーム期間毎に、マスクを切り替える制御を行う。換言すると、あるフレーム期間F−1において、パターンP1を継続して使用し、次のフレーム期間F−2への切り替えタイミングに同期して、パターンP1からパターンP2への切り替えを行う。同様に、フレーム期間F−3への切り替えタイミングに同期してパターンP3への切り替え、フレーム期間F−4への切り替えタイミングに同期して、パターンP4への切り替えを行う。これにより、左眼用レンズ6Lおよび右眼用レンズ6Rの各開期間TonL,TonRにおいて、例えば「P1」→「P2」→「P3」→「P4」の順序でマスクの全パターンを観察者に視認させることができる。
本変形例のように、1回書き込みによる立体映像表示を行う場合であっても、観察者に、左眼および右眼の双方において、マスクパターンと同数の4フレーム期間で全パターンを連続的に視認させることができる。これにより、上記実施の形態と同様、各マスクに配置された2種類の階調が、時間的かつ空間的に平均化され、その中間調(31.75階調(図13(C)のA1L,A1R))が表現される。よって、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。
<変形例3>
図14(A)〜(C)は、変形例3に係るディザリング処理動作の概要を説明するためのタイミング図である。図14(A)は、シャッター眼鏡6における左眼用レンズ6Lと右眼用レンズ6Rの開閉状態を示すものである。図14(B)は、連続する4つの単位フレーム期間(F−1〜F−4)におけるマスクパターンの切り替えのタイミングを表すものである。変形例3では、上記実施の形態の映像表示システムのディザリング処理部42におけるディザリング処理動作のみが異なっており、その他の各部の構成および動作は上記実施の形態と同様である。
本変形例のディザリング処理動作では、マスクパターンを切り替えるタイミングが上記変形例2におけるディザリング処理動作と異なっている。即ち、本変形例では、映像の1回書き込みにより立体映像表示を行う場合において、ディザリング処理部42が、例えば単位フレーム期間毎に異なる順序でパターンP1〜P4が切り替わるように制御する。例えば、図14(B)に示したように、あるフレーム期間F−1では、マスクパターンを「P1」→「P2」の順序で切り替え、続くフレーム期間F−2では、マスクパターンを「P2」→「P3」の順序で切り替え、続くフレーム期間F−3では、マスクパターンを「P3」→「P4」の順序で切り替え、続くフレーム期間F−4では、マスクパターンを「P4」→「P1」の順序で切り替える。これにより、左眼用レンズ6Lの開期間TonLにおいて、例えば「P1」→「P2」→「P3」→「P4」の順序でマスクの全パターンを観察者に視認させることができ、右眼用レンズ6Rの開期間TonRにおいて、例えば「P2」→「P3」→「P4」→「P1」の順序でマスクの全パターンを観察者に視認させることができる。
このように、1回書き込みの場合においても、単位フレーム期間毎に、パターンP1〜P4を異なる順序で切り替えることにより、観察者に、左眼および右眼の双方において、マスクパターンと同数の4フレーム期間で全パターンを連続的に視認させることができる。これにより、上記実施の形態と同様、各マスクに配置された2種類の階調が、時間的かつ空間的に平均化され、その中間調(31.75階調(図14(C)のA1L,A1R))が表現される。よって、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。
<変形例4>
図15は、変形例4に係るマスクのパターンP5〜P6について表したものである。これらのパターンP5〜P6は、上記実施の形態の映像表示システムのディザリング処理部42において使用することができるものである。パターンP5〜P6はいずれも、上記実施の形態のマスクのパターンP1〜P5と同様、31階調と32階調とを、1:3の存在比でそれぞれ異なるパターンで配列させたものである。但し、本変形例では、パターンP5〜P6が、4×4のマトリクス領域を有しており、それぞれの領域に31階調または32階調が配置されている。即ち、本変形例では、映像における4×4の画素領域に対して、ディザリング処理が施され、この4×4の画素領域において時間的かつ空間的に階調の平均化がなされる。
このように、ディザリング処理で用いるマスクのパターンは4×4のマトリクスとしてもよく、この場合であっても、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。即ち、マスクパターンとしては、上記2×2のパターンに限られない。
また、上記実施の形態や変形例では、31階調と32階調とを1:3の存在比で配列させた4つのマスクを用いて、ディザリング処理を行う場合を例に挙げて説明したが、ディザリング処理で使用するマスクの枚数、階調の種類や数等はこれに限定されない。また、上記実施の形態等では、m×nのマスクパターンにおいて、m=n(2×2または4×4)の場合を例に挙げて説明したが、m×nが2以上となっていれば、mとnは互いに異なる整数同士であってもよい。但し、各マスクの面全体(m×nの画素領域)の階調の平均と、全マスクパターンにおける画素毎の階調の平均が、それぞれ目標の中間調となるようにパターンを設定する。また、各マスクパターンを時分割で表示した場合に、マスク毎のパターンが目立ったり、マスク同士の切り替えによってパターンの動きが見えたりすることのないように、各パターンを適宜設定することが望ましい。
<変形例5>
図16は、変形例5に係る映像表示システム(マルチビューシステム)における映像表示動作の概要を模式的に表したものである。本変形例では、これまで説明した立体映像表示動作の代わりに、複数人の観察者(ここでは、2人の観察者)に対し、互いに異なる複数(ここでは、2つ)の映像を個別に表示させることを可能とするマルチ映像表示動作を行う。
本変形例のマルチビューシステムでは、1人目の観察者に対応する第1の映像信号に基づく第1の映像と、2人目の観察者に対応する第2の映像信号に基づく第2の映像とが、時分割で交互に表示される。即ち、これまでは、シャッター眼鏡6における左眼用レンズ6Lおよび右眼用レンズ6R毎にそれぞれ対応する左眼用映像および右眼用映像が表示されるのに対し、本変形例では、観察者(ユーザ)毎にそれぞれ対応する複数の映像が表示される。
具体的には、図16(A)に示したように、第1の映像V1を表示しているときには、制御信号CTL1により、観察者71が用いるシャッター眼鏡61において、右眼用レンズ6Rおよび左眼用レンズ6Lの双方が開状態となっている。また、制御信号CTL2により、観察者72が用いるシャッター眼鏡62において、右眼用レンズ6Rおよび左眼用レンズ6Lの双方が閉状態となっている。即ち、観察者71のシャッター眼鏡61では、第1の映像V1に基づく表示光LV1を透過させ、観察者72のシャッター眼鏡62では、この表示光LV1を遮断させる。
一方、図16(B)に示したように、第2の映像V2を表示しているときには、制御信号CTL2により、観察者72が用いるシャッター眼鏡62において、右眼用レンズ6Rおよび左眼用レンズ6Lの双方が開状態となっている。また、制御信号CTL1により、観察者71が用いるシャッター眼鏡61において、右眼用レンズ6Rおよび左眼用レンズ6Lの双方が閉状態となっている。即ち、観察者72のシャッター眼鏡62では、第2の映像V2に基づく表示光LV2を透過させ、観察者71のシャッター眼鏡61では、この表示光LV2を遮断させる。
このような状態が時分割で交互に繰り返されることにより、2人の観察者71,72は、互いに異なる映像(映像V1,V2)を個別に観察することが可能となる。
本変形例にように、マルチ映像表示動作を行う場合においても、上記実施の形態および変形例等で説明したディザリング処理を適用することが可能であり、上記実施の形態等と同様の作用により同等の効果を得ることができる。
尚、本変形例では、2人の観察者において互いに異なる2つの映像を個別に観察する場合について説明したが、3人以上の観察者において互いに異なる3つ以上の映像を個別に観察する場合にも、本発明を適用することが可能である。また、映像の数とシャッター眼鏡の数は必ずしも同一でなくともよい。即ち、ある1つの映像に対応して開閉動作を行うシャッター眼鏡を複数個用意し、1つの映像を複数人の観察者で観察するようにしてもよい。
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、立体映像表示を行う場合において、左眼用映像および右眼用映像の書き込みを各2回(または1回)ずつ行う場合を例に挙げて説明したが、映像の書き込み回数は、これに限定されず、それぞれ3回以上書き込むようにしてもよい。
また、上記実施の形態等では、表示装置の一例として、液晶素子を用いて構成された液晶表示部を備えた液晶表示装置を挙げて説明したが、本発明は他の種類の表示装置にも適用することが可能である。具体的には、例えばPDP(Plasma Display Panel)や有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイなどを用いた表示装置にも適用することが可能である。
更に、上記実施の形態等において説明した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされるようになっている。このようなプログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体に予め記録してさせておくようにしてもよい。
加えて、上記実施の形態等では、シャッター眼鏡を用いた立体映像表示システムやマルチビューシステムにおいて、ディザリング処理を行う例を挙げて説明したが、この他にも例えばフィールドシーケンシャル(FS)方式を用いた映像表示装置に適用可能である。このFS方式の映像表示装置では、1フレーム期間を3分割し、R,G,Bの各色に対応した映像を順次書き込むと共に、各映像の書き込みに同期してバックライトからR,G,Bの色光を発光させる。このFS方式に本発明のディザリング処理を適用する場合には、R,G,Bの各表示期間において、マスクの全パターンが切り替わるように制御すればよい。
1…液晶表示装置、2…液晶表示パネル、20…画素、21…TFT素子、22…液晶素子、23…補助容量素子、3…バックライト、41…映像信号処理部、42…ディザリング処理部、43…シャッター制御部、44…LUT、45…タイミング制御部、50…バックライト駆動部、51…データドライバ、52…ゲートドライバ、6…シャッター眼鏡、6L…左眼用レンズ、6R…右眼用レンズ、7,71,72…観察者(ユーザ)、Din,D1,D2…映像信号、CTL,CTL1,CTL2…制御信号、D…データ線、G…ゲート線、Cs…補助容量線、L…左眼用映像、R…右眼用映像、V1,V2…映像、TonL,TonR…シャッター開期間、LL,LR,LV1,LV2…表示光。

Claims (7)

  1. 互いに異なるタイミングで開閉動作を行う複数のシャッター機構のそれぞれに対応する映像を時分割で切り替えて表示する表示部と、
    複数の階調を互いに異なるパターンで2次元配列させてなる複数のマスクを用いて、入力された映像に対してディザリング処理を行うと共に、その全てのマスクが、各シャッター機構の開期間において順次切り替わるように制御して、前記ディザリング処理後の映像を前記表示部へ供給するディザリング処理部と
    を備えた映像表示装置。
  2. 前記表示部は、単位フレーム期間において、互いに視差を有する左眼用映像および右眼用映像の書き込みをn回(nは1以上の整数)ずつそれぞれ連続して行う
    請求項1に記載の映像表示装置。
  3. 前記ディザリング処理部は、各マスクが前記単位フレーム期間毎に切り替わるように制御する
    請求項2に記載の映像表示装置。
  4. 前記ディザリング処理部は、各マスクが前記単位フレーム期間内において順次切り替わると共に、その切り替えの順序が前記単位フレーム期間毎に異なるように制御する
    請求項2に記載の映像表示装置。
  5. 前記ディザリング処理部は、階調表現を拡張した後、色度調整処理を行う
    請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の映像表示装置。
  6. 前記ディザリング処理部は、前記シャッター機構の種類毎に異なる色度調整パラメータを用いて前記色度調整処理を行う
    請求項5に記載の映像表示装置。
  7. 互いに異なるタイミングで開閉動作を行う複数のシャッター機構と、
    各シャッター機構に対応する映像を時分割で切り替えて表示する表示部と、
    複数の階調を互いに異なるパターンで2次元配列させてなる複数のマスクを用いて、入力された映像に対してディザリング処理を行うと共に、その全てのマスクが、各シャッター機構の開期間において順次切り替わるように制御して、前記ディザリング処理後の映像を前記表示部へ供給するディザリング処理部と
    を備えた映像表示システム。
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