JP2012175601A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】立体画像の表示時に画像が二重に見えることを防止し得る画像表示装置を提供する。
【解決手段】本発明のプロジェクター１（画像表示装置）は、画像を表示する画像表示部２と、画像表示部２に入力される画像情報が立体画像情報である場合に、画像情報が立体画像情報以外の画像情報である場合に比べて画像のコントラストを低下させるための画像処理を行う画像処理部２４と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像表示装置に関する。

投射型表示装置を用いて、表示画像を立体的に表現する技術が提案されている。これは、観察者が右眼と左眼の視点分だけずれた２つの画像、いわゆる視差画像をそれぞれの眼で選択的に見ることで、表示画像を立体的に視認できるものである。

この種の立体画像表示を実現する一つの手段として、右眼用画像と左眼用画像とをフレーム毎に時分割で交互に表示することで立体映像を視認可能とした立体映像表示装置が提案されている（下記の特許文献１参照）。この立体映像表示装置を使用する場合、観察者は、右眼と左眼を交互に開閉するシャッター眼鏡を着用する。シャッター眼鏡の各眼の開閉の切り換えと右眼用画像、左眼用画像の表示の切り換えとが同期しており、観察者は、右眼用画像を右眼で、左眼用画像を左眼でそれぞれ選択的に視認する。これにより、観察者は立体映像を視認することができる。

特開２００９−２３２２４９号公報

上述したように、特許文献１の立体映像表示装置では、シャッター眼鏡の各眼の開閉動作と右眼用画像、左眼用画像の表示の切り換え動作を同期させている。すなわち、右眼用画像の表示期間でシャッター眼鏡の右眼を開き、左眼用画像の表示期間でシャッター眼鏡の左眼を開くことにより、右眼用画像を右眼のみで、左眼用画像を左眼のみで選択的に視認することができる。しかしながら、実際にはシャッター眼鏡の開閉動作と表示の切り換え動作との間でタイミングのずれがあるため、右眼用画像が左眼に映り込み、左眼用画像が右眼に映り込む現象、いわゆるクロストークが発生する。これにより、立体画像の表示時に画像が二重に見えるという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、立体画像の表示時に画像が二重に見えることを防止し得る画像表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の画像表示装置は、画像を表示する画像表示部と、前記画像表示部に入力される画像情報が立体画像情報である場合に、前記画像情報が立体画像情報以外の画像情報である場合に比べて前記画像のコントラストを低下させるための画像処理を行う画像処理部と、を備えたことを特徴とする。

本発明者は、立体画像表示時のクロストークに起因する二重像は、表示のコントラストが高いときにより見えやすくなることを見出した。本発明の画像表示装置によれば、画像処理部が、画像表示部に入力される画像情報が立体画像情報である場合に、画像情報が立体画像情報以外の画像情報である場合に比べて画像のコントラストを低下させる画像処理を行うため、クロストークが生じたとしても二重像が見えにくくなり、立体画像の表示品位を上げることができる。

本発明の画像表示装置においては、前記画像表示部に入力される画像情報が立体画像情報であるか否かを判定する画像情報判定部を備え、前記画像処理部が、前記画像情報判定部によって前記画像情報が立体画像情報であると判定された場合に前記画像処理を行う構成とすることが望ましい。
この構成によれば、入力された画像情報が立体画像情報であるか否かを画像情報判定部が判定し、画像情報が立体画像情報であると判定された場合に画像処理部が画像処理を行うため、使用者が立体画像であるか否かを判断する必要がなく、使い勝手の良い装置とすることができる。

本発明の画像表示装置において、前記画像処理部は、前記画像情報に対応する入力信号と前記画像表示部の出力光量とのガンマ特性において、前記入力信号が０％であるときの前記出力光量を０％より大きい値に設定することが望ましい。
この構成によれば、入力信号が０％のときの出力光量が０％より大きい値に設定されることで全体的な黒表示の輝度が高くなり、いわゆる黒が浮いた状態となる。これにより、クロストークによる黒表示部での光漏れが目立ちにくくなり、二重像が視認されるのを効果的に防止することができる。

本発明の画像表示装置においては、前記画像表示部が、右眼用画像と左眼用画像とを時分割で交互に表示することが望ましい。
立体画像表示の方式には、シャッター眼鏡を用いる時分割方式、偏光眼鏡を用いる偏光方式、分光眼鏡を用いる波長分割方式など、種々のものがあるが、一般に時分割方式はクロストークの発生が少ないと言われている。したがって、この構成によれば、コントラストの低下の度合いを少なく抑えることができ、立体画像の表示品位を総合的に高めることができる。

本発明の一実施形態のプロジェクターの画像表示部を示す概略構成図である。 プロジェクターの回路部の構成を示す図である。 回路部の動作を示すフローチャートである。 プロジェクターのガンマ特性を示す図である。 二重像の見え方を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、赤色光変調用、緑色光変調用、青色光変調用の３組の液晶ライトバルブを備えた、いわゆる３板式の液晶プロジェクターであり、右眼用画像と左目用画像からなる立体画像の表示が可能なプロジェクターの例である。

図１は、本実施形態のプロジェクターの画像表示部を示す概略構成図である。図２は、本実施形態のプロジェクターの回路部の構成を示す図である。図３は、回路部の動作を示すフローチャートである。図４は、本実施形態のプロジェクターのガンマ特性の一例を示す図である。図５は、二重像の見え方を説明するための図である。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

本実施形態のプロジェクター１の画像表示部２は、図１に示すように、光源３、ダイクロイックミラー４，５、反射ミラー６，７，８、入射レンズ９、リレーレンズ１０、射出レンズ１１、液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ、クロスダイクロイックプリズム１３、投射レンズ１４等から構成されている。その他、光源３から射出される光の照度分布を均一化するためのインテグレータ光学系、光源３から射出される光の偏光状態を液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂで用いる偏光に揃える偏光変換光学系を備えていても良い。

光源３は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の放電灯１６と、放電灯１６の光を反射するリフレクター１７とから構成されている。ダイクロイックミラー４は、光源３からの白色光に含まれる赤色光ＬＲを透過させるとともに、青色光ＬＢと緑色光ＬＧとを反射する機能を有している。ダイクロイックミラー５は、青色光ＬＢを透過させるとともに、緑色光ＬＧを反射する機能を有している。よって、ダイクロイックミラー４を透過した赤色光は反射ミラー６で反射されて、赤色光用液晶ライトバルブ１２Ｒに入射される。また、ダイクロイックミラー４で反射された緑色光ＬＧは、ダイクロイックミラー５によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ１２Ｇに入射される。

さらに、ダイクロイックミラー４で反射された青色光は、ダイクロイックミラー５を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ９、リレーレンズ１０、および射出レンズ１１を含むリレーレンズ系からなる導光光学系１８が設けられている。この導光光学系１８を介して青色光が青色光用液晶ライトバルブ１２Ｂに入射される。

各液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム１３に入射する。このクロスダイクロイックプリズム１３は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ１４によってスクリーン１９上に投影され、画像が拡大表示される。

本実施形態では、画像表示部２に立体画像情報が入力されたときに、右眼用画像と左眼用画像とが時分割で交互に切り替わりながら投射されるものとする。このとき、観察者は、画像の切り換えと同期して右眼と左眼が交互に開閉するシャッター眼鏡を着用することで立体画像を視認することができる。また、画像表示部２に平面画像情報が入力されたときには、平面画像が常時投射されるものとする。したがって、観察者は、入力された画像情報に応じて、立体画像、平面画像のいずれかを適宜視認することができる。

本実施形態のプロジェクター１は、図１に示す画像表示部２の他、図２に示すように、画像情報判定部２１、直流電源部２２、放電灯点灯部２３、画像処理部２４等からなる回路部２５を備えている。また、使用者側を含めたプロジェクションシステム２６は、プロジェクター１と、シャッター眼鏡２７と、を備えている。

以下、回路部２５の構成とともに、回路部２５の動作を図３のフローチャートを用いて説明する。
画像情報判定部２１は、画像信号変換部２８と、ＣＰＵ２９（Central Processing Unit）と、を備えている。画像情報判定部２１は、投影対象となる画像情報が、所定の切り換えタイミングで右眼用画像と左眼用画像とを切り換えて交互に出力するための立体画像情報であるか否かを判定するものである。

まず、画像信号変換部２８に画像信号（輝度−色差信号やアナログ信号など）が入力される（図３のステップＳ１）。
次に、画像信号変換部２８は、外部から入力された画像信号ＳＧ１を所定のワード長のデジタルＲＧＢ信号に変換して画像信号ＳＧ２Ｒ，ＳＧ２Ｇ，ＳＧ２Ｂを生成する（図３のステップＳ２）。このとき、画像信号変換部２８は、画像信号として、所定のタイミングで右眼用画像と左眼用画像とが交互に切り換わる立体画像情報が入力された場合には、右眼用画像と左眼用画像との切り換えタイミングに基づいて、同期信号ＳＧ３をＣＰＵ２９に供給する。

ＣＰＵ２９は、同期信号ＳＧ３に基づいて、投影対象となる画像情報が右眼用画像と左眼用画像とを交互に切り換えて出力する立体画像情報であるか否かを判定する（図３のステップＳ２）。画像情報が立体画像情報であるか否かの判定結果ＳＧ４は、画像処理部２４に出力される。

また、ＣＰＵ２９は、プロジェクター１の点灯開始から消灯に至るまでの動作を制御する。具体的には、ＣＰＵ２９は、通信信号ＳＧ５を介して点灯命令や消灯命令を放電灯点灯部２３に向けて出力する。また、ＣＰＵ２９は、通信信号ＳＧ６を介して放電灯点灯部２３から放電灯１６の点灯情報を受け取る。さらに、ＣＰＵ２９は、同期信号ＳＧ３に基づいて、画像信号ＳＧ１に同期してシャッター眼鏡２７を制御するための制御信号ＳＧ７を、有線または無線の通信手段を介してシャッター眼鏡２７に出力する。

画像処理部２４は、画像情報が立体画像情報ではない、例えば画像情報が平面画像情報であると判定された場合（図３の符号Ｂ１）には、３つの画像信号ＳＧ２Ｒ，ＳＧ２Ｇ，ＳＧ２Ｂに対してガンマ補正等を含む通常の画像処理を行う（図３のステップＳ５）。画像処理後、画像処理部２４は、液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂをそれぞれ駆動するための駆動信号ＳＧ８Ｒ，ＳＧ８Ｇ，ＳＧ８Ｂを生成し、それらの駆動信号ＳＧ８Ｒ，ＳＧ８Ｇ，ＳＧ８Ｂを液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに供給する（図３のステップＳ６）。

一方、画像処理部２４は、画像情報が立体画像情報であると判定された場合（図３の符号Ｂ２）には、ガンマ特性の調整を行う（図３のステップＳ４）。具体的には、入力された画像信号と画像表示部の出力光量とのガンマ特性において、画像信号が０％であるときの出力光量を０％より大きい値に設定する。すなわち、ガンマ特性は、投射される画像のコントラストが低下する方向に設定される。

図４は、入力された画像信号と画像表示部２の出力光量との関係であるガンマ特性を示している。図４において、画像情報が平面画像情報である場合のガンマ特性を破線で示し、画像情報が立体画像情報である場合のガンマ特性を実線で示している。図４の横軸は入力信号（％、最大値を１００％とする）を示し、縦軸は出力光量（％、最大値を１００％とする）を示している。なお、ここではガンマ値を１とした例を示すが、ガンマ値は所望の値に適宜設定でき、例えば良く用いられる２．２などとしても良い。

図４に破線で示す平面画像情報におけるガンマ特性においては、画像信号が０％であるときの出力光量が０％に設定されている。これに対して、図４に実線で示す立体画像情報におけるガンマ特性においては、画像信号が０％であるときの出力光量が１０％に設定されている。なお、画像信号が１００％であるときの出力光量は１００％に設定されている。

したがって、画像処理部２４は、画像情報が立体画像情報であると判定された場合には、図４に実線で示すガンマ特性に基づくガンマ補正等を含む画像処理を３つの画像信号ＳＧ２Ｒ，ＳＧ２Ｇ，ＳＧ２Ｂに対して行う（図３のステップＳ５）。その後、画像処理部２４は、液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂをそれぞれ駆動するための駆動信号ＳＧ８Ｒ，ＳＧ８Ｇ，ＳＧ８Ｂを生成し、それら駆動信号ＳＧ８Ｒ，ＳＧ８Ｇ，ＳＧ８Ｂを液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに供給する（図３のステップＳ６）。

直流電源部２２は、外部の交流電源３０から供給される交流電圧を一定の直流電圧に変換し、トランス（図示しないが、直流電源部２２に含まれる）の２次側にある画像信号変換部２８、画像処理部２４、ＣＰＵ２９、およびトランスの１次側にある放電灯点灯部２３に直流電圧を供給する。

放電灯点灯部２３は、プロジェクター１の起動時に放電灯１６の一対の電極間に高電圧を発生させ、絶縁破壊を生じさせて放電路を形成し、以降、放電灯１６が放電を維持するための駆動電流Ｉ１を供給する。

液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、それぞれの駆動信号ＳＧ８Ｒ，ＳＧ８Ｇ，ＳＧ８Ｂに基づいて、上述の画像表示部２を介して各液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに入射される色光の輝度を変調する。

シャッター眼鏡２７は、右シャッター３２Ｒと左シャッター３２Ｌとを備えている。右シャッター３２Ｒおよび左シャッター３２Ｌは、制御信号ＳＧ７に基づいて開閉が制御される。使用者がシャッター眼鏡２７を装着した場合に、右シャッター３２Ｒが閉じられることにより右眼側の視野を遮ることができる。また、使用者がシャッター眼鏡２７を装着した場合に、左シャッター３２Ｌが閉じられることにより左眼側の視野を遮ることができる。右シャッター３２Ｒおよび左シャッター３２Ｌは、例えば液晶シャッターで構成することができる。

ここで、例えば黒地に白い矩形が手前側に飛び出したように見える立体画像を表示する場合を想定する。
この場合、スクリーン上に投影された左眼用画像は図５（Ａ）、右眼用画像は図５（Ｂ）のようになっており、双方の画像を比べると、白い矩形の位置が異なっている。ところが、左眼用画像と右眼用画像との切り換え動作とシャッター眼鏡の開閉動作との間でタイミングのずれが避けられないため、左眼用画像が右眼に映り込み、右眼用画像が左眼に映り込むクロストークが発生する。

このとき、実際に左眼で見える画像を図５（Ｃ）、（Ｄ）に示す。図５（Ｃ）は表示のコントラストが低い場合、図５（Ｄ）は表示のコントラストが高い場合、をそれぞれ示している。図５（Ｃ）、（Ｄ）において、符号Ａは左眼、右眼ともに白の領域であり、符号Ｂは左眼、右眼ともに黒の領域であり、符号Ｃは左眼が白、右眼が黒の領域であり、符号Ｄは左眼が黒、右眼が白の領域である。

この中で、クロストークによって像が二重に見える領域は符号Ｄの領域である。Ｄの領域では、本来、左眼で黒を見ているはずの領域に右眼用画像の白の部分が映り込んでしまい、グレーに視認される。図５（Ｄ）に示すように、表示のコントラストが高い場合には、このグレーの領域Ｄがくっきりと視認されてしまう。一方、図５（Ｃ）に示すように、表示のコントラストが低い場合には、周囲の黒地の領域Ｂの輝度が上がっていることでグレーの領域Ｄがあまり目立たない。

本実施形態のプロジェクター１においては、画像表示部２に入力された画像情報が立体画像情報である場合、画像信号が０％のときの出力光量が１０％に設定されたガンマ特性に基づいてガンマ補正が行われる。その結果、白表示側はそれ程変化しないが、黒表示側の輝度が高くなり、いわゆる黒が浮いた状態となる。すなわち、表示のコントラストが低下した状態となる。これにより、図５（Ｃ）に示すように、クロストークによる黒表示部での光漏れが目立ちにくくなり、二重像が視認されるのを効果的に防止することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、画像情報が立体画像情報であるか否かを画像情報判定部が判定し、その判定結果に基づいて画像処理部がガンマ特性の調整を行う構成とした。この構成に代えて、プロジェクターが平面画像表示モードと立体画像表示モードとを備え、使用者がスイッチ等によって上記の２つの表示モードを選択できる構成になっており、立体画像表示モードが選択された際に上記のガンマ特性の調整を行う構成としても良い。

また、立体画像表示の方式として、シャッター眼鏡を用いる時分割方式の例を挙げたが、偏光眼鏡を用いる偏光方式、分光眼鏡を用いる波長分割方式に本発明を適用しても良い。また、上記実施形態では、画像表示装置としてプロジェクターの例を挙げたが、直視型の画像表示装置に本発明を適用しても良い。その他、画像表示装置の画像表示部、回路部の具体的な構成に関しては、上記実施形態に限ることなく、適宜変更が可能である。

１…プロジェクター（画像表示装置）、２…画像表示部、２１…画像情報判定部、２４…画像処理部。

Claims (4)

1. 画像を表示する画像表示部と、
   前記画像表示部に入力される画像情報が立体画像情報である場合に、前記画像情報が立体画像情報以外の画像情報である場合に比べて前記画像のコントラストを低下させるための画像処理を行う画像処理部と、を備えたことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記画像表示部に入力される画像情報が立体画像情報であるか否かを判定する画像情報判定部を備え、
   前記画像処理部は、前記画像情報判定部によって前記画像情報が立体画像情報であると判定された場合に前記画像処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記画像処理部は、前記画像情報に対応する入力信号と前記画像表示部の出力光量とのガンマ特性において、前記入力信号が０％であるときの前記出力光量を０％より大きい値に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 前記画像表示部が、右眼用画像と左眼用画像とを時分割で交互に表示することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の画像表示装置。