JP4792054B2 - 立体映像表示装置、立体映像表示方法及び液晶ディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は立体映像表示装置、立体映像表示方法及び液晶ディスプレイに関し、特に、左眼用映像と右眼用映像とを時分割により左眼用映像及び右眼用映像それぞれの表示期間ごとに交互に表示する液晶ディスプレイと、左眼及び右眼をそれぞれ閉鎖及び開放する左眼用シャッタ及び右眼用シャッタを有するシャッタ眼鏡とからなる立体映像表示装置、立体映像表示方法、及びこれに用いられる液晶ディスプレイに関するものである。

ブラウン管を用いて映像を表示するＣＲＴディスプレイによって、左眼用映像と右眼用映像とを時分割によりフレーム期間ごとに交互に表示し、ユーザが、左眼及び右眼をそれぞれ閉鎖及び開放する左眼用シャッタ及び右眼用シャッタを有するシャッタ眼鏡を着用することにより、ユーザに立体映像を表示する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、互いに視差が与えられた左眼用画像と右眼用画像とを時分割によりフレーム期間ごとに交互に表示し、左眼用画像を左眼で、右眼用画像を右眼でそれぞれ選択的に視認させるにあたり、各フレーム期間のうちの後半の期間、すなわち、フレーム期間の途中から終了時点までの一定期間Ｔを非視認状態とすることにより、直前のフレーム期間の残像と当該フレーム期間で視認すべき画像とのコントラスト比を向上させ、画像表示装置の残像によるちらつきを抑制する技術が開示されている。
特開２０００−４４５０号公報

ところで、映像を表示するディスプレイとしては、重量や設置面積がＣＲＴディスプレイよりも小さい液晶ディスプレイが普及している。ところが、上記のような技術をそのまま液晶ディスプレイを用いた装置に適用したとしても、ユーザには左眼用映像と右眼用映像とが混在した映像が表示されることになり、ＣＲＴディスプレイを用いたときのような立体映像をユーザに表示することができない。そのため、液晶ディスプレイにおいても、立体映像をユーザに表示することが可能な技術が望まれている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶ディスプレイを用いて立体映像を表示することが可能な立体映像表示装置、立体映像表示方法及び液晶ディスプレイを提供することにある。

本発明は、左眼用映像と右眼用映像とを時分割により交互に表示する液晶ディスプレイ
と、 左眼を閉鎖及び開放する左眼用シャッタと、右眼を閉鎖及び開放する右眼用シャッ
タとを有するシャッタ眼鏡と、を備え、前記液晶ディスプレイは、前記左眼用映像の複数
のフレームから構成される表示期間の最初のフレームにおいて第１左眼用フレームと、そ
の次のフレームにおいて前記第１左眼用フレームと同じ第２左眼用フレームとを順次表示
し、前記右眼用映像の複数のフレームから構成される表示期間の最初のフレームにおいて
第１右眼用フレームと、その次のフレームにおいて前記第１右眼用フレームと同じ第２右
眼用フレームとを順次表示し、前記シャッタ眼鏡は、前記液晶ディスプレイが表示する前
記左眼用映像及び前記右眼用映像のそれぞれの前記表示期間において、前記シャッタ眼鏡
の前記左眼シャッタ及び前記右眼シャッタに、前記左眼及び前記右眼のそれぞれを開放さ
せる、立体映像表示装置である。

また本発明は、液晶ディスプレイが、左眼用映像と右眼用映像とを時分割により交互に
表示し、シャッタ眼鏡が、左眼用シャッタにより左眼を閉鎖及び開放し、右眼用シャッタ
により右眼を閉鎖及び開放し、前記液晶ディスプレイは、前記左眼用映像の複数のフレー
ムから構成される表示期間の最初のフレームにおいて第１左眼用フレームと、その次のフ
レームにおいて前記第１左眼用フレームと同じ第２左眼用フレームとを順次表示し、前記
右眼用映像の複数のフレームから構成される表示期間の最初のフレームにおいて第１右眼
用フレームと、その次のフレームにおいて前記第１右眼用フレームと同じ第２右眼用フレ
ームとを順次表示し、前記シャッタ眼鏡は、前記液晶ディスプレイが表示する前記左眼用
映像及び前記右眼用映像のそれぞれの前記表示期間において、前記シャッタ眼鏡の前記左
眼シャッタ及び前記右眼シャッタに、前記左眼及び前記右眼のそれぞれを開放させる、立
体映像表示方法である。

さらに本発明は、左眼用映像と右眼用映像とを時分割により交互に表示する液晶ディス
プレイであって、前記左眼用映像の複数のフレームから構成される表示期間の最初のフレ
ームにおいて第１左眼用フレームと、その次のフレームにおいて前記第１左眼用フレーム
と同じ第２左眼用フレームとを順次表示し、前記右眼用映像の複数のフレームから構成さ
れる表示期間の最初のフレームにおいて第１右眼用フレームと、その次のフレームにおい
て前記第１右眼用フレームと同じ第２右眼用フレームとを順次表示する、液晶ディスプレ
イである。

本発明の立体映像表示装置、立体映像表示方法及び液晶ディスプレイによれば、液晶ディスプレイを用いて立体映像を表示することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態に係る立体映像表示装置、立体映像表示方法及び液晶ディスプレイについて添付図面を参照して説明する。

図１及び図２は、第１実施形態に係る立体映像表示装置の構成例を示す図であり、それぞれ液晶シャッタＬ、液晶シャッタＲを閉鎖している状態を示す図である。本実施形態の立体映像表示装置は、液晶ディスプレイによって、左眼用映像と右眼用映像とを時分割によりフレーム期間ごとに交互に表示し、ユーザが、左眼及び右眼をそれぞれ閉鎖及び開放する左眼用シャッタ及び右眼用シャッタを有するシャッタ眼鏡を着用することにより、ユーザに立体映像を表示するためのものである。

図１及び図２に示すように、本実施形態の立体映像表示装置は、映像データ出力装置１０１、液晶ディスプレイ１０２、液晶シャッタ制御部１０３、及びシャッタ眼鏡１１１を備えている。シャッタ眼鏡１１１は、液晶シャッタＬ（左眼用シャッタ）１０４、液晶シャッタＲ（右眼用シャッタ）１０５を有している。

映像データ出力装置１０１は、液晶ディスプレイ１０２から映像出力するフレームデータ１０６を液晶ディスプレイ１０２に送り出す装置である。本実施形態では、映像データ出力装置１０１は、左眼用映像及び右眼用映像それぞれの表示期間ごとに左眼用の映像データ、右眼用の映像データを順番に送出する。後述するように、左眼用の映像データ及び右眼用の映像データは、それぞれ、第１左眼用フレーム及び第２左眼用フレーム、並びに第１右眼用フレーム及び第２右眼用フレームを表示するためのデータを含んでいる。

これらの第１左眼用フレーム及び第２左眼用フレーム、並びに第１右眼用フレーム及び第２右眼用フレームのそれぞれは、液晶ディスプレイ１０２に表示される映像のちらつきを防止するため、６０フレーム／秒以上、より好ましくは１２０フレーム／秒以上の頻度で液晶ディスプレイ１０２に表示される。

映像データ出力装置１０１は、同時にフレームのステータスを知らせるフレーム制御信号１０７を出力する。さらに、映像データ出力装置１０１は、液晶ディスプレイ１０２のバックライトの点灯を制御するバックライト制御信号１１０を液晶ディスプレイ１０２に送出する。

液晶ディスプレイ１０２は、映像データ出力装置１０１より出力されたフレームデータ１０６を映像として出力する装置である。

液晶シャッタ制御部１０３は、液晶シャッタＬ１０４、液晶シャッタＲ１０５を、それぞれ液晶シャッタＬ制御信号１０８及び液晶シャッタＲ制御信号１０９により、それらのＯＰＥＮ／ＣＬＯＳＥを制御する。図１では、液晶シャッタＲ１０５がＯＰＥＮであり（開放）、液晶シャッタＬ１０４がＣＬＯＳＥである（閉鎖）状態を示している。一方、図２では、液晶シャッタＬ１０４がＯＰＥＮであり（開放）、液晶シャッタＲ１０５がＣＬＯＳＥである（閉鎖）状態を示している。

シャッタ眼鏡１１１の液晶シャッタＬ１０４は、シャッタ眼鏡の左側のレンズとして使用されるためのものである。シャッタ状態がＯＰＥＮのときには、ユーザの左眼には、液晶ディスプレイ１０２の表示映像が見えるが、シャッタ状態がＣＬＯＳＥのときには何も見えないようになっている。

シャッタ眼鏡１１１の液晶シャッタＲ１０５は、シャッタ眼鏡の右側のレンズとして使用されるためのものである。シャッタ状態がＯＰＥＮのときには、ユーザの右眼には、液晶ディスプレイ１０２の表示映像が見えるが、シャッタ状態がＣＬＯＳＥのときには何も見えないようになっている。

図３は、フレームデータ及び各制御信号を示すタイミングチャートである。フレームデータ１０６は、液晶ディスプレイ１０２に出力する映像データである。本実施形態において、映像データ出力装置１０１は、右眼用の映像、左眼用の映像を順番に送り出す。後述するように、右眼用の映像及び左眼用の映像の映像は各々２つのフレームからなるが、図３においては、右眼用の映像及び左眼用の映像の概略を示す。

フレーム制御信号１０７は、フレームデータ１０６のステータスを示すものである。図３に示すように、本実施形態においては、映像データ出力装置１０１は、左眼用のフレームデータ１０６の出力時にフレーム制御信号１０７＝Ｌを出力し、右眼用のフレームデータ１０６の出力時にフレーム制御信号１０７＝Ｈを出力する。

液晶シャッタＬ制御信号１０８は、液晶シャッタＬ１０４のＯＰＥＮ／ＣＬＯＳＥを制御するための信号である。液晶シャッタＲ制御信号１０９は、液晶シャッタＲ１０５のＯＰＥＮ／ＣＬＯＳＥを制御するための信号である。これらの信号パターンについては後述する。

バックライト制御信号１１０は、液晶ディスプレイ１０２のバックライトを制御する信号である。バックライト制御信号１１０は、Ｈのときバックライト点灯を示し、Ｌのときバックライト消灯を示す。本実施形態においては、液晶ディスプレイ１０２の使用中はバックライトが点灯されるため、映像データ出力装置１０１は、バックライト制御信号１１０＝Ｈを出力し続ける。

なお、本実施形態の立体映像表示装置は、パーソナルコンピュータにて実施することが可能であり、この場合、映像データ出力装置１０１はパーソナルコンピュータであり、液晶ディスプレイ１０２は液晶モニタであり、液晶シャッタ制御部１０３は外付けの機器として構成される。この場合、立体的なＣＡＤ（Computer Aided Design）データ等をユーザは視ることができる。ただし、一般的な液晶モニタはフレームレータが６０Ｈｚのものが多いことに留意する必要がある。

一方、本実施形態の立体映像表示装置は、液晶テレビジョンにて実施することも可能であり、この場合、映像データ出力装置１０１は液晶テレビジョン内部の映像出力部であり、液晶ディスプレイ１０２は液晶テレビジョン内部の液晶パネルであり、液晶シャッタ制御部１０３は外付けの機器として構成される。この場合、立体視可能なソフトウェアの視聴を現行の家庭用テレビジョンで実現することが可能となる。

以下、本実施形態の立体映像表示装置の動作について説明する。本実施形態では、映像データ出力装置１０１よりフレームデータ１０６とフレーム制御信号１０７を出力する。フレームデータ１０６は、左眼用映像及び右眼用映像それぞれの表示期間ごとに右眼用の映像、左眼用の映像を順番に送り出す。液晶ディスプレイ１０２は、フレームデータ１０６を受け取ることで映像を出力する。

図４は、線順次性の液晶ディスプレイ１０２における映像の出力方法を示す図である。図４に示すように、液晶ディスプレイ１０２の画面における走査線は、液晶ディスプレイ１０２の画面における最上部の走査線１１から、走査線１２〜１８へと順次書き込まれる。図５は、図４のタイミングチャートである。図５に示すように、走査線１１にフレームのデータを出力しているデータ出力時間２０１が終了すると、走査線１２〜１８にそれぞれフレームのデータが順次出力される。走査線１８にフレームのデータを出力しているデータ出力時間２０２が終了すると、１枚目のフレームを書き終わってから、次のフレームの書き込みが始まるまでの時間である垂直ブランキング期間２０５が経過した後、再度、走査線１１〜１８にそれぞれ次のフレームのデータが順次出力される。

図３に戻り、液晶シャッタ制御部１０３はフレーム制御信号１０７を元に、液晶シャッタＬ１０４、液晶シャッタＲ１０５のＯＰＥＮ／ＣＬＯＳＥを制御する。液晶シャッタ制御部１０３は、液晶ディスプレイ１０２に右眼用の映像が出ているときには液晶シャッタＲ１０５をＯＰＥＮ（液晶シャッタＬ１０４をＣＬＯＳＥ）、左眼用の映像が出ているときには液晶シャッタＬ１０４をＯＰＥＮ（液晶シャッタＲ１０５をＣＬＯＳＥ）する。

基本的には、上記のような制御により立体映像を表示することができるようになるが、液晶ディスプレイにおける映像には、ＣＲＴディスプレイには無い液晶ディスプレイ特有のフレーム期間ごとの映像の「遅延」により、フレームごとの映像に絵の重なりが発生する。図６は、従来方法における液晶ディスプレイでの立体映像表示の問題点を示す図である。図６に示すように、実際の応答速度が遅い液晶ディスプレイのフレーム期間ごとの映像には、液晶ディスプレイの液晶応答時間（応答速度とも呼ぶ）２０６において、あるフレーム期間の映像（例えば、左眼用映像Ｌ）を、その次のフレーム期間の映像（例えば右眼用映像Ｒ）に描きかえるまでに、フレーム期間同士の映像に重複期間（絵の重なりが目立つ期間）が生じる。このため、単にフレーム期間ごとに左眼用シャッタ及び右眼用シャッタを交互に開閉しているだけでは、ユーザには、右眼用映像と左眼用映像とが重なった表示映像が眼に入ってしまい、立体視することができない。

このため、図６に示すように、液晶シャッタＬ制御信号１０８及び液晶シャッタＲ制御信号１０９を、液晶応答時間２０６を除いた期間だけHとし、液晶シャッタＬ１０４及び液晶シャッタＲ１０５それぞれをＯＰＥＮとすると、１枚のフレームが確定している時間である垂直ブランキング期間２０５が非常に短いため、画面全体が暗くなり、表示される立体映像が見難いという問題がある。

図７は、第１実施形態におけるフレームデータ及び液晶シャッタの制御方式を示すタイミングチャートである。図７に示すように、本実施形態においては、液晶ディスプレイ１０２は、左眼用映像の表示期間において第１左眼用フレームＬ１と、第１左眼用フレームＬ１と同じ映像の第２左眼用フレームＬ２を順次表示し、右眼用映像の表示期間において第１右眼用フレームＲ１と、第１右眼用フレームＲ１と同じ映像の第２右眼用フレームＲ２を順次表示する。

液晶シャッタＬ制御信号１０８及び液晶シャッタＲ制御信号１０９は、左眼用映像及び右眼用映像のそれぞれの表示期間から液晶応答時間２０６を除いた期間にそれぞれＨとされ、液晶シャッタＬ１０４及び液晶シャッタＲ１０５はそれぞれＯＰＥＮとされる。すなわち、液晶シャッタＬ制御信号１０８及び液晶シャッタＲ制御信号１０９は、第１右眼用フレームＲ１及び第１左眼用フレームＬ１の期間における垂直ブランキング期間２０５と、第２右眼用フレームＲ２及び第２左眼用フレームＬ２の期間とを合わせた期間にそれぞれＨとされ、液晶シャッタＬ１０４及び液晶シャッタＲ１０５はそれぞれＯＰＥＮとされる。

本実施形態では、上記構成により、右眼用映像及び左眼用映像の表示期間において、同じ映像のフレームを２度続けて表示することにより、右眼用映像及び左眼用映像のフレームが確定している時間を延ばすことができるため、表示される立体画像を見易いものとすることが可能となる。特に、第１左眼用フレームＬ１及び第２左眼用フレームＬ２、並びに第１右眼用フレームＲ１及び第２右眼用フレームＲ２のそれぞれは６０フレーム／秒以上の頻度で表示されるため、液晶ディスプレイ１０２に表示される映像のちらつきを防止し、表示される立体映像をより見易いものとすることができる。

以下、本発明の第２実施形態について説明する。図８は、第２実施形態におけるフレームデータ及び液晶シャッタの制御方式を示すタイミングチャートである。本実施形態では、液晶ディスプレイ１０２は、左眼用映像の表示期間において、第１左眼用フレームＬ１と、黒画像である第２左眼用フレームＬ２とを順次表示し、右眼用映像の表示期間において、第１右眼用フレームＲ１と、黒画像である第２右眼用フレームＲ２とを順次表示する。

上記第１実施形態と同様に、液晶シャッタＬ制御信号１０８及び液晶シャッタＲ制御信号１０９は、左眼用映像及び右眼用映像のそれぞれの表示期間から液晶応答時間２０６を除いた期間にそれぞれＨとされ、液晶シャッタＬ１０４及び液晶シャッタＲ１０５はそれぞれＯＰＥＮとされる。すなわち、液晶シャッタＬ制御信号１０８及び液晶シャッタＲ制御信号１０９は、第１右眼用フレームＲ１及び第１左眼用フレームＬ１の期間における垂直ブランキング期間２０５と、第２右眼用フレームＲ２及び第２左眼用フレームＬ２の黒画像の期間とを合わせた期間にそれぞれＨとされ、液晶シャッタＬ１０４及び液晶シャッタＲ１０５はそれぞれＯＰＥＮとされる。

本実施形態では、上記構成により、左眼用映像及び右眼用映像の表示期間において、左眼用映像及び右眼用映像それぞれのフレームを表示した後、続けて黒画像のフレームを表示する。左眼用映像及び右眼用映像それぞれのフレーム間に黒画像のフレームを挿入したことにより、左眼用映像及び右眼用映像のフレーム同士が重なる時間をなくすことができ、表示される立体画像を見易いものとすることが可能となる。加えて、左眼用映像及び右眼用映像それぞれのフレーム間に黒画像のフレームを挿入したことにより、表示される画像をより明瞭なものとすることが可能となる。なお、黒画像のフレームを挿入したことによる画面の暗さは、液晶ディスプレイ１０２のバックライトの光量を増やすことにより、補うことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。

第１実施形態に係る立体映像表示装置の構成例を示す図であり、液晶シャッタＬを閉鎖している状態を示す図である。 第１実施形態に係る立体映像表示装置の構成例を示す図であり、液晶シャッタＲを閉鎖している状態を示す図である。 フレームデータ及び各制御信号を示すタイミングチャートである。 線順次性の液晶ディスプレイにおける映像の出力方法を示す図である。 図４のタイミングチャートである。 従来方法における液晶ディスプレイでの立体映像表示の問題点を示す図である。 第１実施形態におけるフレームデータ及び液晶シャッタの制御方式を示すタイミングチャートである。 第２実施形態におけるフレームデータ及び液晶シャッタの制御方式を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８…走査線、１０１…映像データ出力装置、１０２…液晶ディスプレイ、１０３…液晶シャッタ制御部、１０４…液晶シャッタＬ、１０５…液晶シャッタＲ、１０６…フレームデータ、１０７…フレーム制御信号、１０８…液晶シャッタＬ制御信号、１０９…液晶シャッタＲ制御信号、１１０…バックライト制御信号、１１１…シャッタ眼鏡、２０１，２０２，２０３，２０４…データ出力時間、２０５…垂直ブランキング期間、Ｌ１…第１左眼用フレーム、Ｌ２…第２左眼用フレーム、Ｒ１…第１右眼用フレーム、Ｒ２…第２右眼用フレーム。

Claims (6)

1. 左眼用映像と右眼用映像とを時分割により交互に表示する液晶ディスプレイと、
   左眼を閉鎖及び開放する左眼用シャッタと、右眼を閉鎖及び開放する右眼用シャッタと
   を有するシャッタ眼鏡と、
   を備え、
   前記液晶ディスプレイは、前記左眼用映像の複数のフレームから構成される表示期間の
   最初のフレームにおいて第１左眼用フレームと、その次のフレームにおいて前記第１左眼
   用フレームと同じ第２左眼用フレームとを順次表示し、前記右眼用映像の複数のフレーム
   から構成される表示期間の最初のフレームにおいて第１右眼用フレームと、その次のフレ
   ームにおいて前記第１右眼用フレームと同じ第２右眼用フレームとを順次表示し、
   前記シャッタ眼鏡は、前記液晶ディスプレイが表示する前記左眼用映像及び前記右眼用
   映像のそれぞれの前記表示期間において、前記シャッタ眼鏡の前記左眼シャッタ及び前記
   右眼シャッタに、前記左眼及び前記右眼のそれぞれを開放させる、立体映像表示装置。
2. 前記液晶ディスプレイは、前記第１及び第２左眼用フレーム、並びに前記第１及び第２
   右眼用フレームのそれぞれを、６０フレーム／秒以上の頻度で表示する、請求項１に記載
   の立体映像表示装置。
3. 液晶ディスプレイが、左眼用映像と右眼用映像とを時分割により交互に表示し、
   シャッタ眼鏡が、左眼用シャッタにより左眼を閉鎖及び開放し、右眼用シャッタにより
   右眼を閉鎖及び開放し、
   前記液晶ディスプレイは、前記左眼用映像の複数のフレームから構成される表示期間の
   最初のフレームにおいて第１左眼用フレームと、その次のフレームにおいて前記第１左眼
   用フレームと同じ第２左眼用フレームとを順次表示し、前記右眼用映像の複数のフレーム
   から構成される表示期間の最初のフレームにおいて第１右眼用フレームと、その次のフレ
   ームにおいて前記第１右眼用フレームと同じ第２右眼用フレームとを順次表示し、
   前記シャッタ眼鏡は、前記液晶ディスプレイが表示する前記左眼用映像及び前記右眼用
   映像のそれぞれの前記表示期間において、前記シャッタ眼鏡の前記左眼シャッタ及び前記
   右眼シャッタに、前記左眼及び前記右眼のそれぞれを開放させる、立体映像表示方法。
4. 前記液晶ディスプレイは、前記第１及び第２左眼用フレーム、並びに前記第１及び第２
   右眼用フレームのそれぞれを、６０フレーム／秒以上の頻度で表示する、請求項３に記載
   の立体映像表示方法。
5. 左眼用映像と右眼用映像とを時分割により交互に表示する液晶ディスプレイであって、
   前記左眼用映像の複数のフレームから構成される表示期間の最初のフレームにおいて第
   １左眼用フレームと、その次のフレームにおいて前記第１左眼用フレームと同じ第２左眼
   用フレームとを順次表示し、前記右眼用映像の複数のフレームから構成される表示期間の
   最初のフレームにおいて第１右眼用フレームと、その次のフレームにおいて前記第１右眼
   用フレームと同じ第２右眼用フレームとを順次表示する、液晶ディスプレイ。
6. 前記第１及び第２左眼用フレーム、並びに前記第１及び第２右眼用フレームのそれぞれ
   を、６０フレーム／秒以上の頻度で表示する、請求項５に記載の液晶ディスプレイ。

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