JP5029608B2 - 画像処理装置及び表示装置並びに画像表示システム - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置及び表示装置に関し、特に、特定の使用者・認証された人にその内容を提示するための装置及びシステムに関する。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイをはじめとするフラットパネルディスプレイは、携帯電話端末といったモバイル機器から、街頭に設置される公衆ディスプレイといった大型装置にまで幅広く適用されている。こういったディスプレイの多くは、広視野角、高輝度、高画質といった点に開発の重点が置かれており、どのような角度からでも、きれいに見やすく表示することが求められてきた。

一方、ディスプレイで表示するコンテンツの中には、秘密情報やプライベートデータなど他人には見られたくないものもある。よって、情報機器の発達に伴うユビキタス化が進展する現在、不特定の人たちがいる公衆下であっても、他の人に表示コンテンツを見られないようにすることも重要な課題となっている。
加えて、オフィス内においても、座席の後ろを通る人に見られたくない秘密情報を扱う場合もある。

携帯電話端末などの中には、光学的な遮蔽板（ルーバー）を設けて、特定の方向からのみ表示内容を視認できるようなディスプレイが搭載されているものもある。しかし、それでもユーザの真後ろからは表示内容を盗み見ることができてしまうため、機密保持の点からは十分であるとは言えない。

これらの問題を解決するための関連技術としては、特許文献１に開示される「画像表示装置」がある。この画像表示装置は、画像選択機能を有する眼鏡をユーザに着用させることによって、眼鏡をかけた者（ユーザ）にのみ特定の画像（以下、秘密画像という）を視認可能とし、それ以外の者には別の画像（以下、公衆画像という）を提示する装置である。

具体的には、図１に示す画像形成装置は、１フレーム分の入力画像信号１１をフレーム信号１３に基づいて画像情報蓄積メモリ１２に蓄積する。その後、フレーム周期の２倍の速度でメモリ１２から画像情報を読み出し（すなわち、１フレーム期間中に２回読み出し）、最初に読み出した信号は２分の１に圧縮して第一画像信号１４として合成回路１５に入力し、次に読み出した画像信号は彩度及び輝度を変換した後、第二画像信号１７として合成回路１５に入力する。従って、画像表示部１８には、第一画像信号１４と第二画像信号１７とが交互に表示される。

一方、フレーム信号１３は、眼鏡シャッタタイミング発生回路１９にも入力される。眼鏡シャッタタイミング発生回路１９は、眼鏡２１のシャッタを駆動し、第二画像信号１７による画像がユーザから見えないように眼鏡シャッタを制御する。

このような構成、動作によって、眼鏡２１をかけていない者には、第一画像信号１４と第二画像信号１７との合成画像であり第一画像信号１４とは関係のない灰色画像又は第三の画像（公衆画像）が見えることとなり、眼鏡２１をかけた者には第一画像信号１４による所望の画像（秘密画像）が見えることとなる。

また、上記の問題を解決する別の関連技術としては、特許文献２に開示される「公衆が見ることのできるディスプレイでプライベートに見ることができるデータを提供する方法」がある。特許文献２に開示される方法は、許可されたユーザのみがディスプレイ上のプライベート画像（秘密画像）を解読できるようにすると同時に、許可されていないユーザには、単にランダムなパターンや判読しにくいパターン、又はスクリーン・セイバー画像といった画像を公衆画像として見せるようにするものである。

この目的を助長するために、特許文献２に開示される発明では、データ隠蔽パターン及び交番パターンを含む画像処理技法を、画像処理技術によって作られた画像を組み込んだディスプレイと同期する（例えば、アクティブ・グラスなどのウェアラブル・デバイスと組み合わせる。）。最後に、人間の視覚系の「似ていない画像を単一の画像に融合させる既知の能力」によって、公衆がみることのできるディスプレイでプライベートに見ることのできるデータを提供する能力が完成する。
特開昭６３−３１２７８８号公報 特開２００１−２５５８４４号公報

しかし、特許文献１や特許文献２に開示される発明においては、公衆画像の自由度が高くなく、公衆画像として提示できるのは灰色のベタ画像やランダムなパターンといったあまり意味のない画像となる。仮に意味のある画像を公衆画像として提示しようとしても、灰色が重畳されるためにコントラストが低くなり、黒浮きが目立って画質が低くなってしまう。

また、公衆画像は秘密画像の表示期間には表示できないため、公衆画像の明るさが通常使用の場合と比較して低くなってしまい、光の利用効率が悪い。

加えて、秘密画像の表示期間に同期して眼鏡シャッタを駆動する際、秘密画像のみが確実に見えるようにするために、眼鏡シャッタが応答しているときには画像表示を行わない（ブランキング）期間を設けると、光の利用効率はさらに低下する。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、公衆画像のコントラストを落とすことなく、秘密画像及び公衆画像を共に高画質で効率的に表示できる画像処理装置及び表示装置並びに画像表示システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、少なくとも２種類の画像のそれぞれに応じた画像信号を順次出力する画像処理装置であって、少なくとも２種類の画像に含まれる第１の画像及び第２の画像は、それぞれの画像データの輝度値を各画素ごとに加算した場合に第１の画像とは相関のない画像の画像データとなる関係にあり、入力された少なくとも２種類の画像のそれぞれの画像データを蓄積するメモリと、１フレームを複数のサブフィールドに分割して輝度階調を表現するＰＷＭ駆動方式の表示装置に画像データに応じた画像を表示させるためのパルス列からなる画像信号として、メモリに蓄積されている第１の画像の画像データと第２の画像の画像データとで同じパルス幅を有するパルス列を割り当てるデータ割り当て手段と、第１の画像に応じた画像信号を出力する期間にのみシャッタ制御信号を出力するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする画像処理装置を提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、少なくとも２種類の画像のそれぞれに応じた画像信号を順次出力する画像処理装置であって、入力された少なくとも２種類の画像のそれぞれの画像データを蓄積するメモリと、メモリに蓄積された少なくとも２種類の画像に含まれる第１の画像の画像データを基に、各画素ごとに輝度値を加算した場合に第１の画像とは相関のない画像の画像データとなる関係にある第２の画像の画像データを生成する手段と、１フレームを複数のサブフィールドに分割して輝度階調を表現するＰＷＭ駆動方式の表示装置に画像を表示させるためのパルス列からなる画像信号として、第１の画像の画像データと第２の画像の画像データとで同じパルス幅を有するパルス列を割り当てるデータ割り当て手段と、第１の画像に応じた画像信号を出力する期間にのみシャッタ制御信号を出力するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする画像処理装置を提供するものである。

本発明の第１又は第２の態様においては、データ割り当て手段は、第１の画像に応じた画像信号と第２の画像に応じた画像信号とが時間的に隣接しないようにデータを割り当てることが好ましい。

本発明の第１又は第２の態様の上記のいずれの構成においても、少なくとも２種類の画像の中に第３の画像を含み、データ割り当て手段は、第３の画像の画像データに任意のパルス幅のパルス列を割り当て、シャッタ制御信号が出力されていない期間に、第３の画像に応じた画像信号を出力することが好ましい。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、第１、第２及び第３の３種類の画像に応じた画像信号を順次出力する画像処理装置であって、第１の画像及び第２の画像は、それぞれの画像データの輝度値を各画素ごとに加算した場合に第１の画像とは相関のない画像の画像データとなる関係にあり、入力された３種類の画像の画像データを蓄積するメモリと、メモリに蓄積されている第２の画像の画像データと第３の画像の画像データとを基に、これらの合成画像の画像データを生成する手段と、１フレームを複数のサブフィールドに分割して輝度階調を表現するＰＷＭ駆動方式の表示装置に画像を表示させるためのパルス列からなる画像信号として、合成画像の画像データには第１の画像の画像データと同じパルス幅を含むパルス列を割り当てるデータ割り当て手段と、第１の画像に応じた画像信号を出力する期間にのみシャッタ制御信号を出力するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする画像処理装置を提供するものである。

本発明の第３の態様においては、データ割り当て手段は、合成画像に応じた画像信号のパルス列のうち、第１の画像に応じた画像信号と同じパルス幅のパルスについては、該第１の画像に応じた画像信号と時間的に隣接しないようにデータを割り当てることが好ましい。

本発明の第１、第２、又は第３の態様の上記のいずれの構成においても、データ割り当て手段は、第１の画像に応じた画像信号を出力する期間の前後少なくとも一方に、ブランキング期間を割り当てることが好ましい。

本発明の第１、第２、又は第３の態様の上記のいずれの構成においても、第１の画像及び第２の画像のそれぞれの画像データの各画素の輝度値を加算して得られる画像は、灰色のベタ画像であることが好ましい。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第４の態様として、少なくとも２種類の画像を、１フレームを複数のサブフィールドに分割して輝度階調を表現するＰＷＭ駆動方式で順次表示する表示装置であって、少なくとも２種類の画像に含まれる第１の画像及び第２の画像は、各画素ごとに輝度値を加算した場合に第１の画像と相関のない画像となる関係にあり、入力された少なくとも２種類の画像のそれぞれに応じた画像信号を蓄積するメモリと、メモリに蓄積されている画像信号に応じた画像を表示させるためのパルス列に、第１の画像に応じた画像信号と第２の画像に応じた画像信号とで同じパルス幅を有するパルス列を割り当てるデータ割り当て手段と、第１の画像に応じた画像信号に割り当てたパルス列を出力する期間にのみシャッタ制御信号を出力するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする表示装置を提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第５の態様として、少なくとも２種類の画像を、１フレームを複数のサブフィールドに分割して輝度階調を表現するＰＷＭ駆動方式で順次表示する表示装置であって、入力された少なくとも２種類の画像のそれぞれに応じた画像信号を蓄積するメモリと、メモリに蓄積された少なくとも２種類の画像に含まれる第１の画像を基に、各画素ごとに輝度値を加算した場合に第１の画像と相関のない画像となる関係にある第２の画像を生成する手段と、画像を表示させるためのパルス列に、第１の画像に応じた画像信号と第２の画像に応じた画像信号とで同じパルス幅を有するパルス列を割り当てるデータ割り当て手段と、第１の画像に応じた画像信号を割り当てたパルス列を出力する期間にのみシャッタ制御信号を出力するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする表示装置を提供するものである。

本発明の第４又は第５の態様においては、データ割り当て手段は、第１の画像に応じた画像信号のパルス列と第２の画像に応じた画像信号のパルス列とが時間的に隣接しないようにデータを割り当てることが好ましい。

本発明の第４又は第５の態様の上記のいずれの構成においても、少なくとも２種類の画像の中に第３の画像を含み、
データ割り当て手段は、第３の画像に応じた画像信号に任意のパルス幅のパルス列を割り当て、
シャッタ制御信号が出力されていない期間に、第３の画像に応じた画像信号に割り当てたパルス列を出力することが好ましい。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第６の態様として、第１、第２及び第３の３種類の画像を、１フレームを複数のサブフィールドに分割して輝度階調を表現するＰＷＭ駆動方式で順次表示する表示装置であって、第１の画像及び第２の画像は、各画素ごとに輝度値を加算した場合に第１の画像と相関のない画像となる関係にあり、入力された３種類の画像のそれぞれに応じた画像信号を蓄積するメモリと、メモリに蓄積されている第２の画像に応じた画像信号と第３の画像に応じた画像信号とを基に、これらの合成画像の画像信号を生成する手段と、画像を表示させるためのパルス列として、合成画像に応じた画像信号には第１の画像に応じた画像信号と同じパルス幅を含むパルス列を割り当てるデータ割り当て手段と、第１の画像に応じた画像信号を割り当てたパルス列を出力する期間にのみシャッタ制御信号を出力するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする表示装置を提供するものである。

本発明の第４、第５、又は第６の態様の上記のいずれの構成においても、データ割り当て手段は、第１の画像に応じた画像信号を出力する期間の前後少なくとも一方に、ブランキング期間を割り当てることが好ましい。

本発明の第６の態様においては、データ割り当て手段は、合成画像に応じた画像信号のパルス列のうち、第１の画像に応じた画像信号と同じパルス幅のパルスについては、該第１の画像に応じたパルス列と時間的に隣接しないようにデータを割り当てることが好ましい。

本発明の第４、第５又は第６の態様の上記のいずれの構成においても、第１及び第２の画像の各画素の輝度値を加算して得られる画像は、灰色のベタ画像であることが好ましい。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第７の態様として、上記本発明の第４、第５又は第６の態様のいずれかの構成にかかる表示装置を用いた画像表示システムであって、光透過又は遮光のいずれかの状態をとる光シャッタを有し、光シャッタはシャッタ制御信号が入力されている間光透過状態となることを特徴とする画像表示システムを提供するものである。

本発明によれば、公衆画像のコントラストを落とすことなく、秘密画像及び公衆画像を共に高画質で効率的に表示できる画像処理装置及び表示装置並びに画像表示システムを提供できる。

〔発明の原理〕
関連技術で発生する公衆画像の灰色成分は、秘密画像の色成分ごとの輝度反転画像と秘密画像との加算画像（専用の眼鏡をかけていない者に秘密画像を見せないようにするために生成した画像）によるものである。よって、灰色成分を少なくし、公衆画像の黒浮きを抑えるためには、秘密画像の輝度を下げる必要がある。

しかし、フレームごとに秘密画像及びその反転画像並びに公衆画像を提示する従来方式においては、秘密画像の提示時には、その他の画像を重畳することができないため、秘密画像の輝度を下げれば下げるほど、光の利用効率が低下してしまう。

図２に、従来方式による秘密画像、反転画像及び公衆画像の順次表示例を示す。図２において横軸は時間、縦軸は輝度を表す。図示するように、任意の期間（１フレーム期間）を複数のサブフレームに分割し、秘密画像Ｓ、反転画像Ｒ、公衆画像Ｐを順次表示する。

反転画像Ｒは、秘密画像Ｓとの画素ごとの加算の結果が、秘密画像Ｓとは相関のない画像となるように設定される。以下の説明においては、秘密画像Ｓと反転画像Ｒとの加算結果が灰色画像となる場合を例とするが、これに限定されることはなく、秘密画像Ｓと反転画像Ｒとの加算結果はランダムなパターン画像などであっても良い。

秘密画像Ｓとの画素ごとの加算の結果が灰色画像となるように反転画像を設定することによって、１フレーム期間の画像の輝度積分は公衆画像Ｐと灰色画像との積分画像となり、シャッタ眼鏡をかけていない者は秘密画像Ｓを認識できず、公衆画像のみを知覚する。

一方、この表示期間と同期したシャッタ眼鏡をかけている者は、反転画像Ｒ及び公衆画像Ｐの表示期間はシャッタに光が遮られるため、秘密画像Ｓのみを知覚できる。

この方式で秘密画像Ｓの最大輝度を半分にした例を図３に示す。秘密画像Ｓの最大輝度を半分にすることにより、反転画像が必要とする最大輝度も半分となり、それぞれ０．５Ｓ、０．５Ｒとなる。そして、反転画像表示期間の残りの輝度成分に公衆画像を割り当てることにより、公衆画像成分の輝度を増すことができる。一方、秘密画像表示期間の残りの輝度成分には、公衆画像を割り当てることができない。秘密画像表示期間の残りの輝度成分に公衆画像を割り当てると、シャッタ眼鏡をかけている人が、秘密画像と公衆画像との積分画像を知覚することとなるためである。

このように、秘密画像の輝度成分を下げると、秘密画像表示期間の残りの輝度成分（公衆画像に割り当てられない輝度成分）の割合が明らかに大きくなり、光の利用効率が低下することがわかる。

加えて、秘密画像の表示期間に同期して眼鏡シャッタを駆動する際、秘密画像のみが確実に見えるようにするために、眼鏡シャッタが応答しているときには画像表示を行わない（ブランキング）期間を設けることが効果的ではあるが、従来方式ではサブフレームごとにブランキング期間を設けることになり、光の利用効率はさらに低下する。

そこで、本発明では、光の利用効率を低下させることなく公衆画像に積分される灰色成分を抑制する方法として、秘密画像をパルス幅変調（ＰＷＭ）によって表示することとした。

表示装置の駆動方法としてＰＷＭを用いた駆動（ＰＷＭ駆動）は、高速にオン・オフ制御が可能な２値表示の表示装置で用いられている。例えば、プラズマディスプレイやＭＥＭＳスイッチを用いたディスプレイが挙げられる。

ただし、通常のＰＷＭ駆動を用いたディスプレイの全てがそのまま適用可能なわけではない。これは、秘密画像用のパルス（パルスＳ）と同じパルス幅の反転画像用のパルス（パルスＲ）が１フレーム期間内に含まれている必要があるためである。この条件を満たさないと、シャッタ眼鏡を有しない者にも秘密画像が知覚される可能性が生じる。

具体例として、１フレーム期間を６３分割し、１６、１６、１６、８、４、２、１という幅のサブフィールドを持つパルス列（合計すると６３となる）を考える。階調を表現するにはそれぞれのパルスを任意に加算すればよい。このとき、８の幅を持つパルス列を秘密画像用に割り当てると、残りのパルス列で反転画像と公衆画像とを表現することとなる。反転画像は秘密画像が０の時は８、８の時は０となるようにしなければならないが、反転画像用として、０と８とを表現できるパルス列は存在しない。そうすると、残りのパルス列では反転画像を表現できないため、反転画像及び公衆画像の階調表現を近似する（例えば、幅が４、２、１のパルスを用いて“７”で近似する）こととなる。このような近似は公衆画像の画質を落とすとともに、反転画像による秘密画像の打ち消しが完全では無くなるため、シャッタ眼鏡を有しない者にも秘密画像が知覚されてしまう。

一方、秘密画像用のパルスと同じパルス幅のパルス列を反転画像用として割り当てる場合を考える。同様に１フレーム期間を６３分割し、１６、１６、８、８、８、４、２、１という幅のサブフィールドをもつパルス列を考える。この場合には、８の幅を持つパルス列が三つあるため、一つを秘密画像用、一つを反転画像用、残りの一つを公衆画像用として使用できる。公衆画像を近似することなく階調表現するので、公衆画像の画質を落とさない。反転画像についても秘密画像と同じ幅のパルスを用いるので、秘密画像を完全に打ち消すことができ、シャッタ眼鏡を有しない者は秘密画像を知覚できない。

図４に、本発明における秘密画像と公衆画像との順次表示例を示す。図４は、図３と同様の秘密画像（０．５Ｓ）、反転画像（０．５Ｒ）及び公衆画像（Ｐ）をＰＷＭ駆動を用いて表示した例である。ＰＷＭ制御で２値駆動の場合には、最大輝度（オン状態）か最小輝度（オフ状態）のどちらかしか取りえない。また、図４において、秘密画像を表示する期間と反転画像を表示する期間には、同じ幅のパルスが存在する。この同じ幅のパルスは、秘密画像のパルスがオンのときは、反転画像のパルスはオフ、秘密画像のパルスがオフのときは、反転画像のパルスがオンとなる。

このような構成とすることにより、従来方式に存在していた「利用できない無駄な輝度成分」がなくなり、残りの期間全てに公衆画像を割り当てられるようになる。

なお、図５に示すように、反転画像と公衆画像の積分値を反転画像と公衆画像の表示期間に割り当てても良い。シャッタ眼鏡をかけて秘密画像のみを知覚する場合、反転画像及び公衆画像の表示期間は遮光されているため、別々に表示しても（Ｐ、０．５Ｒ）積分画像として表示しても（ＰＲ１、ＰＲ２）知覚される画像に変化はない。一方、シャッタ眼鏡をかけていない者にとっては、反転画像と公衆画像とが別々に表示されても網膜上で積分されるため、表示期間を分けても分けなくても知覚される画像は同じとなる（ＰＲ１+ＰＲ２＝Ｐ＋０．５Ｒ）。このように、反転画像と公衆画像との表示期間は分けても分けなくても知覚される画像に変化は生じない。

上記方法を以下に示す装置に適用することによって、秘密画像及び公衆画像の両方を高画質で高効率に表示できる。

まず、画像処理装置としては、秘密画像とこれに対応する反転画像とのそれぞれの輝度に対応するパルス列（秘密画像と反転画像とは同じパルス幅）にデータを割り当てて後段のＰＷＭ駆動方式の表示装置へ出力することによって、秘密画像及び公衆画像をともに高い光利用効率で表示装置に表示させることができる。

また、表示装置として、秘密画像、これに対応する反転画像及び公衆画像を順次ＰＷＭ駆動用回路に入力し、ＰＷＭ駆動のパルス列に割り当ててそれぞれの画像を順次表示することによって、秘密画像も公衆画像も高画質で高効率に表示可能となる。

以下、上記原理に基づく本発明の好適な実施の形態について説明する。

〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。図６に、本実施形態にかかる画像処理装置の構成を示す。この画像処理装置は、上記本発明の原理に基づく処理を行う装置であり、メモリ１０１、データ割り当て回路１０２及びシャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３を有する。

メモリ１０１は、順次入力される秘密画像、反転画像及び公衆画像を蓄積する。データ割り当て回路１０２は、同期信号に基づいてメモリ１０１から順次出力される秘密画像、反転画像及び公衆画像を、ＰＷＭ駆動を用いた表示装置で表示できるようにデータを割り当てる。シャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３は、入力された同期信号を基に、シャッタ眼鏡の光透過状態及び遮光状態を制御する。

なお、図中メモリ１０１の出力信号を符号１１１で、データ割り当て回路１０２の出力信号を符号１１２で、シャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３の出力信号を符号１１３でそれぞれ表す。

図７は、出力信号１１１、１１２及び１１３の１フレーム期間のタイミングチャートの一例である。メモリ１０１に蓄積された秘密画像、反転画像及び公衆画像は、データ割り当て回路１０２へ送られる。データ割り当て回路１０２では、期間Ｔ１に秘密画像のデータを割り当て、期間Ｔ２に反転画像及び公衆画像のデータを割り当てる。

期間Ｔ１においては、まずデータ書き込み期間Ｗで画面の各画素が発光・光透過状態（オン状態）、あるいは非発光・遮光状態（オフ状態）のどちらとなるのかを表示装置に通知する。
その後、期間Ｓ２で画素の発光（プラズマディスプレイや有機電界発光ディスプレイのような自発光型ディスプレイの場合）あるいは光透過状態（ＭＥＭＳスイッチを用いたディスプレイや液晶ディスプレイの光制御型ディスプレイの場合）あるいは非発光・遮光状態を維持する。
その後、データ書き込みを再び行い、期間Ｓ２とは異なる長さの期間Ｓ１で画素のオン・オフ状態を維持する。期間Ｓ２及びＳ１でのオン・オフ状態の組み合わせによって、秘密画像の階調を再現する。

次に、期間Ｔ２でも、秘密画像の生成と同様の過程（データ書き込み及び発光・光透過状態維持）により、反転画像及び公衆画像のデータを割り当て、それぞれの画像の階調を再現する。
反転画像はＳ２及びＳ１と同じ長さのオン・オフ状態の維持期間Ｒ２及びＲ１を用いて階調を再現する。この場合、ある画素においてＳ２がオン状態であるならＲ２はオフ状態、Ｓ２がオフ状態であるならＲ２はオン状態という関係にある。この関係はＳ１とＲ１とについても同様である。公衆画像はＰ４、Ｐ３、Ｐ２及びＰ１を用いて階調を再現する。

シャッタ眼鏡に送る出力信号１１３は、期間Ｔ１の間眼鏡を光透過状態とし、期間Ｔ２の間遮光状態とする信号である。これは、映像の同期信号を基にシャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３において生成される。

なお、データ割り当て回路１０２では、１フレーム期間に秘密画像Ｓ、反転画像Ｒ、公衆画像Ｐの順番にデータを割り当てているが、この順番とすることは一例であって、基本的には任意である。
例えば、図８に示すように、図７のタイミングチャートに例示したケースからＲ２とＰ２の期間を交換しても、シャッタ眼鏡をかけている人、かけていない人とも、知覚される画像には差は生じない（かけている人は秘密画像Ｓ、かけていない人は、公衆画像と灰色画像との積分画像）。つまり、秘密画像Ｓの表示期間の間にシャッタ眼鏡が光透過状態となるように、シャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３出力信号が生成されれば、秘密画像Ｓと反転画像Ｒ及び公衆画像Ｐの順番は基本的に任意である。

後段の他の実施形態において説明するように、「動画偽輪郭」を抑制するという目的のためには、秘密画像、反転画像及び公衆画像の順番の任意性は一部制限される。しかしながら、光利用効率の最大化を図るという点からは、順番に制限はない。

また、データ割り当て回路１０２において、秘密画像Ｓと反転画像Ｒの間、あるいは、公衆画像Ｐと秘密画像Ｓの間にシャッタ眼鏡用のブランキング期間（非表示、あるいは黒表示）を設けても良い。サブフレームごとにブランキング期間を設ける場合に比べて、反転画像Ｒと公衆画像Ｐの間にはブランキング期間を設ける必要がなくなり、光の利用効率を向上させることができる。

以上のように、データ割り当て回路１０２でＰＷＭ駆動を用いた表示装置に使用する信号として、秘密画像用のパルスと同じパルス幅の反転画像用のパルスを１フレーム期間内に含み、秘密画像Ｓの表示期間の間シャッタ眼鏡を光透過状態とするようにシャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３の出力信号を生成する構成とすることにより、利用できない無駄な輝度成分を無くすことができ、秘密画像及び公衆画像を共に高画質かつ高い光利用効率で表示できる。

〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。図９に、本実施形態にかかる画像処理装置の構成を示す。本実施形態にかかる画像処理装置は、上記第１の実施形態とほぼ同様の構成であるが、反転画像生成部１０４を備える点で相違する。
反転画像生成部１０４は、メモリ１０１からの秘密画像を入力とし、反転画像をデータ割り当て回路１０２へ出力する。

反転画像生成部１０４は、秘密画像を打ち消す反転画像を秘密画像の階調値から生成する。具体的には、各画素ごとに秘密画像と加算した場合に秘密画像での「白」表示時の輝度となるような反転画像の輝度を求め、それに対応する階調値を生成する。これは、一般に、画像信号の階調値は表示装置のγ特性を考慮しており、輝度に対しては非線形な値を割り当てられているので、加算する場合には輝度の値に変換してから演算し、その後、階調値に戻す演算が行われる(γ補正)。このような反転画像を画像処理装置内で生成すれば、メモリ１０１に反転画像を蓄積する必要がなくなり、メモリ容量を低減できる。

以上のような構成により、高価なメモリ１０１の容量を削減でき、しかも、第１の実施形態と同等の効果を実現できる。

〔第３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第３の実施形態について説明する。図１０に、本実施形態にかかる画像処理装置の構成を示す。この画像処理装置は、第１の実施形態にかかる画像処理装置とほぼ同様であるが、データ割り当て回路１０２Ａにおける処理内容が異なっている。本実施形態においては、反転画像と公衆画像とを明確に分けることはせず、その合成画像を一つの画像としてデータ割り当てを行っている。

本実施形態におけるデータ割り当て回路１０２Ａからの出力信号１１２Ａを含むタイミングチャートを図１１に示す。
第１の実施形態にかかる画像処理装置との違い（図７に示すタイミングチャートとの違い）は、反転画像Ｒと公衆画像Ｐを加算した合成画像ＰＲを期間ＰＲ４、ＰＲ３、ＰＲ２、ＰＲ１を用いて表示している点である。ここで、ＰＲ２とＳ２、ＰＲ１とＳ１の期間はそれぞれ同じである。

期間ＰＲ４、ＰＲ３、ＰＲ２、ＰＲ１の値は、ＰＲ＝Ｒ＋Ｐの演算によって求められる。例えば、秘密画像の取りうる輝度の値が０から３、合成画像の取りうる輝度の値が０から１５のとき、入力秘密画像の輝度値が１、反転画像の輝度値（秘密画像の最大輝度値−入力秘密画像の輝度値）が２（＝３−１）、公衆画像の輝度値が１０とすると、合成画像の値はＰＲ＝Ｒ＋Ｐ＝２＋１０＝１２となる。
そして、ＰＲ４、ＰＲ３、ＰＲ２、ＰＲ１の期間比が８：４：２：１、Ｓ２、Ｓ１の期間比が２：１なら、Ｓ２：オフ状態、Ｓ１：オン状態、ＰＲ４：オン状態、ＰＲ３：オン状態、ＰＲ２：オフ状態、ＰＲ１：オフ状態となる。
このように、本実施形態のＳ２及びＰＲ２、Ｓ１及びＰＲ１は、第１の実施形態のＳ２及びＲ２やＳ１及びＲ１のように常に排他的なオン・オフ状態の関係にあるのではない。

なお、反転画像と公衆画像とを加算する必要があることから、データ割り当て回路１０２Ａに加算器が含まれることは言うまでもない。

この他の動作については第１の実施形態と同様であるため、重複する説明は省略する。なお、本実施形態にかかる画像処理装置は、第１の実施形態にかかる画像処理装置と等価系であるため、同様の効果が得られることは言うまでもない。

このように、反転画像と公衆画像との合成画像を基にデータ割り当て回路１０２Ａで割り当てを行うことによって、ＰＷＭ駆動におけるサブフィールドの数を減らせる。

また、データ割り当て回路１０２Ａにおいて、秘密画像Ｓと合成画像ＰＲの間にシャッタ眼鏡用のブランキング期間（非表示、あるいは黒表示）を設けても良い。合成画像ＰＲ内にブランキング期間は必要ないので、光の利用効率を向上させることができる。

〔第４の実施形態〕
本発明を好適に実施した第４の実施形態ついて説明する。図１２に、本実施形態にかかる画像処理装置の構成を示す。本実施形態にかかる画像処理装置は、第１の実施形態にかかる画像処理装置とほぼ同様の構成であるが、データ割り当て回路１０２Ｂにおけるデータの割り当て方が異なる。

図１３は、本実施形態におけるデータ割り当て回路１０２Ｂの出力信号１１２Ｂを含むタイミングチャートである。第１の実施形態にかかる画像処理装置のデータ割り当て回路との違い（図７に示すタイミングチャートとの違い）は、秘密画像を表示する期間Ｓ２、Ｓ１と反転画像を表示する期間Ｒ２、Ｒ１が隣接していない点である。

秘密画像Ｓと反転画像Ｒとの間には相関があり、加算画像が灰色となるようにするときには、Ｓ２とＲ２、Ｓ１とＲ１とは排他的なオン・オフ状態の関係にある。そうすると、秘密画像が黒又は白のときには、反転画像は白又は黒となる。このような関係にある期間が隣接した場合には、オン状態が一定期間連続したあと、オフ状態の期間が一定時間連続する、あるいはその逆となる期間が発生する。

オン状態の期間が一定時間連続した後、オフ状態の期間が一定時間連続するような場合、眼が静止しているときには問題なく積分されて灰色が知覚されるが、眼がある動きを伴うと、この積分がうまくいかず、秘密画像に含まれる輪郭（「白」表示と「黒」表示との境）を検出できてしまうことがある。これは、従来から「動画疑似輪郭」という眼の網膜上の積分によって理論的に説明されている。

このようにして秘密画像の輪郭が検出されることは、シャッタ眼鏡をかけていない人に僅かでも秘密画像を知覚されてしまうこととなり、問題である。このような問題を解決するにためには、秘密画像Ｓの表示期間と反転画像Ｒの表示期間とを隣接させないようにすることが好ましい。

なお、第３の実施形態のように、反転画像Ｒと公衆画像Ｐを加算した合成画像を用いる場合であっても、Ｓ２及びＳ１と、それらと同じ長さの期間であるＰＲ２、ＰＲ１とは隣接させないことが好ましい。公衆画像が「黒」表示であるときには、Ｓ２とＰＲ２、Ｓ１とＰＲ１とは排他的な関係となってしまうためである。

以上のように、秘密画像を表示する期間Ｓ２、Ｓ１と反転画像を表示する期間Ｒ２、Ｒ１を隣接させないことにより、眼が動いたときでも秘密画像の輪郭を検出しにくくなり、よりセキュアな表示を実現できる。

なお、上記各実施形態と同様に、光の利用効率を向上させる効果が得られることは言うまでもない。

〔第５の実施形態〕
本発明を好適に実施した第５の実施形態について説明する。図１４に、本実施形態にかかる表示装置の構成を示す。本実施形態にかかる表示装置は、ＰＷＭ駆動が可能なディスプレイである。例えば、プラズマディスプレイ、ＭＥＭＳスイッチを用いたディスプレイ、有機電界発光ディスプレイ、高速液晶ディスプレイである。

この表示装置は、上記本発明の原理に基づく処理を行う装置であり、メモリ１０１、シャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３、ディスプレイコントローラ１０５及び表示部１０６を有する。
メモリ１０１は、順次入力される秘密画像、反転画像及び公衆画像を蓄積する。ディスプレイコントローラ１０５は、同期信号に基づいてメモリ１０１から順次出力される秘密画像、反転画像及び公衆画像をＰＷＭ駆動を用いた表示装置で表示できるようにデータを割り当て、表示装置を駆動するための制御信号及び画像信号を生成する。シャッタ眼鏡制御信号生成回路１０３は、入力された同期信号を基に、シャッタ眼鏡の光透過状態及び遮光状態を制御する。

本実施形態のように、第１の実施形態におけるデータ割り当て回路１０２の機能をディスプレイコントローラに割り当てることによって、表示装置にデータ割り当て処理を行わせることができる。

このように、本実施形態にかかる表示装置は、秘密画像及び公衆画像を高画質かつ高効率に表示できる。

ここでは、第１の実施形態にかかる画像処理装置のデータ割り当て回路をディスプレイコントローラに置き換え、その後段に表示部を備える構成を例としたが、第２、第３又は第４の実施形態にかかる画像処理装置のデータ割り当て回路をディスプレイコントローラに置き換えても良いことは言うまでもない。
また、ここでは表示装置として実施する場合を例としたが、表示装置とシャッタ眼鏡とを含めた画像表示システムとしての実施が可能であることも言うまでもない。

なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。

例えば、上記実施形態においては、単色画像へ適用した場合を例としたが、ＲＧＢの各信号成分に上記実施形態と同様の構成を設けることで、カラー画像用の画像処理装置、表示装置に本発明を適用することも可能である。
ただし、ラスタ画像は必ずしも複数色の画像信号からなるカラー信号である必要はなく、単色画像であってもよい。すなわち、上記各実施形態において示した構成が必ずしも各色並列に設けられている必要はない。

さらに、秘密画像を知覚するためにシャッタ眼鏡を使用する構成を例として説明したが、眼鏡に限る必要はない。表示部と眼との間にシャッタが配置されるのであれば、どのような構成としても構わない。

また、秘密画像の表示を行わない場合には、秘密画像に割り当てられたパルス列を公衆画像の表示に用いるようにしても良い。このような切り替え手段を設けることにより、必要な時のみ秘密画像の表示を行うことができ、光利用効率の最大化を図れる。

このように、本発明は様々な変形が可能である。

この出願は、２００６年８月２日に出願された日本出願特願２００６−２１１１６９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

シャッタ眼鏡を用いた従来の表示装置の構成を示す図である。 秘密画像、反転画像及び公衆画像を１フレーム期間中に順次表示する場合の表示例を示す図である、 秘密画像、反転画像及び公衆画像を１フレーム期間内に順次表示する場合の表示例を示す図である。 秘密画像、反転画像及び公衆画像をＰＷＭ駆動方式の表示装置に順次表示させる場合の表示例を示す図である。 秘密画像、反転画像及び公衆画像をＰＷＭ駆動方式の表示装置に順次表示させる場合の表示例を示す図である。 本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかる画像処理装置の構成を示すずである。 第１の実施形態にかかる画像処理装置による秘密画像、反転画像及び公衆画像へのパルス列の割り当て例を示す図である。 第１の実施形態にかかる画像処理装置による秘密画像、反転画像及び公衆画像へのパルス列の割り当ての別の例を示す図である。 本発明を好適に実施した第２の実施形態にかかる画像処理装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第３の実施形態にかかる画像処理装置の構成を示す図である。 第３の実施形態にかかる画像処理装置による反転画像と秘密画像との合成画像及び公衆画像へのパルス列の割り当て例を示す図である。 本発明を好適に実施した第４の実施形態にかかる画像処理装置の構成を示す図である。 第４の実施形態にかかる画像処理装置による秘密画像、反転画像及び公衆画像へのパルス列の割り当て例を示す図である。 本発明を好適に実施した第５の実施形態にかかる表示装置の構成を示す図である。

符号の説明

１０１ メモリ
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ データ割り当て回路
１０３ シャッタ眼鏡制御信号生成回路
１０４ 反転画像生成部
１０５ ディスプレイコントローラ
１０６ 表示部
１１１ メモリ出力信号
１１２ データ割り当て回路出力信号
１１３ シャッタ眼鏡制御信号生成回路出力信号

Claims (17)

1. 少なくとも２種類の画像のそれぞれに応じた画像信号を順次出力する画像処理装置であって、
   前記少なくとも２種類の画像に含まれる第１の画像及び第２の画像は、それぞれの画像データの輝度値を各画素ごとに加算した場合に前記第１の画像とは相関のない画像の画像データとなる関係にあり、
   入力された前記少なくとも２種類の画像のそれぞれの画像データを蓄積するメモリと、
   １フレームを複数のサブフィールドに分割して輝度階調を表現するＰＷＭ駆動方式の表示装置に画像データに応じた画像を表示させるためのパルス列からなる画像信号として、前記メモリに蓄積されている前記第１の画像の画像データと前記第２の画像の画像データとで同じパルス幅を有するパルス列を割り当てるデータ割り当て手段と、
   前記第１の画像に応じた画像信号を出力する期間にのみシャッタ制御信号を出力するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
2. 少なくとも２種類の画像のそれぞれに応じた画像信号を順次出力する画像処理装置であって、
   入力された前記少なくとも２種類の画像のそれぞれの画像データを蓄積するメモリと、
   前記メモリに蓄積された前記少なくとも２種類の画像に含まれる第１の画像の画像データを基に、各画素ごとに輝度値を加算した場合に前記第１の画像とは相関のない画像の画像データとなる関係にある第２の画像の画像データを生成する手段と、
   １フレームを複数のサブフィールドに分割して輝度階調を表現するＰＷＭ駆動方式の表示装置に画像を表示させるためのパルス列からなる画像信号として、前記第１の画像の画像データと前記第２の画像の画像データとで同じパルス幅を有するパルス列を割り当てるデータ割り当て手段と、
   前記第１の画像に応じた画像信号を出力する期間にのみシャッタ制御信号を出力するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
3. 前記データ割り当て手段は、前記第１の画像に応じた画像信号と前記第２の画像に応じた画像信号とが時間的に隣接しないようにデータを割り当てることを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。
4. 前記少なくとも２種類の画像の中に第３の画像を含み、
   前記データ割り当て手段は、前記第３の画像の画像データに任意のパルス幅のパルス列を割り当て、
   前記シャッタ制御信号が出力されていない期間に、第３の画像に応じた画像信号を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の画像処理装置。
5. 第１、第２及び第３の３種類の画像に応じた画像信号を順次出力する画像処理装置であって、
   前記第１の画像及び第２の画像は、それぞれの画像データの輝度値を各画素ごとに加算した場合に前記第１の画像とは相関のない画像の画像データとなる関係にあり、
   入力された前記３種類の画像の画像データを蓄積するメモリと、
   前記メモリに蓄積されている前記第２の画像の画像データと前記第３の画像の画像データとを基に、これらの合成画像の画像データを生成する手段と、
   １フレームを複数のサブフィールドに分割して輝度階調を表現するＰＷＭ駆動方式の表示装置に画像を表示させるためのパルス列からなる画像信号として、前記合成画像の画像データには前記第１の画像の画像データと同じパルス幅を含むパルス列を割り当てるデータ割り当て手段と、
   前記第１の画像に応じた画像信号を出力する期間にのみシャッタ制御信号を出力するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
6. 前記データ割り当て手段は、前記合成画像に応じた画像信号のパルス列のうち、前記第１の画像に応じた画像信号と同じパルス幅のパルスについては、該第１の画像に応じた画像信号と時間的に隣接しないようにデータを割り当てることを特徴とする請求項５記載の画像処理装置。
7. 前記データ割り当て手段は、前記第１の画像に応じた画像信号を出力する期間の前後少なくとも一方に、ブランキング期間を割り当てることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の画像処理装置。
8. 前記第１の画像及び第２の画像のそれぞれの画像データの各画素の輝度値を加算して得られる画像は、灰色のベタ画像であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の画像処理装置。
9. 少なくとも２種類の画像を、１フレームを複数のサブフィールドに分割して輝度階調を表現するＰＷＭ駆動方式で順次表示する表示装置であって、
   前記少なくとも２種類の画像に含まれる第１の画像及び第２の画像は、各画素ごとに輝度値を加算した場合に前記第１の画像と相関のない画像となる関係にあり、
   入力された前記少なくとも２種類の画像のそれぞれに応じた画像信号を蓄積するメモリと、
   前記メモリに蓄積されている画像信号に応じた画像を表示させるためのパルス列に、前記第１の画像に応じた画像信号と前記第２の画像に応じた画像信号とで同じパルス幅を有するパルス列を割り当てるデータ割り当て手段と、
   前記第１の画像に応じた画像信号に割り当てたパルス列を出力する期間にのみシャッタ制御信号を出力するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする表示装置。
10. 少なくとも２種類の画像を、１フレームを複数のサブフィールドに分割して輝度階調を表現するＰＷＭ駆動方式で順次表示する表示装置であって、
    入力された前記少なくとも２種類の画像のそれぞれに応じた画像信号を蓄積するメモリと、
    前記メモリに蓄積された前記少なくとも２種類の画像に含まれる第１の画像を基に、各画素ごとに輝度値を加算した場合に前記第１の画像と相関のない画像となる関係にある第２の画像を生成する手段と、
    画像を表示させるためのパルス列に、前記第１の画像に応じた画像信号と前記第２の画像に応じた画像信号とで同じパルス幅を有するパルス列を割り当てるデータ割り当て手段と、
    前記第１の画像に応じた画像信号を割り当てたパルス列を出力する期間にのみシャッタ制御信号を出力するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする表示装置。
11. 前記データ割り当て手段は、前記第１の画像に応じた画像信号のパルス列と前記第２の画像に応じた画像信号のパルス列とが時間的に隣接しないようにデータを割り当てることを特徴とする請求項９又は１０記載の表示装置。
12. 前記少なくとも２種類の画像の中に第３の画像を含み、
    前記データ割り当て手段は、前記第３の画像に応じた画像信号に任意のパルス幅のパルス列を割り当て、
    前記シャッタ制御信号が出力されていない期間に、前記第３の画像に応じた画像信号に割り当てたパルス列を出力することを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項記載の表示装置。
13. 第１、第２及び第３の３種類の画像を、１フレームを複数のサブフィールドに分割して輝度階調を表現するＰＷＭ駆動方式で順次表示する表示装置であって、
    前記第１の画像及び第２の画像は、各画素ごとに輝度値を加算した場合に前記第１の画像と相関のない画像となる関係にあり、
    入力された前記３種類の画像のそれぞれに応じた画像信号を蓄積するメモリと、
    前記メモリに蓄積されている前記第２の画像に応じた画像信号と前記第３の画像に応じた画像信号とを基に、これらの合成画像の画像信号を生成する手段と、
    画像を表示させるためのパルス列として、前記合成画像に応じた画像信号には前記第１の画像に応じた画像信号と同じパルス幅を含むパルス列を割り当てるデータ割り当て手段と、
    前記第１の画像に応じた画像信号を割り当てたパルス列を出力する期間にのみシャッタ制御信号を出力するシャッタ制御手段とを有することを特徴とする表示装置。
14. 前記データ割り当て手段は、前記合成画像に応じた画像信号のパルス列のうち、前記第１の画像に応じた画像信号と同じパルス幅のパルスについては、該第１の画像に応じたパルス列と時間的に隣接しないようにデータを割り当てることを特徴とする請求項１３記載の表示装置。
15. 前記データ割り当て手段は、前記第１の画像に応じた画像信号を出力する期間の前後少なくとも一方に、ブランキング期間を割り当てることを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項記載の表示装置。
16. 前記第１及び第２の画像の各画素の輝度値を加算して得られる画像は、灰色のベタ画像であることを特徴とする請求項９から１５のいずれか１項記載の表示装置。
17. 請求項９から１６のいずれか１項記載の表示装置を用いた画像表示システムであって、
    光透過又は遮光のいずれかの状態をとる光シャッタを有し、
    前記光シャッタは前記シャッタ制御信号が入力されている間光透過状態となることを特徴とする画像表示システム。

Images