JP2011002832A - 映像表示装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 既存の多視点の映像表示装置において生じうる輝度の低下を防ぎ、出力映像の視感的な解像度を向上させる。
【解決手段】 バックライト部に含まれた可変散乱層の可変散乱の特性を用いて入力映像の視点数に基づく複数の指向性光を生成し、前記生成された複数の指向性光を用いて多視点映像を出力する映像表示装置および前記映像表示装置の映像表示方法が開示される。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、多視点（ｍｕｌｔｉ−ｖｉｅｗ）映像を表示する技法または多視点の映像表示装置に関する。

多視点映像やステレオ映像などは、２台以上のカメラを用いて撮影する映像を幾何学的に矯正し、空間的に処理して生成される。

このような多視点映像などは、様々な視点映像を視聴者に提供する３次元映像処理技術に関し、同じ３次元の場面を２台以上のカメラで獲得してより立体感のある画面を提供する技術である。

近年では、多視点映像だけでなく超多視点（Ｓｕｐｅｒ Ｍｕｌｔｉ−Ｖｉｅｗ：ＳＭＶ）映像や自由視点ＴＶ（Ｆｒｅｅ Ｖｉｅｗｐｏｉｎｔ ＴＶ：ＦＴＶ）等に対する様々な研究が進んでいる。

また、多視点映像などは、単眼（Ｍｏｎｏｃｕｌａｒ）映像などのような所定の入力映像と入力映像に対する深度マップ（ｄｅｐｔｈ ｍａｐ）を用いてレンダリングを行うことによって生成してもよい。

本発明の実施形態によると、バックライトに含まれた可変散乱層の可変散乱の特性を用いて入力映像の視点数に基づく複数の指向性光を生成し、前記生成された複数の指向性光を用いて多視点映像を出力する映像表示装置および前記映像表示装置の映像表示方法が提供される。

本発明の一実施形態に係る映像表示装置は、入力映像を構成する少なくとも１つの画素部それぞれの表現を制御する画素表現部と、前記入力映像の視点数に基づいて複数の指向性光を選択的に生成し、前記生成された複数の指向性光を前記画素表現部に印加するバックライト部とを含む。

本発明の一実施形態に係る映像表示装置の映像表示方法は、入力映像の視点数に基づいて複数の指向性光を選択的に生成するステップと、前記生成された複数の指向性光の入射から前記入力映像を構成する少なくとも１つの画素部を画素表現部によって個別的に形成するステップとを含む。

本発明の他の実施形態に係る映像表示装置は、画素部それぞれを制御して入力映像を構成する少なくとも１つの画素部を表現する画素表現部と、前記入力映像の視点数に基づいて複数の指向性光を選択的に生成し、前記画素表現部によって前記入力映像を出力するように異なる時間に前記画素表現部の前記画素部に前記複数の指向性光のうち、それぞれ異なる指向性光の投射を制御するバックライト部とを含む。

本発明の一実施形態に係る映像表示装置の映像表示方法は、入力映像の視点数に基づいて複数の指向性光を選択的に生成し、異なる時間に前記画素表現部の前記画素部に前記複数の指向性光のうち、それぞれ異なる指向性光の投射を制御するステップと、前記異なる指向性光の入射に基づいて前記入力映像を出力するように前記画素表現部を制御し、前記画素表現部の前記各画素部を互いに異なるよう制御して前記画素表現部を制御するステップとを含む。

本発明の実施形態に係る映像表示装置および方法は、バックライト部において指向性を有する光を生成して画素表現部へ直接に印加することによって、既存の多視点の映像表示装置において生じうる輝度の低下を防ぐことができ、バックライト部から指向性光が出る位置を時分割して変更することによって、出力映像の視感的な解像度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る映像表示装置の構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る映像表示装置を示す図である。 本発明の一実施形態に係るバックライト部の構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る図１のバックライト部を示す図である。 本発明の一実施形態に係るディスプレイパネル部を示す図である。 本発明の一実施形態に係る映像表示装置の動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る映像表示装置の時分割特性を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る映像表示装置が時分割特性を用いて表現可能な視点数を増加させた例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る映像表示装置が２Ｄ映像を表示する動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る３Ｄディスプレイ上に２Ｄ映像を表示したものを示す図である。 本発明の一実施形態に係る映像表示方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る映像表示方法を示すフローチャートである。

以下、添付される図面を参照して本発明に係る実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明が実施形態によって制限されたり限定されたりすることはない。また、各図面に提示される同じ参照符号は同じ部材を示す。

現在、ステレオ感覚を提供する３Ｄ映像を効果的に実現するため、異なる視角からの映像はユーザの左側の目と右側の目に対して個別に表現される。

フィルタリングガラスのようなフィルタを用いることなくステレオ感覚を表現するために、３Ｄ映像は予想される視角に基づいてディスプレイで３Ｄ映像を空間的に分割することによって表示してもよい。

現存する裸眼式のステレオ３Ｄディスプレイは、光学装置を用いることによってディスプレイで映像を空間的に区分してもよい。

一般に、光学レンズまたは光学バリアを用いてもよい。レンズは、レンチキュラー（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ）レンズを用いて各画素映像が特定の方向にのみ表現されるようにする。

バリアは、ディスプレイの前面にスリットを配置し、特定の方向または特定の視角で特定のピクセルだけを見ることができるようにする。

レンズおよびバリアを用いて表示する裸眼式のステレオは、基本的に２つの視点映像、すなわち左視点および右視点を表示してもよい。この場合、３Ｄ感覚を経験するユーザのいるディスプレイの前面の範囲に極めて狭い立体視聴領域が形成されることがある。

立体視聴〔閲覧（ｖｉｅｗｉｎｇ）〕領域は、視聴距離および視聴角度に基づいて表現されてもよい。視聴距離は、スリットまたはレンズのピッチ（ｐｉｔｃｈ）に応じて決定されてもよく、視聴角度は視点数に基づいて決定されてもよい。広い立体視聴領域のために視点数を増加させて視聴角度を拡大させる技術は、裸眼式の多視点ディスプレイという。このような多視点ディスプレイを用いると、広い立体視聴領域を生成することができるが、ディスプレイの鮮明度および解像度の低下を生じさせる恐れがある。例えば、フルＨＤ映像を表現できる１９２０×１０８０解像度のパネルに９視点映像を表現する場合、表現可能なディスプレイの解像度は、横と縦がそれぞれ１／３ずつ減って６４０×３６０になる。

表現可能な解像度が減少する場合、既存の２Ｄ映像を高解像度で視聴することができず、ディスプレイを家庭用の３ＤＴＶなどに活用することが難しい。レンズ基盤の多視点ディスプレイはレンズが永久的に取付けられているため、映像を高解像度に表現することができない。この問題を解決するために屈折率可変レンズを用いる研究が進んでいるが、性能の限界および価格の上昇によって常用されていない。

バリア基盤の多視点ディスプレイはバリアをなくすことによって高解像度の２Ｄ映像を表現することができるが、多視点ディスプレイでは急激な輝度の低下が発生することから、適した方法とは言えない。

裸眼式の多視点ディスプレイは、既存の３Ｄディスプレイの主要な問題点であった眼鏡着用の不便、狭い視聴領域を解決することはできるものの、深刻な解像度の低下問題が発生するようになる。したがって、本発明の実施形態は、時分割３Ｄ映像ディスプレイにより選択的に光を散乱させることによって、裸眼式の多視点ディスプレイの主要な問題である低い３Ｄ解像度の問題を解決するためのものである。

普通、３Ｄ映像などを表示するために多視点の映像表示装置を用いると、より広い立体的な視聴領域が確保できるが、視点数に応じて解像度が低下する恐れがある。すなわち、解像度は視点数に直接的に比例することもある。

一例として、フルＨＤ映像を表現することのできる１９２０×１０８０解像度のパネルで９視点の映像を表現する場合、映像の解像度は横および縦をそれぞれ１／３ずつ減らして６４０×３６０とすることがある。

これと関連して、本発明の一実施形態に係る映像表示装置は、バックライト部において指向性を有する光を生成して画素表現部へ直接に印加することによって、既存の多視点の映像表示装置において生じうる輝度の低下を防ぐことができ、バックライト部から指向性光が出る位置を時分割して変更することによって、出力映像の視感的な解像度を向上させることができる。時分割指向性のバックライト制御も同様に向上させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る映像表示装置の構造を示す図である。

本発明の一実施形態に係る映像表示装置１１０は、画素表現部１１１、バックライト部１１２、および制御部１１３を含んでもよい。

画素表現部１１１は、映像表示装置１１０に入力される入力映像を構成する少なくとも１つの画素を視覚的に表現する。画素表現部１１１は、１つ以上の個別のサブ画素または全体画素を介して画素部上に画素を表現してもよい。

このとき、入力映像は３Ｄ映像または２Ｄ映像であってもよい。

バックライト部１１２は、入力映像の視点数に基づいて複数の指向性光を生成し、複数の指向性光を画素表現部１１１に印加する。

制御部１１３は、画素表現部１１１およびバックライト部１１２を制御する。

バックライト部１１２は、複数の指向性光を生成するために光源部、導光部、可変散乱層、上部電極および下部電極を含んでもよい。

図２は、図１の映像表示装置の構成を具体的に示す図であって、画素表現部１１１およびバックライト部１１２をディスプレイパネル部１５０に、制御部１１３をディスプレイ制御部１７０に分類し、ディスプレイパネル部１５０は、上板の偏光フィルム１３０、ＴＦＴ−ＬＣＤモジュール１３２、下板の偏光フィルム１３４、バックライトモジュール１３６および光源１３８に分類してもよい。

バックライトモジュール１３６は、散乱特性を用いて時分割指向性のバックライトを生成するよう制御してもよい。ディスプレイ制御部１７０は、ディスプレイ駆動部１７２およびバックライト駆動部１７４を含んでもよく、ビデオ制御部１８０によって制御してもよい。

ディスプレイ制御部１７０は、３Ｄビデオプロセッサ１７６をさらに含んでもよく、３Ｄデータはビデオ制御部１８０で３Ｄビデオプロセッサ１７６に送信されてディスプレイ駆動部１７２に提供されてもよく、２Ｄデータはビデオ制御部１８０からディスプレイ駆動部１７２に直接的に送信されてもよい。

同図に示すように、一実施形態におけるビデオ制御部１８０は、ディスプレイ駆動部１７２およびバックライト駆動部１７４のそれぞれに水平同期および垂直同期のタイミング制御信号を提供してもよい。

ビデオ制御部１８０は、映像が２Ｄ映像または３Ｄ映像に表示されるかを判断する。

２Ｄ映像である場合、ビデオ制御部１８０は選択的な光散乱および時分割指向性光なしで映像を生成してもよく、３Ｄ映像である場合、ビデオ制御部１８０は映像の３Ｄ解像度、視点角、表現視点数等に基づいて３Ｄビデオ処理を用いることによって、パネルに表示する映像を生成してもよい。

また、一実施形態において、ビデオ制御部１８０は映像が２Ｄ映像であるか３Ｄ映像であるかを判断し、バックライト駆動部１７４を制御することによって、表示されるバックライトのパターンを決める。２Ｄ映像または３Ｄ映像のディスプレイ、時分割３Ｄ映像ディスプレイを含む選択的な散乱原理およびディスプレイ方法は、下記で具体的に説明する。したがって、図２に示す観点から、図１のバックライト部１１２の構造および動作を図３と共に詳細に説明する。

図３は、本発明の一実施形態に係る図１のバックライト部１１２の動作を示す図である。図３を参照すれば、バックライト部１１２は、光源部２１０、導光部２２０、可変散乱層２３０、上部電極２４０および下部電極２５０を含んでもよい。ここで、光源部２１０は、図２の光源１３８に対応してもよく、導光部２２０、可変散乱層２３０、上部電極２４０および下部電極２５０は、図２のバックライトモジュール１３６に対応してもよい。

光源部２１０は光を放射する。

導光部２２０は、ガラスやポリマーなどから構成され、光学的に透明度が高く、導光部２２０の外部と光学的な屈折率が異なる材質に構成されてもよく、光源部２１０から放射された光は直進するか内部反射によって伝播する。

可変散乱層２３０は導光部と平行に配置され、複数の上部電極２４０は可変散乱層２３０の上部に配置され、下部電極２５０は可変散乱層２３０の下部に配置される。反対に、複数の下部電極２５０および単一の上部電極２４０があってもよく、または複数の上部電極２４０および複数の下部電極２５０があってもよい。

まず、光源部２１０から光が放射されれば、放射された光は図２に示すように、導光部２２０内を全反射２６１して進んでもよい。

可変散乱層２３０は、導光部２２０内を全反射しながら進む光２６１を選択的に、すなわち、可変的に散乱する特性を有する。

このために可変散乱層２３０は、一例として、高分子分散型の液晶（ｐｏｌｙｍｅｒ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ：ＰＤＬＣ）を含んでもよい。

ＰＤＬＣは、ポリマー内に極めて小さいサイズの液晶滴が均一に散布された形態であり、液晶滴は再び複数の液晶を含んでもよい。

このとき、液晶滴は液晶の光学的な異方性特性に応じて方向に応じて互いに異なる光学的な屈折特性を表す。

したがって、液晶滴に電圧を適切に印加して液晶方向を変更させることによって、液晶滴の光学的な屈折率を変化させてＰＤＬＣを透明または不透明にすることが可能である。

例えば、可変散乱層２３０に電圧が印加された場合にＰＤＬＣが透明になってもよく、可変散乱層２３０に電圧が除去された場合にＰＤＬＣが不透明になってもよい。

反対に、可変散乱層２３０に電圧が印加された場合にＰＤＬＣが不透明になってもよく、可変散乱層２３０に電圧が除去された場合にＰＤＬＣが透明になってもよい。

本実施形態では説明の便宜のために、可変散乱層２３０に電圧が印加された場合にＰＤＬＣが不透明になる場合を仮定する。

可変散乱層２３０の特定の位置２６２に電圧が印加されると、電圧が印加された位置２６２に存在するＰＤＬＣは不透明になる。

これによって、導光部２２０を全反射して進む光２６１は電圧が印加された位置２６２で散乱し、光２６１の散乱によって電圧が印加された位置２６２には複数の方向を有する指向性光２６３が生成されてもよい。ここで、ＰＤＬＣの他の位置は、電圧が印加されなければ、対応する位置にて光が散乱されない。

このとき、上部電極２４０は、ＰＤＬＣによって散乱される光を上側に伝達するためＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）のような透明特性の優れる電極を用いてもよい。

また、下部電極２５０は、ＰＤＬＣによって散乱される光を反射して上側に伝達するためにアルミニウムのように反射特性の優れる電極を用いてもよい。

また、ＰＤＬＣで生成される散乱光２６３が十分に狭い形態を有するため上部電極２４０は幅が狭くて細かく配置される必要がある。

結局、バックライト部１１２は、導光部２２０を全反射して進む光２６１を可変散乱層２３０を用いて散乱させることによって、多視点映像を生成するための指向性光を生成することができる。

光源部２１０で放射された光は、ＰＤＬＣが散乱領域に入るまで引き続き導光部２２０内を進むことから、散乱領域が小さい場合に生成されるバックライトは、散乱領域が大きい場合に生成されるバックライトに比べて明るくなる。

これによって、映像表示装置１１０は光量の損失を減じることができ、一般的な多視点の映像表示装置で発生する輝度の低下を防ぐことができる。

このとき、光源部２１０で生成される光の漏れを減らすために、導光部２２０の前面、後面、側面などの表面に光反射の効率を高めることのできるコーティングまたは反射材を塗布してもよい。

図１に示す画素表現部１１１およびバックライト部１１２に対応して、図４は、上板偏光フィルム１３０、ＴＦＴ−ＬＣＤモジュール１３２、下板偏光パネル１３４、バックライトモジュール１３６、および光源１３８を含むディスプレイパネル部１５０の構成を具体的に示す図である。

言い換えれば、ディスプレイパネル部１５０はＬＣＤパネルモジュールとバックライトモジュールとに分類されてもよく、バックライトモジュール１３６は時分割指向性バックライトを生成するために背面光の散乱を選択的に変更させてもよい。

ＬＣＤパネル部は、上部偏光フィルム４１０、上部ガラス板４１２、カラーフィルタ４１４、液晶層４１６、ＴＦＴ層４１８、下部ガラス板４２０および下部偏光フィルム４２２を含んでもよい。

液晶層４１６は、数マイクロメートルの長さのギャップを液晶で満してもよく、上部ガラス板４１２に配置されたカラーフィルタ４１４および透明電極と、下部ガラス板４２０に配置されたＴＦＴ領域４１８、および透明電極を含み、スペイサ４１１によって分離している。簡単に、ＬＣＤパネルと関連して説明した実施形態を説明したが、これに限定されない。

バックライトモジュールは、光源４３２、光を伝達する導光板４３０、選択的に散乱可変な特性を有するＰＤＬＣ層４３６、ＰＤＬＣ層４３６に電圧を選択的に印加するための電極４３３、４３４および下部基板４３８を含んでもよい。

ＬＣＤパネル部とバックライトモジュール１３６はスペイサ４５０によって光学的に分離してもよい。

ＰＤＬＣ層は数マイクロメートル〜数十マイクロメートルのギャップを形成しており、各電極４３３は、ＰＤＬＣを制御するために導光板４３０の下部に配置され、各電極４３３は高い光反射の特性を有し、下部基板４３８の上部に配置されてもよい。

ＰＤＬＣ層４３６が全て光散乱の特性を有する場合、ＰＤＬＣ層４３６から散乱された光はカラーフィルタ４１４を通過して２Ｄ映像を表現するためのサブ画素を形成する。サブ画素の光の強さ、すなわち、サブ画素の明るさは上部および下部偏光フィルム４１０、４２２および液晶層４１６の液晶特性に基づいて決定される。

しかし、ＰＤＬＣ層４３６の一部領域だけが光散乱の特性を有する場合、すなわち、ＰＤＬＣの極めて少ない部分だけ散乱の特性を有する場合、光はＰＤＬＣ層４３６で点光源から放出される方式を有し、点光源から放出された光は方向性の光になり得る。複数の点光源が３Ｄ映像を生成するために用いられてもよい。３Ｄ映像を生成し、光の方向を制御するためのＰＤＬＣ層４３６の制御については下記でより詳しく説明する。

図３と関連して上述したように、３Ｄ映像を表示するために、ＰＤＬＣ層４３６の一部領域は散乱特性に応じて制御される。図５は、ＰＤＬＣ層４３６を含むバックライトモジュールの具体的な構成を示す図である。

上述したように、ＰＤＬＣは、ポリマー内に液晶滴が均一に散布された形態からなり、液晶滴は複数の液晶で構成されている。

同図に示すように、液晶滴は、液晶の光学的な異方性の特性に基づき、制御される方向に応じて互いに異なる光学的な屈折特性を表し、液晶滴の方向は印加される電圧を制御することによって変更されうる。このように、液晶滴の光学的な屈折率を変化させてＰＤＬＣを透明にしたり、不透明にすることが可能である。

ＰＤＬＣの対応領域は、電圧が印加される場合に透明になり、電圧が除去される場合に不透明になってもよく、反対にＰＤＬＣの対応領域は電圧が印加される場合に不透明になり、電圧が除去される場合に透明になってもよい。

図５に示すように、バックライトモジュールは導光板４３０の下部に配置する複数の電極（上部電極４３３）、下部基板４３８の下部に配置される電極（下部電極４３４）を含み、各電極に印加される電圧を変更し、その間に位置するＰＤＬＣ層の対応領域の散乱度を変更するようになる。

上述したように、複数の上部電極４３３は、互いに隣接して細かく配置されたり、スタガした形（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ ｍａｎｎｅｒ）に近く配置され、ＰＤＬＣによって散乱された光は十分に狭い形態を有してもよい。

図６は、本発明の一実施形態に係る図１の映像表示装置１１０のような映像表示装置の動作を説明するための図である。以下、図６〜図９と関連する議論は図１の映像表示装置１１０と関連して形成されるが、実施形態はこれに限定されない。

図６において、説明の便宜のために、本発明の一実施形態に係る図１に示す映像表示装置１１０が１２方向の指向性映像情報を表す場合を想定するが、これに限定されない。

ここで、図１に示す画素表現部１１１は、図６に示す画素表現部３１０と類似の構成であるが、図１は、バックライト部１１２および制御部１１３と関連するものであるが、図６は、画素表現部３１０と関連して説明する。

制御部１１３は、入力映像の視点数に基づいて光源部２１０から放射された光が散乱される１つ以上の選択位置を決定する。

本実施形態では、映像表示装置１１０が１２方向の指向性映像情報を表す場合を想定したものであるため、制御部１１３は１２個の副画素（ｓｕｂ ｐｉｘｅｌ）の間隔３２１、３２２、３２３ごとにＰＤＬＣ層のような可変散乱層２３０で光が散乱されるようバックライト部１１２を制御してもよい。

このとき、図６に示すように、画素表現部３１０がＲ、Ｇ、Ｂの映像情報を表す場合、１２個の副画素は４個のカラー画素に当る。

このとき、映像表示装置１１０は、１２個の副画素の間隔３２１、３２２、３２３ごとに図３に示す上部電極２４０と下部電極２５０との間に電圧を印加する電圧印加部（図示せず）をさらに含んでもよい。

図６を参照すれば、１２個の副画素の間隔３２１、３２２、３２３ごとに可変散乱層２３０で光が選択的に散乱されることが分かる。

可変散乱層２３０で散乱された指向性光は画素表現部３１０に印加され、これによって映像表示装置１１０は１２方向の指向性映像情報を表示してもよい。

この場合、画面の解像度は可変散乱層２３０の光散乱地点の数に直接的に依存するため、映像解像度は画素表現部３１０で表現可能な解像度に比べて低くなる。

しかし、本発明の他の実施形態に係る映像表示装置１１０は、光源部２１０から放射された光が散乱される位置を特定の時間間隔ごとに、例えば、時分割を介して変更することによって、かかる解像度の低下を防ぐことができる。

これに関連して制御部１１３は、予め選定された時間間隔で、光源部２１０から放射された光に対する散乱パターンが変わるようにバックライト部１１２を制御してもよい。

また、制御部１１３は、選定された時間間隔と同期を合わせて、放射された光の散乱パターンに対応する入力映像のデータを画素表現部３１０に印加してもよい。

このとき、画素表現部３１０は、選定された時間間隔と同期を合わせて、制御部１１３から印加された入力映像のデータに該当する少なくとも１つの画素を表してもよい。

以下は、図７を参照して以上の動作過程について詳細に説明することにする。

図７は、本発明の一実施形態に係る図１に示した映像表示装置における時分割特性を説明するための図である。

制御部１１３は、映像表示装置１１０が奇数フレームの映像を表示する場合と偶数フレームの映像を表示する場合とに分けて各フレームに対して互いに異なる位置で光が散乱するようバックライト部１１２を制御してもよい。

例えば、映像表示装置１１０がフレーム１、２、３、４、５、６を順に表わすと仮定する。

制御部１１３は、フレーム１、３、５に対して図面符号４１０に示すような位置で光が散乱されるようバックライト部１１２を制御してもよく、フレーム２、４、６に対して図面符号４２０に示すような位置で光が散乱されるようバックライト部１１２を制御してもよい。

この場合、奇数フレームで生成された指向光が特定の画素を経て生成する映像情報および指向方向と、偶数フレームで生成された指向光が画素を経て生成する映像情報および指向方向とは互いに異なる。

例えば、光が散乱される位置を１、２、３、４、５、６とするとき、奇数フレームでは１、３、５のように奇数番目の光散乱の位置にて散乱光が生成され、偶数フレームの場合には２、４、６のように偶数番目の光散乱の位置にて散乱光が生成されると仮定する。

このとき、奇数フレームでは１番の位置の散乱光がｍ番目の画素を経て指向性光が生成され、偶数フレームでは２番の位置の散乱光もｍ番目の画素を経て指向性光が生成されるとすれば、同じｍ番目の画素を経てつくられる指向性光は奇数フレームの場合と偶数フレームの場合とが互いに異なるようになる。

このとき、制御部１１３は、奇数フレームである場合、奇数フレームに同期を合わせて奇数フレームに対応する映像データを図６に示す画素表現部３１０に印加し、偶数フレームである場合は、偶数フレームに同期を合わせて偶数フレームに対応する映像データを画素表現部３１０に印加してもよい。

すなわち、前述の例で説明したように、奇数フレームにおいて１番の位置の散乱光がｍ番目の画素を経る場合と、偶数フレームにおいて２番の位置の散乱光がｍ番目の画素を経る場合に対し、それぞれ映像情報を異なるようにしてもよい。

このような原理に基づいてそれぞれ異なる映像情報を有するそれぞれ異なる方向の指向性光が時分割方式により生成される。

すなわち、映像表示装置１１０は、一般的な映像表示装置において視感的な解像度を向上させるために用いるインターレーススキャン（ｉｎｔｅｒｌａｃｅ ｓｃａｎ）方式と類似する仕方で出力映像のフレームレート（ｆｐｓ）を落とす代わりに、より多くの画素を表現することによって、多視点映像の視感的な解像度を向上させることができる。

これと関連して、図面符号４３０について説明すれば、視聴者は奇数フレームでＮ個の画素が見られ、偶数フレームでＮ個の画素が見られるため、結局、２Ｎ個の画素を見るように感じられる。

すなわち、視聴者が一般的な映像表示装置からＮ個の立体表示の画素だけを見ることができたとすると、本発明の一実施形態に係る映像表示装置１１０からは２Ｎ個の立体表示の画素を見ることができるため、視聴者が感じる視感的な解像度は一般的な映像表示装置に比べて２倍に向上する。

このとき、本実施形態のような映像表示装置１１０を用いて６０ｆｐｓの多視点映像を表示するためには、映像表示装置１１０の画面再生の頻度〔リフレッシュ周波数〕が１２０Ｈｚ以上にならなければならないが、他の実施形態が同一に用いられてもよい。

すなわち、映像表示装置１１０の画面再生頻度が１２０Ｈｚ以上である場合、制御部１１３は１／６０秒の間隔で光の散乱パターンが変わるようバックライト部１１２を制御し、１／６０秒の間隔に同期を合わせ、光の散乱パターンに対応する映像データを画素表現部３１０に印加することによって、多視点映像の解像度を２倍にすることができる。これは光散乱の時分割制御の一例を示す。

以上、図７を参照して映像表示装置１１０が２時分割の映像表現方式により多視点映像を表す実施形態を説明した。

しかし、本発明の他の実施形態に係る映像表示装置１１０は、Ｎ時分割に拡張して多視点映像を表すことによって、多視点映像の解像度をより増加させてもよい。

例えば、映像表示装置１１０の画面再生の頻度が２４０Ｈｚ以上である場合、映像表示装置は４個のフレームごとに光の散乱パターンを変化させることによって、６０Ｈｚの多視点映像を表示してもよい。

この場合、映像表示装置１１０が表示する多視点映像の解像度は４倍に増加され得る。

図８は、本発明の一実施形態に係る図１に示す映像表示装置が時分割特性を用いて表現可能な視点数を増加させた例を示す図である。

本発明の一実施形態に係る映像表示装置１１０は、Ｎ時分割の表現を用いて映像を表示することによって、表現可能な視点数を増加させてもよい。

図８は、映像表示装置１１０が４時分割の表現を用いて映像を表示するが、多視点映像の解像度を向上させる代わりに、表現可能な視点数を増加させた例を示す図である。

すなわち、映像表示装置１１０は４個のフレームごとに互いに異なる視点が形成されるよう光の散乱パターンを変化させることによって、表現可能な視点数を４倍に増加させてもよい。

言い換えれば、映像表示装置１１０は、基本的に１２方向を有する指向性光を生成することのできる構造を有するが、図８に示すように、４時分割の表現を用いることによって、４８方向を有する指向性光を生成してもよい。

図９は、本発明の一実施形態に係る図１に示す映像表示装置が２Ｄ映像を表示する動作を説明するための図である。

本発明の一実施形態によれば、映像表示装置１１０は多視点の映像だけでなく２Ｄ映像を表示してもよい。

このために、制御部１１３は、映像表示装置１１０に入力される入力映像の種類を把握することができる。

入力映像が２Ｄ映像である場合、制御部１１３は光源部２１０から放射された光が図９に示すように、可変散乱層２３０のすべての領域に散乱されるようバックライト部１１２を制御してもよい。

この場合、可変散乱層２３０のすべての領域で散乱された光は、図６に示すように、画素表現部３１０に等しく印加されることによって、既存の２Ｄ映像表示装置と同じ光の特性を有してもよい。

本発明の一実施形態に係る映像表示装置１１０は、２Ｄ映像表現から多視点映像表現へのディスプレイのモード変更、またはその反対の場合に所要される時間が数ｍｓ〜数十ｍｓレベルであるため、極めて短い時間内に映像の転換が可能である。

また、本発明の一実施形態に係る映像表示装置１１０は、２Ｄ映像と３Ｄ映像を時分割表現することによって、２Ｄ映像の一部のみを３Ｄに表現してもよい。

図１０は、本発明の一実施形態に係る２Ｄ映像の３Ｄ表現を示す図である。

一般に、２Ｄディスプレイの場合、映像はディスプレイ面上に結像されるようになるが、より正確にはカラーフィルタ面上に結像する。ここで、映像が結像するということは、表現される映像情報がカラーフィルタ面を基準にして前方向に散乱された光を送ることをいう。しかし、人が実世界で事物を見るときも事物の表面から前散乱された光情報を２つの目の視覚メカニズムを介して検出するようになる。

すなわち、既存の２Ｄディスプレイでは、バックライトの前に位置する散乱板でランダムに散乱された光がディスプレイパネルの各開口を通過してカラーフィルタによって表現される光情報を見るものであるため、映像は常にディスプレイ面に現れ、いずれの方向から映像を見ても同一である。しかし、３Ｄ映像である場合は図１０に示すように、指向性光を用いてディスプレイから離れた位置に映像が存在するよう映像情報を表現する。この場合、左右の視野に互いに異なる視点映像が表現されて映像が３Ｄ空間に存在するものと感じられ、視聴者が移動する場合に他の視点の映像を経験することが可能である。

図１１は、本発明の一実施形態に係る映像表示方法を示すフローチャートである。

ステップＳ７１０において、映像表示装置に入力される入力映像の視点数に基づいて複数の指向性光を生成する。

このとき、入力映像は３Ｄ映像または２Ｄ映像であってもよい。

本発明の一実施形態によれば、ステップＳ７１０において、光源部から放射された光を導光部を介して選択的に伝播するステップを含んでもよい。選択的な散乱は同じ画素が異なる時間に異なる方向から光を提供するよう時分割に基づいて行われてもよい。

その後、ステップＳ７１０において、入力映像の視点数に基づいて導光部と平行に配置される可変散乱層の選定された領域間隔で放射された光を散乱し、複数の指向性光を生成するステップを含んでもよい。

このとき、可変散乱層はＰＤＬＣに構成されてもよい。

本発明の一実施形態によれば、ステップＳ７１０において、入力映像が２Ｄ映像である場合、可変散乱層のすべての領域において放射された光を散乱して複数の指向性光を生成してもよい。２Ｄ映像に対して、可変散乱層の全体領域が多指向性光を提供するよう制御される。

ステップＳ７２０においては、入力映像を構成する少なくとも１つの画素を画素表現部上に形成する。

本発明の一実施形態によれば、ステップＳ７１０において、選定された時間間隔で、放射された光に対する散乱パターンを変化させてもよい。

このとき、ステップＳ７２０においては、選定された時間間隔と同期を合わせ、放射された光の散乱パターンに対応する入力映像のデータを画素表現部に印加するステップを含んでもよい。

その後、ステップＳ７２０において、選定された時間間隔と同期を合わせて、印加された入力映像のデータに該当する少なくとも１つの画素を画素表現部上に形成するステップを含んでもよい。

図１２は、２Ｄおよび３Ｄ映像を選択的に表現するための映像表示方法を説明するためのフローチャートを示す。

映像コンテンツが入力されれば、映像コンテンツが２Ｄ映像であるか３Ｄ映像であるかを判断する（Ｓ８００）。

映像コンテンツが２Ｄ映像である場合、バックライトモジュールのすべての部分で散乱が発生するようにし（Ｓ８０２）、映像データを既存の２Ｄディスプレイのような方式で画面に表示する（Ｓ８０４）。

映像コンテンツが３Ｄ映像である場合には、映像の視野角（３Ｄ Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）、表現視点数（ｖｉｅｗ ｎｕｍｂｅｒ）、３Ｄ解像度から、時分割数（Ｎ）を算出して求める（Ｓ８１０）。その後、映像は算出された時分割数または予め決定された時分割数に基づいて映像を表現する。

例えば、第１バックライト要素グループの発光が行われ（Ｓ８１２）、第１グループの３Ｄ映像／ビデオが表示され（Ｓ８１４）、第２バックライト要素グループの発光が行われ（Ｓ８１６）、第２グループの３Ｄ映像／ビデオが表示される（Ｓ８１８）。第Ｎバックライト要素グループの発光が行われ（Ｓ８２０）、第Ｎグループの３Ｄ映像／ビデオが表示される（Ｓ８２２）。

ここで、ビデオ制御部は、決定された時分割に基づいてバックライトの生成パターンおよび表現時間を決定してもよく、バックライトを制御してパネルでバックライトのパターンに対応する３Ｄ映像データの表現を制御してもよい。また、詳述した動作は決定された時分割数に、または同じ数に繰り返してもよい。

以上、図１１および図１２を参照して本発明の一実施形態に係る映像表示方法に対して説明した。ここで、本発明の一実施形態に係る映像表示方法は図１〜図１０を用いて説明した映像表示装置の構成と対応するため、これに対するより詳細な説明は省略することにする。

本発明に係る実施形態は、多様な動作を実行するためのプログラム命令を含むコンピュータ読取可能な記録媒体を含む。当該記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独または組み合わせて含むこともでき、記録媒体およびプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知であり使用可能なものであってもよい。コンピュータ読取可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような光磁気媒体、およびＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。また、記録媒体は、プログラム命令、データ構造などを保存する信号を送信する搬送波を含む光または金属線、導波管などの送信媒体でもある。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行され得る高級言語コードを含む。上述したハードウェア装置は、本発明の動作を行うため１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するよう構成され、その逆も同様である。

実施形態による映像表示装置および映像表示方法は、バックライト部から指向性光を生成して画素表現部に指向性光を適用することができ、それによって既存の多視点の映像表示装置で発生する輝度の低下問題を防ぐことができ、時分割構造を用いてバックライトで発生する指向性光の位置が変更され得る。

また、実施形態は、一般的なディスプレイの利用分野にて用いられる２Ｄ映像または３Ｄ映像を選択的に表現する表示装置および表示方法に関する。例えば、利用分野としては、ＴＶ、モニタ、携帯用ディスプレイ、広告のためのディスプレイおよび教育のためのディスプレイを含んでもよく、他の実施形態も利用可能である。

上述したように、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野において熟練した当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができるであろう。

したがって、本発明の思想は、説明された実施形態に限定して定められてはならず、後述する特許請求の範囲に基づいて定められるものであり、発明を実施するための最良の形態により制限されるものではない。

Claims (23)

1. 入力映像を構成する少なくとも１つの画素部それぞれの表現を制御する画素表現部と、
   前記入力映像の視点数に基づいて複数の指向性光を選択的に生成し、前記生成された複数の指向性光を前記画素表現部に印加するバックライト部と、
   を含むことを特徴とする映像表示装置。
2. 前記入力映像は、３Ｄ映像および２Ｄ映像のうちいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
3. 前記バックライト部は、
   光を放射する光源部と、
   前記光源部から放射される光を伝播させる導光部と、
   可変散乱層と、を含み、
   前記可変散乱層は、前記入力映像の視点数に基づいて選定された領域間隔で前記放射された光を散乱して前記複数の指向性光を生成することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
4. 前記可変散乱層は、前記導光部と平行に配置されることを特徴とする請求項３に記載の映像表示装置。
5. 前記バックライト部は、
   前記可変散乱層の上部表面に配置される上部電極と、
   前記可変散乱層の下部表面に配置される下部電極と、をさらに含み、
   前記可変散乱層は、前記可変散乱層の対応する選択位置に対して前記上部電極および前記下部電極との間に印加される電圧変化に基づいて前記放射された光を散乱することを特徴とする請求項３に記載の映像表示装置。
6. 前記入力映像の視点数に基づいて前記上部電極と前記下部電極との間に電圧を印加する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の映像表示装置。
7. 前記入力映像の視点数に基づいて前記可変散乱層の前記選定された領域間隔で前記放射された光が散乱するように前記バックライト部を制御する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の映像表示装置。
8. 前記制御部は、選定された時間間隔で前記放射された光に対する散乱パターンが変わるように前記バックライト部を制御し、
   前記選定された時間間隔と同期を合わせて、前記放射された光の散乱パターンに対応する前記入力映像のデータを前記画素表現部に印加し、
   前記画素表現部は、前記選定された時間間隔と同期を合わせて、前記制御部から印加された前記入力映像のデータに該当する少なくとも１つの画素部を表現することを特徴とする請求項７に記載の映像表示装置。
9. 前記制御部は、前記入力映像が２Ｄ映像であるか３Ｄ映像であるかを把握し、前記入力映像が２Ｄ映像である場合、前記可変散乱層のすべての領域で前記放射された光が散乱するよう前記バックライト部を制御することを特徴とする請求項７に記載の映像表示装置。
10. 前記可変散乱層は、高分子分散型の液晶を含むことを特徴とする請求項３に記載の映像表示装置。
11. 映像表示装置の映像表示方法であって、
    入力映像の視点数に基づいて複数の指向性光を選択的に生成するステップと、
    前記生成された複数の指向性光の入射から前記入力映像を構成する少なくとも１つの画素部を画素表現部によって個別的に形成するステップと、
    を含むことを特徴とする映像表示方法。
12. 前記入力映像は、３Ｄ映像および２Ｄ映像のうちいずれか１つであることを特徴とする請求項１１に記載の映像表示方法。
13. 前記複数の指向性光を生成するステップは、
    光源部から放射された光を導光部を介して伝播させるステップと、
    前記入力映像の視点数に基づいて可変散乱層の選定された領域間隔で前記放射された光を散乱して前記複数の指向性光を生成するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１１に記載の映像表示方法。
14. 前記可変散乱層は、前記導光部と平行に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の映像表示方法。
15. 前記複数の指向性光を生成するステップは、選定された時間間隔で、前記生成された複数の指向性光から前記放射された光に対する散乱パターンを変化させることを特徴とする請求項１３に記載の映像表示方法。
16. 前記少なくとも１つの画素部を形成するステップは、
    前記選定された時間間隔と同期を合わせて、前記放射された光の散乱パターンに対応する前記入力映像のデータを前記画素表現部に印加するステップと、
    前記選定された時間間隔と同期を合わせて、前記印加された前記入力映像のデータに該当する少なくとも１つの画素部を前記画素表現部によって個別的に形成するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１５に記載の映像表示方法。
17. 前記複数の指向性光を生成するステップは、前記入力映像が２Ｄ映像である場合、前記可変散乱層のすべての領域で前記放射された光を散乱して前記複数の指向性光を生成することを特徴とする請求項１３に記載の映像表示方法。
18. 前記可変散乱層は、高分子分散型の液晶を含むことを特徴とする請求項１３に記載の映像表示方法。
19. 処理装置を有する映像表示装置に請求項１１に記載の方法を実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
20. 画素部それぞれを制御して入力映像を構成する少なくとも１つの画素部を表現する画素表現部と、
    前記入力映像の視点数に基づいて複数の指向性光を選択的に生成し、前記画素表現部によって前記入力映像を出力するように、異なる時間に、前記画素表現部の前記画素部に前記複数の指向性光のうちそれぞれ異なる指向性光を投射するよう制御するバックライト部と、
    を含むことを特徴とする映像表示装置。
21. 入力映像の視点数に基づいて複数の指向性光を選択的に生成し、異なる時間に、前記画素表現部の前記画素部に前記複数の指向性光のうちそれぞれ異なる指向性光を投射するよう制御するステップと、
    前記異なる指向性光の入射に基づいて前記入力映像を出力するように前記画素表現部を制御し、前記画素表現部の前記各画素部を互いに異なるよう制御して前記画素表現部を制御するステップと、
    を含むことを特徴とする映像表示方法。
22. 前記異なる指向性光を印加することによって、深さと共に２Ｄ映像を投射するよう前記複数の指向性光の選択的な生成を制御するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の映像表示方法。
23. 請求項２１に記載の方法を行うよう少なくとも１つの処理装置を制御するためのコンピュータ読み取り可能なコードを記録したコンピュータ読み取り可能記録媒体。

Images