JP2011040947A

JP2011040947A - 画像処理装置及びプログラム

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Publication number: JP2011040947A
Application number: JP2009185813A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Yano; 友哉谷野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2009-08-10
Filing date: 2009-08-10
Publication date: 2011-02-24

Abstract

【課題】立体映像を表示する場合に、クロストークの発生を確実に抑える。
【解決手段】立体画像を構成する右目用画像データ又は左目用画像データの画面上での垂直方向位置を検出する垂直位置検出部３１０と、右目用画像データ又は左目用画像データの位相を、垂直方向位置に応じて遅延させるフレームメモリ３０２と、を備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、画像処理装置及びプログラムに関する。

従来、例えば下記の特許文献に記載されているように、視差を有する左目用画像及び右目用画像を所定周期で交互にディスプレイに供給し、この画像を所定周期に同期して駆動される液晶シャッターを備える眼鏡で観察する方法が知られている。

特開平９−１３８３８４号公報特開２０００−３６９６９号公報特開２００３−４５３４３号公報特許３７８４９６７号公報

しかしながら、上記従来例のように、立体映像ディスプレイをシャッター眼鏡方式で観察する場合、画像表示装置の応答速度不足や液晶シャッターのコントラスト不足など、表示装置やシャッター眼鏡の特性上の要因による問題が生じる。これらの要因により、右目用の画像の一部が左目に、左目用の画像の一部が右目に漏れ込む現象（以下、クロストークと言う）が発生する。

特に、上述した立体画像表示観察システムにおいて、ディスプレイを液晶表示ディスプレイ等から構成すると、その応答速度が問題となる。すなわち、液晶表示ディスプレイでは、画面の一方の端（画面上辺など）から他方の方の端（画面下辺など）に向けて線順次に映像信号が供給されるが、一方の端から他方の端に書き込まれるタイミングには応答遅れが生じる。

液晶の応答速度の不足により、右目用画像の書き込みにおいては、画面上辺が所望の輝度に達した時点において、画面下辺では、ようやく右目用画像の書き込みが開始される状態となる。左目用画像の書き込みにおいても、画面上辺が所望の輝度に達した時点において、画面下辺では、ようやく左目用画像の書き込みが開始される状態となる。

このため、画面上辺と画面下辺の双方で右目用画像または左目用画像の一方のみが表示されているタイミングで液晶シャッターを開くことが困難となり、右目用画像と左目用画像とが混ざってユーザに視認されるクロストークの問題が発生する。また、液晶の応答速度の不足により、液晶が完全に応答していない状態で液晶シャッターが開かれると、ユーザが所望の輝度の映像を視認できなくなるという問題も生じる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、立体映像を表示する場合に、クロストークの発生を確実に抑えることが可能な、新規かつ改良された画像処理装置及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、立体画像を構成する右目用画像データ又は左目用画像データの画面上での垂直方向位置を検出する垂直方向位置検出部と、前記右目用画像データ又は前記左目用画像データの位相を、前記垂直方向位置に応じて遅延させる遅延処理部と、を備える、画像処理装置が提供される。

また、前記遅延処理部は、前記垂直方向位置に応じて、前記右目用画像データ又は左目用画像データの一方に対して前記右目用画像データ又は左目用画像データの他方を加算することにより、前記遅延を行うものであってもよい。

また、前記右目用画像データ又は左目用画像データの他方のデータとして１フレーム前のデータを用いるものであってもよい。

また、画像信号の入力を受け、前記右目用画像及び左目用画像のそれぞれを２回連続して表示させるための信号へ変換する信号制御部を備え、前記遅延処理部は、２回連続する右目用画像又は左目用画像の１フレーム目に対して前記遅延を行うものであってもよい。

また、前記右目用画像と前記左目用画像の振幅差を大きくする方向に右目用画像データ又は左目用画像データを補正する補正部を更に備えるものであってもよい。

また、前記補正部は、前記垂直方向位置に応じて補正量を調整するものであってもよい。また、前記補正部は、前フレームと現フレームの各階調の組み合わせに対しての２次元マトリクスの補正量が格納されたルックアップテーブルを参照して前記補正量を調整するものであってもよい。

また、１フレームの遅延データを用いて前記右目用画像データ又は左目用画像データに対してオーバードライブ処理を行うオーバードライブ処理部を更に備えるものであってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、立体画像を構成する右目用画像データ又は左目用画像データの画面上での垂直方向位置を検出する手段、前記右目用画像データ又は前記左目用画像データの位相を、前記垂直方向位置に応じて遅延させる手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラムが提供される。

本発明によれば、立体映像を表示する場合に、クロストークの発生を確実に抑えることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る立体画像表示観察システムの構成を示す模式図である。画像表示装置の構成を示すブロック図である。本実施形態による２度書き込みの原理と、液晶シャッターの開閉を示すタイミングチャートである。液晶の応答波形が画面垂直位置毎に異なる様子を示す特性図である。液晶の応答特性を指数関数で近似し、画面垂直位置に対しての液晶の応答特性を示す特性図である。図５の特性において、シャッターの開口時間で積分した時の画面垂直位置に対しての輝度の変化を示す特性図である。位相補正部の構成を示す模式図である。位相補正部で行われる処理を説明するための特性図である。位相補正部で行われる処理を説明するための特性図である。位相補正部で行われる処理を説明するための特性図である。位相を補正した場合の画面垂直位置と液晶の応答カーブを示す特性図である。補正した場合において、シャッター開口時間で積分した時の画面垂直位置に対しての輝度の変化を示す特性図である。入力信号として、左目用画像Ｌ、右目用画像Ｒが並列で入力され、出力信号をＬＬＲＲシーケンスに変換する場合の構成を示す模式図である。画面垂直位置に応じた係数ｋ_２（ｖ）の特性を示す特性図である。液晶応答補正を加えた場合の液晶応答カーブを示す特性図である。図６と同様に、シャッター開口時間で積分した時の画面垂直位置に対しての輝度の変化を示す特性図である。実際の液晶の応答カーブの立ち上がり特性を示す特性図である。実際の液晶の応答カーブの立ち下がり特性を示す特性図である。２次元マトリクスのルックアップテーブルを参照して、垂直位置に応じたゲインを乗算する場合のゲインパターンを示す特性図である。ＬＬＲＲシーケンス入力の場合の機能ブロックを示す模式図である。入力信号がＬ、Ｒ並列で出力をＬＬＲＲシーケンスに変換する場合の液晶応答補正部の構成を示す模式図である。第３の実施形態の構成を示す図であって、オーバードライブ処理を組み合わせた構成を示す模式図である。オーバードライブ処理回路を説明するための模式図である。オーバードライブ処理による液晶応答波形を示す模式図である。画面下端近傍でゲインを押さえる場合のゲインパターンを示す特性図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．第１の実施形態
（１）システム構成例
（２）画像表示装置の構成例
（３）本実施形態による２度書き込みの例
（４）本実施形態による位相補正の例
２．第２の実施形態
（１）第２の実施形態による液晶応答補正の例
３．第３の実施形態
（１）第３の実施形態によるオーバードライブ処理の例

１．第１の実施形態
［（１）システム構成例］
図１は、本発明の一実施形態に係る立体画像表示観察システムの構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態に係るシステムはＬＣＤから構成される画像表示装置１００と、表示画像鑑賞用メガネ２００とを備える。

画像表示装置１００は、例えば、フィールド毎に右目用画像Ｒと左目用画像Ｌを交互に表示する。表示画像鑑賞用メガネ２００には、レンズに相当する部分に一対の液晶シャッター２００ａ，２００ｂが設けられている。液晶シャッター２００ａ，２００ｂは、画像表示装置１００のフィールド毎の画像切り換えに同期して交互に開閉動作を行う。すなわち、画像表示装置１００に右目用画像Ｒが表示されるフィールドでは、左目用の液晶シャッター２００ｂが閉鎖状態となり、右目用の液晶シャッターが開放状態２００ａとなる。また、左目用画像Ｌが表示されるフィールドでは、これと逆の動作を行う。

このような動作により、鑑賞用メガネ２００を掛けて画像表示装置１００を見るユーザの右目には右目用画像Ｒのみが、また、左目には左目用画像Ｌのみが入射される。このため、鑑賞者の目の内部で右目用と左目用の画像が合成され、画像表示装置１００に表示される画像が立体的に認識される。また、画像表示装置１００は通常の２次元画像を表示することもでき、この場合、右目用画像Ｒと左目用画像Ｌの切り換えは行われない。

［（２）画像表示装置の構成例］
次に、画像表示装置１００の構成について説明する。図２は、画像表示装置１００の構成を示すブロック図である。図２に示すように、画像表示装置１００は、左右映像制御部１２０、シャッター制御部１２２、エミッタ１２４、タイミング制御部１２６、バックライト制御部１２８、ゲートドライバ１３０、データドライバ１３２、液晶表示パネル１３４を備える。液晶表示パネル１３４の背後には、バックライト（面光源）１３６が配置されている。

液晶表示パネル１３４は、液晶層、液晶層を挟んで対向する透明電極、カラーフィルタ等から構成されている。バックライトを構成する蛍光体の残光特性は、４ｍｓ以下に設定されている。また、バックライト１３６は、残光特性の良好なＬＥＤ等から構成されている。

左右映像信号制御部１２０には、右目用画像Ｒ及び左目用画像Ｌを表示するための左右映像信号が入力される。左右映像信号制御部１２０は、液晶表示パネル１３４に右目用画像Ｒと左目用画像Ｌを交互に表示させるため、左右映像信号を交互に出力する。また、左右映像信号制御部１２０は、入力された左右映像信号に基づいて、後述する２度書き込みを行うため、右目用映像信号と左目用映像信号のそれぞれについて、同じ信号が２つ連続するように変換を行う。なお、以下の説明において、後述する２度書きによる左右映像信号の出力をＬＬＲＲシーケンスと称する場合がある。

タイミング制御部１２６には、左右映像信号制御部１２０で変換された右目用映像信号及び左目用映像信号が入力される。タイミング制御部１２６は、入力された右目用映像信号及び左目用映像信号を液晶表示パネル１３２へ入力するための信号に変換し、ゲートドライバ１３０およびデータドライバ１３２の動作に用いられるパルス信号を生成する。

タイミング制御部１２６で変換された信号は、ゲートドライバ１３０とデータドライバ１３２のそれぞれに入力される。ゲートドライバ１３０およびデータドライバ１３２は、タイミング制御部１２６で生成されたパルス信号を受け、入力された信号に基づいて液晶表示パネル１３４の各画素を発光させる。これにより、液晶表示パネル１３４に映像が表示される。

また、左右映像信号制御部１２０は、２つ連続するように変換された右目用映像信号及び左目用映像信号の切り換わりのタイミングを示すタイミング信号をシャッター制御部１２２へ送る。シャッター制御部１２２は、左右映像信号制御部１２０から送られたタイミング信号に基づいて、エミッタ１２６を発光させる駆動信号をエミッタ１２６へ送る。エミッタ１２６は、左右の映像信号の切り換わりのタイミングを示す光信号を鑑賞用メガネ２００に対して送信する。

表示画像鑑賞用メガネ２００は、詳細は省略するが、光信号を受信するセンサを備えている。光信号を受信した鑑賞用メガネ２００は、画像表示装置１００の右目用映像信号と左目用映像信号の切り換わりのタイミングに同期して、液晶シャッター２００ａ，２００ｂの開閉動作を交互に行う。

また、シャッター制御部１２２が出力するタイミング信号は、バックライト制御部１２８へ入力される。バックライト制御部１２８は、入力されたタイミング信号に基づいて、バックライト１３６を点灯させるための制御信号を出力する。バックライト１３６は、バックライト制御部１２８から入力された制御信号に基づいて点灯を行う。

［（３）本実施形態による２度書き込みの例］
液晶の応答速度の不足に起因するクロストークの発生、及び輝度不足等を解消するため、本実施形態では、液晶パネルの駆動周波数を高め、左右の画像の１フレームを液晶表示パネル１３２に２度表示させる（書き込む）という手法を採用している。

図３は、本実施形態による２度書き込みの原理と、液晶シャッター２００ａ，２００ｂの開閉を示すタイミングチャートであって、右目用画像Ｒと左目用画像Ｌのそれぞれを２４０［Ｈｚ］の駆動周波数で表示した場合を示している。図３において、１回の書き込みにより右目用画像Ｒ又は左目用画像Ｌが表示される時間は、１／２４０［Ｈｚ］＝４．２［ｍｓ］である。

図３は、液晶表示パネル１３２の画面下端（Ｈ＝０）から上端（Ｈ＝１）に至る縦方向の各位置において、時間とともに輝度が変化している様子を示している。また、図３において、所定の時間Ｔの間は、液晶シャッター２００ａ，２００ｂが開かれる。

図３に示すように、画面上端（Ｈ＝１）では、時刻ｔ２０からｔ２１までの４．２［ｍｓ］間に右目用画像Ｒが書き込まれ、続けて時刻ｔ２１からのｔ２２までの４．２［ｍｓ］間に再び右目用画像Ｒが書き込まれる。ここで、時刻ｔ２０からｔ２１の間に書き込まれる右目用画像Ｒと時刻ｔ２１からのｔ２２の間に書き込まれる右目用画像Ｒは、基本的には同一の画像であるが、オーバードライブ処理などの調整に起因して相違するものであってもよい。また、１回目に書き込まれる右目用画像Ｒと２回目に書き込まれる右目用画像Ｒとの間に所定のブランク期間を設けても良い。

そして、右目用画像Ｒを２回書き込んだ後に左目用画像Ｌが書き込まれる。左目用画像Ｌについても、画面上端（Ｈ＝１）では、時刻ｔ２２からｔ２３までの４．２［ｍｓ］間に左目用画像Ｌが書き込まれ、続けて時刻ｔ２３からのｔ２４までの４．２［ｍｓ］間に再び左目用画像Ｌが書き込まれる。時刻ｔ２２からｔ２３の間に書き込まれる左目用画像Ｌと時刻ｔ２３からのｔ２４の間に書き込まれる左目用画像Ｌは、基本的には同一の画像であるが、オーバードライブ処理などの調整に起因して相違するものであってもよい。また、１回目に書き込まれる左目用画像Ｌと２回目に書き込まれる左目用画像Ｌとの間、または左目用画像Ｌと右目用画像Ｒの間に所定のブランク期間を設けても良い。

一般に液晶表示装置は、その応答時間が比較的遅いため、書き込み時間が短時間であると、各画素が所望の輝度に達しない。このため、駆動周波数を高くして右目用画像Ｒと左目用画像Ｌを交互に書き込むと、１回の書き込み時間（＝４．２ｍｓ）が短くなり、１回目の書き込み後にしか所望の輝度に到達しないため、画面上端と下端の両方が所望の輝度に達しているタイミングが存在しない。

本実施形態では、右目用画像Ｒと左目用画像Ｌをそれぞれ２度に渡って書き込みしているため、２回目の書き込み時には、所望の輝度を保持することができ、従って、画面の上端と下端の両方で所望の輝度に達した状態を実現できる。

なお、本実施形態のような２度書きを行わない場合に、液晶が応答する程度の低い周波数で右目用画像Ｒと左目用画像Ｌとを交互に表示させた場合は、フリッカ（画面のちらつき）が発生してしまう。フリッカの発生は、例えば右目用画像Ｒ又は左目用画像Ｌの１フレームが表示される駆動周波数を６０［Ｈｚ］以下とすると発生する。本実施形態では、液晶の駆動周波数を例えば２４０［Ｈｚ］とするため、フリッカの発生を確実に抑えることができる。

液晶シャッターは、図３中の例えば区間Ｔ１，Ｔ２で開かれる。区間Ｔ１では、左目用の液晶シャッター２００ｂが閉鎖状態となり、右目用の液晶シャッター２００ａが開放状態となる。また、区間Ｔ２では、右目用の液晶シャッター２００ａが閉鎖状態となり、左目用の液晶シャッター２００ｂが開放状態となる。

図４は、液晶の応答波形が画面垂直位置毎に異なる様子を示す特性図である。図４（Ａ）に示す入力波形の場合、画面垂直位置に応じて図４（Ｂ）に示すような遅延が生じる。この場合において、全ての画面垂直位置において液晶が応答したタイミングでシャッターを開くことが望ましい。

本発明は、両眼視差３Ｄ画像を処理する画像処理装置であって、画面垂直位置検出手段とそれを用いて画面垂直位置に応じて書き換えの位相ズレを補正する手段とシャッター開口時間の積分輝度を所定輝度になるように画面垂直位置に応じて液晶応答を補正する手段を有する。

以上のような２度書きのシーケンスでの表示は、左目用画像Ｌと右目用画像Ｒのそれぞれについて、１フレーム目で書き換えを行い、２フレーム目でそれを保持し、２フレーム目のタイミングでシャッター２００ａ，２００ｂを開くことにより左目用画像Ｌと右目用画像Ｒの分離を行う。

上述したように、一般的に液晶パネルは、画面上端から下端に向けて線順次でデータの書き換えが行われる。その場合、図３に示すように、概ね表示のフレームレートにおいて、書き換えのタイミングは上端と比較して下端では１フレームの遅延が生じる。一方、図４に示すように、シャッター２００ａ，２００ｂの開閉は画面一括で行われる。

このため、例えば、図３に示すように、シャッターの開口比率を２５％（左目用画像Ｌ、右目用画像Ｒのそれぞれの１フレーム期間）とし、画面下端に開口タイミングを合わせた場合（図３中の区間Ｔ３、区間Ｔ４）、画面の上端では次に表示される右目または左目用画像の１フレーム目のタイミングでシャッター２００ａ，２００ｂが開いてしまう。例えば、区間Ｔ３では、画面の下端で右目用画像Ｒにシャッター２００ａの開口タイミングを合わせているが、画面の上端では次に表示される左目用画像Ｌの１フレーム目のタイミングでシャッター２００ａが開いてしまう。

図５は、液晶の応答特性を指数関数で近似し、画面垂直位置に対しての液晶の応答特性を示している。図５では、画面垂直位置下端をＨ＝０、上端をＨ＝１としてＨ＝０，０．２，０．４，０．６，０．８，１のそれぞれの画面垂直位置での応答特性を示している。

また、図５では、暗い背景（輝度０．２）に明るい３Ｄ対象物（輝度０．７）を表示した場合を示しており、左目用画像（輝度０．２）と右目用画像（輝度０．７）が交互に表示される場合を示している。図５において、横軸の時刻１〜２の区間は、例えば図３のＴ３に相当し、この区間ではシャッター２００ｂが開かれ、シャッター２００ａが閉じられる。

図５に示すように、画面の上側ほど応答のタイミングが速くなり、シャッター２００ｂが閉じるタイミング（時刻２）において、画面垂直位置がＨ＝１の特性では、輝度が０．７に達している。一方、画面垂直位置がＨ＝０の特性では、シャッターが閉じるタイミングにおいて、輝度は０．２である。従って、Ｈ＝０の位置では、輝度０．２の左目用画像Ｌを適正に表示できるが、Ｈ＝１の位置では輝度の高い右目用画像Ｒが混ざってしまう。

また、図６は、図５の特性において、シャッターの開口時間で積分した時の画面垂直位置に対しての輝度の変化を示している。図６に示すように、画面垂直位置が大きいほど、輝度の積算値が大きくなり、背景の階調レベル（輝度０．２）がクロストークによって上昇していることがわかる。

［（４）本実施形態による位相補正の例］
以上のようなクロストークの発生を抑えるため、本実施形態では、左右映像信号制御部１２０に位相補正部３００が設けられている。位相補正部３００は、空間の垂直位置に応じて書き換えの位相ズレを補正する。図７は、位相補正部３００の構成を示す模式図である。図７に示すように、位相補正部３００は、フレームメモリ３０２、乗算部３０４，３０６、加算部３０８、垂直位置検出部３１０、係数算出部３１２を備える。

位相補正部３００には、左目用信号Ｌ、及び右目用信号Ｒが入力される。左目用信号Ｌ及び右目用信号Ｒは、乗算部３０４にて係数（１−ｋ）が乗算される。また、左目用信号Ｌ及び右目用信号Ｒは、フレームメモリ３０２へ入力されて１フレーム分だけ遅延されて出力される。遅延された左目用信号Ｌ及び右目用信号Ｒは、乗算部３０６にて係数ｋが乗算される。

図８〜図１０は、位相補正部３００で行われる処理を説明するための特性図である。位相補正部３００で行われる具体的処理の一例として、ＬＬＲＲシーケンス入力の１フレーム遅延データを画面垂直位置に応じて適切な比率で混合する。図８は、上端、中央、下端の波形が遅延する様子を示す模式図である。上述したように、書き換えのタイミングは画面上端に対して画面下端では概ね１フレームの遅延を生じる。

また、図９は、図８の上端、中央、下端の各波形に対して、１フレーム分遅延させた波形を破線で加えたものである。図９に示すように、画面下端を基準にすると、上端では１フレーム分だけ信号を遅延させることで、画面上端と画面下端の書き換えのタイミングが一致する。

また、画面中央でも位相を補正するため、以下の式（１）のように、画面垂直位置に応じて１フレームの遅延データを混合する。（１）式において、出力データＤｏｕｔ、画面垂直位置に依存した比率ｋ(ｖ)、現フレームデータをＤ_ｎ、１フレーム遅延データをＤ_ｎ−１とする。
Ｄ_ｏｕｔ＝ｋ（ｖ）・Ｄ_ｎ−１＋（１−ｋ（ｖ））・Ｄ_ｎ・・・（１）

位相補正部３００のフレームメモリ３０２は、１フレーム遅延データＤｎ−１を出力し、乗算部３０６は、ｋ（ｖ）・Ｄ_ｎ−１の演算を行い、演算結果を出力する。また、乗算部３０４は、（１−ｋ（ｖ））・Ｄ_ｎの演算を行い、演算結果を出力する。加算部３０８は、乗算部３０６，３０８の出力を加算する。

垂直位置検出部３１０は、垂直位置ｖを検出して出力する。垂直位置検出部３１０には、水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）が入力され、水平同期信号をカウントして垂直位置を検出し、１フレームの終端において、垂直同期信号でカウント値をリセットする。係数算出部３１２は、垂直位置ｖに応じた係数ｋ（ｖ）を出力する。係数ｋ（ｖ）は乗算部３０４，３０６で乗算に用いられる。

図１０は、（１）式により補正した、上端、中央、下端の補正波形を示す特性図である。ここでは、上端でｋ（ｖ）＝１、中央でｋ（ｖ）＝０．５、下端でｋ（ｖ）＝０としている。また、図１０において、破線はシャッター開口タイミングを示している。

また、液晶の応答特性に応じて、混合比率を変更する場合は、垂直位置に対しての混合比率のパターンをルックアップテーブル（ＬＵＴ）に格納し、ＬＵＴを参照して混合比率を変更しても良い。

図１１は、図５と同様に画面垂直位置に対しての液晶の応答特性を示す特性図であって、上述した手法で位相を補正した場合の画面垂直位置と液晶の応答カーブを示している。図５と同様に、図１１では、液晶の応答特性を指数関数でモデル化した特性を示している。図１１に示すように、シャッター２００ｂが閉じるタイミング（時刻２）において、画面上端での輝度は十分に低下していることが分かる。

図１２は、本実施形態の手法で位相を補正した場合において、シャッター開口時間で積分した時の画面垂直位置に対しての輝度の変化を示している。図６と比較すると、クロストークの影響が明らかに低減していることがわかる。

図１３は、入力信号として、左目用画像Ｌ、右目用画像Ｒが並列で入力され、出力信号をＬＬＲＲシーケンスに変換する場合の構成を示している。この場合、位相補正部３００は、フレームメモリ３２０，３２２、係数乗算部３２４，３２６，３２８，３３０、加算部３３２，３３４、ＬＲ信号切換部３３６を有して構成される。

図１３の構成では、ＬＲそれぞれの信号をフレームメモリ３２０，３２２に格納し、それを交互に２回ずつ読み出すと共にその１フレーム目に他方の信号を垂直位置に応じて混合する。このように、図１３の構成では、右目用画像データ又は左目用画像データの一方に対して前記右目用画像データ又は左目用画像データの他方を加算することにより、遅延処理を行う。ここで、加算するデータとしては、１フレーム前のデータを用いることができる。並列に入力された左目用信号Ｌと右目用信号Ｒのそれぞれがフレームメモリ３２０，３２２にて遅延され、係数乗算部３２４，３３０にて係数（１−ｋ（ｖ））が乗算され、係数乗算部３２６，３２８にて係数ｋ（ｖ）が乗算される。そして、係数乗算部３２４，３２６の出力は加算部３３２で加算され、係数乗算部３２８，３３０の出力は加算部３３４で加算される。加算部３３２，３３４の出力はＬＲ信号切換部３３６へ入力されて、交互にＬＲ信号切換部３３６から出力される。

以上説明したように第１の実施形態によれば、左右の映像信号に対して面垂直位置に応じて遅延信号を加算するようにしたため、クロストークの発生を確実に抑えることが可能となる。

２．第２の実施形態
［（１）第２の実施形態による液晶応答補正の例］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、更にクロストークを軽減するため、液晶応答補正部を有する。第１の実施形態では、上端のクロストークは低減することができるが、図１２に示したように、画面垂直位置の中間点においては僅かにクロストークが残る。これは中間点ではＬＬＲＲシーケンスの本来の目的である、１フレーム目で書き換え、２フレーム目でホールドするという形にならないためである。図１０に示したように、画面中間点では２フレーム目のみ所定の階調となる。この場合、シャッター開口時間の中で液晶の立ち上がり、立下りの切り替わりが起こるため、所定の階調に達しない事態が生じる。

第２の実施形態では、シャッター開口時間の積分値が所定の階調になるように、ＬＬＲＲそれぞれの２フレーム目の到達点を所定の階調レベルよりＬＲのフレームの各画素位置の輝度差を大きくする方向に補正する。補正値は画面垂直位置の関数を係数として与え、以下の式（２）で表すことができる。
液晶応答補正値＝（Ｄ_ｎ−Ｄ_ｎ−１）・ｋ_２（ｖ）・・・（２）

式（２）において、Ｄ_ｎ−Ｄ_ｎ−１は、ＬＲのフレームの各画素位置の輝度差（振幅差）を表している。また、ｋ_２（ｖ）は、画面垂直位置に応じた係数を示している。図１４は、ｋ_２（ｖ）の特性を示す特性図であって、ＬＲのフレームの各画素位置の輝度振幅に対する補正値の比率の垂直位置との関係を示している。図１４に示すように、係数ｋ_２（ｖ）は、画面中央位置ほど大きくなるように設定される。

図１５は、液晶応答補正を加えた場合の液晶応答カーブであって、図５と同様に、画面垂直位置に対しての液晶の応答特性を示している。また、図１６は、図６と同様に、シャッター開口時間で積分した時の画面垂直位置に対しての輝度の変化を示している。

図１５において、ＬＲのフレームの各画素位置の輝度差は、Ｄ_ｎ−Ｄ_ｎ−１＝０．７−０．２＝０．５である。この輝度差に対して、画面垂直位置に応じた係数ｋ_２（ｖ）が乗算されて、（１）式の値に対して液晶応答補正値として加算される。

従って、上述した第１の実施形態の式（１）と合わせると、第２の実施形態の出力データＤｏｕｔは以下の（３）式で表すことができる。
Ｄ_ｏｕｔ＝ｋ_１（ｖ）・Ｄ_ｎ−１＋（１−ｋ_１（ｖ））・Ｄ_ｎ＋（Ｄ_ｎ−Ｄ_ｎ−１）・ｋ_２（ｖ）・・・（３）

従って、第２の実施形態によれば、図１５に示すように、シャッターが閉じるタイミング（時刻２）において、画面上端での輝度は十分に低下しており、図１６と図６を比較すると、クロストークの影響が更に低減できることがわかる。

ところで、実際の液晶の応答は、図１５に示すような指数関数に必ずしも近似できるものではなく、また立下りの特性と立ち上がりの特性は対称ではない。図１７、図１８は、実際の液晶の応答カーブを示しており、図１７は立ち上がり特性を、図１８は立下りの特性を示している。図１７及び図１８において、縦軸は液晶の透過率を示している。また、図１７及び図１８は２５５階調の輝度のそれぞれに対して、図１７では、０，１６，６４，１２８，２１６のそれぞれの階調の特性を示しており、図１８では、９６，１２８，１６０，１９２，２５５のそれぞれの階調の特性を示している。階調は、２５５に近いほど輝度が高くなる。

このため、実際の液晶の応答特性を想定した場合、入力振幅に対して垂直位置に応じた係数を乗じて補正値を求めると、実際の応答との乖離（ズレ）が大きくなる可能性がある。この場合には、２次元マトリクスのルックアップテーブルを参照して、垂直位置に応じたゲインを乗算する構成とする。図１９は、この場合のゲインパターンを示す特性図である。

また、黒レベル近傍では黒レベル以下の補正値を設定できないが、液晶の応答特性で黒レベル近傍の立ち上がり特性は指数関数で近似した応答カーブと大きく異なり、位相遅れを伴って立ち上がる挙動をとるため、シャッター開口時間の積分値は所定の値から大きくはずれることはない。

図２０はＬＬＲＲシーケンス入力の場合の機能ブロックを示しており、第２の実施形態に係る液晶応答補正部４００の構成を示す模式図である。液晶応答補正部４００は、フレームメモリ４０２、補正量算出部４０４、垂直位置検出部４０６、垂直位置ゲイン算出部４０８、乗算部４１０、加算部４１２を備える。

フレームメモリ４０２は、入力されたＬＬＲＲの信号に対して、１フレーム分遅延させる処理を行う。補正量算出部４０４は、ＬＲのフレームの各画素位置の輝度差を求める。補正量算出部４０４は、２次元マトリクスのルックアップテーブルを参照して、応答特性を補正する。また、垂直位置検出部４０６は、入力信号の垂直位置を検出し、垂直位置ゲイン算出部４０８は、図１９のゲインパターンから垂直位置に応じたゲインを取得する。そして、補正量算出部４０４の出力に対して、乗算部４１０にてゲインが乗算され、加算部４１２にて元の入力信号に対して加算される。

また、別の形態として入力信号がＬ、Ｒ並列で出力をＬＬＲＲシーケンスに変換する場合の液晶応答補正部の構成を図２１に示す。この場合はＬＲそれぞれの信号をフレームメモリ４２０，４２２に格納し、ＬＲ切換部４２４にてそれを交互に２回ずつ読み出す。また、ＬＲそれぞれの信号の２フレーム目に他方の信号を読み出し、補正量算出部４２６にてＬＵＴを参照して補正量を出力し、乗算部４１０にて垂直位置に応じたゲインを乗算する。そして、加算部４１２にて元データに加算することで出力値を得る。

以上説明したように第２の実施形態によれば、液晶の応答を考慮した補正を加えることで、更なるクロストークの低減を実現することが可能となる。

３．第３の実施形態
［（１）第３の実施形態によるオーバードライブ処理の例］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、上述した構成に対してオーバードライブ処理を組み合わせたものである。

図２２は、第３の実施形態の構成を示す図であって、オーバードライブ処理を組み合わせた構成を示す模式図である。第３の実施形態は、フレームメモリ５０６、位相補正部３００、液晶応答補正部４００、垂直位置検出部３１０、垂直位置ゲイン算出部４０８、係数算出部３１２、オーバードライブ（ＯＤ）処理部５０２、予測値処理部５０４からなる。入力はＬＬＲＲシーケンス用にＬＲそれぞれ同一フレーム信号が２回づつ入力されることを想定している。

最初に、図２３に基づいて、オーバードライブ処理回路について説明する。オーバードライブ処理回路５００は、オーバードライブ処理部５０２、予測値処理部５０４、及びフレームメモリ５０６からなる。液晶の応答特性は１フレームの時間で所定の階調レベルまで到達しない場合があり、これを補正するため、オーバードライブ処理部５０２は、前フレームの階調より現フレームの階調の方が高い場合には、高い階調を出力し低い階調の場合には低い階調を出力する。一般的には前フレーム、現フレームの組み合わせの２次元テーブルに補正量を格納し、それを参照して補正量を求める。予測値処理部５０４はオーバードライブ処理した結果、所定の階調に対しての１フレーム後の到達階調との差分を２次元テーブルに補正量として格納し、これを参照して所定の階調に加算するとともに、フレームメモリに格納し、次フレームのオーバードライブ処理ではこれを参照する。

図２４は、オーバードライブ処理による液晶応答波形を示す模式図である。予測値処理部５０４がない場合には、図２４に破線で示すように、オーバードライブ処理補正量が過補償になる場合があるが、予測値処理部５０４により置換した値を次オーバードライブ処理に用いることで回避できる。

第３の実施形態では、１フレーム目で位相補正を行い、２フレーム目では液晶応答の補正を行う。そのため、外部より１フレーム目、２フレーム目を判別するための信号を入力する。

位相補正部３００では、ＬＬＲＲのそれぞれの信号に対して、１フレーム目については、第１の実施形態で説明したように、１フレームの遅延データを画面垂直位置に応じて適切な比率で混合する。２フレーム目については、フレーム検出信号により２フレーム目であることを判断し、遅延データの混合比率を０にすることで、入力信号をそのまま出力する。

液晶応答補正部４００の補正量算出部４０４では、前フレーム、現フレームの各階調の組み合わせに対しての２次元マトリクスの補正量が格納されたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を参照し、補正量を出力する。ルックアップテーブルの大きさは、すべての階調の組み合わせが必ずしも必要ではなく、代表値のみを保存し間の値については補間値を求めることで削減できる。

垂直位置検出部３１０は、第１の実施形態と同様に垂直位置を出力する。ここでは水平同期信号、垂直同期信号が入力され、水平同期信号をカウントし、垂直同期信号でリセットする形態が可能である。垂直位置ゲイン算出部４０８には、垂直位置に対してのゲインパターンが格納された１次元ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を参照して垂直位置に対してのゲインを出力する。これについても代表値のみを格納し、間の値については補間値を求めることでテーブルの大きさを削減できる。乗算部４１０は、垂直位置に対応したゲインを乗算し加算部４１２は入力信号に加算した値を出力する。液晶応答補正部４００は、フレーム検出信号により１フレーム目か２フレーム目かを判断し、２フレーム目のみに補正量を出力する。

上述した説明では、ＬＲのフレームの階調の違いに応じた補正量を出力する構成を示したが、本実施形態では、位相補正された１フレーム目のデータを参照する。そのため画面垂直位置によって現フレームとの振幅差は異なる。位相補正は下端を基準として、上端で最大となる。つまり振幅差は下端で０、上端で最大となる。ルックアップテーブル（ＬＵＴ）は、ＬＲの階調差に応じた補正量を格納しておき、垂直位置ゲインパターンは上端を１としてＬＵＴに格納する。この場合、下端近傍ではノイズを含む小振幅に対して過大に補正量を出力する可能性があるので、画面下端近傍ではゲインを押さえるパターンが有効となる。このゲインパターンを図２５に示す。

オーバードライブ処理部５０２では、フレームメモリ５０６に保存された到達予測値とクロストーク補正された値について２次元ＬＵＴを参照して出力を得る。また、予測値処理部５０４ではクロストーク補正された値とフレームメモリ５０６に保存された前フレーム到達予測値について２次元ＬＵＴを参照して現フレーム到達予測値を出力し、フレームメモリ５０６に保存する。

なお、上述した実施形態では、入力信号として３次元表示をするための動作を説明したが、２次元表示用のオーバードライブ回路として兼用することが可能である。この場合には、位相補正部３００における１フレーム遅延信号混合比率を０にするように設定すること、液晶応答補正部４００における補正量を０にするように設定することでハイフレームレート表示におけるオーバードライブ回路として機能させることができる。

また、実施形態では、オーバードライブ処理と一体化した例を示したが、他の機能ブロックと一体化してもよい。例えば、ＬＬＲＲシーケンスとは異なる３次元入力データをＬＬＲＲシーケンスに変換するブロックと一体化することが可能である。

以上説明したように第３の実施形態によれば、オーバードライブ処理部５００と位相補正部３００、液晶応答補正部４００を一体に構成したことにより、オーバードライブ処理部５００、位相補正部３００、液晶応答補正部４００でフレームメモリ５０６を共用することができ、回路構成を簡素にすることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

３０２フレームメモリ
３０４，３０６乗算部
３１０垂直位置検出部

Claims

立体画像を構成する右目用画像データ又は左目用画像データの画面上での垂直方向位置を検出する垂直方向位置検出部と、
前記右目用画像データ又は前記左目用画像データの位相を、前記垂直方向位置に応じて遅延させる遅延処理部と、
を備える、画像処理装置。
前記遅延処理部は、前記垂直方向位置に応じて、前記右目用画像データ又は左目用画像データの一方に対して前記右目用画像データ又は左目用画像データの他方を加算することにより、前記遅延を行う、請求項１に記載の画像処理装置。
前記右目用画像データ又は左目用画像データの他方のデータとして１フレーム前のデータを用いる、請求項２に記載の画像処理装置。
画像信号の入力を受け、前記右目用画像及び左目用画像のそれぞれを２回連続して表示させるための信号へ変換する信号制御部を備え、
前記遅延処理部は、２回連続する右目用画像又は左目用画像の１フレーム目に対して前記遅延を行う、請求項１に記載の画像処理装置。
前記右目用画像と前記左目用画像の振幅差を大きくする方向に右目用画像データ又は左目用画像データを補正する補正部を更に備える、請求項１に記載の画像処理装置。
前記補正部は、前記垂直方向位置に応じて補正量を調整する、請求項５に記載の画像処理装置。
前記補正部は、前フレームと現フレームの各階調の組み合わせに対しての２次元マトリクスの補正量が格納されたルックアップテーブルを参照して前記補正量を調整する、請求項５に記載の画像処理装置。
１フレームの遅延データを用いて前記右目用画像データ又は左目用画像データに対してオーバードライブ処理を行うオーバードライブ処理部を更に備える、請求項１に記載の画像処理装置。
立体画像を構成する右目用画像データ又は左目用画像データの画面上での垂直方向位置を検出する手段、
前記右目用画像データ又は前記左目用画像データの位相を、前記垂直方向位置に応じて遅延させる手段、
としてコンピュータを機能させるためのプログラム。