JP2012128197A - 立体画像表示装置および立体画像表示方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の一態様としての立体画像表示装置は、補正部と、画像表示部と、書き込み部と、到達レベル算出部と、タイミング制御部と、を備える。補正部は、右眼用または左眼用の処理対象となる画像信号の画素の階調を補正する。書き込み部は、補正部により補正された画像信号を画像表示部の表示画素に書き込む。到達レベル算出部は、補正された画像信号が表示画素に書き込まれてから1サブフレーム期間後に表示画素が到達する階調である到達階調を、表示画素の応答特性に基づき、計算する。タイミング制御部は、書き込み部の書き込みタイミングに応じてメガネの開閉タイミングを制御する。補正部は、処理対象となる画像信号の画素の階調を、書き込み部の書き込みタイミングとメガネの開閉タイミングとの差と、1サブフレーム前の画素の到達階調とに基づいて、補正する。
【選択図】図2
Description
(液晶パネル+バックライトの構成)
本実施形態の立体画像表示装置は、時間分割方式で立体表示を行うための液晶ディスプレイである。立体表示装置は、視差のある左目用画像と右目用画像とを切換表示し、観察者には左目用と右目用画像が交互に観察されるように専用メガネの左右のシャッターを交互に開閉する。立体表示装置に表示される画像は2次元画像であるが、観察者の左眼と右眼とに視差のある画像が別々に表示されることで、両眼視差を利用した立体視が実現される。
図23および図24は、立体画像表示装置における入力画像と表示画像を説明する模式図である。図23(a)は入力画像の例を示し、図23(b)、図23(c)、図24(a)、図24(b)は出力画像の例を示す。立体視を実現させる左目用(右目用)の画像信号の単位を1フレームとし、画面に表示する画像1枚分の画像信号の単位を1サブフレームとする。またフレームの表示期間をフレーム期間、サブフレームの表示期間をサブフレーム期間と称する。図23(b)は画像をフレームレート120Hzで表示する場合、図23(c)および図24(a)、図24(b)は画像を240Hzで表示する場合である。なお、図23(b)では、1フレームと1サブフレームが一致し、フレーム期間とサブフレーム期間が一致している。図23(c)は同じ視点(左目・右目)の画像を2回繰り返す表示方式(2度振り)であり、図24(a)および図24(b)は左目・右目画像の間に黒画像を挿入する表示方式(黒挿入)である。
図1は、本実施形態の立体画像表示装置100の概要を説明する図である。
図2は、立体画像表示装置100の詳細構成を示すブロック図である。本装置へは右目・左目の視差に対応した2次元の視差画像を表す映像信号(画像信号)が図示しない外部装置(例えばコントローラIC、記録媒体、ネットワークなど)から入力される。
図3はタイミング制御部305の詳細構成を示す図である。
図4は階調レベル補正部304の詳細構成を示す図である。
図5は到達レベル算出部307の詳細構成を示す図である。
以下、階調レベル補正部304で行う階調補正の原理について説明する。
図9は、液晶メガネの液晶の応答遅れによるクロストーク発生を説明する模式図である。
図11は、図8(B)の垂直表示位置P1における、液晶パネルの液晶応答と、バックライト輝度と、メガネの右シャッターの応答(オープン時)とを模式的に説明する図である。
次に、到達階調を用いて補正することのメリットについて説明する。図12(A)および図12(B)はそれぞれ、n-1サブフレームとnサブフレームの液晶パネルの応答を示した図である。具体的には、応答911は理想的な応答(ステップ応答)であり、応答912、913はそれぞれ異なる条件での補正された液晶応答である。
バックライトの点灯期間が変わるとバックライト応答が変化するため、補正階調値を新たに計算しなければならない。よって、補正階調値テーブル記憶部502には時間差とともに点灯期間に応じたテーブルを保存しておき、タイミング制御部305から出力される時間差および点灯期間の情報をもとに、使用するテーブルを切り替えて、補正階調値を決定する。なお、バックライトの点灯期間情報は、図2には図示されない外部コントローラから出力される構成でもよい。
液晶表示部301におけるフレームレート(リフレッシュレート)が変わると、液晶パネルの応答、バックライトの応答、メガネの応答が変化するため、補正階調値を新たに計算しなければならない。そこで、補正階調値テーブル記憶部502には、フレームレートごとかつ時間差ごとにテーブルを保存しておき、タイミング制御部305から出力されるフレームレートの情報および時間差をもとに、使用するテーブルを切り替えて、補正階調値を決定する。
液晶表示部301の表面温度が変わると、液晶の応答速度が変化し(温度が低いほど遅くなる)、よって液晶パネルの応答が変化する(たとえば式(1)のτの値が変わる)。このため、液晶表示部301の表面温度の変化に応じて、補正階調値を新たに計算しなければならない。よって、補正階調値テーブル記憶部502には、表面温度ごとかつ時間差ごとにテーブルを保存しておき、図2には図示されない外部コントローラから出力された表面温度の情報および時間差をもとに、テーブルを切り替えて補正階調値を決定する。表面温度の情報は、液晶表示部に取り付けた温度センサや、電源投入時からの経過時間に対した温度特性より、取得することができる。
観察者がリモコンなどの入力デバイスにより画質を調整した場合、例えば明るさを変えた場合、バックライト応答(たとえば発光期間)が変わるため、補正階調値を新たに計算しなければならない。よって、補正階調値テーブル記憶部502には、ユーザの入力情報ごとにテーブルを保存しておき、図2には図示されない外部コントローラから出力されたユーザ入力情報をもとに、テーブルを切り替えて補正階調値を決定する。
階調レベル補正部304はn-1サブフレームの到達階調とnサブフレームの入力階調との差分の絶対値がある閾値以下であれば、nサブフレームの入力階調をnサブフレームの補正階調とする構成としてもよい。これにより、入力映像がノイズを多く含んでいる場合のノイズの強調の防止や、到達階調の算出誤差による強調階調の誤差を低減する効果が得られる。
実施形態1では、1フレーム期間においてバックライトの非発光期間と発光期間とが切り換えられる例を説明したが、本変形例1では、バックライトが常時点灯で、左目用画像と右目用画像の間に黒画像を挿入する例を説明する。
実施形態1の変形例2として、バックライトが常灯点灯で、メガネの左右のシャッターが同時に遮蔽する期間が存在する例について説明する。
本実施形態では、バックライトの構造として、画面の垂直方向に沿って複数の水平状の発光部が隣接配置された構造を用い、1フレーム期間または1サブフレーム期間において各発光部の点灯を順番に切り換えるスキャンバックライト方式を採用した場合について説明する。
Claims (9)
- 右眼用および左眼用の光の透過を開閉により制御するメガネを装着した観察者に立体画像を表示する立体画像表示装置であって、
右眼用または左眼用の処理対象となる画像信号の画素の階調を補正する補正部と、
画像信号を書き込み可能な複数の表示画素を有する画像表示部と、
前記補正部により補正された画像信号を前記画像表示部の前記表示画素に書き込む書き込み部と、
前記補正された画像信号が前記表示画素に書き込まれてから1サブフレーム期間後に前記表示画素が到達する階調である到達階調を、前記表示画素の応答特性に基づき、計算する到達レベル算出部と、
前記書き込み部の書き込みタイミングに応じて前記メガネの開閉タイミングを制御するタイミング制御部と、を備え、
前記補正部は、前記処理対象となる画像信号の画素の階調を、前記書き込み部の書き込みタイミングと前記メガネの開閉タイミングとの差と、1サブフレーム前の前記画素の到達階調とに基づいて補正する、立体画像表示装置。 - 前記補正部は、前記表示画素の表示輝度と前記右眼用および左眼用の光の透過率との積を一定期間で積分して合計した合計積分強度と、あらかじめ定めた期待値との差が最小または閾値以下になるように前記画素の階調を補正する、
請求項1に記載の立体画像表示装置。 - 右眼用および左眼用の光の透過を開閉により制御するメガネを装着した観察者に立体画像を表示する立体画像表示装置であって、
右眼用または左眼用の処理対象となる画像信号の画素の階調を補正する補正部と、
光を出射するバックライトと、
画像信号を書き込み可能な複数の液晶画素を有し、前記液晶画素に書き込まれた画像信号に基づき前記バックライトからの光を変調する液晶表示部と、
前記補正部により補正された画像信号を前記液晶表示部の前記液晶画素に書き込む書き込み部と、
前記補正された画像信号が前記液晶画素に書き込まれてから1サブフレーム期間後に前記液晶画素が到達する階調である到達階調を、前記液晶画素の応答特性に基づき、計算する到達レベル算出部と、
前記書き込み部の書き込みタイミングに応じて前記バックライトの発光タイミング、前記メガネの開閉タイミングを制御するタイミング制御部と、を備え、
前記補正部は、前記処理対象となる画像信号の画素の階調を、1サブフレーム前の前記液晶画素の到達階調に基づき、前記画素に対応する前記液晶画素の液晶透過率と、前記バックライトの発光輝度と、前記右眼用および左眼用の光の透過率との積を一定期間で積分して合計した合計積分強度と、あらかじめ定められた期待値との差分が最小または閾値以下になるように補正する、立体画像表示装置。 - 前記バックライトは、それぞれ発光と非発光とを切替え可能な複数の発光部を有し、
前記タイミング制御部は、前記複数の発光部の発光タイミングをそれぞれ制御し、
前記補正部は、
各前記発光部がそれぞれ前記液晶表示部へ光照射したときの前記液晶表示部での光分布に基づき、前記液晶画素における光の合計強度と、前記液晶画素の液晶透過率と、前記右眼用および左眼用の光の透過率との積を一定期間で積分して合計した合計積分強度と、
前記あらかじめ定められた期待値と、
の差分が最小になるように前記画素の階調を補正する、
請求項3に記載の立体画像表示装置。 - 前記あらかじめ定められた期待値は、前記液晶画素の液晶応答がステップ応答である場合の前記合計積分強度である、請求項4記載の立体画像表示装置。
- 前記補正部は、前記バックライトの発光期間に応じて、前記処理対象となる画像信号の画素の階調を補正する、請求項3ないし5のいずれか一項に記載の立体画像表示装置。
- 前記補正部は、前記サブフレームのリフレッシュレート、前記画像表示部の温度特性、ユーザが入力した情報のうち、少なくともいずれか一つに基づき、前記処理対象となる画像信号の画素の階調を補正する、請求項1ないし5のいずれか一項に記載の立体画像表示装置。
- 前記到達レベル算出部は、前記サブフレームのリフレッシュレート、前記画像表示部の温度特性のうち、少なくともいずれか一つに基づき、前記到達階調を算出する、請求項1ないし5のいずれか一項に記載の立体画像表示装置。
- 右眼用および左眼用の光の透過を開閉により制御するメガネを装着した観察者に立体画像を表示する立体画像表示方法であって、
右眼用または左眼用の処理対象となる画像信号の画素の階調を補正する補正ステップと、
補正された画像信号を、画像表示部の表示画素に書き込む書き込みステップと、
前記補正された画像信号が前記表示画素に書き込まれてから1サブフレーム期間後に前記表示画素が到達する階調である到達階調を、前記表示画素の応答特性に基づき、計算する到達レベル算出ステップと、
前記表示画素への前記補正された画像信号の書き込みタイミングに応じて、前記メガネの開閉タイミングを制御するタイミング制御ステップと、を備え、
前記補正ステップは、前記処理対象となる画像信号の画素の階調を、前記書き込みタイミングと前記メガネの開閉タイミングとの差と、1サブフレーム前の前記画素の到達階調とに基づいて補正する、立体画像表示方法。
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