JP2013138272A

JP2013138272A - 表示装置及び制御方法

Info

Publication number: JP2013138272A
Application number: JP2011287016A
Authority: JP
Inventors: Handai Fujii; 範代藤井; Shingo Kikukawa; 信吾菊川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-07-11

Abstract

【課題】発光素子を好適に制御することができる表示装置及び制御方法の提供。
【解決手段】
本実施形態の表示装置は、映像を表示するための複数の表示画素を有する表示部と、視聴者の位置を検出する検出手段と、前記表示画素に対応して設けられた複数の発光素子を含む発光手段であって、前記検出手段により検出された視聴者の視点の位置に対して照射する第1の発光素子を発光させ、前記第1の発光素子とは異なる第２の発光素子の発光を抑制する。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、表示装置及び制御方法に関する。

裸眼方式の立体映像表示装置においては、パララックスバリアやレンチキュラシート等の光線制御素子によって表示画素からの光線の照射方向を制御し、視聴者の右目と左目とに視差画像を投影することにより、視聴者に立体映像を認識させる。

ここで、液晶ディスプレイにおいては、液晶パネルの背面に配置された発光素子からの光線が表示画素を照明し、当該光線が光線制御素子を通って視聴者に照射される。また、有機ＥＬにおいては、各表示画素が自ら発光素子として発光し、各表示画素から発光された光線が光線制御素子を通って視聴者に照射される。

特開２００７−２７２１５５号公報

光線制御素子を備える表示装置に映像を表示させる場合に、発光素子を好適に制御できることが好ましい。

そこで本発明の実施形態は、発光素子を好適に制御することができる表示装置及び制御方法の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本実施形態の表示装置は、映像を表示するための複数の表示画素を有する表示部と、視聴者の位置を検出する検出手段と、前記表示画素に対応して設けられた複数の発光素子を含む発光手段であって、前記検出手段により検出された視聴者の視点の位置に対して照射する第1の発光素子を発光させ、前記第1の発光素子とは異なる第２の発光素子の発光を抑制する。

実施形態の表示装置の利用形態例を示す図。実施形態の表示装置のシステム構成例を示す図。実施形態の表示装置による発光制御例を示す図。実施形態の表示装置による発光制御例を示す図。実施形態の実施形態の表示装置による発光制御に係る処理フロー例を示す図。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

図１は本実施形態に係る表示制御装置の利用形態例を示す図である。本実施形態において表示制御装置は例えば表示装置１００として実現されている。ここで表示装置１００は、自装置の筐体の前面に撮像部１０４及び表示部１０７が設けられている。ここで撮像部１０４は視聴者を検出し、表示部１０７は映像を表示する。また表示部１０７は、表示部１０７から外部へ照射される光線の照射方向を制御する光線制御部４００により覆われている。なお光線制御部４００は、パララックスバリアやレンチキュラシート等である。

図２は表示装置１００のシステム構成例を示す図である。表示装置１００は、映像入力部１０１、視差画像生成部１０２、映像出力部１０３、撮像部１０４、検出部１０５、光源制御部１０６、表示部１０７等を備える。

映像入力部１０１には映像データが入力される。ここで映像入力部１０１に入力される映像データの例としては、Ｓｉｄｅ−ｂｙ−Ｓｉｄｅ、Ｔｏｐ−ａｎｄ−Ｂｏｔｔｏｍ、ＦｌａｍｅＰａｃｋｉｎｇ等の２視差の視差画像データを含む立体視表示用映像データや、２Ｄ表示用映像データ等が挙げられる。なお、２Ｄ表示用映像データとは表示画面に視差のない映像を表示する為の映像データであり、当該映像データを用いた映像を表示画面に表示すると、視聴者は当該映像を平面の画像として認識する。一方立体視表示用映像データとは、表示画面に視差のある画像を表示する為の映像データであり、当該映像データを用いて表示画面に映像を表示すると、視聴者は右目と左目で異なる視差画像を認識して立体画像を知覚する。

そして視差画像生成部１０２は、映像入力部１０１に入力された映像データを用いて視差画像を生成する。ここで視差画像生成部１０２は、立体視表示用映像データが入力されると、例えば９視差の多視差画像を生成する。なお本実施例においては、視差数を９として説明するが、視差数は９に限るものではなくほかの視差数を採用しても良い。

９視差画像の生成において視差画像生成部１０２は、例えば２視差の映像データの画素毎（又はオブジェクト毎）に視差量を算出し、当該視差量に基づいて、映像中に含まれるオブジェクトの奥行きを算出する。そして視差画像生成部１０２は、算出した奥行きに基づき、それぞれ異なる視点から見た複数の視差画像を生成する。

また視差画像生成部１０２は、２Ｄ表示用の映像データが入力されると、映像データのフレーム夫々を解析し、例えばフレーム間の画素の動きや同一フレーム内の画素値の差分等を用いることにより、各フレームに含まれる画素毎（又はオブジェクト毎）の奥行きを算出する。そして視差画像生成部１０２は、算出した奥行きに基づき、それぞれ異なる視点から見た複数の視差画像を生成する。

映像出力部１０３は、視差画像生成部１０２が生成した視差画像の信号を、表示モジュール１０８が表示可能な形式の映像信号に変換する。そして映像出力部１０３は、変換された映像信号を表示部１０７に出力する。

撮像部１０４は、例えばカメラ等の撮像装置であり、表示装置１００の前面（表示画面側）を撮像する。なお撮像部１０４は、表示装置１００の筐体に内蔵されても良いが、表示装置１００に対して外付けされても良い。

検出部１０５は、撮像部１０４が撮像した映像から視聴者の位置を検出する。ここで検出部１０５は、例えば視聴者が存在する方向を検出する。なお検出部１０５は、撮像画像中から例えば視聴者の顔や目を検出することにより、視聴者が存在する方向を検出する。また検出部１０５は、表示装置１００から視聴者までの距離や、視聴者の状態（着座状態であるか起立状態であるか等）を検出する。なおここでは検出部１０５が撮像映像から視聴者を検出する構成について説明しているが、検出部１０５による視聴者の位置検出はこれに限らず、例えば赤外線センサ等のセンサからの検出結果を取得することにより視聴者の位置を検出しても良い。即ち前述の撮像部１０４はセンサであっても良い。

光源制御部１０６は、表示部１０７が備える複数の発光素子のうち、検出部１０５が検出した視聴者の位置や視聴者の状態に応じた発光素子を発光させるよう、表示部１０７に制御信号を出力する。なお当該発光制御の詳細については図３乃至図５を参照して説明する。

表示部１０７は、映像出力部１０３からの映像信号および光源制御部１０６からの制御信号に応じて映像を表示する。ここで表示部１０７は、有機ＥＬディスプレイのような自発光型の表示モジュールや、液晶ディスプレイのような液晶パネルとバックライトのセットモジュールである。

表示部１０７が有機ＥＬディスプレイの場合、表示部１０７は、映像出力部１０３からの映像信号と光源制御部１０６からの制御信号とを用いて、表示画素単位での発光素子の発光を制御する。また表示部１０７が液晶ディスプレイの場合、表示部１０７は、映像出力部１０３からの映像信号を用いて液晶パネルの液晶素子を駆動させ、光源制御部１０６からの制御信号に応じてバックライトの発光素子の発光を制御する。なお本実施形態において発光素子は、例えば表示画素毎に独立して発光の輝度を制御可能である。

また、図２のシステム構成例においては、表示部１０７に対して映像出力部１０３と光源制御部１０６からの２本のラインが入力されているが、表示部１０７が有機ＥＬディスプレイの場合、光源制御部１０６からのラインは無くても良い。つまり、映像出力部１０３から映像信号を出力する場合に、光源制御部１０６の制御に応じて、発光させない画素の輝度レベルを抑制して発光させる画素の輝度レベルを維持するフィルタリングを行えば、表示部１０７への入力は映像信号のみでも構わない。

図３は表示装置１００による発光制御例を示す図である。なお図３及び後述する図４においては、有機ＥＬディスプレイのように表示画素と発光素子とが一体となったものを想定して説明する。

ここで発光素子３００は、表示部１０７に含まれる発光素子である。そして、当該発光素子は例えば映像を表示する表示画素の夫々に対応しており、表示画素毎に発光輝度を制御可能である。光線制御部４００は、素子４１０等の複数の光線制御素子を備える光学部材である。そして素子４１０等の各々の素子は、例えば表示装置１００が表示する視差画像の視差数に対応する数の画素（発光素子）を覆うよう設けられている。即ち、例えば９視差の視差画像を表示する場合、夫々の光線制御素子は、図３のように９の表示画素を覆う。そして光線制御素子は、夫々の表示画素に対応する発光素子からの光線を所定の方向に照射させ、その他の方向への照射を抑制する。夫々の表示画素に対応する発光素子からから光線制御素子に入射される光線は、この光線制御素子の構造によって（レンチキュラー方式ではレンズ形状による屈折）、それぞれ所定の方向へと出射される。つまり光線制御素子は、夫々の発光素子からの光線を所定の方向に導くことにより、夫々の発光素子からの光線を夫々異なる位置に照射させる。

表示部１０７は、素子４１０等の素子に覆われた発光素子３１０ａ乃至３１０ｉに夫々異なる視差の画像を表示する。そして図３においては、各発光素子（画素）からの光線の照射（出射）方向を点線で示している。ここで、視聴者Ｖ１は、太線で示した光線を視認する。即ち視聴者Ｖ１は、発光素子３００のうち、黒塗りで示す素子Ｐ１からの光線を視認する。このため光源制御部１０６は、検出部１０５が検出した視聴者Ｖ１の位置に基づいて、発光素子３００のうち視聴者Ｖ１が視認する素子Ｐ１を発光させる。そして光源制御部１０６は、視聴者Ｖ１が視認できない素子Ｐ２乃至Ｐ４の発光を抑制する。言い換えると、光源制御部１０６は、視聴者Ｖ１の視点の位置に対して光線を照射する素子Ｐ１を発光させ、視聴者Ｖ１の視点の位置とは異なる位置に対して光線を照射する素子Ｐ２乃至Ｐ４の発光を抑制する。なお光源制御部１０６は素子Ｐ２乃至Ｐ４の発光をオフにしても良い。

また、光源制御部１０６は、視聴者Ｖ１の現在の位置から視認される素子だけでなく、視聴者Ｖ１が移動する可能性のある位置から視認される素子を発光させても良い。即ち、例えば視聴者が着座している場合、当該視聴者の頭部が例えば肩幅程度の幅で移動する可能性がある。このため光源制御部１０６は、検出部１０５が視聴者Ｖ１の着座状態を検出した場合、視聴者Ｖ１が移動する可能性のある範囲Ｄ１内において視認される素子、即ち範囲Ｄ１内の位置に対して光線を照射する素子Ｐ２を発光させても良い。

また視聴者は、起立状態である場合に着座状態よりも大きな移動量で移動する可能性がある。このため光源制御部１０６は、視聴者Ｖ１の起立状態が検出されると、起立状態の視聴者Ｖ１が移動する可能性のある範囲Ｄ２において視認される素子、即ち素子Ｐ３を発光させても良い。なお図３に示す範囲Ｄ１及びＤ２の幅はユーザからの操作入力に応じて設定可能であっても良い。また、範囲Ｄ１を視聴者Ｖ１から所定の範囲とするのではなく、検出部１０５の検出結果に関わらず固定の位置としても良い。つまり、光源制御部１０６は、予め視聴者が視聴する視聴位置を設定し、当該位置から視認可能な表示画素に対応する発光素子を発光させるよう制御しても良い。

また、光源制御部１０６は、視聴者Ｖ１により視認される可能性が低い画素であっても、視認される画素の周辺の画素を発光させても良い。例えば液晶ディスプレイにおいては、発光素子３００と光線制御部４００との間にＲＧＢカラーフィルタが設けられる。このフィルタは、例えば発光素子３１０ａ乃至３１０ｉの夫々に設けられる。そして、例えば発光素子３１０ｂからの光線は当該発光素子３１０ｂ用のカラーフィルタを通過して光線制御部４００へと導入され、表示装置１００の外部へと照射される。

しかし、発光素子３１０ａ及び発光素子３２０ｃからの光線が発光素子３１０ｂ用のカラーフィルタを通過して光線制御部４００へ導入され、発光素子３１０ｂからの光線と同じ経路で表示装置１００の外部へ照射される場合がある。このような場合においては、例え視聴者Ｖ１に視認されない画素であっても、視認される画素に隣接する画素の発光素子を発光させると、視聴者Ｖ１に視認される映像の輝度を向上できることもある。

また光源制御部１０６は、視聴者Ｖ１と表示装置１００との距離に応じて発光素子の輝度を調整しても良い。この場合に光源制御部１０６は、距離が長い場合には輝度を高くすることにより視聴者の視認性を高め、距離が短い場合には輝度を低める。

また光源制御部１０６は、表示装置１００が視域改善処理を実行している場合、当該視域改善処理に基づいた発光制御を実行する。なお視域改善処理とは、視聴者が正常な立体画像を視認できる範囲を広げるための処理である。視域改善処理を実行していない場合、１つの光線制御素子（例えば素子４１０）に対して、表示装置１００が表示する視差画像の視差数分の表示画素（例えば発光素子（画素）３１０ａ乃至３１０ｉ）が対応し、当該表示画素の夫々に視差画像が表示される。

一方、視域改善処理の実行時には、１つの光線制御素子に対して視差数分以上／以下の表示画素が割り当てられる。言い換えると、例えば視差数が９の場合に、１−８番目までの視差画像を表示する画素は第１の光線制御素子に覆われ、９番目の視差画像を表示する画素が、第１の光線制御素子の隣の第２の光線制御素子に覆われる場合がある。このとき、９番目の視差画像を表示する画素からの光線は、当該画素を覆わない第１の光線制御素子を通過して表示装置１００の外部に照射される。このため、視聴者に視認される画素は図３で視認されている画素とは異なる画素となる。このような場合に光源制御部１０６は、視域改善処理により何れの光線制御素子に何れの視差画像が割り当てられているかに応じて、発光させる素子を決定する。

更に光源制御部１０６は、視聴者からの設定操作を受けて発光対象の画素を設定しても良い。即ち、視聴者の現在位置において視認可能な画素に対応する発光素子のみを発光させる設定、現在位置からの位置変動を考慮に入れて現在位置では視認不可の画素に対応する発光素子も発光させる設定、視認可能な画素に隣接する視認不可の画素の発光素子も発光させて映像の明るさを優先する設定等のうち、実行する設定を視聴者に選択させても良い。この場合は、表示装置１００は、例えばリモートコントローラ等による視聴者からの指示を受け付ける受付手段によって、選択された設定を受け付け、光源制御部１０６がこの受け付けた設定に基づいて発光素子３００の発光を制御する。

図４は、表示装置１００による発光制御例を示す図である。当該図４は、表示装置１００が視聴者を複数検出した場合の発光制御例を示している。

画素Ｐ５は、視聴者Ｖ２の頭部が範囲Ｄ３内で移動する場合に視認する画素を示し、画素Ｐ６は、視聴者Ｖ３の頭部が範囲Ｄ４内で移動する場合に視認する画素を示している。この場合に光源制御部１０６は、視聴者Ｖ２及び視聴者Ｖ３の現在位置及び移動する可能性のある範囲Ｄ３内及び範囲Ｄ４内において視認される表示画素である画素Ｐ５及びＰ６を発光させる。そして光源制御部１０６は、視認されない画素Ｐ７の発光を抑制する。

なお図３及び図４で示した各発光素子の発光制御はあくまでも例である。光線制御部４００の屈折率や形状により光線の照射方向は異なるため、実際に発光される素子は図３の例とは異なる場合もある。また、図３においては光線制御部４００としてレンチキュラシートを用いた場合を例示しているが、パララックスバリアを光線制御部４００として用いる場合にはやはり図３とは異なる素子を発光させることになる。しかし、いずれにしても本実施形態の表示装置１００は、視聴者の位置を検出し、検出した位置に応じた発光素子を発光させる。

図５は、表示装置１００による発光制御に係る処理フローを示す図である。まず検出部１０５は、撮像部１０４からの撮像画像を解析して視聴者の位置を検出する（Ｓ５０１）。続いて光源制御部１０６は、検出された視聴者の位置に応じ、発光させる画素を決定する（Ｓ５０２）。そして映像入力部１０１に映像が入力されると（Ｓ５０３）、視差画像生成部１０２は視差画像を生成する（Ｓ５０４）。映像出力部１０３は、生成された視差画像を表示部１０７に出力し、表示部１０７は光源制御部１０６により決定された画素に対応する発光素子を発光させる（Ｓ５０６）。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００…表示装置、１０１…映像入力部、１０２…視差画像生成部、１０３…映像出力部、１０４…撮像部、１０５…検出部、１０６…光源制御部、１０７…表示部、３００…発光素子（表示画素）、４００…光線制御部、

Claims

映像を表示するための複数の表示画素を有する表示部と、
視聴者の位置を検出する検出手段と、
前記表示画素に対応して設けられた複数の発光素子を含む発光手段であって、前記検出手段により検出された視聴者の視点の位置に対して照射する第1の発光素子を発光させ、前記第1の発光素子とは異なる第２の発光素子の発光を抑制する発光手段と、
を備える表示装置。
前記表示部を覆い、前記発光手段の複数の発光素子からの光線を夫々異なる位置に照射させる光線制御手段とを更に備える、請求項１記載の表示装置。
前記発光手段は、前記視聴者の位置から視認可能な表示画素に対応する前記第１の発光素子を発光させ、前記視聴者の位置から視認不可な表示画素に対応する前記第２の発光素子の発光を抑制する、請求項１記載の表示装置。
前記検出手段は、複数の視聴者の位置を検出し、
前記発光手段は、検出された前記複数の視聴者の位置に基づいて、前記複数の視聴者の夫々の位置から視認可能な表示画素に対応する発光素子を発光させる、請求項１記載の表示装置。
前記発光手段は、前記視聴者の位置から所定範囲内に対して照射する発光素子を発光させる、請求項１記載の表示装置。
前記検出手段は、視聴者が着座状態であるか起立状態であるかに関する情報を検出し、
前記所定範囲は、前記検出手段が検出した前記情報に応じて異なる、請求項５記載の表示装置。
前記所定範囲は、前記視聴者が起立状態である場合よりも当該視聴者が着座状態である場合の方が狭い、請求項６記載の表示装置。
前記発光手段は、前記視聴者の位置から視認可能な表示画素に対応する発光素子に隣接する発光素子を発光させる、請求項２記載の表示装置。
前記複数の発光素子のうち発光させる発光素子に関する操作入力を受ける操作入力手段を更に備え、
前記発光手段は、前記操作入力が受けた前記操作入力に応じた発光素子を発光させる、請求項１乃至８の何れかに記載の表示装置。
複数の表示画素を含む表示部と、前記表示画素に対応して設けられた複数の発光素子と、前記表示部を覆い前記発光手段からの光線の照射方向を制御する光線制御手段とを備える表示装置を制御する制御方法であって、
視聴者の位置を検出することと、
前記複数の発光素子のうち、検出された視聴者の視点の位置に対して照射する第1の発光素子を発光させ、前記第1の発光素子とは異なる第２の発光素子の発光を抑制することと、
を備える制御方法。
前記複数の発光素子のうち、前記視聴者の位置から視認可能な表示画素に対応する前記第１の発光素子を発光させ、前記視聴者の位置から視認不可な表示画素に対応する発光素子の発光を抑制することを更に備える、請求項１０記載の制御方法。