JP2014164015A - 立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光調整用の液晶パネルを必要としない立体映像表示装置を提供すること。
【解決手段】立体映像表示装置は、入力映像の階調値に応じて第１のルックアップテーブル又は第２のルックアップテーブルにより印加電圧を生成する印加電圧生成部と、前記第１又は第２のルックアップテーブルを選択する選択部と、前記印加電圧に応じて、旋光度合いを調節可能な旋光調節部と、前記旋光調節部から出射された光束のうち第１の偏光成分を遮断する第１の偏光遮断部と、前記旋光調節部から出射された光束のうち第２の偏光成分を遮断する第２の偏光遮断部と、前記第１又は第２の偏光遮断部を切り換える切換部と、第１の眼の映像に対しては前記第１のルックアップテーブルを選択し、前記第１の偏光遮断部に切り換え、第２の眼の映像に対しては前記第２のルックアップテーブルを選択し、前記第２の偏光遮断部に切り換えるよう制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏光眼鏡を用いて立体感のある映像を視覚可能な立体映像表示装置に関する。

従来、偏光を利用して立体的な映像表示を行う技術が知られている。例えば、特許文献１の表示装置では、順次出力される映像を左眼映像と右眼映像とで互いに直交する偏光となるよう制御し、左眼と右眼で互いに直交する偏波面を有する偏光フィルターを備えた偏光眼鏡を装着した視者に左右眼で独立した映像を視覚させる。視者は、適切な視差がある映像を片眼ずつ視覚させられるため、立体的な映像として認識することができる。

特開平６−１６５２２１号公報

ところが、特許文献１の表示装置では、通常の表示装置に対して偏光調整用の液晶パネルを余分に備える必要がある。余分に液晶パネルを備えた場合、光損失の増加と透過特性の不均一性によるムラが懸念される。

このような課題を鑑みて、本発明は、偏光調整用の液晶パネルを必要としない立体映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての立体映像表示装置は、入力映像の階調値に応じて第１のルックアップテーブル又は第２のルックアップテーブルにより印加電圧を生成する印加電圧生成部と、前記第１又は第２のルックアップテーブルを選択する選択部と、前記印加電圧に応じて、旋光度合いを調節可能な旋光調節部と、前記旋光調節部から出射された光束のうち第１の偏光成分を遮断する第１の偏光遮断部と、前記旋光調節部から出射された光束のうち第２の偏光成分を遮断する第２の偏光遮断部と、前記第１又は第２の偏光遮断部を切り換える切換部と、第１の眼の映像に対しては前記第１のルックアップテーブルを選択し、前記第１の偏光遮断部に切り換え、第２の眼の映像に対しては前記第２のルックアップテーブルを選択し、前記第２の偏光遮断部に切り換えるよう制御する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、偏光調整用の液晶パネルを必要としない立体映像表示装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る立体映像表示装置の構成図である。 右眼用映像信号処理時の各部の偏光状態を示す図である。 左眼用映像信号処理時の各部の偏光状態を示す図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態の立体映像表示装置は、液晶パネルを用いたプロジェクタ装置やディスプレイ装置に適用することができる。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る立体表示装置の構成について説明する。

本発明の実施形態に係る立体映像表示装置は、偏光調整部１、旋光部２、偏光遮断部３、制御部４を有する。

偏光調整部１は、不図示の光源から出射される光の偏光を垂直方向の直線偏光に揃える。

旋光部２は、格子状に区切られた画素と呼ばれる小領域ごとに、入力映像信号の階調に応じて偏光調整部１から出力される直線偏光を旋光させる。旋光部２は、液晶パネル２１、駆動部２２、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）２３、特性変換部２４、ＬＵＴ選択部２５を有しており、旋光角の制御を右眼用映像と左眼用映像とで特性を切り替えながら処理を行う。

液晶パネル（旋光調節部）２１は、画素の集合で形成されており、各画素において、直線偏光の光を駆動部２２により生成される印加電圧に応じて０°〜９０°の範囲で旋光度合いを調節可能である。すなわち、偏光調整部１から出力される直線偏光光は、画素ごとに上記の範囲内の任意の角度に旋光させられる。

駆動部（印加電圧生成部）２２は、不図示の映像信号処理部から入力される右眼用映像信号と左眼用映像信号の階調値に応じて、ＬＵＴ選択部２５に選択されているテーブルにしたがって得られる値によって印加電圧を生成し、液晶パネル２１を駆動する。

ＬＵＴ２３は、液晶パネル２１の後段に垂直方向の偏光成分を遮断する偏光板が配置された場合に、その透過光特性が入力階調に対し適切なガンマ曲線となるようにあらかじめ調整されたルックアップテーブル（第１のルックアップテーブル）である。例えば、入力が最低階調の場合には、旋光角を０°とする印加電圧が生成される値に変換される。液晶パネル２１からの出力光の偏光は、入力光と同じ垂直方向のままであるため、垂直方向の偏光成分を遮断する偏光板により全ての光が遮断される。一方、入力が最大階調の場合には、旋光角を９０°とする印加電圧が生成される値に変換され、液晶パネル２１からの出力光の偏光は、水平方向となり、垂直方向の偏光成分を遮断する偏光板を全ての光が透過する。

特性変換部（加電圧出力部）２４は、ＬＵＴ２３の特性を逆特性に変換したルックアップテーブル（第２のルックアップテーブル）を生成する。すなわち、入力階調が０〜２５５の範囲であれば、（２５５−入力階調）を入力階調とした場合の特性に変換されたルックアップテーブルが生成される。特性変換部（加電圧出力部）２４が生成したルックアップテーブルは、液晶パネル２１の後段に垂直方向の偏光光との位相差が９０度である水平方向の偏光成分を遮断する偏光板が配置された場合に、ＬＵＴ選択部２５によって選択される。

ＬＵＴ選択部（選択部）２５は、制御部４によりタイミング制御されており、右眼用の映像信号が処理されているときにはＬＵＴ２３側を、左眼用の映像信号が処理されているときには特性変換部２４側を選択する。

偏光遮断部３は、垂直方向遮断偏光板３１、水平方向遮断偏光板３２、回転制御部３３を有しており、旋光部２から出力される旋光された直線偏光に対し、垂直方向の偏光成分光、または、水平方向の偏光成分光を選択的に遮断する。

垂直方向遮断偏光板（第１の偏光遮断部）３１は、垂直方向の偏光光（第１の偏光成分）を遮断し、水平方向の偏光成分のみ透過させる。

水平方向遮断偏光板（第２の偏光遮断部）３２は、水平方向の偏光光（第２の偏光成分）を遮断し、垂直方向の偏光成分のみ透過させる。

本実施形態では、垂直方向遮断偏光板３１と水平方向遮断偏光板３２とで、一つのホイールを形成している。垂直方向遮断偏光板３１はホイール中心からの同心円状に沿って形成されており、水平方向遮断偏光板３２はホイール中心からの径方向に沿って形成されている。ホイールの大きさが小さい場合は、照射エリアごとに遮断される偏光成分の方向が若干異なってしまうが、駆動部２２において入力階調に対し生成される印加電圧の特性をエリアごとに微調整できる構成を追加すればそれを補償することも可能である。

また、垂直方向遮断偏光板３１と水平方向遮断偏光板３２の形状は、本実施形態の形状に限らず、同一の円状部材に形成してもよい。また、各偏光板を別部材として回転させることで切り換えるようにしてもよいし、直線移動させることで切り換えるようにしてもよい。

回転制御部（切換部）３３は、制御部４により速度制御されており、偏光板が形成されたホイールを回転させ、液晶パネル２１から出射される光束が照射される偏光板を切り換える。

制御部４は、右眼用の映像を処理するときには、ＬＵＴ選択部２５をＬＵＴ２３側に、かつ、回転制御部３３を垂直方向遮断偏光板３１側になるように制御する。そして、左眼用の映像を処理するときにはそれぞれ逆側に制御する。このように制御することで、立体映像表示装置からの出力光は、右眼用映像を処理しているときには水平方向の直線偏光光に、左眼用映像を処理しているときには垂直方向の直線偏光光となる。

偏光眼鏡５は、右眼用の垂直方向遮断偏光板５１と左眼用の水平方向遮断偏光板５２を備えている。ユーザが偏光眼鏡５を装着することで、立体映像表示装置から右眼用の水平方向の直線偏光光が出力されているときには右眼にのみ、左眼用の直線偏光光が出力されているときには左眼にのみ映像光が入射されるため、立体映像と視認することが可能となる。

図２を参照して、右眼（第１の眼）用の映像信号が処理されている場合の各部の偏光方向を説明する。

偏光調整部１からの出力光Ｓ１は、垂直方向の直線偏光光である。ＬＵＴ選択部２５がＬＵＴ２３側を選択しているため、最低階調の場合の液晶パネル２１の出力光Ｓ２は垂直方向、最大階調の場合の出力光Ｓ３は水平方向の直線偏光光となる。回転制御部３３は、垂直方向遮断偏光板３１に液晶パネル２１からの出力光が照射されるように制御されているため、出力光Ｓ２は遮断され、出力光Ｓ３のみ透過される。したがって、偏光遮断部３からの出力光Ｓ４は、水平方向の直線偏光光となる。偏光眼鏡５において、出力光Ｓ４は垂直方向遮断偏光板５１のみ透過し、その透過光Ｓ５がユーザの右眼に視認される。一方、出力光Ｓ４は、水平方向遮断偏光板５２に遮断されるため、左眼には視認されない。

図３を参照して、左眼（第２の眼）用の映像信号が処理されている場合の各部の偏光方向を説明する。

偏光調整部１からの出力光Ｓ１は、垂直方向の直線偏光光である。ＬＵＴ選択部２５が特性変換部２４側を選択しているため、最低階調の場合の液晶パネル２１の出力光Ｓ６は水平方向、最大階調の場合の液晶パネル２１の出力光Ｓ７は垂直方向の直線偏光光となる。回転制御部３３は水平方向遮断偏光板３２に液晶パネル２１からの出力光が照射されるように制御されているため、出力光Ｓ６は遮断され、出力光Ｓ７のみ透過される。したがって、偏光遮断部３からの出力光Ｓ８は、垂直方向の直線偏光光となる。偏光眼鏡５において、出力光Ｓ８は、水平方向遮断偏光板５２のみ透過し、その透過光Ｓ９がユーザの左眼に視認される。一方、出力光Ｓ８は、垂直方向遮断偏光板５１に遮断されるため、右眼には視認されない。

以上のように、右眼用映像処理時と左眼用映像処理時で、それぞれ、旋光部２の旋光特性と偏光遮断部３の遮断偏光成分を適切に切り替えることで、偏光調整用の液晶パネルを必要とせずに立体映像表示装置を構成することが可能となる。

本実施形態では、特性変換部２４は、ＬＵＴ２３の特性を逆特性に変換するとしたが、ＬＵＴ２３に依存せずに新たなＬＵＴを備えてもよい。また、ＬＵＴ２３の代わりに関数演算を行う演算部を備える形でもよい。

また、説明を簡単にするために単色構成としたが、本実施形態は、それに限定されるものではなく、例えばＲＧＢの三色構成としても同様の概念で適用可能である。

また、偏光遮断部３と偏光眼鏡５の間の偏光を垂直及び水平方向の直線偏光としたが、１／４波長分の位相ずらす１／４波長板を用いて右まわりや左回りの円偏光に変換してもよい。

また、光源にレーザーを用いた場合は、偏光調整部１は不要となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

４ 制御部
２１ 液晶パネル（旋光調節部）
２２ 駆動部（印加電圧生成部）
２５ ＬＵＴ選択部（選択部）
３１ 垂直方向遮断偏光板（第１の偏光遮断部）
３２ 水平方向遮断偏光板（第２の偏光遮断部）
３３ 回転制御部（切換部）

Claims (7)

1. 入力映像の階調値に応じて第１のルックアップテーブル又は第２のルックアップテーブルにより印加電圧を生成する印加電圧生成部と、
   前記第１又は第２のルックアップテーブルを選択する選択部と、
   前記印加電圧に応じて、旋光度合いを調節可能な旋光調節部と、
   前記旋光調節部から出射された光束のうち第１の偏光成分を遮断する第１の偏光遮断部と、
   前記旋光調節部から出射された光束のうち第２の偏光成分を遮断する第２の偏光遮断部と、
   前記第１又は第２の偏光遮断部を切り換える切換部と、
   第１の眼の映像に対しては前記第１のルックアップテーブルを選択し、前記第１の偏光遮断部に切り換え、第２の眼の映像に対しては前記第２のルックアップテーブルを選択し、前記第２の偏光遮断部に切り換えるよう制御する制御部と、を有することを特徴とする立体映像表示装置。
2. 前記第１又は第２の偏光成分の位相差は、９０度であることを特徴とする請求項１に記載の立体映像表示装置。
3. 前記切換部は、第１の眼の映像に対しては前記第１の偏光遮断部に前記旋光調節部から出射された光束が照射されるように切り換え、第２の眼の映像に対しては前記第２の偏光遮断部に前記旋光調節部から出射された光束が照射されるように切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の立体映像表示装置。
4. 前記第１および第２の偏光遮断部は、回転することで切り換わることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の立体映像表示装置。
5. 前記第１および第２の偏光遮断部は、同一の円状部材に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の立体映像表示装置。
6. 前記第１および第２の偏光遮断部は、直線移動することで切り換わることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の立体映像表示装置。
7. 前記第１のルックアップテーブルを逆特性の前記第２のルックアップテーブルに変換する特性変換部と、を更に有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の立体映像表示装置。