JP3581745B2

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Publication number: JP3581745B2
Application number: JP20082195A
Authority: JP
Inventors: 公佑橋本; 尚司河越
Original assignee: 公佑橋本
Priority date: 1995-08-07
Filing date: 1995-08-07
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2015-08-07
Also published as: JPH0951552A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼鏡を必要としない立体映像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
眼鏡を使用しないで立体映像を表示するには、なんらかの光学作用で、立体映像を構成する多方向像のうち各方向像に対応する表示光線を観察者の目の位置で収束させ、それぞれの収束点が横方向に観察者の左右両眼の間隔（瞳孔間隔）になるようにすることで、その観察位置に両眼を置くと自律的に左右両眼にそれぞれ左右映像が分離投影され、立体映像として観察できるようにする必要がある。このような光学作用を得るために、例えば、映像表示装置と観察者の間にパララックス・バリヤやレンチキュラー板を配置したりしていた。
【０００３】
しかし、パララックス・バリヤやレンチキュラー板を使用して得られる各方向像は、映像表示装置の表示面の（１／方向数）の部分で表示されるので、解像度の低下を招くと同時に、パララックス・バリヤの場合には明るさの低下、レンチキュラー板の場合にはレンズ収差に起因するボケによる分離の限界も生ずる。
【０００４】
また、このような問題を解決するものとして、左眼および右眼に対応した左右２つの方向像を時間交互に切り換えて液晶表示板（以下、「ＬＣＤ」という）などの透過型映像表示板に表示させ、時間切り換えに対応して異なる方向に光を照射できる方向時分割光源で前記各方向像を左右両眼に選択的に投影することにより立体映像を表示する立体映像表示装置がある。
【０００５】
図１９は例えば特開平６−２０５４４６号公報に示された従来の立体映像表示装置を上方から見た図であり、図において、１は透過型映像表示板、２は方向時分割光源で、透過型映像表示板１の画素列ごとに配置された複数の線状光源１９で構成されており、線状光源１９Ｌ，１９Ｒはそれぞれ透過型映像表示板１に照射して観察者の左眼ＥＹＥ１、右眼ＥＹＥ２に選択的に方向像を投影するように点燈する。
【０００６】
図２０は投影された方向像の時間変化を示す図であり、図２０（ａ）は左眼用および右眼用の映像信号Ｌ、Ｒをフレーム周期で切り換えた入力信号、図２０（ｂ）は図２０（ａ）の入力信号による透過型映像表示板１画面上のラインおよび時間による液晶の透過率の変化を示す。図２０（ｃ）は方向像を形成する透過型映像表示板１の透過光の変化を示し、図２０（ｂ）の断面積の時間変化に相当するので、透過光１００％とは、全画面（ライン５２５本全て）で一方の方向像による透過率が１００％の場合（５２５×１００）に相当する。
【０００７】
また、図２１は、図２０（ａ）（＝図２１（ａ））の入力信号をＣＲＴが表示する場合の方向像の時間変化を示す図であり、図２１（ｂ）は図２１（ａ）の入力信号によるＣＲＴ画面上のラインおよび時間による発光率の変化を、図２１（ｃ）は方向像を形成するＣＲＴの発光の時間変化を示し、発光１００％とは、透過型映像表示板１の場合とは異なり、発光中のライン１本で、一方の方向像による発光率が１００％の場合（１×１００）に相当する。
【０００８】
なお、図２０，図２１の信号はノンインターレース信号としている。また、液晶の応答時間を（１／６０）Ｓのフレーム周期に等しい場合とし、応答の傾きをリニアで近似させている。
【０００９】
このような従来の立体映像表示装置では、図１９に示すように、透過型映像表示板１に右眼用の映像Ｒが表示されているときには、線状光源１９のうち○で示す右眼ＥＹＥ２用の線状光源１９Ｒのみ点燈し、●で示す左眼ＥＹＥ１用の線状光源１９Ｌは消燈するようにする。次の時点で透過型映像表示板１に左眼用の映像Ｌが表示され、線状光源１９のうち●で示す左眼ＥＹＥ１用の線状光源１９Ｌが点燈し、○で示す右眼ＥＹＥ２用の線状光源１９Ｒは消燈する。
【００１０】
以上のように、透過型映像表示板１に表示する左眼用の映像と右眼用の映像、および、方向時分割光源２の左眼用の光源と右眼用の光源を、時分割的に切り換えるようにしたことで、左右両眼にそれぞれの方向像が分離投影され、立体映像として観察できる。
【００１１】
また、図２２は別構成の方向時分割光源による従来の立体映像表示装置を上方から見た図で、図において、３は凸レンズ板、４は分割光源である。図２２に示すように、方向時分割光源２を、凸レンズ板３と左右に分割した領域４Ｒ，４Ｌで交互に発光する分割光源４で構成した場合でも、図１９に示した方向時分割光源２を線状光源１９で構成した従来例と同様に、左右両眼にそれぞれ方向像が分離投影され、立体映像として観察できる。
【００１２】
さらに、図１９および図２２に示した従来例では、方向時分割光源２が投影する方向数を２とした例について説明したが、方向像が３以上の場合は、方向時分割光源２を方向像数に対応して、線状光源１９または分割光源４を複数配置することで、ある時点についての方向像が透過型映像表示板１に表示されたときに、対応する線状光源１９または分割光源４だけを点燈することで、３以上の方向像でも分離投影されるので、観察位置を移動すると立体映像の回り込みが表現できる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図２０（ａ）に示された従来の立体映像表示装置の左眼用および右眼用の映像信号Ｌ、Ｒをフレーム周期で切り換えた入力信号は、ＬＣＤなどの透過型映像表示板を利用した立体映像表示装置への入力信号として考慮されたものでなく、ＣＲＴを利用して時分割表示を行う立体映像表示装置への入力信号として考慮されたものなので、ＣＲＴに表示した場合、図２１（ｂ）に示すように、ある時間における走査ライン上で瞬間的に発光し、走査後は発光しなくなる。その結果、図２１（ｃ）に示すように、どの瞬間をとっても映像Ｒと映像Ｌは時間的に分離している。このため、偏向眼鏡やシャッタ眼鏡を用いてＣＲＴで立体表示を行う場合は、図２０（ａ）に示した左眼用および右眼用の映像信号Ｌ、Ｒをフレーム周期で切り換えた入力信号でよい。
【００１４】
しかし、ＬＣＤなどの液晶材料の光学的性質を利用した透過型映像表示板１に表示した場合、液晶の応答時間について考慮されていないので、例えば、図２０（ｂ）に示すように、透過型映像表示板１上のライン１では、入力信号の映像Ｌライン１信号が入力したｔ＝０の時点から映像Ｌライン１の内容を表示するように液晶の透過率が変化し始め、映像Ｒライン１が入力されるｔ＝１／６０の時点で映像Ｌライン１の内容の透過率が最大になり、次に、ｔ＝１／６０の時点から映像Ｒライン１を表示するように液晶の透過表示内容が変化して、ｔ＝２／６０の時点で映像Ｒライン１の内容に完全に切り換わる。以後これを繰り返す。
【００１５】
一方、透過型映像表示板１上のライン５２５は、入力信号の映像Ｌライン５２５信号が入力したｔ＝１／６０の時点から映像Ｌライン５２５の内容を表示するように液晶の透過率が変化し始め、映像Ｒライン５２５が入力されるｔ＝２／６０の時点で映像Ｌライン５２５の内容の透過率が最大になり、次に、ｔ＝２／６０の時点から映像Ｒライン５２５を表示するように液晶の透過表示内容が変化して、ｔ＝３／６０の時点で映像Ｒライン５２５に完全に切り換わる。以後これを繰り返す。
【００１６】
すなわち、透過型映像表示板１の入力信号による透過表示は、ｔ＝０〜１／６０の間の映像Ｌ（ライン１〜５２５）をｔ＝０〜３／６０の間継続する表示を繰り返し、ｔ＝１／６０〜２／６０の間の映像Ｒ（ライン１〜５２５）をｔ＝１／６０〜４／６０の間継続する表示を繰り返すので、１フレーム周期の入力信号が、３フレーム周期まで表示を継続することになる。この結果、方向時分割光源２の左眼用の光源と右眼用の光源を入力信号の映像信号Ｌ、Ｒの切換に応じて時分割的に切り換えても、ＣＲＴに表示した場合のように一致せず、時間的に分離されていないという問題点があった。
【００１７】
また、液晶の応答時間について考慮されていないので、応答時間が長くなるほどフレーム周期で変化できる透過率は低下するという問題点があった。
【００１８】
また、液晶の応答時間について考慮されていないので、投影された方向像のコントラストが低下するという問題点があった。
【００１９】
また、方向像を左右交互に時分割で切り換えるので、片眼におけるフレーム周波数が低くなるという問題点があった。
【００２０】
また、図２２に示すような、凸レンズ板３と分割光源４で構成した方向時分割光源による立体映像表示装置は、奥行きが長くなるという問題点があった。
【００２１】
また、平面映像を表示するため、入力信号を１つの方向像の連続信号とし、時分割光源を連続発光させても、観察者は方向時分割光源が左右両眼に選択的に投影する位置でしか平面映像を観察できないという問題点があった。
【００２２】
本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、第１の目的は、ＬＣＤなどの液晶材料の光学的性質を利用した透過型映像表示板を映像表示に使用しても、左右両眼用の方向像を時分割して投影できる入力信号と、方向時分割光源の発光タイミングを得るものである。
【００２３】
また、第２の目的は、液晶の応答時間に応じて最大の透過光を与える時分割光源の発光タイミングを得るものである。
【００２４】
また、第３の目的は、最大の透過光を与える入力信号を得るものである。
【００２５】
また、第４の目的は、最大のコントラストを与える入力信号を得るものである。
【００２６】
また、第５の目的は、片眼におけるフレーム周波数を高くすることができる透過型映像表示板の表示方式を得るものである。
【００２７】
また、第６の目的は、立体映像表示装置に凸レンズ板と分割光源で構成した方向時分割光源を使用しても、短い奥行きを得るものである。
【００２８】
また、第７の目的は、平面映像を表示する場合に、広い視野角を得るものである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る立体映像表示装置においては、前記透過型映像表示板への入力信号を左眼用信号、全画面黒表示信号、右眼用信号、全画面黒表示信号、左眼用信号・・・、と繰り返すように切り換える信号切換手段と、方向時分割光源を左眼用信号後の全画面黒表示信号が入力されている間だけ左眼に投影するように発光させ、右眼用信号後の全画面黒表示信号が入力されている間だけ右眼に投影するように発光させる発光制御手段を設けたものである。
【００３０】
また、透過型映像表示板の応答時間に対応した発光期間で、方向時分割光源を発光するように構成したものである。
【００３１】
また、全画面黒表示信号を、全画面白表示信号にするように構成したものである。
【００３２】
また、前記全画面黒表示信号を、全画面グレイ表示信号にするように構成したものである。
【００３３】
また、透過型映像表示板を、表示領域の２分割した領域を同時に走査するようにしたデュアルスキャンＬＣＤで構成したものである。
【００３４】
また、透過型映像表示板を、複数分割した表示領域で同時に走査するようにしたＬＣＤで構成したものである。
【００３５】
また、方向時分割光源を、分割光源と、凸レンズ板と、ミラーで構成したものである。
【００３６】
また、方向時分割光源を、分割光源と、凹面鏡で構成したものである。
【００３７】
また、平面映像表示時には、透過型映像表示板と方向時分割光源の間に光散乱手段を挿入するように構成したものである。
【００３８】
また、光散乱手段を、巻取り可能なスクリーン膜で構成したものである。
【００３９】
また、光散乱手段を、動的散乱効果を有する液晶で構成したものである。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態である立体映像表示装置においては、入力信号を左眼用信号、全画面黒表示信号、右眼用信号、全画面黒表示信号、左眼用信号・・・、と繰り返すように切り換え、方向時分割光源を左眼用信号後の全画面黒表示信号が入力されている間だけ左眼に投影するように発光させ、右眼用信号後の全画面黒表示信号が入力されている間だけ右眼に投影するように発光させることによって、透過型映像表示板に表示された左右両眼の方向像を時分割して観察者の左右両眼に投影することができる。
【００４１】
また、透過型映像表示板の応答時間に対応した発光間隔で方向時分割光源を発光させることによって、時分割可能な最大の発光間隔を得ることができる。
【００４２】
また、全画面黒表示信号を全画面白表示信号にすることによって、最大の透過率を得ることができる。
【００４３】
また、前記全画面黒表示信号を全画面グレイ表示信号にすることによって、最大の透過光差を得ることができる。
【００４４】
また、透過型映像表示板の表示領域を２分割して、２分割領域を同時に走査するようにしたデュアルスキャンＬＣＤで構成することによって、フレーム周期を１／２相当にすることができる。
【００４５】
また、透過型映像表示板を、複数分割した表示領域で同時に走査するようにしたＬＣＤで構成することによって、フレーム周期を短くすることができる。
【００４６】
また、方向時分割光源を、分割光源と、凸レンズ板と、ミラーで構成することによって、奥行きを短くすることができる。
【００４７】
また、方向時分割光源を、分割光源と、凹面鏡で構成することによって、凸レンズ板を省くことができる。
【００４８】
また、平面映像表示時に、透過型映像表示板と方向時分割光源の間に光散乱手段を挿入するように構成することによって、広い視野角を得ることができる。
【００４９】
また、光散乱手段を、巻取り可能なスクリーン膜で構成することによって、省スペースな光散乱手段を得ることができる。
【００５０】
また、光散乱手段を、動的散乱効果を有する液晶で構成することによって、光の透過と散乱を瞬間的に切り換えることができる。
【００５１】
以下、本発明の実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１である立体映像表示装置のブロック図である。図において、１は透過型映像表示板、２は方向時分割光源、３は凸レンズ、４は分割光源、５は透過型映像表示板１に表示する２つの方向像の信号を出力する左右映像信号源で、５Ｒ、５Ｌはそれぞれ映像Ｒ、Ｌを出力する右眼映像、左眼映像信号源である。６は透過型映像表示板１に表示する信号を出力する信号切換回路で、全画面黒表示信号源７と、信号を切り換えるスイッチ回路８から構成されている。９は方向時分割光源２の発光を制御する発光制御回路で、分割光源４の左右２分割した領域４Ｒ、４Ｌをそれぞれ独立して制御する右眼発光制御回路９Ｒ、左眼発光制御回路９Ｌから構成されている。
【００５２】
図２は実施の形態１の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図であり、図２（ａ）は左眼用信号の映像Ｌと、右眼用信号の映像Ｒ、および全画面黒表示信号が、映像Ｌ、全画面黒表示信号、映像Ｒ、全画面黒表示信号、映像Ｌ・・・と繰り返す入力信号、図２（ｂ）は図２（ａ）の入力信号による透過型映像表示板１画面上のラインおよび時間による液晶の透過率の変化を示すもので、透過率の変化が最大となる映像Ｌ、Ｒが全画面白表示信号の場合である。図２（ｃ）は方向像を形成する透過型映像表示板１の透過光の変化を示し、図２（ｂ）の断面積の時間変化に相当する。図２（ｄ），（ｅ）はそれぞれ発光制御回路９で独立して制御された分割光源４の左右２分割した領域４Ｌ、４Ｒの発光の時間変化を、図２（ｆ），（ｇ）はそれぞれ左右眼に投影される透過光の時間変化を示す。なお、図２の信号、液晶の応答時間、応答の傾きは、上記従来例と同様に、ノンインターレース信号、（１／６０）Ｓのフレーム周期、リニア近似としている。
【００５３】
次に、図２を参照して左右両眼に投影される方向像の時分割について説明する。図２（ａ）に示すように、入力信号が映像Ｌ、全画面黒表示信号、映像Ｒ、全画面黒表示信号、映像Ｌ・・・と繰り返す場合、図２（ｂ）に示すように、透過型映像表示板１上のライン１では、入力信号の映像Ｌライン１信号が入力したｔ＝１／６０の時点から映像Ｌライン１の内容を表示するように液晶の透過率は０％から変化し始め、全画面黒表示信号ライン１が入力されるｔ＝２／６０の時点で映像Ｌライン１の内容の透過率が最大の１００％になり、次に、ｔ＝２／６０の時点から全画面黒表示信号ライン１を表示するように液晶の透過率は低下して、ｔ＝２／６０の時点で０％に戻る。以後これを繰り返す。
【００５４】
一方、透過型映像表示板１上のライン５２５では、入力信号の映像Ｌライン５２５信号が入力したｔ＝２／６０の時点から映像Ｌライン５２５の内容を表示するように液晶の透過率は０％から変化し始め、全画面黒表示信号ライン５２５が入力されるｔ＝３／６０の時点で映像Ｌライン５２５の内容の透過率が最大の１００％になり、次に、ｔ＝３／６０の時点から全画面黒表示信号ライン５２５を表示するように液晶の透過率は低下して、ｔ＝４／６０の時点で０％に戻る。以後これを繰り返す。
【００５５】
すなわち、透過型映像表示板１の入力信号による透過表示は、ｔ＝１／６０〜２／６０の間の映像Ｌ（ライン１〜５２５）をｔ＝１／６０〜４／６０の間継続する表示を繰り返し、ｔ＝３／６０〜４／６０の間の映像Ｒ（ライン１〜５２５）をｔ＝３／６０〜６／６０の間継続する表示を繰り返す。透過型映像表示板１の透過光の変化は図２（ｂ）の断面積の時間変化に相当しており、図２（ｃ）に示すように、映像Ｌを表示するｔ＝１／６０〜４／６０の間の透過光のうち映像Ｌ直後の全画面黒表示信号入力期間２／６０〜３／６０は映像Ｌの内容だけを透過する。
【００５６】
同様に、映像Ｒを表示するｔ＝３／６０〜６／６０の間の透過光のうち映像Ｒ直後の全画面黒表示信号入力期間４／６０〜５／６０は映像Ｒの内容だけを透過する。そこで図２（ｄ），（ｅ）に示すように、領域４Ｌ、４Ｒをそれぞれ入力信号の映像Ｌ、Ｒ直後の全画面黒表示信号期間で発光させれば、図２（ｆ），（ｇ）に示すように、それぞれ左右眼に投影される透過光による方向像は時分割されるので、立体映像を表示することができる。
【００５７】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、液晶の応答時間を（１／６０）Ｓのフレーム周期に等しい場合について説明したが、本実施の形態２は、液晶の応答時間に応じて発光制御回路の発光時間を変化させたものである。図３，図４，図５は実施の形態２の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図で、それぞれ応答時間がフレーム周期の２倍、１／２、および０の場合である。図６は応答時間による透過光の変化を示す図で、Ｔｄは応答時間、Ｔｆはフレーム周期である。
【００５８】
図３に示すように、応答時間がフレーム周期の２倍の場合、透過率は最大でも５０％までにしかならないので、透過光は減少する。しかし１フレーム周期の映像Ｌ、Ｒが３フレーム周期まで表示を継続することは同じで、領域４Ｌ、４Ｒを発光させる期間は、それぞれ映像Ｌ、Ｒ直後の全画面黒表示信号期間で、図２で示した応答時間がフレーム周期に等しい場合と変わらない。
【００５９】
これに対し図４に示すように、応答時間がフレーム周期の１／２の場合、１フレーム周期の映像Ｌ、Ｒによる表示の継続は２．５フレーム周期まで、さらに図５に示すように、応答時間が０の場合、１フレーム周期の映像Ｌ、Ｒによる表示の継続は２フレーム周期まで変化する。この結果、領域４Ｌ、４Ｒを発光させる期間は、それぞれ映像Ｌ、Ｒに対して１．５フレーム周期、２フレーム周期としても、それぞれ左右眼に投影される透過光による方向像は時分割されるので、立体映像を表示することができる。そして、領域４Ｌ、４Ｒを発光させる期間を、それぞれ映像Ｌ、Ｒに対して１．５フレーム周期、２フレーム周期とすることで、図６に示すように透過光は増加するので表示を明るくすることができる。ところで、図２〜図５では応答時間をフレーム周期の１，２，１／２，０倍で説明したが、応答時間がフレーム周期以下の場合、領域４Ｌ、４Ｒの発光期間は２Ｔｆ−Ｔｄで求められる。
【００６０】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、入力信号に全画面黒表示信号を挿入していたが、本実施の形態３は、全画面白表示信号を挿入させるようにしたものである。図７は本実施の形態３における立体映像表示装置のブロック図で、図において、図１と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示しており、１０は全画面白表示信号源である。図８は実施の形態３の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図で、応答時間はフレーム周期と等しく、また透過率の変化が最大となる映像Ｌ、Ｒが全画面黒表示信号の場合である。
【００６１】
次に、動作を説明する。図８（ａ）に示すように、入力信号が映像Ｌ、全画面白表示信号、映像Ｒ、全画面白表示信号、映像Ｌ・・・と繰り返す場合、図８（ｂ）に示すように、透過型映像表示板１上のライン１では、入力信号の映像Ｌライン１信号が入力したｔ＝１／６０の時点から映像Ｌライン１の内容を表示するように液晶の透過率は１００％から変化し始め、全画面白表示信号ライン１が入力されるｔ＝２／６０の時点で映像Ｌライン１の内容の透過率の変化が最大となって０％になり、次に、ｔ＝２／６０の時点から全画面白表示信号ライン１を表示するように液晶の透過率は上昇して、ｔ＝３／６０の時点で１００％に戻る。以後これを繰り返す。
【００６２】
一方、透過型映像表示板１上のライン５２５では、入力信号の映像Ｌライン５２５信号が入力したｔ＝２／６０の時点から映像Ｌライン５２５の内容を表示するように液晶の透過率は１００％から変化し始め、全画面白表示信号ライン５２５が入力されるｔ＝３／６０の時点で映像Ｌライン５２５の内容の透過率の変化が最大となって０％になり、次に、ｔ＝３／６０の時点から全画面白表示信号ライン５２５を表示するように液晶の透過率は上昇して、ｔ＝４／６０の時点で１００％に戻る。以後これを繰り返す。
【００６３】
すなわち、透過型映像表示板１の透過光の変化は、図８（ｃ）に示すように、ｔ＝１／６０〜２／６０の間の映像Ｌ（ライン１〜５２５）をｔ＝１／６０〜４／６０の間継続する表示を繰り返し、映像Ｌ直後の全画面白表示信号入力期間２／６０〜３／６０は映像Ｌの内容だけを透過する。
【００６４】
同様に、ｔ＝３／６０〜４／６０の間の映像Ｒ（ライン１〜５２５）をｔ＝３／６０〜６／６０の間継続する表示を繰り返し、映像Ｒ直後の全画面白表示信号入力期間４／６０〜５／６０は映像Ｒの内容だけを透過する。そこで、図８（ｄ），（ｅ）に示すように、領域４Ｌ、４Ｒをそれぞれ映像Ｌ、Ｒ直後の全画面白表示信号期間で発光させれば、図８（ｆ），（ｇ）に示すように、それぞれ左右眼に投影される透過光による方向像は時分割され、しかも入力信号に全画面黒表示信号を挿入していた上記実施の形態１、２よりも透過光は増加するので明るくなる。
【００６５】
さらに、応答時間がフレーム周期よりも長い場合でも、領域４Ｌ、４Ｒを発光させる期間は映像Ｌ、Ｒ直後の全画面白表示信号入力期間で一定なので、応答時間に関わらず明るさを一定にできる。
【００６６】
実施の形態４．
上記実施の形態３では、入力信号に全画面白表示信号を挿入していたが、本実施の形態４は全画面グレー表示信号を挿入させたものである。図９は本発明の実施の形態４における立体映像表示装置のブロック図で、図において、図１と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示しており、１１は全画面グレー表示信号源である。図１０は実施の形態４の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図で、図１０（ａ）は入力信号、図１０（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図１０（ａ）の入力信号の映像Ｌ、Ｒが全画面黒表示信号、または全画面白表示信号の場合の透過型映像表示板１画面上のラインおよび時間による液晶の透過率の変化、図１０（ｄ）は方向像を形成する透過型映像表示板１の透過光の変化を示し、図１０（ｂ），（ｃ）の断面積の時間変化に相当する。図１０（ｅ）は左眼に投影される透過光の時間変化を示す。応答時間はフレーム周期と等しく、またグレー信号レベルは５０％の場合を示す。
【００６７】
次に、動作を説明する。図１０（ａ）に示すように、入力信号が映像Ｌ、全画面グレー表示信号、映像Ｒ、全画面グレー表示信号、映像Ｌ・・・と繰り返す場合、図１０（ｂ）に示すように、映像Ｌ、Ｒが全画面黒表示信号の場合、液晶の透過率は５０％から０％に変化して、再び５０％に戻り、これを繰り返す。また、図１０（ｃ）に示すように、映像Ｌ、Ｒが全画面白表示信号の場合、液晶の透過率は５０％から１００％に変化して、再び５０％に戻り、これを繰り返す。この結果、透過光の最小値と最大値との差は、図１０（ｄ），（ｅ）に示すように、映像Ｌ、Ｒが全画面白表示信号または全画面黒表示信号の場合より大きくなるので、コントラストを最大にできる。
【００６８】
ところで、本実施の形態４ではグレー信号レベル５０％の場合で説明したが、明るさを考慮した任意なレベルとしてもよいことは言うまでもない。
【００６９】
実施の形態５．
本実施の形態５は、透過型映像表示板１の表示領域を上下に２分割して、２分割領域を同時に走査するようにしたものである。図１１は本実施の形態５における立体映像表示装置のブロック図で、図において、１は透過型映像表示板、１２はデュアルスキャン変換回路である。図１２は実施の形態５の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図で、図１２（ａ）は入力信号、図１２（ｂ），（ｃ）はそれぞれ透過型映像表示板１の上下２分割した領域に入力される信号、図１２（ｄ）は図１２（ｂ），（ｃ）の信号による透過型映像表示板１画面上のラインおよび時間による液晶の透過率の変化、図１２（ｅ）は方向像を形成する透過型映像表示板１の透過光の変化を示し、図１２（ｄ）の断面積の時間変化に相当する。図１２（ｆ），（ｇ）はそれぞれ左右眼に投影される透過光の時間変化を示す。応答時間はフレーム周期と等しい場合である。
【００７０】
次に、動作を説明する。図１２（ｂ），（ｃ）に示す信号で、上下２分割領域を同時に走査すれば、図１２（ｄ），（ｅ）に示すように、入力信号による透過表示は、ｔ＝０〜１／６０の映像Ｌ（ライン１〜５２５）をｔ＝０．５／６０〜２／６０の間継続する表示を繰り返し、ｔ＝１／６０〜２／６０の間の映像Ｒ（ライン１〜５２５）をｔ＝１．５／６０〜３／６０の間継続する表示を繰り返す。そこで、図１２（ｆ），（ｇ）に示すように、映像Ｌ、Ｒの内容だけが表示される期間で左右眼に投影される透過光で方向像は時分割されるので、立体映像を表示することができる。この結果、フレーム周期を１／２にすることに相当し、上記実施の形態１〜４における映像Ｌ、Ｒ間への全画面黒信号などの挿入によるフレーム周波数の低下を招かない。
【００７１】
実施の形態６．
上記実施の形態５では、透過型映像表示板１の表示領域を上下に２分割して、２分割領域を同時に走査するようにしたが、本実施の形態６は、透過型映像表示板１の表示領域を複数分割して、複数分割領域を同時に走査するようにしたものである。図１３は本実施の形態６における立体映像表示装置のブロック図で、図において、１は表示領域を４分割した透過型映像表示板、１３はマルチエリアスキャン変換回路である。この実施の形態６によれば、フレーム周期を１／４にすることに相当し、上記実施の形態１〜４における映像Ｌ、Ｒ間への全画面黒信号などの挿入によるフレーム周波数の低下を招かない。さらに、透過光は映像Ｌ、Ｒの内容だけが表示される期間だけになるので明るい立体映像を表示することができる。
【００７２】
実施の形態７．
図１４は本発明の実施の形態７における立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図で、図において、図１と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示しており、１４はミラーである。図１４に示すように、方向時分割光源２を凸レンズ板３と分割光源４とミラー１４で構成することで、凸レンズ板３と分割光源４で構成していた従来例の方向時分割光源２より奥行きを短くすることができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００７３】
実施の形態８．
図１５は本発明の実施の形態８における立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図であり、上記実施の形態７のミラー１４を凹面鏡１５としたものである。凹面鏡１５の屈曲反射作用により方向時分割光源２から凸レンズ板３を省くことができるので、構造の単純化を図ることができる。
【００７４】
実施の形態９．
図１６は本発明の実施の形態９における立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図である。図において、図１と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示しており、１６は透過型映像表示板１と方向時分割光源２の間で取り外し可能な散乱板である。立体表示では、各方向像を観察者の左右両眼に分離して投影するために、方向時分割光源により観察者の目の位置で収束するように透過型映像表示板１の映像表示を投影しているが、通常の平面表示の場合はどの位置で見ても同じ表示なので収束させる必要はない。そこで透過型映像表示板１と方向時分割光源２の間に取り外し可能な散乱板１６を配置して収束性をなくすることで、立体映像表示装置に、平面映像表示装置と同様の広い視野角を得た平面表示機能を付加することができる。
【００７５】
実施の形態１０．
図１７は本発明の実施の形態１０における立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図であり、上記実施の形態９の散乱板１６を、巻取り可能な散乱スクリーン膜１７としたものである。立体映像表示装置に散乱スクリーン膜１７を内蔵することで散乱板の取り外しを必要とせずに、立体映像表示装置に平面映像表示装置と同様の広い視野角を得た平面表示機能を付加することができる。
【００７６】
実施の形態１１．
図１８は本発明の実施の形態１１における立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図であり、上記実施の形態１０の巻取り可能な散乱スクリーン膜１７を散乱制御液晶板１８としたものである。散乱制御液晶板１８は光の透過と散乱を瞬間的に切り換えることができるので、立体映像と平面映像の表示を瞬時に切り換え可能な立体映像表示装置を得ることができる。
【００７７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００７８】
入力信号を左眼用信号、全画面黒表示信号、右眼用信号、全画面黒表示信号、左眼用信号・・・、と繰り返すように切り換え、方向時分割光源を左眼用信号後の全画面黒表示信号が入力されている間だけ左眼に投影するように発光させ、右眼用信号後の全画面黒表示信号が入力されている間だけ右眼に投影するように発光させることによって、透過型映像表示板に表示された左右両眼の方向像を時分割して観察者の左右両眼に投影することができ、このため観察者は眼鏡無しで立体映像を観察することができる。
【００７９】
また、透過型映像表示板の応答時間に対応した発光間隔で方向時分割光源を発光させることによって、時分割可能な最大の発光間隔を得ることができ、このため観察者は明るい立体映像を観察することができる。
【００８０】
また、全画面黒表示信号を全画面白表示信号にすることによって、最大の透過率を得ることができ、このため観察者は明るい立体映像を観察することができる。
【００８１】
また、全画面黒表示信号を全画面グレイ表示信号にすることによって、最大の透過光差を得ることができ、このため観察者はコントラストの高い立体映像を観察することができる。
【００８２】
また、透過型映像表示板の表示領域を２分割して、２分割領域を同時に走査するようにしたデュアルスキャン液晶で構成することによって、フレーム周期を１／２相当にすることができ、このため観察者はフリッカーのない立体映像を観察することができる。
【００８３】
また、透過型映像表示板を、複数分割した表示領域で同時に走査するようにしたＬＣＤで構成することによって、フレーム周期を短くすることができ、このため観察者はフリッカーがなく、明るい立体映像を観察することができる。
【００８４】
また、方向時分割光源を、分割光源と、凸レンズ板と、ミラーで構成することによって、奥行きを短くすることができ、このため装置のコンパクト化を図ることができる。
【００８５】
また、方向時分割光源を、分割光源と、凹面鏡で構成することによって、凸レンズ板を省くことができ、このため構造の単純化を図ることができる。
【００８６】
また、平面映像表示時に、透過型映像表示板と方向時分割光源の間に光散乱手段を挿入するように構成することによって、広い視野角を得ることができ、このため立体映像表示装置に平面映像表示装置と同様の平面表示機能を付加することができる。
【００８７】
また、光散乱手段を、巻取り可能なスクリーン膜で構成することによって、省スペースな光散乱手段を得ることができ、このため立体映像表示装置に平面映像表示装置と同様の平面表示機能を付加することができる。
【００８８】
また、光散乱手段を、動的散乱効果を有する液晶で構成することによって、光の透過と散乱を瞬間的に切り換えることができ、このため平面映像表示と立体表示を瞬時に切り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す立体映像表示装置のブロック図である。
【図２】実施の形態１の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図４】実施の形態２の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図５】実施の形態２の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図６】応答時間による透過光の変化を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３を示す立体映像表示装置のブロック図である。
【図８】実施の形態３の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４を示す立体映像表示装置のブロック図である。
【図１０】実施の形態４の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態５を示す立体映像表示装置のブロック図である。
【図１２】実施の形態５の動作を説明するための投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態６を示す表示領域を４分割とした立体映像表示装置のブロック図である。
【図１４】本発明の実施の形態７を示す立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図である。
【図１５】本発明の実施の形態８を示す立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図である。
【図１６】本発明の実施の形態９を示す立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図である。
【図１７】本発明の実施の形態１０を示す立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図である。
【図１８】本発明の実施の形態１１を示す立体映像表示装置の構造を斜め上方から見た図である。
【図１９】従来の立体映像表示装置を上方から見た図である。
【図２０】投影された方向像の時間変化を示す図である。
【図２１】ＣＲＴが表示する場合の方向像の時間変化を示す図である。
【図２２】別構成の方向時分割光源による従来の立体映像表示装置を上方から見た図である。
【符号の説明】
１透過型映像表示板、２方向時分割光源、３凸レンズ板、４分割光源、５左右映像信号源、６信号切換回路、７全画面黒表示信号源、８スイッチ回路、９発光制御回路、１０全画面白表示信号源、１１全画面グレー表示信号源、１２デュアルスキャン変換回路、１３マルチエリアスキャン変換回路、１４ミラー、１５凹面鏡、１６散乱板、１７散乱スクリーン膜、１８散乱制御液晶板。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a stereoscopic image display device that does not require glasses.
[0002]
[Prior art]
In order to display a stereoscopic image without using glasses, some sort of optical action is used to converge display light rays corresponding to each directional image among the multidirectional images constituting the stereoscopic image at the position of the observer's eye, and to converge each light beam. By setting the point to be the distance between the left and right eyes of the observer (pupil distance) in the horizontal direction, when the eyes are placed at the observation position, the left and right images are autonomously separated and projected to the left and right eyes. It needs to be able to be observed as a video. In order to obtain such an optical effect, for example, a parallax barrier or a lenticular plate is arranged between the image display device and the observer.
[0003]
However, since each directional image obtained by using a parallax barrier or a lenticular plate is displayed on the (1 / number of directions) portion of the display surface of the video display device, the resolution is lowered, and at the same time, the parameter is reduced. In the case of the lux barrier, the brightness is reduced, and in the case of the lenticular plate, there is also a limit of separation due to blur due to lens aberration.
[0004]
In order to solve such a problem, a left-right image and a right-eye image corresponding to the left eye and the right eye are alternately switched over time to form a transmissive image display panel such as a liquid crystal display panel (hereinafter referred to as “LCD”). There is a stereoscopic image display device that displays a stereoscopic image by selectively projecting each directional image to both the left and right eyes with a direction time-division light source that can display and irradiate light in different directions according to time switching.
[0005]
FIG. 19 is a top view of a conventional stereoscopic video display device disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-205446. In the figure, reference numeral 1 denotes a transmissive video display panel; The image display panel 1 includes a plurality of linear light sources 19 arranged for each pixel column, and the linear light sources 19L and 19R irradiate the transmission type image display panel 1 respectively to illuminate the left eye EYE1 and the left eye EYE1 of the observer. The light is turned on so as to selectively project a directional image to the right eye EYE2.
[0006]
FIG. 20 is a diagram showing a temporal change of the projected directional image. FIG. 20A is an input signal in which the left-eye and right-eye video signals L and R are switched at a frame period, and FIG. 20A shows the change in the transmittance of the liquid crystal depending on the line and time on the screen of the transmission type video display panel due to the input signal of FIG. FIG. 20C shows a change in transmitted light of the transmissive image display panel 1 that forms a directional image, and corresponds to a temporal change in the cross-sectional area of FIG. 20B. (All 525 lines) and corresponds to a case where the transmittance in one direction image is 100% (525 × 100).
[0007]
FIG. 21 is a diagram showing the time change of the directional image when the input signal of FIG. 20A (= FIG. 21A) is displayed on the CRT, and FIG. 21) shows the change in the light emission rate depending on the line and time on the CRT screen due to the input signal, and FIG. 21 (c) shows the time change of the light emission of the CRT forming a directional image. Unlike the case of No. 1, it corresponds to the case where one light emitting line has a light emission rate of 100% in one direction image (1 × 100).
[0008]
20 and 21 are non-interlaced signals. Further, the response time of the liquid crystal is assumed to be equal to the frame period of (1/60) S, and the slope of the response is linearly approximated.
[0009]
In such a conventional three-dimensional image display device, as shown in FIG. 19, when the image R for the right eye is displayed on the transmissive image display panel 1, the right eye EYE2 Only the linear light source 19R for the left eye EYE1 is turned on, and the linear light source 19L for the left eye EYE1 is turned off. At the next time, the image L for the left eye is displayed on the transmissive image display panel 1, the linear light source 19L for the left eye EYE1 indicated by ● of the linear light sources 19 lights up, and the right eye EYE2 indicated by ○. The linear light source 19R is turned off.
[0010]
As described above, the left-eye image and the right-eye image displayed on the transmission-type image display panel 1 and the left-eye light source and the right-eye light source of the direction time-division light source 2 are time-divisionally combined. , The respective directional images are separately projected on the left and right eyes, and can be observed as a stereoscopic image.
[0011]
FIG. 22 is a top view of a conventional three-dimensional image display apparatus using a time-division light source having a different configuration, in which 3 is a convex lens plate and 4 is a divided light source. As shown in FIG. 22, even when the direction time division light source 2 is composed of the convex lens plate 3 and the division light sources 4 which emit light alternately in the left and right divided regions 4R and 4L, the direction time division light source 2 shown in FIG. In the same manner as in the conventional example in which a linear light source 19 is used, the directional images are separately projected on the left and right eyes, and can be observed as a stereoscopic image.
[0012]
Further, in the conventional example shown in FIGS. 19 and 22, an example was described in which the number of directions projected by the direction time-division light source 2 was 2. However, when the direction image was three or more, the direction time-division light source 2 was moved in the direction By arranging a plurality of linear light sources 19 or divided light sources 4 corresponding to the number of images, when a directional image at a certain time is displayed on the transmission type video display panel 1, the corresponding linear light source 19 or divided light source 4 is divided. By illuminating only the light source 4, even three or more directional images are separately projected, so that when the observation position is moved, a wraparound of a stereoscopic image can be expressed.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
An input signal obtained by switching the left-eye and right-eye video signals L and R in a frame cycle of the conventional stereoscopic video display device shown in FIG. 20A uses a transmission type video display panel such as an LCD. Since it is not considered as an input signal to the stereoscopic video display device but as an input signal to a stereoscopic video display device that performs time-division display using a CRT, when displayed on a CRT, FIG. As shown in b), light is emitted instantaneously on a scan line at a certain time, and stops emitting light after scanning. As a result, as shown in FIG. 21C, the video R and the video L are temporally separated at any moment. For this reason, when stereoscopic display is performed on a CRT using deflection glasses or shutter glasses, the left-eye and right-eye video signals L and R shown in FIG. Good.
[0014]
However, when the image is displayed on the transmissive image display panel 1 utilizing the optical properties of a liquid crystal material such as an LCD, the response time of the liquid crystal is not taken into consideration. For example, as shown in FIG. In line 1 on the image display panel 1, the transmittance of the liquid crystal starts to change so as to display the contents of the image L line 1 from the point of time t = 0 when the image L line 1 signal of the input signal is input, and the image R line At time t = 1/60 when 1 is input, the transmittance of the contents of the video L line 1 is maximized, and then the transmission of the liquid crystal is performed so that the video R line 1 is displayed from the time t = 1/60. The display contents change, and at time t = 2/60, the display contents are completely switched to the contents of the video R line 1. Thereafter, this is repeated.
[0015]
On the other hand, the transmittance of the liquid crystal changes so that the content of the video L line 525 is displayed from the point of time t = 1/60 when the video L line 525 of the input signal is input. When the video R line 525 is input, the transmittance of the content of the video L line 525 becomes maximum at t = 2/60, and then the video R line 525 is displayed from t = 2/60. As a result, the transmissive display content of the liquid crystal changes, and the display is completely switched to the video R line 525 at t = 3/60. Thereafter, this is repeated.
[0016]
That is, in the transmissive display by the input signal of the transmissive video display panel 1, the display in which the image L (lines 1 to 525) during t = 0 to 1/60 is continued for t = 0 to 3/60 is repeated, Since the image R (line 1 to 525) during t = 1/60 to 2/60 is repeatedly displayed continuously during t = 1/60 to 4/60, the input signal of one frame period is changed to three frame periods. Will continue to be displayed. As a result, even if the light source for the left eye and the light source for the right eye of the direction time-division light source 2 are time-divisionally switched according to the switching of the input image signals L and R, as in the case of displaying on the CRT. There was a problem that they did not match and were not temporally separated.
[0017]
In addition, since the response time of the liquid crystal is not considered, there is a problem that the longer the response time, the lower the transmittance that can be changed in the frame period.
[0018]
Further, since the response time of the liquid crystal is not considered, there is a problem that the contrast of the projected directional image is reduced.
[0019]
In addition, since the left and right direction images are alternately switched in a time-division manner, there is a problem that the frame frequency in one eye is lowered.
[0020]
In addition, as shown in FIG. 22, a stereoscopic image display device using a directional time-division light source composed of a convex lens plate 3 and a divided light source 4 has a problem that the depth is long.
[0021]
Also, in order to display a planar image, even if the input signal is a continuous signal of one directional image and the time-division light source continuously emits light, the observer is in a position where the directional time-division light source selectively projects to the left and right eyes. There is a problem that only a planar image can be observed.
[0022]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is to use a transmission-type image display panel utilizing an optical property of a liquid crystal material such as an LCD for image display. And an input signal capable of time-divisionally projecting the directional images for the left and right eyes and the emission timing of the directional time-division light source.
[0023]
A second object is to obtain the emission timing of a time-division light source that gives the maximum transmitted light according to the response time of the liquid crystal.
[0024]
A third object is to obtain an input signal that gives the maximum transmitted light.
[0025]
A fourth object is to obtain an input signal giving the maximum contrast.
[0026]
A fifth object is to obtain a display system of a transmission type video display panel that can increase the frame frequency for one eye.
[0027]
A sixth object is to obtain a short depth even when a directional time-division light source including a convex lens plate and a divided light source is used in a three-dimensional image display device.
[0028]
A seventh object is to obtain a wide viewing angle when displaying a planar image.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
In the stereoscopic video display device according to the present invention, the input signal to the transmission type video display panel is a left eye signal, a full screen black display signal, a right eye signal, a full screen black display signal, a left eye signal,. A signal switching means for switching so as to repeat, and a direction time-division light source to emit light so as to project to the left eye only while the full-screen black display signal after the left-eye signal is being input, and after the right-eye signal The light emission control means for emitting light so as to project to the right eye only while the full-screen black display signal is input is provided.
[0030]
Further, the directional time-division light source emits light in a light emission period corresponding to the response time of the transmissive image display panel.
[0031]
Further, the configuration is such that the full screen black display signal is changed to the full screen white display signal.
[0032]
Further, it is configured that the full-screen black display signal is changed to a full-screen gray display signal.
[0033]
In addition, the transmission type video display panel is constituted by a dual scan LCD configured to simultaneously scan two divided areas of the display area.
[0034]
In addition, the transmission type video display panel is constituted by an LCD configured to simultaneously scan a plurality of divided display areas.
[0035]
Further, the direction time-division light source is constituted by a divided light source, a convex lens plate, and a mirror.
[0036]
Further, the direction time-division light source is constituted by a divided light source and a concave mirror.
[0037]
When displaying a plane image, a light scattering means is inserted between the transmission type image display plate and the directional time-division light source.
[0038]
Further, the light scattering means is constituted by a windable screen film.
[0039]
Further, the light scattering means is constituted by a liquid crystal having a dynamic scattering effect.
[0040]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the stereoscopic video display apparatus according to the embodiment of the present invention, the input signal is repeated as a left-eye signal, a full-screen black display signal, a right-eye signal, a full-screen black display signal, a left-eye signal,... To emit light so that the direction time-division light source projects to the left eye only while the full-screen black display signal after the left-eye signal is input, and the full-screen black display signal after the right-eye signal is input By radiating light so as to project to the right eye only during the period, the directional images of the left and right eyes displayed on the transmissive image display panel can be time-divided and projected to the left and right eyes of the observer.
[0041]
Further, by causing the direction time-division light source to emit light at an emission interval corresponding to the response time of the transmissive image display panel, it is possible to obtain the maximum light-emission interval that can be time-divided.
[0042]
Further, by setting the full-screen black display signal to the full-screen white display signal, the maximum transmittance can be obtained.
[0043]
Further, by changing the full-screen black display signal to a full-screen gray display signal, the maximum transmitted light difference can be obtained.
[0044]
Further, the display period of the transmissive image display panel is divided into two, and a dual scan LCD is configured to scan the two divided regions simultaneously, so that the frame period can be reduced to half.
[0045]
Further, the frame period can be shortened by configuring the transmissive image display panel with an LCD configured to simultaneously scan a plurality of display areas.
[0046]
Further, the depth can be reduced by configuring the direction time-division light source with a divided light source, a convex lens plate, and a mirror.
[0047]
Further, by forming the direction time-division light source with the divided light source and the concave mirror, the convex lens plate can be omitted.
[0048]
Further, a wide viewing angle can be obtained by inserting the light scattering means between the transmissive image display panel and the directional time-division light source when displaying a planar image.
[0049]
Further, by configuring the light scattering means with a windable screen film, a space-saving light scattering means can be obtained.
[0050]
Further, by configuring the light scattering means with a liquid crystal having a dynamic scattering effect, light transmission and scattering can be instantaneously switched.
[0051]
Hereinafter, a specific description will be given based on the drawings showing an embodiment of the present invention.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram of a stereoscopic video display device according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 1 is a transmissive image display panel, 2 is a time-division light source, 3 is a convex lens, 4 is a divided light source, 5 is a left and right image signal for outputting signals of two directional images displayed on the transmissive image display panel 1. Sources 5R and 5L are a right-eye image signal and a left-eye image signal source for outputting images R and L, respectively. Reference numeral 6 denotes a signal switching circuit for outputting a signal to be displayed on the transmission type video display panel 1, which comprises a full-screen black display signal source 7 and a switch circuit 8 for switching the signal. Reference numeral 9 denotes a light emission control circuit that controls light emission of the direction time-division light source 2. The right-eye light emission control circuit 9 R and the left-eye light emission control circuit 9 L independently control right and left two divided regions 4 R and 4 L of the divided light source 4. It is configured.
[0052]
FIG. 2 is a diagram illustrating a temporal change of a projected directional image for explaining the operation of the first embodiment. FIG. 2A illustrates an image L of a left-eye signal and an image R of a right-eye signal. , And an input signal in which the full-screen black display signal repeats video L, full-screen black display signal, video R, full-screen black display signal, video L... It shows the change in the transmittance of the liquid crystal depending on the line and time on one screen of the transmission type image display panel due to the signal, and the images L and R with the maximum change in the transmittance are the full screen white display signals. FIG. 2C shows a change in transmitted light of the transmission-type image display panel 1 that forms a directional image, and corresponds to a time change of the cross-sectional area in FIG. FIGS. 2 (d) and 2 (e) show temporal changes in light emission of left and right divided regions 4L and 4R of the divided light source 4 independently controlled by the light emission control circuit 9, respectively. Indicates the time change of the transmitted light projected to the left and right eyes. It should be noted that the signal, the response time of the liquid crystal, and the slope of the response in FIG. 2 are a non-interlaced signal, a frame period of (1/60) S, and a linear approximation as in the above-described conventional example.
[0053]
Next, the time division of the directional image projected to the left and right eyes will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, when the input signal repeats as a video L, a full screen black display signal, a video R, a full screen black display signal, a video L, and so on, as shown in FIG. In line 1 on the transmission type video display panel 1, the transmittance of the liquid crystal is changed from 0% so that the content of the video L line 1 is displayed from the point of time t = 1/60 when the video L line 1 signal of the input signal is input. At time t = 2/60 when the full-screen black display signal line 1 is input, the transmittance of the content of the video L line 1 reaches 100% of the maximum, and then at time t = 2/60. , The transmittance of the liquid crystal decreases so as to display the full-screen black display signal line 1 and returns to 0% at t = 2/60. Thereafter, this is repeated.
[0054]
On the other hand, in the line 525 on the transmission type video display panel 1, the transmittance of the liquid crystal is 0 so that the content of the video L line 525 is displayed from the point of time t = 2/60 when the video L line 525 signal of the input signal is input. %, When the full screen black display signal line 525 is input at t = 3/60, the transmittance of the content of the video L line 525 reaches the maximum of 100%, and then t = 3/60. The transmittance of the liquid crystal decreases so as to display the full-screen black display signal line 525 from the point of time t, and returns to 0% at time t = 4/60. Thereafter, this is repeated.
[0055]
That is, in the transmissive display by the input signal of the transmissive image display panel 1, the image L (line 1 to 525) during t = 1/60 to 2/60 continues for t = 1/60 to 4/60. The display is repeated, and the display in which the image R (line 1 to 525) during t = 3/60 to 4/60 is repeated during t = 3/60 to 6/60 is repeated. The change in the transmitted light of the transmissive image display panel 1 corresponds to the time change of the cross-sectional area in FIG. 2B, and as shown in FIG. In the whole screen black display signal input period 2/60 to 3/60 immediately after the image L in the transmitted light between 4/60, only the contents of the image L are transmitted.
[0056]
Similarly, of the transmitted light during t = 3/60 to 6/60 for displaying the image R, only the contents of the image R are transmitted during the full-screen black display signal input period 4/60 to 5/60 immediately after the image R. I do. Therefore, as shown in FIGS. 2D and 2E, if the areas 4L and 4R are caused to emit light during the full-screen black display signal period immediately after the images L and R of the input signal, respectively, FIGS. As shown in), the directional images formed by the transmitted light projected to the left and right eyes are time-divided, so that a stereoscopic image can be displayed.
[0057]
Embodiment 2 FIG.
In the first embodiment, the case where the response time of the liquid crystal is equal to the frame period of (1/60) S has been described. However, in the second embodiment, the light emission time of the light emission control circuit is changed according to the response time of the liquid crystal. It has been changed. FIGS. 3, 4, and 5 are diagrams showing the time change of the projected directional image for explaining the operation of the second embodiment. The response time is twice the frame period, 1/2, and 0, respectively. Is the case. FIG. 6 is a diagram showing a change in transmitted light depending on the response time, where Td is the response time, and Tf is the frame period.
[0058]
As shown in FIG. 3, when the response time is twice as long as the frame period, the transmittance is reduced to 50% at the maximum, so that the transmitted light decreases. However, it is the same that the images L and R of one frame period continue to be displayed until the three frame periods, and the period during which the regions 4L and 4R emit light is the full screen black display signal period immediately after the images L and R, respectively. Is the same as the case where the response time is equal to the frame period.
[0059]
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the response time is の of the frame period, the display of the images L and R in one frame period is continued up to 2.5 frame periods, and as shown in FIG. When the response time is 0, the continuation of the display by the images L and R in one frame period changes up to two frame periods. As a result, even when the periods in which the regions 4L and 4R emit light are 1.5 frames and 2 frames, respectively, for the images L and R, the directional images formed by the transmitted light projected to the left and right eyes are time-divided. Therefore, a stereoscopic image can be displayed. By setting the period in which the regions 4L and 4R emit light at 1.5 frame periods and 2 frame periods for the images L and R, respectively, the transmitted light increases as shown in FIG. be able to. 2 to 5, the response time is described as 1, 2, 1/2, 0 times the frame period. However, when the response time is shorter than the frame period, the light emission period of the regions 4L and 4R is 2Tf-Td. Desired.
[0060]
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the full-screen black display signal is inserted into the input signal. In the third embodiment, the full-screen white display signal is inserted. FIG. 7 is a block diagram of a stereoscopic video display apparatus according to the third embodiment. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, respectively, and reference numeral 10 denotes a full-screen white display signal source. FIG. 8 is a diagram showing the time change of the projected directional image for explaining the operation of the third embodiment. The response time is equal to the frame period, and the images L and R in which the change of the transmittance is the maximum are all shown. This is the case of the screen black display signal.
[0061]
Next, the operation will be described. As shown in FIG. 8A, when the input signal repeats as image L, full screen white display signal, image R, full screen white display signal, image L..., As shown in FIG. In line 1 on the transmission type video display panel 1, the transmittance of the liquid crystal is changed from 100% so that the content of the video L line 1 is displayed from the point of time t = 1/60 when the video L line 1 signal of the input signal is input. At the time t = 2/60 when the full-screen white display signal line 1 is input, the change in the transmittance of the content of the video L line 1 reaches a maximum of 0%, and then t = 2 The transmittance of the liquid crystal increases so as to display the full-screen white display signal line 1 at the time point of / 60, and returns to 100% at the time point of t = 3/60. Thereafter, this is repeated.
[0062]
On the other hand, in the line 525 on the transmission type video display panel 1, the transmittance of the liquid crystal is 100 so that the content of the video L line 525 is displayed from the point of time t = 2/60 when the video L line 525 of the input signal is input. %, When the full-screen white display signal line 525 is input at t = 3/60, the change in the transmittance of the content of the video L line 525 reaches a maximum and becomes 0%. = 3/60, the transmittance of the liquid crystal increases so as to display the full screen white display signal line 525, and returns to 100% at t = 4/60. Thereafter, this is repeated.
[0063]
That is, as shown in FIG. 8C, the change of the transmitted light of the transmission type image display panel 1 is represented by the image L (lines 1 to 525) between t = 1/60 and 2/60, where t = 1/60. The display continued for 60 to 4/60 is repeated, and only the contents of the video L are transmitted in the full screen white display signal input period 2/60 to 3/60 immediately after the video L.
[0064]
Similarly, the image R (line 1 to 525) during t = 3/60 to 4/60 is repeatedly displayed continuously for t = 3/60 to 6/60, and the full-screen white display signal immediately after the image R is repeated. In the input period 4/60 to 5/60, only the contents of the video R are transmitted. Then, as shown in FIGS. 8D and 8E, if the areas 4L and 4R are caused to emit light during the full-screen white display signal period immediately after the images L and R, respectively, FIGS. As shown, the directional images formed by the transmitted light projected to the left and right eyes are time-divided, and the transmitted light is increased as compared with the first and second embodiments in which the full-screen black display signal is inserted into the input signal. It becomes bright.
[0065]
Furthermore, even when the response time is longer than the frame period, the period during which the regions 4L and 4R emit light is constant during the entire screen white display signal input period immediately after the images L and R, so that the brightness can be constant regardless of the response time. .
[0066]
Embodiment 4 FIG.
In the third embodiment, the full-screen white display signal is inserted into the input signal. In the fourth embodiment, the full-screen gray display signal is inserted. FIG. 9 is a block diagram of a stereoscopic video display apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In the drawing, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and 11 denotes a full-screen gray display signal source. FIGS. 10A and 10B are diagrams showing the change over time of the projected directional image for explaining the operation of the fourth embodiment. FIG. 10A is an input signal, and FIGS. 10B and 10C are FIGS. FIG. 10D shows a change in the transmittance of the liquid crystal depending on the line and time on one screen of the transmission type video display panel when the images L and R of the input signal in FIG. 10A are full screen black display signals or full screen white display signals. 10) shows the change of the transmitted light of the transmission type image display panel 1 that forms the directional image, and corresponds to the time change of the cross-sectional area in FIGS. 10B and 10C. FIG. 10E shows a time change of the transmitted light projected to the left eye. The response time is equal to the frame period, and the gray signal level is 50%.
[0067]
Next, the operation will be described. As shown in FIG. 10A, when the input signal repeats as a video L, a full-screen gray display signal, a video R, a full-screen gray display signal, a video L, and so on, as shown in FIG. When the images L and R are full-screen black display signals, the transmittance of the liquid crystal changes from 50% to 0%, returns to 50% again, and repeats. Further, as shown in FIG. 10C, when the images L and R are full-screen white display signals, the transmittance of the liquid crystal changes from 50% to 100%, returns to 50% again, and repeats. As a result, the difference between the minimum value and the maximum value of the transmitted light is larger than in the case where the images L and R are full-screen white display signals or full-screen black display signals, as shown in FIGS. Therefore, the contrast can be maximized.
[0068]
By the way, in the fourth embodiment, the case where the gray signal level is 50% has been described, but it goes without saying that the level may be an arbitrary level in consideration of brightness.
[0069]
Embodiment 5 FIG.
In the fifth embodiment, the display area of the transmissive image display panel 1 is vertically divided into two parts, and the two divided areas are scanned simultaneously. FIG. 11 is a block diagram of a stereoscopic image display device according to the fifth embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a transmission type image display panel, and 12 denotes a dual scan conversion circuit. FIGS. 12A and 12B are diagrams showing a temporal change of a projected directional image for explaining the operation of the fifth embodiment. FIG. 12A is an input signal, and FIGS. 12B and 12C are transmission-type images, respectively. 12 (d) is a signal input to the upper and lower divided areas of the display panel 1, and FIG. 12 (d) is a line on the screen of the transmission type video display panel 1 based on the signals of FIGS. 12 (e) shows a change in transmitted light of the transmission type image display panel 1 forming a directional image, and corresponds to a time change of the cross-sectional area in FIG. 12 (d). FIGS. 12 (f) and 12 (g) show the time change of the transmitted light projected to the left and right eyes, respectively. The response time is equal to the frame period.
[0070]
Next, the operation will be described. If the upper and lower two divided areas are simultaneously scanned with the signals shown in FIGS. 12 (b) and 12 (c), as shown in FIGS. The display which continues the image L (lines 1 to 525) of / 60 for t = 0.5 / 60 to 2/60 is repeated, and the image R (lines 1 to 525) for t = 1/60 to 2/60 ) Is repeated from t = 1.5 / 60 to 3/60. Therefore, as shown in FIGS. 12F and 12G, the direction image is time-divided by the transmitted light projected to the left and right eyes during a period in which only the contents of the images L and R are displayed. Can be displayed. As a result, this corresponds to halving the frame period, and does not cause reduction in the frame frequency due to insertion of a full-screen black signal between the images L and R in the first to fourth embodiments.
[0071]
Embodiment 6 FIG.
In the fifth embodiment, the display area of the transmissive video display panel 1 is vertically divided into two parts, and the two divided areas are scanned at the same time. The display area is divided into a plurality of areas, and the plurality of divided areas are simultaneously scanned. FIG. 13 is a block diagram of a stereoscopic video display apparatus according to the sixth embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a transmission type video display panel obtained by dividing a display area into four parts, and 13 denotes a multi-area scan conversion circuit. According to the sixth embodiment, the frame period is reduced to 1/4, and the reduction of the frame frequency due to the insertion of the full-screen black signal between the images L and R in the first to fourth embodiments is prevented. Do not invite. Furthermore, since the transmitted light is only during the period in which only the contents of the images L and R are displayed, a bright stereoscopic image can be displayed.
[0072]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 14 is a diagram of the structure of the stereoscopic video display device according to the seventh embodiment of the present invention as viewed obliquely from above. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and 14 denotes a mirror. . As shown in FIG. 14, the directional time-division light source 2 is composed of the convex lens plate 3, the divided light source 4 and the mirror 14, which is different from the conventional directional time-division light source 2 composed of the convex lens plate 3 and the divided light source 4. The depth can be reduced, and the device can be made compact.
[0073]
Embodiment 8 FIG.
FIG. 15 is a diagram of the structure of the stereoscopic image display device according to the eighth embodiment of the present invention as viewed obliquely from above, in which the mirror 14 of the seventh embodiment is replaced by a concave mirror 15. Since the convex lens plate 3 can be omitted from the directional time-division light source 2 by the bending reflection action of the concave mirror 15, the structure can be simplified.
[0074]
Embodiment 9 FIG.
FIG. 16 is a diagram of the structure of the stereoscopic video display device according to Embodiment 9 of the present invention as viewed obliquely from above. 1, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and reference numeral 16 denotes a scattering plate that can be removed between the transmissive image display panel 1 and the directional time-division light source 2. In stereoscopic display, in order to separate and project each directional image to the left and right eyes of the observer, the image display of the transmissive image display panel 1 is projected by a direction time-division light source so as to converge at the position of the observer's eyes. However, in the case of a normal plane display, it is not necessary to converge because the display is the same regardless of the position viewed. Therefore, by disposing a detachable scattering plate 16 between the transmission type image display plate 1 and the direction time-division light source 2 to eliminate convergence, the stereoscopic image display device has a wide viewing angle similar to the flat image display device. The obtained planar display function can be added.
[0075]
Embodiment 10 FIG.
FIG. 17 is a diagram of a structure of a stereoscopic image display device according to Embodiment 10 of the present invention as viewed obliquely from above. The scattering plate 16 of Embodiment 9 is replaced with a windable scattering screen film 17. is there. By incorporating the scattering screen film 17 in the three-dimensional image display device, it is possible to add a flat display function that obtains a wide viewing angle similar to that of the two-dimensional image display device to the three-dimensional image display device without removing the scattering plate. it can.
[0076]
Embodiment 11 FIG.
FIG. 18 is a diagram of the structure of the stereoscopic image display device according to Embodiment 11 of the present invention as viewed obliquely from above, in which the windable scattering screen film 17 of Embodiment 10 is a scattering control liquid crystal plate 18. It is. Since the scattering control liquid crystal plate 18 can instantaneously switch between transmission and scattering of light, it is possible to obtain a stereoscopic image display device capable of instantaneously switching between displaying a stereoscopic image and displaying a planar image.
[0077]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and has the following effects.
[0078]
The input signal is switched so as to repeat the left-eye signal, full-screen black display signal, right-eye signal, full-screen black display signal, left-eye signal, and so on. Light emission to project to the left eye only while the full screen black display signal is input, and light emission to project to the right eye only while the full screen black display signal after the right eye signal is input Thus, the directional images of the left and right eyes displayed on the transmissive image display panel can be time-divided and projected to the left and right eyes of the observer, so that the observer can observe a stereoscopic image without glasses. it can.
[0079]
In addition, by making the direction time-division light source emit light at the light emission interval corresponding to the response time of the transmissive image display panel, the maximum light emission interval that can be time-divided can be obtained. can do.
[0080]
Further, by changing the full-screen black display signal to the full-screen white display signal, it is possible to obtain the maximum transmittance, so that the observer can observe a bright stereoscopic image.
[0081]
Further, by changing the full-screen black display signal to the full-screen gray display signal, the maximum transmitted light difference can be obtained, and thus the observer can observe a stereoscopic image with high contrast.
[0082]
In addition, the display area of the transmissive image display panel is divided into two parts, and a dual scan liquid crystal is configured to scan the two divided areas at the same time, so that the frame period can be reduced to half. The observer can observe a stereoscopic image without flicker.
[0083]
Further, by configuring the transmissive image display panel with an LCD that scans simultaneously in a plurality of divided display areas, the frame period can be shortened, so that a viewer can display a bright stereoscopic image without flicker. Can be observed.
[0084]
In addition, since the direction time-division light source is composed of the divided light source, the convex lens plate, and the mirror, the depth can be shortened, and thus the apparatus can be made compact.
[0085]
In addition, since the direction time-division light source is composed of the divided light source and the concave mirror, the convex lens plate can be omitted, and thus the structure can be simplified.
[0086]
In addition, a wide viewing angle can be obtained by inserting the light scattering means between the transmission type image display plate and the direction time-division light source when displaying a two-dimensional image. A flat display function similar to that of the video display device can be added.
[0087]
In addition, by forming the light scattering means with a windable screen film, a space-saving light scattering means can be obtained, and therefore, a three-dimensional image display device is provided with a flat display function similar to that of a flat image display device. can do.
[0088]
Further, when the light scattering means is formed of a liquid crystal having a dynamic scattering effect, transmission and scattering of light can be instantaneously switched, so that it is possible to instantaneously switch between a two-dimensional image display and a three-dimensional display.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a stereoscopic image display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a temporal change of a projected directional image for explaining an operation of the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a temporal change of a projected directional image for explaining an operation of the second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a temporal change of a projected directional image for explaining an operation of the second embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a temporal change of a projected directional image for explaining an operation of the second embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a change in transmitted light according to a response time.
FIG. 7 is a block diagram of a stereoscopic video display device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a temporal change of a projected directional image for explaining an operation of the third embodiment.
FIG. 9 is a block diagram of a stereoscopic video display device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a temporal change of a projected directional image for explaining an operation of the fourth embodiment.
FIG. 11 is a block diagram of a stereoscopic video display device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating a temporal change of a projected directional image for describing an operation of the fifth embodiment.
FIG. 13 is a block diagram of a stereoscopic video display apparatus according to a sixth embodiment of the present invention, in which a display area is divided into four parts.
FIG. 14 is a diagram of a structure of a stereoscopic video display device according to a seventh embodiment of the present invention, as viewed obliquely from above.
FIG. 15 is a diagram of a structure of a stereoscopic image display apparatus according to Embodiment 8 of the present invention, as viewed obliquely from above.
FIG. 16 is a diagram of a structure of a stereoscopic image display apparatus according to Embodiment 9 of the present invention, as viewed obliquely from above.
FIG. 17 is a diagram of a structure of a stereoscopic image display apparatus according to Embodiment 10 of the present invention, as viewed obliquely from above.
FIG. 18 is a diagram of a structure of a stereoscopic video display apparatus according to Embodiment 11 of the present invention, as viewed obliquely from above.
FIG. 19 is a diagram of a conventional stereoscopic video display device as viewed from above.
FIG. 20 is a diagram showing a temporal change of a projected direction image.
FIG. 21 is a diagram showing a time change of a directional image when the image is displayed on a CRT.
FIG. 22 is a diagram of a conventional three-dimensional image display device using a direction-division light source having another configuration, as viewed from above.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmission type image display board, 2 direction time division light source, 3 convex lens plate, 4 division light source, 5 left and right image signal sources, 6 signal switching circuit, 7 full screen black display signal source, 8 switch circuit, 9 light emission control circuit, 10 Full screen white display signal source, 11 full screen gray display signal source, 12 dual scan conversion circuit, 13 multi area scan conversion circuit, 14 mirror, 15 concave mirror, 16 scattering plate, 17 scattering screen film, 18 scattering control liquid crystal plate.

Claims

A transmissive image display panel, a time-sharing means for switching the left and right two directional images displayed on the transmissive image display panel for the left and right eyes alternately or sequentially with time, and the left and right two directional images In a stereoscopic video display device that displays a stereoscopic video by configuring a time-division light source that selectively projects to the left and right eyes in response to time switching, an input signal to the transmission type video display board is used for the left eye. Signal, full-screen black display signal, right-eye signal, full-screen black display signal, left-eye signal,... Light emission control that emits light to project to the left eye only while the screen black display signal is input, and emits light to project to the right eye only while the full screen black display signal after the right eye signal is input Characterized by having means Body image display device.

2. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the direction time-division light source emits light in a light emission period corresponding to a response time of the transmission type image display panel.

2. The stereoscopic video display device according to claim 1, wherein the full screen black display signal is a full screen white display signal.

2. The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein the full-screen black display signal is a full-screen gray display signal.

2. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the transmission type image display plate is constituted by a dual-scan liquid crystal display panel in which a display area is divided into two and the two divided areas are simultaneously scanned.

6. The three-dimensional image display device according to claim 5, wherein the display area of the transmission type image display plate is divided and scanned in a plurality.

The direction time-division light source, a divided light source that emits light in left and right divided regions arranged on the opposite side from the space where the observer is located with the transmissive image display panel as a boundary, and the light source is disposed on the back of the transmissive image display plate. 2. The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein the three-dimensional image display device comprises a convex lens plate larger than a display surface of the transmission type image display plate and a mirror for reflecting light emitted from the divided light source.

The directional time-division light source is composed of a divided light source that emits light in left and right divided regions arranged on the opposite side from the space where the observer is located with the transmissive image display panel as a boundary, and a concave mirror that reflects light emitted from the divided light source. The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein:

2. The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein a light scattering means is inserted between the transmission type image display plate and the direction time-division light source when displaying a two-dimensional image.

10. The three-dimensional image display device according to claim 9, wherein the light scattering means is constituted by a windable screen film.

10. The three-dimensional image display device according to claim 9, wherein said light scattering means is constituted by a liquid crystal plate having a dynamic scattering effect.