JP4926894B2 - 立体画像表示装置 - Google Patents
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Description
この装置は、液晶表示パネル1に視差のある右眼用画像と左眼用画像とを時分割に交互に切り換え表示するとともに、画像の切り換え表示に同期して一対の光源2R、2Lを交互に点滅動作させている。具体的には、液晶表示パネル1に右眼用画像が表示されているときは、右眼用光源2Rが点灯し、左眼用光源2Lが消灯する。右眼用光源2Rから照射された光は、フレネルレンズ3で集光されて平行光となり、観察者の右眼ER(右眼ゾーン)に向けられる。一方、液晶表示パネル1に左眼用画像が表示されているときは、右眼用光源2Rが消灯し、左眼用光源2Lが点灯する。左眼用光源2Lから照射された光は、フレネルレンズ3で集光されて平行光となり、観察者の左眼EL(左眼ゾーン)に向けられる。以上のようにして、右眼用画像と左眼用画像とが分離して観察者の右眼ERと左眼ELとに入射することにより、観察者はいわゆる両眼視差に基づく3次元知覚により立体映像を見ることができる。
すなわち、TFT(Thin Film Transistor)液晶などのアクティブマトリクス型ディスプレイでは、液晶素子のメモリ効果により表示光が時間的に連続している。そのため、例えば右眼用画像が表示された第1フィールドから左眼用画像が表示された第2フィールドに線順次に画像の書き換えを行う場合に、書き換え期間中に前のフールド(第1フィールド)の右眼用画像と、後のフィールド(第2フィールド)の左眼用画像とが液晶表示パネル1に同時に表示される。同様の現象は、左眼用画像から右眼用画像に書き換えるときも起こる。図12の(a)〜(e)は、このような画像の書き換えを時系列に示したものである。特に、同図の(b)及び(d)は、書き換え期間中に右眼用画像と左眼用画像が同時に表示された状態を示している。
すなわち、請求項1に記載の発明は、右眼用画像と左眼用画像とを液晶表示パネルに時分割に交互に表示し、前記各画像を観察者の右眼と左眼に分離して集光させる立体画像表示装置であって、常時点灯している右眼用及び左眼用の一対の光源と、右眼用画像と左眼用画像とを時分割に交互に表示する透過型の液晶表示パネルと、前記一対の光源と前記液晶表示パネルとの間に配置され、前記各光源から照射された光を前記液晶表示パネルの前面に居る観察者の右眼と左眼に分離して集光させる光学手段と、前記各光源から照射された光を互いに異なる偏光方向の光に変換する一対の偏光素子と、前記液晶表示パネルの入光側に配置される透過光選択用偏光素子と、前記一対の偏光素子を透過した光をそれぞれ入射し、液晶の配向を第1の状態と第2の状態とに切り換えることにより、その出射光が前記透過光選択用偏光素子を透過する状態と、遮断される状態とに切り換える偏光方向切換用液晶パネルと、前記偏光方向切換用液晶パネルの液晶の配向方向を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、(a)前記液晶表示パネルに右眼用画像が表示されている期間は、前記偏光方向切換用液晶パネルの液晶の配向方向を第1の状態に設定することにより、前記右眼用光源からの光が前記透過光選択用偏光素子を透過し、前記左眼用光源からの光が遮断されるようにし、(b)前記液晶表示パネルに左眼用画像が表示されている期間は、前記偏光方向切換用液晶パネルの液晶の配向方向を第2の状態に設定することにより、前記左眼用光源からの光が前記透過光選択用偏光素子を透過し、前記右眼用光源からの光が遮断されるようにし、(c)前記液晶表示パネルで右眼用画像から左眼用画像へ、又は左眼用画像から右眼用画像へ順次に書き換えが行われて両画像が同時に表示されている期間は、前記画像の書き換えに同期して、前記偏光方向切換用液晶パネルの液晶の配向方向を第1の状態から第2の状態へ、又は第2の状態から第1の状態へ順次に切り換えることにより、前記右眼用光源からの光のうち、前記液晶表示パネルに表示された右眼用画像の表示領域に対応する、領域の制限された光が前記透過光選択用偏光素子を透過し、前記左眼用光源からの光のうち、前記液晶表示パネルに表示された左眼用画像の表示領域に対応する、領域の制限された光が前記透過光選択用偏光素子を透過するようにし、更に、前記液晶表示パネルにおける右眼用画像と左眼用画像の書き換えに際して両画像の境界に黒帯を挿入し、この黒帯が液晶表示パネルを上から下へ移動することに合わせて画像の書き換えを行っている場合に、前記制御手段は、前記液晶表示パネルにおける黒帯の移動に合わせて、黒帯に対応する領域内で前記偏光方向切換用液晶パネルの液晶の配向方向を切り換えることを特徴とする。
図1は、実施例1に係る立体画像表示装置の概略構成を示した斜視図である。
この装置は右眼用画像と左眼用画像とを液晶表示パネルに時分割に交互に表示し、各画像を観察者の右眼と左眼に分離して集光させる立体画像表示装置であって、常時点灯している右眼用及び左眼用の一対の光源10R、10Lと、右眼用画像と左眼用画像とを時分割に交互に表示する透過型の液晶表示パネル11と、一対の光源10R、10Lと液晶表示パネル11との間に配置され、各光源10R、10Lから照射された光を液晶表示パネル11の前面に居る観察者の右眼ERと左眼ELに分離して集光させるフレネルレンズ12と、各光源10R、10Lから照射された光を互いに異なる偏光方向の光に変換する一対の偏光板13R、13Lと、液晶表示パネル11の入光側に配置される透過光選択用偏光板14と、一対の偏光板13R、13Lを透過した光をそれぞれ入射し、液晶の配向を第1の状態と第2の状態とに切り換えることにより、その出射光が透過光選択用偏光板14を透過する状態と、遮断される状態とに切り換える偏光方向切換用液晶パネル15と、この偏光方向切換用液晶パネル15の液晶の配向方向を制御する制御部16とを備えている。
制御部16は、表示制御部17と、切換制御部18と、偏光方向設定部19と、切換用データ生成部20とを備える。表示制御部17は、外部から与えられた映像信号を表示用画像データに変換して液晶表示パネル11に与える。さらに表示制御部17は、映像信号から垂直同期信号を抽出して切換制御部18に与える。切換制御部18は、表示制御部17から与えられた垂直同期信号に同期して、偏光方向切換用液晶パネル15の配向を第1の状態又は第2の状態に切り換えるための切換用データを偏光方向切換用液晶パネル15に与える。また、切換制御部18は、右眼用画像又は左眼用画像の表示が完了するごとにフィールド完了信号FEを配向状態設定部19に与える。配向状態設定部19は、フィールド完了信号FEを入力するごとに、偏光方向切換用液晶パネル15の配向を第1の状態にするか、あるいは第2の状態にするかを設定し、その配向状態設定データを切換用データ生成部20に与える。切換用データ生成部20は、配向状態設定データに基づき、偏光方向切換用液晶パネル15の配向を第1の状態又は第2の状態に切り換えるための切換用データを生成して切換制御部18に与える。
<制御動作(a)について>
図3を参照する。液晶表示パネル11に右眼用画像が表示されている期間、制御部16の切換制御部18は偏光方向切換用液晶パネル15に液晶の配向を第1の状態(偏光方向の回転無し)に設定するための切換用データを与える。その結果、図3に示すように、偏光板13R、13Lを透過した光源10R、10Lの各光LR1、LL1(これらの光LR1、LL1は互いに偏光方向が直交している)は、偏光方向の回転を受けることなく偏光方向切換用液晶パネル15をそのまま透過する。偏光方向切換用液晶パネル15を透過した各光LR1、LL1はフレネルレンズ12で集光された後に透過光選択用偏光板14に入射する。透過光選択用偏光板14は、その偏光方向が右眼用偏光板13Rの偏光方向と平行であるので、偏光方向が一致する右眼用の光LR1が透過光選択用偏光板14を透過し、左眼用の光LL1は透過光選択用偏光板14で遮断される。透過光選択用偏光板14を透過した右眼用の光LR1は、液晶表示パネル11を透過して観察者の右眼ERに入射する。その結果、液晶表示パネル11に表示されている右眼用画像が観察者の右眼ERに入射する。
図4を参照する。液晶表示パネル11に左眼用画像が表示されている期間、制御部16の切換制御部18は偏光方向切換用液晶パネル15に液晶の配向を第2の状態(偏光方向の90度回転)に設定するための切換用データを与える。その結果、図4に示すように、偏光板13R、13Lを透過した光源10R、10Lの各光LR1、LL1は、それぞれ偏光方向が90度回転された光LR2、LL2となって偏光方向選択用液晶パネル15を透過する。偏光方向切換用液晶パネル15を透過した各光LR2、LL2をフレネルレンズ12で集光された後に透過光選択用偏光板14に入射する。透過光選択用偏光板14は、その偏光方向が右眼用偏光板13Rの偏光方向と平行であるので、ここでは偏光方向が90度回転した左眼用の光LL2と偏光方向が一致する。したがって、左眼用の光LL2が透過光選択用偏光板14を透過し、右眼用の光LR2は透過光選択用偏光板14で遮断される。透過光選択用偏光板14を透過した左眼用の光LL2は、液晶表示パネル11を透過して観察者の左眼ELに入射する。その結果、液晶表示パネル11に表示されている左眼用画像が観察者の左眼ELに入射する。
図5〜図7を参照する。図5は、偏光板13R、13Lから透過光選択用偏光板14までの要素を抜き出して示した斜視図、図6は画像書き換え時の動作タイミング図、図7は画像書き換え時の液晶表示パネルと偏光方向切換用液晶パネルの各画面の状態を示す図である。
10L … 光源(左眼用)
11 … 液晶表示パネル
12 … フレネルレンズ
13R … 偏光板(右眼用)
13L … 偏光板(左眼用)
14 … 透過光選択用偏光板
15 … 偏光方向切換用液晶パネル
16 … 制御部
16A … 制御部
Claims (2)
- 右眼用画像と左眼用画像とを液晶表示パネルに時分割に交互に表示し、前記各画像を観察者の右眼と左眼に分離して集光させる立体画像表示装置であって、
常時点灯している右眼用及び左眼用の一対の光源と、
右眼用画像と左眼用画像とを時分割に交互に表示する透過型の液晶表示パネルと、
前記一対の光源と前記液晶表示パネルとの間に配置され、前記各光源から照射された光を前記液晶表示パネルの前面に居る観察者の右眼と左眼に分離して集光させる光学手段と、
前記各光源から照射された光を互いに異なる偏光方向の光に変換する一対の偏光素子と、
前記液晶表示パネルの入光側に配置される透過光選択用偏光素子と、
前記一対の偏光素子を透過した光をそれぞれ入射し、液晶の配向を第1の状態と第2の状態とに切り換えることにより、その出射光が前記透過光選択用偏光素子を透過する状態と、遮断される状態とに切り換える偏光方向切換用液晶パネルと、
前記偏光方向切換用液晶パネルの液晶の配向方向を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、(a)前記液晶表示パネルに右眼用画像が表示されている期間は、前記偏光方向切換用液晶パネルの液晶の配向方向を第1の状態に設定することにより、前記右眼用光源からの光が前記透過光選択用偏光素子を透過し、前記左眼用光源からの光が遮断されるようにし、(b)前記液晶表示パネルに左眼用画像が表示されている期間は、前記偏光方向切換用液晶パネルの液晶の配向方向を第2の状態に設定することにより、前記左眼用光源からの光が前記透過光選択用偏光素子を透過し、前記右眼用光源からの光が遮断されるようにし、(c)前記液晶表示パネルで右眼用画像から左眼用画像へ、又は左眼用画像から右眼用画像へ順次に書き換えが行われて両画像が同時に表示されている期間は、前記画像の書き換えに同期して、前記偏光方向切換用液晶パネルの液晶の配向方向を第1の状態から第2の状態へ、又は第2の状態から第1の状態へ順次に切り換えることにより、前記右眼用光源からの光のうち、前記液晶表示パネルに表示された右眼用画像の表示領域に対応する、領域の制限された光が前記透過光選択用偏光素子を透過し、前記左眼用光源からの光のうち、前記液晶表示パネルに表示された左眼用画像の表示領域に対応する、領域の制限された光が前記透過光選択用偏光素子を透過するようにし、
更に、前記液晶表示パネルにおける右眼用画像と左眼用画像の書き換えに際して両画像の境界に黒帯を挿入し、この黒帯が液晶表示パネルを上から下へ移動することに合わせて画像の書き換えを行っている場合に、前記制御手段は、前記液晶表示パネルにおける黒帯の移動に合わせて、黒帯に対応する領域内で前記偏光方向切換用液晶パネルの液晶の配向方向を切り換えること
を特徴とする立体画像表示装置。 - 請求項1記載の立体画像表示装置において、
前記制御手段は、前記液晶表示パネルで右眼用画像から左眼用画像へ、又は左眼用画像から右眼用画像へ順次に書き換えが行われて両画像が同時に表示されている期間は、前記画像の書き換えに同期して、前記偏光方向切換用液晶パネルの液晶の配向方向を第1の状態から第2の状態へ、又は第2の状態から第1の状態へ線順次又はドット順次に切り換える立体画像表示装置。
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