JP4985184B2 - 立体映像表示装置及び立体映像表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、立体映像表示装置及び立体映像表示方法に関し、特に、電子シャッターを用いた立体映像表示装置及び立体映像表示方法に関するものである。

従来から、立体映像を表現する技術については種々の試みがなされており、写真、映画及びテレビジョン等の画像を扱う多くの分野で、立体映像に関する画像表示方法が研究され、実用化されてきている。

この立体映像の画像表示方法としては、メガネ方式と無メガネ方式とに大別されるが、いずれの方式においても、視差のある画像を観察者の左右の眼にそれぞれ分離して入射させ、立体映像として見ることができるものである。

メガネ方式の方法として、特許文献１などに開示されている偏光メガネを用いる方法と、特許文献２などに開示されているシャッターメガネを用いる方法が知られている。

上記の偏光メガネ方式の立体映像表示装置は、例えば、液晶パネル部と、その前面に取り付けられ、偏光方向の変換用の分割波長板（１／２波長板）が画素列の１水平ライン置きに設けられた分割波長板フィルターとを有する。例えば、液晶パネル部からの画像光は、偶数ラインにおいては偏光方向が変換されずにそのまま出射され、奇数ラインにおいては分割波長板フィルターの作用により偶数ラインからの直線偏光と直交する方向に変換されて出射される。例えば、右眼用の画像光が偶数ラインで、左眼用の画像光が奇数ラインで再生されるものとする。

例えば、上記のように出射される画像光は、互いに直行する偏光角を有する偏光板が右眼用と左眼用に配置されてなる、いわゆる偏光メガネを介して観察者により観察される。偏光メガネを用いることで、上記の偶数ラインで再生された右眼用の画像光が観察者の右眼に入射し、奇数ラインで再生された左眼用の画像光が観察者の左眼に入射する。
このようにして、偏光メガネを介して左右の画像を観察することにより立体映像を観察することができる。

また、上記のシャッターメガネ方式の立体映像表示装置は、例えば、画像表示部において、右眼用画像信号と左眼用画像信号が１フレーム毎に交互に供給され、表示面において左眼用画像と右眼用画像が１フレーム毎に交互に再生される。
上記の画像は、例えば、液晶などからなる交互に開閉するシャッターが右眼用と左眼用に配置されてなる、いわゆるシャッターメガネを介して観察者により観察される。シャッターメガネを用いることで、上記の右眼用画像が観察者の右眼で、左眼用画像が左眼で観察され、立体映像を観察することができる。
液晶からなるシャッターメガネは、例えば、直線偏光フィルターを備えた液晶パネルからなり、液晶パネルの駆動により光を透過あるいは不透過とする。

図７は、上記のシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の駆動タイミングチャートである。
例えば、画像表示部において、１２０ｆｐｓ（周期８．３ｍｓ）のフレームレートで動画が表示される。表示フレームＤは、第１フレームＦ１、第２フレームＦ２、・・の各フレームとブランキング期間Ｂのタイミングを示す。

ここで、例えば奇数フレーム（第１フレームＦ１、第３フレームＦ３、・・）が左眼用画像であり、偶数フレーム(第２フレームＦ２、第４フレームＦ４、・・)が右眼用画像であるとすると、左眼用シャッターの透過率Ｔ_Ｌは奇数フレームで１００％、偶数フレームで０％となり、一方右眼用シャッターの透過率Ｔ_Ｒは奇数フレームで０％、偶数フレームで１００％となるように、表示フレームのタイミングに合わせて透過率が変化される。例えば液晶シャッターを用いた場合、透過率を０％から１００％に（あるいは１００％から０％に）変化させるのに１回の変化で２ｍｓ程度の時間を要する場合、各フレームの前後に配置されるブランキング期間Ｂを２ｍｓ程度に設定して、ブランキング期間Ｂ中に透過率変化が完了するように設計する必要がある。
上記のようにして、奇数フレームにおいては左眼用画像が観察者の左眼で観察され、偶数フレームにおいては右眼用画像が右眼で観察され、立体映像を観察することができる。

例えば、画像表示装置全般において、表示される画像の画質を向上することが求められている。このためには、特許文献３に説明されているように、１秒間に画面が更新される回数を示す値である、フレームレートを高くすることが必要である。
例えば、ＧＬＶ（grating light valve）と称せられる１次元変調光素子を用いて１次元の表示光をスキャンすることにより画面の表示が行われている。ＧＬＶ素子は応答速度が速いため、高いフレームレートでの映像表示が可能である。

ここで、上記のように立体映像の表示を時分割方式で行う場合、表示装置のフレームレートを高くすると、以下のような問題が生じる。

図８は、上記のシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の駆動タイミングチャートであって、図７よりフレームレートが高くされている。
例えば、画像表示部において、２４０ｆｐｓ（周期４．１５ｍｓ）のフレームレートで動画が表示される。表示フレームは、第１フレームＦ１、第２フレームＦ２、・・の各フレームとブランキング期間Ｂのタイミングを示す。

ここで、例えば奇数フレーム（第１フレームＦ１、第３フレームＦ３、・・）が左眼用画像であり、偶数フレーム(第２フレームＦ２、第４フレームＦ４、・・)が右眼用画像であるとすると、左眼用シャッターの透過率Ｔ_Ｌは奇数フレームで１００％、偶数フレームで０％となり、一方右眼用シャッターの透過率Ｔ_Ｒは奇数フレームで０％、偶数フレームで１００％となるように、表示フレームのタイミングに合わせて透過率が変化される。

ここで、図７の場合と同様に、例えば液晶シャッターを用いた場合、透過率を０％から１００％に（あるいは１００％から０％に）変化させるのに１回の変化で２ｍｓ程度必要であることから、ブランキング期間を同様に２ｍｓ程度確保すると、１周期４．１５ｍｓのうちの半分程度がブランキング期間となってしまい、ブランキング期間の光量が無駄になり同じ明るさの表示装置を実現するために装置が大きくなったり、消費電力が大きくなったりするデメリット、スキャン型の表示装置ではスキャン時間が短くなり、より高速に表示装置を駆動するため装置が複雑になるデメリット、全画素型の表示装置ではスキャン時間が短くなり各画素を電圧駆動するための回路が複雑になるデメリットがあった。このため、透過率の変化に２ｍｓ程度の時間を要する場合、２４０ｆｐｓの表示は困難であり、１２０ｆｐｓの表示が限界であった。

図８においては、１周期の対するブランキング期間Ｂを図７の場合より短縮して、画像が表示される時間の割合を確保した場合を示している。
しかし、液晶シャッターの透過率変化に要する時間は以前と同じく２ｍｓ程度必要であり、従って、図８の場合では、透過率変化が起きている期間が前のフレームの終わりの部分と次フレームの始まりの部分に重なってしまっている。この重なり期間中では、右眼用画像が左眼で、左眼用画像が右眼で、それぞれ低い透過率ながら意図していない方の眼で観察される、いわゆるクロストークが起きてしまう。上記の重なり期間は、クロストーク期間Ｐ_ＣＴとなる。
特開２００４−１５７４２５号公報 特開２００２−８２３０７号公報 特開２００５−１３６８６８号公報 特開２００６−９１４７１号公報

解決しようとする課題は、左眼用と右眼用のシャッターを用いた立体映像表示装置とその方法において、フレームレートを高めたときに発生するクロストークを抑制することが困難であることである。

本発明の立体映像表示装置は、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を複数フレーム毎に切り替えて画像表示面に表示する画像表示部と、前記画像表示面と観察者の間に配置された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターと、前記時分割シャッターにおいて、前記右眼用画像の再生時に前記右眼用シャッターが開いて前記左眼用シャッターが閉じ、前記左眼用画像の再生時に前記右眼用シャッターが閉じて前記左眼用シャッターが開くように、前記画像表示部における前記右眼用画像及び前記左眼用画像の表示と前記時分割シャッターにおける前記右眼用シャッター及び前記左眼用シャッターの開閉を同期させる制御部とを有し、前記画像表示部が、前記左眼用画像と前記右眼用画像の別に関わらず、連続するフレームにおいてそれぞれ異なる時刻の画像を前記画像表示面に表示することを特徴とする。

上記の本発明の立体映像表示装置は、画像表示部の画像表示面に、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像が複数フレーム毎に切り替えて表示され、画像表示面と観察者の間に配置された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターにおいて、右眼用画像の再生時に右眼用シャッターが開いて左眼用シャッターが閉じ、左眼用画像の再生時に右眼用シャッターが閉じて左眼用シャッターが開くように、画像表示部における右眼用画像及び左眼用画像の表示と時分割シャッターにおける右眼用シャッター及び左眼用シャッターの開閉が制御されて同期される。
ここで、画像表示部においては、左眼用画像と右眼用画像の別に関わらず、連続するフレームにおいてそれぞれ異なる時刻の画像を画像表示面に表示される。

また、本発明の立体映像表示方法は、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を複数フレーム毎に切り替えて画像表示部の画像表示面に表示する工程と、前記画像表示面と観察者の間に配置された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターにおいて、前記画像表示部における前記右眼用画像及び前記左眼用画像の表示と前記時分割シャッターにおける前記右眼用シャッター及び前記左眼用シャッターの開閉を同期させるように制御して、前記右眼用画像の再生時に前記右眼用シャッターが開いて前記左眼用シャッターが閉じ、前記左眼用画像の再生時に前記右眼用シャッターが閉じて前記左眼用シャッターが開くように駆動する工程とを有し、前記右眼用画像及び前記左眼用画像を前記画像表示面に表示する工程において、前記左眼用画像と前記右眼用画像の別に関わらず、連続するフレームにおいてそれぞれ異なる時刻の画像を前記画像表示面に表示することを特徴とする。

本発明の立体映像表示方法は、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を複数フレーム毎に切り替えて画像表示部の画像表示面に表示し、また、画像表示面と観察者の間に配置された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターにおいて、画像表示部における右眼用画像及び左眼用画像の表示と時分割シャッターにおける右眼用シャッター及び左眼用シャッターの開閉を同期させるように制御して、右眼用画像の再生時に右眼用シャッターが開いて左眼用シャッターが閉じ、左眼用画像の再生時に右眼用シャッターが閉じて左眼用シャッターが開くように駆動する。
ここで、右眼用画像及び左眼用画像を画像表示面に表示する際に、左眼用画像と右眼用画像の別に関わらず、連続するフレームにおいてそれぞれ異なる時刻の画像を画像表示面に表示する。

本発明の立体映像表示装置によれば、左眼用と右眼用のシャッターを用いて立体映像を表示する装置において、右眼用画像及び左眼用画像が時分割して複数のフレーム毎に交互に画像表示面に表示されることから右眼用画像及び左眼用画像の切り替え回数が半数以下に削減され、クロストークは上記切り替え時に発生するので、フレームレートを高めてもクロストークを抑制することができる。

本発明の立体映像表示方法によれば、左眼用と右眼用のシャッターを用いて立体映像を表示する方法において、右眼用画像及び左眼用画像が時分割して複数のフレーム毎に交互に画像表示面に表示することから右眼用画像及び左眼用画像の切り替え回数を半数以下に削減でき、上記切り替え時に発生するクロストークを抑制することができる。結果、フレームレートの高い、動画質に優れた、立体映像表示装置を実現することができる。

以下に、本発明の立体映像表示装置及び立体映像表示方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。

第１実施形態
図１は、本実施形態に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の全体構成を示す模式図である。
例えば、画像表示部１と、時分割シャッター２と、制御部を有する。
画像表示部１は、例えば、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を時分割して交互に画像表示面に表示する。
時分割シャッター２は、例えばメガネの形態であるシャッターメガネであり、画像表示部１の画像表示面と観察者Ａの間に配置され、右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する。
制御部は、例えば、画像表示部１と時分割シャッター２に無線方式または有線方式で接続して設けられ、無線方式の場合、例えば、画像表示部１と接続された第１制御部３ａと時分割シャッター２の筐体に内蔵されてなる第２制御部３ｂを有する。
第１制御部３ａは、画像表示部１に表示される画像信号に同期する同期信号を、電波送信、赤外線送信、ワイヤレスＬＡＮなどの方法で送信し、第２制御部３ｂは同期信号を受信して、同期信号と同期させて、時分割シャッター２の制御を行う。
第１制御部３ａ及び第２制御部３ｂなどからなる制御部は、例えば、画像表示部における右眼用画像及び左眼用画像の表示と時分割シャッターにおける右眼用シャッター及び左眼用シャッターの開閉を制御して同期させ、時分割シャッターにおいて、右眼用画像の再生時に右眼用シャッターが開いて左眼用シャッターが閉じ、左眼用画像の再生時に右眼用シャッターが閉じて左眼用シャッターが開くようにする。

ここで、本実施形態の立体映像表示装置においては、画像表示部が、右眼用画像及び左眼用画像を複数のフレーム毎に交互に画像表示面に表示する構成となっている。
また、左眼用画像と右眼用画像の別に関わらず、連続するフレームにおいてそれぞれ異なる時刻の画像を画像表示面に表示する。

図２は、本実施形態に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の駆動タイミングチャートである。
例えば、画像表示部１において、２４０ｆｐｓ（周期４．１５ｍｓ）のフレームレートで動画が表示される。表示フレームＤは、第１フレームＦ１、第２フレームＦ２、・・の各フレームとブランキング期間Ｂのタイミングを示す。

また、右眼用画像及び左眼用画像が複数のフレーム毎に交互に画像表示面に表示され、本実施形態においては、例えば右眼用画像及び左眼用画像が２フレーム毎に交互に表示される。
例えば、第１フレームＦ１及び第２フレームＦ２、第５フレームＦ５及び第６フレームＦ６、・・が左眼用画像Ｉ_Ｌであり、第３フレームＦ３及び第４フレームＦ４、第７フレームＦ７及び第８フレームＦ８、・・が右眼用画像Ｉ_Ｒである。
ここで、画像表示部に表示される画像は、左眼用画像と右眼用画像の別に関わらず、連続するフレームにおいてそれぞれ異なる時刻の画像である。これは、連続する２フレームの右眼用画像、連続する２フレームの左眼用画像同士、左眼用画像と右眼用画像の切り替え前後２フレームの画像が、互いに異なる時刻の画像であることを示している。

ここで、上記の制御部により、画像表示部１における右眼用画像及び左眼用画像の表示と時分割シャッター２における右眼用シャッター及び左眼用シャッターの開閉が同期されて、例えば、第１フレームＦ１及び第２フレームＦ２、第５フレームＦ５及び第６フレームＦ６、・・などの左眼用画像Ｉ_Ｌが再生されるフレームでは、右眼用シャッターが閉じて左眼用シャッターが開き、一方、第３フレームＦ３及び第４フレームＦ４、第７フレームＦ７及び第８フレームＦ８、・・などの右眼用画像Ｉ_Ｒが再生されるフレームでは、右眼用シャッターが開いて左眼用シャッターが閉じる。

図２に示すように、左眼用シャッターの透過率Ｔ_Ｌと右眼用シャッターの透過率Ｔ_Ｒは、上記のシャッター動作に沿って変化する。
例えば、第１フレームＦ１及び第２フレームＦ２、第５フレームＦ５及び第６フレームＦ６、・・などの左眼用画像Ｉ_Ｌが再生されるフレームでは１００％となって、他のフレームでは０％となり、一方、右眼用シャッターの透過率Ｔ_Ｒは、第３フレームＦ３及び第４フレームＦ４、第７フレームＦ７及び第８フレームＦ８、・・などの右眼用画像Ｉ_Ｒが再生されるフレームでは１００％となって、他のフレームでは０％となり、左右の画像が切り替えられるタイミングでは、各シャッターの透過率は０％から１００％へ、あるいは１００％から０％へ変化する。

上記のように画像表示面に右眼用画像及び左眼用画像を交互に表示し、時分割シャッターを同期して制御することで、左眼用画像のフレームでは左眼用シャッターが開いて観察者の左眼で観察され、右眼用画像のフレームでは右眼用シャッターが開いて右眼で観察され、立体映像を観察することができる。

例えば、右眼用シャッターと左眼用シャッターがそれぞれ液晶の駆動で光透過性が変化する液晶シャッターから構成される。液晶シャッターを用いた場合、透過率を０％から１００％に、あるいは１００％から０％に変化させるのに、例えば２ｍｓ程度必要となっている。

ここで、本実施形態においては、フレーム間に設けられるブランキング期間Ｂより、右眼用シャッターと左眼用シャッターの透過率を変化させるのに要する時間が長くなっている。
各シャッターの透過率の変化に要する時間程度にブランキング期間の長さを設定してしまうとブランキング期間の占める割合が長くなってしまい、例えば２４０ｆｐｓのフレームレートでは１周期４．１５ｍｓのうちの半分程度がブランキング期間となり、ブランキング期間の光量が無駄になり同じ明るさの表示装置を実現するために装置が大きくなったり、消費電力が大きくなったりするデメリット、スキャン型の表示装置ではスキャン時間が短くなり、より高速に表示装置を駆動するため装置が複雑になるデメリット、全画素型の表示装置ではスキャン時間が短くなり各画素を電圧駆動するための回路が複雑になるデメリットがあった。このため、透過率の変化に２ｍｓ程度の時間を要する場合、２４０ｆｐｓの表示は困難であり、１２０ｆｐｓの表示が限界であった。

また、図２に示すように、左眼用画像Ｉ_Ｌのフレームから右眼用画像Ｉ_Ｒのフレームに、あるいはその逆に切り替わるときに、各シャッターの透過率は０％から１００％へ、あるいは１００％から０％へ変化するが、透過率変化が起きている期間が前のフレームの終わりの部分と次フレームの始まりの部分に重なり、いわゆるクロストークが起きるクロストーク期間Ｐ_ＣＴとなる。

本実施形態においては、左眼用と右眼用のシャッターを用いて立体映像を表示する装置において、右眼用画像及び左眼用画像が時分割して複数のフレーム毎に交互に画像表示面に表示されることから、従来の右眼用画像及び左眼用画像が１フレームずつ交互に表示される場合よりも、右眼用画像及び左眼用画像の切り替え回数が半数以下に削減され、クロストークは上記切り替え時に発生するので、フレームレートを高めてもクロストークを抑制することができる。
左眼用画像と右眼用画像の別に関わらず、連続するフレームにおいてそれぞれ異なる時刻の画像を表示してフレームレートを高めることにより、動画質に優れる立体映像を得ることができる。
また、本実施形態においては、画像投影系などを２台用いず、１台のみで立体映像を表示することができる。

本実施形態に係る立体映像表示方法は、本実施形態に係る立体映像表示装置を用いて、以下のように行うことができる。
例えば、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を複数フレーム毎に交互に画像表示部の画像表示面に表示し、また、画像表示面と観察者の間に配置された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターにおいて、画像表示部における右眼用画像及び左眼用画像の表示と時分割シャッターにおける右眼用シャッター及び左眼用シャッターの開閉を同期させるように制御して、右眼用画像の再生時に右眼用シャッターが開いて左眼用シャッターが閉じ、左眼用画像の再生時に右眼用シャッターが閉じて左眼用シャッターが開くように駆動する。
ここで、右眼用画像及び左眼用画像を画像表示面に表示する際に、左眼用画像と右眼用画像の別に関わらず、連続するフレームにおいてそれぞれ異なる時刻の画像を画像表示面に表示する。

例えば、時分割シャッターを構成する右眼用シャッターと左眼用シャッターとしては、それぞれ液晶の駆動で光透過性が変化する液晶シャッターを用いることができる。
また、例えば、フレーム間に設けられるブランキング期間より、右眼用シャッターと左眼用シャッターの透過率を変化させるのに要する時間が長く、これにより高フレームレート化による画質の向上効果が小さくなるのを避けることができる。

本実施形態の立体映像表示方法によれば、左眼用と右眼用のシャッターを用いて立体映像を表示する方法において、右眼用画像及び左眼用画像が複数のフレーム毎に交互に画像表示面に表示することから右眼用画像及び左眼用画像の切り替え回数を半数以下に削減でき、上記切り替え時に発生するクロストークを抑制することができる。

図３は（ａ）本実施形態に係る４フレーム分の非立体画像、図３（ｂ）は対応する４フレーム分の左眼用画像、図３（ｃ）は対応する４フレーム分の右眼用画像、図３（ｄ）は本実施形態の立体映像表示装置に利用される画像データ４フレーム分の画像である。
図３（ａ）に示すように、非立体画像は第１フレームＦ１から第４フレームＦ４にかけて時刻が変化しており、それぞれ異なる時刻の画像となっている。
図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、それぞれ図３（ａ）に対応する時刻の左眼用画像及び右眼用画像となっている。それぞれ、第１フレームＦ１から第４フレームＦ４にかけて異なる時刻の画像となっている。
図３（ｄ）は、本実施形態の立体映像表示装置に利用される画像データは、第１及び第２フレーム（Ｆ１，Ｆ２）が左眼用画像の第１及び第２フレーム（Ｆ１，Ｆ２）のデータであり、第３及び第４フレーム（Ｆ３，Ｆ４）は右眼用画像の第３及び第４フレーム（Ｆ３，Ｆ４）のデータである。このように、本実施形態の画像表示部に表示される画像のデータは、複数フレーム分の左眼用画像と複数フレーム分の右眼用画像データが交互に並べられた構成となっている。

本実施形態においては、上記のように画像表示部に表示される画像として、左眼用画像と右眼用画像の別に関わらず、連続するフレームにおいてそれぞれ異なる時刻の画像を表示する。

画像表示部において上記のような画像を表示して、左眼用と右眼用のシャッターを用いることで、立体画像を表示することができる。
また、左眼用画像と右眼用画像の別に関わらず、連続するフレームにおいてそれぞれ異なる時刻の画像を表示することにより、フレームレートを高めることで高画質の画像を得ることができる。

上記のような画像データは、例えば、右眼用画像データのみの画像データと左眼用画像データのみの画像データを予め作成しておき、右眼用画像データから複数フレーム分の画像データを、また、左眼用画像データから複数フレーム分の画像データを、それぞれ取り出して交互に並べて記録し、１つの画像データとすることで形成することができる。
また、右眼用画像データ取得のための右眼用カメラと、左眼用画像データ取得のための左眼用カメラから、順次取得される画像データを、それぞれ複数フレームずつ交互にシーケンシャルに記録することで、撮像時に直接上記の画像データを作成することも可能である。
本実施形態において画像表示部に表示される画像は、上記のように、左眼用画像と右眼用画像が複数フレーム毎に切り替えられ、また、左眼用画像と右眼用画像の別に関わらず、連続するフレームにおいてそれぞれ異なる時刻の画像とする。

第２実施形態
図４は、本実施形態に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の全体構成を示す模式図である。
例えば、画像表示部１と、時分割シャッター２と、制御部を有する。
画像表示部１は、例えば、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を変調光の走査により交互に画像表示面に表示する。例えば、画像光投影系１５とスクリーン１６を有し、画像光投影系１５から投影された変調光がスクリーン１６上で走査されて画像が表示される。変調光は、例えば後述するようにグレーティングライトバルブ素子を用いて得られる１次元変調光である。
時分割シャッター２及び制御部（第１制御部３ａ，第２制御部３ｂ）は、第１実施形態と同様である。
図５（ａ）は、本実施形態に係る立体映像表示装置の画像表示部の構成を示す模式図である。
本実施形態に係る立体映像表示装置の画像表示部は、例えば、特許文献４などに記載されているようなＧＬＶと称せられる１次元変調光素子を用いて１次元の表示光をスキャンすることにより画面の表示が行われる画像表示部である。
本実施形態のＧＬＶ素子を用いた画像表示部では、例えば２４０ｆｐｓ、あるいは４８０ｆｐｓ以上の高いフレームレートでの映像表示が可能である。

例えば、光源１０、照明レンズ１１、ＧＬＶ素子１２、投射レンズ１３、走査ミラー１４を有する画像光投影系１５、及びスクリーン１６を有する。
光源１０からの光は、照明レンズ１１を経てＧＬＶ素子１２に入射する。

ＧＬＶ素子１２においては、ＧＬＶ素子１２に入力される画像データに従って、入射した光源１０からの光が変調されて、画像データに応じた１次元変調光が得られる。
このＧＬＶ型光回折変調素子の動作原理を説明する。
例えば、シリコンなどより成る基板上に、ポリシリコン薄膜などから成る共通電極が形成され、この共通電極と所定の間隔を保って、条帯（ストリップ）状の可動リボンと、不動リボンとが交互に形成されている。可動リボンは、駆動電圧電源に接続され、不動リボンは固定電位とされる。可動リボンと不動リボンの上面は反射部材からなる。可動リボンは駆動電圧に応じて反射膜の反射面と直交する方向に移動可能であり、可動リボンの反射面の高さ（例えば基板に対する距離）を変えることができる。一方、不動リボンは固定されており、反射面の高さは不変である。

上記のように可動リボンの移動量を入射光の波長λに対しλ／４とすると、入射方向と逆向きに反射される０次回折光と、±１次回折光が回折光として反射される。ここで、例えば１本の回折光だけを空間フィルタを通してスクリーン上に結像し、画像表示用に利用することができる。ここで、非動作時には＋１次回折光は生じないため、このオフ状態は画面の暗状態に対応し、表示画面が黒になる。また、可動リボンへの駆動電圧を外部からの画像情報に対応して調整して移動量を制御することによって、画素のオン／オフとこの間の階調表示が可能となる。
このように、反射回折光のうち１本の回折光を利用する構成とすることにより、１次元に変調された光を得ることができる。

得られた１次元変調光は、投射レンズ１３を経て走査ミラー１４の走査により、スクリーン１６上に走査方向ＤＲに走査される。

図５（ｂ）はスクリーン１６上での１次元変調光の走査による画像の表示について説明する模式図である。
例えばｙ軸方向に延伸する形状の１次元変調光１７は、スクリーン１６上で走査方向ＤＲ（ｘ軸方向）に走査される。１次元変調光１７は、ｙ軸方向には既に画像データに応じて変調された光となっており、これがｘ軸上の位置に応じて変調しながらｘ軸方向に走査することで、画像データに応じた画像をスクリーン１６上に再現することができる。

また、図５（ａ）では表示を省略しているが、例えば青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の３色の光源を用いて、各色の光の１次元変調光を形成し、それを１つのレンズに投射して結合し、それを走査ミラーでスクリーン上に走査することで、カラー画像を表示することも可能である。

さらなる高いフレームレートでの映像表示が可能にするために、スクリーン上の領域を複数に分割し、それぞれの領域に対して画像光投影系を設けることで、スクリーン上の各領域において１次元変調光を走査することで、スクリーン全体で１つの画像を形成することも可能である。
図６はスクリーンを２つの領域に分割した場合の１次元変調光の走査による画像の表示について説明する模式図である。
例えば、ｘ軸方向に並ぶ２つの領域に分割し、それぞれの領域に対応して、光源から走査ミラーまでの画像光投影系を２つ設ける。

スクリーン１６上の２つの領域（１６ａ，１６ｂ）において、それぞれ１次元変調光（１７ａ，１７ｂ）が投影され、それぞれが走査方向ＤＲ（ｘ軸方向）に走査され、領域１６ａにはこの領域に対応する画像が表示され、また、領域１６ｂにはこの領域に対応する画像が表示され、領域１６ａと領域１６ｂを合わせることにより、全体で１つの画像を表示できる。
その他、特許文献３に記載のような高いフレームレートを実現する構成及び方法を本実施形態に採用することが可能である。

上記の画像表示部を用いること以外は、本実施形態に係る立体映像表示装置と立体映像表示方法は第１実施形態と同様である。
即ち、左眼用と右眼用のシャッターを用いて立体映像を表示する装置において、右眼用画像及び左眼用画像が時分割して複数のフレーム毎に交互に画像表示面に表示されることから右眼用画像及び左眼用画像の切り替え回数が半数以下に削減され、クロストークは上記切り替え時に発生するので、フレームレートを高めてもクロストークを抑制することができる。

本発明は上記の説明に限定されない。
例えば、走査の方向は特に限定されず、左右方向または上下方向どちらでもよい。
また、原理上１次元の変調光を走査して画像を形成するＧＬＶ素子を用いた画像表示部はもちろん、液晶表示部、ＦＥＤ（Field Emission Display）などの線順次方式の表示部や、ＣＲＴ（陰極線管）のような点走査方式の表示部においても、一の方向に走査して得られる１次元の表示光を上記と同様に扱うことにより、本発明の立体映像表示装置として適用することができる。
また、時分割シャッターをメガネの様態とせずに、壁や装置筐体に設けた右眼用および左眼用の穴に設けた時分割シャッターとすることもできる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

本発明の立体映像表示装置及び立体映像表示方法は、画像を立体に表示することができる表示装置及び方法に適用できる。

図１は第１実施形態に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の全体構成を示す模式図である。 図２は第１実施形態に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の駆動タイミングチャートである。 図３（ａ）は本実施形態に係る４フレーム分の非立体画像、図３（ｂ）は対応する４フレーム分の左眼用画像、図３（ｃ）は対応する４フレーム分の右眼用画像、図３（ｄ）は本実施形態の立体映像表示装置に利用される画像データ４フレーム分の画像である。 図４は、第２実施形態に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の全体構成を示す模式図である。 図５（ａ）は第２実施形態に係る立体映像表示装置の画像表示部の構成を示す模式図であり、図５（ｂ）はスクリーン上での１次元変調光の走査による画像の表示について説明する模式図である。 図６は第２実施形態に係るスクリーンを２つの領域に分割した場合の１次元変調光の走査による画像の表示について説明する模式図である。 図７は第１従来例に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の駆動タイミングチャートである。 図８は第２従来例に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の駆動タイミングチャートである。

符号の説明

１…画像表示部、２…時分割シャッター、３ａ…第１制御部、３ｂ…第２制御部、１０…光源、１１…照明レンズ、１２…ＧＬＶ素子、１３…投射レンズ、１４…走査ミラー、１５…画像光投影系、１６…スクリーン、１６ａ，１６ｂ…領域、１７，１７ａ，１７ｂ…１次元変調光、Ｄ…表示フレーム、Ｂ…ブランキング期間、Ｔ_Ｌ…左眼用シャッターの透過率、Ｔ_Ｒ…右眼用シャッターの透過率、Ｆ１〜Ｆ８…フレーム、Ｐ_ＣＴ…クロストーク期間、Ａ…観察者

Claims (7)

1. 立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を複数フレーム毎に切り替えて画像表示面に表示する画像表示部と、
   前記画像表示面と観察者の間に配置された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターと、
   前記時分割シャッターにおいて、前記右眼用画像の再生時に前記右眼用シャッターが開いて前記左眼用シャッターが閉じ、前記左眼用画像の再生時に前記右眼用シャッターが閉じて前記左眼用シャッターが開くように、前記画像表示部における前記右眼用画像及び前記左眼用画像の表示と前記時分割シャッターにおける前記右眼用シャッター及び前記左眼用シャッターの開閉を同期させる制御部と
   を有し、
   前記画像表示部が、前記左眼用画像と前記右眼用画像の別に関わらず、連続するフレームにおいてそれぞれ異なる時刻の画像を前記画像表示面に表示する
   立体映像表示装置。
2. 前記右眼用シャッターと前記左眼用シャッターがそれぞれ液晶の駆動で光透過性が変化する液晶シャッターである
   請求項１に記載の立体映像表示装置。
3. 前記フレーム間に設けられるブランキング期間より、前記右眼用シャッターと前記左眼用シャッターの透過率を変化させるのに要する時間が長い
   請求項１に記載の立体映像表示装置。
4. 立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を複数フレーム毎に切り替えて画像表示部の画像表示面に表示する工程と、
   前記画像表示面と観察者の間に配置された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターにおいて、前記画像表示部における前記右眼用画像及び前記左眼用画像の表示と前記時分割シャッターにおける前記右眼用シャッター及び前記左眼用シャッターの開閉を同期させるように制御して、前記右眼用画像の再生時に前記右眼用シャッターが開いて前記左眼用シャッターが閉じ、前記左眼用画像の再生時に前記右眼用シャッターが閉じて前記左眼用シャッターが開くように駆動する工程と
   を有し、
   前記右眼用画像及び前記左眼用画像を前記画像表示面に表示する工程において、前記左眼用画像と前記右眼用画像の別に関わらず、連続するフレームにおいてそれぞれ異なる時刻の画像を前記画像表示面に表示する
   立体映像表示方法。
5. 前記右眼用シャッターと前記左眼用シャッターとして、それぞれ液晶の駆動で光透過性が変化する液晶シャッターを用いる
   請求項４に記載の立体映像表示方法。
6. 前記フレーム間に設けられるブランキング期間より、前記右眼用シャッターと前記左眼用シャッターの透過率を変化させるのに要する時間が長い
   請求項４に記載の立体映像表示方法。
7. 右眼用画像及び左眼用画像を複数フレーム毎に切り替えて画像表示面に表示する画像表示部と、
   前記画像表示面と観察者の間に配置された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターと、
   前記画像表示部における前記右眼用画像及び前記左眼用画像の表示と前記時分割シャッターにおける前記右眼用シャッター及び前記左眼用シャッターの開閉を同期させる制御部と
   を有し、
   前記画像表示部が、連続するフレームにおいてそれぞれ異なる時刻の画像を前記画像表示面に表示する
   立体映像表示装置。

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