JP5099538B2 - ３次元映像ディスプレイシステム - Google Patents

Description

本発明は、３次元映像ディスプレイシステムに係り、特に、３次元フィルタを用いた３次元映像ディスプレイシステム及び方法に関する。

近来、現場感及び実感がある映像をディスプレイするための目的で、３次元映像ディスプレイ装置が開発されてきている。
一般に、３次元映像を得るには、観測者の左右の目に相異なる映像が入力され、これら左右映像が観測者の脳で合成され立体感を提供しなければならない。
３次元映像を見るためには、左右の目に相異なる映像を表示する装置が必要であるが、従来、立体めがねを用いて映像を分離する線偏光方式の３次元ディスプレイ装置が使用されてきた。
しかし、この方式は、使用者がめがねをかけなければならないという不便さがあった。

そこで、このような不便さを解決するために研究した結果、ＬＣＤやＰＤＰのような平板ディスプレイ素子に、方向別映像を分離する素子を結合することによって３次元映像を実現するシステムを開発するに至った。
このシステムは、パララックス（Parallax）方式、マイクロレンズアレイシート（Microlens array sheet）を用いるＩＰ（Integral photography）方式、干渉現象を用いるホログラフィ（Holography）方式等、さまざまなオートグラフィ（autography）方式を用いて開発された。

しかしながら、パララックス方式は、水平方向または垂直方向にのみ３次元映像を表示するため、様々な方向から３次元映像を見ることができないという欠点があった。
なお、ＩＰ方式とホログラフィ方式は、あらゆる方向から３次元映像が表示できるが、処理すべきデータの量が多すぎるため、システムの構成が複雑で、エラーが多発するという欠点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、多様な方向から３次元映像を表示できる３次元映像ディスプレイシステム及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、使用者の選択によって２次元映像または３次元映像を表示できる３次元映像ディスプレイシステム及び方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、全体的な構成が簡単な３次元映像ディスプレイシステム及び方法を提供することにある。

本発明に係る３次元映像ディスプレイシステムは、２次元映像、縦フォーマットを有する第１の３次元映像、及び横フォーマットを有する第２の３次元映像のうちの１つを表示するディスプレイパネルと、ディスプレイパネルの第１面部及び第２面部のうち、少なくともいずれかに配置され、ディスプレイパネルが２次元映像を表示するときには２次元映像を透過させ、ディスプレイパネルが縦フォーマットを有する３次元映像を表示するときには、縦フォーマットを有する３次元映像に対応する第１のバリアパターンを形成し、ディスプレイパネルが横フォーマットを有する３次元映像を表示するときには、横フォーマットを有する３次元映像に対応し、９０°回転された前記第１のバリアパターンである第２のバリアパターンを形成するフィルタと、から構成される。

ここで、第１のバリアパターンの縦周期及び横周期は、第２のバリアパターンの縦周期及び横周期と同一である。

そして、３次元映像は、２方向の視差映像または３方向の視差映像から構成される。

また、フィルタは、複数の領域で構成され、各領域は、ディスプレイパネルの各ピクセルに対応して配列され、複数の領域は、第１のバリアパターン及び第２のバリアパターンに応じて、透過領域と不透過領域とから構成され、透過領域同士間には、１個の不透過領域が存在するか、または、２個の不透過領域が存在することができる。

本発明によれば、横方向または縦方向のように、多様な方向から３次元映像をディスプレイすることが可能になる。
なお、使用者の選択に応じて、２次元映像または３次元映像を表示できる他、システムの全体的な構成が簡単なため、製造コストが低減する。

以下、本発明の好適な実施例を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の概念は、所定モードの規則によってディスプレイパネルに映像信号が印加され、当該規則に対応してフィルタにバリアパターンを形成することによって、使用者の選択によって、使用者が横及び縦方向のいずれからも３次元映像を見ることができるように、簡単に３次元映像を実現することである。

図１は、本発明による３次元映像ディスプレイシステムを示す図である。図１に示すように、本発明は、概略、ディスプレイパネル１、光源２、フィルタ３から構成される。
ここで、ディスプレイパネル１は、ＬＣＤとしたが、ＰＤＰ、有機ＥＬディスプレイなども適用可能である。
ディスプレイパネル１を、ＰＤＰや有機ＥＬディスプレイのように、自己発光ディスプレイとすると、光源２は省略可能である。
フィルタ３は、ディスプレイパネル１の前段に配置してもよく、光源２とディスプレイパネル１との間に配置してもよい。

ディスプレイパネル１は、複数のピクセルで構成され、所定モードに該当する規則によって、複数方向の視差映像信号を該当する各ピクセルに印加し、複数方向の視差映像を表示する。
ここで、所定モードには、表示（ディスプレイ）パネル１が回転しない第１モードと、表示パネル１が中心軸に対して、９０°回転する第２モードのいずれかがある。
そして、ディスプレイパネル１に印加される視差映像信号は、２方向の視差映像信号または３方向の視差映像信号である。

本発明のディスプレイパネル１で、隣り合うピクセルは、互いに異なる方向の視差映像信号が印加されるようにし、少なくともいずれか一つの対角線方向に配列されるピクセルは、互いに同一な方向の視差映像信号が印加されるようにする。
一方、フィルタ３は、ディスプレイパネル１の前面部及び後面部の少なくともいずれかに配置され、３次元映像が実現されるように、所定モードに該当する規則によって所定のバリアパターン（barrier pattern）を形成し、複数方向の視差映像を分離する。

ここで、フィルタ３は、複数の領域から構成され、各領域は、各ピクセルに対応して配列され、複数の領域は、外部の電気的信号によって透過領域と不透過領域とに分けることができる。
本発明のフィルタ３は、ディスプレイパネル１に２方向の視差映像信号が印加されると、透過領域同士間に１個の不透過領域が存在するようにバリアパターンを形成し、ディスプレイパネル１に３方向の視差映像信号が印加されると、透過領域同士間に２個の不透過領域が存在するようにバリアパターンを形成する。
本発明において、使用されるフィルタ３は、電気的信号によって所定領域に入射する光を透過及び不透過させる液晶フィルタとする。

このように構成される本発明のディスプレイパネルに印加される複数方向の視差映像の配列及びフィルタのバリアパターンについて、より詳細に説明すると、下記の通りである。
図２（Ａ）は、第１モードであるディスプレイパネルの各ピクセルに印加される２方向の視差映像信号の配列を示す図で、図３（Ａ）は、図２（Ａ）の２方向の視差映像を分離するフィルタのバリアパターンを示す図である。

まず、使用者が第１モードを選択した場合について説明する。
ここで、第１モードは、ディスプレイパネルが回転しない状態である縦モードである。
縦モードは、ディスプレイパネルの高さが幅よりも大きい場合である。
すなわち、図２（Ａ）及び図３（Ａ）は、使用者が第１モードを選択し、２方向の視差映像信号がディスプレイパネルに印加された場合である。

図２（Ａ）に示すように、ディスプレイパネルは、２方向の視差映像信号を該当する各ピクセル１０に印加され、２方向の視差映像を表示する。
この時、２方向の視差映像信号は、ディスプレイパネルのいずれか一つのピクセル１０から、対角線方向に隣り合って配列されるピクセル１０には、同一方向の視差映像信号が印加され、いずれか一つのピクセル１０から横または縦方向に隣り合って配列されるピクセル１０には、相異なる方向の視差映像信号が印加される規則性を有する。

そして、図３（Ａ）に示すように、フィルタは、ディスプレイパネルで表示される２方向の視差映像が３次元映像を実現するように、所定のバリアパターンを形成し、２方向の視差映像を分離する。
この時、バリアパターンは、透過領域２０同士間に、１個の不透過領域３０が存在する規則性を有する。

また、２方向の視差映像信号が印加されるディスプレイパネルは、２個の対角線方向のうち、水平に対して４５°方向に配列されるピクセル１０は、同一方向の視差映像信号が印加され、対角線方向のうち水平に対して１３５°方向に配列されるピクセル１０も、同一方向の視差映像信号が印加される。

次に、使用者が第２モードを選択した場合について説明する。
ここで、第２モードは、ディスプレイパネルが、中心軸に対して９０°回転された状態である横モードである。
横モードは、ディスプレイパネルの幅が、高さよりも大きい場合である。
使用者が第２モードを選択し、２方向の視差映像信号がディスプレイパネルに印加された場合は、図２（Ａ）及び図３（Ａ）の場合と同一の規則性を有するので、詳細説明は省略する。

図２（Ｂ）は、第１モードであるディスプレイパネルの各ピクセルに印加される３方向の視差映像信号の配列を示す図で、図３（Ｂ）は、図２（Ｂ）の３方向の視差映像を分離するフィルタのバリアパターンを示す図である。

図２（Ｂ）に示すように、ディスプレイパネルは、３方向の視差映像信号を該当する各ピクセル１０に印加し、３方向の視差映像をディスプレイする。
ここで、３方向の視差映像信号は、ディスプレイパネルのいずれか一つのピクセル１０から対角線方向に隣り合って配列されるピクセル１０には、同一方向の視差映像信号を印加し、いずれか一つのピクセル１０から横または縦方向に隣り合って配列されるピクセル１０には、相異なる方向の視差映像信号を印加する規則性を有する。
そして、図３（Ｂ）に示すように、フィルタは、ディスプレイパネルでディスプレイされる３方向の視差映像が３次元映像を実現するように、所定のバリアパターンを形成し、３方向の視差映像を分離する。

ここで、バリアパターンは、透過領域２０同士間に２個の不透過領域３０が存在する規則性を有する。
また、３方向の視差映像信号が印加されるディスプレイパネルは、２個の対角線方向のうち、水平に対して４５°方向に配列されるピクセル１０は、同一方向の視差映像信号が印加され、対角線方向のうち水平に対して１３５°方向に配列されるピクセル１０は、相異なる方向の視差映像信号が印加される。

次に、使用者が第２モードを選択した場合について説明する。
ここで、第２モードは、ディスプレイパネルが中心軸に対して９０°回転した状態である横モードである。
横モードは、ディスプレイパネルの幅が高さよりも大きい場合である。
使用者が第２モードを選択し、３方向の視差映像信号がディスプレイパネルに印加された場合は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）におけるような規則性を有するので、詳細説明は省略する。

図４（Ａ）は、第２モードであるディスプレイパネルの各ピクセルに印加される３方向の視差映像信号の配列を示す図で、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の３方向の視差映像を分離するフィルタのバリアパターンを示す図である。

以下、本発明による３次元映像ディスプレイ方法について説明する。
図５は、本発明による３次元映像ディスプレイ方法を説明するための流れ図である。図５に示すように、まず、複数方向の視差映像信号を受信する（Ｓ６００）。
続いて、受信した複数方向の視差映像信号をサンプリング及びマルチプレクシングして、複数方向の視差映像を生成する（Ｓ６０１）。

次に、第１モードまたは第２モードが選択されたか判断する（Ｓ６０２）。
この判断の結果、第１モードまたは第２モードが選択された場合は、第１モードまたは第２モードの規則によって、ディスプレイパネルに複数方向の視差映像を表示し、フィルタに所定のバリアパターンを形成して複数方向の視差映像を分離することによって、３次元映像を実現する（Ｓ６０３，Ｓ６０４）。

一方、上記判断の結果、第１モードまたは第２モードが選択されなかった場合は、２次元映像が実現されるように、フィルタは全領域を透明にしてディスプレイパネルの映像をそのまま透過させる（Ｓ６０５）。
ここで、複数方向の視差映像は、２ビュー（view）方式によって撮影された映像、または、３ビュー方式によって撮影された映像である。

このような方法で３次元映像をディスプレイする本発明は、移動通信端末機に適用可能である。
移動通信端末機のディスプレイは、ディスプレイパネル、バックライト、スイッチング３Ｄフィルタパネル（Switching 3D filter panel）で構成される。
ディスプレイパネルは、２Ｄまたは３Ｄ映像信号が、ピクセルに印加されて２Ｄまたは３Ｄ映像をディスプレイし、これをバックライト２から提供される光によって使用者が見ることができる。

スイッチング３Ｄフィルタパネル（Switching 3D filter panel）は、２Ｄモードでは、フィルタパネルの全体を透明にしてディスプレイパネルの２Ｄ映像をそのまま通過させて出力し、３Ｄモードでは、使用者が３次元映像を楽しむように特定のバリアパターンを形成させ、複数方向の視差映像を空間的に左眼映像と右眼映像とに分離して３次元映像を出力する。

移動通信端末機は、コンテンツ内容に基づいて、横フォーマットまたは縦フォーマットディスプレイを行う。
縦フォーマットで３Ｄモードを実現する場合、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、ディスプレイパネルの水平方向に対して４５°方向に配列されるピクセルには、同一方向の視差映像信号を印加する。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に表示された数字１、２、３は、ピクセルに印加された各方向の視差映像信号を表し、各方向の視差映像は、ピクセル単位にサンプリング及びマルチプレクシングが行われ、ディスプレイパネルのピクセルに配置される。

図２（Ａ）は、２方向の視差映像信号（３ビュー方式）を分離し、対応する各ピクセルに印加されたピクセル配列を示し、図２（Ｂ）は、３方向の視差映像信号（３ビュー方式）を分離し、対応する各ピクセルに印加されたピクセル配列を示している。
そして、縦フォーマットでそれぞれの２ビュー方式及び３ビュー方式に対応する３Ｄフィルタのバリアパターンは、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されている。

光が透過する領域は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、４５°方向に配置されるようにし、一つのバリアパターンで横フォーマット及び縦フォーマットのいずれでも使用可能なように、バリアパターンの横周期及び縦周期を同一にして設計する。
Ｐｘ＝Ｐｙ
（Ｐｘ、Ｐｙは、それぞれ、各方向別視差映像信号がピクセルに印加される横及び縦周期）
Ｂｘ＝Ｂｙ
（Ｂｘ、Ｂｙはそれぞれ、各方向別視差映像信号によるバリアパターンの横及び縦周期）
このように、本発明は移動通信端末機にも適用できる。

以上説明した内容に基づき、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の改変が可能であるということは、当業者にとっては明らかである。したがって、本発明の技術的範囲は、上記の実施例に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定められるべきである。

本発明による３次元映像ディスプレイシステムを示す図である。 （Ａ）は、第１モードであるディスプレイパネルの各ピクセルに印加される２方向の視差映像信号の配列を示す図であり、（Ｂ）は、第１モードであるディスプレイパネルの各ピクセルに印加される３方向の視差映像信号の配列を示す図である。 （Ａ）は、図２（Ａ）の２方向の視差映像を分離するフィルタのバリアパターンを示す図であり、（Ｂ）は、図２（Ｂ）の３方向の視差映像を分離するフィルタのバリアパターンを示す図である。 （Ａ）は、第２モードであるディスプレイパネルの各ピクセルに印加される３方向の視差映像信号の配列を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の３方向の視差映像を分離するフィルタのバリアパターンを示す図である。 本発明による３次元映像ディスプレイ方法を説明するための流れ図である。

符号の説明

１ ディスプレイパネル
２ 光源
３ フィルタ
１０ ピクセル
２０ 透過領域
３０ 不透過領域

Claims (8)

1. ２次元映像、縦フォーマットを有する第１の３次元映像、及び横フォーマットを有する第２の３次元映像のうちの１つを表示するディスプレイパネルと、
   前記ディスプレイパネルの前面部及び後面部のうち、少なくともいずれかに配置され、前記ディスプレイパネルが前記２次元映像を表示するときには前記２次元映像を透過させ、前記ディスプレイパネルが前記縦フォーマットを有する前記３次元映像を表示するときには、縦フォーマットを有する前記３次元映像に対応する第１のバリアパターンを形成し、前記ディスプレイパネルが横フォーマットを有する前記３次元映像を表示するときには、横フォーマットを有する前記３次元映像に対応し、９０°回転された前記第１のバリアパターンである第２のバリアパターンを形成するフィルタと、から構成され、
   前記第１のバリアパターンの縦周期及び横周期は、前記第２のバリアパターンの縦周期及び横周期と同一であり、前記３次元映像は、２方向の視差映像または３方向の視差映像から構成されることを特徴とする３次元映像ディスプレイシステム。
2. 前記フィルタは、複数の領域で構成され、各領域は、前記ディスプレイパネルの各ピクセルに対応して配列されることを特徴とする請求項１に記載の３次元映像ディスプレイシステム。
3. 前記複数の領域は、前記第１のバリアパターン及び前記第２のバリアパターンに応じて、透過領域と不透過領域とから構成されることを特徴とする請求項２に記載の３次元映像ディスプレイシステム。
4. 前記透過領域同士間には、１個または２個の前記不透過領域が存在することを特徴とする請求項３に記載の３次元映像ディスプレイシステム。
5. 前記ディスプレイパネルは、ＬＣＤパネルであることを特徴とする請求項１に記載の３次元映像ディスプレイシステム。
6. 前記フィルタは、液晶フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の３次元映像ディスプレイシステム。
7. 前記ディスプレイパネルは、移動通信端末機のディスプレイパネルであることを特徴とする請求項１に記載の３次元映像ディスプレイシステム。
8. 前記フィルタは、前記２方向の視差映像または前記３方向の視差映像に応じて、前記第１のバリアパターン及び前記第２のバリアパターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の３次元映像ディスプレイシステム。

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