JP5297996B2 - 立体画像表示装置および立体画像表示方法 - Google Patents
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そして、そのような性能を満足する新たな立体画像表示装置は、使用目的や周囲の環境に合わせて、高解像度の立体画像表示や、より高輝度の立体画像表示を適宜選択可能とし、好みの画質の立体画像表示を可能とするものであることがより好ましい。
また、本発明の目的は、そのような立体画像表示装置を用いて、観察者の目的や使用環境に合わせて、高解像度の立体画像表示と高輝度の立体画像表示を適宜選択して立体画像表示を行う方法を提供することにある。
液晶ディスプレイの背面側に配置されたバックライトと、
液晶ディスプレイの前面側に設けられた光学手段と、
観察者が掛けて使用する偏光メガネと、
液晶ディスプレイでの画像表示とバックライトでの点灯と偏光メガネでの位相差状態とを制御する制御装置とを備える。
液晶ディスプレイは、第一画像形成領域と第二画像形成領域とを有し、制御装置で制御されて、第一画像形成領域は右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、第二画像形成領域は他方の画像をそれぞれ同時に表示するとともに、右目用画像と左目用画像がそれぞれインターレースしたフレーム画像を表示するよう構成されている。
第一画像形成領域と第二画像形成領域は、(1)フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う、(2)(1)以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行う、または、(3)入れ替えを行わずにそれぞれが右目用画像と左目用画像を維持するよう構成されている。
バックライトは、右目用画像と左目用画像を入れ替えるタイミングに合わせて点灯状態が制御されるよう構成されている。
光学手段は、第一画像形成領域と第二画像形成領域とに対応する位置と大きさで、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置されていて、第一偏光領域と第二偏光領域とは、いずれか一方が1/2波長板を構成するか、または、いずれも1/4波長板を構成し且つ互いの光学軸が直交している。
偏光メガネは、右目用メガネ部と左目用メガネ部とを有し、右目用画像と左目用画像を入れ替えるタイミングに同期して、右目用メガネ部と左目用メガネ部との間で位相差状態が交互に入れ替わるよう構成されている。
水平奇数ラインは右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、水平偶数ラインは他方の画像をそれぞれ表示し、
これらの水平ラインは、(1)フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う、(2)(1)以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行う、または、(3)入れ替えを行わずにそれぞれが右目用画像と左目用画像を維持するよう構成されており、
光学手段は、水平奇数ラインと水平偶数ラインとに対応する位置と大きさで、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置されていて、第一偏光領域と第二偏光領域とは、いずれか一方が1/2波長板を構成するか、または、いずれも1/4波長板を構成し且つ互いの光学軸が直交していることが好ましい。
第一画像形成領域と第二画像形成領域が右目用画像と左目用画像を入れ替えるタイミングに同期して、赤外線発信装置から赤外線が発信され、赤外線を赤外線センサが感知することによって、右目用メガネ部と左目用メガネ部との間で位相差状態が交互に入れ替わるよう構成されていることが好ましい。
第一画像形成領域には右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、第二画像形成領域には他方の画像を表示し、これらの画像形成領域に同時にそれぞれインターレースされた右目用画像と左目用画像を表示させ、偏光メガネを掛けた観察者に立体画像を観察させる。
そして、(1)右目用画像と左目用画像の入れ替えを行わずにそれぞれが各画像を維持する、または、(2)(1)以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行うとともに、右目用画像と左目用画像の入れ替えのタイミングに合わせて、バックライトの点灯状態の制御と、前記偏光メガネの前記右目用メガネ部と前記左目用メガネ部との間の位相差状態の入れ替え制御をする。
また、本発明の第一の態様によれば、液晶ディスプレイにおけるフレーム切り替えに関わらず、そのまま、画像領域の入れ替えを行わず、そのままでの立体表示画像の継続を行うことも可能である。
よって、その場合、画像領域に入れ替えに伴う、クロストーク低減のためのバックライト消灯の必要が無くなり、立体表示画像の輝度をより向上することが可能となる。
尚、偏光メガネ10を構成する右目用メガネ部41および左目用メガネ部42は、電気的に駆動が可能なSTN(Super Twisted Nematic)型液晶素子または反強誘電性液晶素子を用いて構成することも可能である。TN型液晶素子が、液晶のねじれ角が概ね90度であるのに対し、STN型液晶素子は、液晶のねじれ角が270度程度と大きくされており、液晶の立ち上がり動作の急峻性を高めた液晶素子である。また、反強誘電性液晶素子は反強誘電性相の液晶を用い、非常に高速動作の可能な液晶素子である。
偏光メガネ10を構成する右目用メガネ部41および左目用メガネ部42は、それぞれ1/4波長板43a、43bと、TN液晶セル44a、44bと、偏光板45a、45bとをこの順で備え、図示されない駆動装置などとともに、これらがフレームに固定されている。
そして、強誘電性液晶セル44b’においては、入射する直線偏光に対しそのままの特性で出射させる液晶の配向状態と、90度右回りに回転させて出射させることが可能な配向状態との二つの安定な配向状態を取ることが可能なように、液晶の初期配向が形成されている。このような二つの安定な配向状態の選択は、上述の駆動装置による適当な極性の電圧の印加によって望みの選択がなされる。
次に、こうして得られた右目用画像光と左目用画像光はそれぞれ観察者50の掛ける偏光メガネ10に入射する。
次に、こうして得られた左目用画像光と右目用画像光はそれぞれ観察者50の掛ける偏光メガネ10に入射する。
その結果、左回りの円偏光である左目用画像光が右目用メガネ部41に入射した場合、図4(b)に矢印で示すように、右目用メガネ部41の備える1/4波長板43aを透過して水平方向と平行な直線偏光に変換され、OFF状態のTN液晶セル44aにおいて90度さらに回転されて水平方向と垂直な直線偏光に変換され、偏光板45aに入射するが透過できずに遮断され、観察者50の右目には届かないことになる。
したがって、本実施の形態の立体画像表示装置1は、観察者50が、高解像度で高画質の立体画像表示を楽しみたい場合などに対しては、非常に好適な立体画像表示装置となっている。
例えば、偏光メガネ10が、TNモード液晶素子を用いて右目用メガネ部41および左目用メガネ部42を構成している場合、TN液晶セルに適当な電圧を印加して液晶のツイスト状態を解消した、いわゆるON状態など、一定の状態を形成したままとなり、一定の位相差状態が維持されることになる。
すなわち、本実施の形態の立体画像表示装置1においては、液晶ディスプレイ3での画像領域の入れ替えを実施しないで、低解像度であるが明るい立体画像表示を行うことも可能であるが、その場合、観察者50は、制御装置12によって動作制御をするよう構成されていない、より簡単な構造の軽くて高透過率の偏光メガネを使用して立体画像を観賞することも可能である。
上述のように、立体画像の表示において、一つのフレーム画像上に右目用画像と左目用画像とを同時に表示し、上述の光学手段である位相差板を用いて観察者の左右の目に画像を振り分けて立体画像を表示する方式にあって、全ての画像情報を表示するためには、まずフレーム表示画面の全水平走査ラインを奇数ラインと偶数ラインとに分割するのが有効である。
本実施の形態の立体画像表示装置1は、上述のように、バックライト2と、液晶ディスプレイ3と、光学手段である位相差板8とをこの順で備えるとともに、制御装置12を有する。そして、液晶ディスプレイ3は、後述する機能を備えた画像出力部(図示されない)を有している。尚、これらは上述のように図示されない筐体に収容されている。そして、立体画像表示装置1は、立体画像を観察しようとする観察者が使用する偏光メガネ10を備えている。
その場合、画像領域に入れ替えに伴う、画像表示の解像度向上は望めないものの、クロストーク対策としてのバックライト2の消灯の必要が無くなり、立体画像表示装置1における立体表示画像の輝度をより向上することが可能となる。
こうすることで、解像度の劣化の無い高品質の高解像度立体画像表示を得ることを可能としている。
その結果、右目用画像については、第一画像形成領域21での表示期間と第二画像形成領域22での表示期間が異なることになり、上述の例では、第一画像形成領域21での表示期間がより長いものとなる。
すなわち、このような上書き期間の設定により、画像領域の入れ替えを行わない場合の使用方法による立体画像表示解像度と、画像領域の入れ替えの後に設けられる上書き期間を一定とした場合の使用方法による高い立体画像表示解像度との間のレベルの解像度で、立体画像表示が得られることになる。
2 バックライト
3 液晶ディスプレイ
5、7、45a、45b、45a’、45b’ 偏光板
6 液晶パネル
8 位相差板
9 赤外線発信装置
10、10’ 偏光メガネ
11 赤外線センサ
12 制御装置
21 第一画像形成領域
22 第二画像形成領域
31 第一偏光領域
32 第二偏光領域
41、41’ 右目用メガネ部
42、42’ 左目用メガネ部
43a、43b、43a’、43b’ 1/4波長板
44a、44b TN液晶セル
50 観察者
Claims (10)
- 液晶表示パネルを一対の偏光板で挟持して構成された液晶ディスプレイと、
前記液晶ディスプレイの背面側に配置されたバックライトと、
前記液晶ディスプレイの前面側に設けられた光学手段と、
観察者が掛けて使用する偏光メガネと、
前記液晶ディスプレイでの画像表示と前記バックライトでの点灯と前記偏光メガネでの位相差状態とを制御する制御装置とを備えた立体画像表示装置であって、
前記液晶ディスプレイは、第一画像形成領域と第二画像形成領域とを有し、前記制御装置で制御されて、前記第一画像形成領域は右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、前記第二画像形成領域は他方の画像をそれぞれ同時に表示するとともに、前記右目用画像と前記左目用画像がそれぞれインターレースしたフレーム画像を表示するよう構成されており、
前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域は、(1)フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う、(2)(1)以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行う、および、(3)入れ替えを行わずにそれぞれが右目用画像と左目用画像を維持する、の全てを備えて選択をするよう構成されており、
前記バックライトは、前記右目用画像と前記左目用画像を入れ替えるタイミングに合わせて点灯状態が制御されるよう構成されており、
前記光学手段は、前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とに対応する位置と大きさで、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置されていて、前記第一偏光領域と前記第二偏光領域とは、いずれか一方が1/2波長板を構成するか、または、いずれも1/4波長板を構成し且つ互いの光学軸が直交しており、
前記偏光メガネは、右目用メガネ部と左目用メガネ部とを有し、前記右目用画像と前記左目用画像を入れ替えるタイミングに同期して、前記右目用メガネ部と前記左目用メガネ部との間で位相差状態が交互に入れ替わるよう構成されたことを特徴とする立体画像表示装置。 - 前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域は、前記液晶ディスプレイの立体画像の表示にかかる各水平ラインに対応していて、前記第一画像形成領域は水平奇数ラインに、前記第二画像形成領域は水平偶数ラインにそれぞれ対応しており、
前記水平奇数ラインは右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、前記水平偶数ラインは他方の画像をそれぞれ表示し、
これらの水平ラインは、(1)フレーム切り替え毎に右目用画像と左目用画像の入れ替えを行う、(2)(1)以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行う、または、(3)入れ替えを行わずにそれぞれが右目用画像と左目用画像を維持するよう構成されており、
前記光学手段は、前記水平奇数ラインと前記水平偶数ラインとに対応する位置と大きさで、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置されていて、前記第一偏光領域と前記第二偏光領域とは、いずれか一方が1/2波長板を構成するか、または、いずれも1/4波長板を構成し且つ互いの光学軸が直交していることを特徴とする請求項1に記載の立体画像表示装置。 - 前記偏光メガネには赤外線センサが、前記液晶ディスプレイには赤外線発信装置がそれぞれ備えられており、
前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域が右目用画像と左目用画像を入れ替えるタイミングに同期して、前記赤外線発信装置から赤外線が発信され、前記赤外線を前記赤外線センサが感知することによって、前記右目用メガネ部と前記左目用メガネ部との間で位相差状態が交互に入れ替わるよう構成されたことを特徴とする請求項1または2に記載の立体画像表示装置。 - 前記右目用メガネ部と前記左目用メガネ部とは、TN型液晶素子およびSTN型液晶素子のいずれか一方を用いて構成されたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
- 前記右目用メガネ部と前記左目用メガネ部とは、強誘電性液晶素子および反強誘電性液晶素子のいずれか一方を用いて構成されたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
- 前記右目用メガネ部と前記左目用メガネ部とは、VA型液晶素子、ホモジニアス型のE
CB型液晶素子およびHAN型のECB型液晶素子よりなる群から選ばれるいずれか1つ
の液晶素子を用いて構成されたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項
に記載の立体画像表示装置。 - 前記液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、120Hz以上の周期で行われることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
- 前記液晶ディスプレイにおけるフレームの切り替えは、240Hz以上の周期で行われることを特徴とする請求項7に記載の立体画像表示装置。
- 第一画像形成領域と第二画像形成領域とからなる分割された画像形成領域を有する液晶ディスプレイと、前記液晶ディスプレイの背面側に配置されるバックライトと、前記液晶ディスプレイの前面側に設けられ、前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とに対応する位置と大きさで、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置されていて、前記第一偏光領域と前記第二偏光領域とは、いずれか一方が1/2波長板を構成するか、または、いずれも1/4波長板を構成し且つ互いの光学軸が直交している光学手段と、それぞれが異なる位相差状態の右目用メガネ部と左目用メガネ部とを有する偏光メガネと、前記液晶ディスプレイでの画像表示と前記バックライトでの点灯と前記偏光メガネでの位相差状態とを制御する制御装置とを用い、
前記第一画像形成領域には右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、前記第二画像形成領域には他方の画像を表示し、これらの画像形成領域に同時にそれぞれインターレースされた前記右目用画像と前記左目用画像を表示させ、前記偏光メガネを掛けた観察者に立体画像を観察させる立体画像表示方法であって、
(1)右目用画像と左目用画像の入れ替えを行わずにそれぞれが各画像を維持する、および、(2)(1)以外の場合であって、フレームの切り替え時に右目用画像と左目用画像の入れ替えおよび直前のフレームで表示された画像の上書きのいずれか一方を行うとともに、前記右目用画像と前記左目用画像の入れ替えのタイミングに合わせて、バックライトの点灯状態の制御と、前記偏光メガネの前記右目用メガネ部と前記左目用メガネ部との間の位相差状態の入れ替え制御をする、の両方を備え、選択するようにしたことを特徴とする立体画像表示方法。 - (2)の場合において、前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域のいずれにおいても、前記右目用画像の上書き期間と前記左目用画像の上書き期間とが異なることを特徴とする請求項9に記載の立体画像表示方法。
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