JP5338478B2 - 受信装置、シャッタメガネ、および送受信システム - Google Patents

受信装置、シャッタメガネ、および送受信システム Download PDF

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Description

本発明は、受信装置、シャッタメガネ、および送受信システムに関し、特に、消費電力をより低減させることができるようにする受信装置、シャッタメガネ、および送受信システムに関する。
近年、LCD(Liquid Crystal Display)やPDP(Plasma Display Panel)ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイと呼ばれるテレビジョン受像機の普及が急速に進んでいる。また、2003年12月より地上デジタル放送が開始され、高画質なハイビジョン放送による映像を家庭でも視聴可能になってきている。さらに、最近では、ハイビジョン対応の記録再生装置も急速に普及してきており、ハイビジョン放送のみならず、ハイビジョン画質のパッケージメディアの視聴が可能な環境も整ってきている。このような状況の中、3次元立体映像コンテンツの視聴が可能なフラットパネルディスプレイも順次発表されている。
3次元立体映像を視聴する方式としては、偏光フィルタメガネやシャッタメガネを用いるメガネ方式と、レンティキュラー方式やパララックスバリア方式等のメガネを用いない裸眼方式の大きく2種類の方式が挙げられる。このうち、2次元映像表示との互換性という観点からすると、一般家庭においては、メガネ方式による視聴方式が、近い将来普及するものと予想される。
図1は、メガネ方式による視聴方式のうち、シャッタメガネを用いる方式の3次元立体映像の視聴原理を示した図である。
ディスプレイ1には、時系列に、左眼用映像L1、右眼用映像R1、左眼用映像L2、右眼用映像R2、左眼用映像L3、右眼用映像R3、・・・と左眼用の映像と、右眼用の映像が交互に表示される。
一方、3次元立体映像を視聴するユーザは、シャッタメガネ2を着用する。このシャッタメガネ2には、同期信号として映像の垂直同期信号が供給される。シャッタメガネ2は、左眼用と右眼用とで異なる偏光特性を有する液晶デバイスを有し、左眼オープンかつ右眼クローズと左眼クローズかつ右眼オープンの2つのシャッタ開閉動作を、同期信号に同期させて、交互に繰り返す。その結果、ユーザの右眼には右眼用映像のみが、左眼には左眼用映像のみが入力される。左眼用映像と右眼用映像には視差が設けられており、この2次元映像が有する視差によって、ユーザは3次元立体映像を知覚することができる。
シャッタメガネ2に供給される同期信号は、視聴時の快適性の観点から、赤外線等の無線通信で送信されてくることが多い。ところが、赤外線による通信は、指向性が強く、正面からずれると受信信号が弱くなってしまうという弱点がある。
図2は、赤外線通信の送信部として採用される赤外発光ダイオードの放射特性を示している。なお、図2では、赤外発光ダイオードの正面(0°)における強度を基準(100%)とする放射特性が表されている。
図2に示されるように、10°乃至20°を超えると、赤外発光ダイオードの信号強度は大きく低下する。30°を超えると、ほとんど信号を受信することができない。
そのため、例えば、図3に示すように、複数の赤外発光ダイオードを用いることで、ユーザの視聴範囲をカバーすることが考えられる。
一般に、ディスプレイ1と、そこに表示される3次元立体映像を視聴するユーザとの位置関係は、図4に示されるような関係が適切とされている。即ち、3次元立体映像を視聴する場合のユーザの適切な視聴範囲3は、ディスプレイ1の画面の縦の長さlの3倍の長さLを半径とする扇形の範囲であるとされている。
従って、ユーザの視聴範囲3はディスプレイ1の画面サイズに依存し、近年の大型のフラットパネルディスプレイの普及により、ユーザの視聴範囲3も大きくなる。そのため、図3に示したように複数の赤外発光ダイオードを用いて視聴範囲3をカバーすることが困難になる。同期信号を確実に受信できない場合、シャッタメガネ2は、左眼用と右眼用の映像に同期したシャッタ動作を行うことができず、ユーザは正常な3次元立体映像を視聴できないばかりか、不規則なシャッタ動作により不快感を抱くこともある。また、複数の赤外発光ダイオードを用いることにより、送信側の電力消費が大きくなるという問題もある。
一方、受信側のシャッタメガネ2も、同期信号を無線通信により受信し、バッテリ駆動により独立して動作させることを考慮すると、消費電力を極力抑え、長時間の使用に耐えうることが要求される。
例えば、本出願人により、同期信号を受信しているアクティブ期間以外の期間については、同期信号を受信する受信部への電源供給を遮断させる制御手段を備えることで、低消費電力化を実現したシャッタメガネが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許第3270886号公報
しかしながら、受信側のシャッタメガネ2においては、さらなる低消費電力化が望まれている。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、消費電力をより低減させることができるようにするものである。
本発明の受信装置は、送信装置が送信した信号であって、左眼用映像と右眼用映像の表示に同期するための一定周期の同期信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された前記同期信号の周期を計測する周期情報解析手段と、前記周期情報解析手段の計測結果である周期情報に基づいて、前記左眼用映像と右眼用映像の表示に同期するように左眼用シャッタと右眼用シャッタを駆動するためのタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、前記受信手段への電源供給をオンまたはオフする電源供給選択手段と、前記周期情報解析手段が前記同期信号の周期を計測した後に前記受信手段への電源供給をオフする期間である自走期間が、前記同期信号と前記タイミング信号との許容誤差から予め計算されて設定されており、前記周期情報解析手段が前記同期信号の周期を計測した後に、前記自走期間だけ前記電源供給選択手段をオフさせる制御を行う制御手段とを備える。
本発明の受信装置においては、送信装置が送信した信号であって、左眼用映像と右眼用映像の表示に同期するための一定周期の同期信号が受信され、受信された同期信号の周期が計測され、その計測結果である周期情報に基づいて、左眼用映像と右眼用映像の表示に同期するように左眼用シャッタと右眼用シャッタを駆動するためのタイミング信号が生成される。このとき、同期信号の周期を計測した後に受信手段への電源供給をオフする期間である自走期間が、同期信号とタイミング信号との許容誤差から予め計算されて設定されており、周期情報解析手段が同期信号の周期を計測した後に、自走期間だけ電源供給選択手段がオフされる。
本発明のシャッタメガネは、3次元立体映像を知覚させるための左眼用映像と右眼用映像の切り替え信号としての同期信号を送信装置から受信する受信手段と、前記受信手段により受信された前記同期信号の周期を計測する周期情報解析手段と、前記周期情報解析手段の計測結果である周期情報に基づいて、左眼用シャッタおよび右眼用シャッタを駆動するためのタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、前記受信手段への電源供給をオンまたはオフする電源供給選択手段と、前記周期情報解析手段が前記同期信号の周期を計測した後に前記受信手段への電源供給をオフする期間である自走期間が、前記同期信号と前記タイミング信号との許容誤差から予め計算されて設定されており、前記周期情報解析手段が前記同期信号の周期を計測した後に、前記自走期間だけ前記電源供給選択手段をオフさせる制御を行う制御手段と、前記タイミング信号生成手段により生成されたタイミング信号に基づいて、前記右眼用シャッタおよび左眼用シャッタを駆動する駆動手段とを備える。
本発明のシャッタメガネにおいては、3次元立体映像を知覚させるための左眼用映像と右眼用映像の切り替え信号としての同期信号が送信装置から受信され、受信された同期信号の周期が計測され、その計測結果である周期情報に基づいて、左眼用シャッタおよび右眼用シャッタを駆動するためのタイミング信号が生成され、生成されたタイミング信号に基づいて、右眼用シャッタおよび左眼用シャッタが駆動される。また、同期信号の周期を計測した後に受信手段への電源供給をオフする期間である自走期間が、同期信号とタイミング信号との許容誤差から予め計算されて設定されており、周期情報解析手段が同期信号の周期を計測した後に、自走期間だけ電源供給選択手段がオフされる。
本発明の送受信システムは、左眼用映像と右眼用映像の表示に同期するための一定周期の同期信号を送信する送信手段を備える送信装置と、前記送信装置が送信した前記同期信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された前記同期信号の周期を計測する周期情報解析手段と、前記周期情報解析手段の計測結果である周期情報に基づいて、前記左眼用映像と右眼用映像の表示に同期するように左眼用シャッタと右眼用シャッタを駆動するためのタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、前記受信手段への電源供給をオンまたはオフする電源供給選択手段と、前記周期情報解析手段が前記同期信号の周期を計測した後に前記受信手段への電源供給をオフする期間である自走期間が、前記同期信号と前記タイミング信号との許容誤差から予め計算されて設定されており、前記周期情報解析手段が前記同期信号の周期を計測した後に、前記自走期間だけ前記電源供給選択手段をオフさせる制御を行う制御手段とを備える受信装置とからなる。
本発明の送受信システムにおいては、送信装置において、左眼用映像と右眼用映像の表示に同期するための一定周期の同期信号が送信される。また、受信装置においては、送信装置が送信した一定周期の同期信号が受信され、受信された同期信号の周期が計測され、その計測結果である周期情報に基づいて、左眼用映像と右眼用映像の表示に同期するように左眼用シャッタと右眼用シャッタを駆動するためのタイミング信号が生成される。このとき、同期信号の周期を計測した後に受信手段への電源供給をオフする期間である自走期間が、同期信号とタイミング信号との許容誤差から予め計算されて設定されており、周期情報解析手段が同期信号の周期を計測した後に、自走期間だけ電源供給選択手段がオフされる。
本発明によれば、消費電力をより低減させることができる。
シャッタメガネを用いる方式の3次元立体映像の視聴原理を示した図である 赤外発光ダイオードの放射特性を示す図である。 ユーザの視聴範囲をカバーするための複数の赤外発光ダイオードの配置を示す図である。 3次元立体映像を視聴する場合のユーザの適切な視聴範囲を示す図である。 本発明を適用した3次元立体映像視聴システムの第1の実施の形態の構成例を示す図である。 送信装置から送信される同期信号を示す図である。 左右映像表示と同期信号の関係を示す図である。 図5のシャッタメガネの構成例を示すブロック図である。 判別部の動作について説明する図である。 判別部の動作について説明する図である。 周期数のカウントについて説明する図である。 周期数のカウントについて説明する図である。 周期数のカウントについて説明する図である。 周期情報の算出について説明する図である。 周期情報の算出について説明する図である。 周期情報保持部の動作について説明する図である。 周期情報保持部の動作について説明する図である。 周期情報保持部の動作について説明する図である。 自走カウンタ部の動作について説明する図である。 自走カウンタ部の動作について説明する図である。 自走カウンタ部の動作について説明する図である。 シャッタ駆動部とシャッタ部の動作について説明する図である。 水晶発振器の温度特性の一例を示す図である。 同期信号と生成されたタイミング信号を示す図である。 タイミング信号生成処理を説明するフローチャートである。 その他のタイミング信号生成処理を説明するフローチャートである。 周期情報保持部のその他の構成例を示す図である。 図27の周期情報保持部が記憶するプリセット周期情報を示す図である。 本発明を適用した3次元立体映像視聴システムの第2の実施の形態を示す図である。 本発明を適用した3次元立体映像視聴システムの第3の実施の形態を示す図である。 本発明を適用した3次元立体映像視聴システムの第4の実施の形態を示す図である。
[本発明の第1の実施の形態]
図5は、本発明を適用した3次元立体映像視聴システムの第1の実施の形態の構成例を示している。
図5において、3次元立体映像視聴システム11は、テレビジョン受像機21、送信装置22、およびシャッタメガネ23により構成されている。
テレビジョン受像機21は、外部から3次元立体映像コンテンツのデータ(3次元立体映像データ)を受信し、その3次元立体映像データに基づいて、ユーザに3次元立体映像を知覚させるための2次元映像を表示する。具体的には、テレビジョン受像機21は、LCDやPDPディスプレイなどのフラットパネルディスプレイにより構成され、視差が設けられた左眼用映像と右眼用映像を交互に表示する。なお、テレビジョン受像機21が受信する3次元立体映像データの形式は特に限定されない。受信される3次元立体映像データの形式としては、例えば、左眼用映像と、それに対応する右眼用映像とをセットとして保有する形式、2次元映像と、その奥行き情報とをセットで保有する形式などがある。
送信装置22は、赤外光を出力する赤外発光ダイオードを有し、テレビジョン受像機21と接続されている。送信装置22は、テレビジョン受像機21から供給される、左眼用映像と右眼用映像に同期するための同期信号を、赤外線によりシャッタメガネ23に送信する。
シャッタメガネ23は、受信装置としての機能を含み、送信装置22から赤外線により送信されてくる同期信号を受信し、受信した同期信号に基づいて液晶デバイスを制御する。同期信号に基づいて液晶デバイスを制御することで、ユーザの右眼には右眼用映像のみが、左眼には左眼用映像のみが入力されるようになる。これにより、シャッタメガネ23を着用しているユーザは、3次元立体映像を知覚することができる。
[同期信号の説明]
図6は、送信装置22から送信される同期信号を示している。
同期信号は、テレビジョン受像機21に表示される2次元映像の垂直同期信号であり、周期T[msec]で、そのうちt[msec]がLowとなり、それ以外の期間がHiとなるパルス信号である。テレビジョン受像機21は左眼用映像と右眼用映像を交互に表示するので、この同期信号は、左眼用映像と右眼用映像の切り替え信号でもある。
なお、本実施の形態においては、テレビジョン受像機21が2次元映像を表示するフレームレート(表示フレームレート)が120Hzであるとする。この場合、左眼用映像と右眼用映像は、図7に示すように、左眼用映像L1、右眼用映像R1、左眼用映像L2、右眼用映像R2、・・・の順に、約8.3msec間隔で交互に表示される。また、同期信号は60Hzのパルス信号となり、1周期Tは約16.7msecである。同期信号の1周期内のL(Low)期間tは、4msecとする。
[シャッタメガネ23の構成例]
図8は、同期信号を受信する受信装置としてのシャッタメガネ23の構成例を示すブロック図である。
シャッタメガネ23は、受信部31、判別部32、タイミング生成部33、スイッチ部34、シャッタ駆動部35、およびシャッタ部36により構成される。また、タイミング生成部33は、発振器部41、制御部42、周期情報解析部43、周期情報保持部44、および自走カウンタ部45により構成される。
受信部31は、例えば、赤外線通信モジュールにより構成され、送信装置22から赤外線により送信されてくる同期信号を受信し、判別部32に供給する。受信部31は、スイッチ部34を介して電源電圧Vddが供給されたとき動作する。スイッチ34により電源電圧Vddの供給が遮断されているときは、受信部31は動作しない。
判別部32は、受信すべき同期信号の周期T=16.7およびL期間t=4に基づいて、受信した同期信号が正常であるか否かを判別する。判別部32は、供給された同期信号が正常な同期信号であると判別した場合、供給された同期信号を周期情報解析部43に供給する。一方、判別部32は、供給された同期信号が正常な同期信号ではないと判別した場合には、供給された同期信号を周期情報解析部43に供給しない。これにより、判別部32はノイズフィルタとしての機能を有し、後段の誤動作を防止することができる。
なお、判別部32は、同期信号の周期T=16.7およびL期間t=4を、シャッタメガネ23内の図示せぬメモリから取得したり、赤外線通信により送信装置22から受信することにより、予め知ることができる。
タイミング生成部33の発振器部41は、例えば、水晶発振器により構成され、タイミング生成部33内の動作の基準となる基準クロックを生成し、タイミング生成部33内の各部に供給する。本実施の形態では、発振器部41は、周波数が1MHzとなる基準クロックを生成するものとする。
制御部42は、スイッチ部34に対して、受信部31への電源供給をオンオフさせる制御を行う。また、制御部42は、スイッチ部34をオンさせている間は、周期情報解析部43に対し周期情報を解析させる制御を行う。
具体的には、制御部42は、受信部31への電源供給をオンさせるオンオフ制御信号をスイッチ部34に供給し、その後、周期情報の解析開始を指示する解析開始指示を周期情報解析部43に供給する。そして、制御部42は、解析開始指示の応答として、解析終了を表す解析終了通知を周期情報解析部43から取得すると、受信部31への電源供給をオフさせるオンオフ制御信号をスイッチ部34に供給する。
また、制御部42は、内部にタイマ42aを有し、解析終了通知を周期情報解析部43から取得後、自走期間を計測する。この自走期間は、送信装置22から受信される同期信号に拠らずにシャッタ部36のシャッタを駆動する期間であり、送信装置22から受信される同期信号に対して許容される誤差から求められる。自走期間の詳細な算出方法については後述する。
制御部42は、タイマ42aの計測により自走期間が経過すると、再び受信部31への電源供給をオンさせ、周期情報の解析を周期情報解析部43に解析させる。
スイッチ部34は、制御部42からのオンオフ制御信号に応じて、電源電圧Vddの受信部31への供給をオンまたはオフする。
周期情報解析部43は、制御部42からの解析開始指示に基づいて、判別部32から供給される同期信号の周期情報とパルス幅情報を計測する。
より具体的には、周期情報解析部43は、例えばレジスタ(フリップフロップ回路)により構成され、判別部32から供給される同期信号の周期およびパルス幅を基準クロックに基づいてカウントすることにより計測する。周期情報解析部43は、周期についての計測結果を周期情報として周期情報保持部44に供給し、パルス幅についての計測結果をパルス幅情報として自走カウンタ部45に供給する。
なお、周期情報解析部43は、周期情報については、128周期分の平均値を計測する。128周期分の平均値の計算結果である周期情報は整数部分と小数部分とから構成されるが、周期情報解析部43は、整数部分と小数部分のすべての情報を周期情報保持部44に供給する。
一方、パルス幅情報については、周期情報解析部43は、周期計測中の同期信号の連続する4周期分のパルス幅の平均値を計測する。そして、周期情報解析部43は、平均値の計算結果のうち整数部分のみをパルス幅情報として自走カウンタ部45に供給する。パルス幅情報は、後述するようにシャッタ部36のオープン時間を決定するが、オープン時間は周期情報ほど精度が要求されないためである。
このように複数周期の平均値として同期信号の周期およびパルス幅を求め、周期情報およびパルス幅情報として供給することにより、送信装置22の発振器と受信装置23の発振器(発振器部41)との偏差、通信品質悪化による受信信号のゆらぎ、送信装置22の出力部および受信装置23の受信部31の時間的ゆらぎを吸収することができる。
なお、パルス幅情報は、周期情報ほど精度が要求されないため、受信した同期信号からパルス幅情報を求めずに、予め設定したパルス幅情報を採用するようにしてもよい。即ち、パルス幅情報の計測は省略することができる。
周期情報とパルス幅情報の計測終了後、周期情報解析部43は、解析終了通知を制御部42に供給する。
ところで、上述したように、赤外線は指向性が強いため、送信装置22からの受信信号に瞬断等が発生することが起こり得る。周期情報解析部43は、受信信号に瞬断が発生したかを判定し、128周期の途中の1パルス単独の瞬断であれば、瞬断に関わらず周期およびパルス幅を計測することができる。一方、連続して2パルス分の信号の断絶、および最初の1周期目と最後の128周期目に瞬断が発生した場合には平均値の計測が不可能となるので、計測を最初からやり直す。
周期情報保持部44は、周期情報解析部43から供給される周期情報を、自走カウンタ部45が使用可能な値に変換して、自走カウンタ部45に供給する。具体的には、周期情報保持部44は、周期情報解析部43から供給される、整数部分と小数部分とからなる周期情報のうち、整数部分のみを自走カウンタ部45に供給する。ただし、常に周期情報の整数部分の値(同じ整数値)を供給したのでは、小数部分の切り捨てられる量が誤差となり、積算されると大きな値となる。そのため、周期情報保持部44は、周期情報を、小数部分の誤差を最小限に抑えるような整数値に変換した補正整数周期を、自走カウンタ部45に供給する。
自走カウンタ部45は、周期情報保持部44から供給される補正整数周期と、周期情報解析部43からパルス幅情報として供給されるパルス幅に基づいて、送信装置22が送信する同期信号と同一のタイミング信号を生成する。具体的には、自走カウンタ部45は、基準クロックによるカウント数が補正整数周期とパルス幅に対応する数となるときにHiまたはLowを切り替えるようにして、タイミング信号を生成する。
生成されたタイミング信号は、シャッタ部36の右眼用シャッタ37Rおよび左眼用シャッタ37Lを駆動するための信号となるが、右眼用シャッタ37Rと左眼用シャッタ37Lは交互に開閉させる必要がある。そのため、自走カウンタ部45は、同期信号と同一のタイミング信号の他に、同期信号と位相が180度ずれたタイミング信号も生成する。送信装置22が送信する同期信号と同一のタイミング信号が、例えば、右眼用シャッタ37Rを駆動するための右眼用タイミング信号として使用され、180度位相をずらしたタイミング信号が左眼用シャッタ37Lを駆動するための左眼用タイミング信号として使用される。
タイミング生成部33の制御部42、周期情報解析部43、周期情報保持部44、および自走カウンタ部45は、ロジック回路やマイクロコンピュータにより構成することができる。
シャッタ駆動部35は、自走カウンタ部45から供給されるタイミング信号に基づいて、シャッタ部36の液晶デバイスに印加する印加電圧を生成する。
シャッタ部36は、右眼用シャッタ37Rと左眼用シャッタ37Lを有する。右眼用シャッタ37Rおよび左眼用シャッタ37Lのそれぞれは、2極の端子を備える液晶デバイスで構成され、10乃至20V程度の印加電圧により動作する。本実施の形態では、右眼用シャッタ37Rと左眼用シャッタ37Lそれぞれは、シャッタ駆動部35により、電位差0Vが印加された場合にオープンし、電位差±15Vが印加された場合にクローズする。
以上のように構成されるシャッタメガネ23においては、受信した同期信号に基づいて周期情報とパルス幅情報が生成される。そして、生成された周期情報とパルス幅情報に基づいてタイミング信号が生成され、生成されたタイミング信号に基づいて、シャッタ部36の右眼用シャッタ37Rと左眼用シャッタ37Lのオープンおよびクローズが制御される。即ち、シャッタメガネ23は、受信した同期信号を基に、それと同一のタイミング信号を再生し、再生されたタイミング信号に基づいてシャッタ動作を行う。そして、シャッタメガネ23は、自らが生成するタイミング信号に基づいてシャッタ動作を行っている間は受信部31への電源供給を遮断する。これにより、低消費電力化を実現し、例えば、バッテリ電源による駆動時間を長くすることができる。
次に、シャッタメガネ23の各部の動作について詳しく説明する。
[判別部32の動作説明]
図9および図10を参照して、判別部32の動作について説明する。
図9は、送信装置22が出力した同期信号と、それに対応する信号を受信したときの受信部31の受信信号を示している。
送信装置22とシャッタメガネ23の受信部31との位置関係によっては、送信装置22からの赤外線信号を十分な強度で受信できず、図9に示すように、受信信号の瞬断が発生する場合が考えられる。また、受信部31が、他の電気機器からのノイズを拾う場合も有り得る。
判別部32は、上述したように、受信すべき同期信号の周期T=16.7およびL期間t=4に基づいて、受信した同期信号が正常であるか否かを判別する。即ち、判別部32は、図10に示すように、周期TおよびL期間tの値から起こり得ない時刻で信号にHiまたはLowへの変化が見られた場合には、ノイズ等による影響であるとして、その変化を無視し、周期情報解析部43には出力しない。その結果、Hi期間またはLow期間の途中で発生している瞬間的な信号の変化は、判別部32からの出力信号では発生しない。これにより、判別部32は受信信号のノイズを除去するノイズフィルタとしての機能を有し、後段の誤動作を防止することができる。なお、瞬断が発生した場合の受信信号のパルスの欠落については修復されずに、後段の周期情報解析部43に出力される。
[周期情報解析部43の動作説明]
次に、周期情報解析部43の動作について説明する。
上述したように、周期情報解析部43は、例えばレジスタにより構成され、判別部32から供給される同期信号の周期およびパルス幅を、基準クロックに基づいて計測する。また、周期情報解析部43は、誤差や偏差を排除するため、複数周期分の平均値として周期およびパルス幅を計測する。
[レジスタのビット数の説明]
そこで、まず、周期情報解析部43において、128周期分の平均値としての周期の計測を行うために必要なレジスタのビット数について説明する。60Hzの同期信号の128周期分を、1MHzの基準クロックで計測するので、カウント数は次式により求めることができる。
16.7msec × 128周期 / (1/1MHz)
= 2133333(10進数)
= 208D55(16進数)
即ち、カウント数208D55(16進数)のうち、 “08D55(16進数)”の各桁を表現するには4ビットが必要であり、加えて先頭の“2(16進数)”を表現するには2ビットあればよい。つまり、128周期分の計測(カウント)を行うためには、5×4+2=22ビットのレジスタがあればよい。
一方、4周期分の平均値としてのパルス幅の計測を行うために必要なレジスタのビット数は、次式により14ビットとなる。
4msec × 4周期 / (1/1MHz)
= 16000 (10進数)
= 3E80 (16進数/14ビット)
以上のように、周期情報解析部43は、周期の計算のための22ビットのレジスタと、パルス幅の計算のための14ビットのレジスタを用いて、128周期分の平均値の周期および4周期分の平均値のパルス幅を計測する。
[周期数のカウントの説明]
次に、周期情報解析部43による周期数のカウントについて説明する。
瞬断やノイズの発生がないものとすると、同期信号は、図11に示されるように、一定周期Tのパルスとなっている。そこで、周期情報解析部43は、同期信号の立ち下がりエッジを検出し、周期数をカウントするカウンタをインクリメントする。
より具体的には、周期情報解析部43は、図12に示されるような、同期信号の立ち下がりエッジを中心として周期Tの±10%の幅のウィンドウを、基準クロックを用いて生成する。そして、周期情報解析部43は、ウィンドウ内に同期信号の立ち下がりエッジを検出した場合、カウンタをインクリメントする。一方、ウィンドウ内に同期信号の立ち下がりエッジを検出しなかった場合には、周期情報解析部43は、瞬断が発生したと判断し、ウィンドウ終了時にカウンタをインクリメントする。
例えば、図13に示されるように、周期数を計測中の70周期目のパルスが瞬断により欠落したとする。この場合、68、69、71、72周期目については、同期信号の立ち下がりエッジが検出された場合にカウンタが+1インクリメントされるが、70周期目では、ウィンドウ終了時にカウンタが+1インクリメントされる。
このように、所定の周期数(128周期)となるまでカウントする途中で1周期のみの瞬断が発生した場合には、周期情報解析部43は、瞬断がないものとしてカウンタ(周期数)をインクリメントする。
一方、ウィンドウ内にパルスが存在しない現象が連続して2回発生した場合、即ち、2周期以上の瞬断が発生した場合、周期情報解析部43は、想定以上の通信品質の悪化が発生したと判断し、周期数のカウントを最初からやり直す。また、1周期目および128周期目に瞬断が発生した場合も開始点と終了点が定まらないために正確なカウントができない。従って、周期情報解析部43は、1周期目および128周期目のウィンドウ内で立ち下がりエッジが検出されない場合も、周期数のカウントを最初からやり直す。
以上のように、周期情報解析部43は、同期信号の瞬断の有無も判定し、1パルスの瞬断であれば、1周期目および128周期目でない限り、周期数をカウントすることができる。そして、周期数のカウントができれば、周期の平均値を算出することができる。
[周期の平均値算出の説明]
次に、基準クロックのカウントにより128周期分となるまで周期数をカウントした後の、周期の平均値の算出について説明する。
周期情報解析部43は、カウントしたレジスタの値を7ビットシフトすることにより、128周期分の平均値を求める。即ち、22ビットのレジスタのうち、上位15ビットが整数部分、下位7ビットが小数部分に割り当てられる。周期数の「128」は2の累乗であるので、ロジック回路であれば7ビットシフトすることにより簡単に平均値を算出することができる。逆に言えば、平均値を簡単に算出するため、積算する周期数を2の累乗の「128」としている。
図14は、周期情報解析部43の周期の計算のための22ビットで構成されるレジスタ51を示している。
22ビットのレジスタ51のうち、レジスタ511乃至5115の上位15ビットが整数部分、レジスタ5116乃至5122の下位7ビットが小数部分に割り当てられている。なお、図14において、a乃至vは、レジスタ511乃至5115それぞれの値(0または1)を表す。
上述したように、128周期をカウントしたときのカウント数は、2133333(10進数) = 208D55(16進数)となるので、2133333(10進数)を2進数で表すと、1000001000110101010101(2進数)となる。そして、2進数で表した整数部分と小数部分それぞれを16進数で表すと、図15にも示されるように次のようになる。
整数部分 = 411A (16進数/15ビット)
小数部分 = 55 (16進数/7ビット)
周期情報解析部43は、整数部分と小数部分のすべてとなる22ビットの情報を、周期情報として周期情報保持部44に供給する。
[パルス幅の平均値算出の説明]
次に、パルス幅の平均値の算出について説明する。
周期情報解析部43は、周期計測中の同期信号のうち、連続する4周期分の信号のパルス幅を、14ビットのレジスタにより計測する。周期情報解析部43は、パルス幅計測中に、受信信号に瞬断が発生し、パルスの欠落が発生した場合には、レジスタをリセットして、カウントをやり直す。
そして、周期情報解析部43は、カウントしたレジスタの値を2ビットシフトすることにより、パルス幅の4周期分の平均値を求める。即ち、周期数の「4」は2の累乗であるので、周期における場合と同様に、2ビットシフトすることにより簡単にパルス幅の平均値を算出することができる。14ビットのレジスタのうち、上位12ビットが整数部分、下位2ビットが小数部分となる。周期情報解析部43は、上位12ビットの整数部分のみをパルス幅情報として自走カウンタ部45に供給する。
4msecのパルス幅を1MHzの基準クロックで計測すると、カウント数は、
4msec /(1/1MHz)=4000(10進数)
=FA0(16進数)
となる。
例えば、周期計測中の同期信号として、次のようなパルス幅の信号が供給されたとする。
「F9F,FA0,欠落,FA,FA1,FA2,FA1,FA0,FA1,・・・・FA2,・・・」
ここで、“欠落”は、瞬断発生によりパルスが観測されなかったことを表す。
この例において、周期情報解析部43は、パルスの欠落が発生した直後の連続する4回のパルス幅「FA,FA1,FA2,FA1」をレジスタでカウントしたとする。この場合、周期情報解析部43は、2ビットシフトにより得られる、4回のパルス幅の平均値である“FA1”を、パルス幅情報として自走カウンタ部45に供給する。
なお、周期情報解析部43は、4周期分のパルス幅の平均値を計測する場合に、例えば、「各パルス幅のばらつきが±4クロック以内であること」という条件をさらに付加し、その条件を満たすものについて、平均値を計測するようにしてもよい。これにより、4周期分という少ないサンプル数であっても信頼性の高いパルス幅を計測結果として得ることができる。
[周期情報保持部44の動作説明]
次に、図16乃至図18を参照して、周期情報保持部44の動作について説明する。
周期情報保持部44は、周期情報解析部43から供給される、整数部分と小数部分とからなる周期情報のうち、自走カウンタ部45がカウント可能な整数部分のみを自走カウンタ部45に供給する。しかし、周期情報解析部43から供給された周期情報の整数部分を常に供給したのでは、小数部分の切り捨てられる量から発生する同期信号との誤差が大きくなり、シャッタ動作に影響を及ぼす。
そこで、周期情報保持部44は、次のようにして小数部分の誤差を調整した補正整数周期を自走カウンタ部45に供給する。
1回目に、周期情報保持部44が補正整数周期を自走カウンタ部45に供給する場合、図16に示すように、周期情報保持部44は、周期情報解析部43から供給された周期情報の整数部分(以下、適宜、元の整数部分という)をそのまま、1回目の補正整数周期として自走カウンタ部45に引き渡す。
また、周期情報保持部44は、周期情報解析部43から供給された周期情報の小数部分(以下、適宜、元の小数部分という)を、そのまま1回目の小数部分として保持する。なお、図16乃至図18において、レジスタ51 1 乃至5122内の右上にカッコで数字が付された値a乃至vは、カッコ内の数字が示す回数の補正整数周期引渡し終了後の値を表す。
次に、2回目に補正整数周期を供給する場合、まず、周期情報保持部44は、図17に示されるように、保持した1回目の小数部分と、元の小数部分を加算する。1回目の小数部分と元の小数部分の加算結果は、2回目の小数部分として保持される。
1回目の小数部分と元の小数部分を加算したときにキャリーアウトが発生した場合、周期情報保持部44は、元の整数部分に“1”を加算した値を2回目の補正整数周期として自走カウンタ部45に引き渡す。一方、1回目の小数部分と元の小数部分を加算したときにキャリーアウトが発生しなかった場合、周期情報保持部44は、元の整数部分を、そのまま2回目の補正整数周期として自走カウンタ部45に引き渡す。
次に、3回目に補正整数周期を供給する場合、まず、周期情報保持部44は、図18に示されるように、保持した2回目の小数部分と元の小数部分とを加算する。2回目の小数部分と元の小数部分の加算結果は、3回目の小数部分として保持される。
2回目の小数部分と元の小数部分を加算したときにキャリーアウトが発生した場合、周期情報保持部44は、元の整数部分に“1”を加算した値を3回目の補正整数周期として自走カウンタ部45に引き渡す。一方、2回目の小数部分と元の小数部分を加算したときにキャリーアウトが発生しなかった場合、周期情報保持部44は、元の整数部分を、そのまま3回目の補正整数周期として自走カウンタ部45に引き渡す。
以下、同様の処理が、128周期分、すなわち、128回目まで繰り返される。
従って、周期情報保持部44から自走カウンタ部45に供給される補正整数周期は、「元の整数部分+1」の値か、または、「元の整数部分」そのものの値のいずれかである。
小数部分は128回加算されるが、小数部分は元々128で除算(7ビットシフト)されたものであるため、128回加算後の小数部分のレジスタ5116乃至5122の値乃至vは、「0000000」となる。
具体的な数値で説明する。
上述した例で、周期情報解析部43から供給された周期情報の元の整数部分が「411A(16進数)」で、元の小数部分が「55(16進数)」であるとする。
この場合、1回目には、周期情報保持部44は、元の整数部分「411A(16進数)」をそのまま、1回目の補正整数周期として自走カウンタ部45に引き渡す。
<<1回目>>
1回目の整数部分(補正整数周期) = 411A (16進数/15ビット)
1回目の小数部分 = 55 (16進数/7ビット)
2回目には、周期情報保持部44は、1回目の小数部分「55(16進数/7ビット)」に元の小数部分「55(16進数/7ビット)」を加算する。即ち、周期情報保持部44は、「55(16進数/7ビット)」+ 「55(16進数/7ビット)」を計算する。
「55(16進数/7ビット)」+ 「55(16進数/7ビット)」の計算結果は、「10101010(2進数/8ビット)」となり、キャリーアウトが発生する。従って、周期情報保持部44は、元の整数部分「411A(16進数)+1」=「411B(16進数)」を2回目の補正整数周期として自走カウンタ部45に引き渡す。また、「10101010(2進数/8ビット)」のうちの下位7ビット部分「0101010(2進数/7ビット)」=「2A(16進数)」が2回目の小数部分として保持される。
<<2回目>>
2回目の整数部分(補正整数周期) = 411B(16進数/15ビット)
2回目の小数部分 = 2A(16進数/7ビット)
3回目には、周期情報保持部44は、2回目の小数部分「2A(16進数/7ビット)」に元の小数部分「55(16進数/7ビット)」を加算する。即ち、周期情報保持部44は、「2A(16進数/7ビット)」+ 「55(16進数/7ビット)」を計算する。
「2A(16進数/7ビット)」+ 「55(16進数/7ビット)」の計算結果は、「7F(16進数/7ビット)」となり、キャリーアウトは発生しない。従って、周期情報保持部44は、元の整数部分「411A(16進数)」をそのまま、3回目の補正整数周期として自走カウンタ部45に引き渡す。また、「7F(16進数/7ビット)」は、3回目の小数部分として保持される。
<<3回目>>
3回目の整数部分(補正整数周期) = 411A(16進数/15ビット)
2回目の小数部分 = 7F(16進数/7ビット)
以下同様の処理が128回目まで繰り返される。
そして、128回目の補正整数周期の引き渡し終了後、周期情報解析部43から新たな周期情報が供給されない場合には、周期情報保持部44は、現在保持している周期情報を用いて、再度1回目から128回目まで上述の処理を繰り返す。
[自走カウンタ部45の動作説明]
次に、自走カウンタ部45の動作について説明する。
自走カウンタ部45は、周期情報保持部44から供給される補正整数周期と、周期情報解析部43からパルス幅情報として供給されるパルス幅に基づいて、シャッタ部36の右眼用シャッタ37Rおよび左眼用シャッタ37Lを駆動するためのタイミング信号を生成する。受信した同期信号にノイズやパルスの欠落があった場合でも、自走カウンタ部45が補正整数周期とパルス幅に基づいて生成することで、同期信号と同一のタイミング信号が再生される。
図19は、送信装置22が出力した同期信号と、自走カウンタ部45が生成(再生)したタイミング信号を示している。
自走カウンタ部45は、同期信号と同位相のタイミング信号と、同期信号と位相を180度ずらしたタイミング信号を生成する。本実施の形態では、同期信号と同位相のタイミング信号は、右眼用タイミング信号として使用され、同期信号と位相を180度ずらしたタイミング信号は、左眼用タイミング信号とされる。
例えば、上述の数値例で、周期情報保持部44から自走カウンタ部45に、
411A、411B、411A、411B、411B、・・・
の補正整数周期が引き渡されるとともに、周期情報解析部43から、「FA0(16進数/12ビット)」のパルス幅情報が供給されたとする。この場合、自走カウンタ部45が生成(再生)するタイミング信号は、図20に示すようになる。
また、自走カウンタ部45は、図20に示した同期信号と同位相のタイミング信号を右眼用タイミング信号とするとともに、図21に示すように、右眼用タイミング信号と位相を180度ずらしたタイミング信号を左眼用タイミング信号として生成する。
[シャッタ駆動部35とシャッタ部36の動作説明]
次に、図22を参照して、シャッタ駆動部35とシャッタ部36の動作について説明する。
図22に示されるように、右眼用タイミング信号と、それに対して位相が180度ずれた左眼用タイミング信号が、自走カウンタ部45からシャッタ駆動部35に供給される。ここで、右眼用タイミング信号と左眼用タイミング信号は、LVTTLレベルの信号である。
シャッタ駆動部35は、左眼用タイミング信号に基づいて、左眼用液晶デバイスの一方の電極Aと他方の電極Bに印加する電圧を制御する。即ち、シャッタ駆動部35は、左眼用液晶デバイスの電極Aについて、左眼用タイミング信号の立ち上がりで低電位(0V)に設定し、次の立ち上がりで高電位(15V)に戻す制御を繰り返す。また、シャッタ駆動部35は、左眼用液晶デバイスの電極Bについて、左眼用タイミング信号の立ち下がりで高電位(15V)に設定し、次の立ち下がりで低電位(0V)に戻す制御を繰り返す。
液晶デバイスである左眼用シャッタ37Lは、電位差0Vが印加された場合にオープンし、電位差±15Vが印加された場合にクローズするため、図22に示されるようにオープン、クローズを繰り返す。左眼用タイミング信号のパルス幅が左眼用シャッタ37Lのオープン時間に対応している。
同様に、シャッタ駆動部35は、右眼用タイミング信号に基づいて、右眼用液晶デバイスの一方の電極Aと他方の電極Bに印加する電圧を制御する。即ち、シャッタ駆動部35は、右眼用液晶デバイスの電極Aについて、右眼用タイミング信号の立ち上がりで低電位(0V)に設定し、次の立ち上がりで高電位(15V)に戻す制御を繰り返す。また、シャッタ駆動部35は、右眼用液晶デバイスの電極Bについて、右眼用タイミング信号の立ち下がりで高電位(15V)に設定し、次の立ち下がりで低電位(0V)に戻す制御を繰り返す。
液晶デバイスである右眼用シャッタ37Rは、電位差0Vを印加した場合にオープンし、電位差±15Vを印加した場合にクローズするため、図22に示されるようにオープン、クローズを繰り返す。右眼用タイミング信号のパルス幅が右眼用シャッタ37Rのオープン時間に対応している。
なお、左眼用シャッタ37Lおよび右眼用シャッタ37Rのクローズ状態において、電極AB間の極性が交互に反転しているのは、液晶デバイスの焼き付きを防止するためである。
[タイマ42aの自走期間の算出]
次に、制御部42のタイマ42aにセットする自走期間について説明する。
タイマ42aにセットされる自走期間は、受信部31への電源供給を停止する期間であるので、長ければ長いほど低消費電力効果が大きく望ましい。従って、送信装置22から送信されてくる同期信号に依存せずにタイミング信号を生成した場合に発生する同期信号との誤差が許容される範囲を超えるまでの最長時間を自走期間とすることができる。
そこで、送信装置22から送信されてくる同期信号に依存せずにタイミング信号を生成した場合に発生する誤差が許容範囲を超えるまでの時間を計算する。
最初に、送信装置22から送信されてくる同期信号に依存せずにタイミング信号を生成した場合に発生する誤差を考える。送信装置22が出力する同期信号と、シャッタメガネ23内で生成される1MHzの基準クロックとは非同期である。そのため、タイミング信号の誤差の発生要因として、[1]送信装置22側で垂直同期信号を生成するための発振器部(水晶発振器)とシャッタメガネ23の発振器部41間の周波数偏差と、[2]基準クロックで計測するときの±1クロックの誤差が考えられる。
初めに、[1]送信装置22側で垂直同期信号を生成するための発振器部とシャッタメガネ23の発振器部41間の周波数偏差について説明する。
現在流通している一般的な水晶発振器の周波数偏差には、±20ppm以内のもの、±50ppmのもの、±100ppm以内のもの等のラインナップがある。送信装置22側と発振器部41それぞれの水晶発振器として、±50ppmの周波数偏差を有するものを採用したとする。この場合、両者間の周波数偏差として、最大で100ppmの偏差が発生することが有り得る。
しかしながら、シャッタメガネ23は、上述したように、自身の内部で発生させた基準クロックにより同期信号の周期を計測するため、水晶発振器の偏差のばらつきを吸収することができる。したがって、この両者間の周波数偏差は考慮する必要がない。
しかしながら、水晶発振器は、温度変動により偏差が発生する。基準クロックを生成する水晶発振器も、この温度変動による偏差は生じるので、考慮する必要がある。
図23は、水晶発振器の温度特性の一例を示している。なお、水晶発振器の振動の方式によって、温度特性は異なる。
図23では、0℃から70℃までの幅広い温度環境における周波数偏差が示されているが、シャッタメガネ23を使用する環境下では、0℃から70℃の全域で温度が変化することは考えにくい。従って、温度の変動幅を、シャッタメガネ23を使用する環境下で狭めることができる。
シャッタメガネ23を使用する環境下では、自走期間中の温度変化を考慮すればよいので、例えば、20℃の変動を考慮すれば十分と考えられる。図23の温度特性によれば、20℃の温度変動では、5ppmの偏差(誤差)が発生し得る。
次に、[2]基準クロックで計測するときの±1クロックの誤差について説明する。
128周期分(=(1/60Hz)×128=2.1秒)の同期信号を1MHzの基準クロックで計測したときに発生する誤差であるので、
(1/1MHz)/(2.1秒)×106=0.48ppm
と計算することができ、0.48ppmの誤差が発生し得る。
以上より、全体としては、5ppm+0.48ppm=5.48ppmの誤差が発生し得る。
次に、5.48ppmの誤差が生ずるまでの時間を計算する。
自走期間の最初では、図24に示されるように、送信装置22が出力した同期信号と、タイミング生成部33が生成したタイミング信号の位相は一致しており、自走期間開始とともに徐々に位相がずれると仮定する。また、4msecのパルス幅の±10%を位相ずれの許容範囲と仮定する。この位相ずれの許容範囲は、左右の映像の切り替えタイミングに対して十分なマージンを持つ値である。
5.48ppmの誤差は、同期信号1周期当り、
16.7msec×5.48ppm = 0.092μsec
の位相ずれに相当する。
位相ずれの許容範囲は、4msecのパルス幅の±10%であるので、時間に変換すると、
4msec×10%=400μsec
である。
従って、
400μsec÷0.092μsec=4347周期
となり、4347周期経過するまでは、位相ずれの許容範囲内となる。
1周期は16.7msec(60Hz)であるから、4347周期の時間は、
4347周期×16.7msec=72.6sec
となる。
以上より、位相ずれの許容範囲を超えない範囲では、72.6秒間の自走動作が可能であり、この値が、制御部42のタイマ42aに自走期間としてセットする値となる。
[電源オン時間の割合]
次に、シャッタメガネ23において、受信部31への電源供給を停止する時間の割合を計算する。
電源をオンする必要がある時間は、周期情報とパルス幅情報を計測する間であるので、128周期である。即ち、16.7msec×128=2.13secである。また、制御部42が電源オンまたはオフの制御をしてから、実際にオンまたはオフするまでのタイムラグとして多めに100msecを取る。すると、電源オン時間は、全部で、2.13sec+200msec=2.33secである。
自走期間は72.6secであるので、
2.33sec/(2.33sec+72.6sec)=3.1%
となる。
以上より、シャッタメガネ23において、受信部31の電源をオンさせる必要がある時間の割合は、僅かに3.1%である。従って、シャッタメガネ23によれば、低消費電力化に貢献することができる。
72.6secの自走動作、2.33secの電源オンによる計測を繰り返し行えば、3.1%の電源オン時間の割合で、継続的に動作することができる。
[タイミング信号生成処理]
次に、図25のフローチャートを参照して、シャッタメガネ23によるタイミング信号生成処理を説明する。この処理は、例えば、シャッタメガネ23の動作開始を指示するスタートボタン(図示せぬ)等の操作により開始される。
初めに、ステップS1において、制御部42は、受信部31への電源供給をオンさせるオンオフ制御信号をスイッチ部34に供給するとともに、ステップS2において、周期情報の解析開始を指示する解析開始指示を周期情報解析部43に供給する。ステップS1とS2の処理は同時に実行される。
ステップS3において、受信部31は、送信装置22から赤外線により送信されてくる同期信号の受信を開始し、ステップS4において、判別部32は、受信部31から供給された同期信号が正常であるか判別して、正常な同期信号と判定された信号のみを後段に出力する。これにより、判別部32は、同期信号のノイズを除去するノイズフィルタとして機能する。
ステップS5において、周期情報解析部43は、制御部42からの解析開始指示に基づいて、同期信号の周期情報とパルス幅情報の計測を開始する。ここで、周期情報解析部43は、誤差や偏差を排除するため、周期については128周期分の、パルス幅については4周期分の平均値として、同期信号の周期情報およびパルス幅情報を計測する。なお、ステップS3乃至5の処理もほぼ同時に実行される。
ステップS6において、周期情報解析部43は、同期信号の周期情報とパルス幅情報の計測を最初からやり直す必要があるかを判定する。具体的には、連続して2パルス分の信号の断絶、または、1周期目若しくは128周期目に瞬断が発生した場合には周期情報の平均値の計測が不可能となるので、計測を最初からやり直す必要がある。従って、ステップS6では、周期情報解析部43は、連続して2パルス分の信号の断絶があったか、または、1周期目若しくは128周期目に瞬断が発生したかを判定する。
ステップS6で、計測を最初からやり直す必要があると判定された場合、処理はステップS1に戻り、上述した処理が繰り返し実行される。即ち、解析開始指示が周期情報解析部43に再度供給され、周期情報とパルス幅情報の計測が最初から開始される。
一方、ステップS6で、計測を最初からやり直す必要がないと判定された場合、処理はステップS7に進み、周期情報解析部43は、周期情報とパルス幅情報の解析が終了したかを判定する。
ステップS7で、周期情報とパルス幅情報の解析がまだ終了していないと判定された場合、処理はステップS6に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
一方、ステップS7で、周期情報とパルス幅情報の解析が終了したと判定された場合、処理はステップS8に進み、周期情報解析部43は、解析終了通知、周期情報、およびパルス幅情報を供給する。即ち、周期情報解析部43は、解析終了通知を制御部42に供給し、周期情報を周期情報保持部44に供給し、パルス幅情報を自走カウンタ部45に供給する。
解析終了通知が供給された制御部42は、ステップS9において、受信部31への電源供給をオフさせるオンオフ制御信号をスイッチ部34に供給するとともに、ステップS10において、タイマ42aが自走期間のカウントを開始する。
ステップS11において、周期情報保持部44および自走カウンタ部45は、タイミング信号の生成を開始する。即ち、周期情報保持部44は、周期情報解析部43から供給される周期情報の整数部分を、小数部分の誤差を最小限に抑えるような整数値に変換した補正整数周期に変換し、自走カウンタ部45に供給する。自走カウンタ部45は、周期情報保持部44から供給される補正整数周期と、周期情報解析部43からパルス幅情報として供給されるパルス幅に基づいてタイミング信号を生成する。タイミング信号としては、右眼用シャッタ37Rのための右眼用タイミング信号と、それとは位相が180度ずれた左眼用シャッタ37Lのための左眼用タイミング信号の2つが生成される。
ステップS12において、制御部42は、タイマ42aのカウント値に基づいて自走期間が満了したかを判定する。制御部42は、自走期間が満了したと判定されるまで、ステップS12の処理を繰り返す。この間、ステップS11で開始されたタイミング信号の生成は継続して実行されている。
ステップS12で、自走期間が満了したと判定された場合、処理はステップS1に戻る。これにより、上述したステップS1乃至S12の処理が再度実行される。
その結果、上述したように、2.33secの電源オン時間、72.6secの電源オフ時間(自走期間)の繰り返しとなり、シャッタメガネ23の動作時間全体の3.1%の時間だけ、受信部31に電源を供給すればよいことになる。従って、従来と比較してより長い電源オフ時間(自走期間)を確保することができ、消費電力をより低減させることができる。
[タイミング信号生成処理の変形例]
上述したタイミング信号生成処理は、周期情報およびパルス幅情報の計測を繰り返し行う例であった。しかし、5.48ppmの誤差を許容するのであれば、1度タイミング信号を生成した後には、128周期分の平均値の計測を再度行わず、位相引き込み処理(位相同期処理)のみを行うようにすることができる。これにより、さらに、電源オン時間を短くすることができる。
例えば、5周期分の期間で、位相引き込みを完了することができるとすると、受信部31の電源をオンさせる必要がある時間は、
(16.7msec×5周期)+200msec=283.5msec
と計算することができる。
この場合、
283.5msec/(283.5msec+72.6sec)=0.39%
となる。
即ち、2回目以降については位相引き込みを行うようにすることで、電源オン時間の割合をさらに低くすることができる。これにより、低消費電力化にさらに貢献することができる。
図26のフローチャートを参照して、1度周期情報およびパルス幅情報を計測し、タイミング信号を生成した後は位相引き込みを行うことにより、電源オン時間の割合をさらに短くした、タイミング信号生成処理について説明する。
図26のステップS21乃至S32の処理は、図25のステップS1乃至S12とそれぞれ同様であるので、その説明は省略する。
そして、図26のタイミング信号生成処理では、ステップS32で、自走期間が満了したと判定された場合、ステップS33において、制御部42は、受信部31への電源供給をオンさせるオンオフ制御信号をスイッチ部34に供給する。これにより、図25を参照して説明したように、受信部31が同期信号の受信を開始し、判別部32により判別された同期信号がタイミング生成部33に供給される。
そして、ステップS34において、タイミング生成部33は、同期信号とタイミング信号の位相を同期させる位相引き込み処理を行う。位相引き込み完了後、処理はステップS29に戻り、ステップS29乃至S34の処理が再び繰り返される。
なお、位相引き込み処理は、自走カウンタ部45に行わせるようにしてもよいし、位相引き込み処理を行う位相引き込み部をタイミング生成部33内に新たに設けるようにしてもよい。自走カウンタ部45に行わせる場合には、判別部32から供給される同期信号が自走カウンタ部45にも供給される。
図26のタイミング信号生成処理によれば、上述したように、128周期目以降の電源オン時間の割合を0.39%と低減させることができ、低消費電力化にさらに貢献することができる。
以上説明したシャッタメガネ23によれば、判別部32がノイズを除去し、周期情報解析部43が瞬断を判定して信号を修復した形で周期およびパルス幅を計測する。これにより、送信装置22とシャッタメガネ23間の通信品質が悪い状況においても送信装置22からの周期情報を得ることができる。
また、周期情報解析部43は複数周期分の平均値として同期信号の周期およびパルス幅を計測するので、送信装置22と受信装置23の発振器の偏差、通信品質悪化による受信信号のゆらぎ、送信装置22の出力部および受信装置23の受信部31の時間的ゆらぎを吸収することができる。これにより、発振器部41の発振器には、安価な水晶発振器を採用することができる。
自走カウンタ部45は、周期情報保持部44から供給される補正整数周期と、周期情報解析部43からパルス幅情報として供給されるパルス幅に基づいてタイミング信号を生成する。このタイミング信号の生成方式は非常に小規模なロジック回路で実現することができ、小規模なASIC (Application Specific Integrated Circuit)、安価なFPGA(Field Programmable Gate Alley)やCPLD(Complex Programmable Logic Device)などを採用することができる。
また、上述したように、受信部31の電源オン時間の割合を非常に小さくすることができるので、送信装置22からの同期信号を受信せずに済む時間の割合が大きくなり、通信品質悪化の影響を受ける確率が低い。
以上の各効果から、シャッタメガネ23としては、従来のシャッタメガネと比較して、ユーザの視聴範囲において受信信号としての同期信号の瞬断など、通信品質が悪化する状況においても安定したシャッタ動作を行うことができる。
なお、送信装置22から送信されてくる同期信号の周波数は、現実的には、50Hz、59.94Hz、60Hzなど、いくつかの値に限定される。従って、受信されることが予想される同期信号の周期情報をプリセット周期情報として予め記憶しておくことが可能である。そして、受信信号から計測された周期情報そのものではなく、計測された周期情報に対応するプリセット周期情報を、予め記憶している複数のプリセット周期情報のなかから選択し、選択されたプリセット周期情報から、補正整数周期を生成して供給することができる。
図27は、予め記憶しているプリセット周期情報を用いて補正整数周期を供給する場合の周期情報保持部44Aの構成を示すブロック図である。
周期情報保持部44Aは、選択部61と補正整数周期演算部62により構成される。
選択部61は、複数のプリセット周期情報を予め記憶している。具体的には、選択部61は、50Hz、59.94Hz、60Hz、120Hz、240Hzのプリセット周期情報を記憶している。プリセット周期情報も、15ビットの整数部分と7ビットの小数部分とからなる。選択部61は、複数のプリセット周期情報のなかから、周期情報解析部43から供給される周期情報に最も近いプリセット周期情報を選択し、補正整数周期演算部62に供給する。
なお、選択部61は、「測定値」を選択することもでき、「測定値」を選択した場合には、周期情報解析部43から供給される周期情報をそのまま補正整数周期演算部62に供給する。この場合、周期情報保持部44Aは、上述した周期情報保持部44と同じ処理を行うことになる。
補正整数周期演算部62は、上述した周期情報保持部44と同様に、選択部61から供給されるプリセット周期情報に対し、小数部分の誤差を最小限に抑えるような整数値に変換した補正整数周期を演算して、自走カウンタ部45に供給する。
図28は、選択部61が予め記憶しているプリセット周期情報のうち、整数部分についての例を示している。
選択部61は、50Hzの垂直同期周波数に対応するプリセット周期情報の整数部分として「4E20(16進数)」を記憶している。また、選択部61は、59.94Hzの垂直同期周波数に対応するプリセット周期情報の整数部分として「412B(16進数)」を記憶している。同様に、選択部61は、59.94Hz、60Hz、120Hz、240Hzの垂直同期周波数に対応するプリセット周期情報の整数部分として、「412B(16進数)」、「411A(16進数)」、「208D(16進数)」、「1046(16進数)」を、それぞれ記憶している。
また図示は省略するが、選択部61は、50Hz、59.94Hz、60Hz、120Hz、240Hzの垂直同期周波数に対応するプリセット周期情報の小数部分も、同様に記憶している。
ここで、プリセット周期情報を用いてタイミング信号を生成する場合に、タイマ42aにセットする自走期間を計算する。
送信装置22側と発振器部41それぞれの水晶発振器として、±20ppmの周波数偏差を有するものを採用したとする。この場合、両者間の周波数偏差として、最大で40ppmの偏差が発生することが有り得る。また、位相ずれの許容範囲を、上述した実施の形態と同様、400μsecとする。
この前提では、タイミング信号1周期あたりのずれは、
16.7msec×40ppm= 0.668μsec
である。従って、位相ずれの許容範囲である400μsecとなる時間は、
400μsec/0.668μsec=598周期
598周期×16.7msec=9.9sec
である。
以上より、9.9秒間自走動作が可能であり、タイマ42aに9.9secをセットすることができる。
両者間の周波数偏差を考慮する必要があるため、実測した周期情報をそのまま用いた場合よりも自走時間は短くなるが、従来と比較すると、受信部31の電源オン時間の割合を非常に小さくすることができる。
[本発明のその他の実施の形態]
本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、上述した実施の形態では、送信装置22とシャッタメガネ23間を赤外線により通信することとしたが、電波を用いて通信を行うようにしてもよい。送信装置22とシャッタメガネ23間の通信に電波を採用した場合の周波数帯としては、例えば、自動車のキーレスエントリ等で使用されている300MHz帯や、コードレス電話等で使用されている2.4GHz帯を採用することができる。
赤外線による通信は上述したように指向性が強いため、通信品質の悪化が懸念されるが、電波による通信では、アンテナ形状にも依存するが赤外線における場合よりも通信範囲が広いため、通信品質を向上させることができる。その反面、電波による通信は、赤外線と比較すると消費電力の面では不利となる。しかし、シャッタメガネ23は、上述したように電源オン時間の割合が低いので、電波を用いたとしても長時間の利用が可能である。換言すれば、上述したタイミング信号生成処理を行うことにより、消費電力の点で赤外線より劣る電波による通信を採用することも可能となる。
また、上述した実施の形態では、送信装置22がテレビジョン受像機21とは別に設けられ、テレビジョン受像機21と接続される構成とされていたが、送信装置22はテレビジョン受像機21の一部として組み込まれていてもよい。
さらに、送信装置22とシャッタメガネ23間との通信を、無線ではなく、有線によりを行うようにしてもよい。
[本発明の第2の実施の形態]
図29は、最初の128周期分の同期信号の送信を有線により行うようにした、本発明を適用した3次元立体映像視聴システムの第2の実施の形態を示している。
図29の3次元立体映像視聴システム101は、テレビジョン受像機111およびシャッタメガネ112と、同期信号を伝送する有線ケーブル113により構成されている。
テレビジョン受像機111は、図5の送信装置22の機能が内部に組み込まれている。テレビジョン受像機111は、最初の128周期分の同期信号を、有線ケーブル113を介してシャッタメガネ112に送信する。シャッタメガネ112は、有線ケーブル113を介して最初の128周期分の同期信号を受信する。最初の128周期分の同期信号の送受信が終了したら、シャッタメガネ112と有線ケーブル113の接続が外される。それ以外の点は、テレビジョン受像機111は、図5のテレビジョン受像機21と、シャッタメガネ112は、図5のシャッタメガネ23と同様である。これにより、最初の128周期までは有線接続により同期信号を受信するので、安定した同期信号の受信が可能である。
[本発明の第3の実施の形態]
図30は、本発明を適用した3次元立体映像視聴システムの第3の実施の形態を示している。
図30の3次元立体映像視聴システム121は、テレビジョン受像機21、クレードル131、接続ケーブル132、およびシャッタメガネ133により構成されている。
クレードル131は、図5の送信装置22と同様の機能を有し、接続ケーブル132によりテレビジョン受像機21と接続されている。また、クレードル131は、その上面にシャッタメガネ133を載置できるようになっており、シャッタメガネ133が載置された場合に、接続端子141aおよび141bが、シャッタメガネ133の接続端子141cおよび141dと電気的に接続される。
クレードル131は、接続ケーブル132を介して同期信号をテレビジョン受像機21から取得し、載置されたシャッタメガネ133に接続端子141aおよび141bを介して送信することができる。また、クレードル131は、載置されたシャッタメガネ133内のバッテリを充電する機能も有する。
さらに、シャッタメガネ133がクレードル131上に載置されていない場合には、クレードル131は、送信装置22と同様、無線通信により同期信号をシャッタメガネ133に送信することができる。
シャッタメガネ133は、クレードル131上に載置されている場合には、接続端子141cおよび141dを介して同期信号を受信するとともに、内部のバッテリを充電する。クレードル131上に載置されていない場合には、シャッタメガネ133は、無線通信により同期信号を受信する。それ以外の点は、クレードル131は、図5の送信装置22と、シャッタメガネ133は、図5のシャッタメガネ23と同様である。
以上のように構成される3次元立体映像視聴システム121においては、例えば、次のような利用形態が可能である。
ユーザが3次元立体映像を視聴しない状態のときは、シャッタメガネ133を外しているので、どこか所定の場所にシャッタメガネ133を置いておく必要がある。また、ユーザが3次元立体映像を視聴する場合には、通常、3次元立体映像コンテンツが記録されたBD-ROMなどの光ディスクを再生させる等の準備操作を行う。
そこで、ユーザが3次元立体映像を視聴しない状態のときはシャッタメガネ133をクレードル131上に載置しておくようにする。そして、ユーザが3次元立体映像コンテンツの再生操作を行い、3次元立体映像の表示が開始される直前で、クレードル131上のシャッタメガネ133を装着する。
以上のような利用形態は、ユーザがコンテンツを視聴するときに通常行う動作であり、ユーザが煩わしさを感じることはないと考えられる。
この場合、シャッタメガネ133は、最初の128周期の同期信号の周期情報とパルス幅情報を計測するまでは、接続端子141a乃至141dを介した有線接続により同期信号をクレードル131から取得する。最初の128周期の同期信号の周期情報とパルス幅情報を計測するまでの時間は、上述したように2.13secと短時間であり、準備動作中の時間で十分足りる。そして、最初の128周期目以降は、シャッタメガネ133は、位相引き込み時のみクレードル131と無線通信を行う。これにより、最初の128周期までは有線接続により同期信号を受信するので、安定した同期信号の受信が可能である。
なお、シャッタメガネ133における周期情報とパルス幅情報の計測は、同期信号の受信開始とともに開始させることができる。
[本発明の第4の実施の形態]
図31は、本発明を適用した3次元立体映像視聴システムの第4の実施の形態を示している。
図31の3次元立体映像視聴システム151は、図5の第1の実施の形態と同一のテレビジョン受像機21、送信装置22、およびシャッタメガネ23に加えて、再生装置161を有する。
第1の実施の形態では、テレビジョン受像機21が同期信号を送信装置22に供給していた。これに対し、図31の3次元立体映像視聴システム151では、再生装置161が送信装置22に供給する。
再生装置161は、3次元立体映像データに基づく左眼用映像と右眼用映像の2次元映像データをテレビジョン受像機21に供給するとともに、その同期信号を送信装置22に供給する。再生装置161は、例えば、ハードディスクや光ディスクに記録されたコンテンツ(のデータ)を再生する記録再生装置や、パーソナルコンピュータ(PC)などで構成することができる。
図31の3次元立体映像視聴システム151によれば、3次元立体映像データに基づいて左眼用映像と右眼用映像を表示する機能および同期信号出力機能を有さない従来のテレビジョン受像機を、テレビジョン受像機21として採用することができる。
[位相ずれが許容範囲を超えたときの対処方法について]
ところで、上述した実施の形態では、位相ずれの許容範囲を、4msecのパルス幅の±10%、即ち、400μsecとして自走期間を決定したが、仮に自走期間終了後に、位相ずれが許容範囲を超えてしまっている場合の対処方法について説明する。
位相ずれが許容範囲を超えてしまっている状態は、例えば、想定以上に急激な温度変動が発生した場合、自走期間を誤って設定し、電源オフ時間が上述の設定値以上に長い場合等に発生し得る。そして、位相ずれが許容範囲を超えてしまっている状態では、タイミング信号がテレビジョン受像機21に表示された3次元立体映像と同期しておらず、ユーザが立体的な映像として知覚できない。このような場合、例えば、以下の対処方法が可能である。
第1の対処方法としては、それまでの周期情報およびパルス幅情報をリセット(消去)し、再度、周期情報解析部43による周期情報とパルス幅情報の解析を行う方法である。即ち、第1の対処方法は、図26の位相引き込み処理を用いたタイミング信号生成処理から、図25のタイミング信号生成処理に切り替える方法である。
第2の対処方法としては、図27の周期情報保持部44Aにおいて、プリセット周期情報の他にプリセットパルス幅情報も予め記憶しておき、受信した同期信号による計測を行わず、プリセットの情報を用いてタイミング信号を生成する方法である。
例えば、自走期間終了後に再度受信された同期信号が自走カウンタ部45に供給され、自走カウンタ部45において、その供給された同期信号と自身が生成したタイミング信号との位相差が検出される。位相差の検出結果は周期情報解析部43に供給され、周期情報解析部43は、供給された位相差が予め記憶している位相差の許容範囲を超えていた場合、最初の周期情報計測時に選択したプリセット周期情報と、それに対応するプリセットパルス幅情報を供給する。
第2の対処方法では、測定をしない分だけ、復旧が早いという利点がある。
なお、自走期間の終了後に上述した第1または第2の対処方法を行う以外に、シャッタメガネ23に操作ボタン(スイッチ)を設け、操作ボタンがユーザによって操作されたとき、第1または第2の対処方法を行うようにすることも可能である。位相ずれが大きい場合には、ユーザが立体的な映像として3次元立体映像を知覚できないか、もしくは多少の違和感を感じるはずである。そのような場合に、ユーザが操作ボタンを操作することにより、シャッタメガネ23が第1または第2の対処方法を行う。従って、位相ずれの許容範囲とは関係なく、ユーザが所望のタイミングでタイミング信号の再生成を指示することも可能である。
また、シャッタメガネ23の傾きを検出する3軸センサをシャッタメガネ23内部に設け、シャッタメガネ23が所定以上の傾きとなったときに、周期情報解析部43による周期情報とパルス幅情報の計測を開始させるようにすることができる。この場合、ユーザが頭を傾けるなどの動作をすることにより、タイミング信号の再生成を指示することができ、操作性を向上させることができる。
本明細書において、フローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
11 3次元立体映像視聴システム, 21 テレビジョン受像機, 22 送信装置, 23 シャッタメガネ, 31 受信部, 32 判別部, 33 タイミング生成部, 34 スイッチ部, 35 シャッタ駆動部, 36 シャッタ部, 41 発振器部, 42 制御部, 43 周期情報解析部, 44,44A 周期情報保持部, 45 自走カウンタ部, 61 選択部, 62 補正整数周期演算部, 101 3次元立体映像視聴システム, 111 テレビジョン受像機, 112 シャッタメガネ, 121 3次元立体映像視聴システム, 131 クレードル, 133 シャッタメガネ, 151 3次元立体映像視聴システム, 161 再生装置

Claims (15)

  1. 送信装置が送信した信号であって、左眼用映像と右眼用映像の表示に同期するための一定周期の同期信号を受信する受信手段と、
    前記受信手段により受信された前記同期信号の周期を計測する周期情報解析手段と、
    前記周期情報解析手段の計測結果である周期情報に基づいて、前記左眼用映像と右眼用映像の表示に同期するように左眼用シャッタと右眼用シャッタを駆動するためのタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、
    前記受信手段への電源供給をオンまたはオフする電源供給選択手段と、
    前記周期情報解析手段が前記同期信号の周期を計測した後に前記受信手段への電源供給をオフする期間である自走期間が、前記同期信号と前記タイミング信号との許容誤差から予め計算されて設定されており、前記周期情報解析手段が前記同期信号の周期を計測した後に、前記自走期間だけ前記電源供給選択手段をオフさせる制御を行う制御手段と
    を備える受信装置。
  2. 前記周期情報解析手段は、前記同期信号の周期を、所定の周期数の前記同期信号の周期の平均値として算出する
    請求項1に記載の受信装置。
  3. 前記所定の周期数は、2の累乗の周期数であり、
    前記周期情報解析手段は、ビットシフトにより、前記平均値を算出する
    請求項2に記載の受信装置。
  4. 前記周期情報解析手段は、前記所定の周期数となるまで周期数をカウントして前記同期信号の周期の平均値を算出し、周期数が前記所定の周期数となるまでカウントする途中で1周期のみの瞬断が発生した場合には、瞬断がないものとして周期数をインクリメントする
    請求項2または3に記載の受信装置。
  5. 前記周期情報に対応するプリセット周期情報を、複数の周期について予め記憶し、記憶している複数の前記プリセット周期情報のうち、前記周期情報解析手段の計測結果に最も近いプリセット周期情報を選択する選択手段をさらに備え、
    前記タイミング信号生成手段は、選択された前記プリセット周期情報を用いて、前記タイミング信号を生成する
    請求項1乃至4のいずれかに記載の受信装置。
  6. 前記周期情報解析手段の計測結果、または、前記選択手段により選択された前記プリセット周期情報を、整数値に変換した補正整数周期を算出する周期情報変換手段をさらに備え、
    前記タイミング信号生成手段は、前記補正整数周期に基づいて、前記タイミング信号を生成する
    請求項5に記載の受信装置。
  7. 前記周期情報変換手段により算出される前記補正整数周期は、整数部分と小数部分とからなる前記周期情報若しくは前記プリセット周期情報のうちの前記整数部分そのものの値か、または、前記整数部分に1を加えた値である
    請求項6に記載の受信装置。
  8. 受信すべき同期信号の周期とパルス幅に基づいて、前記受信手段により受信された同期信号が正常であるかを判別する判別手段をさらに備える
    請求項1乃至7のいずれかに記載の受信装置。
  9. 前記タイミング信号生成手段は、前記同期信号と前記タイミング信号の位相を同期させる位相引き込み処理も行う
    請求項1乃至8のいずれかに記載の受信装置。
  10. 3次元立体映像を知覚させるための左眼用映像と右眼用映像の切り替え信号としての同期信号を送信装置から受信する受信手段と、
    前記受信手段により受信された前記同期信号の周期を計測する周期情報解析手段と、
    前記周期情報解析手段の計測結果である周期情報に基づいて、左眼用シャッタおよび右眼用シャッタを駆動するためのタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、
    前記受信手段への電源供給をオンまたはオフする電源供給選択手段と、
    前記周期情報解析手段が前記同期信号の周期を計測した後に前記受信手段への電源供給をオフする期間である自走期間が、前記同期信号と前記タイミング信号との許容誤差から予め計算されて設定されており、前記周期情報解析手段が前記同期信号の周期を計測した後に、前記自走期間だけ前記電源供給選択手段をオフさせる制御を行う制御手段と、
    前記タイミング信号生成手段により生成されたタイミング信号に基づいて、前記右眼用シャッタおよび左眼用シャッタを駆動する駆動手段と
    を備えるシャッタメガネ。
  11. 前記受信手段は、赤外線または電波により、前記同期信号を前記送信装置から受信する
    請求項10に記載のシャッタメガネ。
  12. 前記送信装置と電気的に接続可能な接続手段をさらに備え、
    前記受信手段は、最初に前記周期情報解析手段が前記同期信号の周期を計測する期間は前記接続手段を介して前記同期信号を受信する
    請求項10または11に記載のシャッタメガネ。
  13. ユーザが前記同期信号の周期の計測開始を指示するための操作手段をさらに備え、
    前記周期情報解析手段は、前記操作手段がユーザによって操作されたとき、前記同期信号の周期の計測を開始する
    請求項10乃至12のいずれかに記載のシャッタメガネ。
  14. 前記シャッタメガネの傾きを検出する検出手段をさらに備え、
    前記周期情報解析手段は、前記シャッタメガネが所定以上の傾きとなったとき、前記同期信号の周期の計測を開始する
    請求項10乃至13のいずれかに記載のシャッタメガネ。
  15. 左眼用映像と右眼用映像の表示に同期するための一定周期の同期信号を送信する送信手段
    を備える送信装置と、
    前記送信装置が送信した前記同期信号を受信する受信手段と、
    前記受信手段により受信された前記同期信号の周期を計測する周期情報解析手段と、
    前記周期情報解析手段の計測結果である周期情報に基づいて、前記左眼用映像と右眼用映像の表示に同期するように左眼用シャッタと右眼用シャッタを駆動するためのタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、
    前記受信手段への電源供給をオンまたはオフする電源供給選択手段と、
    前記周期情報解析手段が前記同期信号の周期を計測した後に前記受信手段への電源供給をオフする期間である自走期間が、前記同期信号と前記タイミング信号との許容誤差から予め計算されて設定されており、前記周期情報解析手段が前記同期信号の周期を計測した後に、前記自走期間だけ前記電源供給選択手段をオフさせる制御を行う制御手段と
    を備える受信装置と
    からなる送受信システム。
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