JP5619042B2

JP5619042B2 - 画像表示装置及び画像表示方法

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Publication number: JP5619042B2
Application number: JP2012012427A
Authority: JP
Inventors: 栄一鍛治; 伊藤　広; 広伊藤
Original assignee: Eizo Corp
Current assignee: Eizo Corp
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2032-01-24
Also published as: JP2013152301A

Description

本発明は、複数の入力画像に基づいてモノクロームの立体視用の画像表示を行う画像表示装置及び画像表示方法に関する。

近年、立体視用の画像を表示することができる画像表示装置が普及し始めている。立体視を実現するためには、画像表示装置が左目用及び右目用に視差のある画像を表示する必要がある。例えば画像表示装置は、画面の水平方向ラインに対して、垂直方向へ交互に左目用又は右目用の画像を表示する。また例えば画像表示装置は、画面の表示画素毎に左目用又は右目用の画像を交互に表示してもよい。

広く採用されている眼鏡式立体視方式では、例えば画像表示装置の画面に偏光方向が異なる偏光フィルタを水平ライン毎に交互に配し、これに対応した偏光フィルタが左右に配された眼鏡をユーザが装着することによって、ユーザが左右の目で視差のある画像を見ることを可能とし、立体視を実現している。また裸眼立体視方式では、例えば画像表示装置の画面にレンチキュラレンズを配し、左目用及び右目用の画像に係る光をそれぞれ異なる方向へ出射させることによって、立体視を実現している。

上記のような立体視では、例えば画像表示装置が水平方向ライン毎に左目用又は右目用の画像を交互に表示する構成の場合、垂直方向の解像度が半分に低減されるという問題がある。また例えば表示画素毎に左目用又は右目用の画像を交互に表示する構成であっても、同様に解像度が低下する。

特許文献１においては、１つの表示画素がＮ個のＮ視点用サブ画素から構成される表示パネルと、視点毎にサブ画素の光線を振り分けるレンチキュラレンズとを有する画像表示装置が記載されている。即ち特許文献１の画像表示装置は、左右の２視点の場合、１つの表示画素が２個のサブ画素から構成され、２個のサブ画素にそれぞれ左目用又は右目用の画像を表示する構成である。これにより、立体視の解像度低下という上記の問題を解決することができる。

特開２００４−２８００５２号公報

一般的に、カラーの画像表示装置では、表示パネルの１つの表示画素が３つのサブ画素に分割され、各サブ画素にＲＧＢのカラーフィルタが配されている。モノクロームの画像表示装置は、カラーの表示パネルにてＲＧＢのカラーフィルタを廃し、３つのサブ画素を同階調（同画素値）で駆動する構成とすることで実現できる。このようにカラーの表示パネルと略同じ構造の表示パネルを利用してモノクロームの画像表示を行うことは、モノクローム用の表示パネルを別に製造する場合と比較して、画像表示装置のコストを低減できるという利点がある。

同様の理由により、モノクロームの立体視用の画像表示装置は、カラーの表示パネルと略同じ構造の表示パネルを利用して実現することがコスト低減のために好ましい。しかし特許文献１に記載の画像表示装置は、左右の２視点の場合、１つの表示画素が２個のサブ画素で構成されるため、１つの表示画素が３個のサブ画素で構成されるカラーの表示パネルを利用できないという問題がある。即ち特許文献１に記載の画像表示装置は、視点の数とサブ画素の数とが同一であるか、又は、サブ画素の数が視点の数の自然数倍であるかのいずれかの構成でなければならないという問題がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、視点の数とサブ画素の数とが同一でない場合であっても、解像度低下を招かないモノクロームの立体視を実現できる画像表示装置及び画像表示方法を提供することにある。また本発明の他の目的とするところは、カラーの表示パネルと略同じ構造の表示パネルを利用して、解像度低下を招かないモノクロームの立体視を実現できる画像表示装置及び画像表示方法を提供することにある。

本発明に係る画像表示装置は、モノクロームの複数の表示画素がマトリクス状に配された画像表示部を備え、複数の画素でそれぞれ構成されたＮ視点用（Ｎは２以上の自然数）のＮ個の入力画像に基づいて、前記画像表示部に立体視用の画像表示を行う画像表示装置において、前記表示画素は、縦方向又は横方向に並設された２Ｍ＋１個（Ｍは自然数、２Ｍ＋１＞Ｎ）のサブ画素をそれぞれ含み、前記Ｎ個の入力画像から得たＮ個の画素の画素値に応じて、１個の前記表示画素内の２Ｍ＋１個のサブ画素を駆動する駆動部と、前記表示画素からの光が入射し、該光を前記サブ画素毎にＮ視点用光のいずれか一視点用光として出射する光学素子とを備え、前記駆動部は、前記入力画像から得た１個の画素の画素値を複数個のサブ画素に分配し、該複数個のサブ画素の画素値の合計が前記１個の画素の画素値に等しくなるように、前記複数個のサブ画素を駆動すると共に、並設方向に前記サブ画素の画素値の分布が前記表示画素内で対称的となるように、前記表示画素内の２Ｍ＋１個のサブ画素を駆動するようにしてあることを特徴とする。

また、本発明に係る画像表示装置は、モノクロームの複数の表示画素がマトリクス状に配された画像表示部を備え、複数の画素でそれぞれ構成された２個の入力画像に基づいて、前記画像表示部に立体視用の画像表示を行う画像表示装置において、前記表示画素は、縦方向又は横方向に並設された３個のサブ画素をそれぞれ含み、前記２個の入力画像から得た２個の画素の画素値に応じて、１個の前記表示画素内の３個のサブ画素を駆動する駆動部と、前記表示画素からの光が入射し、該光を左目用光又は右目用光のいずれかとして出射する光学素子とを備え、前記駆動部は、前記入力画像から得た１個の画素の画素値を２個のサブ画素に分配し、該２個のサブ画素の画素値の合計が前記１個の画素の画素値に等しくなるように、前記２個のサブ画素を駆動すると共に、並設方向に前記サブ画素の画素値の分布が前記表示画素内で対称的となるように、前記表示画素内の３個のサブ画素を駆動するようにしてあることを特徴とする。

また、本発明に係る画像表示装置は、前記駆動部が、一方の入力画像の画素に基づくサブ画素の駆動と、他方の入力画像の画素に基づくサブ画素の駆動とを、前記サブ画素の並設方向について交互に行うようにしてあることを特徴とする。

また、本発明に係る画像表示装置は、前記光学素子が、前記並設方向に隣り合う２つのサブ画素に跨って設けられたレンチキュラレンズであることを特徴とする。

また、本発明に係る画像表示装置は、前記光学素子が、前記サブ画素毎に設けられた偏光フィルタであることを特徴とする。

また、本発明に係る画像表示方法は、モノクロームの複数の表示画素がマトリクス状に配され、該表示画素が縦方向又は横方向に並設された２Ｍ＋１個のサブ画素をそれぞれ含む画像表示部を有し、複数の画素でそれぞれ構成されたＮ視点用のＮ個の入力画像から得たＮ個の画素の画素値に応じて、１個の前記表示画素内の２Ｍ＋１個のサブ画素を駆動し、前記表示画素からの光を前記サブ画素毎にＮ視点用光のいずれか一視点用光として出射する画像表示装置にて立体視用の画像表示を行う画像表示方法であって、前記入力画像から得た１個の画素の画素値を複数個のサブ画素に分配し、該複数個のサブ画素の画素値の合計が前記１個の画素の画素値に等しくなるように、前記複数個のサブ画素の画素値を定めると共に、並設方向に前記サブ画素の画素値の分布が前記表示画素内で対称的となるように、前記表示画素内の２Ｍ＋１個のサブ画素の画素値を定めることを特徴とする。

本発明においては、複数視点用（Ｎ視点用）のＮ個の入力画像に基づき、１つの表示画素が２Ｍ＋１個（ただし２Ｍ＋１＞Ｎである）のサブ画素で構成されたモノクロームの画像表示部を用いて、立体視用の画像表示を行う。サブ画素は、表示画素内において縦方向又は横方向に並設される。
１つの表示画素について、この表示画素に表示すべき画素として、Ｎ個の入力画像からＮ個の画素を取得することができる。表示画素中の２Ｍ＋１個のサブ画素は、取得したＮ個の画素のうちのいずれかの画素の画素値に応じてそれぞれ駆動される。２Ｍ＋１＞Ｎであるため、取得したＮ個の画素を２Ｍ＋１個のサブ画素に１対１で対応させた場合、サブ画素に余りが生じる。よっていくつかのサブ画素は、１つの画素の画素値に応じて複数個が駆動されるか、又は、駆動されないかのいずれかの制御がなされる。
このときに画像表示装置は、表示画素内の画素値（輝度）の分布が、サブ画素の並設方向に関して対称的となるように、Ｎ個の画素に基づく２Ｍ＋１個のサブ画素の駆動を行う。また画像表示装置は、１つの画素の画素値に応じて複数個のサブ画素を駆動する場合には、この複数個のサブ画素の画素値の合計が、もとの画素の画素値に等しくなるように、複数個のサブ画素を駆動する。
複数個のサブ画素を有する表示画素から発した光は、光学素子によってＮ視点用の光に分離される。即ち各サブ画素が発する光は、Ｎ視点用の光のいずれか一視点用の光として光学素子により出射される。これにより画像表示装置は、視点数より多いサブ画素を利用して、解像度低下を招かないモノクロームの立体視用画像表示を行うことができる。

また、本発明においては、左目用及び右目用の２つの入力画像に基づき、１つの表示画素が３個のサブ画素で構成されたモノクロームの画像表示部を用いて、立体視用の画像表示を行う。サブ画素は、表示画素内において縦方向又は横方向に並設される。
１つの表示画素について、この表示画素に表示すべき画素として、２つの入力画像から２個の画素を取得することができる。表示画素中の３個のサブ画素は、取得した２個の画素のいずれか一方の画素の画素値に応じてそれぞれ駆動される。取得した２個の画素を３個のサブ画素に１対１で対応させた場合、サブ画素が１つ余る。よって、１つの画素の画素値に応じて２個のサブ画素を駆動するか、又は、１個のサブ画素を駆動しないかのいずれかの制御を行う必要がある。
このときに画像表示装置は、表示画素内の画素値（輝度）の分布が、サブ画素の並設方向に関して対称的となるように、２個の画素に基づく３個のサブ画素の駆動を行う。また画像表示装置は、１つの画素の画素値に応じて２個のサブ画素を駆動する場合には、この２個のサブ画素の画素値の合計が、もとの画素の画素値に等しくなるように、２個のサブ画素を駆動する。
表示画素から発した光は、光学素子によって左目用光及び右目用光の２視点用の光に分離される。即ち各サブ画素が発する光は、左目用光又は右目用光のいずれかとして光学素子により出射される。これにより画像表示装置は、１つの表示画素に含まれる３個のサブ画素を利用して、解像度低下を招かないモノクロームの立体視用画像表示を行うことができる。

１つの表示画素内で縦方向又は横方向にサブ画素を並設した場合、画像表示部の縦方向又は横方向のラインには解像度の３倍のサブ画素が並ぶこととなる。そこで本発明においては、サブ画素の並設方向について、一方の入力画像の画素に基づくサブ画素の駆動と、他方の入力画像の画素に基づくサブ画素の駆動とを交互に行う。
これにより、左目用の入力画像の画素と右目用の入力画像の画素とを、偏りなく画像表示部の表示画素に割り当てることができる。なおこの構成では、例えば一の表示画素内において左目用の入力画像の画素に基づいて２つのサブ画素が駆動された場合、並設方向の隣の表示画素内においては右目用の入力画像の画素に基づいて２つのサブ画素が駆動されることとなる。

上記のようにサブ画素を並設方向に交互に駆動する構成では、隣り合う２つのサブ画素は異なる入力画像の画素に基づく駆動がなされている。そこで本発明においては、並設方向に隣り合う２つのサブ画素に跨ってレンチキュラレンズを設ける。これにより、レンチキュラレンズが左目用光と右目用光とを分離することができる。

また、本発明においては、２つの入力画像の画素に基づいて１つの表示画素に含まれる３個のサブ画素を駆動する場合に、中央のサブ画素を用いずに、両側の２つのサブ画素を用いる。例えばサブ画素が横方向に並設されている場合、左目用の入力画像の画素に基づいて左端のサブ画素を駆動し、右目用の入力画像の画素に基づいて右端のサブ画素を駆動し、中央のサブ画素を駆動しない。これにより、左目用の入力画像の画素と右目用の入力画像の画素とを、偏りなく画像表示部の表示画素に割り当てることができる。

上記のように中央のサブ画素を用いずに両端のサブ画素を駆動する構成では、表示画素毎に両側の２つのサブ画素に跨ってレンチキュラレンズを設ける。これにより、レンチキュラレンズが左目用光と右目用光とを分離することができる。

また、本発明においては、サブ画素毎に偏光フィルタを設ける。これにより、各サブ画素が発する光を左目用光と右目用光とに分離することができる。

本発明による場合は、表示画素内の画素値（輝度）の分布がサブ画素の並設方向に関して対称的となるように、且つ、１つの画素の画素値に応じて複数個のサブ画素を駆動する場合に、この複数個のサブ画素の画素値の合計がもとの画素の画素値に等しくなるように、Ｎ個の画素に基づく２Ｍ＋１個のサブ画素の駆動を行う。これにより画像表示装置は、視点数Ｎより多い２Ｍ＋１個のサブ画素を利用して、解像度低下を招かないモノクロームの立体視用画像表示を行うことができる。またＮ＝２、２Ｍ＋１＝３の場合、画像表示装置は、カラーの表示パネルと略同じ構造の表示パネルを利用して、解像度低下を招かないモノクロームの立体視を実現できる。

本発明に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る液晶パネルの構成を示す模式図である。立体視の画像表示を行う場合のサブ画素の駆動方法を説明するための模式図である。３視点の入力画像及び５個のサブ画素を有する画像表示装置によるサブ画素の駆動方法を説明するための模式図である。実施の形態１の変形例に係る液晶パネルの構成を示す模式図である。実施の形態２に係る画像表示装置によるサブ画素の駆動方法を説明するための模式図である。実施の形態２の変形例に係る液晶パネルの構成を示す模式図である。

（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。図において１は、立体視用の画像表示が可能な画像表示装置であり、ＰＣ５から入力される画像信号に基づいて液晶パネル１７に画像表示を行うものである。ユーザは、左右にそれぞれ異なる偏光フィルタが設けられた立体視用眼鏡９を装着して液晶パネル１７に表示された画像を見ることによって、立体視が実現される。なお画像表示装置１は、立体視ではない通常の画像表示を行うことも可能である。

画像表示装置１は、制御部１０、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、操作部１３、画像入力部１４、画像処理部１５、パネル駆動部１６、液晶パネル１７、ライト駆動部１８及びバックライト１９等を備えて構成されている。制御部１０は、具体的にはＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（MicroProcessing Unit）等の演算処理装置にて構成され、ＲＯＭ１２に記憶された制御プログラムを読み出して実行することにより種々の処理を行うことができる。制御部１０は、画像表示装置１内の各部と情報の授受を行ってこれら各部の動作を制御することにより、液晶パネル１７に画像を表示するための種々の制御処理を実行する。

ＲＡＭ１１は、例えばＳＲＡＭ（Static RAM）又はＤＲＡＭ（Dynamic RAM）等のデータ書き換え可能なメモリ素子により構成されており、一時的なデータを記憶することができる。例えばＲＡＭ１１は、制御部１０が行う種々の制御処理の演算過程などで発生したデータを一時的に記憶する。ＲＯＭ１２は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ素子により構成され、制御部１０の動作に必要な制御プログラムと、その他の種々のデータ（図示は省略する）とが予め記憶されている。

操作部１３は、ユーザが画像表示装置１を操作するための各種のファンクションキーなどを有している。例えば、液晶パネル１７の画像表示の明るさ（ブライトネス）を変更するためのキー、又は画像表示のカラーバランスを変更するためのキー等のように、画像表示装置１の表示特性を設定するための設定キーが操作部１３に設けられている。操作部１３は、これらのファンクションキーに対するユーザの操作を受け付けて制御部１０へ通知し、制御部１０は操作部１３からの通知に応じて各部の動作を制御することができる。

画像入力部１４は、ＰＣ５などの外部機器に信号ケーブルを介して接続される接続端子を有しており、ＰＣ５から入力される画像信号を取得し、この画像信号を画像処理部１５へ与える。立体視用の画像表示を行う場合、ＰＣ５は左目用の画像と右目用の画像とを画像表示装置１へ入力する必要がある。ただしＰＣ５と画像表示装置１とは１本の信号ケーブルを介して接続されるため、この信号ケーブルを利用して例えば左目用の画像と右目用の画像とを交互にＰＣ５が画像表示装置１へ入力する。画像入力部１４は、ＰＣ５から入力された画像信号に基づき、左目用の画像と右目用の画像とを分離して画像処理部１５へ与える。ただし左目用の画像と右目用の画像との分離は画像処理部１５にて行ってもよい。

画像処理部１５は、制御部１０の制御に応じて、画像入力部１４から与えられた画像に対してガンマ補正、明るさ調整又はカラーバランス調整等の種々の画像処理を施し、画像処理後の画像をパネル駆動部１６へ与える。立体視用の画像表示を行う場合、画像処理部１５は左目用の画像及び右目用の画像に対してそれぞれ画像処理を行う。画像処理部１５からの２つの入力画像に応じてパネル駆動部１６が液晶パネル１７を駆動することにより、画像表示装置１はＰＣ５からの画像信号に基づく立体視用の画像表示を行うことができる。

図２は、実施の形態１に係る液晶パネル１７の構成を示す模式図であり、液晶パネル１７の一部を拡大した構成を示してある。本実施の形態に係る画像表示装置１は、モノクロームの画像表示を行うものである。このため液晶パネル１７は、モノクロームの複数の表示画素７（図２の太線枠参照）がマトリクス状に配された構成をなしている。また液晶パネル１７の１つの表示画素７は、３つのサブ画素７Ｌ又は７Ｒで構成されている。１つの表示画素７は略正方形をなし、各サブ画素７Ｌ、７Ｒは表示画素７を横方向（水平方向）に３等分した縦長の略長方形をなしている。液晶パネル１７は、このサブ画素毎に階調制御が可能なように構成されている。

なおこの構成は、カラーの液晶パネルの構成と略同じである。カラーの液晶パネルは、１つの表示画素がＲＧＢの各色に割り当てられた３つのサブ画素で構成されている。即ち、本実施の形態の液晶パネル１７は、カラーの液晶パネルの各サブ画素に設けられるカラーフィルタを廃した構成である。

また液晶パネル１７の表面には、表示画素のサブ画素毎に、偏光フィルタが設けられている。偏光フィルタは、特定方向へ振動する光を透過させることによって、光の振動方向を一の方向へ偏らせるフィルタである。液晶パネル１７には、方向が異なる２種の偏光フィルタが、サブ画素毎に横方向へ交互に配されている。なお図２においては、２種の偏光フィルタをそれぞれ異なるハッチングを付して表している。また図２においては、水平方向に２種の偏光フィルタを交互に配し、垂直方向には同じ偏光フィルタを配した構成を図示してあるが、これに限るものではなく、垂直方向にも２種の偏光フィルタを交互に配してよい。

またこの２種の偏光フィルタは、立体視用眼鏡９の左右にも設けられている。立体視用眼鏡９の左側の偏光フィルタと同じものが設けられたサブ画素を、図２において幅狭のハッチングを付したサブ画素７Ｌとし、立体視用眼鏡９の右側の偏光フィルタと同じものが設けられたサブ画素を、図２において幅広のハッチングを付したサブ画素７Ｒとしてある。サブ画素７Ｌは左目用の画像を表示するために用いられ、サブ画素７Ｒは右目用の画像を表示するために用いられる。

パネル駆動部１６は、画像処理部１５から与えられた入力画像に応じて液晶パネル１７を駆動するための駆動信号を出力する。立体視の画像表示を行う場合、パネル駆動部１６は、左目用の入力画像に応じて液晶パネル１７のサブ画素７Ｌを駆動し、右目用の入力画像に応じてサブ画素７Ｒを駆動する（立体視の画像表示を行う場合のサブ画素７Ｌ、７Ｒの駆動方法の詳細は後述する）。なお立体視ではない通常の画像表示を行う場合、パネル駆動部１６は、画像処理部１５から与えられる１つの入力画像に応じて、液晶パネル１７の１つの表示画素７に含まれる３つのサブ画素７Ｌ及び７Ｒを同階調となるように駆動する。

バックライト１９は、画像表示装置１内にて液晶パネル１７の背面側に配設されており、ライト駆動部１８から与えられる出力電圧により駆動される。ライト駆動部１８は、制御部１０の制御に応じて、バックライト１９への出力電圧を調整する。これにより、例えばユーザが操作部１３を操作して設定したブライトネス設定に応じて、ライト駆動部１８に出力電圧を調整させて、バックライト１９の輝度を調整することができる。

詳しくは、液晶パネル１７は、一対のガラス基板が対向配置され、その間隙内に液晶物質である液晶層が形成された構造をなしている。一方のガラス基板には、複数の画素電極と、画素電極のそれぞれにドレインを接続したＴＦＴ（Thin Film Transistor）とが設けられ、他方のガラス基板には共通電極が設けられている。各ＴＦＴのゲート及びソースは、パネル駆動部１６から駆動信号がそれぞれ入力されている。パネル駆動部１６は、液晶パネル１７が有する多数のＴＦＴのゲートに対して入力画像に応じた選択的な電圧印加を行うと共に、ＴＦＴのソースに対して入力画像に応じた電圧値で電圧を印加する。これにより液晶パネル１７は、パネル駆動部１６からゲートに印加される電圧によって各サブ画素７Ｌ、７ＲのＴＦＴのオン／オフが制御され、パネル駆動部１６から入力される出力電圧が各サブ画素７Ｌ、７ＲのＴＦＴに印加されることにより、液晶物質の電気光学特性によって決定される光透過率が制御されて、バックライト１９からの光の透過が調整され、所望の画像を階調表示することができる。

図３は、立体視の画像表示を行う場合のサブ画素７Ｌ、７Ｒの駆動方法を説明するための模式図である。なお図３においては、右目用入力画像の一の水平ラインに含まれる６つの画素を上段に示し、この画素の画素値をＲ１〜Ｒ６としてある。同様に、左目用入力画像の一の水平ラインに含まれる６つの画素を図３の中央に示し、この画素の画素値をＬ１〜Ｌ６としてある。また図３の下段には、液晶パネル１７の一の水平ラインに含まれる６つの表示画素７を示してある。各表示画素７は３つのサブ画素７Ｌ又は７Ｒを有しており、液晶パネル１７の水平ラインには、左目用入力画像を表示するためのサブ画素７Ｌと、右目用入力画像を表示するためのサブ画素７Ｒとが交互に並べて配されている。

画像表示装置１の液晶パネル１７を駆動するパネル駆動部１６には、立体視の画像表示を行う場合に、画像処理部１５から左目用入力画像及び右目用入力画像の２つの画像が与えられる。液晶パネル１７の縦横のサイズ（表示画素数）、左目用入力画像の縦横のサイズ、及び、右目用入力画像の縦横のサイズは等しい。このためパネル駆動部１６は、液晶パネル１７の１つの表示画素７に関して、左目用入力画像及び右目用入力画像からそれぞれ対応する１つの画素を取得することができ、取得した２つの画素の画素値に応じて対応する表示画素７に含まれる３つのサブ画素７Ｌ又は７Ｒを駆動する。

例えば表示画素７に２つのサブ画素７Ｌ及び１つのサブ画素７Ｒが含まれる場合、サブ画素７Ｌ及び７Ｒは横方向へ交互に配されているため、表示画素７内では横方向の中央に１つのサブ画素７Ｒが配され、その左右にサブ画素７Ｌがそれぞれ配される。パネル駆動部１６は、中央のサブ画素７Ｒを、右目用入力画像の画素値に応じた駆動信号で駆動し、この画素値に応じた階調表示をサブ画素７Ｒにて行う。またパネル駆動部１６は、左右の２つのサブ画素７Ｌを、左目用入力画像の画素値の１／２倍に応じた駆動信号で駆動し、画素値の１／２倍の階調表示を各サブ画素７Ｌにて行う。

また例えば表示画素７に１つのサブ画素７Ｌ及び２つのサブ画素７Ｒが含まれる場合、サブ画素７Ｌ及び７Ｒは横方向へ交互に配されているため、表示画素７内では横方向の中央に１つのサブ画素７Ｌが配され、その左右にサブ画素７Ｒがそれぞれ配される。パネル駆動部１６は、中央のサブ画素７Ｌを、左目用入力画像の画素値に応じた駆動信号で駆動し、この画素値に応じた階調表示をサブ画素７Ｌにて行う。またパネル駆動部１６は、左右の２つのサブ画素７Ｒを、右目用入力画像の画素値の１／２倍に応じた駆動信号で駆動し、画素値の１／２倍の階調表示を各サブ画素７Ｒにて行う。

２つのサブ画素７Ｌ及び１つのサブ画素７Ｒを含む表示画素７と、１つのサブ画素７Ｌ及び２つのサブ画素７Ｒを含む表示画素７とは、液晶パネル１７の横方向に交互に配されている。このためパネル駆動部１６は、上記の２つの駆動方法を液晶パネル１７の横方向へ交互に適用し、液晶パネル１７の全サブ画素７Ｌ及び７Ｒの駆動を行う。

このようにパネル駆動部１６は、１つの表示画素７内について、中央のサブ画素７Ｌ又は７Ｒを入力画像の画素値に応じた駆動信号で駆動し、左右のサブ画素７Ｌ又は７Ｒを入力画像の画素値の１／２倍に応じた駆動信号で駆動する。即ちパネル駆動部１６は、１つの表示画素７内について、画素値の分布が左右対称となるように、サブ画素７Ｌ及び７Ｒの駆動を行う。またパネル駆動部１６は、１つの表示画素７内について、入力画像の１つの画素の画素値に基づいて２つのサブ画素７Ｌ又は７Ｒを駆動する場合、２つのサブ画素７Ｌ又は７Ｒの画素値の合計が入力画像の画素の画素値に等しくなるように、２つのサブ画素７Ｌ又は７Ｒの駆動を行う。

これにより液晶パネル１７の１つの表示画素７では、左目用入力画像の画素に基づく駆動と、右目用入力画像の画素に基づく駆動とが等しく行われ、１つの表示画素７にて左右用の２つの画素に基づく駆動を行うことができる。よって画像表示装置１は、左目用入力画像及び右目用入力画像の解像度を低下させることなく、立体視用の画像表示を液晶パネル１７にて行うことができる。

以上の構成の画像表示装置１は、１つの表示画素７が３個のサブ画素７Ｌ又は７Ｒで構成されたモノクロームの液晶パネル１７を用いて、立体視用の画像表示を行うものである。表示画素７内において３個のサブ画素７Ｌ及び７Ｒは横方向に並設され、液晶パネル１７の横方向のラインについては、左目用入力画像の表示を行うサブ画素７Ｌと、右目用入力画像の表示を行うサブ画素７Ｒとを交互に配する。パネル駆動部１６は、１つの表示画素７に表示すべき画素として、左目用入力画像及び右目用入力画像からそれぞれ画素を取得し、取得した２個の画素のいずれか一方の画素の画素値に応じて各サブ画素７Ｌ又は７Ｒを駆動する。このときにパネル駆動部１６は、表示画素７内の画素値（輝度）の分布が横方向に関して対称となるように、２個の画素に基づく３個のサブ画素７Ｌ及び７Ｒの駆動を行う。またパネル駆動部１６は、１つの画素の画素値に応じて２個のサブ画素７Ｌ又は７Ｒの駆動を行う場合、この２個のサブ画素７Ｌ又は７Ｒの画素値の合計が、もとの画素の画素値に等しくなるように、２個のサブ画素７Ｌ又は７Ｒを駆動する。また液晶パネル１７にはサブ画素７Ｌ及び７Ｒ毎に偏光フィルタを設け、各サブ画素７Ｌ及び７Ｒが発する光を左目用光又は右目用光のいずれかとして出射する（サブ画素７Ｌからの光を左目用光として偏光して出射し、サブ画素７Ｒからの光を右目用光として偏光して出射する）。

これにより画像表示装置１は、液晶パネル１７の１つの表示画素７に含まれる３個のサブ画素７Ｌ及び７Ｒを利用して、左右の２視点の入力画像に基づき、解像度低下を招かないモノクロームの立体視用画像表示を行うことができる。また、左目用入力画像の表示を行うサブ画素７Ｌと、右目用入力画像の表示を行うサブ画素７Ｒとが交互に配されているため、画像表示装置１は、左目用入力画像の画素と右目用入力画像の画素とを、偏りなく液晶パネル１７の表示画素７に割り当てることができる。

なお、本実施の形態においては、液晶パネル１７の１つの表示画素を略正方形としたが、これに限るものではなく、長方形などであってよい。またサブ画素を横方向（水平方向）に並設する構成としたが、これに限るものではなく、縦方向（垂直方向）に並設してもよい。

また、本実施の形態においては、左右の２視点の入力画像に対して１つの表示画素７内に３個のサブ画素７Ｌ及び７Ｒが含まれる構成を例に説明を行ったが、入力画像の視点数及び表示画素７内のサブ画素数はこれらに限るものではない。本発明は、Ｎ視点のＮ個の入力画像に対して、１つの表示画素内に２Ｍ＋１個（ただし２Ｍ＋１＞Ｎ）のサブ画素を含む構成に適用可能である。

例えば、表示パネルが１つの表示画素内に５個のサブ画素を含む構成とし、画像表示装置１に向かって右側に位置するユーザの左右の２視点と、左側に位置するユーザの左右の２視点との合計４視点の４個の入力画像に対して、立体視用の画像表示を行う構成とすることができる。また右側のユーザの左目用の画像と左側のユーザの右目用の画像とを同じ画像とすることができれば、３視点の３個の入力画像に対して１つの表示画素内に５個のサブ画素を含む表示パネルにて立体視用の画像表示を行う構成としてもよい。このような構成とすることによって、ユーザの位置に適した立体視を実現できる。

このような場合も同様に、液晶パネル１７の横方向又は縦方向のラインについて、第１視点用のサブ画素〜第Ｎ視点用のサブ画素を順に配する。パネル駆動部１６は、パネル駆動部１６は、１つの表示画素に表示すべき画素として、第１視点用入力画像〜第Ｎ視点用入力画像からそれぞれ画素を取得し、取得したＮ個の画素のうちのいずれかの画素の画素値に応じて各サブ画素を駆動する。このときにパネル駆動部１６は、表示画素内の画素値（輝度）の分布が横方向又は縦方向に関して対称となるように、Ｎ個の画素に基づく２Ｍ＋１個のサブ画素の駆動を行う。またパネル駆動部１６は、１つの画素の画素値に応じて複数個のサブ画素の駆動を行う場合、この複数個のサブ画素の画素値の合計が、もとの画素の画素値に等しくなるように、複数個のサブ画素を駆動する。

図４は、３視点の入力画像及び５個のサブ画素を有する画像表示装置によるサブ画素の駆動方法を説明するための模式図である。なお図４においては、第１視点用入力画像の一の水平ラインに含まれる３つの画素を上段に示し、この画素の画素値をＡ１〜Ａ３としてある。同様に、第２視点用入力画像の一の水平ラインに含まれる３つの画素を図４の２段目に示し、この画素の画素値をＢ１〜Ｂ３としてある。第３視点用入力画像の一の水平ラインに含まれる３つの画素を図４の３段目に示し、この画素の画素値をＣ１〜Ｃ３としてある。また図４の下段には、液晶パネル１７の一の水平ラインに含まれる３つの表示画素を示してある。各表示画素は５つのサブ画素を有しており、液晶パネル１７の水平ラインには、第１視点用入力画像を表示するためのサブ画素と、第２視点用入力画像を表示するためのサブ画素と、第３視点用入力画像を表示するためのサブ画素とが順に繰り返して並べて配されている。

例えば表示画素に第１視点用の２つのサブ画素、第２視点用の２つのサブ画素及び第３視点用の１つのサブ画素が含まれる場合、これらのサブ画素は横方向へ順に繰り返して配されているため、１つの表示画素内では横方向の中央に第３視点用の１つのサブ画素が配され、その左右に第１視点用のサブ画素及び第２視点用のサブ画素がそれぞれ配される。パネル駆動部１６は、中央のサブ画素を、第３視点用入力画像の画素値に応じた駆動信号で駆動し、左右の第１視点用及び第２視点用のサブ画素を、第１視点用入力画像及び第２視点用入力画像の画素値の１／２倍に応じた駆動信号でそれぞれ駆動する。

パネル駆動部１６は、２つの第１視点用のサブ画素、１つの第２視点用のサブ画素及び２つの第３視点用のサブ画素を含む表示画素と、１つの第１視点用のサブ画素、２つの第２視点用のサブ画素及び２つの第３視点用のサブ画素を含む表示画素とについて、上記と同様の駆動を行う。２つの第１視点用のサブ画素、２つの第２視点用のサブ画素及び１つの第３視点用のサブ画素を含む表示画素と、２つの第１視点用のサブ画素、１つの第２視点用のサブ画素及び２つの第３視点用のサブ画素を含む表示画素と、１つの第１視点用のサブ画素、２つの第２視点用のサブ画素及び２つの第３視点用のサブ画素を含む表示画素とは、液晶パネル１７の横方向に順に繰り返して配されている。このためパネル駆動部１６は３つの駆動方法を順に繰り返し適用することによって、液晶パネル１７の全サブ画素の駆動を行う。

各サブ画素が発する光は、偏光フィルタによりＮ視点用光のうちのいずれか一視点用光として出射される。これにより画像表示装置１は、視点数より多いサブ画素を利用して、解像度低下を招かないモノクロームの立体視用画像表示を行うことができる。なお、図４においては、例えば左下の表示画素について、１／２倍のＡ１、１／２倍のＢ１、Ｃ１、１／２倍のＡ１、１／２倍のＢ１の順にサブ画素を並設したが、これに限るものではなく、例えば１／２倍のＡ１、１／２倍のＢ１、Ｃ１、１／２倍のＢ１、１／２倍のＡ１の順にサブ画素を並設してもよい。その他の表示画素についても同様である。

（変形例）
上述の実施の形態１の画像表示装置１は、各サブ画素７Ｌ及び７Ｒに偏光フィルタをそれぞれ設け、対応する偏光フィルタが左右に設けられた立体視用眼鏡９をユーザが用いることによって立体視を実現する構成である。本発明は眼鏡式立体視方式のみでなく、裸眼立体視方式の画像表示装置についても適用可能であり、以下に変形例として裸眼立体視方式の画像表示装置１の構成を説明する。図５は、実施の形態１の変形例に係る液晶パネル１７の構成を示す模式図である。

変形例に係る画像表示装置１の液晶パネル１７は、サブ画素７Ｌ及び７Ｒの配置は図２及び図３に示したものと同じ構成である。ただし変形例の液晶パネル１７の表面には、サブ画素７Ｌ及び７Ｒ毎の偏光フィルタが設けられておらず、その代わりにレンチキュラレンズ８が設けられている。レンチキュラレンズ８は、特定方向（横方向）にのみ曲率を有し、平面視が略矩形をなす光学部材（いわゆる、かまぼこ型のレンズ）である。液晶パネル１７は横方向のラインにサブ画素７Ｌ及び７Ｒが交互に配されているが、レンチキュラレンズ８は隣り合う一組のサブ画素７Ｌ及び７Ｒ毎に設けられている。すなわちレンチキュラレンズ８は、隣り合う２つのサブ画素７Ｌ及び７Ｒに跨って、液晶パネル１７の表面に複数設けられている。レンチキュラレンズ８は、隣り合う２つのサブ画素７Ｌ及び７Ｒから発した光を、それぞれ異なる方向へ屈折して出射する。これにより画像表示装置１のユーザは、左右の目にて視差のある画像を見ることができ、立体視が実現される。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係る画像表示装置１によるサブ画素の駆動方法を説明するための模式図である。なお図６においては、右目用入力画像の一の水平ラインに含まれる６つの画素を上段に示し、この画素の画素値をＲ１〜Ｒ６としてある。同様に、左目用入力画像の一の水平ラインに含まれる６つの画素を図６の中央に示し、この画素の画素値をＬ１〜Ｌ６としてある。また図３の下段には、液晶パネル１７の一の水平ラインに含まれる６つの表示画素７を示してある。各表示画素７は３つのサブ画素７Ｌ、７Ｃ及び７Ｒを有しており、液晶パネル１７の水平ラインには３つのサブ画素７Ｌ、７Ｃ及び７Ｒがこの順に繰り返し並べて配されている。

実施の形態２に係る画像表示装置１の液晶パネル１７は、各表示画素７が３つのサブ画素７Ｌ、７Ｃ及び７Ｒを有しているが、中央のサブ画素７Ｃは立体視の際に用いられない。このため、中央のサブ画素７Ｃには偏光フィルタを設けなくてよく、左右のサブ画素７Ｌ及び７Ｒにのみ偏光フィルタをそれぞれ設ければよい。

画像表示装置１のパネル駆動部１６は、液晶パネル１７の１つの表示画素７に関して、左目用入力画像及び右目用入力画像からそれぞれ対応する１つの画素を取得する。パネル駆動部１６は、左目用入力画像から取得した画素の画素値に応じて表示画素７内のサブ画素７Ｌを駆動し、右目用入力画像から取得した画素の画素値に応じて表示画素７内のサブ画素７Ｒを駆動する。パネル駆動部１６は、液晶パネル１７の全ての表示画素７について同様の駆動を行う。即ち実施の形態２のパネル駆動部１６は、実施の形態１のパネル駆動部１６と同様に、１つの表示画素７内について、画素値の分布が左右対称的となるように、サブ画素７Ｌ、７Ｃ及び７Ｒの駆動を行う。これにより液晶パネル１７の１つの表示画素７では、左目用入力画像の画素に基づく駆動と、右目用入力画像の画素に基づく駆動とが等しく行われ、１つの表示画素７にて左右用の２つの画素に基づく駆動を行うことができる。よって実施の形態２に係る画像表示装置１は、左目用入力画像及び右目用入力画像の解像度を低下させることなく、立体視用の画像表示を液晶パネル１７にて行うことができる。

以上の構成の実施の形態２に係る画像表示装置１は、実施の形態１に係る画像表示装置１と同様に、１つの表示画素７が３個のサブ画素７Ｌ、７Ｃ及び７Ｒで構成されたモノクロームの液晶パネル１７を用いて、立体視用の画像表示を行うものである。実施の形態２のパネル駆動部１６は、各表示画素７に含まれるサブ画素７Ｌ及び７Ｒについて、左目用入力画像から取得した画素の画素値に応じてサブ画素７Ｌを駆動し、右目用入力画像から取得した画素の画素値に応じてサブ画素７Ｒを駆動する。また液晶パネル１７にはサブ画素７Ｌ及び７Ｒ毎に偏光フィルタを設け、各サブ画素７Ｌ及び７Ｒが発する光を左目用光又は右目用光のいずれかとして出射する。これにより画像表示装置１は、液晶パネル１７の１つの表示画素７に含まれる３個のサブ画素７Ｌ、７Ｃ及び７Ｒの内の２個のサブ画素７Ｌ及び７Ｒを利用して、左右の２視点の入力画像に基づき、解像度低下を招かないモノクロームの立体視用画像表示を行うことができる。

また、実施の形態２においては、左右の２視点の入力画像に対して１つの表示画素７内に３個のサブ画素７Ｌ、７Ｃ及び７Ｒが含まれる構成を例に説明を行ったが、入力画像の視点数及び表示画素７内のサブ画素数はこれらに限るものではない。本発明は、Ｎ視点のＮ個の入力画像に対して、１つの表示画素内に２Ｍ＋１個（ただし２Ｍ＋１＞Ｎ）のサブ画素を含む構成に適用可能である。この場合も同様に、液晶パネル１７の表示画素７内に含まれる２Ｍ＋１個のサブ画素の内、Ｎ個のサブ画素のみを用い、残りのサブ画素は立体視の画像表示では用いない。このときにパネル駆動部１６は、表示画素内の画素値（輝度）の分布が横方向又は縦方向に関して対称的となるように、Ｎ個のサブ画素の駆動を行う。

（変形例）
上述の実施の形態２の画像表示装置１は、各サブ画素７Ｌ及び７Ｒに偏光フィルタをそれぞれ設け、対応する偏光フィルタが左右に設けられた立体視用眼鏡９をユーザが用いることによって立体視を実現する構成である。本発明は眼鏡式立体視方式のみでなく、裸眼立体視方式の画像表示装置についても適用可能であり、以下に変形例として裸眼立体視方式の画像表示装置１の構成を説明する。図７は、実施の形態２の変形例に係る液晶パネル１７の構成を示す模式図である。

変形例に係る画像表示装置１の液晶パネル１７は、サブ画素７Ｌ、７Ｃ及び７Ｒの配置は図６に示したものと同じ構成である。ただし変形例の液晶パネル１７の表面には、サブ画素７Ｌ及び７Ｒ毎の偏光フィルタが設けられておらず、その代わりにレンチキュラレンズ８が設けられている。レンチキュラレンズ８は、表示画素７毎に設けられ、各表示画素７内のサブ画素７Ｌ及び７Ｒに跨って設けられている。レンチキュラレンズ８は、各表示画素７内のサブ画素７Ｌ及び７Ｒから発した光を、それぞれ異なる方向へ屈折して出射する。これにより画像表示装置１のユーザは、左右の目にて視差のある画像を見ることができ、立体視が実現される。

上記の実施の形態では、ＰＣ５からの入力画像に対して画像表示装置１が入力画像の画素値をサブ画素に分配する画像処理を行う構成としたが、これに限るものではない。この画像処理をＰＣ５にて予め行い、処理済みの画像をＰＣ５から画像表示装置１へ入力する構成であってもよい。この場合に例えばＰＣ５は、各画素がそれぞれ１つの画素値を有するモノクロームの左目用入力画像及び右目用入力画像から、各画素がサブ画素に相当する３つの画素値をそれぞれ有するモノクロームの立体視用画像を生成して画像表示装置１へ入力する。ＰＣ５は、図３と同様の方法で、左目用入力画像の１つの画素値と右目用入力画像の１つの画素値とに基づいて、立体視用画像の１つの画素に含まれる３つのサブ画素の各画素値をそれぞれ決定する。ＰＣ５から立体視用画像を入力された画像表示装置１は、立体視用画像の各画素に含まれる３つの画素値に応じて、表示画素の３つのサブ画素を駆動すればよい。

また、液晶パネル１７の各サブ画素は、入力された画素値通りの輝度で表示がなされないという階調特性があり、この階調特性に従って液晶パネル１７への入力前に画素値を補正する処理、いわゆるガンマ補正を行う必要がある。例えば図３において左目用入力画像の画素値Ｌ１は２つのサブ画素７Ｌにそれぞれ画素値１／２倍のＬ１として分配されている。ここで、このサブ画素７Ｌが入力画素値Ｌ１に対して１／３倍のＬ１相当の輝度で表示を行う階調特性を有している場合、入力画素値Ｌ１を３倍するガンマ補正を行う必要がある。よってサブ画素７Ｌに１／２倍のＬ１を入力する場合、ガンマ補正により画素値は３／２倍のＬ１に補正される。このようなガンマ補正の処理は、入力画像の画素値をサブ画素に分配する処理を行う前に行ってもよく、後に行ってもよい。また液晶パネル１７の階調特性がサブ画素間又は階調間等でばらつく不具合、いわゆる輝度ムラがある。このため輝度ムラを補正する処理を、入力画像の画素値をサブ画素に分配する処理を行う前又は後に行ってもよい。

また、上記の実施の形態では、入力画像に含まれる画素と液晶パネル１７の表示画素とが一対一に対応すること、即ち入力画像と液晶パネル１７とが同一解像度であることを前提としているが、これに限るものではない。入力画像と液晶パネル１７とが異なる解像度である場合、液晶パネル１７の解像度に合わせて入力画像を拡大又は縮小する画像処理を行ってもよい。この場合、実施の形態における入力画像は、拡大又は縮小の画像処理を行った後の画像を指すものとする。

また、上記の実施の形態では、画像表示部として液晶パネル１７を用いる構成としたが、これに限るものではない。画像表示部として例えば自発光型のＰＤＰ（Plasma Display Panel）又はＯＬＥＤ（Organic Light-EmittingDiode）等を用いてもよく、また例えば反射型の電子ペーパーなどを用いてもよく、その他の表示デバイスを用いてもよい。

１画像表示装置
５ＰＣ
７表示画素
７Ｌ、７Ｒ、７Ｃサブ画素
９立体視用眼鏡
１０制御部
１１ＲＡＭ
１２ＲＯＭ
１３操作部
１４画像入力部
１５画像処理部
１６パネル駆動部
１７液晶パネル
１８ライト駆動部
１９バックライト

Claims

モノクロームの複数の表示画素がマトリクス状に配された画像表示部を備え、複数の画素でそれぞれ構成されたＮ視点用（Ｎは２以上の自然数）のＮ個の入力画像に基づいて、前記画像表示部に立体視用の画像表示を行う画像表示装置において、
前記表示画素は、縦方向又は横方向に並設された２Ｍ＋１個（Ｍは自然数、２Ｍ＋１＞Ｎ）のサブ画素をそれぞれ含み、
前記Ｎ個の入力画像から得たＮ個の画素の画素値に応じて、１個の前記表示画素内の２Ｍ＋１個のサブ画素を駆動する駆動部と、
前記表示画素からの光が入射し、該光を前記サブ画素毎にＮ視点用光のいずれか一視点用光として出射する光学素子と
を備え、
前記駆動部は、
前記入力画像から得た１個の画素の画素値を複数個のサブ画素に分配し、該複数個のサブ画素の画素値の合計が前記１個の画素の画素値に等しくなるように、前記複数個のサブ画素を駆動すると共に、
並設方向に前記サブ画素の画素値の分布が前記表示画素内で対称的となるように、前記表示画素内の２Ｍ＋１個のサブ画素を駆動するようにしてあること
を特徴とする画像表示装置。
モノクロームの複数の表示画素がマトリクス状に配された画像表示部を備え、複数の画素でそれぞれ構成された２個の入力画像に基づいて、前記画像表示部に立体視用の画像表示を行う画像表示装置において、
前記表示画素は、縦方向又は横方向に並設された３個のサブ画素をそれぞれ含み、
前記２個の入力画像から得た２個の画素の画素値に応じて、１個の前記表示画素内の３個のサブ画素を駆動する駆動部と、
前記表示画素からの光が入射し、該光を左目用光又は右目用光のいずれかとして出射する光学素子と
を備え、
前記駆動部は、
前記入力画像から得た１個の画素の画素値を２個のサブ画素に分配し、該２個のサブ画素の画素値の合計が前記１個の画素の画素値に等しくなるように、前記２個のサブ画素を駆動すると共に、
並設方向に前記サブ画素の画素値の分布が前記表示画素内で対称的となるように、前記表示画素内の３個のサブ画素を駆動するようにしてあること
を特徴とする画像表示装置。
前記駆動部は、一方の入力画像の画素に基づくサブ画素の駆動と、他方の入力画像の画素に基づくサブ画素の駆動とを、前記サブ画素の並設方向について交互に行うようにしてあること
を特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
前記光学素子は、前記並設方向に隣り合う２つのサブ画素に跨って設けられたレンチキュラレンズであること
を特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
前記光学素子は、前記サブ画素毎に設けられた偏光フィルタであること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の画像表示装置。
モノクロームの複数の表示画素がマトリクス状に配され、該表示画素が縦方向又は横方向に並設された２Ｍ＋１個のサブ画素をそれぞれ含む画像表示部を有し、複数の画素でそれぞれ構成されたＮ視点用のＮ個の入力画像から得たＮ個の画素の画素値に応じて、１個の前記表示画素内の２Ｍ＋１個のサブ画素を駆動し、前記表示画素からの光を前記サブ画素毎にＮ視点用光のいずれか一視点用光として出射する画像表示装置にて立体視用の画像表示を行う画像表示方法であって、
前記入力画像から得た１個の画素の画素値を複数個のサブ画素に分配し、該複数個のサブ画素の画素値の合計が前記１個の画素の画素値に等しくなるように、前記複数個のサブ画素の画素値を定めると共に、
並設方向に前記サブ画素の画素値の分布が前記表示画素内で対称的となるように、前記表示画素内の２Ｍ＋１個のサブ画素の画素値を定めること
を特徴とする画像表示方法。