JP5713657B2 - 立体映像制御装置及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、表示される映像を立体映像として視聴可能とする立体映像制御装置及びその制御方法に関する。
映像表示装置で右眼映像と左眼映像とを時分割で交互に表示し、その切換えに同期して左右のシャッタを交互に開閉するシャッタ眼鏡を通して映像を見ることで、立体映像が視聴可能な立体映像視聴システムが知られている。
このようなフィールドシーケンシャル(FS)方式の立体映像表示システムにおいて、映像表示装置として液晶表示装置(LCD)が用いられる場合には、右眼映像と左眼映像とが混在して観測される映像のクロストークが問題となっている。下記特許文献1には、以下のようなシャッタ眼鏡システムが開示されている。シャッタ眼鏡のシャッタの開放を開始する時点及びその開放期間をスライドさせながら、映像の混じりの最も少ない理想のシャッタの開放を開始する時点及びその開放期間を、色センサを用いて検出するものである。
また、下記特許文献2には、右眼用画像と左眼用画像を2フレーム毎に交互に表示させることにより、クロストークを抑制した立体映像表示装置が記載されている。
特開2009−230071号公報 特開2009−031523号公報
しかしながら、従来のLCD立体映像視聴システムでは、観測映像の輝度の確保と映像クロストークの解消との両立が十分になされていなかった。
本発明の立体映像制御装置は、走査ラインを順次走査することにより画面に映像を表示する表示手段に、右眼用映像と左眼用映像とを時分割で交互に表示させ、その切換えに同期して、シャッタ眼鏡の左右のシャッタを交互に開閉させることにより、立体映像を視聴させる立体映像制御装置であって、
立体映像を表示させるための映像信号を入力する入力手段と、
前記映像信号から右眼用映像信号、左眼用映像信号及び黒映像信号をそれぞれ生成する映像処理手段と、
右眼用映像と左眼用映像との切換えに同期した同期信号を、シャッタ眼鏡に送信する送信手段と、
前記映像処理手段と前記送信手段とを連携制御する制御手段とを有し、
前記表示手段は、ホールド表示手段であり、右眼用映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である右フィールドと、左眼用映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である左フィールドと、右フィールドと左フィールドの間に配置され、黒映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である黒フィールドとからなるフレームにより立体映像を表示し、
前記各フィールドの前部分には垂直ブランキング期間が配置され、
前記制御手段は、前記シャッタ眼鏡の右シャッタは、前記右フィールド内の垂直ブランキング期間の開始に同期して開口を開始し、該右フィールドの後に配置された黒フィールドの終了時点から所定時間前の時点で閉口を開始し、前記シャッタ眼鏡の左シャッタは、前記左フィールド内の垂直ブランキング期間の開始に同期して開口を開始し、該左フィールドの後に配置された黒フィールドの終了時点から所定時間前の時点で閉口を開始するように、前記同期信号を前記送信手段に送信させることを特徴とする。
本発明によれば、右眼映像フィールドと左眼映像フィールドの間に黒映像フィールドを挿入し、シャッタ眼鏡のシャッタの開期間を黒映像フィールドを含んだ期間とすることにより、観測映像の輝度の確保と映像クロストークの解消とを両立させることが可能となった。
本発明に係る立体映像視聴システムのブロック図 本発明に係る実施例の液晶表示装置の走査ラインアドレッシングとシャッタ眼鏡のシャッタ開口期間との関係を説明するための説明図 本発明に係るシャッタ眼鏡のシャッタ開閉タイミングを説明するための説明図 映像クロストークを説明するための説明図 本発明に係る他の実施例の液晶表示装置の走査ラインアドレッシングとシャッタ眼鏡のシャッタ開口期間との関係を説明するための説明図 本発明に係る他の実施例の有機EL表示装置の走査ラインアドレッシングとシャッタ眼鏡のシャッタ開口期間との関係を説明するための説明図
(実施例1)
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明に係る立体映像制御装置1、表示部7及びシャッタ眼鏡8(以降、眼鏡)からなる立体映像視聴システムのブロック図である。立体映像制御装置1は、ビデオレコーダ、セットトップボックス(STB)及び表示部7と一体になった立体映像対応テレビ(3DTV)の何れかである。
入力部2は、映像ソースから立体映像信号を入力する。映像ソースとしては、デジタル放送やインターネットを介した映像コンテンツ配信システム、ビデオプレーヤ等の外部映像機器である。
入力した立体映像信号は、映像処理部3で左眼用映像信号、右眼用映像信号及びシャッタ眼鏡制御用同期信号(以下、同期信号)に分離される。同期信号は、送信部5より眼鏡8に、赤外線通信又は無線通信の通信媒体を用いて送信される。眼鏡8の制御部(不図示)は、受信した同期信号に同期して左右シャッタの開閉を制御する。
出力部4は、映像処理部3から入力した左右眼用映像信号を、表示部7の仕様に適合した立体映像表示用の表示データに変換して表示部7へ出力する。表示部7は、右眼用表示データと左眼用表示データとに基いて、右眼用映像と左眼用映像とを、フレームを時分割したフィールド毎に交互に表示する。
制御部6は、リモコンを用いたユーザ操作に応答して、以下のように各ブロックを連携制御する。ユーザが映像ソースとしてデジタル放送を選択すると、制御部6は、入力部2をデジタル放送入力に設定し、ユーザが選択したチャンネルの放送信号を受信する。入力部2は、外部からの入力インターフェイスとしてデジタルチューナを含んでいる。制御部6は、予めデジタル放送を介して取得している番組情報を参照して、受信したチャンネルで放送中の選択番組が3D番組か否かを識別する。制御部6は、選択番組が3D番組である場合には、映像処理部3を通常の2D映像信号の映像処理から立体映像信号用の映像処理に切換える。また、同期信号を眼鏡に送信するように送信部5を制御する。
ユーザは、表示部7で表示された立体映像を、シャッタ眼鏡を通した観測映像として見ることにより3Dコンテンツを視聴することができる。
表示部7は、走査ラインを順次走査し、走査に同期して、表示データに基く信号パルスを信号ラインに印加することにより画面に映像を表示する。表示部7としては、走査アドレッシング同期型のホールド表示であるアクティブマトリクス型液晶表示装置(以下、LCD)が用いられる。走査アドレッシング同期型とは、走査ラインのアドレッシングに同期して、選択された走査ライン上にある画素(アドレスされた画素)が表示データに対応した輝度で点灯するものである。プラズマディスプレイパネルのように走査ラインのアドレッシングと画素の点灯期間とが異なるような表示方法は、走査アドレッシング非同期型である。表示画面は、1920×1080の画素数で、表示フレームレート(リフレッシュレート)は、240Hzである。
また、ホールド型表示とは、アドレスされた画素の輝度が次にアドレスされるまで実質的に保持される表示方法である。
本発明においては、1フレームを右眼用映像と左眼用映像との両方を合わせたアドレッシング期間と定義する。右眼用映像と左眼用映像の各々のアドレッシング期間は、それぞれ右フィールドR、左フィールドLと定義する。
眼鏡8は、液晶シャッタ眼鏡であり、液晶素子としてはTN型又は光散乱型が用いられる。液晶層への電界印加によりシャッタ開から閉へ変化し、電界解除によりシャッタ閉から開へ変化するノーマリホワイトモードが用いられる。また、シャッタの開閉の開始は、制御部6の指示によって生成された同期信号のパルスの立上がりと立下りとに同期している。
図4は、各フィールドでの走査アドレッシングと眼鏡のシャタ開閉タイミングの関係を示している。LCDは、右フィールドRと左フィールドLとで交互に走査される。
図4(A)は、右フィールドR、左フィールドLに同期して、眼鏡の右シャッタSR、左シャッタSLがそれぞれ開状態となることを示している。このような同期制御では、右フィールドRには前のフィールドのLフィールド映像(L)が、左フィールドLには前のフィールドのRフィールド映像(R)がそれぞれ混入する。
図4(B)は、右フィールドR及び左フィールドLそれぞれの後部に配置された垂直ブランキング期間(以後、ブランキング期間)bの期間のみ、左右のシャッタを開口する例を示している。観測映像はブランキング期間でのみ形成されるので、LCDのバックライトはブランキング期間で点灯し、その他の期間は消灯することができる。このような同期制御では、前フィールドの映像の混入は回避されるが、表示映像の観測期間が極端に短くなり、観測映像の輝度が低下する。
図2は、本発明に係るLCDの走査アドレッシングのタイミングと眼鏡のシャッタ開閉のタイミングとの関係を示している。右フィールドRと左フィールドLとの間には、黒を表示する黒フィールドBが挿入されている。各フィールド間に配置されているブランキング期間bは省略されている。黒フィールドBでは、入力立体映像信号とは別に、装置内部で生成された黒を表示するための黒映像信号が表示データとして表示部7に出力される。
図2(A)は、各フィールドでの走査アドレッシングのタイミングを示している。表示画面の最上部から下方に向かって走査ラインが順次選択される。即ち、各走査ライン上にある画素に配置されたTFTのゲートに、ゲート信号が走査ライン毎に順次印加される。各フィールドはプログレッシブに走査され、フィールド周波数は240Hzである。1フレームは、右フィールドR、左フィールドL及び2つの黒フィールドBからなる4フィールドで構成されるので、フレームレートは60Hzである。右フィールドR、左フィールドL及び黒フィールドBのそれぞれのフィールド期間は全て等しい。ゲート信号に同期して表示データに対応したソース信号がTFTのソースに印加されることによって、液晶が応答する。
図2(B)は、眼鏡の右シャッタSRと左シャッタSLそれぞれの開閉タイミングを示している。縦軸は、シャッタの透過率を示し、透過率最大の状態がシャッタ開口状態である(透過率最小が閉)。右シャッタSRは、右フィールドRの開始に同期して開口開始し、右フィールドRに続く黒フィールドBの終了に同期して閉口開始する。左シャッタSLも同様に、左フィールドLの開始に同期して開口開始し、左フィールドLに続く黒フィールドBの終了に同期して閉口開始する。
尚、左右フィールドそれぞれの前に隣接する黒フィールドの開始に同期して、左右シャッタが開口し、その黒フィールドに続く左右フィールドの終了に同期して、左右シャッタが閉口してもよい。
このように同期制御することにより、前のフィールドで書込まれた映像が黒映像により消去されるので、図4(A)で示されたような映像の混入を回避することができる。また、1フィールド分の表示期間で表示映像が観測されるので、観測映像の輝度を確保することもできる。
右フィールド期間と左フィールド期間とは等しいが、黒フィールド期間は、左右フィールド期間と等しくなくてもよい。黒フィールド期間は、左又は右フィールド期間の1/4〜3/4に設定することもできる。
(実施例2)
本実施例は、眼鏡のシャッタの応答時間に応じてシャッタ開閉の開始タイミングを制御するものである。
図2(C)は、フィールド毎の左右シャッタの開閉の開始タイミングと応答状態を示している(ブランキング期間は省略)。また、図3は、右シャッタSRの開閉の開始タイミングと応答状態の詳細を示している。LCDの右フィールド内と黒フィールド内の前部分には、ブランキング期間b(500μsec)が配置されている。
シャッタを構成する液晶素子の応答時間は、ノーマリホワイトモードでは立上り時間τrより立下り時間τdのほうが短く、それぞれ2msec、1msecである。立上り時間τr及び立下り時間τdは、シャッタの最小透過率を0%、最大透過率を100%として、それぞれ透過率10%から90%に達する時間及び透過率90%から10%に達する時間である。
右シャッタSRは、右フィールドRの前部分にあるブランキング期間b1の開始時点t0に同期して開口を開始し、立上り時間τrを経て開口状態となる。そして、右フィールドRの後に隣接する黒フィールドBの後に続く左フィールド内のブランキング期間b3の終了時点t1から立上り時間τr分だけ早い時点で閉口を開始する。黒フィールドBの終了時点からは、立上り時間τrからブランキング期間を差し引いた時間分だけ早い時点で閉口を開始する。
同様に、左シャッタSLは、左フィールド内の前部分にあるブランキング期間の開始時点に同期して開口開始し、立上り時間τrを経て開口状態となる。そして、左フィールドLの後に隣接する黒フィールドBの後に続く右フィールド内のブランキング期間の終了時点から立上り時間τr分だけ早い時点で閉口開始する。
このようにシャッタ開閉の開始を制御することにより、先頭走査ライン上の画素の観測期間τ1と最終走査ライン上の画素の観測期間τ1080とは等しくなる。但し、この場合中間付近の走査ライン上の画素の観測期間は、τ1(τ1080)よりも長くなる。従って、観測期間の差が観測映像画面全体として目立たないように、閉口開始時点を上述の開始時点よりも所定時間遅らせてもよい。シャッタの閉口の開始時点t2を、以下の式のように、ブランキング期間b3の終了時点t1から立上り時間(τr)と(τr/2)の間の時間分だけ早い時点としてもよい。
t1−τr≦t2≦t1−τr/2
このように左右フィールド内のブランキング期間の開始に同期して開口開始し、隣接する黒フィールドの終了時点より所定時間前に閉口開始することにより、各走査ライン上の画素の観測期間が均一化される。そのため、画面全体として均一な輝度の立体表示映像が観測される。
(実施例3)
図5は、本発明の他の実施例に係るLCDの走査アドレッシングのタイミングと眼鏡のシャッタ開閉のタイミングとの関係を示している。
連続した2つの右フィールドと左フィールドとの間に黒フィールドが配置される。右シャッタSRは、先の右フィールドR1の開始に同期して開口開始し、次の右フィールドR2に続く黒フィールドBの終了に同期して閉口開始する。左シャッタSLも同様に、先の左フィールドL1の開始に同期して開口開始し、次の左フィールドL2に続く黒フィールドBの終了に同期して閉口開始する。
R1、R2には、1フィールドの右眼用映像信号に基いた、同じ右眼用映像データが2回LCDに出力されてもよいし、2フィールドの右眼用映像信号に基いた、異なる右眼用映像データがそれぞれ出力されてもよい。L1、L2についても同様である。
このようにタイミング制御することにより、LCDの液晶の応答が遅い場合でも、観測映像画面内での輝度を均一化することができる。
(実施例4)
図6は、本発明の他の実施例に係る有機EL表示装置(OLED)の走査アドレッシングのタイミングと眼鏡のシャッタ開閉のタイミングとの関係を示している。
OLEDは、アクティブマトリクス型の表示パネルが用いられる。また、走査アドレッシングの中間で、リセット動作が開始されるデューティー1/2のセミホールド表示が用いられる。即ち、セミホールド表示は、走査アドレッシングによりアドレスされた画素に付与された輝度が、次にアドレスされるまで保持されずに、走査アドレッシングの途中で輝度がリセットされるような表示である。リセット動作により、ホールドされた映像が消去され、黒画像が表示される。デューティーとは、走査アドレッシング期間に対する、走査アドレッシング開始からリセット動作開始までの期間の割合である。リセット動作により、ホールドされた映像が消去され、黒画像が表示される。デューティーは、1/4〜3/4が好適である。
各フィールドは、右フィールドR1、黒フィールドB1、右フィールドR2、黒フィールドB2、左フィールドL1、黒フィールドB3、左フィールドL2、黒フィールドB4、・・・、のように順番に配置される。右シャッタSRは、右フィールドR1に続く黒フィールドB1の開始又は右フィールドR1の前の黒フィールドの終了に同期して開口開始し、黒フィールドB1の終了又は次の黒フィールドB2の開始に同期して閉口開始する。左シャッタSLも同様に、黒フィールドB3の開始又は黒フィールドB2の終了に同期して開口開始し、黒フィールドB3の終了又は黒フィールドB4の開始に同期して閉口開始する。
R1、R2には、1フィールドの右眼用映像信号に基いた、同じ右眼用映像データが2回OLEDに出力される。即ちR1とR2では同じ映像が表示される。L1、L2についても同様である。
このようにタイミング制御することにより、クロストークを抑制できるとともに、観測映像画面内での表示期間を均一化することができ、観測映像画面内での輝度を均一化することができる。
1 立体映像制御装置
2 入力部
3 映像処理部
4 出力部
5 送信部
6 制御部
7 表示部
8 シャッタ眼鏡

Claims (6)

  1. 走査ラインを順次走査することにより画面に映像を表示する表示手段に、右眼用映像と左眼用映像とを時分割で交互に表示させ、その切換えに同期して、シャッタ眼鏡の左右のシャッタを交互に開閉させることにより、立体映像を視聴させる立体映像制御装置であって、
    立体映像を表示させるための映像信号を入力する入力手段と、
    前記映像信号から右眼用映像信号、左眼用映像信号及び黒映像信号をそれぞれ生成する映像処理手段と、
    右眼用映像と左眼用映像との切換えに同期した同期信号を、シャッタ眼鏡に送信する送信手段と、
    前記映像処理手段と前記送信手段とを連携制御する制御手段とを有し、
    前記表示手段は、ホールド表示手段であり、右眼用映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である右フィールドと、左眼用映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である左フィールドと、右フィールドと左フィールドの間に配置され、黒映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である黒フィールドとからなるフレームにより立体映像を表示し、
    前記各フィールドの前部分には垂直ブランキング期間が配置され、
    前記制御手段は、前記シャッタ眼鏡の右シャッタは、前記右フィールド内の垂直ブランキング期間の開始に同期して開口を開始し、該右フィールドの後に配置された黒フィールドの終了時点から所定時間前の時点で閉口を開始し、前記シャッタ眼鏡の左シャッタは、前記左フィールド内の垂直ブランキング期間の開始に同期して開口を開始し、該左フィールドの後に配置された黒フィールドの終了時点から所定時間前の時点で閉口を開始するように、前記同期信号を前記送信手段に送信させることを特徴とする立体映像制御装置。
  2. 前記所定時間は、前記シャッタを構成する液晶素子の立上り時間から前記垂直ブランキング期間を差し引いた時間である請求項1記載の立体映像制御装置。
  3. 前記表示手段は、アクティブマトリクス型液晶表示装置である請求項1記載の立体映像制御装置。
  4. 走査ラインを順次走査することにより画面に映像を表示する表示手段に、右眼用映像と左眼用映像とを時分割で交互に表示させ、その切換えに同期して、シャッタ眼鏡の左右のシャッタを交互に開閉させることにより、立体映像を視聴させる立体映像制御装置であって、
    立体映像を表示させるための映像信号を入力する入力手段と、
    前記映像信号から右眼用映像信号、左眼用映像信号及び黒映像信号をそれぞれ生成する映像処理手段と、
    右眼用映像と左眼用映像との切換えに同期した同期信号を、シャッタ眼鏡に送信する送信手段と、
    前記映像処理手段と前記送信手段とを連携制御する制御手段とを有し、
    前記表示手段は、セミホールド表示手段であり、右眼用映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である右フィールドと、左眼用映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である左フィールドと、黒映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である黒フィールドとからなるフレームにより立体映像を表示し、
    前記フレームは、同じ右眼用映像を表示する少なくとも2つの右フィールドと、同じ左眼用映像を表示する少なくとも2つの左フィールドとからなり、前記黒フィールドは、前記少なくとも2つの右フィールドの間及び前記少なくとも2つの左フィールドの間、前記右フィールドと前記左フィールドの間にそれぞれ配置されており、
    前記制御手段は、前記シャッタ眼鏡の右シャッタは、前記右フィールドの間に配置された黒フィールドの開始又は前記右フィールドと左フィールドの間に配置された黒フィールドの終了に同期して開口を開始し、前記右フィールドの間に配置された黒フィールドの終了又は前記右フィールドと左フィールドの間に配置された黒フィールドの開始に同期して閉口を開始し、前記シャッタ眼鏡の左シャッタは、前記左フィールドの間に配置された黒フィールド開始又は前記右フィールドと左フィールドの間に配置された黒フィールドの終了に同期して開口を開始し、前記左フィールドの間に配置された黒フィールド終了又は前記右フィールドと左フィールドの間に配置された黒フィールドの開始に同期して閉口を開始するように、前記同期信号を前記送信手段に送信させることを特徴とする立体映像制御装置。
  5. 走査ラインを順次走査することにより画面に映像を表示する表示手段に、右眼用映像と左眼用映像とを時分割で交互に表示させ、その切換えに同期して、シャッタ眼鏡の左右のシャッタを交互に開閉させることにより、立体映像を視聴させる立体映像制御装置の制御方法であって、
    立体映像を表示させるための映像信号を入力するステップと、
    前記映像信号から右眼用映像信号、左眼用映像信号及び黒映像信号をそれぞれ生成するステップと、
    右眼用映像と左眼用映像との切換えに同期した同期信号を、シャッタ眼鏡に送信するステップとを有し、
    前記表示手段は、走査アドレッシング同期型のホールド表示手段であり、右眼用映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である右フィールドと、左眼用映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である左フィールドと、右フィールドと左フィールドの間に配置され、黒映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である黒フィールドとからなるフレームにより立体映像を表示し、
    前記各フィールドの前部分には垂直ブランキング期間が配置され、
    前記シャッタ眼鏡の右シャッタは、前記右フィールド内の垂直ブランキング期間の開始に同期して開口を開始し、該右フィールドの後に配置された黒フィールドの終了時点から所定時間前の時点で閉口を開始し、
    前記シャッタ眼鏡の左シャッタは、前記左フィールド内の垂直ブランキング期間の開始に同期して開口を開始し、該左フィールドの後に配置された黒フィールドの終了時点から所定時間前の時点で閉口を開始することを特徴とする立体映像制御装置の制御方法。
  6. 走査ラインを順次走査することにより画面に映像を表示する表示手段に、右眼用映像と左眼用映像とを時分割で交互に表示させ、その切換えに同期して、シャッタ眼鏡の左右のシャッタを交互に開閉させることにより、立体映像を視聴させる立体映像制御装置の制御方法であって、
    立体映像を表示させるための映像信号を入力するステップと、
    前記映像信号から右眼用映像信号、左眼用映像信号及び黒映像信号をそれぞれ生成するステップと、
    右眼用映像と左眼用映像との切換えに同期した同期信号を、シャッタ眼鏡に送信するステップとを有し、
    前記表示手段は、セミホールド表示手段であり、右眼用映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である右フィールドと、左眼用映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である左フィールドと、黒映像を表示するために走査ラインをアドレッシングする期間である黒フィールドとからなるフレームにより立体映像を表示し、
    前記フレームは、同じ右眼用映像を表示する少なくとも2つの右フィールドと、同じ左眼用映像を表示する少なくとも2つの左フィールドとからなり、前記黒フィールドは、前記少なくとも2つの右フィールドの間及び前記少なくとも2つの左フィールドの間、前記右フィールドと前記左フィールドの間にそれぞれ配置されており、
    前記シャッタ眼鏡の右シャッタは、前記右フィールドの間に配置された黒フィールドの開始又は前記右フィールドと左フィールドの間に配置された黒フィールドの終了に同期して開口を開始し、前記右フィールドの間に配置された黒フィールドの終了又は前記右フィールドと左フィールドの間に配置された黒フィールドの開始に同期して閉口を開始し、前記シャッタ眼鏡の左シャッタは、前記左フィールドの間に配置された黒フィールド開始又は前記右フィールドと左フィールドの間に配置された黒フィールドの終了に同期して開口を開始し、前記左フィールドの間に配置された黒フィールド終了又は前記右フィールドと左フィールドの間に配置された黒フィールドの開始に同期して閉口を開始することを特徴とする立体映像制御装置の制御方法。
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