JP5717496B2 - 映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、２Ｄ映像を３Ｄ映像に簡易的に変換する擬似３Ｄ機能を備えた映像表示装置に関する。

近年、３Ｄ対応のＤＶＤソフトや再生機器が徐々に市場投入され、３Ｄ対応の表示装置も増えつつある。表示装置の中には、２Ｄの映像を３Ｄに変換して表示する機能を持つものがある。その手法の一つは、２Ｄ映像全体を右目用と左目用に夫々左右反対方向にずらし、交互に表示することで簡易的に３Ｄ映像に変換するものである（特許文献１参照）。

しかし、２Ｄ映像の両端で表示が切れるような物体がある場合には、３Ｄ変換した場合に飛び出している物体が途中で表示されないため、視聴者に不自然さを感じさせてしまう。また、飛び出し途中で表示がなくなる部分は、実表示より前にあるべき情報であるため、引っ込み方向に比べて違和感が大きい。このため、上述の擬似３Ｄ機能を有する液晶ＴＶでは、引っ込み側に２Ｄ映像の３Ｄ変換を行うのが一般的であり、特許文献１でも引っ込み側の３Ｄ変換について記載されている。

また、２Ｄ映像の両端で表示が切れていなくても、３Ｄ変換して２Ｄ映像を左右にずらす過程で映像が欠落してしまうと、画面の両端では右目用と左目用のいずれかの映像しか表示されず、欠落した部分で突然映像が２Ｄ表示してしまうという問題点がある。

特開昭６４−２１４３６号公報 特許第３０９１６４４号公報 特許第３０９１６５９号公報

そこで、映像を垂直方向に複数分割し、分割した領域ごとに水平方向の拡大／縮小を行い、画面両端に向かって段階的に視差、つまり飛び出し量が０になるように拡大率を変化させる技術が特許文献２に開示されている。これにより、映像の両端で突然映像が飛び出さなくなるという不都合は解消するものの、拡大率を変更するには周辺画素の情報が必要となり、この機能を追加するために回路規模が大きくなってしまう。

また、特許文献３では、表示映像のアスペクト比よりも横長の画面を用いる方法を提案している。例えば、表示すべきアスペクト比４：３の映像をアスペクト比１６：９の画面に表示すれば、３Ｄ変換しても４：３の元映像が全て表示され、両端部で切れてしまうことがないので、映像の両端で突然映像が飛び出さなくなるという不都合は解消する。しかし、この方法で効果があるのは、入力映像のアスペクト比が４：３である場合に限られる。ところが、近年４：３の映像ソースは減少傾向にあり、１６：９の映像が大半を占めるようになっているため、この技術で効果を得られる機会は少ない。また、２Ｄ映像の両端で表示が途切れる物体がある場合に、３Ｄ変換した映像において飛び出している物体が途中で突然表示されないという不自然さは解消されない。

そこで、本発明は上述の問題点に鑑み、擬似３Ｄ変換した映像の表示端部における表示の不自然さを解消する映像表示装置の提供を目的とする。

本発明の第１の映像表示装置は、２次元の入力画像を水平方向にシフトして、３次元画像用の右目用画像及び左目用画像を作成することによって３次元変換を行う３次元変換部と、右目用画像及び左目用画像の夫々において、３次元変換部が入力画像を３次元変換することによってシフト方向の画面枠の端部からはみ出し欠落した片目用の画素領域に対応するもう一方の片目用の画素領域を黒色映像とし、シフト方向の画面枠の端部からはみ出し欠落した画素領域と隣接していた画素より予め定められた画素数離れた画素から、隣接していた画素にかけて、及び、黒色映像とした画像領域と隣接する画素より、予め定められた画素数離れた画素から、隣接する画素にかけて、コントラストとブライトネスの少なくとも何れか一方を段階的に減じる第１の画質制御を行う画質制御部とを備える。

本発明の第２の映像表示装置は、２次元の入力画像を水平方向にシフトして、３次元画像用の右目用画像及び左目用画像を作成する３次元変換を行うことにより、右目用画像及び左目用画像の夫々において、シフト方向の画面枠の端部からはみ出し欠落する片目用の画素領域に対応するもう一方の片目用の画素領域を黒色映像とし、かつ、シフト方向の画面枠の端部からはみ出し欠落する画素領域と隣接する画素より、予め定められた画素数離れた画素から、欠落する画素領域と隣接する画素にかけて、及び、黒色映像とした画像領域と隣接する画素より、予め定められた画素数離れた画素から、黒色映像とした画像領域と隣接する画素にかけて、コントラストとブライトネスの少なくとも何れか一方を段階的に減じる第１の画質制御を行う画質制御部と、画質制御を行った入力画像を水平方向にシフトして、３次元画像用の右目用画像及び左目用画像を作成することによって３次元変換を行う３次元変換部とを備える。

本発明の第１の映像表示装置は、２次元の入力画像を水平方向にシフトして、３次元画像用の右目用画像及び左目用画像を作成することによって３次元変換を行う３次元変換部と、右目用画像及び左目用画像の夫々において、３次元変換部が入力画像を３次元変換することによってシフト方向の画面枠の端部からはみ出し欠落した片目用の画素領域に対応するもう一方の片目用の画素領域を黒色映像とし、シフト方向の画面枠の端部からはみ出し欠落した画素領域と隣接していた画素より予め定められた画素数離れた画素から、隣接していた画素にかけて、及び、黒色映像とした画像領域と隣接する画素より、予め定められた画素数離れた画素から、隣接する画素にかけて、コントラストとブライトネスの少なくとも何れか一方を段階的に減じる第１の画質制御を行う画質制御部とを備えるので、擬似３Ｄ機能を飛び出し側に設定した場合の表示両端における違和感を軽減する。

本発明の第２の映像表示装置は、２次元の入力画像を水平方向にシフトして、３次元画像用の右目用画像及び左目用画像を作成する３次元変換を行うことにより、右目用画像及び左目用画像の夫々において、シフト方向の画面枠の端部からはみ出し欠落する片目用の画素領域に対応するもう一方の片目用の画素領域を黒色映像とし、かつ、シフト方向の画面枠の端部からはみ出し欠落する画素領域と隣接する画素より、予め定められた画素数離れた画素から、欠落する画素領域と隣接する画素にかけて、及び、黒色映像とした画像領域と隣接する画素より、予め定められた画素数離れた画素から、黒色映像とした画像領域と隣接する画素にかけて、コントラストとブライトネスの少なくとも何れか一方を段階的に減じる第１の画質制御を行う画質制御部と、画質制御を行った入力画像を水平方向にシフトして、３次元画像用の右目用画像及び左目用画像を作成することによって３次元変換を行う３次元変換部とを備えるので、擬似３Ｄ機能を飛び出し側に設定した場合の表示両端における違和感を軽減する。

本発明の実施の形態１に係る映像表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る映像表示装置の動作を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る映像表示装置による映像イメージを示す図である。 本発明の前提技術に係る擬似３Ｄ変換の概要を示す図である。 本発明の前提技術に係る擬似３Ｄ変換による映像イメージを示す図である。

（前提技術）
本発明の前提技術である、２Ｄ映像を擬似的に３Ｄ映像に変換する擬似３Ｄ機能について説明する。

図４は、映像が飛び出す方向に２Ｄ映像を３Ｄ変換する際の各映像の画素配置図、図５は、各種映像のイメージ図である。映像を表示する液晶テレビは水平画素数１９２０ｄｏｔ、垂直画素数１０８０ｌｉｎｅとする。２Ｄ映像Ｖ２では、画面左端から右端にかけて１番目から１９２０番目までの画素が順に配置される。垂直方向には上記１９２０ｄｏｔのラインを１０８０並べて表示する。

図５（ａ）は、２Ｄ映像の表示イメージを示すものである。図５（ａ）では一例として、画面枠一杯に広がった菱形図形を表示している。擬似３Ｄ変換をするにあたり、右目用映像と左目用映像を作成する。ここでは映像が飛び出す方向に３Ｄ変換することを考えるので、２Ｄ映像を左方向に５画素ずらして右目用映像を、２Ｄ映像を右方向に５画素ずらして左目用映像とする。両目の視差Ｄｎは１０ｄｏｔとなるが、視差量は任意に調整することが可能である。

ここで、右目用映像Ｖｒｎにおいて６番目の画素が画面左端に表示され、１から５番目の画素は欠落しているため、２Ｄ映像の１から５番目の画素領域ｍは、３Ｄ変換しても片目用の映像しか表示されない。すなわち、左目用映像Ｖｌｎにおいて１から５番目の画素領域ｋは３Ｄに寄与しない。このときの右目用映像、左目用映像は図５（ｂ）の上図のように示される。

なお、図５（ｂ）において２Ｄ映像を点線で併せて示しているが、視聴者が３Ｄ視した場合に見える映像位置を分かり易さのため仮想的に図示したものであり、実際の画面上には表示されない。

図４において、両目視差Ｄｎは、例えば２Ｄ映像Ｖ２の１１番目の画素を考えると、右目用映像Ｖｒｎと左目用映像Ｖｌｎのそれぞれ１１番目の画素に相当する画素の距離が１０ｄｏｔであるので、該当画素のＤｎは１０ｄｏｔになる。

また、３Ｄ映像は図５（ｂ）の下図に示すように、両目用の映像が揃っているｈの範囲だけ飛び出した映像となる。飛び出し量は視差１０ｄｏｔに対応した量である。

図５（ｂ）の上図に示すように、右目用映像の左端と左目用映像の右端が画面枠からはみ出している。その結果、図中Ｚで示す範囲は片目用の映像情報しか持たない。図５（ｂ）の下図から分かるように、この範囲は画面の前に飛び出して見えるべき映像であるが、実際には飛び出さず、視聴者が見る映像は図５（ｃ）に示すものになる。図５（ｃ）に実線で示すひし形の中央を含む幅ｈの範囲が飛び出して見え、点線で示す両端部分は２Ｄ映像のように見えるため、視聴者は画面両端に不自然さを感じる。

そこで、本発明の映像表示装置では画面の両端で画質制御を行うことによって、かかる不自然さの解消を実現する。

（実施の形態１）
＜構成＞
図１に、実施の形態１の映像表示装置のブロック図を示す。映像表示装置１は、制御部２、タイミング発生部３、映像メモリ４、３Ｄ変換部５、画質制御部６、液晶モジュール７を備える。

映像メモリ４は外部の供給手段からデジタル映像信号Ｖｄを受けて記憶する。３Ｄ変換部５は、外部の供給手段や映像メモリ４からデジタル映像信号Ｖｄを受け、制御部２からの制御信号Ｓｓに基づきデジタル映像信号Ｖｄの３Ｄ変換を行う。画質制御部６は、３Ｄ変換部５で３Ｄ変換されたデジタル映像信号Ｖｄに後述する画質制御を施し、映像信号Ｖａとして液晶モジュール７に出力する。なお、本明細書では映像表示手段として液晶モジュールを用いて説明を行うが、ＰＤＰやＥＬなど他のデジタル表示装置も用いることが可能である。

タイミング発生部３は外部の供給手段から映像同期信号Ｖｓを取得し、各種タイミング信号を出力する。具体的には、タイミング信号Ｔｍを映像メモリ４に出力して、映像メモリ４における書き込み、読み出しのタイミングを制御する。また、タイミング信号Ｔｄを３Ｄ変換部５に出力して、３Ｄ変換における視差量を指定する。また、画質制御部６にタイミング信号Ｔｖを出力し、画質制御を行う範囲を指定する。

さらに、タイミング発生部３は、クロック、同期信号、２Ｄ／３Ｄ切替信号などを含むタイミング信号Ｖｂを液晶モジュール７に出力する。これら、タイミング発生部３が出力する各種タイミング信号の特徴は、制御部２の制御信号Ｓｓで指定される。液晶モジュール７ではタイミング信号Ｖｂに従い、２Ｄおよび３Ｄの映像信号Ｖａを表示する。

＜動作＞
次に、図２、図３を用いて、本実施の形態の映像表示装置による３Ｄ変換、画質制御の概要とその効果を説明する。図２は、２Ｄ映像から３Ｄ映像に変換する際の画素配置について示しており、図３は液晶モジュール７の表示面における表示イメージを示したものである。

外部の供給手段から受けた２Ｄ映像Ｖ２では、図２に示すように画面左端から画面右端まで１から１９２０番目までの画素が配置されている。この２Ｄ映像の液晶モジュール７におけるイメージは図３（ａ）に示すものであり、例えば画面枠一杯に広がる菱形の図形であるとする。

本実施の形態の映像表示装置では、３Ｄ変換部５において２Ｄ映像Ｖ２から右目用映像Ｖｒｒと左目用映像Ｖｌｒを作成し、飛び出す方向の３Ｄ変換を行う。図２に示すように、右目用映像Ｖｒｒは２Ｄ映像Ｖ２を左方向に５画素分ずらしたものであり、一方、左目用映像Ｖｌｒは２Ｄ映像Ｖ２を右方向に５画素分ずらしたものである。すなわち、両目視差Ｄｎは１０ｄｏｔとなる。右目用映像Ｖｒｒと左目用映像Ｖｌｒの液晶モジュール７におけるイメージは図３（ｂ）の上図に示すものであり、右目用映像では左端が表示端から切れ、左目用映像では右端が表示端から切れてしまっている。なお、図３（ｂ）の上図では２Ｄ映像を点線で併せて示しているが、視聴者が３Ｄ視した場合に見える映像位置を分かり易さのため仮想的に図示したものであり、実際の画面上には表示されない。

さらに、本実施の形態の映像表示装置では、画質制御部６において各画素のコントラスト制御を行う。図２に示すように、右目用映像Ｖｒｒでは、画面左端から所定の範囲の画素である６番目から１３番目の画素を、領域ｎとしてコントラストを変化させる。ここでは６番目から１３番目の８つの画素についてコントラスト制御を行う例を説明するが、コントラストを制御する範囲についてはタイミング発生部３のタイミング信号Ｔｖによって、またコントラストの変化量については制御部２の制御信号Ｓｓによって、任意に指定することが可能である。

コントラスト制御では、通常画素のコントラストをＵｃとして、６番目の画素のコントラストをＵｃ×０＝０、１３番目の画素のコントラストをＵｃ×１＝Ｕｃとし、６番目の画素から１３番目の画素にかけてコントラスト値が段階的に大きくなるようにする。例えば７番目の画素のコントラストはＵｃ×０．１４、８番目の画素のコントラストはＵｃ×０．２８、という具合である。図２において枠内の下線を引いた数字は、当該画素におけるコントラストのＵｃに対する比を示している。

また、左目用映像Ｖｌｒでも同様に、右目用映像Ｖｒｒの領域ｎに対応する６番目から１３番目の画素を領域ｐとし、領域ｐでコントラストの制御を行う。領域ｎにおけると同様、６番目の画素のコントラストをＵｃ×０＝０、１３番目の画素のコントラストをＵｃ×１＝Ｕｃとし、６番目の画素から１３番目の画素にかけてコントラスト値が徐々に大きくなるように制御する。例えば７番目の画素のコントラストはＵｃ×０．１４、８番目の画素のコントラストはＵｃ×０．２８、という具合である。さらに、領域ｐより左側に位置する１番目から５番目の画素については全てコントラスト値をＵｃ×０＝０とする。

なお、図２では画面右端での画素配置を省略しているが、画面右端でも左端と同様のコントラスト制御を行う。すなわち、右端付近の画素から右端の画素にかけて、コントラストを段階的に小さくなるように制御する。

画質制御部６におけるコントラスト制御により、図３（ｂ）の下図に示すように、幅ｈの領域のうち領域ｎ，ｐにおいて、画面両端に向かってコントラストが０〜Ｕｃまで徐々に小さくなり、その他の領域のコントラストはＵｃとなる。

視聴者が見る３Ｄ表示のイメージを図３（ｃ）に示す。領域ｎ，ｐにおいて映像は両端に向かってコントラストが小さく、見た目には次第に暗くなっていく。領域ｎ，ｐの外側ではコントラストが０であるため黒色の映像となる。

ここで、図３（ｃ）に示す幅ｈの領域は、３Ｄ変換の結果として立体的に飛び出して見える領域である。この幅ｈの領域の両端に領域ｎ，ｐがあり、本実施の形態の映像表示装置では、領域ｎ，ｐにおいて、当該領域の両端に向けて次第にコントラストを小さくする。すなわち、次第に表示映像が暗く、映像情報が少なくなるため、３Ｄ表示領域の両端で、突然飛び出し映像が通常の映像に切り替わるといった、不自然さを解消することが出来る。これは、２Ｄ映像をずらしたことにより元映像が欠落した場合であるが、２Ｄ映像の段階で画面端に途中で表示が切れる物体が表示されているような場合にも、画面端付近では上述の通り次第にコントラストが小さくなるため、飛び出している物体の表示が画面端で突然切れるといった不自然さを解消することが出来る。

以上の方法によれば、画面内の拡大率を変えないため映像に歪みが生じることはなく、また様々なアスペクト比の入力映像に対応することが可能である。

＜変形例＞
なお、本発明では画質制御部６における画質制御としてコントラスト値を段階的に変化させることとしたが、コントラストの代わりにブライトネスを段階的に変化させても良いし、両方を同時に変化させても良い。

また、表示面の左右両端における上述の画質制御（第１の画質制御）だけでなく上下両端においても、端部に向かって徐々にコントラストやブライトネスを減じる画質制御（第２の画質制御）を行っても良い。あるいは、第２の画質制御のみを行っても良い。元の映像の上下両端に途中で表示が切れる物体が表示されている場合に第２の画質制御を行うことによって、表示の違和感を抑制することが出来る。

また、本発明では３Ｄ変換部５で２Ｄ映像を３Ｄ変換した後に画質制御部６で画質制御を行うこととしたが、画質制御を行ってから３Ｄ変換しても同様の効果を奏する。

また、本明細書では２Ｄ映像を擬似的に３Ｄ表示する映像表示装置を対象として説明したが、３Ｄ映像を入力とし、引っ込み側に立体表示された映像を飛び出し側に変換する機能を有する映像表示装置にも、本発明を適用することが可能である。

＜効果＞
本発明に係る第１の映像表示装置は、２次元の入力画像を水平方向にシフトして、３次元画像用の右目用画像及び左目用画像を作成する３次元変換部５と、前記右目用画像及び前記左目用画像の夫々において、左右端付近の画素から前記左右端の画素にかけて、コントラストとブライトネスの少なくとも何れか一方を段階的に減じる第１の画質制御を行う画質制御部６とを備えるので、２次元の入力画像を３Ｄ変換して飛び出し表示する際に、表示左右端において、飛び出している物体が途中で表示されなかったり途中で飛び出さなくなったりする等の違和感を抑制することが出来る。

また、本発明に係る第１の映像表示装置において、画質制御部６は、前記右目用画像及び前記左目用画像の夫々において、前記第１の画質制御と共に、あるいはこれに代えて、上下端付近の画素から前記上下端の画素にかけて、コントラストとブライトネスの少なくとも何れか一方を段階的に減じる第２の画質制御を行うので、２次元の入力画像を３Ｄ変換して飛び出し表示する際に、表示上下端において、飛び出している物体が途中で表示されなかったり途中で飛び出さなくなったりする等の違和感を抑制することが出来る。

また、本発明に係る第２の映像表示装置は、２次元の入力画像の左右端付近における画素から前記左右端の画素にかけて、コントラストとブライトネスの少なくとも何れか一方を段階的に減じる第１の画質制御を行う画質制御部６と、前記画質制御を行った前記入力画像を水平方向にシフトして、３次元画像用の右目用画像及び左目用画像を作成する３次元変換部５とを備えるので、２次元の入力画像を３Ｄ変換して飛び出し表示する際に、表示左右端において、飛び出している物体が途中で表示されなかったり途中で飛び出さなくなったりする等の違和感を抑制することが出来る。

また、本発明に係る第２の映像表示装置において、画質制御部６は、前記第１の画質制御と共に、あるいはこれに代えて、入力画像の上下端付近の画素から前記上下端の画素にかけて、コントラストとブライトネスの少なくとも何れか一方を段階的に減じる第２の画質制御を行うので、２次元の入力画像を３Ｄ変換して飛び出し表示する際に、表示上下端において、飛び出している物体が途中で表示されなかったり途中で飛び出さなくなったりする等の違和感を抑制することが出来る。

また、本発明に係る第１、第２の映像表示装置は、画質制御部６における画質制御を行う画素範囲を指定するタイミング発生部３と、前記画質制御の制御量を指定する制御部２とをさらに備えるので、２次元の入力画像を３Ｄ変換して飛び出し表示する際に、表示左右端において、飛び出している物体が途中で表示されなかったり途中で飛び出さなくなったりする等の違和感を抑制することが出来る。

１ 映像表示装置、２ 制御部、３ タイミング発生部、４ 映像メモリ、５ ３Ｄ変換部、６ 画質制御部、７ 液晶モジュール。

Claims (5)

1. ２次元の入力画像を水平方向にシフトして、３次元画像用の右目用画像及び左目用画像を作成することによって３次元変換を行う３次元変換部と、
   前記右目用画像及び前記左目用画像の夫々において、前記３次元変換部が前記入力画像を３次元変換することによってシフト方向の画面枠の端部からはみ出し欠落した片目用の画素領域に対応するもう一方の片目用の画素領域を黒色映像とし、シフト方向の画面枠の端部からはみ出し欠落した画素領域と隣接していた画素より予め定められた画素数離れた画素から、前記隣接していた画素にかけて、及び、黒色映像とした画像領域と隣接する画素より、予め定められた画素数離れた画素から、前記隣接する画素にかけて、コントラストとブライトネスの少なくとも何れか一方を段階的に減じる第１の画質制御を行う画質制御部とを備えた、
   映像表示装置。
2. 前記画質制御部は、前記右目用画像及び前記左目用画像の夫々において、前記第１の画質制御と共に、あるいはこれに代えて、上下端の画素より予め定められた画素数離れた画素から、前記上下端の画素にかけて、コントラストとブライトネスの少なくとも何れか一方を段階的に減じる第２の画質制御を行う、
   請求項１に記載の映像表示装置。
3. ２次元の入力画像を水平方向にシフトして、３次元画像用の右目用画像及び左目用画像を作成する３次元変換を行うことにより、前記右目用画像及び前記左目用画像の夫々において、シフト方向の画面枠の端部からはみ出し欠落する片目用の画素領域に対応するもう一方の片目用の画素領域を黒色映像とし、かつ、シフト方向の画面枠の端部からはみ出し欠落する画素領域と隣接する画素より、予め定められた画素数離れた画素から、前記欠落する画素領域と隣接する画素にかけて、及び、黒色映像とした画像領域と隣接する画素より、予め定められた画素数離れた画素から、前記黒色映像とした画像領域と隣接する画素にかけて、コントラストとブライトネスの少なくとも何れか一方を段階的に減じる第１の画質制御を行う画質制御部と、
   前記画質制御を行った前記入力画像を水平方向にシフトして、３次元画像用の右目用画像及び左目用画像を作成することによって３次元変換を行う３次元変換部とを備えた、
   映像表示装置。
4. 前記画質制御部は、前記第１の画質制御と共に、あるいはこれに代えて、上下端の画素より予め定められた画素数離れた画素から、前記上下端の画素にかけて、コントラストとブライトネスの少なくとも何れか一方を段階的に減じる第２の画質制御を行う、
   請求項３に記載の映像表示装置。
5. 前記第１の画質制御の画素範囲を指定するタイミング発生部と、
   前記第１の画質制御の制御量を指定する制御部とをさらに備える、
   請求項１または請求項３に記載の映像表示装置。

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