JP6099884B2 - 立体画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は立体画像表示装置に関し、特に、液晶パネルに時分割で表示される右眼用画像および左眼用画像を、シャッターメガネを介して見ることで画像に擬似的に立体感を与える立体画像表示装置に関する。

近年、ユーザーが擬似的に立体感を得るための画像表示技術として、両眼視差を利用した立体画像表示技術が開発されている。これは、左眼用画像と右眼用画像を時間的に交互に切り替えてディスプレイに表示し、画像が切り替わるタイミングに同期して左右それぞれの視界を閉じるシャッターメガネを用いてディスプレイを見ることで、右眼用画像および左眼用画像を時間的に分離し、ユーザーの左右の眼にそれぞれ左眼用画像と右眼用画像を見せて、画像に擬似的に立体感を与える方式である。

このような立体画像表示装置においては、観測者の右眼に本来は入射されない左眼用画像が入射、あるいは左眼に本来は入射されない右眼用画像が入射されるという３次元（３Ｄ）クロストークが発生する問題がある。

また、液晶パネルの背面で発光するバックライトに使用する光源が、温度変化や経年変化で輝度やホワイト色が変わってしまうという問題がある。

これらの問題に対して、特許文献１に示される液晶表示装置においては、発光色が異なる３種類のバックライトと、発光色に対応した光センサーにより、バックライトの温度変化や経年変化に対して、常に発光色を設定値に等しくする技術が開示されている。

特許文献２に示される立体映像表示装置においては、分割されたバックライトを映像と同期して走査し、順次短い期間点灯する（バックライトスキャニング）ことで３Ｄクロストークを抑える技術が開示されている。

また、特許文献３に示される画像表示装置においては、バックライトを分割して、入力画像信号の明るさに応じてそれぞれのバックライトの発光期間、すなわち輝度を変化させ、コントラストを向上させ、また、バックライトの発光タイミングを液晶の書き換えと同期して、位相を変え、順次短い期間発光することで３Ｄクロストークを抑える技術が開示されている。

特開平１１−２９５６８９号公報（３頁、図１） 特開２０１０−２７６９２８号公報（６−７頁、図２） 特開２０１１−１４１３２４号公報（９−１１頁、図１１、１２）

しかしながら、特許文献１のような発光色が異なるバックライト光源を用い、特許文献２、３のような、バックライト光源が分割され、入力画像の明るさによってバックライトの発光期間が変化し、かつ、画像と同期して、順次走査発光する制御を行う場合、バックライトが分割されているため、光センサーが隣接したバックライトの光量の影響を受けて、光センサーの出力値が一定にならず、結果として光源の発光色が設定値に等しくできないという可能性がある。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、複数のバックライトで構成される光源を用いる場合であっても、バックライトの温度変化や経年変化に対して、光源の発光色を設定値に等しくでき、かつ、３Ｄクロストークを抑えることができる立体画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る立体画像表示装置の態様は、立体画像信号に基づいて液晶パネル画面の上部から下部へと順次水平走査されることで、前記立体画像信号の階調に応じて光の透過率を変化させる液晶パネル部と、前記液晶パネル部の背面側に設けられ、光源部からの光を受けて拡散し均一な面光源とする導光部と、前記導光部の発する光の光強度を検出する光検出部と、前記光検出部の光検出値と予め設定された基準光検出値とが等しくなるように前記光源部の発光強度値を制御する光源制御部とを備え、前記光源部は、前記液晶パネル画面を仮想的に複数に分割したそれぞれの領域に対応して設けられた複数のバックライトを含み、前記複数のバックライトは、前記発光強度値に基づいて発光強度が制御され、発光駆動信号により点灯および消灯が制御され、前記発光駆動信号は、前記立体画像信号に同期して前記複数のバックライトを順次点灯させ、かつ、所定のタイミングで前記複数のバックライトを前記液晶パネル画面の全面で一斉に点灯させるように構成されると共に、前記立体画像信号の画像情報に基づいて前記複数のバックライトの発光期間を個々に制御するように構成され、前記光検出部は、前記導光部と前記液晶パネル部との間の任意の位置に配設され、光検出ゲート信号に基づいて、前記複数のバックライトを一斉に点灯させるタイミングで検出動作を行うように制御される。

本発明に係る立体画像表示装置によれば、コントラストの向上と３Ｄクロストークの抑制を両立させると共に、安定した光検出をすることで、バックライトの温度の変化や時間経過によっても、バックライトの明るさや色が変化しない効果が得られる。また、バックライトが一斉に点灯した場合に光検出を行うので、光検出部を導光部と液晶パネル部との間のどこに配置しても、同じ光検出値を検出でき、配置自由度が増す効果が得られる。

本発明に係る実施の形態１の立体画像表示装置の構成を示すブロック図である。 画像変換部での動作を説明する図である。 液晶パネル部の背面にある導光部、光源部、光検出部の構成を説明する図である。 画像変換部での動作を説明する図である。 画像分析部での動作を説明する図である。 液晶の応答特性と発光駆動信号のタイミングチャートを示す図である。 液晶の応答特性と発光駆動信号のタイミングチャートを示す図である。 液晶の応答特性と発光駆動信号のタイミングチャートの他の例を示す図である。 画像輝度情報を適用した発光駆動信号のタイミングチャートを示す図である。 光検出のタイミングを含んだ発光駆動信号のタイミングチャートを示す図である。 本発明に係る実施の形態２の画像有効信号を基準にした発光駆動信号のタイミングチャートを示す図である。 本発明に係る実施の形態３の発光駆動信号のタイミングチャートを示す図である。

＜実施の形態１＞
＜装置構成＞
図１は、本発明に係る立体画像表示装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、立体画像表示装置１００は、画像変換部１、画像信号分析部２、タイミング生成部３、基準値記録部４、光検出部５と、光源制御部６、光源部７、導光部８、液晶パネル部９およびシャッターメガネ部１０を備えている。光源部７から出射された光は、導光部８、液晶パネル部９を介してシャッターメガネ部１０に入射すると共に、導光部８を介して光検出部５にも入射する。

画像変換部１は、立体画像信号Ｉ１を受け、立体画像信号Ｉ２に変換して出力すると共に、タイミング生成部３に画像同期信号Ｖを出力する。

立体画像信号Ｉ２は、画像信号分析部２および液晶パネル部２に与えられ、画像信号分析部２では、立体画像信号Ｉ２の輝度情報を求め、画像輝度情報Ｙを出力してタイミング生成部３に与える。

画像同期信号Ｖは、タイミング生成部３に与えられ、タイミング生成部３は、画像同期信号Ｖと、画像信号分析部２から出力された画像輝度情報Ｙとに基づいて、光源部７の発光駆動信号Ｐｍｎと光検出ゲート信号ＧＥとを決定して出力する。また、タイミング生成部３は、シャッター切換信号ＳＬおよびＳＲを出力してシャッターメガネ部１０に与える。

光検出ゲート信号ＧＥは光検出部５に与えられ、光検出ゲート信号ＧＥのＨｉｇｈの期間に光検出を行い、光検出値Ｄを出力して光源制御部６に与える。

発光駆動信号Ｐｍｎは光源部７に与えられ、発光駆動信号ＰｍｎのＨｉｇｈの期間に光源部７を発光させる。

基準値記録部４は、予めユーザーによって決められた基準光検出値ＭＤおよび基準発光強度値ＭＥを記録保持し、光源制御部６は基準値記録部４から与えられる基準光検出値ＭＤと光検出部５から出力された光検出値Ｄとが等しくなるように発光強度値Ｅを決定して光源部７へ出力する。ここで、図１の白抜き矢印は光を示している。

光源部７は、液晶パネル画面を仮想的に複数に分割（水平方向にｍ分割、垂直方向にｎ分割）したそれぞれの領域に対応して設けられた複数のバックライトを含んでおり、当該バックライトは１色以上の光源で構成されている。当該光源は、タイミング生成部３から出力された発光駆動信号ＰｍｎのＨｉｇｈの期間の間、光源制御部６から出力された発光強度値Ｅで発光するパルス発光の光源で構成されており、発光強度値Ｅによって、発光強度が可変に構成されている。

発光駆動信号Ｐｍｎは、ｍ×ｎのバックライトのそれぞれに与えられ、発光駆動信号ＰｍｎがＨｉｇｈの期間はバックライトが点灯発光し、Ｌｏｗの期間は消灯する。

バックライトの光源は、１個の白色光の光源でも、多色の光源の組み合わせ、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色光源の組み合わせや、シアン（Ｃ）と赤（Ｒ）の２色光源の組み合わせで光混合し、白色光とするものでも良い。

光源の発光体の種類は、どのようなものを用いても良く、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）素子等、または、それらの組み合わせであっても良い。

なお、バックライトの光源が多色の光源の組み合わせである場合、発光強度値Ｅは、ｍ×ｎのバックライト数と光源の色数との組み合わせのそれぞれに与えられるようにしても良いし、光源のそれぞれだけに与えられるようにしても良い。

光源部７は、液晶パネルの背面直下に配置しても良く、液晶パネルの左右端、上下端に配置しても良い。なお、液晶パネルの背面側には光源部７から出力された光を所定の領域に面で均一に拡散し、面光源にするために設けられる導光板を含む導光部８が配置され、光源部７は、当該導光板の背面直下、左右端、上下端の何れかに配置される複数のバックライトを含んでいる。

なお、導光板は、バックライトの光源が多色の光源の組み合わせである場合、それらの光源を光混合して白色にする機能も有している。光源部７がｍ×ｎのバックライトで構成される場合も、導光板によって光を拡散することができる。

液晶パネル部９は、例えば、透過型液晶パネルで構成され、パネル面にはカラーフィルターが配列されており、画像変換部１から出力された立体画像信号Ｉ２に同期して、上端側から下端側へ順次走査し、立体画像信号Ｉ２の階調に応じて、画素ごとに背面からの光の透過率を変化させ、画像を表示する構成となっている。

シャッターメガネ部１０は、タイミング生成部３から出力されたシャッター切換信号ＳＬおよびＳＲに応じて、左眼と右眼のシャッターの透過、非透過を切り換える構成となっている。ここで、左眼用のシャッター切換信号がＳＬで、右眼用のシャッター切換信号がＳＲである。

シャッター切換信号は２値信号で、Ｈｉｇｈの期間はシャッターが開き、液晶パネル部９の画像が透過して見え、Ｌｏｗの期間はシャッターが閉じ、液晶パネル部９の画像を非透過にする。このシャッターメガネを通して液晶パネル部９に表示された画像を見ることで、左眼には左眼画像のみ、右眼には右眼画像のみを見えるようにすることで、擬似的に立体画像として鑑賞することができる。

なお、画像を透過、非透過に切り換えるシャッターは、どのようなものを用いても良く、例えば、偏光板と偏光方向を切り換える液晶との組み合わせで構成し、同じ方向の偏光角であれば透過、閉じる方向の偏光角であれば非透過となる構造であっても良いし、物理的に左目と右目を交互に閉じる構造であっても良い。また、シャッター切換信号の伝送方法は、どのような方法を用いても良く、例えば、赤外線、電波、有線による伝送方法を用いることができる。

＜概略動作＞
次に、以上説明した立体画像表示装置１００の概略動作について、図１を参照しつつ図２を用いて説明する。

立体画像表示装置１００に入力された立体画像信号Ｉ１は、図２の（ａ）部に示されるように、２視点で捉えられた左眼画像と右眼画像が時分割で与えられ、左眼画像Ｌと右眼画像Ｒのペアとなるように並べられた画像信号であるものとする。そして、この左眼画像Ｌまたは右眼画像Ｒの１枚の画像フレーム時間をＴとする。

画像変換部１は、立体画像信号Ｉ１を２倍のフレーム周波数に変換し、図２の（ｂ）部に示されるように、左眼画像Ｌ’と右眼画像Ｒ’の間に１枚の黒画像Ｂを挿入して、立体画像信号Ｉ２を作成する。なお、黒画像Ｂを挿入することで、左眼画像と右眼画像を分離することができる。

このため、立体画像信号Ｉ２の左眼画像Ｌ’または右眼画像Ｒ’の１枚の画像フレーム時間は、Ｔ／２になる。また、図２の（ｃ）部に示されるように立体画像信号Ｉ２に同期するように左眼画像Ｌ’と右眼画像Ｒ’の先頭タイミングを規定する画像同期信号Ｖを出力する。ここで、画像同期信号Ｖは、立ち上がりのタイミングを同期の基準とするので、パルス幅は特に限定されない。

画像信号分析部２は、立体画像信号Ｉ２の輝度情報を求め、画像輝度情報Ｙを出力する。ここで、光源部７は、液晶パネル画面を水平方向にｍ分割、垂直方向にｎ分割したそれぞれの領域に対応して設けられたバックライトを含んでおり、画像輝度情報Ｙは、分割された液晶パネル画面のそれぞれに対応させて求められるので、１枚の画像フレームに対してｍ×ｎの輝度情報が得られることとなる。これを画像輝度情報Ｙｍｎとして表す。

タイミング生成部３は、画像変換部１から出力された画像同期信号Ｖと画像信号分析部２から出力された画像輝度情報Ｙｍｎに基づいて、光源部７に含まれるｍ×ｎ個のバックライト（図示せず）の発光駆動信号Ｐｍｎと光検出ゲート信号ＧＥを決定して、出力する。

すなわち、画像同期信号Ｖから、画像走査に同期したタイミングで発光駆動信号Ｐｍｎのタイミングを決定し、画像の部分輝度に対応した画像輝度情報Ｙｍｎから、光源部７に含まれるｍ×ｎ個のバックライトに与えられる発光駆動信号Ｐｍｎの発光期間（輝度）を決定する。

また、精度の良い光検出が可能なように、光源部７に含まれるｍ×ｎ個のバックライトをすべて一瞬全点灯するパルス信号も付加する。この全点灯するタイミングに合わせるように光ゲート信号ＧＥを決定する。ここで、発光駆動信号Ｐｍｎはｍ×ｎ個のバックライトのそれぞれに対して出力される。また、光検出ゲート信号ＧＥは、光検出部５の光センサーの個数に対応させて出力しても良いし、１つの信号を光センサーの個数分に分割して与える構成としても良い。

基準値記録部４は、光検出部５の光センサーの設置数とセンサー色を組み合わせた数分の基準光検出値ＭＤを記録保持し、また、光源部７のｍ×ｎ個のバックライトの個数と発光色数を組み合わせた数分の基準発光強度値ＭＥを記録保持している。

ここで、基準発光強度値ＭＥを決める手法は、基準信号、例えば、全白信号を入力して立体表示装置１００を動作させ、液晶パネル出力光やシャッターメガネ出力光（液晶パネル出力光のうちシャッターメガネを透過する光）を、外部に設置した輝度計等によって測定する。

それらの出力光が、目的の輝度、ホワイトバランス、色温度等になるように、ｍ×ｎ個のバックライトのそれぞれの色数分について基準発光強度値ＭＥを調整する。

また、画面の輝度や色のムラが均一となるように、ｍ×ｎ個のバックライトのそれぞれの発光強度値を調整する。このようにして、液晶パネル出力光やシャッターメガネ出力光が目的の値に調整されたときの、それぞれの光センサーの光検出値を基準光検出値ＭＤ、それぞれのバックライトに入力する発光強度値を基準発光強度値ＭＥとして、記録保持する。

バックライトは、その温度変化や経過時間によって、明るさが変化するため、基準値記録部４には、バックライトの温度や経過時間の条件ごとに、それぞれ基準光検出値ＭＤおよび基準発光強度値ＭＥを記録保持しておく。

例えば、バックライトの温度が低い場合と高い場合とで、それぞれの基準発光強度値ＭＥを決めておくことで、目的の色に早く収束させる効果がある。

また、例えば、経過時間が数年経つと、バックライトが暗くなるため、基準光検出値ＭＤを同じままにして、電力を増やすことで元の明るさを保つようにしても良いし、電力は一定とし、時間が経つと徐々に目標の明るさを下げるように、基準光検出値ＭＤの値を下げても良い。

また、バックライトを消灯した際の最終発光強度値を記録保持して、次回点灯した場合の初期値として良い。このような構成を採ることで、目的の色に早く収束させる効果がある。

また、目標の出力光のホワイト色や、色温度ごとに、それぞれ基準光検出値ＭＤと基準発光強度値ＭＥを記録保持する構成としても良い。このような構成を採ることで、バックライトで、色温度等の設定の切り換えができる効果がある。

光検出部５は、１色以上の光強度を検出できる１個以上の光センサーを備え、タイミング生成部３から出力された光検出ゲート信号ＧＥのＨｉｇｈの期間に光検出を行い、光検出値Ｄを出力する。光検出値Ｄは、例えば、検出対象の発光強度に比例した電圧値として出力される。

なお、光検出部５の光センサーは、輝度値を検出する１つの輝度センサーでも良いし、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色をそれぞれ検出するカラーセンサーでも良い。センサーの種類はどのようなものを用いても良く、例えば、光電セルやフォトダイオード、それらと光学フィルターとを組み合わせた構成であっても良い。多色の光センサーを用いた場合は、光検出値Ｄは、その色数だけ出力されることとなる。

また、光検出部５の光センサーは、導光部８と液晶パネル部９の間の任意の場所に設置すれば良く、設置箇所は１箇所だけでも良く、複数箇所であっても良い。光センサーを複数個設置した場合は、光検出値Ｄはその光センサーの数だけ出力される。

光源制御部６は、起動直後の１回目は、基準値記録部４に記録された基準発光強度値ＭＥを光源部７へ出力し、２回目からは光検出部５から出力される光検出値Ｄと、基準光検出値ＭＤとが等しくなるように発光強度値Ｅを決定し、出力する。

ここで、発光強度値Ｅは、例えば、電流量で規定され、光源部７に発光強度値Ｅを入力することで、発光強度値Ｅに比例して、光量が増すような値とする。

光源制御部６では、光検出値Ｄが基準光検出値ＭＤより低ければ、発光強度値Ｅを大きくして出力し、逆に、光検出値Ｄが基準光検出値ＭＤより高ければ、発光強度値Ｅを小さくして出力する。このように、光検出値Ｄが基準光検出値ＭＤに等しくなるように制御することで、出力光を目的の値することができる。なお、光源制御部６から出力される発光強度値Ｅは複数のバックライトのそれぞれに対応して出力される。

次に、図３を用いて、液晶パネル部９の背面に導光部８を設けた場合の、光源部７、光検出部５の配置の一例について説明する。

なお、図３においては液晶パネル部９の背面に配置される導光部８の導光板８１を示しており、液晶パネル部９は図示していない。

また、図３においては、光検出部５は導光板８１の上端部に配置された例を示しているが、導光部８と液晶パネル部９との間であれば、配置場所は任意である。

光源部７で発光した光は、導光板８１によって面拡散され、図３に矢印で示されるように導光板８１の中央部まで導光される。この拡散した光を光検出部５が検出する。

図３の例では、導光板８１の左側端面と右側端面に光源部７が配置された例を示しており、水平方向に２個（ｍ＝２）、垂直方向にｎ個のバックライトが、それぞれ独立に制御できるＲ、Ｇ、Ｂの３色光源を有した構成として示されている。

このような構成を採ることで、導光板８１は図３に破線で示されるように水平方向（Ｘ方向）に２分割、垂直方向（Ｙ方向）にｎ分割されることとなる。

導光板８１は、かなり広い面でムラがないように拡散する機能を持っているため、図３の破線で示している範囲内だけが光るのではなく、隣接光源や、かなり離れた光源からの全ての光が重ね合わされて導光板８１全体が光り、対面する液晶パネル部９に充分な光量を与えることとなる。

図３において、発光駆動信号は、図に向かって左側の最上部の１番目のバックライトに与えられるものを発光駆動信号Ｐ１１とし、その下の２番目のバックライトに与えられるものを発光駆動信号Ｐ１２とし、最下部のｎ番目のバックライトに与えられるものを発光駆動信号Ｐ１ｎとして示している。同様に、図に向かって右側の最上部の１番目のバックライトに与えられるものを発光駆動信号Ｐ２１とし、その下の２番目のバックライトに与えられるものを発光駆動信号Ｐ２２とし、最下部のｎ番目のバックライトに与えられるものを発光駆動信号Ｐ２ｎとして示している。

また、図に向かって左側の１番目のバックライトを構成するＲ、ＧおよびＢの３色光源には、それぞれ、発光強度値Ｅｒ１１、Ｅｇ１１およびＥｂ１１が与えられ、２番目のバックライトを構成するＲ、ＧおよびＢの３色光源には、それぞれ、発光強度値Ｅｒ１２、Ｅｇ１２およびＥｂ１２が与えられ、ｎ番目のバックライトを構成するＲ、ＧおよびＢの３色光源には、それぞれ、発光強度値Ｅｒ１ｎ、Ｅｇ１ｎおよびＥｂ１ｎが与えられる構成となっている。同様に、図に向かって右側の１番目のバックライトを構成するＲ、ＧおよびＢの３色光源には、それぞれ、発光強度値Ｅｒ２１、Ｅｇ２１およびＥｂ２１が与えられ、２番目のバックライトを構成するＲ、ＧおよびＢの３色光源には、それぞれ、発光強度値Ｅｒ２２、Ｅｇ２２およびＥｂ２２が与えられ、ｎ番目のバックライトを構成するＲ、ＧおよびＢの３色光源には、それぞれ、発光強度値Ｅｒ２ｎ、Ｅｇ２ｎおよびＥｂ２ｎが与えられる構成となっている。

また、図３の光検出部５はＲ、Ｇ、Ｂの３色をそれぞれ検出するカラーセンサーで構成された例を示しており、光検出部５には、光検出ゲート信号ＧＥが与えられ、３色のカラーセンサーからはそれぞれ光検出値Ｄｒ、ＤｇおよびＤｂが出力される構成となっている。

＜詳細動作＞
次に、立体画像表示装置１００の詳細動作について、図１を参照しつつ図４〜図１０を用いて説明する。

立体画像表示装置１００に入力される立体画像信号Ｉ１は、図４の（ａ）部に示されるように、２視点で捉えられた左眼画像と右眼画像が時分割で与えられ、例えば、左眼画像Ｌ１と右眼画像Ｒ１のペアとなるように並べられた画像信号であるものとする。そして、この左眼画像または右眼画像の１枚の画像フレーム時間をＴとする。

画像変換部１は、立体画像信号Ｉ１を２倍のフレーム周波数に変換し、図４の（ｂ）部に示されるように、例えば左眼画像Ｌ１’と右眼画像Ｒ１’の間に１枚の黒画像Ｂを挿入して、立体画像信号Ｉ２を作成する。このため、図４の（ａ）部に示されるように、画像信号Ｉ１が１画像のフレーム期間ＴでＬ１、Ｒ１・・・と入力された場合、画像変換部１から出力される立体画像信号Ｉ２は、１画像のフレーム期間Ｔ／２でＬ１’、Ｂ、Ｒ１’、Ｂ・・・となる。

画像信号分析部２は、立体画像信号Ｉ２の輝度情報を求め、画像輝度情報Ｙｍｎを出力するが、画像変換部１で挿入した黒画像は考慮せず、左眼画像および右眼画像の輝度情報を求める。

ここで、画像信号分析部２での動作の一例について説明する。まず、立体画像信号Ｉ２の１画像について全体の平均輝度ＨＹａを求める。ここで、平均輝度ＨＹａは、立体画像信号Ｉ２に含まれる輝度信号Ｙの階調値をＹｉ、１フレーム分の画素数をＦａとして以下の数式（１）により求めることができる。

次に、液晶パネル画面を水平方向にｍ分割、垂直方向にｎ分割したそれぞれの領域に対応する入力画像の平均輝度ＨＹｍｎを求める。

例えば、液晶パネル画面が水平方向に２分割、垂直方向に４分割された場合、水平方向に１／２、垂直方向に１／４となった領域に分割された入力画像（分割画像）の平均輝度を求める。そして、この分割画像の平均輝度ＨＹｍｎと全体画像の平均輝度ＨＹａとを比較し、全体画像の平均輝度より分割画像の平均輝度が高ければ、バックライトの輝度を上げ、低ければ、バックライトの輝度を下げる処理をする。

ここで、画像輝度情報Ｙｍｎは、以下のような数式（２）で表すことができる。

ここで、係数ｇはゲインを示し、このようなバックライト制御を積極的に行い、コントラスト感を強調したい場合は大きくする。また、暗くした部分が、バックライトの輝度が下がり過ぎて階調が見えなくなった場合や、明暗が付き過ぎた場合は小さくするように調整する。

画像輝度情報Ｙｍｎの単位は、例えば、平均輝度値に対する比率として、０〜１００％のように表しても良いし、８ビット階調（０〜２５５階調）で表しても良いし、所定値で規格化をした輝度レベルで表しても良い。

図５は、上述した画像信号分析部２での動作を、具体的な画像例を用いて説明する図である。図５においては、液晶パネル画面を水平方向（Ｘ方向）に２分割、垂直方向（Ｙ方向）に４分割するように２×４の光源部７が配置されている例を示しており、図中の破線は２×４のバックライトによって分割された液晶パネル画面の各領域を示している。

図５の（ａ）部には、空に明るい太陽と暗い雲がある画像を示しており、図５の（ｂ）部には分割された領域に対応する画像の平均輝度を、便宜的に、輝度レベルを５段階にして示している。なお、輝度レベルは、数値が高いほど平均輝度が高いものとしている。

図５の（ｂ）部においては、図に向かって左側の最上部の領域の画像輝度情報をＹ１１とし、その下の領域の画像輝度情報をＹ１２とし、次の領域の画像輝度情報をＹ１３とし、最下部の領域の画像輝度情報をＹ１４として表している。また、図に向かって右側の最上部の領域の画像輝度情報をＹ２１とし、その下の領域の画像輝度情報をＹ２２とし、次の領域の画像輝度情報をＹ２３とし、最下部の領域の画像輝度情報をＹ２４として表している。

ここで、画像全体の平均輝度ＨＹａを輝度レベル３とすると、画像輝度情報Ｙ１１は全体の平均輝度と同じため、画像輝度情報Ｙ１１＝０となり、画像輝度情報Ｙ２２は、太陽の部分に相当するため輝度レベル５となり、画像輝度情報Ｙ２２＝＋２となる。また、画像輝度情報Ｙ１４は、暗い雲の部分に相当するため、画像輝度情報Ｙ１４＝−２として出力される。

このように画像分析部２は、光源部７によって分割された液晶パネル画面の各領域に対応する画像の平均輝度ＨＹｍｎと画像全体の平均輝度ＨＹａとの差分値で画像輝度情報Ｙｍｎを規定して出力する。

なお、上記では、平均輝度値として、画像輝度情報Ｙｍｎを求め、バックライトの輝度を決定した例を示したが、画像信号の輝度階調累積ヒストグラムや、画像信号のＲ、Ｇ、Ｂ信号のそれぞれの平均値、累積階調ヒストグラム、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号のいずれかの最大値の平均、またはそれらの組み合わせから画像情報を求めて、バックライトの輝度や光強度を決定しても良い。また、それぞれのバックライトに対応した領域の画像信号のみで、それぞれのバックライトの輝度を決定した例を示したが、周辺の領域の画像信号を用いて、バックライト輝度や光強度を決定しても良い。

画像変換部１から出力された立体画像信号Ｉ２は液晶パネル部９に入力される。液晶パネル部９は、透過型液晶パネルで構成され、パネル面にはカラーフィルターが配列されており、画像変換部１から出力された立体画像信号Ｉ２に同期して、上端側から下端側へ順次走査し、立体画像信号Ｉ２の階調に応じて、画素ごとに背面からの光の透過率を変化させて画像を表示するので、画面の上部と下部とでは変化し始める時間が異なる。また、液晶は透過率変化の応答が遅く、徐々に目的の透過率になるように応答し、透過率は階調として表現される。

ここで、図６に液晶パネル部９の液晶の応答特性とバックライトの発光駆動信号Ｐｍｎのタイミングチャートを図示する。ここで、バックライトの発光駆動信号Ｐｍｎは、２値信号で表し、Ｌｏｗレベルがバックライト消灯、Ｈｉｇｈレベルが、バックライト点灯を表す。また、便宜的に、液晶パネル画面は水平方向には分割せず（ｍ＝１）、垂直方向にはｎ個に分割されているものとして説明する。

図６において横軸が時間軸であり、図６の（ａ）部に示されるように、立体画像信号Ｉ２は、左眼画像Ｌ’と右眼画像Ｒ’の間に１枚の黒画像Ｂが挿入されて、左眼画像Ｌ’または右眼画像Ｒ’の１枚の画像フレーム時間は、Ｔ／２になる。ここで、便宜的に、左眼画像Ｌ’および右眼画像Ｒ’は共に白画像であるものとする。

図６の（ｂ）部〜（ｄ）部には、バックライトの発光駆動信号Ｐｍｎのタイミングチャートに液晶の応答特性を透過率を縦軸（図示せず）として破線で重ねて示しており、液晶は、白画像が与えられることで透過率が上がり始め、黒画像が与えられる直前で透過率が最大となり、黒画像が与えられることで透過率が下がり始め、再び白画像が与えられるまでに透過率が最小となるという特性を有している。

すなわち、図６の（ｂ）部には、液晶パネル画面の最上部の領域（垂直方向にｎ個に分割したうちの最上部の領域）における発光駆動信号Ｐ１１のタイミングチャートを示しており、そのＡ１点は、左眼画像Ｌ’の階調で書き込み動作を始めた点である。液晶は白のデータを書き込んだことにより応答を始め、徐々に透過率が上がる。そして、Ｂ１点で、次のフレームである黒画像の書き込み動作を始めるため、液晶の透過率が下がり始める。液晶は黒のデータを書き込んだことにより透過率が徐々に下がる。これより、Ｂ１点の直前が、液晶の応答時間が十分経ち、左眼画像Ｌ’に対応した目的の透過率に近い点であることが判る。従って、液晶の透過率が最大となるＢ１点の直前までにバックライトの発光が終わるように、Ｂ１点を立ち下がりの基準としてバックライトを発光させることが、バックライト光を有効に利用する上での最適な制御であることが判る。このため、発光駆動信号Ｐ１１は、Ｂ１点ではＬｏｗ状態となるように与えられている。

なお、図６の（ｂ）部に示す液晶の応答特性は、液晶の応答速度が遅い場合の例であり、液晶の応答速度が十分に速い場合は、より急峻に立ち上がってより速く目的の透過率に到達し、一定となるので、バックライトを発光させるタイミングはより手前の位置として良い。

図６の（ｃ）部には、液晶パネル画面の最上部の次の領域（垂直方向にｎ個に分割したうちの最上部の次の領域）における発光駆動信号Ｐ１２のタイミングチャートを示しており、図中のＡ２点は、当該領域における左眼画像Ｌ’の階調で書き込み動作を始めた点であり、Ｂ２点は、上記領域において黒画像の書き込み動作を始めた点である。

また、図６の（ｄ）部には、液晶パネル画面の最下部の領域（垂直方向にｎ個に分割したうちの最下部の領域）における発光駆動信号Ｐ１ｎのタイミングチャートを示しており、図中のＡｎ点は、当該領域における左眼画像Ｌ’の階調で書き込み動作を始めた点であり、Ｂｎ点は、黒画像の書き込み動作を始めた点である。

Ａｎ点はＡ１点から時間が経ち右にシフトしている。このように最下部の領域においても、Ｂｎ点の直前が、左眼画像Ｌ’に対応した目的の透過率に近い点であることが判る。

このように、バックライトはＢ１、Ｂ２、・・・Ｂｎの直前までにバックライトの発光が終わるように、これらの点を立ち下がりの基準として発光させることが、バックライト光を有効に利用する上での最適な制御である。

すなわち、バックライトは画像の走査タイミングに同期して、次のフレームで変化させる直前までに発光を終わるように、垂直分割数ｎに応じて、順次シフトさせて発光させる制御が望ましい。この時間経過に伴うシフト量（時間シフト量）は、画像同期信号Ｖの周期とバックライトの垂直分割数ｎによって決定される。

＜発光駆動信号のバリエーション＞
次に、バックライトの発光駆動信号を与えるタイミングについて図７を用いてさらに説明する。なお、便宜的に、液晶パネル画面は水平方向には分割せず（ｍ＝１）、垂直方向には４個に分割されているものとして説明する。

図７においては、（ａ）部に立体画像信号Ｉ１を示し、（ｂ）部に画像変換部１から出力された立体画像信号Ｉ２を示し、（ｃ）部において、画像同期信号Ｖのタイミングチャートを示す。

画像同期信号Ｖは、立体画像信号Ｉ２に同期した左眼画像Ｌ’と右眼画像Ｒ’の先頭タイミングを示す信号であり、周期Ｔで与えられる信号である。

図７の（ｄ）部、（ｅ）部、（ｆ）部、および（ｇ）部には、バックライトの発光駆動信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４のタイミングチャートに液晶の応答特性を透過率を縦軸（図示せず）として破線で重ねて示している。

ここで、バックライトの発光駆動信号Ｐ１〜Ｐ４は、２値信号で表し、Ｌｏｗレベルがバックライト消灯、Ｈｉｇｈレベルが、バックライト点灯を表す。

先に説明したように、発光駆動信号Ｐｎの立ち下がりの基準をＢｎ点とすることで、バックライト光を有効に利用する上での最適な制御となる。

ここで、先に説明したように、バックライトは画像の走査タイミングに同期して、次のフレームで変化させる直前までに発光を終わるように、垂直分割数ｎに応じて、順次シフトさせて発光させる制御が望ましいが、この時間シフト量Ｓは、画像同期信号Ｖの周期Ｔと液晶パネル画面の垂直分割数ｎで決まり、以下の数式（３）で表すことができる。

図７の（ｄ）部に示されるように、画像同期信号Ｖの立ち上がりから、Ｔ／２期間後に、最初の発光駆動信号Ｐ１の立ち下がりを発生させ、以後、上記シフト量Ｓずつ、時間シフトさせて、発光駆動信号を生成する。すなわち、液晶パネル画面を垂直方向に４分割する場合、発光駆動信号Ｐ１の立ち下がり点は最初のＴ／２経過後の点であり、Ｐ２の立ち下がり点は、Ｔ／２＋Ｔ／８経過後の点となり、時間シフト量ＳはＴ／８となる。

なお、液晶パネルの水平方向は、ラインごとに書き換えるため、液晶パネル画面を水平方向にも分割する場合、同じ水平線上の領域では走査の書き換えタイミングが同じとなる。この場合は、同じ水平線上の領域では発光駆動信号の立ち下りのタイミングを同じにする。なお、液晶パネルの垂直方向の分割がない（ｎ＝１）場合は、上記時間シフト量はないものとする。

ここで、発光駆動信号ＰｍｎのＨｉｇｈの期間が、バックライトの発光期間となるので、輝度を明るくするときは、立ち下がりのタイミングを変えずに、立ち上がりのタイミングを変更し、Ｈｉｇｈの期間を長くする。このように、輝度調整をするときは、発光駆動信号Ｐｍｎの立ち下がりのタイミングを固定し、立ち上がりのタイミングを調整することで輝度調整をする。この輝度調整のための立ち上がりのタイミングの変更の範囲の一例を、図７の（ｄ）部〜（ｇ）部において立ち上がりのタイミングの前後に矢印で示す。

立体画像信号Ｉ２は、左眼画像Ｌ’と右眼画像Ｒ’の間に１画面分の黒画像Ｂを挿入している。この黒画像Ｂは表示する必要がなく、また、応答中の過渡状態である３Ｄクロストークを防止するために、黒画像Ｂの期間は、バックライトを消灯する。すなわち、周期Ｔの５０％以下で発光するような制御をすることが望ましい。また、この発光期間が短いほど、３Ｄクロストークは抑制されることとなる。

また、液晶パネル画面の垂直方向の分割数が少ない場合、垂直方向の幅が広がるため、分割した領域の上部と下部とでは液晶の走査タイミングの差が広がることとなる。

例えば、垂直方向の分割数が４の場合、全垂直走査期間の１／４の幅を有することとなる。このような場合は、垂直方向に分割された領域の垂直方向の中央部における画像走査開始時間を算出し、この位置から走査を開始するようにすることで、発光駆動信号の位相を一律、後ろにずらしても良い。

すなわち、図７では、発光駆動信号Ｐ１は液晶パネル画面の最上部の領域（垂直方向に４個に分割したうちの最上部の領域）を走査開始点とする発光駆動信号であったが、図８に示す例では、全垂直走査期間を４分割した場合の最上部の領域をさらに半分に分け、そのうちの下側の領域を走査開始点とするように発光駆動信号Ｐ１を生成する。

図８の（ｄ）部、（ｅ）部、（ｆ）部、および（ｇ）部には、バックライトの発光駆動信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４のタイミングチャートに液晶の応答特性を透過率を縦軸（図示せず）として破線で重ねて示しているが、発光駆動信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４のタイミングは、図７の（ｄ）部、（ｅ）部、（ｆ）部、および（ｇ）部に示したタイミングチャートよりも一律にＴ／４ｎずつ後ろ側にシフトしている。

図７の例では、黒画像Ｂの書き込み動作を始めた点を発光駆動信号Ｐ１の立ち下がりの基準としたが、図８においては、黒画像Ｂの書き込み動作を始めた点より少し後ろの点を発光駆動信号Ｐ１の立ち下がりの基準とすることで、液晶の応答のピークを発光期間に含むように、発光駆動信号Ｐ１〜Ｐ４を設定している。このように、発光駆動信号Ｐｍｎのタイミングは任意に調整できるように構成することが望ましい。

このように、画像の走査に同期させて、バックライトを順次点灯することで、液晶パネルの上部側でも下部側でも、液晶の応答速度に対応したバックライトの発光タイミングを最適に設定でき、３Ｄクロストークを抑える効果がある。

次に、画像信号分析部２が出力する画像輝度情報Ｙｍｎに基づいて発光駆動信号Ｐｍｎを作成する動作を説明する。

発光駆動信号Ｐｍｎの発光期間、すなわち、Ｈｉｇｈの期間の長さが輝度を規定するが、この輝度を変える場合、発光駆動信号の立ち下がりを基準として、立ち上がりのタイミングを変更する。

なお、液晶パネルの水平方向は、ラインごとに書き換えるため、液晶パネル画面を水平方向にも分割する場合、同じ水平線上の領域では走査の書き換えタイミングが同じとなる。この場合は、同じ水平線上の領域では発光駆動信号の立ち下りのタイミングを同じにする。

先に説明したように、画像輝度情報Ｙｍｎは、光源部７によって分割された液晶パネル画面の各領域に対応する画像の平均輝度ＨＹｍｎと画像全体の平均輝度ＨＹａとの差分値として画像信号分析部２から出力されるため、ユーザーによって決められる画面全体の輝度設定値である発光期間を基準とし、画像輝度情報Ｙｍｎによって、基準の発光期間から、液晶パネル画面の分割された領域に対応する光源の発光期間を増減させる。このとき、前述のように、立体画像信号Ｉ２には黒画像を挿入しているため、最大発光期間は５０％以下で発光させる。

この動作について、図９を用いて具体的に説明をする。例えば、図５を用いて説明した画像例で、周期Ｔにおける発光駆動信号の発光期間が３０％である場合を画面全体の輝度設定値の基準とする。この場合、輝度レベル＋２は周期Ｔでの発光期間が５０％である場合、輝度レベル＋１は周期Ｔでの発光期間が４０％である場合、輝度レベル０は周期Ｔでの発光期間が３０％である場合、輝度レベル−１は周期Ｔでの発光期間が２０％である場合、輝度レベル−２は周期Ｔでの発光期間が１０％である場合を指すこととなる。

図５の画像例で、画像の走査に同期した発光期間を図示したものが図９である。図９において、（ａ）部に立体画像信号Ｉ１を示し、（ｂ）部に画像変換部１から出力された立体画像信号Ｉ２を示し、（ｃ）部において、画像同期信号Ｖのタイミングチャートを示す。

画像同期信号Ｖは、立体画像信号Ｉ２に同期した左眼画像Ｌ’と右眼画像Ｒ’の先頭タイミングを示す信号であり、周期Ｔで与えられる信号である。

図９の（ｄ）部、（ｅ）部、（ｆ）部、（ｇ）部、（ｈ）部、（ｉ）部、（ｊ）部および（ｋ）部には、それぞれバックライトの発光駆動信号Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ１４およびＰ２４のタイミングチャートを示している。

なお、発光駆動信号Ｐ１１〜Ｐ２４における発光期間は、それぞれ画像輝度情報Ｙ１１〜Ｙ２４で規定されている。すなわち、図９の（ｄ）部に示す発光駆動信号Ｐ１１における発光期間は画像輝度情報Ｙ１１で規定されており、画像輝度情報Ｙ１１は輝度レベル０であるので、周期Ｔの３０％がＨｉｇｈレベルとなっている。

図９の（ｅ）部に示す発光駆動信号Ｐ２１が与えられるバックライトによって分割される液晶パネル画面の領域は、発光駆動信号Ｐ１１が与えられるバックライトによって分割される液晶パネル画面の領域と垂直方向において同じ位置であるため、発光駆動信号の立ち下りは発光駆動信号Ｐ１１と同じタイミングとなっている。これは、発光駆動信号Ｐ１２とＰ２２との関係、発光駆動信号Ｐ１３とＰ２３との関係、発光駆動信号Ｐ１４とＰ２４との関係においても同じである。

なお、図９の（ｅ）部に示す発光駆動信号Ｐ２１における発光期間は画像輝度情報Ｙ２１で規定されており、画像輝度情報Ｙ２１は輝度レベル＋１であるので、周期Ｔの４０％がＨｉｇｈレベルとなっている。

なお、ユーザーによって決められる画面全体の輝度設定値が最大値であった場合、画像輝度情報Ｙｍｎによって発光期間を増加させる処理の代わりに、発光期間を減少させる処理のみ行うこととする。

逆に、ユーザーによって決められる画面全体の輝度設定値が最小値であった場合、画像輝度情報Ｙｍｎによって発光期間を減少させる処理の代わりに、発光期間を増加させる処理のみ行うこととする。

また、ユーザーによって決められる画面全体の輝度設定値が、最大値、最小値に近く、画像輝度情報Ｙｍｎによって発光期間を増減すると、最大値や最小値を超えてしまう場合は、最大値と最小値との間の範囲内に収まるように増減の程度を変更すれば良い。

以上説明したように、発光駆動信号の立ち下がりを基準として、画像輝度情報に合わせて立ち上がりのタイミングを変更することで、液晶の応答速度に対応させてバックライトの発光タイミングを最適に設定できるので、３Ｄクロストークを抑制する効果が得られる。また、液晶パネル画面を分割した領域での輝度に応じて、バックライトの輝度を変えるので、表示画像のコントラストが向上するという効果がある。

＜光検出＞
レーザダイオードやＬＥＤ等の発光素子は、素子の温度変化や経年変化によって、発光強度が変化することがあり、また、発光素子自体に発光量の個体差があることなどから、光源の色バランスが変化し、表示される画像に意図しない着色や色むらが起こることがある。この光源の調整をするために、光センサーを設け、光検出を行うタイミングを光検出ゲート信号ＧＥで設定する構成を採っている。

この光検出は、複数のバックライトが一斉に点灯するタイミングに行うことが望ましい。すなわち、単純に発光期間と同じタイミングの光検出ゲート信号ＧＥで光検出を行う場合であって、液晶パネル画面を垂直方向に分割し、バックライトの発光タイミングを時間シフトする制御を行っている場合、複数のバックライト一斉に点灯するタイミングはない。

また、立体画像信号Ｉ２によって、それぞれのバックライトの輝度を変えるような制御を行っていると、導光板で光拡散をしているため、光センサーを設置した周辺のバックライトの影響を受け、光検出量が一定にならない。

図９に示したタイミングチャートの例では、それぞれの発光駆動信号の発光期間が、入力される画像によってバラバラとなっており、同じタイミングで発光しているものがなく、画像によって変化することが判る。そこで、左眼画像Ｌと右眼画像Ｒの境目のタイミングで、一斉に全てのバックライトを点灯させる制御を行う。

図１０には、バックライトを一斉に点灯するように制御する場合の、発光駆動信号Ｐｍｎのタイミングチャートと、光検出ゲート信号ＧＥのタイミングチャートを示している。図１０において、（ａ）部に立体画像信号Ｉ１を示し、（ｂ）部に画像変換部１から出力された立体画像信号Ｉ２を示し、（ｃ）部において、画像同期信号Ｖのタイミングチャートを示す。

画像同期信号Ｖは、立体画像信号Ｉ２に同期した左眼画像Ｌ’と右眼画像Ｒ’の先頭タイミングを示す信号であり、周期Ｔで与えられる信号である。

図１０の（ｄ）部、（ｅ）部、（ｆ）部、（ｇ）部、（ｈ）部、（ｉ）部、（ｊ）部および（ｋ）部には、それぞれバックライトの発光駆動信号Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ１４およびＰ２４のタイミングチャートを示している。

また、図１０の（ｌ）部、（ｍ）部および（ｎ）部には、それぞれ光検出ゲート信号ＧＥのタイミングチャート、シャッター切換信号ＳＬおよびＳＲのタイミングチャートを示している。

なお、図１０は、図５と同様に液晶パネル画面を水平方向（Ｘ方向）に２分割、垂直方向（Ｙ方向）に４分割するように２×４のバックライトが配置されている構成のタイミングチャートである。

図１０に示すように、発光駆動信号Ｐｍｎは、左眼画像Ｌと右眼画像Ｒとの境目のタイミングでバックライトを一斉に点灯するようなパルスを含んでいる。この左眼画像Ｌと右眼画像Ｒとの境目のタイミングは、画像同期信号Ｖによって決定される。すなわち、画像同期信号Ｖの立ち上がりがあるタイミングの前後に、バックライトを一斉に点灯させるパルスを発生させる。

なお、発光駆動信号Ｐｍｎの立ち下がりのタイミングは、バックライトによって分割される液晶パネル画面の領域と垂直方向の位置が同じ領域では同じであり、垂直方向の位置が変わることで立ち下がりのタイミングが変わる。

また、図１０では、何れの発光期間も長さは同じであるが、輝度調整のための立ち上がりのタイミングの変更の範囲の一例を、図１０の（ｄ）部〜（ｋ）部において立ち上がりのタイミングの前後に矢印で示す。

このように、立体画像信号Ｉ１の左眼画像Ｌと右眼画像Ｒとの境目のタイミングで、バックライトを一斉に点灯させるパルスが与えられるように発光駆動信号Ｐ１１〜Ｐ２４を構成する。そして、バックライトを一斉に点灯させるパルスと同じタイミングで、光検出ゲート信号ＧＥを発生させる。

ここで、バックライトを一斉に点灯させるパルスによる発光期間は光検出部５の光センサーの感度と光量で決定され、なるべく発光期間は短い方が望ましい。また、この発光期間を長くすると、前述の画像輝度情報によって発光期間を変化させる期間と重なる可能性がある。このときは、重なってもその期間は許容するか、バックライトを一斉に点灯させる期間を配慮して、画像輝度情報によって発光期間を変化させる期間の最大発光期間を制限するようにすれば良い。

このように、バックライトを一斉に点灯するように制御することで、安定した光検出が行えるようになるが、光検出のためにバックライトを一斉に発光させた期間に、液晶の応答途中の画像が観察され、３Ｄクロストークが発生する可能性がある。

そこで、このバックライトの一斉点灯期間中は、シャッターメガネ部１０の左眼と右眼のシャッターの透過、非透過を切り換えるシャッター切換信号ＳＬおよびＳＲを、Ｌｏｗレベルにすることで、右眼、左眼共に閉じるようにする。これにより３Ｄクロストークを抑制することができる。

なお、シャッター切換信号ＳＬおよびＳＲは２値信号で構成され、Ｈｉｇｈの期間にシャッターが開き、画像が透過して見え、Ｌｏｗの期間はシャッターが閉じて、画像を非透過にする。

図１０の（ｍ）部および（ｎ）部における斜線領域が、右眼、左眼共に閉じている期間を表している。

なお、シャッターメガネ部１０を透過、非透過に切り替えるシャッターは、例えば、液晶で構成した場合、応答時間が遅いことが考えられる。この場合は、応答速度を考慮して、バックライトが一斉に点灯したタイミングに、シャッターが完全に非透過になるように、シャッター切換信号の立ち上がりや立ち下がりのタイミングやＨｉｇｈの期間の長さを調整すれば良い。

以上説明したように、バックライトが一斉に点灯するように発光駆動信号Ｐｍｎを構成し、その一斉に点灯するタイミングで、光検出ゲート信号ＧＥのパルスを発生させることで、安定した光検出ができる。また、シャッターメガネ部１０のシャッター切換信号ＳＬおよびＳＲを、この光検出のために一斉に発光するタイミングで、シャッターを非透過にすることで、バックライトを一斉に発光させることによる３Ｄクロストークの影響も抑えることができる。

このように、本発明に係る立体画像表示装置１００を用いることで、３Ｄクロストークを抑え、表示画像のコントラストが良くなり、安定した光検出をすることができ、バックライトの温度変化や経過時間によっても、明るさやバックライトの色が変化しないという効果が得られる。

また、バックライトが一斉に点灯した場合に光検出を行うので、光検出部４を導光部８と液晶パネル部９との間のどこに配置しても、同じ光検出値を検出でき、配置自由度が増す効果がある。

＜変形例＞
これまでの説明では、複数のバックライトを一斉に点灯させる発光駆動信号と、それに対応した光検出ゲート信号およびシャッター切換信号は、毎フレームごとに、発生させ、光検出し、目的の基準光検出値と等しくするように制御するものとして説明をしたが、光源の変化が毎フレームごとに変化するのでなければ、毎フレームごとではなく、数フレームに１回でも、数秒や数分おきに複数のバックライトを一斉に点灯させて光検出を行い、光源を制御するものとしても良い。

このように毎フレームごとではなく、間隔を置いて制御することで、光検出を行い、光源をフィードバック制御する処理を軽くすることができる。

なお、複数のバックライトを毎フレームごとに一斉に点灯させない場合でも、シャッター切換信号は、これまで通り、毎フレームごとに、左眼、右眼共に非透過とする制御を行っても良い。

＜実施の形態２＞
以上説明した実施の形態１においては、画像変換部１が出力する画像同期信号Ｖに基づいて、発光駆動信号Ｐｍｎの時間シフト量を決定していたが、当該画像同期信号Ｖは立体画像信号Ｉ２の垂直周期を基準にして決定されていた。本実施の形態においては、画像変換部１が、画像同期信号Ｖと共に画像有効信号ＤＥも出力し、タイミング生成部３では、画像同期信号Ｖの代わりに、画像有効信号ＤＥに基づいて発光駆動信号Ｐｍｎの時間シフト量を決定するものする。なお、上述した構成以外の装置構成は、図１に示した立体画像表示装置１００と同じである。

画像有効信号ＤＥとは、画像の１フレーム期間で、実際に画像信号が存在している期間（画像有効期間）を示している。液晶パネルは、この画像有効信号がＨｉｇｈの期間に画像信号に同期走査して、書き込み動作を行う。画像の１フレーム期間は、この画像有効期間とブランキング期間とを加えたものに等しい。

ブランキング期間とは、画像信号が存在していない期間で、画像の書き込み動作を行わない期間のこと示している。例えば、標準的なハイビジョン信号の場合、垂直１０８０ラインが画像有効期間であるが、垂直周期の総ライン数は１１２５ラインである。この差の４５ライン分がブランキング期間である。

次に、図１１を用いて実施の形態２に係る立体画像表示装置１００の詳細動作について説明する。

図１１において、（ａ）部に立体画像信号Ｉ１を示し、（ｂ）部に画像変換部１から出力された立体画像信号Ｉ２を示し、（ｃ）部において、画像同期信号Ｖのタイミングチャートを示し、（ｄ）部において画像有効信号ＤＥのタイミングチャートを示す。なお、便宜的に、液晶パネル画面は水平方向には分割せず（ｍ＝１）、垂直方向には４個に分割されているものとして説明する。

画像同期信号Ｖは、立体画像信号Ｉ２に同期した左眼画像Ｌ’と右眼画像Ｒ’の先頭タイミングを示す信号であり、周期Ｔで与えられる信号である。

また、画像有効信号ＤＥは、Ｈｉｇｈの期間が画像有効期間を、Ｌｏｗの期間がブランキング期間を示す信号である。

図１１の（ｅ）部、（ｆ）部、（ｇ）部および（ｈ）部には、バックライトの発光駆動信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４のタイミングチャートに液晶の応答特性を透過率を縦軸（図示せず）として破線で重ねて示している。また、発光駆動信号Ｐ１〜Ｐ４は、Ｌｏｗレベルがバックライト消灯、Ｈｉｇｈレベルが、バックライト点灯を表し、左眼画像Ｌと右眼画像Ｒとの境目のタイミングでバックライトを一斉に点灯するようなパルスを含んでいる。

図６を用いて説明したように、発光駆動信号Ｐｎの立ち下がりの基準をＢｎ点とすることで、バックライト光を有効に利用する上での最適な制御となる。

ここで、先に説明したように、バックライトは画像の走査タイミングに同期して、次のフレームで変化させる直前までに発光を終わるように、垂直分割数ｎに応じて、順次シフトさせて発光させる制御が望ましいが、実施の形態２では、この時間シフト量Ｓは、画像有効信号ＤＥの期間とバックライトの垂直分割数ｎで決まり、以下の数式（４）で表すことができる。

図１１の（ｅ）部に示されるように、画像同期信号Ｖから左眼画像Ｌ’と右眼画像Ｒ’の先頭タイミングが分かるので、画像同期信号Ｖの立ち上がりからＴ／２周期後の、画像有効信号ＤＥの立ち上がりを基準に、上記時間シフト量Ｓずつ時間シフトさせる。

このとき、画像同期信号Ｖの立ち上がり直後の画像有効信号ＤＥの立ち上がりのタイミングは使用せず、画像有効期間を１つ飛ばして次の画像有効信号ＤＥの立ち上がりのタイミングを使用する。これにより、液晶の応答速度に対応させてバックライトの発光タイミングを調整する期間を確保でき、バックライトの発光タイミングを最適に設定できる。

また、発光駆動信号ＰｍｎのＨｉｇｈの期間が、バックライトの発光期間となるので、輝度を明るくするときは、立ち下がりのタイミングを変えずに、立ち上がりのタイミングを変更し、Ｈｉｇｈの期間を長くする。このように、輝度調整をするときは、発光駆動信号Ｐｍｎの立ち下がりのタイミングを固定し、立ち上がりのタイミングを調整することで輝度調整をする。この輝度調整のための立ち上がりのタイミングの変更の範囲の一例を、図１１の（ｅ）部〜（ｈ）部において立ち上がりのタイミングの前後に矢印で示す。このように、輝度調整を行う場合に発光駆動信号の立ち上がりの位置を変更する範囲も確保できるという効果がある。

なお、液晶パネルの水平方向は、ラインごとに書き換えるため、液晶パネル画面を水平方向にも分割する場合、同じ水平線上の領域では走査の書き換えタイミングが同じとなる。この場合は、同じ水平線上の領域では発光駆動信号の立ち下りのタイミングを同じにする。

立体画像信号Ｉ２は、左眼画像Ｌ’と右眼画像Ｒ’の間に１画面分の黒画像Ｂを挿入している。この黒画像Ｂは表示する必要がなく、また、応答中の過渡状態である３Ｄクロストークを防止するために、黒画像Ｂの期間は、バックライトを消灯する。すなわち、周期Ｔの５０％以下で発光するような制御をすることが望ましい。また、この発光期間が短いほど、３Ｄクロストークは抑制されることとなる。

また、液晶パネル画面の垂直方向の分割数が少ない場合、垂直方向の幅が広がるため、分割した領域の上部と下部とでは液晶の走査タイミングの差が広がることとなる。

例えば、垂直方向の分割数が４の場合、全垂直走査期間の１／４の幅を有することとなる。このような場合は、垂直方向に分割された領域の垂直方向の中央部における画像走査開始時間を算出し、この位置から走査を開始するようにすることで、発光駆動信号の位相を一律、後ろにずらしても良い。

すなわち、図８を用いて説明したように、全垂直走査期間を４分割した場合の最上部の領域をさらに半分に分け、そのうちの下側の領域を走査開始点とするように発光駆動信号生成すれば良い。このように、発光駆動信号Ｐｍｎのタイミングは任意に調整できるように構成することが望ましい。

以上説明したように、画像有効信号ＤＥの立ち上がりを基準として、発光駆動信号Ｐｍｎの時間シフト量Ｓを決定することにより、画像の書き込み走査とより厳密に同期が取れ、液晶の上部でも下部でも液晶の応答速度に対応したバックライトの発光タイミングの最適な設定が可能となり、３Ｄクロストークを抑える効果が得られる。

また、光検出は、複数のバックライトが一斉に点灯するタイミングに行うことが最適であるため、立体画像信号Ｉ１の左眼画像Ｌと右眼画像Ｒとの境目の画像有効信号ＤＥのブランキング期間内のタイミングで、バックライトを一斉に点灯させるパルスが与えられるように発光駆動信号Ｐｍｎを構成する。

このバックライトを一斉に点灯させるパルスは、ブランキング期間内であればどこに設定しても良く、図１１の（ｉ）部に示すようにバックライトを一斉に点灯させるパルスと同じタイミングで光検出ゲート信号ＧＥを発生させる。

また、このバックライトの一斉点灯期間中は、シャッターメガネ部１０の左眼と右眼のシャッターの透過、非透過を切り換えるシャッター切換信号ＳＬおよびＳＲを、Ｌｏｗレベルにすることで、右眼、左眼共に閉じるようにする。

なお、シャッター切換信号ＳＬおよびＳＲは２値信号で構成され、Ｈｉｇｈの期間にシャッターが開き、画像が透過して見え、Ｌｏｗの期間はシャッターが閉じて、画像を非透過にする。

図１１の（ｊ）部および（ｋ）部における斜線領域が、右眼、左眼共に閉じている期間を表している。

このように、本発明に係る立体画像表示装置１００を用いることで、複数のバックライトの発光タイミングをより最適に制御できるため、３Ｄクロストークを抑えることができる。また、液晶パネル画面を分割した領域での輝度に応じて、バックライトの輝度を変えるので、表示画像のコントラストが向上する効果がある。また、安定した光検出をすることができ、温度や経過時間が変化しても、明るさやバックライト光源の色が変化しない効果が得られる。

＜実施の形態３＞
以上説明した実施の形態１および２では、画像変換部１では、入力された立体画像信号Ｉ１を、２倍のフレーム周波数に変換し、左眼画像と右眼画像の間に１枚の黒画像を挿入して、立体画像信号Ｉ２を作成するものとして説明したが、本実施の形態では、画像変換部１は黒画像を挿入せず、立体画像信号Ｉ１を２倍のフレーム周波数に変換し、同じ画像が連続して２度表示されるように立体画像信号Ｉ２を作成する。なお、上述した構成以外の装置構成は、図１に示した立体画像表示装置１００と同じである。

以下、図１２を用いて実施の形態３に係る立体画像表示装置１００の詳細動作について説明する。

図１２において、（ａ）部に立体画像信号Ｉ１を示し、（ｂ）部に画像変換部１から出力された立体画像信号Ｉ２を示し、（ｃ）部において、画像同期信号Ｖのタイミングチャートを示す。なお、便宜的に、液晶パネル画面は水平方向には分割せず（ｍ＝１）、垂直方向には４個に分割されているものとして説明する。

画像同期信号Ｖは、立体画像信号Ｉ２に同期した左眼画像Ｌ’と右眼画像Ｒ’の先頭タイミングを示す信号であり、周期Ｔで与えられる信号である。

画像変換部１は、立体画像信号Ｉ１を２倍のフレーム周波数に変換し、図１２の（ｂ）部に示されるように、１画像のフレーム期間Ｔ／２でＬ１’、Ｌ１’、Ｒ１’、Ｒ１’・・・のように、入力画像と同じ画像が連続して２度表示されるように処理する。

図１２の（ｄ）部、（ｅ）部、（ｆ）部および（ｇ）部には、バックライトの発光駆動信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４のタイミングチャートに液晶の応答特性を透過率を縦軸（図示せず）として破線で重ねて示している。また、発光駆動信号Ｐ１〜Ｐ４は、Ｌｏｗレベルがバックライト消灯、Ｈｉｇｈレベルが、バックライト点灯を表し、左眼画像Ｌと右眼画像Ｒとの境目のタイミングでバックライトを一斉に点灯するようなパルスを含んでいる。

液晶パネル部８に入力される立体画像信号Ｉ２は、左眼画像Ｌが白画像、右眼画像Ｒが黒画像であるものとする。

液晶は、白画像が与えられることで透過率が上がり始め、黒画像が与えられる直前で透過率が最大となり、黒画像が与えられることで透過率が下がり始め、再び白画像が与えられるまでに透過率が最小となるという特性を有している。

図１２の（ｄ）部には、液晶パネル画面の最上部の領域（垂直方向に４個に分割したうちの最上部の領域）における発光駆動信号Ｐ１のタイミングチャートを示しており、そのＣ１点は、左眼画像Ｌ１’の白階調で書き込み動作を始めた点である。

そして、Ｔ／２期間後に同じ左眼画像Ｌ１’を白階調で書き込む動作をするが、全く同じ画像であるため、液晶の応答は変わらない。そして、Ｄ１点が次の右眼画像Ｒ１’である黒画像を黒階調で書き込み動作を始めた点である。

図１２の（ｄ）部より、Ｄ１点の直前が、液晶の応答時間が十分経ち、左眼画像Ｌ’に対応した目的の透過率に近い点であることが判る。従って、液晶の透過率が最大となるＤ１点の直前までにバックライトの発光が終わるように、Ｄ１点を立ち下がりの基準としてバックライトを発光させることが、バックライト光を有効に利用する上での最適な制御であることが判る。このため、発光駆動信号Ｐ１は、Ｄ１点ではＬｏｗ状態となるように与えられている。

一方、図１２の（ｇ）部に示されるＣ４点は、液晶パネル画面の最下部の領域（垂直方向に４個に分割したうちの最下部の領域）における発光駆動信号Ｐ４のタイミングチャートを示しており、そのＣ４点は、左眼画像Ｌ１’の白階調で書き込み動作を始めた点である。また、Ｄ４点は、次の右眼画像Ｒ１’である黒画像を黒階調で書き込み動作を始めた点である。

Ｃ４点はＣ１点から時間が経ち右にシフトしている。このように最下部の領域においても、Ｄ４点の直前が、左眼画像Ｌ’に対応した目的の透過率に近い点であることが判る。

このように、バックライトはＤ１、Ｄ２、・・・Ｄｎの直前までにバックライトの発光が終わるように、これらの点を立ち下がりの基準として発光させることが、バックライト光を有効に利用する上での最適な制御である。

なお、図６を用いて説明した実施の形態１のＢｎ点と比べて、Ｄｎ点の位置が異なるが、これは、立体画像信号Ｉ２の画像信号Ｌ’と画像信号Ｒ’との境目から発光駆動信号の時間シフトを開始するためである。

実施の形態３における時間シフト量Ｓは、画像同期信号Ｖの周期Ｔと液晶パネル画面の垂直分割数ｎで決まり、先に説明した数式（３）で表すことができる。

図１２の（ｄ）部に示されるように、画像同期信号Ｖの立ち上がりから、Ｔ期間後に、最初の発光駆動信号Ｐ１の立ち下がりを発生させ、以後、上記シフト量Ｓずつ、時間シフトさせて、発光駆動信号を生成する。すなわち、液晶パネル画面を垂直方向に４分割する場合、発光駆動信号Ｐ１の立ち下がり点は最初のＴの経過後の点であり、Ｐ２の立ち下がり点は、Ｔ＋Ｔ／８経過後の点となり、時間シフト量ＳはＴ／８となる。

なお、液晶パネルの水平方向は、ラインごとに書き換えるため、液晶パネル画面を水平方向にも分割する場合、同じ水平線上の領域では走査の書き換えタイミングが同じとなる。この場合は、同じ水平線上の領域では発光駆動信号の立ち下りのタイミングを同じにする。

ここで、発光駆動信号ＰｍｎのＨｉｇｈの期間が、バックライトの発光期間となるので、輝度を明るくするときは、立ち下がりのタイミングを変えずに、立ち上がりのタイミングを変更し、Ｈｉｇｈの期間を長くする。このように、輝度調整をするときは、発光駆動信号Ｐｍｎの立ち下がりのタイミングを固定し、立ち上がりのタイミングを調整することで輝度調整をする。この輝度調整のための立ち上がりのタイミングの変更の範囲の一例を、図１２の（ｄ）部〜（ｇ）部において立ち上がりのタイミングの前後に矢印で示す。

また、液晶パネル画面の垂直方向の分割数が少ない場合、垂直方向の幅が広がるため、分割した領域の上部と下部とでは液晶の走査タイミングの差が広がることとなる。

例えば、垂直方向の分割数が４の場合、全垂直走査期間の１／４の幅を有することとなる。このような場合は、垂直方向に分割された領域の垂直方向の中央部における画像走査開始時間を算出し、この位置から走査を開始するようにすることで、発光駆動信号の位相を一律、後ろにずらしても良い。

すなわち、図８を用いて説明したように、全垂直走査期間を４分割した場合の最上部の領域をさらに半分に分け、そのうちの下側の領域を走査開始点とするように発光駆動信号生成すれば良い。このように、発光駆動信号Ｐｍｎのタイミングは任意に調整できるように構成することが望ましい。

また、実施の形態２において説明したように、画像有効信号ＤＥを用いて、シフト量Ｓを定めてもよい。

また、実施の形態３においては、画像変換部１では黒画像を挿入せず、立体画像信号Ｉ１を２倍のフレーム周波数に変換し、同じ画像が連続して２度表示されるように立体画像信号Ｉ２を作成しているので、複数のバックライトを同時に点灯させるパルスを発生させるタイミングが、実施の形態１および２と異なり、画像同期信号ＶからＴ／２期間の前後に、パルスを発生させる構成となっている。

また、図１２の（ｉ）部に示すようにバックライトを一斉に点灯させるパルスと同じタイミングで光検出ゲート信号ＧＥを発生させる。

また、このバックライトの一斉点灯期間中は、シャッターメガネ部１０の左眼と右眼のシャッターの透過、非透過を切り換えるシャッター切換信号ＳＬおよびＳＲを、Ｌｏｗレベルにすることで、右眼、左眼共に閉じるようにする。

なお、シャッター切換信号ＳＬおよびＳＲは２値信号で構成され、Ｈｉｇｈの期間にシャッターが開き、画像が透過して見え、Ｌｏｗの期間はシャッターが閉じて、画像を非透過にする。

図１２の（ｊ）部および（ｋ）部における斜線領域が、右眼、左眼共に閉じている期間を表している。

このように実施の形態３においては、画像変換部１では黒画像を挿入せず、立体画像信号Ｉ１を２倍のフレーム周波数に変換し、同じ画像が連続して２度表示されるように立体画像信号Ｉ２を作成しているので、液晶が十分に応答するまでの時間を確保することができる、液晶の応答速度の遅さによる３Ｄクロストークを抑えることができる。

また、液晶パネル画面を分割した領域での輝度に応じて、バックライトの輝度を変えるので、表示画像のコントラストが向上する効果がある。また、安定した光検出をすることができ、温度や経過時間が変化しても、明るさやバックライト光源の色が変化しない効果が得られる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

５ 光検出部、６ 光源制御部、７ 光源部、８ 導光部、９ 液晶パネル部、１０ シャッターメガネ部。

Claims (10)

1. 立体画像信号に基づいて液晶パネル画面の上部から下部へと順次水平走査されることで、前記立体画像信号の階調に応じて光の透過率を変化させる液晶パネル部と、
   前記液晶パネル部の背面側に設けられ、光源部からの光を受けて拡散し均一な面光源とする導光部と、
   前記導光部の発する光の光強度を検出する光検出部と、
   前記光検出部の光検出値と予め設定された基準光検出値とが等しくなるように前記光源部の発光強度値を制御する光源制御部と、を備え、
   前記光源部は、前記液晶パネル画面を仮想的に複数に分割したそれぞれの領域に対応して設けられた複数のバックライトを含み、
   前記複数のバックライトは、
   前記発光強度値に基づいて発光強度が制御され、発光駆動信号により点灯および消灯が制御され、
   前記発光駆動信号は、前記立体画像信号に同期して前記複数のバックライトを順次点灯させ、かつ、所定のタイミングで前記複数のバックライトを前記液晶パネル画面の全面で一斉に点灯させるように構成されると共に、前記立体画像信号の画像情報に基づいて前記複数のバックライトの発光期間を個々に制御するように構成され、
   前記光検出部は、
   前記導光部と前記液晶パネル部との間の任意の位置に配設され、
   光検出ゲート信号に基づいて、前記複数のバックライトを一斉に点灯させるタイミングで検出動作を行うように制御されることを特徴とする立体画像表示装置。
2. 前記立体画像信号の画像情報は、輝度情報から取得される画像輝度情報を含み、
   前記画像輝度情報は、
   前記輝度情報から求められる、前記液晶パネル画面を仮想的に複数に分割したそれぞれの領域に対応する平均輝度と、前記液晶パネル画面に表示される画像全体の平均輝度との差分値で規定される、請求項１記載の立体画像表示装置。
3. 前記立体画像信号に基づいて前記液晶パネル画面に表示される画像を視認する際に使用され、左眼および右眼のシャッターを交互に透過、非透過に切り換えることで、前記画像が擬似的に立体画像として見えるシャッターメガネ部を備え、
   前記シャッターメガネ部は、
   シャッター切換信号によって前記左眼および右眼のシャッターが透過、非透過に切り換えられ、
   前記シャッター切換信号は、
   前記複数のバックライトを一斉に点灯させるタイミングで前記左眼および右眼のシャッターを共に非透過とするように構成される、請求項２記載の立体画像表示装置。
4. 前記発光駆動信号は、
   前記立体画像信号に同期した画像同期信号または画像有効信号を基準としてタイミングが設定される、請求項１記載の立体画像表示装置。
5. 前記立体画像信号は、
   ２視点で捉えられた左眼画像と右眼画像が時分割で与えられ、両者がペアとなるように並べられた画像信号を２倍のフレーム周波数に変換し、前記左眼画像と前記右眼画像との間に黒画像を挿入して構成される、請求項１記載の立体画像表示装置。
6. 前記立体画像信号は、
   ２視点で捉えられた左眼画像と右眼画像が時分割で与えられ、両者がペアとなるように並べられた画像信号を２倍のフレーム周波数に変換し、同じ画像が連続して２度表示されるように構成される、請求項１記載の立体画像表示装置。
7. 前記複数のバックライトを一斉に点灯させる前記発光駆動信号、前記光検出ゲート信号および前記シャッター切換信号と、前記光源制御部における前記光検出部での前記光検出値と前記基準光検出値とが等しくなるように前記発光強度値を制御する動作は、毎フレームごと、または所定間隔を置いて与えられ、実行される、請求項３記載の立体画像表示装置。
8. 前記光源制御部は、
   時間の経過と共に、前記基準光検出値を徐々に下げる制御を行う、請求項１記載の立体画像表示装置。
9. 前記光源制御部は、
   前記光源部に与える初期値としての基準発光強度値を、バックライト温度および経過時間の条件ごとに記録保持する、請求項１記載の立体画像表示装置。
10. 前記光源制御部は、
    前記光源部を消灯した時点での最終発光強度値を記録保持し、前記光源部に与える初期値とする、請求項１記載の立体画像表示装置。

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