JP7156092B2 - 立体画像表示モニタ及び立体画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、モノクロの立体画像を表示する立体画像表示モニタ及び立体画像表示装置に関する。

医師が、レントゲン写真等の医用画像をモニタに表示して患者を診断することがある。レントゲン写真はモノクロ画像である。医師がモニタに表示された医用画像に基づいて患者を正確に診断するには、表示パネルの解像度が極めて重要である。特許文献１には、表示パネルにおけるＲＧＢのサブピクセルを独立に駆動してモノクロ画像を表示することによって、水平解像度を３倍に拡大することが記載されている。

特開２０１１－２３５１０７号公報 特開２０１１－１８６４２３号公報

医用のモニタを、３次元（３Ｄ）画像を表示する立体画像表示モニタ（３Ｄ画像表示モニタ）とし、撮影対象物を３Ｄで表示して患者を診断したいという要望が高まっている。３Ｄ画像表示モニタを構成するには、特許文献２に記載のように、左目用画像生成領域と右目用画像生成領域とを垂直方向に交互に配列することが考えられる。

特許文献１に記載されている水平解像度を３倍に拡大したモニタを特許文献２に記載されている方法によって３Ｄ画像表示モニタとすれば、高解像度の３Ｄ画像表示モニタを構成することができる。しかしながら、特許文献１に記載されているモニタは、水平解像度が３倍に拡大されているものの垂直解像度は拡大されていないため、そもそも水平解像度と垂直解像度とが大きく異なっていてアンバランスである。

これに加えて、特許文献１に記載されているモニタを特許文献２に記載されている方法によって３Ｄ画像表示モニタとすると、垂直解像度が１／２となるので、水平解像度と垂直解像度との差が拡大して、さらにアンバランスとなってしまう。

本発明は、水平解像度と垂直解像度とのアンバランスの程度を軽減しながら、立体画像を表示することができる立体画像表示モニタ及び立体画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数のサブピクセルが第１の方向及び前記第１の方向と直交する第２の方向にマトリクス状に配列し、各サブピクセルは前記第１の方向に第１の長さを有し、前記第２の方向に前記第１の長さより長い第２の長さを有する表示パネルと、
前記第１の方向に配列したサブピクセルを行、前記第２の方向に配列したサブピクセルを列としたとき、前記表示パネルの表面に重ねられ、列単位で前記第１の方向に交互に配置され、前記表示パネルに表示される左目用画像信号を左目で視認するための左目用偏光フィルム及び前記表示パネルに表示される右目用画像信号を右目で視認するための右目用偏光フィルムと、前記表示パネルの表面に貼付され、互いに隣り合う前記左目用偏光フィルムが配置された１列のサブピクセルと前記右目用偏光フィルムが配置された１列のサブピクセルとの間の１列のサブピクセルに配置された黒のフィルムで構成されたマスクパターンとを備える立体画像表示モニタを提供する。

本発明は、上記の立体画像表示モニタと、前記左目用画像信号を前記左目用偏光フィルムが配置されているサブピクセルに表示し、前記右目用画像信号を前記右目用偏光フィルムが配置されているサブピクセルに表示し、前記マスクパターンが貼付されているサブピクセルに黒を表示するよう、前記立体画像表示モニタを駆動する駆動回路とを備える立体画像表示装置を提供する。

本発明の立体画像表示モニタ及び立体画像表示装置によれば、水平解像度と垂直解像度とのアンバランスの程度を軽減しながら、立体画像を表示することができる。

第１実施形態の立体画像表示装置を示すブロック図である。 各実施形態の立体画像表示モニタの概略的な構成を示す斜視図である。 各実施形態の立体画像表示モニタが備える表示パネルの構成を示す部分平面図である。 カラー表示パネルの構成を示す部分平面図である。 第１実施形態の立体画像表示モニタを示す平面図である。 第２実施形態の立体画像表示モニタを示す平面図である。 第３実施形態の立体画像表示モニタを示す平面図である。 第２実施形態の立体画像表示装置を示すブロック図である。 第２実施形態の立体画像表示装置が第３実施形態の立体画像表示モニタのマスクパターンが配置された各列のサブピクセルに黒を表示している状態を示す斜視図である。

以下、各実施形態の立体画像表示モニタ及び立体画像表示装置について、添付図面を参照して説明する。各実施形態においては、モノクロの立体（３Ｄ）画像を表示する立体画像表示モニタ及び立体画像表示装置として、医用モニタ及び医用画像を表示する医用画像表示装置を例とする。各実施形態の立体画像表示モニタ及び立体画像表示装置は、医用モニタ及び医用画像表示装置に限定されない。

＜第１実施形態の立体画像表示装置＞
図１において、サーバ１には３Ｄの医用画像信号が記憶されており、ワークステーション２はサーバ１より医用画像信号を読み出す。３Ｄの医用画像信号は、左目用画像信号ＳｖＬ及び右目用画像信号ＳｖＲよりなる。左目用画像信号ＳｖＬ及び右目用画像信号ＳｖＲは、同一の撮影対象物に対して視差を有する視差画像信号（立体画像信号）である。医用画像信号は、レントゲン写真の画像信号、マンモグラフィの画像信号等の任意の医用画像信号である。

駆動回路３は、ワークステーション２が読み出した左目用画像信号ＳｖＬ及び右目用画像信号ＳｖＲを、立体画像表示モニタ（以下、３Ｄモニタ）４に表示するよう３Ｄモニタ４を駆動する。医師は、３Ｄ視認用の眼鏡５を装着して３Ｄモニタ４に表示された医用画像を見て患者を診断する。

サーバ１はＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）サーバであってもよく、医用画像はＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格に準拠した画像であってもよい。医用画像がＤＩＣＯＭ規格に準拠した画像であるとき、医用画像信号は、ＤＩＣＯＭビューワと称されるソフトウェアによって３Ｄモニタ４に表示されてもよい。

立体画像表示装置は、少なくとも駆動回路３及び３Ｄモニタ４を備えればよい。３Ｄモニタ４は、図２及び図３に示す構成を有し、具体的には、後述する第１～第３実施形態の立体画像表示モニタのうちのいずれかであればよい。

図２に示すように、３Ｄモニタ４は、表示パネル４１と、表示パネル４１の表面に重ねられて配置された偏光フィルム４２とを有する。詳細には、偏光フィルム４２は表示パネル４１の表面に貼付されている。表示パネル４１の表面とは、医師等の３Ｄモニタ４を見るユーザが位置する側の面である。図２においては、表示パネル４１と偏光フィルム４２とを理解しやすいよう、両者を互いに離隔した状態を示している。

典型的には、表示パネル４１は液晶パネルである。表示パネル４１は有機ＥＬパネル、プラズマディスプレイパネル等の液晶パネル以外の表示パネルであってもよい。表示パネル４１が液晶パネルであるとき、３Ｄモニタ４は、表示パネル４１の背面より光を投射するバックライトを備える。バックライトの図示は省略されている。

図３は、表示パネル４１の詳細な構成を示している。表示パネル４１には、複数のサブピクセル４１１が、水平方向（第１の方向）及び水平方向と直交する垂直方向（第２の方向）にマトリクス状に配列されている。各サブピクセル４１１は長方形を有しており、水平方向は幅Ｗ（第１の長さ）を有し、垂直方向は幅Ｗより長い高さＨ（第２の長さ）を有する。サブピクセル４１１は完全な長方形でなくてもよい。

ところで、表示パネル４１がカラー画像を表示するカラー表示パネルである場合には、表示パネル４１はＲＧＢのカラーフィルタを備える。それにより、図４に示すように、サブピクセル４１１は、Ｒのサブピクセル４１１ｒと、Ｇのサブピクセル４１１ｇと、Ｂのサブピクセル４１１ｂとのいずれかとなる。サブピクセル４１１ｒ、４１１ｇ、及び４１１ｂは、それぞれ、画像信号を構成するＲ信号、Ｇ信号、及びＢ信号を表示する。

カラー表示パネルにおいては、サブピクセル４１１ｒと、サブピクセル４１１ｇと、サブピクセル４１１ｂの３つのサブピクセル４１１が１つのピクセルを構成する。

図３に示す表示パネル４１は、モノクロ画像を表示する表示パネルとして製造されていてもよいし、図４に示すようなカラー表示パネルのカラーフィルタを取り外すことによってモノクロ画像を表示する表示パネルに改造されたものであってもよい。

＜第１実施形態の立体画像表示モニタ＞
図５は、第１実施形態の３Ｄモニタ４を示している。図５は、表示パネル４１の表面に偏光フィルム４２を貼付した状態の３Ｄモニタ４を、偏光フィルム４２側から見た状態を示している。図５において、水平方向に配列したサブピクセル４１１を行、垂直方向に配列したサブピクセル４１１を列とする。サブピクセル４１１の各行が、表示パネル４１の各ラインである。

図５に示すように、表示パネル４１の表面には、表示パネル４１に表示された立体画像信号のうちの左目用画像信号ＳｖＬを左目で視認するための左目用偏光フィルム４２Ｌと、右目用画像信号ＳｖＲを右目で視認するための右目用偏光フィルム４２Ｒとが、列単位で水平方向に交互に配置されている。図５に示す例では、左目用偏光フィルム４２Ｌと右目用偏光フィルム４２Ｒとは、１列ごとに交互に配置されている。但し、左目用偏光フィルム４２Ｌと右目用偏光フィルム４２Ｒとが２列等の複数列ごとに交互に配置されていてもよく、１列ごとに交互に配置されていることに限定されない。

左目用偏光フィルム４２Ｌ及び右目用偏光フィルム４２Ｒは、サブピクセル４１１の幅Ｗとほぼ同じ幅を有し、サブピクセル４１１の長手方向に、垂直方向の上端のサブピクセル４１１から下端のサブピクセル４１１までの１列全体のサブピクセル４１１を覆うように延びている。

図１に戻り、駆動回路３は、左目用画像信号ＳｖＬを左目用偏光フィルム４２Ｌが配置されているサブピクセル４１１に表示し、右目用画像信号ＳｖＲを右目用偏光フィルム４２Ｒが配置されているサブピクセル４１１に表示するよう、３Ｄモニタ４（表示パネル４１）を駆動する。

眼鏡５の左右のレンズの光軸は、左目用偏光フィルム４２Ｌ及び右目用偏光フィルム４２Ｒの偏光特性に一致するように設定されている。例えば、左目用偏光フィルム４２Ｌ及び右目用偏光フィルム４２Ｒの偏光特性が横偏光と縦偏光との組み合わせであれば、眼鏡５の左右のレンズの光軸は一方が横、他方が縦のように互いに直交している。

よって、眼鏡５を装着した医師は、左目用のレンズを介した左目用画像信号ＳｖＬの視差画像を左目で視認し、右目用のレンズを介した右目用画像信号ＳｖＲの視差画像を右目で視認して、両者を合成する。これにより、医師は、３Ｄモニタ４に表示された撮影対象物が立体的であると認識して、立体的な撮影対象物を見て患者を診断することができる。

第１実施形態の３Ｄモニタ４によれば、水平解像度が１／２に低下するが、駆動回路３が表示パネル４１をサブピクセルごとに独立に駆動して立体画像信号を表示することによって、水平解像度を３倍に拡大しているため、水平解像度は１．５倍となる。水平解像度が１．５倍、垂直解像度が１倍となるから、水平解像度と垂直解像度とのアンバランスの程度を軽減しながら、立体画像を表示することができる。

＜第２実施形態の立体画像表示モニタ＞
図６は、第２実施形態の３Ｄモニタ４を示している。図５より分かるように、表示パネル４１は、垂直方向の長さ（高さ）が水平方向の長さ（幅）よりも短い、いわゆる横長の表示パネルとなっている。医用のモニタは縦長の状態で使用されることが多い。図６は、図５に示す３Ｄモニタ４を例えば右回りに９０度回転させて、横長とした状態を示している。

左目用偏光フィルム４２Ｌ及び右目用偏光フィルム４２Ｒの偏光特性が横偏光と縦偏光との組み合わせであり、眼鏡５が３Ｄモニタ４を図５に示す横長の状態で使用することを前提として構成されているとする。

この場合、眼鏡５を装着しても、図６に示す縦長の状態の３Ｄモニタ４に表示された立体画像を視認することはできない。眼鏡５を、図６に示す縦長の状態の３Ｄモニタ４の偏光特性に一致するように設定する必要がある。即ち、図５に示す横長の状態の３Ｄモニタ４用の眼鏡５と、図６に示す縦長の状態の３Ｄモニタ４用の眼鏡５とを別々に容易する必要がある。

このような３Ｄモニタ４の向きに応じて眼鏡５を交換する必要があるという不具合を回避するために、図６に示すように、左目用偏光フィルム４２Ｌ及び右目用偏光フィルム４２Ｒを、互いに回転方向が異なる円偏光の偏光フィルムとすることが好ましい。この場合、眼鏡５の左右のレンズは、左目用偏光フィルム４２Ｌ及び右目用偏光フィルム４２Ｒに対応して円偏光の回転方向を逆とすればよい。

このように、左目用偏光フィルム４２Ｌ及び右目用偏光フィルム４２Ｒを円偏光の偏光フィルムとすれば、３Ｄモニタ４が横長の状態で使用されても、縦長の状態で使用されても、眼鏡５を交換する必要はない。

第２実施形態の３Ｄモニタ４によれば、第１実施形態が奏する効果に加えて、３Ｄモニタ４がどのような使用状態で使用されても１種類の眼鏡５で立体画像を視認することができるという効果を奏する。

＜第３実施形態の立体画像表示モニタ＞
左目用偏光フィルム４２Ｌと右目用偏光フィルム４２Ｒとの間のクリアランスが狭いと、左目用視差画像が右目で視認され、右目用視差画像が左目で視認されるというクロストークが発生することがある。クロストークが発生すると、画像が二重に見えて正常な立体視ができないことがある。第３実施形態は、水平解像度と垂直解像度とのアンバランスの程度を軽減することに加えて、クロストークが発生するという不具合を軽減するための構成である。

図７に示すように、左目用偏光フィルム４２Ｌ及び右目用偏光フィルム４２Ｒは、サブピクセル４１１の１列置きに配置されている。互いに隣り合う左目用偏光フィルム４２Ｌと右目用偏光フィルム４２Ｒとの間には、１列のサブピクセル４１１が存在している。左目用偏光フィルム４２Ｌが配置された１列のサブピクセル４１１と、右目用偏光フィルム４２Ｒが配置された１列のサブピクセル４１１との間の１列のサブピクセル４１１には、マスクパターン４３が配置されている。

マスクパターン４３は、サブピクセル４１１の幅Ｗとほぼ同じ幅を有し、サブピクセル４１１の長手方向に、垂直方向の上端のサブピクセル４１１から下端のサブピクセル４１１までの１列全体のサブピクセル４１１を覆うように延びている。一例として、マスクパターン４３は黒のフィルムで構成され、表示パネル４１の表面に貼付されている。

第３実施形態の３Ｄモニタ４によれば、第１実施形態が奏する効果に加えて、左目用視差画像と右目用視差画像とのクロストークを軽減して、正常な立体視がしやすくなるという効果を奏する。

第３実施形態の３Ｄモニタ４においても、左目用偏光フィルム４２Ｌ及び右目用偏光フィルム４２Ｒを円偏光の偏光フィルムとすることが好ましい。

第３実施形態の３Ｄモニタ４によれば、水平解像度が１／４に低下するが、駆動回路３が表示パネル４１をサブピクセルごとに独立に駆動して立体画像信号を表示することによって、水平解像度を３倍に拡大しているため、水平解像度は０．７５倍となる。水平解像度が０．７５倍、垂直解像度が１倍となるから、水平解像度と垂直解像度とのアンバランスの程度を軽減しながら、立体画像を表示することができる。

＜第２実施形態の立体画像表示装置＞
図８に示す第２実施形態の立体画像表示装置において、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。第２実施形態の立体画像表示装置は、３Ｄモニタ４として、第３実施形態の立体画像表示モニタを備える場合に好適な構成である。

上記のように、図７に示す３Ｄモニタ４は、左目用偏光フィルム４２Ｌが配置された１列のサブピクセル４１１と、右目用偏光フィルム４２Ｒが配置された１列のサブピクセル４１１との間の１列のサブピクセル４１１にマスクパターン４３が配置されている。よって、クロストークを軽減することができる。ところが、ユーザが３Ｄモニタ４を斜め方向から見ると、マスクパターン４３直下のサブピクセル４１１が視野に入り、クロストークが発生することがある。

第２実施形態の立体画像表示装置は、３Ｄモニタ４を斜め方向から見た場合でもクロストークを軽減することができる構成である。図８において、駆動回路３０は、マスクパターン４３直下のサブピクセル４１１に黒を表示するためのマスクパターン配置サブピクセル駆動部３１を備える。

図９は、理解を容易にするため、図７に示す３Ｄモニタ４を、表示パネル４１と、偏光フィルム４２（左目用偏光フィルム４２Ｌ及び右目用偏光フィルム４２Ｒ）及びマスクパターン４３とを離隔した状態を示している。駆動回路３０は、左目用偏光フィルム４２Ｌが配置された各列のサブピクセル４１１には左目用画像信号ＳｖＬを表示するよう３Ｄモニタ４を駆動し、右目用偏光フィルム４２Ｒが配置された各列のサブピクセル４１１には右目用画像信号ＳｖＲを表示するよう３Ｄモニタ４を駆動する。

図８に示すように、マスクパターン配置サブピクセル駆動部３１は、マスクパターン４３が配置された各列のサブピクセル４１１に、固定的に黒を表示するためのマスク信号Ｓｍａｓｋを３Ｄモニタ４に供給する。これによって、図９に示すように、マスクパターン４３直下の各列のサブピクセル４１１は黒が表示される。ユーザが３Ｄモニタ４を斜め方向から見ても、黒が視認されるため、クロストークの発生が軽減される。

第２実施形態の立体画像表示装置によれば、水平解像度と垂直解像度とのアンバランスの程度を軽減しながら立体画像を表示することができ、クロストークの発生をさらに軽減することができる。

本発明は以上説明した各実施形態の立体画像表示モニタ及び立体画像表示装置に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

３，３０ 駆動回路
４ 立体画像表示モニタ（３Ｄモニタ）
３１ マスクパターン配置サブピクセル駆動部
４１ 表示パネル
４２ 偏光フィルム
４２Ｌ 左目用偏光フィルム
４２Ｒ 右目用偏光フィルム
４３ マスクパターン
４１１ サブピクセル

Claims (4)

1. 複数のサブピクセルが第１の方向及び前記第１の方向と直交する第２の方向にマトリクス状に配列し、各サブピクセルは前記第１の方向に第１の長さを有し、前記第２の方向に前記第１の長さより長い第２の長さを有する表示パネルと、
   前記第１の方向に配列したサブピクセルを行、前記第２の方向に配列したサブピクセルを列としたとき、前記表示パネルの表面に重ねられ、列単位で前記第１の方向に交互に配置され、前記表示パネルに表示される左目用画像信号を左目で視認するための左目用偏光フィルム及び前記表示パネルに表示される右目用画像信号を右目で視認するための右目用偏光フィルムと、
   前記表示パネルの表面に貼付され、互いに隣り合う前記左目用偏光フィルムが配置された１列のサブピクセルと前記右目用偏光フィルムが配置された１列のサブピクセルとの間の１列のサブピクセルに配置された黒のフィルムで構成されたマスクパターンと、
   を備える立体画像表示モニタ。
2. 前記左目用偏光フィルム及び前記右目用偏光フィルムは、１列ごとに交互に配置されている請求項１に記載の立体画像表示モニタ。
3. 前記左目用偏光フィルム及び前記右目用偏光フィルムは、互いに回転方向が異なる円偏光の偏光フィルムである請求項１または２に記載の立体画像表示モニタ。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の立体画像表示モニタと、
   前記左目用画像信号を前記左目用偏光フィルムが配置されているサブピクセルに表示し、前記右目用画像信号を前記右目用偏光フィルムが配置されているサブピクセルに表示し、前記マスクパターンが貼付されているサブピクセルに黒を表示するよう、前記立体画像表示モニタを駆動する駆動回路と、
   を備える立体画像表示装置。

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