WO2012153478A1 - 画像表示装置、画像表示方法、及び集積回路 - Google Patents

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林　克彦
式井　愼一
圭司 杉山
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an image display device for displaying an image such as a liquid crystal display and a display projection device such as a projector.
  • Patent Document 1 discloses the following technology relating to an automotive headlamp. Specifically, Patent Document 1 uses a liquid crystal prism in which two transparent substrates having a transparent electrode and a light distribution film face each other in a non-parallel manner and is filled with liquid crystal therebetween, and uses the change in refractive index. The content of scanning light is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a directional lighting device for an autostereoscopic display. Specifically, Patent Document 2 discloses an apparatus that has a surface emitting illumination unit and an imaging unit and deflects and collects light using an array of droplet driving cells in accordance with the position of an observer. Has been.
  • the droplet driving cell is one that controls the surface tension of a liquid by using an electrostatic potential and controls the refractive power of light.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an image display device with improved contrast.
  • An image display device includes a light source and a plurality of pixels, and includes an image display unit that controls a transmission amount of light output from the light source for each pixel, and a plurality of regions. , According to the pixel value of the pixel corresponding to the region, the deflecting unit that deflects light from the light source toward the image display unit for each region, and the light that passes through each of the plurality of regions of the deflecting unit, A light control unit that controls which of the first and second points is different from each other.
  • an image display device with high contrast can be obtained.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an appearance of the image display apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the image display apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the light source, the deflection unit, and the image display unit.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a specific configuration of the deflecting unit.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating an example of dividing the deflection unit into a plurality of regions.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating another example in which the deflection unit is divided into a plurality of regions.
  • FIG. 6 is a flowchart of the image display method according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a light collection position of light transmitted through each region of the deflection unit when the pixel group B of the image display unit is in black display (brightness is less than a predetermined threshold).
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a condensing position of light output from the image display device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a condensing position of light transmitted through each region of the deflection unit when the pixel group D in the image display unit is black display (brightness is less than a predetermined threshold).
  • FIG. 10 is a perspective view of one region constituting the first and second deflecting units.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the area of the deflection unit is divided into small areas corresponding to sub-pixels.
  • control according to the characteristics of the image displayed on the display device, such as a method for controlling deflection of light and a method for controlling illumination of an image. Further, there is no description regarding the illuminance distribution state in the actually illuminated illumination area, the state of the sharpness of the image in which the displayed image is actually formed on the retina, or the image quality.
  • an image display device includes a light source and a plurality of pixels, and controls an amount of light transmitted from the light source for each pixel.
  • a display unit and a plurality of regions, a deflection unit configured to deflect light from the light source toward the image display unit for each region, and light transmitted through each of the plurality of regions of the deflection unit to the region.
  • a light control unit that controls which of the first and second points is different from each other according to the pixel value of the corresponding pixel.
  • an image display device with high contrast can be obtained by controlling the direction of light transmitted through each region of the deflection unit in accordance with the pixel value of each pixel of the image display unit.
  • the light control unit deflects light transmitted through the region corresponding to a pixel whose brightness is equal to or higher than a predetermined threshold toward the first point, and the brightness corresponds to a pixel whose brightness is lower than the threshold.
  • Light passing through the region may be deflected toward the second point.
  • the light transmitted through the region corresponding to the pixel displaying black or a color close to black is deflected toward the second point, and the light transmitted through the region corresponding to the pixel displaying the other color is first. It only has to pass through the point.
  • the image display device may further include a detection unit that detects the position of the viewer's eyes.
  • the light control unit may set the position of the viewer's eye detected by the detection unit as the first point, and the position deviated from the viewer's eye as the second point.
  • the image display device may alternately display a right eye image and a left eye image having parallax with each other.
  • the said light control part makes the position of the viewer's right eye detected by the said detection part the said 1st point at the timing when the image for right eyes is displayed, and the timing when the image for left eyes is displayed
  • the position of the left eye of the viewer detected by the detection unit may be set as the first point.
  • the deflecting unit includes a first deflecting unit that deflects light output from the light source in a first direction, and a second that intersects the light transmitted through the first deflecting unit with the first direction. And a second deflecting unit that deflects in the direction.
  • the area may be composed of n small areas provided corresponding to n (n is a natural number of 2 or more) sub-pixels constituting the pixel.
  • the light control unit may individually control the deflection angle of the n small regions so that the light transmitted through each of the n sub-pixels is deflected toward the first point. Good.
  • the image display unit may be a liquid crystal panel.
  • the deflection unit may control the deflection direction by changing the light distribution of the liquid crystal.
  • the image display device may include a plurality of the light sources.
  • the said image display part may be comprised with the said pixel 10 times or more of the number of the said light sources.
  • An image display method includes a light source and a plurality of pixels, and includes an image display unit that controls a transmission amount of light output from the light source for each pixel, and a plurality of regions.
  • light transmitted through each of the plurality of regions of the deflecting unit is deflected toward different first and second points according to the pixel value of a pixel corresponding to the region.
  • An integrated circuit includes a light source and a plurality of pixels, and includes an image display unit that controls a transmission amount of light output from the light source for each pixel, and a plurality of regions.
  • An image is displayed on an image display device including a deflection unit that deflects light directed from the light source toward the image display unit for each region.
  • the light transmitted through each of the plurality of regions of the deflecting unit is deflected toward different first and second points according to the pixel value of the pixel corresponding to the region.
  • the light control part which controls is provided.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of an image display device 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the image display apparatus 10 according to the first embodiment.
  • the image display apparatus 10 is a television receiver.
  • the present invention is not limited to this, and can be applied to all image display devices such as a portable terminal and a personal computer.
  • the image display device 10 according to the first embodiment includes a light source 11, a deflection unit 12, an image display unit 13, an image acquisition unit 14, a detection unit 15, and light control.
  • the unit 16 is mainly provided.
  • the light source 11 outputs light and functions as a backlight of the image display device 10. That is, the light output from the light source 11 is output to the outside of the image display device 10 by passing through the deflection unit 12 and the image display unit 13.
  • a laser light source may be sufficient and a LED (Light Emitting Diode) light source may be sufficient.
  • the deflection unit 12 deflects the light output from the light source 11 in a predetermined direction and outputs the deflected light to the image display unit 13. More specifically, the deflecting unit 12 includes a plurality of regions, and individually deflects light from the light source 11 toward the image display unit 13 for each region. A specific configuration of the deflection unit 12 will be described later with reference to FIGS. 4, 5A, and 5B.
  • the image display unit 13 includes a plurality of pixels arranged in a matrix and displays the image acquired by the image acquisition unit 14. Although the specific configuration of the image display unit 13 is not particularly limited, the image display unit 13 displays an image by controlling the amount of light transmitted through the backlight (light source 11), and typically corresponds to a liquid crystal panel.
  • the image acquisition unit 14 acquires image data (including video data; the same applies hereinafter) displayed by the image display device 10.
  • the acquisition destination of the image data is not particularly limited, the image acquisition unit 14 may acquire the image data from, for example, a broadcast wave, may acquire from a content server on the Internet through a communication network, or the HDD. (Hard disk drive), DVD (digital versatile disc), BD (Blu-ray Disc), or other storage media.
  • HDD Hard disk drive
  • DVD digital versatile disc
  • BD Blu-ray Disc
  • the detecting unit 15 detects the position of the eye of the viewer who views the image on the image display device 10. Then, the detection unit 15 notifies the deflection control unit 162 of the detected eye position.
  • the specific structure of the detection part 15 is not specifically limited, For example, as FIG. 1 shows, the camera which image
  • the image display device 10 does not necessarily include a camera. That is, the detection unit 15 may provide an interface connected to an external camera, and may detect the position of the viewer's eyes by analyzing image data acquired from the camera through this interface.
  • the light control unit 16 controls the deflection unit 12. More specifically, as illustrated in FIG. 2, the light control unit 16 includes a pixel determination unit 161 and a deflection control unit 162, and transmits light that passes through each of the plurality of regions of the deflection unit 12. In accordance with the pixel value of the pixel of the image display unit 13 corresponding to the above, it is controlled which of the first and second points is different from each other.
  • the pixel discriminating unit 161 acquires image data of an image to be displayed on the image display unit 13 and discriminates the pixel value of each pixel of the image display unit 13. More specifically, the pixel determination unit 161 determines whether the brightness of each pixel is equal to or higher than a predetermined threshold value or less than the predetermined threshold value. That is, the pixel determining unit 161 determines whether each pixel displays black or a color close to black, or displays other colors.
  • a predetermined threshold is not specifically limited, For example, when the pixel value of each pixel is expressed by RGB, let the total of RGB be a predetermined threshold (for example, preferably 20, more preferably 5, etc.) Also good. Alternatively, when the pixel value of each pixel is expressed by the luminance (Y) and the color difference (Cb, Cr), the luminance (Y) may be set to a predetermined threshold (for example, 10, preferably 5, more preferably 3, etc.) Good.
  • the deflection control unit 162 acquires the determination result of the pixel value of each pixel from the pixel determination unit 161, and acquires the position of the viewer's eyes from the detection unit 15. Then, the deflection control unit 162 deflects the light transmitted through the region of the deflecting unit 12 corresponding to the pixel whose brightness is equal to or greater than the predetermined threshold toward the first point, and corresponds to the pixel whose brightness is less than the threshold.
  • the deflecting unit 12 is individually controlled for each region so that light transmitted through the region of the deflecting unit 12 is deflected toward the second point.
  • the first point is the position of the viewer's eyes
  • the second point is the position away from the viewer's eyes. That is, the deflection control unit 162 condenses light that passes through pixels close to black at a position off the viewer's eyes, and condenses light that passes through pixels of other colors at the viewer's eyes. Thus, the deflection unit 12 is controlled.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the light source 11, the deflection unit 12, and the image display unit 13.
  • the light source 11 includes, for example, R, G, and B color solid-state lasers 111 and a light guide plate 112.
  • the three color light beams L emitted from the solid-state laser 111 spread uniformly throughout the light guide plate 112 while repeating total reflection in the light guide plate 112.
  • the structures 113 are regularly arranged on the bottom surface of the light guide plate 112, and the light beam L reflected by the structures 113 breaks the total reflection condition and is emitted upward from the light guide plate 112.
  • the light beam L emitted from the light guide plate 112 is incident on the deflecting unit 12 disposed on the light guide plate 112.
  • FIG. 4 is a diagram showing a specific configuration of the deflecting unit 12.
  • the deflecting unit 12 can control the light deflection direction by changing the light distribution of the liquid crystal. For example, as shown in FIG. 4, the deflecting unit 12 sandwiches the liquid crystal deflecting element 121 and the liquid crystal deflecting element 121. A pair of transparent substrates 124 and 125 arranged in this manner, and a pair of transparent electrodes 126 and 127 arranged further outside the pair of transparent substrates 124 and 125.
  • the liquid crystal deflecting element 121 includes a liquid crystal 122 having a triangular cross-sectional shape and a dielectric 123 having a shape complementary to the shape of the liquid crystal 122. Then, by arranging the liquid crystal 122 and the dielectric 123 having a triangular cross-sectional shape so that their inclined surfaces are in contact with each other, the liquid crystal deflecting element 121 is configured to have a rectangular cross-section as a whole.
  • the pair of transparent base materials 124 and 125 are disposed on one side (the light source 11 side) and the other side (the image display unit 13 side) of the liquid crystal deflection element 121.
  • the transparent electrode 126 is disposed on the surface of the transparent substrate 124 opposite to the liquid crystal deflecting element 121.
  • the transparent electrode 127 is disposed on the surface of the transparent base 125 opposite to the liquid crystal deflecting element 121.
  • the transparent substrate 124 holds the liquid crystal deflecting element 121 on one surface (lower side in FIG. 4) and the transparent electrode 126 on the other side (upper side in FIG. 4).
  • the transparent substrate 125 holds the liquid crystal deflecting element 121 on one side (upper side in FIG. 4) and holds the transparent electrode 127 on the other side (lower side in FIG. 4).
  • the dielectric 123 can be made of, for example, a polymer resin such as plastic, or glass.
  • the dielectric 123 is made of a material having a refractive index substantially equal to the refractive index of the liquid crystal 122 in a certain alignment state (for example, the alignment state of the liquid crystal 122 when no voltage is applied to the pair of transparent electrodes 126 and 127).
  • the light incident on the liquid crystal deflecting element 121 travels straight.
  • a predetermined voltage is applied between the pair of transparent electrodes 126 and 127, the refractive index of the liquid crystal 122 is modulated, and the light incident on the liquid crystal deflecting element 121 is deflected in a predetermined direction.
  • the light deflection angle can be modulated.
  • the deflection unit 12 is divided into a plurality of regions.
  • the pair of transparent electrodes 126 and 127 can apply different voltages to the respective regions. That is, the light transmitted through each region can be deflected in different directions. 2 applies a predetermined voltage to the pair of transparent electrodes 126 and 127 in each region so that light transmitted through each region of the deflection unit 12 is deflected in a desired direction.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating an example in which the deflection unit 12 is divided into a plurality of regions.
  • the deflecting unit 12 may be divided into strip-like (striped) regions 12a, 12b, 12c,.
  • deviation part 12 may be divided
  • a cross section taken along line IV-IV in FIGS. 5A and 5B corresponds to FIG.
  • the way of dividing the deflection unit 12 is not limited to these.
  • a condenser lens 17 is disposed on the deflection unit 12.
  • the condenser lens 17 amplifies the deflection angle of the light transmitted through the deflecting unit 12.
  • an image display unit 13 is disposed above the condenser lens 17.
  • the image display unit 13 includes a plurality of pixels arranged in a matrix, and includes an electrode that determines the brightness of each pixel according to a desired input image signal, a driving device (driver), and the like (not shown). .
  • the light transmitted through the image display unit 13 is collected at a condensing point P in FIG.
  • the number of regions of the deflection unit 12 and the number of pixels of the image display unit 13 are in a one-to-one or one-to-many relationship. That is, the pixels of the image display unit 13 are equal to or more finely divided than the region of the deflection unit 12. As a result, the light transmitted through one region of the deflecting unit 12 enters one or more pixels of the image display unit 13. Therefore, one or more pixels on which light transmitted through one region is incident are referred to as pixels corresponding to the region.
  • the light transmitted through the deflecting unit 12, the condensing lens 17, and the image display unit 13 can be condensed at an arbitrary condensing point P.
  • the arbitrary condensing point P corresponds to, for example, the position of the eye of the viewer who views the image on the image display device 10.
  • the deflection control unit 162 of the light control unit 16 determines the first point and the second point (S11). Specifically, the deflection control unit 162 sets the position of the viewer's eyes detected by the detection unit 15 as a first point, and sets the position away from the viewer's eyes as a second point. That is, in the example of FIG. 7, the condensing point P becomes the first point, and the condensing point Q becomes the second point.
  • the light control unit 16 executes the processing of step S12 to step S17 in FIG.
  • the pixel determination unit 161 acquires image data from the image acquisition unit 14, and determines the pixel value (brightness) of each pixel corresponding to the region to be processed (S13).
  • the deflection control unit 162 causes the light transmitted through the region to be focused on the condensing point P (first point). ), A predetermined voltage is applied to the pair of transparent electrodes 126 and 127 in the region (S15). On the other hand, when the brightness of all the pixels corresponding to the area is less than the threshold value (No in S14), the deflection control unit 162 collects the light transmitted through the area at the condensing point Q (second point). A predetermined voltage is applied to the pair of transparent electrodes 126 and 127 in the region so as to emit light (S16).
  • FIG. 7 is a diagram showing a condensing position of light transmitted through each region of the deflection unit 12 when the pixel group B of the image display unit 13 is black (brightness is less than a predetermined threshold).
  • the pixel group B displays black
  • the light transmitted through the region A of the deflecting unit 12 corresponding to the pixel group B is deflected so as to be condensed at the condensing point Q, not at the condensing point P.
  • the light transmitted through the region other than the region A is deflected so as to be condensed at the condensing point P.
  • the condensing point Q is not a certain limited position, and may be a position different from the condensing point P where other light is condensed. That is, there may be a plurality of condensing points Q.
  • the light control unit 16 transmits the region A in order to prevent even a minute amount of light transmitted through the pixel group B that is black display from being collected on the viewer's eyes.
  • Light is deflected to a condensing point Q different from the condensing point P. For this reason, the light transmitted through the pixel group B does not reach the viewer's eyes.
  • the dynamic range of the contrast of the image can be expanded, and a good image quality can be obtained.
  • the solid-state laser 111 is employed as the light source 11, the first embodiment is not limited thereto.
  • an LED light source may be used, and R, G, and B may not be separate light sources. That is, the light source may be a single pseudo white light source.
  • the solid-state laser 111 included in the light source 11 may be one or plural.
  • the remarkable effect of the image display method according to the first embodiment is that the number of pixels of the image display unit 13 is extremely larger than the number of light sources (solid laser 111 in the example of FIG. 3).
  • the number of pixels is 10 times or more the number of light sources.
  • the viewer's eyes may be either left or right.
  • light is focused on one eye, but the present invention is not limited to this.
  • a focusing range a part of the light only needs to reach the pupil of the eye. That is, the light may be condensed on a predetermined area including the position of the user's eyes.
  • the range of light collection may include not only one eye but also both eyes.
  • the deflecting unit 12 may be controlled in a time-sharing manner so that the light is focused on the left eye (right eye) for a certain time and the other right eye (left eye) for the next time.
  • the example in which the light transmitted through the area is deflected to the second point has been described. It is not limited to this. For example, if the brightness of pixels of a predetermined ratio (a majority, 80%, etc.) of a plurality of pixels corresponding to one area is less than a threshold value, light transmitted through the area is deflected to the second point. Also good. Alternatively, an average value of pixel values of a plurality of pixels corresponding to one region (or a pixel value of the brightest pixel) may be compared with a threshold value.
  • Embodiment 2 Next, an image display apparatus according to Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. A detailed description of points common to the first embodiment will be omitted, and differences will be mainly described.
  • the basic configuration of the image display apparatus according to Embodiments 1 and 2 is the same as that shown in FIGS.
  • FIG. 8 is a diagram showing a condensing position of light output from the image display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the image display device 10 according to the second embodiment displays the right-eye image and the left-eye image constituting the stereoscopic image alternately, and condenses the light of the right-eye image at the position of the viewer's right eye. Then, the light of the left-eye image is condensed at the position of the viewer's left eye.
  • the image display unit 13 When performing stereoscopic image display, the image display unit 13 alternately displays the right-eye image and the left-eye image sequentially.
  • the right eye image is an image of an object viewed with the right eye.
  • the left-eye image is an image of an object viewed with the left eye. That is, the right-eye image and the left-eye image have different parallax because they are viewed at different angles.
  • Such right-eye image and left-eye image are displayed sequentially, and the right-eye image is focused only on the viewer's right eye, and the left-eye image is focused only on the viewer's left eye. The viewer can feel a three-dimensional feeling.
  • the stereoscopic image data may be images taken from two different points as described above, or may be generated by computer graphics.
  • the image acquisition unit 14 may acquire image data including a right-eye image and a left-eye image, or obtain a three-dimensional image (right-eye image and left-eye image) from the acquired two-dimensional image. It may be generated.
  • the light control unit 16 also deflects the light output from the image display device 10 at the right eye position of the viewer at the timing when the image for the right eye is displayed on the image display unit 13.
  • the voltage of each of the 12 regions and the refractive index of the liquid crystal layer are controlled.
  • the positions of the right eye and the left eye of the viewer can be specified from an image captured by a camera arranged in the image display device 10.
  • the light control unit 16 is configured so that the light output from the image display device 10 is focused on the viewer's left eye at the timing when the image for the left eye is displayed on the image display unit 13. The voltage of each region and the refractive index of the liquid crystal layer are controlled. As described above, the light control unit 16 controls the deflection unit 12 in synchronization with switching of images displayed on the image display unit 13.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a condensing position of light transmitted through each region of the deflecting unit 12 when the pixel group D in the image display unit 13 displays black (brightness is less than a predetermined threshold).
  • the light control unit 16 does not use the condensing points P 1 and P 2 where the light transmitted through the region C of the deflection unit 12 corresponding to the pixel group D is the positions of the left and right eyes,
  • the deflecting unit 12 is controlled so as to collect light at the condensing points Q 1 and Q 2 .
  • the condensing points Q 1 and Q 2 are not limited positions, and may be positions different from the condensing points P 1 and P 2 where other light is condensed.
  • the light control unit 16 condenses the light transmitted through the black pixel group D at the condensing point Q 1 at the timing when the image for the right eye is displayed on the image display unit 13. light transmitted through the pixels such that collected at the focal point P 1, for controlling the deflection unit 12. Further, the light control unit 16, at the timing when the left eye image is displayed on the image display unit 13, light transmitted through the pixel group D of the black is collected at the focal point Q 2, passes through the other pixels light is to be focused at the focal point P 2, controlling the deflection unit 12.
  • the image display unit 13 may be spatially divided to display the right eye image and the left eye image simultaneously. Specifically, the image display unit 13 displays the right eye image on some of the plurality of pixels and displays the left eye image on the remaining pixels. Then, the light control section 16 condenses the light transmitted through the pixels to display the right-eye image at the focal point P 1, the light transmitted through the pixels to display the image for the left eye at the focal point P 2 You may control the deflection
  • the example in which the light transmitted through the deflecting unit 12 is deflected only in the horizontal direction is shown, but the present invention is not limited to this, and the horizontal direction, the vertical direction, and a combination thereof are combined.
  • the light may be deflected in any direction.
  • the light can be deflected in an arbitrary direction by configuring the deflecting unit 12 by combining the first and second deflecting units 22 a and 22 b.
  • FIG. 10 is a perspective view of one region constituting the first and second deflecting portions 22a and 22b.
  • the deflecting unit 12 shown in FIG. 10 is configured by stacking first and second deflecting units 22a and 22b vertically.
  • the basic configuration of the first and second deflecting units 22a and 22b is the same as that of the deflecting unit 12 shown in FIG.
  • the shaded surface in the first deflection unit 22a indicates a surface where the liquid crystal 222a and the dielectric 223a are in contact with each other. This surface is inclined in the direction of arrow a (first direction) in FIG.
  • the shaded surface in the second deflecting unit 22b is a surface where the liquid crystal 222b and the dielectric 223b are in contact with each other. This surface is inclined in the direction of arrow b (second direction) in FIG.
  • the first and second directions are directions that intersect (orthogonal) each other.
  • the lower first deflection unit 22a deflects the light output from the light source 11 (not shown in FIG. 10) in the first direction. Further, the second deflection unit 22b in the upper stage deflects the light transmitted through the first deflection unit 22a in the second direction and outputs it to the image display unit 13 (not shown in FIG. 10). That is, the light control unit 16 can deflect light transmitted through the deflection unit 12 in an arbitrary direction by applying a predetermined voltage to each of the first and second deflection units 22a and 22b.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the area of the deflecting unit 12 is divided into a plurality of small areas corresponding to sub-pixels.
  • the pixels constituting the image display unit 13 are composed of n (n is a natural number of 2 or more) sub-pixels.
  • the pixel shown in FIG. 11 is composed of three sub-pixels of red (R), green (G), and blue (B). This sub-pixel can be realized by using a color filter of each color.
  • the area of the deflection unit 12 includes a small area 31 corresponding to the red sub-pixel, a small area 32 corresponding to the green sub-pixel, and a small area 33 corresponding to the blue sub-pixel.
  • the deflecting unit 12 for example, the deflecting unit shown in FIG. 4
  • the deflecting unit 12 that is not divided into small regions
  • one point (collected light) of three colors is collected depending on the characteristics of each wavelength of RGB. It does not focus on the light spot P).
  • the light transmitted through the green sub-pixel reaches the condensing point P, but the light transmitted through the red sub-pixel is shifted to the left side of the condensing point P and is transmitted through the blue sub-pixel. Shifts to the right side of the condensing point P (see broken arrow).
  • the light control unit 16 collects the light of all colors at the condensing point P by absorbing such characteristics of the respective wavelengths, and the light control unit 16 has the small regions 31, 32, 33.
  • the deflection is controlled individually. That is, the light control unit 16 causes the light transmitted through the small region 31 corresponding to the red sub-pixel to be deflected further to the right than the dashed arrow, and the light transmitted through the small region 33 corresponding to the blue sub-pixel to be broken.
  • a predetermined voltage is applied to each of the small regions 31, 32, and 33 so as to be deflected further to the left than the arrow. Thereby, the light output from each sub pixel can be condensed on one point.
  • each of the above devices can be realized by a computer system including a microprocessor, a ROM, a RAM, a hard disk unit, a display unit, a keyboard, a mouse, and the like.
  • a computer program is stored in the RAM or the hard disk unit.
  • Each device achieves its functions by the microprocessor operating according to the computer program.
  • the computer program is configured by combining a plurality of instruction codes indicating instructions for the computer in order to achieve a predetermined function.
  • a part or all of the components constituting each of the above devices may be configured by one system LSI (Large Scale Integration).
  • the system LSI is a super multifunctional LSI manufactured by integrating a plurality of components on a single chip, and specifically, a computer system including a microprocessor, a ROM, a RAM, and the like. .
  • a computer program is stored in the ROM.
  • the system LSI achieves its functions by the microprocessor loading a computer program from the ROM to the RAM and performing operations such as operations in accordance with the loaded computer program.
  • Part or all of the constituent elements constituting each of the above devices may be configured from an IC card or a single module that can be attached to and detached from each device.
  • the IC card or module is a computer system that includes a microprocessor, ROM, RAM, and the like.
  • the IC card or the module may include the super multifunctional LSI described above.
  • the IC card or the module achieves its functions by the microprocessor operating according to the computer program. This IC card or this module may have tamper resistance.
  • an integrated circuit includes a light source and a plurality of pixels, and includes an image display unit that controls the transmission amount of light output from the light source for each pixel, and a plurality of regions.
  • An image is displayed on an image display device including a deflection unit that deflects light directed from the light source toward the image display unit for each region.
  • This integrated circuit controls whether the light transmitted through each of the plurality of regions of the deflection unit is deflected toward different first and second points according to the pixel value of the pixel corresponding to the region.
  • the present invention may be realized by the method described above. Further, these methods may be realized by a computer program realized by a computer, or may be realized by a digital signal consisting of a computer program.
  • an image display method includes a light source and a plurality of pixels, and includes an image display unit that controls a transmission amount of light output from the light source for each pixel, and a plurality of regions.
  • an image is displayed on an image display device including a deflection unit that deflects light directed from the light source toward the image display unit for each region.
  • a light control step to control.
  • the present invention also relates to a computer-readable recording medium that can read a computer program or a digital signal, such as a flexible disk, hard disk, CD-ROM, MO, DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, BD (Blu-ray Disc), You may implement
  • a computer program or a digital signal may be transmitted via an electric communication line, a wireless or wired communication line, a network represented by the Internet, a data broadcast, or the like.
  • the present invention is also a computer system including a microprocessor and a memory.
  • the memory stores a computer program, and the microprocessor may operate according to the computer program.
  • program or digital signal may be recorded on a recording medium and transferred, or the program or digital signal may be transferred via a network or the like, and may be implemented by another independent computer system.
  • the image display device of the present invention can improve the contrast and image quality of an image by effectively controlling the deflection of light, and can be widely applied to display devices.
  • the liquid crystal display device by configuring the liquid crystal display device using the present image display device, it can be used for a 3D liquid crystal display device, a privacy display, or the like with a simple configuration, which is useful.
  • Image display apparatus 11
  • Light source 12 Deflection part 12a, 12b, 12c, 12aa, 12ab, 12ba, 12bb Area
  • Image acquisition part 15 Detection part 16
  • Light control part 17 Condensing lens 22a 1st deflection part 22b 1st 2 deflection units 31, 32, 33 small area 111 solid-state laser 112 light guide plate 113 structure 121 liquid crystal deflection element 122, 222a, 222b liquid crystal 123, 223a, 223b dielectric 124, 125 transparent base material 126, 127 transparent electrode 161 pixel Discriminator 162 Deflection controller

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Abstract

　画像表示装置（１０）は、光源（１１）と、複数の画素によって構成される画像表示部（１３）と、複数の領域によって構成され、光源（１１）から画像表示部（１３）に向かう光を領域毎に偏向する偏向部（１２）と、偏向部（１２）の複数の領域それぞれを透過する光を、当該領域に対応する画素の画素値に応じて、互いに異なる第１及び第２の点のどちらに向けて偏向させるかを制御する光制御部（１６）とを備える。

Description

画像表示装置、画像表示方法、及び集積回路
　本発明は、例えば液晶ディスプレイなどの画像を表示させるための画像表示装置及びプロジェクタなどの表示投影装置などに関するものである。
　光の振る舞いを能動的に制御可能な素子として、従来から液晶を利用した素子や、屈折率の異なる材料同士を隣接してその間に発生する表面張力を利用した素子（例えばエレクトウェッティング）などが知られている。
　特許文献１には、自動車用前照灯に関する下記のような技術が開示されている。具体的には、特許文献１には、透明電極及び配光膜を有する２枚の透明基板を非平行に対向させ、その間に液晶を充填させた液晶プリズムを利用し、その屈折率変化を利用し光を走査する内容が開示されている。
　また、特許文献２には、自動立体視ディスプレイのための指向性照明装置が開示されている。具体的には、特許文献２には、面発光照明手段及び画像化手段を有し、観測者の位置に合わせてアレイ状の液滴駆動セルを使って光を偏向させ集光させる装置が開示されている。なお、液滴駆動セルとは、静電電位を利用して液体の表面張力を制御し、光の屈折力を制御するといったものである。
特開昭６３－１１９１０１号公報 特表２０１０―５２９４８５号公報
　近年、画像表示装置のコントラストを向上させることが求められている。
　本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、コントラストを向上させた画像表示装置を提供することを目的とする。
　本発明の一形態に係る画像表示装置は、光源と、複数の画素によって構成され、前記光源から出力される光の透過量を前記画素毎に制御する画像表示部と、複数の領域によって構成され、前記光源から前記画像表示部に向かう光を前記領域毎に偏向する偏向部と、前記偏向部の前記複数の領域それぞれを透過する光を、当該領域に対応する画素の画素値に応じて、互いに異なる第１及び第２の点のどちらに向けて偏向させるかを制御する光制御部とを備える。
　なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　本発明によれば、コントラストの高い画像表示装置を得ることができる。
図１は、実施の形態１に係る画像表示装置の外観を示す斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る画像表示装置の機能ブロック図である。 図３は、光源、偏向部、及び画像表示部の構成を示す図である。 図４は、偏向部の具体的な構成を示す図である。 図５Ａは、偏向部を複数の領域に分割する一例を示す図である。 図５Ｂは、偏向部を複数の領域に分割する他の例を示す図である。 図６は、実施の形態１に係る画像表示方法のフローチャートである。 図７は、画像表示部の画素群Ｂが黒表示（明るさが所定の閾値未満）の場合において、偏向部の各領域を透過した光の集光位置を示す図である。 図８は、実施の形態２に係る画像表示装置が出力する光の集光位置を示す図である。 図９は、画像表示部内の画素群Ｄが黒表示（明るさが所定の閾値未満）の場合において、偏向部の各領域を透過した光の集光位置を示す図である。 図１０は、第１及び第２の偏向部を構成する１つの領域の斜視図である。 図１１は、偏向部の領域をサブ画素に対応する小領域に分割した例を示す図である。
　上記で説明した従来の技術においては、光線の偏向制御の方法や画像に対する照明制御の方法など、表示装置に表示されている画像の特性に応じた制御について記載がない。また、実際に照明された照明エリアにおける照度分布状態や、表示された画像が網膜上に実際に結像されてなる像の鮮明性における状態又は画質に関する記載がない。
　光線を制御する場合において、複数に分割された各エリアを透過する光線を、表示される画像に合わせて偏向方向や駆動方法を効果的に制御する必要がある。これらの制御が適切に実行できない場合は、画質が著しく劣化する課題がある。
　このような課題を解決するために、本発明の一形態に係る画像表示装置は、光源と、複数の画素によって構成され、前記光源から出力される光の透過量を前記画素毎に制御する画像表示部と、複数の領域によって構成され、前記光源から前記画像表示部に向かう光を前記領域毎に偏向する偏向部と、前記偏向部の前記複数の領域それぞれを透過する光を、当該領域に対応する画素の画素値に応じて、互いに異なる第１及び第２の点のどちらに向けて偏向させるかを制御する光制御部とを備える。
　上記構成のように、画像表示部の各画素の画素値に応じて偏向部の各領域を透過する光の方向を制御することにより、コントラストの高い画像表示装置を得ることができる。
　例えば、前記光制御部は、明るさが所定の閾値以上の画素に対応する前記領域を透過する光を前記第１の点に向けて偏向させ、明るさが前記閾値未満の画素に対応する前記領域を透過する光を前記第２の点に向けて偏向させてもよい。
　すなわち、黒又は黒に近い色を表示する画素に対応する領域を透過する光を第２の点に向けて偏向させ、それ以外の色を表示する画素に対応する領域を透過する光を第１の点に透過すればよい。
　さらに、該画像表示装置は、さらに、視聴者の眼の位置を検出する検出部を備えてもよい。そして、前記光制御部は、前記検出部によって検出された視聴者の眼の位置を前記第１の点とし、視聴者の眼から外れた位置を前記第２の点としてもよい。
　これにより、本来視聴者の眼に入るべきでない光（例えば、黒色を表示する画素から漏れ出る光）を、視聴者の眼から外れた位置に向けて偏向するので、コントラストの高い画像表示装置を得ることができる。
　また、該画像表示装置は、互いに視差を有する右眼用画像及び左眼用画像を交互に表示してもよい。そして、前記光制御部は、右眼用画像が表示されるタイミングで、前記検出部で検出された視聴者の右眼の位置を前記第１の点とし、左眼用画像が表示されるタイミングで、前記検出部で検出された視聴者の左眼の位置を前記第１の点としてもよい。
　これにより、アクティブシャッター眼鏡等を用いることなく、立体画像を表示することが可能となる。
　また、前記偏向部は、前記光源から出力される光を第１の方向に偏向する第１の偏向部と、前記第１の偏向部を透過した光を前記第１の方向と交差する第２の方向に偏向する第２の偏向部とを備えてもよい。
　これにより、偏向部の各領域を透過する光を、３次元の任意の位置に向けて偏向することが可能となる。
　また、前記領域は、前記画素を構成するｎ（ｎは２以上の自然数）個のサブ画素それぞれに対応して設けられるｎ個の小領域で構成されてもよい。そして、前記光制御部は、前記ｎ個のサブ画素それぞれを透過する光が前記第１の点に向けて偏向されるように、前記ｎ個の小領域の偏向角度を個別に制御してもよい。
　これにより、各サブ画素を透過する光の周波数の違いに起因する偏向角度のずれを吸収し、全ての色の光を第１の点に集光させることができる。その結果、さらにコントラストの高い画像表示装置を得ることができる。
　例えば、前記画像表示部は、液晶パネルであってもよい。
　例えば、前記偏向部は、液晶の配光を変化させることによって、偏向方向を制御してもよい。
　例えば、該画像表示装置は、複数の前記光源を備えてもよい。そして、前記画像表示部は、前記光源の数の１０倍以上の前記画素で構成されてもよい。
　本発明の一形態に係る画像表示方法は、光源と、複数の画素によって構成され、前記光源から出力される光の透過量を前記画素毎に制御する画像表示部と、複数の領域によって構成され、前記光源から前記画像表示部に向かう光を前記領域毎に偏向する偏向部とを備える画像表示装置に画像を表示させる方法である。この画像表示方法は、前記偏向部の前記複数の領域それぞれを透過する光を、当該領域に対応する画素の画素値に応じて、互いに異なる第１及び第２の点のどちらに向けて偏向させるかを制御する光制御ステップを含む。
　本発明の一形態に係る集積回路は、光源と、複数の画素によって構成され、前記光源から出力される光の透過量を前記画素毎に制御する画像表示部と、複数の領域によって構成され、前記光源から前記画像表示部に向かう光を前記領域毎に偏向する偏向部とを備える画像表示装置に画像を表示させる。この集積回路は、前記偏向部の前記複数の領域それぞれを透過する光を、当該領域に対応する画素の画素値に応じて、互いに異なる第１及び第２の点のどちらに向けて偏向させるかを制御する光制御部を備える。
　なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　以下、図面を参照して、本発明の各実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　（実施の形態１）
　図１～図５Ｂを参照して、実施の形態１に係る画像表示装置の構成を説明する。まず、図１は、本発明の実施の形態１に係る画像表示装置１０の外観を示す斜視図である。また、図２は、実施の形態１に係る画像表示装置１０の機能ブロック図である。
　まず、図１に示されるように、実施の形態１に係る画像表示装置１０の典型例は、テレビジョン受像機である。但し、本発明はこれに限定されず、携帯端末、パーソナルコンピュータ等のあらゆる画像表示装置に適用することができる。また、実施の形態１に係る画像表示装置１０は、図２に示されるように、光源１１と、偏向部１２と、画像表示部１３と、画像取得部１４と、検出部１５と、光制御部１６とを主に備える。
　光源１１は、光を出力するものであり、画像表示装置１０のバックライトとして機能する。すなわち、光源１１から出力される光は、偏向部１２及び画像表示部１３を透過することによって画像表示装置１０の外部に出力される。光源１１の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、レーザ光源であってもよいし、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）光源であってもよい。
　偏向部１２は、光源１１から出力される光を所定の方向に偏向して画像表示部１３に出力する。より具体的には、偏向部１２は、複数の領域によって構成され、光源１１から画像表示部１３に向かう光を領域毎に個別に偏向する。偏向部１２の具体的な構成は、図４、図５Ａ、及び図５Ｂを参照して、後述する。
　画像表示部１３は、マトリクス状に配置される複数の画素によって構成され、画像取得部１４で取得された画像を表示する。画像表示部１３の具体的な構成は特に限定されないが、バックライト（光源１１）の光の透過量を制御することによって画像を表示するものであり、典型的には液晶パネルが該当する。
　画像取得部１４は、画像表示装置１０が表示する画像データ（映像データを含む。以下同じ。）を取得する。画像データの取得先は特に限定されないが、画像取得部１４は、画像データを、例えば、放送波から取得してもよいし、インターネット上のコンテンツサーバから通信ネットワークを通じて取得してもよいし、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　ｄｉｓｋ　ｄｒｉｖｅ）、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ　ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　ｄｉｓｃ）、ＢＤ（Ｂｌｕ－ｒａｙ　Ｄｉｓｃ）等の記憶媒体から取得してもよい。
　検出部１５は、画像表示装置１０で画像を視聴する視聴者の眼の位置を検出する。そして、検出部１５は、検出した眼の位置を偏向制御部１６２に通知する。検出部１５の具体的な構成は特に限定されないが、例えば図１に示されるように、画像表示装置１０の表示面を見ることのできる領域を撮影するカメラであってもよい。また、視聴者の眼の位置をより正確に検出したい場合には、ステレオカメラを用いればよい。
　但し、画像表示装置１０は、必ずしもカメラを備えている必要はない。すなわち、検出部１５は、外部のカメラと接続するインタフェースを供え、このインタフェースを通じてカメラから取得した画像データを分析して視聴者の眼の位置を検出してもよい。
　光制御部１６は、偏向部１２を制御する。より具体的には、光制御部１６は、図２に示されるように、画素判別部１６１と、偏向制御部１６２とを備え、偏向部１２の複数の領域それぞれを透過する光を、当該領域に対応する画像表示部１３の画素の画素値に応じて、互いに異なる第１及び第２の点のどちらに向けて偏向させるかを制御する。
　画素判別部１６１は、画像表示部１３に表示する画像の画像データを取得し、画像表示部１３の各画素の画素値を判別する。より具体的には、画素判別部１６１は、各画素の明るさが所定の閾値以上であるか、或いは所定の閾値未満であるかを判別する。すなわち、画素判別部１６１は、各画素が黒色又は黒色に近い色を表示するか、或いはそれ以外の色を表示するかを判別する。
　所定の閾値の具体例は特に限定されないが、例えば、各画素の画素値がＲＧＢで表現される場合に、ＲＧＢの合計を所定の閾値（例えば３０、好ましくは２０、さらに好ましくは５等）としてもよい。または、各画素の画素値が輝度（Ｙ）及び色差（Ｃｂ、Ｃｒ）で表現される場合に、輝度（Ｙ）を所定の閾値（例えば１０、好ましくは５、さらに好ましくは３等）としてもよい。
　偏向制御部１６２は、画素判別部１６１から各画素の画素値の判別結果を取得し、検出部１５から視聴者の眼の位置を取得する。そして、偏向制御部１６２は、明るさが所定の閾値以上の画素に対応する偏向部１２の領域を透過する光が第１の点に向けて偏向し、明るさが閾値未満の画素に対応する偏向部１２の領域を透過する光が第２の点に向けて偏向するように、偏向部１２を領域毎に個別に制御する。
　ここで、典型的には、第１の点は視聴者の眼の位置であり、第２の点は視聴者の眼から外れた位置である。すなわち、偏向制御部１６２は、黒に近い画素を透過する光が視聴者の眼から外れた位置に集光し、その他の色の画素を透過する光が視聴者の眼の位置に集光するように、偏向部１２を制御する。
　次に、図３は、光源１１、偏向部１２、及び画像表示部１３の構成を示す図である。光源１１は、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の固体レーザ１１１と、導光板１１２とで構成される。固体レーザ１１１から出射された３色の光線Ｌは、導光板１１２内において全反射を繰り返しながら導光板１１２全体に均一に広がる。また、導光板１１２の底面には、構造物１１３が規則的に配置されており、構造物１１３に反射した光線Ｌは、全反射条件を破り、導光板１１２から上方へ出射される。導光板１１２から出射した光線Ｌは、導光板１１２の上部に配置された偏向部１２に入射する。
　図４は、偏向部１２の具体的な構成を示す図である。偏向部１２は、液晶の配光を変化させることによって、光の偏向方向を制御することができるものであり、例えば図４に示されるように、液晶偏向素子１２１と、液晶偏向素子１２１を挟むように配置される一対の透明基材１２４、１２５と、一対の透明基材１２４、１２５のさらに外側に配置される一対の透明電極１２６、１２７とで構成される。
　液晶偏向素子１２１は、断面形状が三角形の液晶１２２と、液晶１２２の形状に対して相補的な形状を有する誘電体１２３とを有している。そして、断面形状が三角形の液晶１２２及び誘電体１２３を互いの斜面が接するように配置することにより、液晶偏向素子１２１は全体として断面矩形状に構成されている。
　一対の透明基材１２４、１２５は、液晶偏向素子１２１の一方側（光源１１の側）及び他方側（画像表示部１３の側）に配置される。また、透明電極１２６は、透明基材１２４の液晶偏向素子１２１と反対の面側に配置される。また、透明電極１２７は、透明基材１２５の液晶偏向素子１２１と反対の面側に配置される。
　言い換えれば、透明基材１２４は、その一方側（図４の下側）の面で液晶偏向素子１２１を保持し、他方側（図４の上側）の面で透明電極１２６を保持する。同様に、透明基材１２５は、その一方側（図４の上側）の面で液晶偏向素子１２１を保持し、他方側（図４の下側）の面で透明電極１２７を保持する。
　誘電体１２３は、例えばプラスチック等の高分子樹脂等、或いは、ガラス等で構成することができる。この誘電体１２３は、液晶１２２のある配向状態（例えば、一対の透明電極１２６、１２７に電圧が印加されていない時の液晶１２２の配向状態）における屈折率に略等しい屈折率の材料からなる。
　すなわち、一対の透明電極１２６、１２７に電圧が印加されていない状態では、液晶偏向素子１２１に入射した光は、直進する。一方、一対の透明電極１２６、１２７間に所定の電圧を印加すると、液晶１２２の屈折率が変調され、液晶偏向素子１２１に入射した光が所定の方向に偏向される。
　具体的には、液晶１２２の屈折率ＮＬが誘電体１２３の屈折率ＮＤよりも高くなると、光は、図４中の矢印αで示す方向に屈折する。一方、液晶１２２の屈折率ＮＬが誘電体１２３の屈折率ＮＤよりも低くなると、光は、図４中の矢印βで示す方向に屈折する。このように、一対の透明電極１２６、１２７間に印加する電圧を制御することにより、光の偏向角度を変調することができる。
　また、偏向部１２は、複数の領域に分割されている。そして、一対の透明電極１２６、１２７は、各領域に各々異なる電圧を印加することが可能である。つまりは、各領域を透過する光を、それぞれ異なる方向へ偏向させることができる。そして、図２の偏向制御部１６２は、偏向部１２の各領域を透過する光が所望の方向に偏向するように、各領域の一対の透明電極１２６、１２７に所定の電圧を印加する。
　図５Ａ及び図５Ｂは、偏向部１２を複数の領域に分割する例を示す図である。図５Ａに示されるように、偏向部１２は、それぞれが縦方向に延びる帯状（ストライプ状）の領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・・に分割されてもよい。または、図５Ｂに示されるように、偏向部１２は、領域１２ａａ、１２ａｂ、１２ｂａ、１２ｂｂ、・・・のようにマトリクス状に分割されてもよい。そして、図５Ａ及び図５ＢのＩＶ－ＩＶにおける断面が図４に相当する。但し、偏向部１２の分割の仕方はこれらに限定されない。
　また、偏向部１２の上部には、集光レンズ１７が配置されている。この集光レンズ１７は、偏向部１２を透過した光の偏向角度を増幅させる。また、集光レンズ１７の上部には、画像表示部１３が配置される。画像表示部１３は、マトリクス状に配置された複数の画素で構成され、所望の入力画像信号により各画素の明るさを決定する電極、駆動装置（ドライバー）等を具備する（図示は省略する）。この画像表示部１３を透過した光は、例えば図３の集光点Ｐに集光する。
　なお、偏向部１２の領域の数と画像表示部１３の画素の数とは、１対１又は１対多の関係にある。すなわち、画像表示部１３の画素は、偏向部１２の領域と同等、又はより細かく分割されている。その結果、偏向部１２の１つの領域を透過した光は、画像表示部１３の１以上の画素に入射する。そこで、１つの領域を透過した光が入射する１以上の画素を、領域に対応する画素と表記する。
　上記の構成によれば、偏向部１２、集光レンズ１７、及び画像表示部１３を透過した光を任意の集光点Ｐに集光させることができる。ここで任意の集光点Ｐとは、例えば、この画像表示装置１０で画像を視聴する視聴者の眼の位置に対応する。
　ここで、画像表示部１３を透過した光を視聴者の眼に集光する事で、画像表示部１３に表示される画像の輝度を向上する事ができる。その結果、光源１１のパワーを最小限に抑える事が可能であるため、省電力化に寄与する。ここで、画像表示部１３の各画素の画素値による偏向部１２の効果的な制御方法の例を図６及び図７を参照して説明する。
　まず、光制御部１６の偏向制御部１６２は、第１の点及び第２の点を決定する（Ｓ１１）。具体的には、偏向制御部１６２は、検出部１５で検出された視聴者の眼の位置を第１の点とし、視聴者の眼から外れた位置を第２の点とする。すなわち、図７の例では、集光点Ｐが第１の点となり、集光点Ｑが第２の点となる。
　次に、光制御部１６は、図６のステップＳ１２～ステップＳ１７の処理を偏向部１２の領域毎に実行する。まず、画素判別部１６１は、画像取得部１４から画像データを取得し、処理対象の領域に対応する各画素の画素値（明るさ）を判定する（Ｓ１３）。
　そして、当該領域に対応する画素のうち、明るさが閾値以上の画素が存在する場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、偏向制御部１６２は、当該領域を透過する光が集光点Ｐ（第１の点）に集光するように、当該領域の一対の透明電極１２６、１２７に所定の電圧を印加する（Ｓ１５）。一方、当該領域に対応する全ての画素の明るさが閾値未満である場合（Ｓ１４でＮｏ）、偏向制御部１６２は、当該領域を透過する光が集光点Ｑ（第２の点）に集光するように、当該領域の一対の透明電極１２６、１２７に所定の電圧を印加する（Ｓ１６）。
　図７は、画像表示部１３の画素群Ｂが黒表示（明るさが所定の閾値未満）の場合において、偏向部１２の各領域を透過した光の集光位置を示す図である。画素群Ｂが黒表示の場合、画素群Ｂに対応する偏向部１２の領域Ａを透過した光を、集光点Ｐではなく、集光点Ｑに集光するように偏向させる。一方、領域Ａ以外の領域を透過した光は、集光点Ｐに集光するように偏向させる。なお、集光点Ｑは、ある限定された位置ではなく、他の光が集光される集光点Ｐと異なる位置であれば良い。すなわち、集光点Ｑは、複数存在してもよい。
　ここで、画素群Ｂが黒表示である場合、通常の液晶パネルであれば、画素群Ｂに対応する液晶の偏向方向を変える事で光の透過量が最も低い状態に制御する。しかしながら、それでも一部の光が液晶パネルを透過して視聴者の眼に到達し、画像のコントラストを低下させてしまう。このため、実施の形態１に係る光制御部１６は、黒表示である画素群Ｂを透過した微小な光量の光さえも視聴者の眼に集光させる事を防ぐために、領域Ａを透過する光を集光点Ｐと異なる集光点Ｑに偏向させる。このため、画素群Ｂを透過する光は視聴者の眼に届かない。その結果、画像のコントラストのダイナミックレンジを広げる事ができ、良好な画質が得られる。
　ここで、光源１１に固体レーザ１１１を採用しているが、実施の形態１ではこれに限らない。例えば、ＬＥＤ光源であってもよいし、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれが別々の光源でなくてもよい。すなわち、一つの擬似白色からなる光源であってもよい。
　なお、光源１１に含まれる固体レーザ１１１は、１つであってもよいし、複数であってもよい。但し、本実施の形態１に係る画像表示方法が顕著な効果を発揮するのは、画像表示部１３の画素数が、光源（図３の例では固体レーザ１１１）の数と比較して極めて大きい場合であり、一例として、画素数が光源の数の１０倍以上の場合である。
　また、ここで、視聴者の眼は、左右どちらの眼であってもよい。また、上記の例では片眼に集光させているが、本発明はこれに限定さらない。また、集光の範囲として、光の一部が眼の瞳孔に達すれば良い。すなわち、ユーザの眼の位置を含む所定の領域に集光させればよい。また、集光の範囲が片眼のみでなく、両眼を含んでも良い。また、ある時間は、左眼（右眼）に、また次の時間にはもう片方の右眼（左眼）に集光するように、時分割に偏向部１２を制御しても良い。
　さらに、実施の形態１では、１つの領域に対応する全ての画素の明るさが閾値未満の場合に、当該領域を透過する光を第２の点に偏向する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、１つの領域対応する複数の画素のうちの所定の割合（過半数、８０％等）の画素の明るさが閾値未満であれば、当該領域を透過する光を第２の点に偏向させてもよい。または、１の領域に対応する複数の画素の画素値の平均値（又は最も明るい画素の画素値）と閾値とを比較するようにしてもよい。
　（実施の形態２）
　次に、図８及び図９を参照して、実施の形態２に係る画像表示装置を説明する。なお、実施の形態１との共通点の詳しい説明は省略し、相違点を中心に説明する。実施の形態１、２に係る画像表示装置の基本的な構成は、図１～図５Ｂと共通する。
　図８は、本発明の実施の形態２に係る画像表示装置が出力する光の集光位置を示す図である。実施の形態２に係る画像表示装置１０は、立体画像を構成する右眼用画像及び左眼用画像を交互に表示させ、且つ右眼用画像の光を視聴者の右眼の位置に集光させ、左眼用画像の光を視聴者の左眼の位置に集光させる。
　立体画像表示を行う場合、画像表示部１３には、右眼用画像及び左眼用画像が、シーケンシャルに交互に表示される。右眼用画像とは、ある物体を右眼で見た画像である。左眼用画像とは、ある物体を左眼で見た画像である。すなわち、右眼用画像及び左眼用画像は、見る角度が異なるため、互いに視差をもった画像となる。このような右眼用画像及び左眼用画像をシーケンシャルに表示し、かつ、右眼用画像は視聴者の右眼のみに、左眼用画像は視聴者の左眼のみに集光させる事で、視聴者は立体感を感じることができる。
　なお、立体画像データは、上記のように異なる２点から撮影された画像であってもよいし、コンピュータグラフィックスによって生成されたものであってもよい。また、画像取得部１４は、右眼用画像及び左眼用画像を含む画像データを取得してもよいし、取得した２次元画像から３次元画像（右眼用画像及び左眼用画像）を生成してもよい。
　また、光制御部１６は、画像表示部１３に右眼用画像が表示されるタイミングで、画像表示装置１０から出力される光が視聴者の右眼の位置に集光するように、偏向部１２の各領域の電圧及び液晶層の屈折率を制御する。ここで、視聴者の右眼及び左眼の位置は、画像表示装置１０に配置されたカメラで撮像した画像から特定することができる。
　また、光制御部１６は、画像表示部１３に左眼用画像が表示されるタイミングで、画像表示装置１０から出力される光が視聴者の左眼に集光するように、偏向部１２の各領域の電圧及び液晶層の屈折率を制御する。このように、光制御部１６は、画像表示部１３に表示される画像の切り替えに同期して偏向部１２の制御を行う。
　このような構成において、偏向部１２の効果的な制御方法を図９を参照して説明する。図９は、画像表示部１３内の画素群Ｄが黒表示（明るさが所定の閾値未満）の場合において、偏向部１２の各領域を透過した光の集光位置を示す図である。
　画素群Ｄが黒表示の場合、光制御部１６は、画素群Ｄに対応する偏向部１２の領域Ｃを透過した光が左右の眼の位置である集光点Ｐ１、Ｐ２ではなく、集光点Ｑ１、Ｑ２に集光するように、偏向部１２を制御する。集光点Ｑ１、Ｑ２は、ある限定された位置ではなく、他の光が集光される集光点Ｐ１、Ｐ２と異なる位置であれば良い。
　より具体的には、光制御部１６は、画像表示部１３に右眼用画像が表示されているタイミングで、黒色の画素群Ｄを透過する光が集光点Ｑ１に集光し、その他の画素を透過する光が集光点Ｐ１に集光するように、偏向部１２を制御する。また、光制御部１６は、画像表示部１３に左眼用画像が表示されているタイミングで、黒色の画素群Ｄを透過する光が集光点Ｑ２に集光し、その他の画素を透過する光が集光点Ｐ２に集光するように、偏向部１２を制御する。
　なお、実施の形態２では、右眼用画像と左眼用画像とを時分割で交互に表示することによって視聴者に立体画像を視聴させる例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像表示部１３を空間分割して右眼用画像及び左眼用画像を同時に表示してもよい。具体的には、画像表示部１３は、複数の画素のうちの一部の画素に右眼用画像を表示し、残りの画素に左眼用画像を表示する。そして、光制御部１６は、右眼用画像を表示する画素を透過する光が集光点Ｐ１に集光し、左眼用画像を表示する画素を透過する光が集光点Ｐ２に集光するように、偏向部１２を制御してもよい。
　また、実施の形態１、２では、偏向部１２を透過する光を水平方向にのみ偏向する例を示したが、本発明はこれに限定されず、水平方向、垂直方向、及びそれらを組み合わせた任意の方向に光を偏向させてもよい。例えば、図１０に示されるように、第１及び第２の偏向部２２ａ、２２ｂを組み合わせて偏向部１２を構成することによって、光を任意の方向に偏向させることができる。
　図１０は、第１及び第２の偏向部２２ａ、２２ｂを構成する１つの領域の斜視図である。図１０に示される偏向部１２は、第１及び第２の偏向部２２ａ、２２ｂを上下に積層することによって構成される。なお、第１及び第２の偏向部２２ａ、２２ｂの基本的な構成は、図４に示される偏向部１２と共通するので、詳しい説明は省略する。
　第１の偏向部２２ａ中の網掛けされた面は、液晶２２２ａと誘電体２２３ａとが接する面を示す。この面は、図１０の矢印ａの方向（第１の方向）に傾斜している。同様に、第２の偏向部２２ｂ中の網掛けされた面は、液晶２２２ｂと誘電体２２３ｂとが接する面を示す。この面は、図１０の矢印ｂの方向（第２の方向）に傾斜している。そして、第１及び第２の方向は、互いに交差（直交）する方向である。
　そして、下の段の第１の偏向部２２ａは、光源１１（図１０では図示省略）から出力される光を第１の方向に偏向する。また、上の段の第２の偏向部２２ｂは、第１の偏向部２２ａを透過した光を第２の方向に偏向して画像表示部１３（図１０では図示省略）に出力。すなわち、光制御部１６は、第１及び第２の偏向部２２ａ、２２ｂそれぞれに所定の電圧を印加することにより、偏向部１２を透過する光を任意の方向に偏向できる。
　また、実施の形態１、２では、偏向部１２の１つの領域を、画像表示部１３の画素と同じ大きさか画素より大きくした例を示したが、図１１に示されるように、この１つの領域をさらに複数の小領域に分割して、小領域毎に個別に偏向制御してもよい。図１１は、偏向部１２の領域をサブ画素に対応する複数の小領域に分割した例を示す図である。
　まず、画像表示部１３を構成する画素は、ｎ（ｎは２以上の自然数）個のサブ画素で構成されている。そして、偏向部１２の領域は、対応する画素を構成するサブ画素それぞれに対応するｎ（図１１の例ではｎ＝３）個の小領域３１、３２、３３で構成される。
　具体的には、図１１に示される画素は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３つのサブ画素で構成されている。このサブ画素は、各色のカラーフィルタを用いることで実現できる。また、偏向部１２の領域は、赤色のサブ画素に対応する小領域３１と、緑色のサブ画素に対応する小領域３２と、青色のサブ画素に対応する小領域３３とで構成される。
　ここで、小領域に分割されていない偏向部１２（例えば、図４の偏向部）で各サブ画素を透過する光を偏向すると、ＲＧＢの各波長の特性によって、３色の光が一点（集光点Ｐ）に集光しない。図１１の例では、緑色のサブ画素を透過した光は集光点Ｐに到達するものの、赤色のサブ画素を透過した光は集光点Ｐの左側にずれ、青色のサブ画素を透過した光は集光点Ｐの右側にずれる（破線の矢印を参照）。
　そこで、図１１の例では、このような各波長の特性を吸収して全ての色の光を集光点Ｐに集光させるために、光制御部１６は、各小領域３１、３２、３３を個別に偏向制御する。すなわち、光制御部１６は、赤色のサブ画素に対応する小領域３１を透過する光が破線の矢印よりもさらに右に偏向され、青色のサブ画素に対応する小領域３３を透過する光が破線の矢印よりもさらに左に偏向されるように、各小領域３１、３２、３３それぞれに所定の電圧を印加する。これにより、各サブ画素から出力される光を一点に集光させることができる。
　なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
　（１）上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムで実現され得る。ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
　（２）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。ＲＯＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、ＲＯＭからＲＡＭにコンピュータプログラムをロードし、ロードしたコンピュータプログラムにしたがって演算等の動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
　（３）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されてもよい。ＩＣカードまたはモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカードまたはモジュールには、上記の超多機能ＬＳＩが含まれてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、ＩＣカードまたはモジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有してもよい。
　すなわち、本発明の一形態に係る集積回路は、光源と、複数の画素によって構成され、光源から出力される光の透過量を画素毎に制御する画像表示部と、複数の領域によって構成され、光源から画像表示部に向かう光を領域毎に偏向する偏向部とを備える画像表示装置に画像を表示させる。この集積回路は、偏向部の複数の領域それぞれを透過する光を、当該領域に対応する画素の画素値に応じて、互いに異なる第１及び第２の点のどちらに向けて偏向させるかを制御する光制御部を備える。
　（４）本発明は、上記に示す方法で実現されてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムで実現してもよいし、コンピュータプログラムからなるデジタル信号で実現してもよい。
　すなわち、本発明の一形態に係る画像表示方法は、光源と、複数の画素によって構成され、光源から出力される光の透過量を画素毎に制御する画像表示部と、複数の領域によって構成され、光源から画像表示部に向かう光を領域毎に偏向する偏向部とを備える画像表示装置に画像を表示させる方法である。この画像表示方法は、偏向部の複数の領域それぞれを透過する光を、当該領域に対応する画素の画素値に応じて、互いに異なる第１及び第２の点のどちらに向けて偏向させるかを制御する光制御ステップを含む。
　また、本発明は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ－ｒａｙ　Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したもので実現してもよい。また、これらの記録媒体に記録されているデジタル信号で実現してもよい。
　また、本発明は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送してもよい。
　また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、メモリは、コンピュータプログラムを記憶しており、マイクロプロセッサは、コンピュータプログラムにしたがって動作してもよい。
　また、プログラムまたはデジタル信号を記録媒体に記録して移送することにより、またはプログラムまたはデジタル信号をネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施してもよい。
　（５）上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせてもよい。
　以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
　本発明の画像表示装置は、光を効果的に偏向制御する事で画像のコントラスト及び画質を向上させる事が可能であり広く表示装置に適用することができる。また、本画像表示装置を用いて液晶表示装置を構成することで、簡便な構成で３Ｄ液晶表示装置やプライバシーディスプレイ等に用いることが可能であり、有用である。
　１０　画像表示装置
　１１　光源
　１２　偏向部
　１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ａａ，１２ａｂ，１２ｂａ，１２ｂｂ　領域
　１３　画像表示部
　１４　画像取得部
　１５　検出部
　１６　光制御部
　１７　集光レンズ
　２２ａ　第１の偏向部
　２２ｂ　第２の偏向部
　３１，３２，３３　小領域
　１１１　固体レーザ
　１１２　導光板
　１１３　構造物
　１２１　液晶偏向素子
　１２２，２２２ａ，２２２ｂ　液晶
　１２３，２２３ａ，２２３ｂ　誘電体
　１２４，１２５　透明基材
　１２６，１２７　透明電極
　１６１　画素判別部
　１６２　偏向制御部

Claims (11)

  1. 　光源と、
    　複数の画素によって構成され、前記光源から出力される光の透過量を前記画素毎に制御する画像表示部と、
    　複数の領域によって構成され、前記光源から前記画像表示部に向かう光を前記領域毎に偏向する偏向部と、
    　前記偏向部の前記複数の領域それぞれを透過する光を、当該領域に対応する画素の画素値に応じて、互いに異なる第１及び第２の点のどちらに向けて偏向させるかを制御する光制御部とを備える
    　画像表示装置。
  2. 　前記光制御部は、明るさが所定の閾値以上の画素に対応する前記領域を透過する光を前記第１の点に向けて偏向させ、明るさが前記閾値未満の画素に対応する前記領域を透過する光を前記第２の点に向けて偏向させる
    　請求項１に記載の画像表示装置。
  3. 　該画像表示装置は、さらに、視聴者の眼の位置を検出する検出部を備え、
    　前記光制御部は、前記検出部によって検出された視聴者の眼の位置を前記第１の点とし、視聴者の眼から外れた位置を前記第２の点とする
    　請求項１又は２に記載の画像表示装置。
  4. 　該画像表示装置は、互いに視差を有する右眼用画像及び左眼用画像を交互に表示し、
    　前記光制御部は、
    　右眼用画像が表示されるタイミングで、前記検出部で検出された視聴者の右眼の位置を前記第１の点とし、
    　左眼用画像が表示されるタイミングで、前記検出部で検出された視聴者の左眼の位置を前記第１の点とする
    　請求項３に記載の画像表示装置。
  5. 　前記偏向部は、
    　前記光源から出力される光を第１の方向に偏向する第１の偏向部と、
    　前記第１の偏向部を透過した光を前記第１の方向と交差する第２の方向に偏向する第２の偏向部とを備える
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  6. 　前記領域は、前記画素を構成するｎ（ｎは２以上の自然数）個のサブ画素それぞれに対応して設けられるｎ個の小領域で構成され、
    　前記光制御部は、前記ｎ個のサブ画素それぞれを透過する光が前記第１の点に向けて偏向されるように、前記ｎ個の小領域の偏向角度を個別に制御する
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  7. 　前記画像表示部は、液晶パネルである
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  8. 　前記偏向部は、液晶の配光を変化させることによって、偏向方向を制御する
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  9. 　該画像表示装置は、複数の前記光源を備え、
    　前記画像表示部は、前記光源の数の１０倍以上の前記画素で構成される
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
  10. 　光源と、複数の画素によって構成され、前記光源から出力される光の透過量を前記画素毎に制御する画像表示部と、複数の領域によって構成され、前記光源から前記画像表示部に向かう光を前記領域毎に偏向する偏向部とを備える画像表示装置に画像を表示させる画像表示方法であって、
    　前記偏向部の前記複数の領域それぞれを透過する光を、当該領域に対応する画素の画素値に応じて、互いに異なる第１及び第２の点のどちらに向けて偏向させるかを制御する光制御ステップを含む
    　画像表示方法。
  11. 　光源と、複数の画素によって構成され、前記光源から出力される光の透過量を前記画素毎に制御する画像表示部と、複数の領域によって構成され、前記光源から前記画像表示部に向かう光を前記領域毎に偏向する偏向部とを備える画像表示装置に画像を表示させる集積回路であって、
    　前記偏向部の前記複数の領域それぞれを透過する光を、当該領域に対応する画素の画素値に応じて、互いに異なる第１及び第２の点のどちらに向けて偏向させるかを制御する光制御部を備える
    　集積回路。
     
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