WO2011033674A1

WO2011033674A1 - 立体画像表示装置

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Publication number: WO2011033674A1
Application number: PCT/JP2009/066445
Authority: WO
Inventors: 由紀岩中; 雅裕馬場; 伊央中山
Original assignee: 株式会社東芝
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2011-03-24
Also published as: US20120162400A1; JPWO2011033674A1; JP5297531B2

Abstract

〔課題〕専用メガネを装着した観察者にクロストークの発生を大きく抑制した立体画像を視認させる。〔解決手段〕本発明の装置は、右眼用および左眼用の光の透過を開閉により制御するメガネを装着した観察者に立体画像を表示する立体画像表示装置であって、右眼用または左眼用の処理対象となる画像信号の画素の階調を補正する補正部と、画像信号を書き込み可能な複数の表示画素を有する画像表示部と、前記補正部により補正された画像信号を前記画像表示部の前記表示画素に書き込む書き込み部と、前記書込み部の書き込みタイミングに応じて前記メガネの開閉タイミングを制御するタイミング制御部と、を備え、前記補正部は、前記処理対象となる画像信号の画素の階調を、前記書込み部の書き込みタイミングと、前記メガネの開閉タイミングとの差に従って、補正する。

Description

立体画像表示装置

　本発明は、例えば複数の視点の映像を時分割により同一画面上に表示することで、専用のメガネを装着した観察者に3次元（3D）映像を見させる立体画像表示装置に関するものである。

　立体（3次元）ディスプレイの一つとして、多視点の映像を時分割により画面上に表示する時分割方式立体ディスプレイが開発されている。時分割方式立体ディスプレイに対しては、これまでメガネ式と裸眼式が提案されている。メガネ式は、左眼用、右眼用の画像を分離するのに、専用のメガネを用いる方式であり、現在、立体映画の上映などに用いられている。裸眼式は、バックライトに指向性をもたせて、各視点画像を分離する方式である。

　時分割方式の立体画像表示装置において、画像を表示する際、左右画像の分離が不十分になると、3D映像に二重像やボケなどの画質劣化が生じるという問題がある。右目（左目）に対する左目用画像（右目用画像）のもれを、クロストーク（ゴースト）という。

　また時分割方式の立体画像表示装置のうち液晶タイプのものでは、フリッカを発生しない表示を行うために、左右の視差画像を毎秒120回に近いレートで交互に表示することが望ましい。しかし、このような高速の表示を行うには、液晶の応答速度が不足し、液晶の応答遅れにより左右画像の分離が不十分になることによって、3D映像に二重像やボケなどの画質劣化が生じるという問題がある。

　特開2006－157775号公報では、液晶パネルの液晶応答遅れによるクロストークの発生を防止するために、直前画像データと最新画像データの階調値を比較し、最新画像データの階調変化を強調するように補償する方法が提案されている。一方、特許第3732775号公報では、液晶の応答遅れによる動画ボケを防止するために、液晶応答時刻がバックライトの発光タイミングより遅くなる応答未達画素を抽出し、その応答未達画素の1フレーム期間における表示輝度の合計と等しくなるように、応答未達画素の書込み階調を補正するという方法が提案されている。

特開2006－157775号公報特許第3732775号

　しかしながら、メガネ式の時分割方式立体表示装置の場合、画像を表示する際の応答に遅れが生じることによって、左右分離が不十分となる原因だけでなく、メガネの開閉においても、応答の遅れが生じるために、クロストークが発生し、立体映像の画質に大きな影響を及ぼす。さらに、メガネの開閉遅れは、輝度ムラの発生や輝度低下も引き起こす場合がある。また、メガネ式の時分割方式立体表示装置のうち液晶タイプのものの場合、パネルの液晶の応答遅れだけでなく、液晶シャッターメガネの開閉にも液晶応答の遅れが生じ、クロストークの要因となり、立体映像の画質に大きな影響を及ぼす。さらに、メガネの開閉遅れは、輝度ムラの発生や輝度低下も引き起こす場合がある。

　したがって、特開2006－157775号公報および特許第3732775号公報のように、バックライト輝度と液晶の透過率のみを考えた階調補正では、意図したクロストークの発生防止を望めない。

　本発明は、上記課題を解決するため、クロストークの発生を大きく抑制した時分割方式の立体画像表示装置を提供する。

　本発明の一態様としての立体画像表示装置は、右眼用および左眼用の光の透過を開閉により制御するメガネを装着した観察者に立体画像を表示する立体画像表示装置であって、　右眼用または左眼用の処理対象となる画像信号の画素の階調を補正する補正部と、画像信号を書き込み可能な複数の表示画素を有する画像表示部と、前記補正部により補正された画像信号を前記画像表示部の前記表示画素に書き込む書き込み部と、前記書込み部の書き込みタイミングに応じて前記メガネの開閉タイミングを制御するタイミング制御部と、を備え、前記補正部は、前記処理対象となる画像信号の画素の階調を、前記書込み部の書き込みタイミングと、前記メガネの開閉タイミングとの差に従って、補正する、ことを特徴とする。

　本発明によれば、液晶メガネを装着した観察者にクロストークの発生を大きく抑制した、高品質な立体画像を視認させることが可能となる。

実施形態１の立体画像表示装置の概要を説明する図。立体画像表示装置の詳細構成を示すブロック図。タイミング制御部の詳細構成を示す図。階調レベル補正部の詳細構成を示す図。補正階調値テーブルの一例を示す図。液晶パネルでの液晶の応答遅れによるクロストーク発生を説明する模式図。液晶メガネの液晶の応答遅れによるクロストーク発生を説明する模式図。クロストークによる二重像を示す図。液晶応答、バックライト輝度、及びメガネの右シャッターの応答を説明する図。画像信号の書き込みタイミング、シャッターの開放期間、及び液晶の応答を説明する図。画像信号の書き込みタイミングとシャッターの開放・遮蔽期間の関係を示す図。実施形態２に係る立体画像表示装置を示すブロック図。画像信号の書き込みタイミングとバックライトの発光タイミングの関係を示す図。実施形態２に係り、垂直表示位置Ｐ２における光量を時間軸に沿って示した図。立体画像表示装置における入力画像と表示画像を説明する模式図。

　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、互いに同様の動作をする構成や処理には共通の符号を付して、重複する説明は省略する。

＜実施形態1＞
　本実施形態の立体画像表示装置は、時間分割方式で立体表示を行うための液晶ディスプレイである。立体表示装置は、視差のある左目用画像と右目用画像とを切換表示し、観察者には左目用と右目用画像が交互に観察されるように専用メガネ（右眼用および左眼用の光の透過を開閉により制御するメガネ）の左右のシャッターを交互に開閉する。立体表示装置に表示される画像は2次元画像であるが、観察者の左眼と右眼とに視差のある画像が別々に表示されることで、両眼視差を利用した立体視が実現される。

　時間分割方式には、液晶シャッターメガネ方式、偏光フィルタメガネ方式、RGB波帯分割フィルタメガネ方式などがあるが、本実施形態では、液晶シャッターメガネ方式のメガネを用いた時間分割方式について例示する。時間分割方式は、フィールドシーケンシャル方式、フレームシーケンシャル方式のどちらでも構わないが、本実施形態では、フレームシーケンシャルの時分割方式について説明する。

　図15は、立体画像表示装置における入力画像と表示画像を説明する模式図である。(a)に示すように、立体視を実現させる左目用（右目用）の画像信号の単位を1フレームとする。（b）は画像を120Hzで表示する場合、（c）は画像を240Hzで表示する場合である。

　図1は、本実施形態の立体画像表示装置100の概要を説明する図である。

　立体画像表示装置100は、異なる視点の複数の画像（以下、視差画像と記載）を時分割で切り替えて表示する。立体画像表示装置100は、フレーム毎にスイッチング信号を発信部110によって発信する。発信部110は赤外線等によって液晶シャッター211の切り替えタイミングを示すスイッチング信号をメガネ200に発信する。なお、立体画像表示装置100は、液晶パネルの背面から光を照射するバックライトを備える液晶ディスプレイである。

　メガネ200は、左右の液晶シャッター211と、発信部110が発信するスイッチング信号を受信する受信部212と、スイッチング信号に同期して左右の液晶シャッター211の開閉を駆動する駆動部210を備える。右目用画像と左目用画像とが時間的に交互に入光されるように駆動部210は左右の液晶シャッター211の開閉を制御する。これにより、観察者は時間的に交互に右目、左目に視差の付された視差画像が入力される。観察者は、右目および左目に交互の視差画像が入力されることで、立体画像表示装置100に2次元で表示された映像を、立体映像として認識することができる。

　なお、立体画像表示装置100の発信部110とメガネ200の受信部212との通信は、赤外線による通信に限定されず、他の無線信号による通信、または、信号ケーブル等を介した有線信号による通信でも構わない。

　図2は、立体画像表示装置100の詳細構成を示すブロック図である。本装置へは右目・左目の視差に対応した2次元の視差画像を表す映像信号（画像信号）が図示しない外部装置（例えばコントローラIC、記録媒体、ネットワークなど）から入力される。

　立体画像表示装置100は、液晶表示部（液晶パネル）301と、バックライト302と、フレームメモリ（記憶部）303と、階調レベル補正部（補正部）304と、書き込み部306と、タイミング制御部305とを備える。

　図示しないコントローラICから送られてきた画像信号はフレームメモリ303、階調レベル補正部304およびタイミング制御部305に入力される。

　フレームメモリ303は、少なくとも1フレーム分の画像信号を保持するメモリ回路であり、図示しないコントローラICから送られてきた画像信号を1フレーム期間保持し、その後階調レベル補正部304に出力する。このため、階調レベル補正部304には、n（nは2以上の整数）フレーム目の画像信号とn-1フレーム目の画像信号とが同時に入力される。

　バックライト302はタイミング制御部305により点灯が制御され、1フレーム期間において非発光期間と発行期間とを有する。発光期間において発光し、非発光期間では消灯する。

　液晶表示部301は、画像信号を書き込み可能な複数の液晶画素（表示画素）を有する。液晶表示部301は、書き込み部306により液晶画素への画像信号の書き込みを受ける。液晶表示部301は、液晶画素に書き込まれた画像信号の階調値に応じてバックライト302からの発光を変調することにより画像表示を行う。

　タイミング制御部305は、液晶表示部301への画像信号の書き込みタイミング（書込時刻）に応じてバックライト302の発光タイミング、および液晶メガネの左右の液晶シャッターの開閉タイミングを制御する。また、タイミング制御部305は、左右の液晶シャッターの開閉切り替タイミング（メガネ切替時刻）と、処理対象画素の書き込みタイミング（書込時刻）との時間差を計算し、その時間差データを階調レベル補正部304に出力する。タイミング制御部305の詳細な構成については図3を用いて後述する。

　階調レベル補正部304は、nフレーム目の画像信号と、フレームメモリ303により1フレーム期間保持されたn-1フレーム目の画像信号と、タイミング制御部305より出力された時間差に基づいて、処理対象画素に対応する画像信号（nフレーム目のもの）の階調レベル（階調値）を補正する。液晶表示部301の各液晶画素をそれぞれ処理対象画素として順次選択し、それぞれ対応する画像信号（nフレーム目のもの）の階調補正を行う。階調レベル補正部304の詳細は後述する。

　書き込み部306は、階調レベル補正部304で計算された補正階調値の画像信号を、液晶表示部301における対応液晶画素に書き込む。

　図3はタイミング制御部305の詳細構成を示す図である。

　タイミング制御部305は、書込時刻計測部401と、メガネ設定データ記憶部402と、算出部403と、バックライト点灯制御部404とを有する。

　書込時刻計測部401は、1フレームの画像信号の最上ラインより細かくは最上ラインの先頭画素が書き込まれる時刻（以下、基準時刻と記載）を時刻0としたときの、処理対象画素が書き込まれる時刻（書込時刻）を計算し、計算した書込時刻を算出部403へ出力する。

　メガネ設定データ記憶部402は、基準時刻に対するメガネ切替時刻をあらかじめ記憶している。

　算出部403は、メガネ設定データ記憶部402からメガネ切替時刻を読み出し、書込時刻計測部401からの書込時刻と、メガネ設定データ記憶部402から読み出したメガネ切替時刻との差を算出し、算出した差を階調レベル補正部304へ出力する。なお当然ながら書込時刻はメガネ切替時刻よりも前の場合もあるし後の場合もある。

　バックライト点灯制御部404は、基準時刻をもとにバックライト302の点灯タイミングを制御する。例えば基準時刻から所定時間後から一定の期間、発光するようにバックライトを制御する。

　図4は階調レベル補正部304の詳細構成を示す図である。

　階調レベル補正部304は、上述したように、nフレーム目の画像信号と、n-1フレーム目の画像信号と、タイミング制御部305より出力された時間差（書込時刻とメガネ切替時刻との差）に基づいて、処理対象画素の階調レベル（階調値）を補正する（階調変化を強調した階調レベルをもとめる）。

　具体的に、処理対象画素の液晶透過率とバックライト輝度とメガネの透過率（左右の液晶シャッターの各々）との積を所定期間で積分して合計した合計積分強度と、あらかじめ定められた期待値との差が最小になるように、処理対象画素の階調レベル（階調値）を補正する。本実施形態では説明の簡単のため、所定期間（加算期間）は現在の1フレーム期間とするが、現在のフレームとその1つ前のフレームとの連続する2フレーム期間でもよいし、それ以上のフレーム期間でもよい。また、あらかじめ定められた期待値は、例えば液晶パネル応答の遅延が無かったとした場合、すなわちステップ応答の場合の合計積分強度である。このような階調補正の原理については後述する。

　上記のように所定期間（加算期間）は自由に設定できるが、動画の場合には、期間を長くすることによって、クロストーク防止の効果を向上させることができる。この場合には、フレームメモリを、複数フレームを保持するように構成すればよい。ただし、補正階調値の計算が複雑となるとともにフレームメモリの容量が増加するため、計算コストの制限と回路規模の制限により期間を決定するべきである。なおフィールドシーケンシャル方式を用いる場合は1または複数フィールドで自由に期間を設定すればよい。

　ここで階調レベル補正部304の演算処理時間を短縮するため、予め複数の時間差（書込時刻とメガネ切替時刻との差）のそれぞれ毎に、nフレーム目の階調値と、n-1フレーム目の階調と、補正階調値とを対応づけた補正階調値テーブルを作成しておき、このテーブルに基づき演算を行ってもよい。図5に補正階調値テーブルの一例を示す。

　すなわち複数の時間差毎に補正階調値テーブルを補正階調値テーブル記憶部502に格納しておき、テーブル参照部501は、タイミング制御部305から入力された時間差に対応するテーブルを補正階調値テーブル記憶部502において特定する。そしてテーブル参照部501は、特定したテーブルにおいて、n-1フレーム目の処理対象画素の階調値と、nフレーム目の処理対象画素の階調値とに対応する補正階調値を検索し、検索した補正階調値の画像信号を、書き込み部306により液晶パネル301の対応液晶画素へ書き込む。なお、このようにnフレーム目の階調値と、n-1フレーム目の階調とを用いるのは、液晶の応答が現在のフレームでの階調のみでは決まらず、1つ前のフレームの階調との関係で求まるためである。複数フレームの期間にわたって加算するときは、n-2フレーム以前の階調も用いてテーブルを作成すればよい。すなわち、加算期間がNのときは、１～N回前に入力された画像信号の階調と、現在の画像信号の階調とを対応づけたテーブルを作成すればよい（Nは１以上の整数）。

　以下、階調レベル補正部304で行う階調補正の原理について説明する。

　まず、クロストークの発生原理から説明する。

　図6は液晶パネル301での液晶の応答遅れによるクロストーク発生を説明する模式図である。より詳細に、図6（B）は液晶パネルへの書き込み期間、バックライト発光期間、シャッター開放期間の関係を示し、図6（A）は、図6（B）に示す液晶パネルの垂直表示位置P1における液晶の応答を示している。

　図6（B）において、バックライトの発光期間D1を、液晶パネルの最下ラインの書込み時刻から、次のフレームの最上ラインの書込み時刻までの間としている。また液晶メガネのシャッター開放期間は、バックライトの発光開始時刻から次の発光開始時刻までの間としている。

　図6（A）には2つの階調S1、S2が交互に書き込まれる場合の液晶応答が示される。応答601は液晶の理想的な応答（ステップ応答）であり、この理想的な応答601では書き込みが開始されてから遅れなく所望の目標値へ変化する。例えば時刻T1で書き込みが開始されたとき遅れなく目標値S2へ変化し、時刻T2で書き込みが開始されたとき遅れなく目標値S1へ変化する。しかしながら、実際の応答は遅れを含んだ応答602となるため、垂直表示位置P1では液晶応答が完了する前にバックライトが発光する（なお応答602では目標値に達することなく液晶応答は完了する）。そのため、図8に示す、20階調の背景に対して200階調の箱が飛び出しているような表示画像の場合、観察者には、箱の左右両側にクロストークによる二重像Cが知覚されることになる。

　図7は液晶メガネの液晶の応答遅れによるクロストーク発生を説明する模式図である。

　図7（A）は液晶メガネの右シャッターの応答を、図7（B）は液晶メガネの左シャッターの応答を示す。図7（C）は液晶パネルへの書き込み期間、バックライト発光期間、シャッター開放期間の関係を示す（図6（B）と同じ図）。

　図7（C）に示すように右シャッター開放と左シャッター開放が交互に繰り返され、右・左のシャッターは同時には遮蔽されない。

　図7（A）および図7（B）において、応答701A、702Bは、メガネのシャッターの理想的な応答（ステップ応答）であり、開閉の切り替わりタイミングから遅れなく開閉が行われる。しかしながら、実際の応答は遅れを含んだ応答702A、702Bとなるため、シャッター開放時には不足量703A、703B分による輝度低下が起こり、遮蔽時には超過量704A、704B分によるクロストークが発生する場合がある。そのため、液晶パネルの液晶応答遅れの場合と同様に、図8に示したクロストークによる二重像が知覚されることになる。

　図6および図7で示した問題を解決するためには、液晶パネル、液晶メガネともに応答速度の速い液晶材料を使用すればよいが、このような液晶材料は開発段階にあり、また高価であることから製品レベルで使用するのは難しい。また、走査時間を短くしたり、発光期間を短くしたりするなどの対策をとった場合でも、回路負担が増大することや、表示輝度が低下するなどの問題がある。そこで、本実施形態では、階調レベル補正部304による前述の階調補正処理によりこの問題を解決する。以下この階調補正処理の原理について説明する。

　図9は、図6（B）の垂直表示位置P1における、液晶パネルの液晶応答と、バックライト輝度と、メガネの右シャッターの応答（オープン時）とを模式的に説明する図である。

　図9（A）は入力画像信号の階調を補正することなく液晶パネルに表示を行った場合の応答を示す。図9（B）は液晶応答の遅れなく目標値へ到達する応答（すなわち理想的な応答であるステップ応答）を示す。図9（C）は階調レベル補正部304で計算された補正階調により液晶パネルに表示を行った場合の応答を示す。

　図9（A）において901Aは液晶応答（階調補正なし）、902Aはバックライト輝度、903Aはメガネのシャッター応答、904Aは液晶応答901Aとバックライト902Aとメガネのシャッター応答Aとの積を示す。応答904で囲まれる面積に相当するエネルギー（当該積の積分値である積分強度）が観察者の眼に実際に入力されることとなる。

　図9（B）において、バックライト輝度902B，メガネのシャッター応答903Bは図9（A）と同じであるが、液晶応答901Bは遅れがない理想的な応答である。904Bは液晶応答901Bとバックライト902Bとメガネのシャッター応答Bとの積を示す。応答904Bで囲まれる面積に相当するエネルギー（積分強度）は、図9（A）の応答904の面積（積分強度）よりも大きい。

　図9（A）および図9（B）では右シャッターのオープン期間に対応した関係を示したが、右シャッターがオープンに対応して、左シャッターのクローズ応答も、同時に起こる。このため、観察者の眼には、シャッターのクローズ応答と、液晶応答901Aとバックライト902Aとの積の積分に相当するエネルギー（積分強度）も入力される。

　本実施形態では、階調を補正した場合に得られる積分強度（右眼シャッターに対応した積分強度と左眼シャッターに対応した積分強度との合計積分強度）が、図9（B）の理想的な場合の積分強度（右眼シャッターに対応した積分強度と左眼シャッターに対応した積分強度との合計積分強度）にできるだけ近くなるように、画像信号の階調補正を行う。例えば、補正した場合の合計積分強度と、図9（B）の理想的な場合の合計積分強度との差が最小または閾値以下となるように、画像信号の階調を補正する。

　図9（C）の応答901Cが、本実施形態の階調補正を行った場合の液晶応答を示し、応答904Cが階調補正に基づく積分強度（右眼シャッターに対応）を示している。バックライト輝度902C，メガネの右シャッターの応答903Cは図9（A）および図9（B）と同じである。本実施形態の階調補正によって、補正した場合の合計積分強度と、理想的な場合の合計積分強度（期待値）との差は閾値以内に収まることとなる。これにより、液晶メガネを装着した観察者にクロストークの発生を大きく抑制した、高品質な立体画像を視認させることが可能となる。

　上記のような原理に基づき階調レベル補正部は階調補正を行う。すなわち書き込む画像の階調値とフレームメモリに保存された以前の画像の階調値を一画素毎に比較し、階調変化をもとめ、当該階調変化に基づき、メガネの切り替え時刻と書込時刻との差とに応じて、nフレーム目の画像の階調値を補正する。

　具体的に、補正階調値は、処理対象画素の液晶透過率とバックライト輝度とメガネの透過率（左右のシャッターの各々）との積を積分して合計した積分強度と、あらかじめ定められた期待値との差が最小になるように算出する。なお、バックライト点灯期間およびバックライト輝度、液晶書き込み期間、メガネのシャッター開放期間、メガネの右左の各シャッター応答は事前に定まっており、また液晶パネルの液晶応答は例えば1つ前のフレームの階調と次のフレームの階調と液晶書き込み期間とから計算可能である。このことから、上記時間差と、n-1フレーム,nフレームの階調値の組合せとに応じて、期待値との差が最小または閾値以下となるような、補正階調を算出可能である。なお、本発明を液晶ディスプレイ以外のタイプの装置に適用する場合は、液晶透過率とバックライト輝度との積の代わりに、表示パネルの表示輝度を用いればよい。

　演算量を軽減するため上記したようにテーブルを用いることも可能であり、その場合はメガネ切替時刻と書込時刻の差（時間差）ごとに、n-1フレーム,nフレームの階調値の組合せ毎に補正階調値を事前に計算してテーブルの形にて補正階調値テーブル記憶部502へ保存しておく。そして、タイミング制御部から通知される差分に応じたテーブルを特定し、当該テーブルにおいてn-1フレーム,nフレームの階調値の組に対応する補正階調を取得する。複数フレーム期間を所定期間（加算期間）とするときはn-2フレーム以前の階調値も組み合わせればよい。

　以上に説明した本実施形態では、画像表示部が液晶表示部とバックライトから構成されていたが、画像表示に遅れが生じることにより左右の画像の分離が不十分となるような画像表示部であれば、同様の考え方でクロストークを防止することができるため、液晶以外のタイプの表示部にも本発明は適用可能である。

　なお本実施形態における立体画像表示装置100は、2D画像を表示するために使用することも可能である。この場合は、所定期間の画像データを保持するフレームメモリと、階調レベル補正部の処理をバイパスし、直接、画像信号を液晶表示部301へと出力すればよい。また、タイミング制御部305では、入力画像信号の書込時刻を計測して、バックライトの点灯を制御する処理のみ実行すればよい。

（実施形態1の変形例1：バックライトが常時点灯の場合）
　実施形態1では、1フレーム期間においてバックライトの非発光期間と発行期間とが切り換えられる例を説明したが、本変形例1では、バックライトが常時点灯で、左目用画像と右目用画像の間に黒画像を挿入する例を説明する。

　図10（B）は、液晶表示部301への画像信号の書き込みとメガネシャッタの開放期間との関係を示すタイムチャートである。図10（A）は垂直表示位置P1における液晶の応答を示す。図10（A）の破線は理想的な応答1001を示し、実線は実際の場合の遅れのある応答1002を示す。本例ではバックライトは常時点灯している。

　メガネシャッタの切り替えタイミングを垂直表示位置P1の左目または右目の画像信号の書き込みタイミングと一致するように設定した場合について説明する。図示のように黒画像を挿入することによって、垂直表示位置P1においては、クロストークは発生しないが、他の垂直表示位置では映像の書き込みタイミングとメガネシャッタの切り替えタイミングがずれるため、クロストークが発生する場合がある。したがって、変形例1においても、実施形態1と同様の補正を行うことによって、クロストークを防止することが可能である。

（実施形態1の変形例2：メガネの開放期間を短く設定した場合）
　実施形態1の変形例2として、バックライトが常灯点灯で、メガネの左右のシャッターが同時に遮蔽する期間が存在する例について説明する。

　図11は液晶表示部301への画像信号の書き込みと、メガネシャッタの開放・遮蔽期間との関係を示すタイムチャートである。本例ではバックライトは常時点灯している。

　この場合も実施例1と同様に、液晶の応答に遅れが生じるため、液晶の応答が完了する前にメガネシャッタが開放する場合があり、これはクロストークの原因となる。また、メガネシャッタの応答にも遅れが生じるため、これも同様にクロストークの原因となる。そこで変形例2においても、実施形態1と同様な補正を行うことによって、クロストークを防止することが可能である。

　本変形例2では、バックライトが常時点灯する場合について説明したが、バックライトの非発光期間と発光期間とが切り換えられてもよい。この場合、左右のメガネシャッタが両方とも遮蔽されている期間においてバックライトを消灯すると、画面輝度を低下させることなく、消費電力を削減することが可能となる。

＜実施形態2＞
　本実施形態では、バックライトの構造として、画面の垂直方向に沿って複数の水平状の発光部が隣接配置された構造を用い、1フレーム期間において各発光部の点灯を順番に切り換えるスキャンバックライト方式を採用した場合について説明する。

　図12は、本実施形態に係る立体画像表示装置1000を示すブロック図である。

　バックライト1002は画面の水平方向に延びる8つの発光部Y1～Y8を備え、各発光部Y1～Y8は、画面の垂直方向に沿って隣接配置されている。発光部Y1～Y8は、図2のバックライトを垂直方向に複数に分割した場合の各分割領域にそれぞれ対応すると考えることができる。各発光部Y1～Y8はそれぞれ、1フレーム期間において非発光期間及び発光期間を有する。各発光部の発光期間はそれぞれ異なるが、それぞれの期間の長さは同じであるとする。各発光部は、1フレーム期間においてそれぞれ順番に点灯が切り換えられるようにタイミング制御部1005により発光タイミングが制御される。各発光部は、それぞれ液晶表示部1001の異なる領域（向かい合う領域）に対応づけられる。フレームメモリ1003、書き込み部1006および液晶表示部1001は実施形態1の同一名称の要素と同じ構成を有する。階調レベル補正部1004は上記バックライトの構造の変更に応じてその動作が拡張されている。以下、この拡張された動作を中心に説明を行う。

　図13は液晶表示部1001への画像信号の書き込みとバックライト1002の発光タイミングの関係を示すタイムチャートである。メガネシャッタの開放期間をバックライトの最上発光部Y1の発光開始時刻から、最上発光部Y1の次の発光開始時刻までの間としている。

　実施形態1で示した全面発光方式のバックライトでは、液晶表示部における書き込み位置が画面の下になるほど書き込み開始からバックライト点灯までの時間が短くなるが（図6（B））参照）、本実施形態のスキャンバックライト方式を用いた場合、図から理解できるように、画面の下でも液晶の応答時間を全面発光方式よりも長く確保できる。このため、スキャンバックライト方式を採用した場合（本発明の階調補正を行うことなくスキャンバックライト方式による点灯を行う場合）、全面発光方式を採用した場合（実施形態1の階調補正を行わずに全面発光方式による点灯を行う場合）よりもクロストークの発生は少なくなる。しかし、スキャンバックライト方式を採用した場合でも、各発光部が発光するまでに液晶の応答が完了しない場合は全面発光方式と同様、クロストークが生じることに変わりない。また液晶メガネの応答遅れも実施形態1と同様にクロストークを発生させる原因となる。

　スキャンバックライト方式を採用した場合に、処理対象画素に対して対応発光部の発光輝度に基づき実施形態1と同様の階調補正を行うことでクロストークを低減することが考えられる。しかしながら、スキャンバックライト方式では、対応発光部のみならず周辺の発光部からの漏れ光により、対応発光部の発光時間以外でも、処理対象画素に対して光が照射される。したがって、この点を考慮した補正を行わないと、十分なクロストークの低減は達成されないことになる。これについて図14を用いてさらに詳細に説明する。

　図14（B）は図13と同じ図であり、図14（A）は垂直表示位置P2における光量を時間軸（紙面に沿って横方向）に沿って示したものである。点線で示す理想的な応答1301では、対応発光部が発光しているときのみ処理対象画素に光が入射され、対応発光部が発光しないときは、光の入射はない。しかしながら実線で示す実際の応答1302では、対応発光部が発光していないときにも、周辺発光部からの入射が存在する。このような漏れ光はクロストークを発生させる要因となる。

　そこで本実施形態の階調レベル補正部1004では周辺発光部からの漏れ光の分布をも考慮して入力画像信号の階調補正を行う。具体的に、階調レベル補正部304では、処理対象画素に対する積分強度を求める際に、各発光部から液晶表示部に光照射したときの光分布に基づき、発光している発光部から処理対象画素へ入射される合計光強度を、バックライト輝度として用いればよい。各発光部からそれぞれ液晶表示部へ光照射したときの光の分布は事前に求まっているものとする。

　なお、本実施形態の立体画像表示装置も、実施形態1と同様に、2D画像の表示を行うことが可能であり、その場合には、フレームメモリと階調レベル補正部の処理はバイパスされ、直接、画像信号は液晶表示部1101へと出力される。また、タイミング制御部305では、書込時刻を計測し、バックライトの点灯を制御する処理のみを実行する。

　また本実施形態では漏れ光を考慮した階調補正によってクロストークを低減したが、他の方法として、発光部間に光が漏れないような仕切りを設けて、実施形態1と同様にして階調補正を行う方法も可能である。ただし、この場合、2D表示時に画面の輝度ムラが発生することに留意する必要がある。

Claims

　右眼用および左眼用の光の透過を開閉により制御するメガネを装着した観察者に立体画像を表示する立体画像表示装置であって、
　右眼用または左眼用の処理対象となる画像信号の画素の階調を補正する補正部と、
　画像信号を書き込み可能な複数の表示画素を有する画像表示部と、
　前記補正部により補正された画像信号を前記画像表示部の前記表示画素に書き込む書き込み部と、
　前記書込み部の書き込みタイミングに応じて前記メガネの開閉タイミングを制御するタイミング制御部と、を備え、
　前記補正部は、前記処理対象となる画像信号の画素の階調を、前記書込み部の書き込みタイミングと、前記メガネの開閉タイミングとの差に従って、補正する、
　ことを特徴とする立体画像表示装置。
　前記補正部は、右眼用または左眼用の処理対象の画像信号の画素の階調を、前記処理対象の画像信号の少なくとも１～N（Nは１以上の整数）回前に表示すべき画像信号における前記画素の階調に基づき更に補正することを特徴とする請求項１記載の立体画像表示装置。
　前記補正部は、前記表示画素の表示輝度と前記右眼用および左眼用の光の透過率との積を一定期間で積分して合計した合計積分強度と、あらかじめ定めた期待値との差が最小または閾値以下になるように前記画素の階調を補正する
　ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
　右眼用および左眼用の光の透過を開閉により制御するメガネを装着した観察者に立体画像を表示する立体画像表示装置であって、
　右眼用または左眼用の処理対象となる画像信号の画素の階調を補正する補正部と、
　光を出射するバックライトと、
　画像信号を書き込み可能な複数の液晶画素を有し、前記液晶画素に書き込まれた画像信号に基づき前記バックライトからの光を変調する液晶表示部と、
　前記補正部により補正された画像信号を前記液晶表示部の前記液晶画素に書き込む書き込み部と、
　前記書込み部の書き込みタイミングに応じて前記バックライトの発光タイミング、前記メガネの開閉タイミングを制御するタイミング制御部と、を備え、
　前記補正部は、前記処理対象となる画像信号の画素の階調を、前記画素に対応する前記液晶画素の液晶透過率と、前記バックライトの発光輝度と、前記右眼用および左眼用の光の透過率との積を一定期間で積分して合計した合計積分強度と、あらかじめ定められた期待値との差分が最小または閾値以下になるように、補正する、
　ことを特徴とする立体画像表示装置。
　前記バックライトは、それぞれ発光と非発光とを切替え可能な複数の発光部を有し、
　前記タイミング制御部は、前記複数の発光部の発光タイミングをそれぞれ制御し、
　前記補正部は、
　各前記発光部がそれぞれ前記液晶表示部へ光照射したときの前記液晶表示部での光分布に基づき、前記液晶画素における光の合計強度と、前記液晶画素の液晶透過率と、前記右眼用および左眼用の光の透過率との積を一定期間で積分して合計した合計積分強度と、
　前記あらかじめ定められた期待値と、
　の差分が最小になるように前記画素の階調を補正する
　ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
　前記あらかじめ定められた期待値は、前記液晶画素の液晶応答がステップ応答である場合の前記合計積分強度であることを特徴とする請求項５記載の装置。