影像显示装置以及影像显示方法
【专利摘要】影像显示装置具备：影像显示单元，合成并显示多张视差图像；影像分离单元，包含使光透射的区域（区域1）、不让光通过的区域（区域0）以及介于两区域（区域1，0）之间的区域（区域2），将所显示的各视差图像光学分离；以及控制单元，控制所述介于两区域之间的区域（区域2）中的光的透射率。
【专利说明】影像显示装置以及影像显示方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及不使用特殊的眼镜就能够观察立体影像的影像显示装置。
【背景技术】
[0002]以往，作为不使用特殊的眼镜而显示立体影像的装置，已知有如下装置，S卩，在液晶面板、F1DP (Plasma Display Panel:等离子显示面板)等显示装置的观察者侧配置视差障壁(parallax barrier)、柱状透镜等(分光手段)，由此将来自显示于显示面板的左眼用的图像和右眼用的图像的光分别分离为面向左眼用和面向右眼用来显示立体影像的装置。
[0003]图16示出了以往的裸眼式3D影像生成/显示装置的概要。用1001的摄影机I(右)和摄影机2 (左)从互不相同的视点对被拍体1002进行拍摄，取得左眼用影像和右眼用影像。在此，对右眼用图像标注1，对左眼用图像标注2。而且，格式变换部1000将两个影像合成并在影像显示单元1004上每隔一列交替显示左眼用影像和右眼用影像。对图16中的右眼用的副像素标记为I，对左眼用的副像素标记为2。在此，影像显示单元1004例如是等离子体显示器(PDP)，在其前表面配置有影像分离单元1005。影像分离单元1005示出了交替形成有遮光部和开口部的视差障壁(视差障壁)，以在影像观察区域1003中的观察者从规定的位置观察时从左眼仅观察到左眼用影像且从右眼仅观察到右眼用影像的方式，形成有遮光部以及开口部。在以所述左眼用像素构成的左眼用影像与以右眼用像素构成的右眼用影像之间，存在人感受到立体影像的双眼视差。影像观察区域1003中的观察者通过使头部位于规定的位置(正视位置)来使左眼用影像射入左眼并使右眼用影像射入右眼，由此能够识别立体影像(参照非专利文献I)。
[0004]在先技术文献
[0005]非专利文献
[0006]非专利文献I 无图像分割方式眼镜以3D显示”，影像信息媒体学会志Vol.51，N0.7, pp.1070-1078 (1997)
[0007]发明的概要
[0008]发明要解决的课题
[0009]但是，在影像显示装置中，为了提高显示质量，需要防止观察到被称为干涉条纹(莫尔条纹)的浓淡的条纹模样。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的目的在于，提供能够减轻莫尔条纹的影像显示装置。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]本发明的影像显示装置的特征在于，具备:影像显示单元，合成并显示多张视差图像；影像分离单元，包括透射光的区域、不让光通过的区域以及介于两区域之间的区域，并对所显示的各视差图像进行光学分离；以及控制单元，控制所述介于两区域之间的区域中的光的透射率。[0013]发明的效果
[0014]通过本发明的影像显示装置，通过控制介于两区域之间的区域中的光的透射率，能够减轻莫尔条纹。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是表示第I?第4实施方式的影像显示装置的构成的图。
[0016]图2是表示第I实施方式的影像显示装置的分离部信息决定单元的构成的图。
[0017]图3是示意性地表示第I实施方式的影像显示装置的障壁调整的图。
[0018]图4是表示实现第I实施方式的影像显示装置的障壁调整的电极构造例的图。
[0019]图5是表示在第I实施方式的影像显示装置中使用了倾斜(斜)的视差障壁时的调整的图。
[0020]图6是表示第2?第4实施方式的影像显示装置的分离部调整决定单元的构成的图。
[0021]图7是示意性地表示第2实施方式的影像显示装置的分离单元调整的图。
[0022]图8是示意性地表示第3实施方式的影像显示装置的分离单元调整的图。
[0023]图9是示意性地表示第4实施方式的影像显示装置的分离单元调整的图。
[0024]图10是表示实现第4实施方式的影像显示装置的分离单元调整的电极构造例的图。
[0025]图11是示意性地表示第4实施方式的影像显示装置的分离单元调整中的障壁产生位置的图。
[0026]图12是表示以被细分后的矩形来实现第I实施方式的影像显示装置的区域2的障壁构造的情况的图。
[0027]图13是表示以被细分后的矩形来实现第2实施方式的影像显示装置的区域2的障壁构造的情况的图。
[0028]图14是表示以被细分后的矩形来实现第3实施方式的影像显示装置的区域2的障壁构造的情况的图。
[0029]图15是表示以被细分后的矩形来实现第4实施方式的影像显示装置的区域3和区域4的障壁构造的情况的图。
[0030]图16是表示现有技术中的影像显示装置的构成的图。
[0031]图17是示意性地表示障壁开口部的大小与莫尔条纹的关系的图。
[0032]图18是示意性地表示第4实施方式的影像显示装置的开口部的中心位置的图。
[0033]图19是示意性地表示第I实施方式的变形例的影像显示装置的障壁调整的图。
【具体实施方式】
[0034]<获得本发明的一方式的过程>
[0035]在以往的立体影像显示装置中，有时在视差障壁的图案与等离子体显示器的像素图案之间产生干涉条纹(莫尔条纹)，莫尔条纹的状态根据视差障壁的开口部的宽度、形状而不同。
[0036]通常，为了在各RGB副像素之间消除颜色的混色，在液晶电视机、PDP等上存在被称为黑点矩阵(Black matrix)的区域。另外，除了在副像素间存在的黑点矩阵以外，也有在各副像素上配置有辅助电极等的情况。为此，通过视差障壁的缝隙来观察该黑点矩阵和辅助电极，根据视听位置，在能看到黑点矩阵和辅助电极的比例较多的开口部和较少的开口部间产生明暗之差。其结果是，有如下问题，即，在画面上产生亮度不均(莫尔条纹)，画质大大降低。
[0037]莫尔条纹的状态依赖于视差障壁开口部形状、像素构造(黑点矩阵的大小等)、视听距离、障壁开口部的宽度等而产生。
[0038]图17示意性地表示竖条纹障壁时的相对于开口宽度的莫尔条纹图案变化。图17的左侧示意性地表示视差障壁的开口部，右侧表示对应的莫尔条纹图案的样子。另外，300表示透射率100%的区域O (透射区域)，301表示透射率0%的区域I (遮蔽区域)。
[0039]例如，在具有与副像素尺寸相同的障壁开口宽度的(a)的情况下，如图所示视觉辨认出浓的莫尔条纹图案。
[0040]在使障壁开口宽度如(b)那样增大时，产生莫尔条纹图案变浅并变得不易看到的现象。
[0041]进一步使障壁开口宽度比(b)大时，如(C)那样再次产生莫尔条纹图案变浓的现象，但如(C)那样，莫尔条纹图案的明部和暗部与(a)相反。
[0042]这样，相应于障壁开口部的宽度的变化而产生莫尔条纹图案的变化(强度的变化)，因此为了实现减轻莫尔条纹，障壁开口部的宽度的最优化变得重要。
[0043]然而，正确地导出完全除去莫尔条纹的开口部的宽度还依赖于像素构造、障壁开口部形状的复杂度，通常是困难的。
[0044]另外，即使正确地导出了开口部的宽度，由于在制造中设计的宽度未被正确地再现，因此除去莫尔条纹是困难的。例如制造所用的底版有时相对于设计值产生±1 μ m左右的误差。并且被指出:在以该底版为基础制造视差障壁时，例如印刷的话，相对于掩膜的开口宽度产生土数μ m的误差。
[0045]因此，在以下说明的各实施方式的影像显示装置中，视差障壁包含透射光的区域、不让光通过的区域以及介于两区域之间的区域，对该介于两区域之间的区域进行施加电压的控制来控制光的透射率，从而谋求莫尔条纹的减轻。
[0046]以下，对第I?第4实施方式进行说明。
[0047]在第I实施方式中，对在制作出视差障壁之后通过控制施加电压来除去或大幅减轻莫尔条纹的影像显示装置进行说明。
[0048]在第2实施方式中，对使光透射率可变的区域的状态在透射率0%的状态(遮蔽状态)与透射率100%的状态(透射状态)之间、以观察者无法视觉辨认的程度的较快的速度反复的影像显示装置进行说明。
[0049]在第3实施方式中，对在光透射率可变区域能够根据施加的电压来改变遮蔽率(T2%)并且高速地切换多个透射率的状态的影像显示装置进行说明。
[0050]在第4实施方式中，对通过改变对光透射率可变的区域的施加电压从而使高速地切换使开口部的中心位置变化的两个状态的两个状态的施加电压改变的影像显示装置进行说明。
[0051][第I实施方式][0052]图1、2、3、4表示第I实施方式。图1表示第I实施方式的影像显示装置的构成。此外，在后述的第2?第4实施方式中，影像显示装置的整体的构成也与图1相同。
[0053]另外，图2表示分离部控制单元103的构成。图3示意性地表示使用竖条纹形状障壁作为分离单元时的障壁调整，图4表示实现图3的障壁调整的电极构造例。根据这些图，对第I实施方式的影像显示装置进行说明。
[0054]如图1所示，本第I实施方式的影像显示装置具备影像显示单元100、影像分离单元101、分离部控制单元103、显示电路107以及多张视差图像108。
[0055]显示电路107使多张视差图像108显示在影像显示单元100上。
[0056]影像分离单元101例如由视差障壁(视差障壁或简单地障壁)构成，该视差障壁用于使来自影像显示单元100的图像的光为开口或遮蔽并在规定的位置提示视差图像。
[0057]分离部控制单元103具有分离部信息决定单元105和分离部调整电路106，其中，该分离部信息决定单元105基于视听信息(适看距离、视差数、副像素间距、障壁和面板间距离、眼间距离等)102，决定包括每个区域的开口宽度、障壁间距的分离部信息，该分离部调整电路106基于由分离部信息决定单元105决定的障壁信息，调整障壁与影像显示单元100间的距离、位置等。
[0058]进而，分离部控制单元103由视听信息102、分离部信息决定单元105以及分离部调整电路106构成，其中，分离部信息决定单元105决定每个区域的开口宽度、障壁间距，分离部调整电路106基于由分离部信息决定单元105决定的障壁信息，调整障壁与影像显示单元间的距离、位置等。
[0059]另外，如图2所示，分离部信息决定单元105由以下单元构成，即，开口宽度/间距决定单元200，决定障壁间距、图3中的开口部I以及开口部2的宽度；对象位置初始化单元201，初始化水平方向的位置；区域确认单元202，判断当前对象的水平位置属于图3中的区域O、区域1、区域2中的哪一个；对象位置透射率决定单元203，相应于各区域来决定透射率x% ;以及对象位置更新单元204，在水平方向上未判断全部位置处的透射率的情况下更新水平方向的对象位置。此外，在开口宽度/间距决定单元200中，开口部1、2的宽度可以设定默认值(其中，开口部2的宽度>开口部I的宽度)，也可以分别设定以视听环境的条件预先选择的值。
[0060]在本实施方式中，作为影像分离单元101的视差障壁具备:遮蔽状态(光的透射率0%的状态)的区域1、透射状态(光的透射率100%的状态)的区域O、以及介于区域O、I间且能够可变地控制光的透射率的区域2。区域0、1以及区域2都以能够通过施加电压来使遮蔽率和开口率(光的透射率)变化的这种设备(例如TFT液晶等)形成。
[0061]设为区域O的施加电压被调整为区域O成为透射状态(透射率100%)的区域，并且区域I的施加电压被调整为区域I成为遮蔽状态(透射率0%)的区域。与此相对，区域2相当于能够通过施加的电压来改变遮蔽率(T%)的区域。
[0062]在图3中，区域2的透射率Τ=0% (遮蔽状态)时，成为开口部I的状态，是如图17(a)那样产生莫尔条纹的状态。并且，区域2的透射率T为100% (透射状态)时，成为开口部2的状态，是如图17 (c)那样产生莫尔条纹的状态。而且，通过使对区域2施加的电压变化，从而透射率变化，能够在图17 (a)的莫尔条纹的状态与图17 (c)的莫尔条纹的状态之间转移。在图17 Ca)的状态与图17 (c)的状态之间有莫尔条纹能够除去的状态，所以在使对区域2施加的电压变化并使T为恰当的值时，能够实现莫尔条纹能够除去的状态或大幅减轻的状态。
[0063]例如，在开口部I的宽度与副像素间距相等(副像素间距XI)且开口部2的宽度为副像素间距X 2的情况下，将区域2的透射率T设为T=50%时，实质性的平均开口宽度变为副像素间距X 1.5的大小。
[0064]这样，通过控制区域2的透射率Τ%，即使无法正确地导出除去莫尔条纹的开口部的宽度，也能够在制作出视差障壁之后，通过控制施加电压来除去或大幅减轻莫尔条纹。另夕卜，即使在虽然正确地导出最优的开口部的宽度但在制造中设计的宽度未被正确地再现的情况下，也能够通过考虑制造精度来以获得成为图17 (a)的状态的开口宽度I和成为图17(c)的状态的开口宽度2的方式制作视差障壁并控制施加电压，从而除去或大幅减轻莫尔条纹。
[0065]图4中示出了实现图3的调整的视差障壁的电极构造例。通过对在两张基板上形成的电极间施加的电压来控制在电极间存在的液晶的排列。在一方的基板上，如图4( a)那样形成有区域I用电极400和区域2用电极401。在另一方的基板上如图4 (b)那样在整面上形成有对置电极402。而且，通过对区域I用电极400与对置电极402之间施加电压，来切换遮蔽状态和透射状态。另外，通过对区域2用电极401与对置电极402之间施加电压并且使电压可变，从而控制透射率。通过用这种电极构造，能够实现如图3的障壁调整。
[0066]此外，在图4中，示出了区域1、2的透射率控制所需的构造例，但也可以为了控制区域O的透射率而在图4 Ca)中进一步增加区域O用的电极。
[0067]此外，基于以竖条纹形状作为障壁构造进行了说明，但也可以是如图5那样的倾斜(斜)障壁形状。
[0068]在图5中，两个区域2以从两侧夹着区域O的方式存在，区域O以及区域2是朝向相同的方向倾斜着延伸的形状(倾斜条纹形状)。
[0069]另外，在图3中，设为区域0、1以及区域2都以能够通过施加电压来使遮蔽率和开口率(光的透射率)变化的这种液晶等设备形成，但也可以是区域O始终开口以便区域O始终成为透射状态(透射率100%)的区域或配置有大致透射的玻璃等，在此情况下，区域I和区域2都以能够通过施加电压来使遮蔽率和开口率(光的透射率)变化的这种设备形成。
[0070]另外，在本实施方式中，以将等离子体显示器作为影像显示单元为例进行了说明，但也可以使用液晶显示器、EL显示器等。
[0071]并且，在本实施方式中，以将影像分离单元配置在影像显示单元的前表面的方式为例进行了说明，但也可以使用在液晶显示器的液晶面板与背光(back light)之间配置影像分离单元即视差障壁的方式。另外，可以是仅区域2以如液晶那样能够通过加电压而变化的设备构成，该区域2是实现T%的部分，此情况下，区域O开口以便始终成为透射状态，区域I配置有固定设备(掩膜处理过的玻璃、薄膜等)以便始终成为遮蔽状态。这样构成区域O、I，在制造成本削减、耗电方面是有利的。
[0072][第2实施方式]
[0073]图1、6、7示出了第2实施方式。图6表示第2实施方式中的影像显示装置的分离部调整决定单元的构成。图7示意性地表示使用了竖条纹形状障壁作为第2实施方式中的影像分离单元时的障壁调整，与第I实施方式同样地，区域O、I以及区域2都以能够通过施加电压来使遮蔽率和开口率(光的透射率)变化的这种设备(例如TFT液晶等)形成。
[0074]在本实施方式中，如图7所示那样具有两个状态(状态I和状态2)，在状态I中，区域2成为遮蔽状态(光的透射率为0%)，在状态2中，区域2成为透射状态(光的透射率为100%)。而且，能够高速地切换这两个状态。
[0075]为此，如图6所示，与例如TLK信号那样的内部定时信号的输入同步地由状态判定单元501对应当切换的状态进行判定。并进行切换。另外，也可以基于处理计数器判断属于状态I和状态2中的哪个。
[0076]在第2对象位置透射率决定单元502中，基于水平方向上的对象位置和与上述TLK信号同步地由状态判定单元501判定出的状态，决定对象位置的透射率。此外，与该TLK信号同步地被控制的，如图7所示那样仅是区域2的透射率，区域1、区域O的透射率与本实施方式I的情况同样地不依赖于TLK信号，区域O的施加电压被调整为区域I成为透射状态(透射率100%)的区域，区域I的施加电压被调整为区域I成为遮蔽状态(透射率0%)的区域。
[0077]作为电极构造例，能够使用在第I实施方式中所用的图5。
[0078]希望观察者无法视觉辨认使用了 TLK信号或处理计数器的区域2中的两个状态的切换，优选的是，以例如120Hz~240Hz的范围的频率使区域2的遮蔽状态(状态I)和透射状态(状态2)反复。
[0079]在此，通过周期性地使遮蔽状态和透射状态反复时的一个循环内的遮蔽状态的时间的比例与透射状态的时间的比例之比(遮蔽状态与透射状态的占空比)，来决定平均透射率。例如，如果是遮蔽状态:透射状态=I:1的占空比，则一个循环内的区域2的平均透射率为50%，这能够看作区域2的一个循环内的透射率T2(%)。遮蔽状态:透射状态=M:Ν的占空比的情况下，一个循环内的平均透射率Τ2 (%)如(式I)那样。
[0080][数式I]
【权利要求】
1.一种影像显示装置，其特征在于，具备: 影像显示单元，合成并显示多张视差图像； 影像分离单元，包括透射光的区域、不让光通过的区域以及介于两区域之间的区域，并对所显示的各视差图像进行光学分离；以及 控制单元，控制所述介于两区域之间的区域中的光的透射率。
2.如权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于， 所述控制单元，在所述介于两区域之间的区域，高速地切换以第I透射率使光透射的第I状态和以与所述第I透射率不同的第2透射率使光透射的第2状态，从而控制光的透射率。
3.如权利要求2所述的影像显示装置，其特征在于， 所述第I透射率为0%，所述第2透射率为100%，所述控制单元的切换，通过使第I状态和第2状态交替地反复切换来进行。
4.如权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于， 所述介于两区域之间的区域包括: 在使所述光透射的区域的一方侧存在的第I区域；以及 在使所述光透射的区域的另一方侧存在的第2区域， 所述控制单元通过高速地切换第I状态和第2状态这两个状态来控制光的透射率，该第I状态是使所述第I区域的透射率为R%并使所述第2区域的透射率为100%的状态，该第2状态是使所述第I区域的透射率为100%并使所述第2区域的透射率为S%的状态，其中，O <= R < 100,0 <= S < 100。
5.如权利要求4所述的影像显示装置，其特征在于， 所述影像分离单元的开口部为条纹形状， 所述第I区域由位于所述开口部的宽度方向上的一方侧的端部的切片组构成，该切片组由沿着与所述宽度方向正交的方向互相空出间隔排列而成的多个切片构成， 所述第2区域由位于所述开口部的宽度方向上的一方侧的端部的切片组构成，该切片组由沿着与所述宽度方向正交的方向互相空出间隔排列而成的多个切片构成。
6.如权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于， 所述影像分离单元的开口部为条纹形状， 所述介于两区域之间的区域由位于所述开口部的宽度方向的一方侧的端部的切片组和位于另一方侧的端部的切片组构成， 两切片组分别由沿着与所述宽度方向正交的方向互相空出间隔排列而成的多个切片构成。
7.如权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于， 所述影像分离单元的开口部是倾斜条纹形状， 所述介于两区域之间的区域在与所述开口部的宽度方向的两端部邻接的各位置构成为倾斜条纹状。
8.一种影像显示方法，其特征在于，包括: 显示步骤，将多张视差图像合成并显示在影像显示单元； 影像分离步骤，使影像分离单元对所显示的各视差图像进行光学分离，该影像分离单元包含使光透射的区域、不让光通过的区域及介于 两区域之间的区域；以及 控制步骤，控制所述介于两区域之间的区域中的光的透射率。
【文档编号】G02B27/22GK103562776SQ201280024589
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年6月20日 优先权日:2011年6月20日
【发明者】渡边辰巳, 国枝伸行, 增谷健 申请人:松下电器产业株式会社, 三洋电机株式会社