JP2010117689A - 画像表示システム、画像表示装置および環境光制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観察者に対する負担を抑制させながら、複数の観察者に異なる表示内容の画像を見せたい。
【解決手段】表示装置１００は、第１画像と第２画像とを時間または偏光によって分割して表示する。シャッタメガネ２００は、第１観察者から第２画像を見えなくする。第２画像は、第１画像の表示内容を打ち消しつつ、シャッタメガネ２００を使用しない第２観察者に別の表示内容を認識させるための画像である。第２画像内の画素には、背景成分、第１画像の表示内容を形成する第１成分を打ち消すための成分、および第２観察者に認識させるべき表示内容を発生させるための第２成分を含む画素値が設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の観察者に見られるべき画像を表示する画像表示システム、画像表示装置および環境光制御装置に関する。

一つの表示領域に、表示内容が異なる複数の画像を時間的または空間的に分割して表示する技術が実用化されている。この技術は、観察者に立体画像を認識させたり、複数の観察者に異なる画像を見せる用途などに利用されている。

複数の観察者に異なる画像を見せるための手法として様々なものが考えられる。たとえば、表示装置にパララックスバリアやレンチキュラレンズを取り付け、その表示装置に異なる画像を空間的に分割して表示することが考えられる。また、異なる画像を時分割に表示し、それぞれの観察者がシャッタメガネをかけ、それぞれの観察者が所望の画像のみを見るようにすることも考えられる。
特開平６−１８６５０６号公報

しかしながら、前者の手法ではそれぞれの観察者の観察位置の範囲が制限されてしまう。後者の手法では、すべての観察者がシャッタメガネをかけなければならない。ここで、大型スクリーンで同じ洋画の、日本語字幕版と英語字幕版を同時に上映するアプリケーションについて考える。上述した前者の手法では日本語字幕が見える角度、英語字幕が見える角度がそれぞれ所定の範囲に制限されるため、当該手法はこのアプリケーションには適さない。また、画像の解像度も低下してしまう。

上述した後者の手法では観客全員がメガネをかける必要があり、観客全員に負担をかけてしまう。通常、日本人観客の大多数が日本語字幕での視聴を希望し、その少数が英語字幕での視聴を希望すると考えられる。英語字幕での視聴を希望する観客だけがメガネをかけることですめば、大多数の観客にメガネをかけるという負担をかけずにすむ。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、観察者に対する負担を抑えつつ、複数の観察者に異なる表示内容の画像を見せることができる技術を提供することにある。

本発明のある態様の画像表示システムは、第１画像と第２画像とを時間または偏光によって分割して表示する表示装置と、第１観察者から第２画像を見えなくするための遮光装置と、を備える。第２画像は、第１画像の表示内容を打ち消しつつ、遮光装置を使用しない第２観察者に別の表示内容を認識させるための画像である。

本発明の別の態様は、画像表示装置である。この装置は、第１画像と第２画像とを時間または偏光によって分割してに表示する画像表示装置であって、第２画像は、その第２画像を見えなくするための遮光装置を使用する第１観察者が見る第１画像の表示内容を打ち消しつつ、遮光装置を使用しない第２観察者に別の表示内容を認識させるための画像である。

本発明のさらに別の態様は、環境光制御装置である。この装置は、点灯と消灯を繰り返しながら環境光を発する発光装置と、ユーザに装着され、ユーザの眼に入射されるべき光を時分割に透過または遮光する遮光装置と、の少なくとも一方を制御する装置であって、遮光装置の透過期間に発光装置の消灯期間が対応するよう、発光装置の点灯と消灯のタイミングおよび遮光装置の透過と遮光のタイミングの、少なくとも一方を制御する制御部を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、観察者に対する負担を抑えつつ、複数の観察者に異なる表示内容の画像を見せることができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る画像表示システム３００の全体構成を示す図である。この画像表示システム３００は、第１観察者および第２観察者にそれぞれ異なる画像を見せるためのシステムである。たとえば、第１観察者に同じ映画の、英語字幕版を、第２観察者に日本語字幕版を見せる。図１にて第１視線Ｖ１は第１観察者の視線を、第２視線Ｖ２は第２観察者の視線を示す。すなわち、第１観察者は遮光装置を介して表示装置１００に表示される画像を見る者であり、第２観察者は遮光装置を介さずに表示装置１００に表示される画像を見る者である。

画像表示システム３００は、表示装置１００および遮光装置を含む。表示装置１００は、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイなどのディスプレイであってもよいし、スクリーンや壁に画像を投影するプロジェクタであってもよい。表示装置１００は、第１画像と、第２画像とを時分割に表示する。より厳密には、第１画像は第１動画像を構成する静止画、第２画像は第２動画像を構成する静止画であるが、以下、単に第１画像および第２画像と表記する。第１画像と第２画像の構成例は後述する。

遮光装置は、第１観察者から第２画像を見えなくするためのものである。遮光装置は、表示装置１００に第２画像が表示される期間に第１観察者の視界を遮り、第１画像が表示される期間に第１観察者の視界を解放する装置であればよい。以下、遮光装置としてシャッタメガネ２００を採用する例を説明する。第１観察者がシャッタメガネ２００を装着することにより、表示装置１００に時分割に表示される第１画像と第２画像のうち、第１画像のみが第１観察者の視界に入る状態を作り出すことができる。

第２観察者はシャッタメガネ２００を装着しないため、第２観察者は第１画像と第２画像の両方を見ることになる。第１画像と第２画像は高速に切り替えられて表示されるため、第２観察者は第１画像と第２画像とを平均化した画像を認識する。

図２は、図１の表示装置１００およびシャッタメガネ２００の構成を示すブロック図である。表示装置１００は、画像入力部１１０、同期信号生成部１２０、画像切替部１３０、表示部１４０および同期信号送信部１５０を含む。シャッタメガネ２００は、同期信号受信部２１０、開閉駆動部２２０およびシャッタ２３０を含む。

画像入力部１１０は異なる二種類の画像、すなわち第１画像および第２画像を画像切替部１３０に入力する。同期信号生成部１２０は第１画像と第２画像とを切り替えるための同期信号を生成する。たとえば、１２０Ｈｚのクロック信号を生成する。同期信号生成部１２０は生成した同期信号を画像切替部１３０および同期信号送信部１５０に出力する。画像切替部１３０は画像入力部１１０から入力される第１画像と第２画像とを、同期信号生成部１２０から入力される同期信号に応じて、交互に選択して表示部１４０に出力する。

表示部１４０は画像切替部１３０から入力される第１画像および第２画像を交互に表示する。同期信号送信部１５０は同期信号生成部１２０から入力される同期信号を所定の無線チャネルまたは有線チャネルを介してシャッタメガネ２００（より具体的には同期信号受信部２１０）に送信する。たとえば、２．４ＧＨｚの周波数帯を用いた短距離無線通信を採用してもよい。

同期信号受信部２１０は同期信号送信部１５０から送信される同期信号を受信し、開閉駆動部２２０に出力する。開閉駆動部２２０は、同期信号受信部２１０から入力される同期信号に応じて、シャッタ２３０を駆動する。シャッタ２３０は、液晶シャッタなどで構成され、開閉駆動部２２０からの制御信号に応じて開閉する。具体的には、表示装置１００に第１画像が表示される期間に開き、第２画像が表示される期間に閉じる。

なお、当該シャッタメガネ２００は立体画像鑑賞用のシャッタメガネが転用されたものであってもよい。立体画像鑑賞用のシャッタメガネでは、右眼シャッタと左眼シャッタとが交互に開閉するように制御されるが、実施の形態１に係るシャッタメガネ２００として使用される場合、両眼のシャッタが同じタイミングで開閉するように制御されればよい。

以下、第１画像と第２画像の構成例について説明する。第２画像は、第１画像の表示内容を打ち消しつつ、シャッタメガネ２００を装着しない第２観察者に別の表示内容を認識させるための画像である。より具体的には、第２画像内の画素には、背景成分、第１画像の表示内容を形成する第１成分を打ち消すための成分、および第２観察者に認識させるべき表示内容を発生させるための第２成分を含む画素値が設定される。ここで、表示内容とは文字や図形など、有意な情報を示す表示対象を意味する。なお、第２画像には第１成分の最大値より大きい画素値の背景が設定される。

図３は、実施の形態１の設定例１に係る、第１画像Ｉ１の画素値Ｄ１、第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２、および画像Ｉ３の画素値Ｄ３の関係を説明するための図である。図４は、設定例１にしたがって生成された、第１画像Ｉ１、第２画像Ｉ２、第３画像Ｉ３の一例を示す図である。第１画像Ｉ１は第１観察者が見る画像である。第３画像Ｉ３は第２観察者が体感する画像である。以下、モノクロ画像の例を説明する。また、各画素が８ビット（階調数が２５６）で表現される例を説明する。もちろん、カラー画像にも、階調数が２５６以外で表現される場合にも適用可能である。カラー画像に適用する場合、赤、緑、青のそれぞれの画素について以下に説明する手法を適用すればよい。

設定例１では、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とのデューティ比が１／２（１：１）に設定される。すなわち、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２の表示時間が同じに設定される。第１画像Ｉ１は第１観察者が見る画像である。第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とのデューティ比が１：１で、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とが高速に切り替えられるため、第２観察者は第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とが１：１で混合された第３画像Ｉ３を体感する。

図３および図４にて、第１画像Ｉ１、第２画像Ｉ２、および第３画像Ｉ３の、最大画素値Ｄｍａｘは２５５、最小画素値Ｄｍｉｎは０に設定される。最大画素値Ｄｍａｘが最も明るく、最小画素値Ｄｍｉｎが最も暗い。背景画素値ＢＧは最大画素値Ｄｍａｘの１／２に設定される。第１画像Ｉ１、第２画像Ｉ２、および第３画像Ｉ３の背景画素値ＢＧはすべて同じ値に設定され、設定例１では１２７である。

設定例１に係る、第１画像Ｉ１の画素値Ｄ１、第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２、および第３画像Ｉ３の画素値Ｄ３は、下記式（１）〜式（３）により表現される。第１画像Ｉ１の画素値Ｄ１は、背景画素値ＢＧに第１成分Ｓ１を加算した値である。第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２は、背景画素値ＢＧから第１成分Ｓ１を減算し、第２成分Ｓ２を加算した値である。第３画像Ｉ３の画素値Ｄ３は、背景画素値ＢＧに第２成分Ｓ２の１／２を加算した値である。
Ｄ１＝ＢＧ＋Ｓ１ ・・・式（１）
Ｄ２＝ＢＧ−Ｓ１＋Ｓ２ ・・・式（２）
Ｄ３＝Ｄ１×１／２＋Ｄ２×１／２＝ＢＧ＋Ｓ２×１／２ ・・・式（３）

第２成分Ｓ２は第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とのデューティ比に応じた画素値が設定される。より具体的には、第２成分Ｓ２は第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とのデューティ比が１／Ｎ（Ｎ＞１）のとき、第２観察者に認識させるべき表示内容に対応する画素値にＮ／（Ｎ−１）を掛けた値に設定される。設計例１ではＮ＝２であるため、第２成分Ｓ２は第２観察者に認識させるべき表示内容に対応する画素値の２倍の値に設定される。

設定例１では、第１成分Ｓ１および第２成分Ｓ２は、下記式（４）、式（５）に示す範囲で設定される必要がある。背景画素値ＢＧが最大画素値Ｄｍａｘの１／２に設定されているためである。
０≦Ｓ１≦Ｄｍａｘ×１／２ ・・・（式４）
０≦Ｓ２≦Ｄｍａｘ×１／２ ・・・（式５）

図４にて、第１観察者が認識する第１画像Ｉ１には第１図形Ｆ１が形成され、第２観察者が体感する第３画像Ｉ３には第２図形Ｆ２が形成される。第１図形Ｆ１は縦棒型の図形であり、第２図形Ｆ２は横棒型の図形である。

第１画像Ｉ１の背景の画素値Ｄ１ｄは１２７に設定される。第１画像Ｉ１の第１図形Ｆ１を形成する画素の画素値Ｄ１ａは２５５に設定される。すなわち、第１画像Ｉ１のうち、第１図形Ｆ１を形成する画素の第１成分Ｓ１が１２８に設定され、その他の画素の第１成分Ｓ１は０に設定される。

第２画像Ｉ２の背景の画素値Ｄ２ｄは１２７に設定される。第２画像Ｉ２の第１図形Ｆ１を形成する画素の画素値Ｄ２ａは０に設定される。第２画像Ｉ２の第２図形Ｆ２を形成する画素の画素値Ｄ２ｂは２５５に設定される。第２画像Ｉ２の、第１図形Ｆ１と第２図形Ｆ２とがクロスする領域を形成する画素の画素値Ｄ２ｃは１２７に設定される。すなわち、第２画像Ｉ２のうち、第２図形Ｆ２を形成する画素の第２成分Ｓ２は１２８に設定され、その他の画素の第２成分Ｓ２は０に設定される。なお、階調を０〜２５５の値で表現しているため、第２図形Ｆ２を形成する以外の画素の画素値は上記式（２）の演算結果から−１した値で表記している。

この第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とが、デューティ比が１：１で高速に切り替えて表示されるため、第２観察者は以下に示す画素値を持つ第３画像Ｉ３を体感する。第３画像Ｉ３の背景の画素値Ｄ３ｄは１２７に設定される。第３画像Ｉ３の第２図形Ｆ２が形成される画素の画素値Ｄ３ｃは、１９１に設定される。第３画像Ｉ３のそれぞれの画素について、対応する、第１画像Ｉ１の画素値Ｄ１および第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２を上記式（３）に代入すると、上記画素値が得られる。

このように、一つの表示領域に第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２を交互に高速に切り替えて表示することにより、第１観察者は第１図形Ｆ１のみを認識することができ、第２観察者は第２図形Ｆ２のみを体感することができる。

図５は、実施の形態１の設定例２に係る、第１画像Ｉ１の画素値Ｄ１、第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２、および第３画像Ｉ３の画素値Ｄ３の関係を説明するための図である。図６は、設定例２にしたがって生成された、第１画像Ｉ１、第２画像Ｉ２、第３画像Ｉ３の一例を示す図である。

設定例２では、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とのデューティ比が１／４（１：３）に設定される例を説明する。すなわち、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２の表示時間が１：３に設定される。第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とのデューティ比が１：３で第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とが高速に切り替えられるため、第２観察者は第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とが１：３で混合された第３画像Ｉ３を体感する。

図５および図６にて、第１画像Ｉ１、第２画像Ｉ２、および第３画像Ｉ３の、最大画素値Ｄｍａｘは２５５、最小画素値Ｄｍｉｎは０に設定される。背景画素値ＢＧは最大画素値Ｄｍａｘの１／４に設定される。第１画像Ｉ１、第２画像Ｉ２、および第３画像Ｉ３の背景画素値ＢＧはすべて同じ値に設定され、設定例２では６３である。

設定例２に係る、第１画像Ｉ１の画素値Ｄ１、第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２、および第３画像Ｉ３の画素値Ｄ３は、下記式（６）〜式（８）により表現される。第１画像Ｉ１の画素値Ｄ１は、背景画素値ＢＧに第１成分Ｓ１を加算した値である。第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２は、背景画素値ＢＧから第１成分Ｓ１の１／３を減算し、第２成分Ｓ２を加算した値である。第３画像Ｉ３の画素値D３は、背景画素値ＢＧに第２成分Ｓ２の３／４を加算した値である。
Ｄ１＝ＢＧ＋Ｓ１ ・・・式（６）
Ｄ２＝ＢＧ−Ｓ１×１／３＋Ｓ２ ・・・式（７）
Ｄ３＝Ｄ１×１／４＋Ｄ２×３／４＝ＢＧ＋Ｓ２×３／４ ・・・式（８）

第２成分Ｓ２は、第２観察者に認識させるべき表示内容に対応する画素値にＮ／（Ｎ−１）を掛けた値に設定される。設計例２ではＮ＝４であるため、第２成分Ｓ２は第２観察者に認識させるべき表示内容に対応する画素値の４／３の値に設定される。

設定例２では、第１成分Ｓ１および第２成分Ｓ２は、下記式（９）、式（１０）に示す範囲で設定される必要がある。背景画素値ＢＧが最大画素値Ｄｍａｘの１／４に設定されているためである。
０≦Ｓ１≦Ｄｍａｘ×３／４ ・・・式（９）
０≦Ｓ２≦Ｄｍａｘ×３／４ ・・・式（１０）

図６にて、第１観察者が認識する第１画像Ｉ１には第１図形Ｆ１が形成され、第２観察者が体感する第３画像Ｉ３には第２図形Ｆ２が形成される。第１図形Ｆ１は縦棒型の図形であり、第２図形Ｆ２は横棒型の図形である。

第１画像Ｉ１の背景の画素値Ｄ１ｄは６３に設定される。第１画像Ｉ１の第１図形Ｆ１を形成する画素の画素値Ｄ１ａは２５５に設定される。すなわち、第１画像Ｉ１のうち、第１図形Ｆ１を形成する画素の第１成分Ｓ１が１９２に設定され、その他の画素の第１成分Ｓ１は０に設定される。

第２画像Ｉ２の背景の画素値Ｄ２ｄは６３に設定される。第２画像Ｉ２の第１図形Ｆ１を形成する画素の画素値Ｄ２ａは０に設定される。第２画像Ｉ２の第２図形Ｆ２を形成する画素の画素値Ｄ２ｂは２５５に設定される。第２画像Ｉ２の、第１図形Ｆ１と第２図形Ｆ２とがクロスする領域を形成する画素の画素値Ｄ２ｃは１９１に設定される。すなわち、第２画像Ｉ２のうち、第２図形Ｆ２を形成する画素の第２成分Ｓ２は１９１に設定され、その他の画素の第２成分Ｓ２は０に設定される。

この第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とが、デューティ比が１：３で高速に切り替えて表示されるため、第２観察者は以下に示す画素値を持つ第３画像Ｉ３を体感する。第３画像Ｉ３の背景の画素値Ｄ３ｄは６３に設定される。第３画像Ｉ３の第２図形Ｆ２が形成される画素の画素値Ｄ３ｃは、２０７に設定される。第３画像Ｉ３のそれぞれの画素について、対応する、第１画像Ｉ１の画素値Ｄ１および第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２を上記式（８）に代入すると、上記画素値が得られる。

設定例２では、設定例１と比較し、第１画像Ｉ１および第３画像Ｉ３の表示内容のコントラストを向上させることができる。すなわち、第１画像Ｉ１の、背景の画素値と第１図形Ｆ１の画素値との差、および第３画像Ｉ３の、背景の画素値と第２図形Ｆ２の画素値との差を、設置例１におけるそれぞれの差と比較し、大きくすることができる。

図７は、実施の形態１の設定例３に係る、第１画像Ｉ１の画素値Ｄ１、第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２、および画像Ｉ３の画素値Ｄ３の関係を説明するための図である。設定例１おおよび設定例２では、第１画像Ｉ１および第３画像Ｉ３の背景が無模様で、背景の画素値が均一な例を説明した。設定例３では背景に模様、文字、図形などが含まれ、背景の画素値が不均一な例を説明する。なお、この背景は第１画像Ｉ１と第３画像Ｉ３で共通である。

設定例３では、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とのデューティ比が１／２（１：１）に設定される。設置例３に係る背景の画素値は、背景変動成分ＢＧ１および背景固定成分ＢＧ２の和で構成される。背景固定成分ＢＧ２はすべての画素で共通の成分である。背景変動成分ＢＧ１は背景に含まれる模様などに応じて、画素単位で変動する成分である。図７にて、背景画素値ＢＧ１ｍａｘは背景変動成分ＢＧ１の最大値を示す。背景画素値（ＢＧ１ｍａｘ＋ＢＧ２）は背景変動成分ＢＧ１の最大値と背景固定成分ＢＧ２の和を示す。

設定例３に係る、第１画像Ｉ１の画素値Ｄ１、第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２、および第３画像Ｉ３の画素値Ｄ３は、下記式（１１）〜式（１３）により表現される。第１画像Ｉ１の画素値Ｄ１は、背景変動成分ＢＧ１と背景固定成分ＢＧ２との和に、第１成分Ｓ１を加算した値である。第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２は、背景変動成分ＢＧ１と背景固定成分ＢＧ２との和から第１成分Ｓ１を減算し、第２成分Ｓ２を加算した値である。第３画像Ｉ３の画素値Ｄ３は、背景変動成分ＢＧ１と背景固定成分ＢＧ２との和に、第２成分Ｓ２の１／２を加算した値である。
Ｄ１＝ＢＧ１＋ＢＧ２＋Ｓ１ ・・・式（１１）
Ｄ２＝ＢＧ１＋ＢＧ２−Ｓ１＋Ｓ２ ・・・式（１２）
Ｄ３＝Ｄ１×１／２＋Ｄ２×１／２＝ＢＧ１＋ＢＧ２＋Ｓ２×１／２ ・・・式（１３）

設定例３では、第１成分Ｓ１および第２成分Ｓ２は、下記式（１４）〜式（１６）に示す範囲で設定される必要がある。
０≦Ｓ１≦（Ｄｍａｘ−ＢＧ２−ＢＧ１ｍａｘ） ・・・式（１４）
０≦Ｓ１≦（ＢＧ２＋ＢＧ１ｍａｘ） ・・・式（１５）
０≦Ｓ２≦（Ｄｍａｘ−ＢＧ２−ＢＧ１ｍａｘ） ・・・式（１６）

このように、背景に模様などを含める場合、第１成分Ｓ１、第２成分Ｓ２、背景変動成分ＢＧ１の最大値、および背景固定成分ＢＧ２を上記式（１４）〜式（１６）に示す関係を満たすように設定する必要がある。

図８は、実施の形態１の設定例４に係る、第１画像Ｉ１の画素値Ｄ１、第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２、および画像Ｉ３の画素値Ｄ３の関係を説明するための図である。設定例１〜設定例３では、第１画像Ｉ１と第３画像Ｉ３とで背景のレベルが同じ例を説明した。設定例４では第１画像Ｉ１と第３画像Ｉ３とで背景のレベルが異なる例を説明する。第１画像Ｉ１と第３画像Ｉ３とで背景のレベルを異ならしめるには、第１画像Ｉ１内の画素に含まれる背景成分と、第２画像Ｉ２内の画素に含まれる背景成分とを異なる値に設定する。

以下、第３画像Ｉ３の背景のレベルが第１画像Ｉ１の背景のレベルの１／２に設定される例を説明する。設定例４では、第１画像Ｉ１と第２画像Ｉ２とのデューティ比が１／２（１：１）に設定される。

設定例４に係る、第１画像Ｉ１の画素値Ｄ１、第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２、および第３画像Ｉ３の画素値Ｄ３は、下記式（１７）〜式（１９）により表現される。第１画像Ｉ１の画素値Ｄ１は、第１成分Ｓ１の値である。すなわち、第１画像Ｉ１の背景画素値は０である。第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２は、背景画素値ＢＧから第１成分Ｓ１が減算され、第２成分Ｓ２が加算された値である。第３画像Ｉ３の画素値Ｄ３は、背景画素値ＢＧの１／２に、第２成分Ｓ２の１／２を加算した値である。
Ｄ１＝Ｓ１ ・・・式（１７）
Ｄ２＝ＢＧ−Ｓ１＋Ｓ２ ・・・式（１８）
Ｄ３＝Ｄ１×１／２＋Ｄ２×１／２＝ＢＧ×１／２＋Ｓ２×１／２ ・・・式（１９）

設定例４では、第１成分Ｓ１および第２成分Ｓ２は、下記式（２０）、式（２１）に示す範囲で設定される必要がある。
０≦Ｓ１≦ＢＧ ・・・式（２０）
０≦Ｓ２≦（Ｄｍａｘ−ＢＧ） ・・・式（２１）

このように、第１画像Ｉ１内の画素に含まれる背景成分と、第２画像Ｉ２内の画素に含まれる背景成分とを異なる値に設定することにより、第１画像Ｉ１と第３画像Ｉ３とで背景のレベルを異ならしめることができる。

ここまでは二種類の画像を時分割に表示して、二種類の観察者にそれぞれ異なる画像を認識させる例を説明したが、三種類以上の画像を時分割に表示して、三種類以上の観察者にそれぞれ異なる画像を認識させることも可能である。以下の説明ではシャッタメガネ２００を装着するタイプの観察者を第１観察者といい、この第１観察者に見せる画像を第１像という。シャッタメガネ２００を装着しないタイプの観察者を第２観察者といい、この第２観察者に見せる画像を第２画像という。

ここで、第１画像は、それぞれ表示内容が異なる複数の画像で構成される。第１観察者はその複数の画像ごとに分類される。表示装置１００はその複数の画像および第２画像を時分割に表示する。シャッタメガネ２００は、その複数の画像ごとに設けられ、それぞれのシャッタメガネ２００は、当該複数の画像のうち対応する一つの画像を見えるようにし、その残りの画像および第２画像を見えなくする。以下、第１画像が二つの画像で構成される例を説明する。この場合、表示装置１００は三種類の画像を時分割に表示する。たとえば、同じ洋画の、日本語字幕版、英語字幕版、および中国語字幕版を時分割に表示する。

図９は、実施の形態１の設定例５に係る、第１画像Ｉ１ａの画素値Ｄ１ａ、第１画像Ｉ１ｂの画素値Ｄ１ｂ、第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２、および画像Ｉ３の画素値Ｄ３の関係を説明するための図である。第１画像Ｉ１ａは第１観察者ａが見る画像であり、第１画像Ｉ１ｂは第１観察者ｂが見る画像である。設定例５では、第１画像Ｉ１ａ、第１画像Ｉ１ｂ、および第２画像Ｉ２のデューティ比が１：１：１に設定される。

設定例５に係る、第１画像Ｉ１ａの画素値Ｄ１ａ、第１画像Ｉ１ｂの画素値Ｄ１ｂ、第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２、および第３画像Ｉ３の画素値Ｄ３は、下記式（２２）〜式（２５）により表現される。第１画像Ｉ１ａの画素値Ｄ１ａは、第１成分Ｓ１ａの値である。すなわち、第１画像Ｉ１ａの背景画素値は０である。第１画像Ｉ１ｂの画素値Ｄ１ｂは、第１成分Ｓ１ｂの値である。すなわち、第１画像Ｉ１ｂの背景画素値は０である。第２画像Ｉ２の画素値Ｄ２は、背景画素値ＢＧから第１成分Ｓ１ａおよび第１成分Ｓｂが減算され、第２成分Ｓ２が加算された値である。第３画像Ｉ３の画素値Ｄ３は、背景画素値ＢＧの１／３に、第２成分Ｓ２の１／３を加算した値である。ここで、第１成分Ｓ１ａは第１画像Ｉ１ａの表示内容を形成する成分であり、第１成分Ｓ１ｂは第１画像Ｉ１ｂの表示内容を形成する成分である。
Ｄ１ａ＝Ｓ１ａ ・・・式（２２）
Ｄ１ｂ＝Ｓ１ｂ ・・・式（２３）
Ｄ２＝ＢＧ−Ｓ１ａ−Ｓ１ｂ＋Ｓ２ ・・・式（２４）
Ｄ３＝Ｄ１ａ×１／３＋Ｄ１ｂ×１／３＋Ｄ２×１／３＝ＢＧ×１／３＋Ｓ２×１／３ ・・・式（２５）

このように、一つの表示領域に三種類以上の画像を高速に切り替えて表示することにより、三種類以上の観察者にそれぞれ別の表示内容の画像を認識させることができる。

以上説明したように実施の形態１によれば、シャッタメガネを装着した観察者とそれを装着しない観察者とに表示内容が異なる画像を見せることができるため、観察者に対する負担を抑制しつつ、複数の観察者に異なる表示内容の画像を見せることができる。

つぎに、実施の形態２について説明する。
図１０は、実施の形態２に係る環境光制御システム７００の構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る環境光制御システム７００は、発光装置４００、遮光装置および環境光制御装置６００を備える。

発光装置４００は、点灯と消灯を繰り返しながら環境光を発する。発光装置４００には各種照明機器が該当する。たとえば、蛍光灯、ＬＥＤやＬＤなどの半導体素子を光源とする照明機器が該当する。また、発光装置４００には各種機器の、ＬＥＤなどを光源とするインジケータも該当する。また、発光装置４００には、点滅しない光源や外光と液晶シャッタ付き窓とを組み合わせた、照明機器またはインジケータも該当する。これらも、外部からみて点灯と消灯を繰り返しながら環境光を発する装置であることに変わりない。

遮光装置は、ユーザに装着され、ユーザの眼に入射されるべき光を時分割に透過または遮光するためのである。以下、遮光装置としてシャッタメガネ５００を採用する例を説明する。

環境光制御装置６００は、発光装置４００の点灯／消灯タイミング、およびシャッタメガネ５００の透過／遮光のタイミングの、少なくとも一方を制御する装置である。なお、図１０では環境光制御装置６００を独立の装置として描いているが、発光装置４００またはシャッタメガネ５００に内蔵されていてもよい。

以下、実施の形態２に係る環境光制御システム７００をより具体的に説明する。発光装置４００は、制御信号受信部４１０、発光駆動部４２０および発光部４３０を含む。制御信号受信部４１０は、環境光制御装置６００の制御信号送信部６２０から送信される第１制御信号を受信し、発光駆動部４２０に出力する。発光駆動部４２０は、その第２制御信号により指示されるタイミングで発光部４３０を点灯または消灯させる。

シャッタメガネ５００は、制御信号受信部５１０、開閉駆動部５２０、シャッタ５３０および動き検出センサ５４０を含む。制御信号受信部５１０は、環境光制御装置６００の制御信号送信部６２０から送信される第２制御信号を受信し、開閉駆動部５２０に出力する。開閉駆動部５２０は、その第２制御信号により指示されるタイミングでシャッタ５３０を開閉する。動き検出センサ５４０は、シャッタメガネ５００を装着しているユーザの頭部の動きを検出する。動き検出センサ５４０にはジャイロセンサなどを採用することができる。

頭部の動きは、カメラで観察者を撮影し、リアルタイムに顔検出を行い、その移動から検出してもよい。シャッタメガネ５００に再帰反射シールを貼り付け、カメラ側から赤外線を出射し、反射光の動きを検出してもよい。カメラは、たとえば環境光制御装置６００に備えられていてもよい。また、観察者がディスプレイを観察しているか周囲を見ているかが重要であるため、頭部の動き検出だけでなく、顔の向きを検出するなど、他の方法であってもよい。顔の向きは、たとえば上記顔検出の後、顔のパーツを検出し、その位置関係から判断することができる。たとえば、顔の領域に対して眼の位置が通常より端に寄っている、などから判断することができる。

環境光制御装置６００は、制御部６１０、制御信号送信部６２０および検出信号受信部６３０を含む。制御部６１０は、シャッタメガネ５００の透過期間に発光装置４００の消灯期間が対応するよう、発光装置４００の点灯と消灯のタイミングおよびシャッタメガネ５００の透過と遮光のタイミングの、少なくとも一方を制御する。制御部６１０は、発光装置４００の点灯期間と消灯期間の第１デューティと、シャッタメガネ５００の透過期間と遮光期間との第２デューティとが逆になるよう制御する。

制御信号送信部６２０は、制御部６１０により決定された、発光装置４００の点灯と消灯のタイミングを第１制御信号として、発光装置４００の制御信号受信部４１０に送信する。また、制御部６１０により決定された、シャッタメガネ５００の透過と遮光のタイミングを第２制御信号としてシャッタメガネ５００の制御信号受信部５１０に送信する。検出信号受信部６３０は、動き検出センサ５４０からユーザの頭部の移動量を示す検出信号を受信し、制御部６１０に出力する。

制御部６１０は、動き検出センサ５４０により所定の設定値を超える動きが検出された場合、発光装置４００が消灯すべき期間にも点灯せさるよう、またはシャッタメガネ５００が遮光すべき期間にも透過させるよう制御する。たとえば、制御部６１０は第１デューティおよび第２デューティの少なくとも一方をずらすように制御することにより、シャッタメガネ５００の遮光期間の少なくとも一部の期間に、発光装置４００が点灯している状況を作り出してもよい。また、制御部６１０はシャッタメガネ５００の遮光期間の、シャッタ５３０の透過率を０より高くなるようよう制御してもよい。たとえば、透過率を５０％に設定してもよい。また、制御部６１０は単純に、発光装置４００が点灯し続けるよう制御してもよい。

制御部６１０は、上記設定値を超える動きが検出されない状態が所定の設定期間、継続した場合、この制御を解除し、通常の制御に戻す。

図１１は、実施の形態２に係る環境光制御装置６００により制御される、通常時の、発光装置４００の第１デューティとシャッタメガネ５００の第２デューティとの関係を示す図である。図１１に示すように第１デューティと第２デューティとの位相が逆になるよう制御されると、シャッタメガネ５００を装着しているユーザの体感光量は０となる。すなわち、環境光がまったくない状態を体感する状態となる。

図１２は、実施の形態２に係る環境光制御装置６００により制御される、動き検出時の、発光装置４００の第１デューティとシャッタメガネ５００の第２デューティとの関係を示す図である。図１２に示すように第１デューティと第２デューティとの位相が合致するように制御されると、シャッタメガネ５００を装着しているユーザの体感光量は１００となる。すなわち、シャッタメガネ５００を装着していない状態と同様の環境光を体感する状態となる。なお、第１デューティと第２デューティとの位相を完全に一致させる必要はなく、シャッタメガネ５００の透過期間の少なくとも一部の期間で発光装置４００が点灯されればよい。

以上説明したように実施の形態２によれば、環境光が存在しない状態を作り出すことができるため、部屋のなかで映像コンテンツを視聴しているユーザの没入感を高めることができる。映像コンテンツ視聴時に、部屋のなかにそれを視聴しない者がいるなどの理由で、部屋を暗くすることができない環境であっても、シャッタメガネの装着者には暗い部屋と認識される。シャッタメガネの装着者にとって環境光が存在しない状態となり、映像コンテンツ視聴時の没入感を高めることができる。また、環境光に対するディスプレイ画面の相対輝度が高くなるため、ディスプレイの光量を下げても高い視認性を確保することができる。その光量を下げた場合、ディスプレイの消費電力を低減することができる。また、外光がスクリーンで反射することにより発生する、コントラストの低下や映り込みを低減することもできる。

また、機器のインジケータなども見えなくすることができるため、映像コンテンツ視聴の妨げとなる光を取り除くことができる。また、映画館などの施設における非常灯からの漏れ光を見えなくすることもできる。

また、ユーザの頭部が所定の設定値以上、動いた場合、環境光を見えるように制御することにより、シャッタメガネの装着状態でも、ユーザは頭部を動かすことにより周囲の状況を把握することができる。これにより、緊急時の安全性も確保することができる。

以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態１では、時分割に第１画像と第２画像とを表示する表示装置と、第１観察者から第２画像を見えなくする遮光装置としてのシャッターメガネとを用いる例を説明した。本発明はこの例に限定されることなく、第１画像の偏光方向と第２画像の偏光方向とが９０°交差するように表示する表示装置と、第１観察者から第２画像を見えなくする遮光装置としての偏光メガネとを用いる例も当然、含まれる。

実施の形態２ではシャッタメガネを装着したユーザに部屋が暗い状況を体感させる例を説明したが、変形例では部屋が特定の色で照らされている状態を体感させる例を説明する。この変形例では、発光装置４００は、複数の色の光源を有する。たとえば、赤、緑、青のＬＥＤを有する。制御部６１０は、シャッタメガネ５００の透過と遮光のタイミングに応じて、複数の色の光源それぞれの点灯と消灯のタイミングを制御する。たとえば、シャッタメガネ５００の遮光期間に、複数の色のうち、あらかじめ設定された一つの色の環境光を点灯し、他の色の環境光を消灯するよう制御する。なお、発光は単色である必要はなく、シャッタメガネ５００の透過期間内における、複数の色の光源の点灯期間を異ならせるように設定し、点灯および消灯することにより、演出のための様々な色や明るさを作り出すことができる。また、点灯のタイミングは、たとえば画像に含まれる三原色の比率から色度をリアルタイムに演算し、同じ色度の環境光が得られるように、シャッタメガネ５００の透過期間内における各光源の点灯期間を決定してもよい。

図１３は、実施の形態２の変形例に係る環境光制御システム７００において、シャッタメガネ５００を装着しているユーザにダークシアンを体感させるための一手法を説明するための図である。発光装置４００は、赤のＬＥＤ、緑のＬＥＤおよび青のＬＥＤを備える。制御部６１０は、シャッタメガネ５００の透過期間に、赤のＬＥＤを消灯させつつ、緑のＬＥＤおよび青のＬＥＤを少しの期間、点灯させる。これにより、シャッタメガネ５００を装着しているユーザにダークシアンを体感させることができる。なお、赤のＬＥＤ、緑のＬＥＤおよび青のＬＥＤの、点灯期間は少しずれているが同期間であるため、シャッタメガネ５００を装着していない者に対して、白色を認識させることができる。

このような部屋が特定の色で照らされている状態を体感させる変形例は、たとえば、つぎのような利用方法が考えられる。ゲームや映画のシナリオの、特定のシーンに沿った色を、特定のタイミングで点灯させるよう制御する。たとえば、夕焼けのシーンで赤を点灯させるよう制御する。この場合、環境光制御装置６００の図示しない記憶部にあらかじめ点灯させるべき色およびタイミングが設定される。環境光制御装置６００の図示しないコンテンツ進行受信部は、そのコンテンツを再生する再生装置からコンテンツの進行状況を受信する。この変形例によれば、ゲームプレイや映画鑑賞の臨場感をより高めることができる。

ここでは映像に合わせて色と明るさを同時に制御する手法を述べたが、白色のまま、明るさのみを制御してもよい。また、本制御は立体映像を表示している場合にも利用できる。この場合、右眼用映像を表示しているとき、すなわち右眼のシャッタが透過しているときと、左眼用映像を表示しているとき、すなわち左眼のシャッタが透過しているときは、光源の制御を同一にする。つまり、左右の眼が同じ明るさ、同じ色を感じるように制御する。

実施の形態２では、発光装置４００の消灯期間に完全に消灯する例を説明したが、点灯期間の光量より低い光量であればよい。たとえば、５０％の光量でもよい。また、シャッタメガネ５００の遮光期間に完全に遮光する例を説明したが、透過期間の透過率より低い透過率であればよい。たとえば、５０％の透過率でもよい。

実施の形態２では完全に暗くする例を説明したが、完全に暗くする必要がない場合、第１デューティと第２デューティとの間に１／４周期より小さいずれがあってもよい。

本発明の実施の形態１に係る画像表示システムの全体構成を示す図である。 図１の表示装置およびシャッタメガネの構成を示すブロック図である。 実施の形態１の設定例１に係る、第１画像の画素値、第２画像の画素値、および画像の画素値の関係を説明するための図である。 設定例１にしたがって生成された、第１画像、第２画像、第３画像の一例を示す図である。 実施の形態１の設定例２に係る、第１画像の画素値、第２画像の画素値、および第３画像の画素値の関係を説明するための図である。 設定例２にしたがって生成された、第１画像、第２画像、第３画像の一例を示す図である。 実施の形態１の設定例３に係る、第１画像の画素値、第２画像の画素値、および画像の画素値の関係を説明するための図である。 実施の形態１の設定例４に係る、第１画像の画素値、第２画像の画素値、および画像の画素値の関係を説明するための図である。 実施の形態１の設定例５に係る、第１画像の画素値、第１画像の画素値、第２画像の画素値、および画像の画素値の関係を説明するための図である。 実施の形態２に係る環境光制御システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る環境光制御装置により制御される、通常時の、発光装置の第１デューティとシャッタメガネの第２デューティとの関係を示す図である。 実施の形態２に係る環境光制御装置により制御される、動き検出時の、発光装置の第１デューティとシャッタメガネの第２デューティとの関係を示す図である。 実施の形態２の変形例に係る環境光制御システムにおいて、シャッタメガネを装着しているユーザにダークシアンを体感させるための一手法を説明するための図である。

符号の説明

１００ 表示装置、 １１０ 画像入力部、 １２０ 同期信号生成部、 １３０ 画像切替部、 １４０ 表示部、 １５０ 同期信号送信部、 ２００ シャッタメガネ、 ２１０ 同期信号受信部、 ２２０ 開閉駆動部、 ２３０ シャッタ、 ３００ 画像表示システム、 ４００ 発光装置、 ４１０ 制御信号受信部、 ４２０ 発光駆動部、 ４３０ 発光部、 ５００ シャッタメガネ、 ５１０ 制御信号受信部、 ５２０ 開閉駆動部、 ５３０ シャッタ、 ５４０ 動き検出センサ、 ６００ 環境光制御装置、 ６１０ 制御部、 ６２０ 制御信号送信部、 ６３０ 検出信号受信部、 ７００ 環境光制御システム。

Claims (7)

1. 第１画像と第２画像とを時間または偏光によって分割して表示する表示装置と、
   第１観察者から前記第２画像を見えなくするための遮光装置と、を備え、
   前記第２画像は、前記第１画像の表示内容を打ち消しつつ、前記遮光装置を使用しない第２観察者に別の表示内容を認識させるための画像であることを特徴とする画像表示システム。
2. 前記第１画像内の画素に含まれる背景成分と、前記第２画像内の画素に含まれる背景成分とが異なる値に設定されることを特徴とする請求項１に記載の画像表示システム。
3. 前記第１画像は、それぞれ表示内容が異なる複数の画像で構成され、
   前記表示装置は、前記複数の画像および前記第２画像を時分割に表示し、
   前記遮光装置は、前記複数の画像ごとに設けられ、それぞれの遮光装置は、前記複数の画像のうち対応する一つの画像を見えるようにし、その残りの画像および前記第２画像を見えなくすることを特徴とする請求項１に記載の画像表示システム。
4. 第１画像と第２画像とを時間または偏光によって分割して表示する画像表示装置であって、
   前記第２画像は、その第２画像を見えなくするための遮光装置を使用する第１観察者が見る第１画像の表示内容を打ち消しつつ、前記遮光装置を使用しない第２観察者に別の表示内容を認識させるための画像であることを特徴とする画像表示装置。
5. 点灯と消灯を繰り返しながら環境光を発する発光装置と、ユーザに装着され、ユーザの眼に入射されるべき光を時分割に透過または遮光する遮光装置と、の少なくとも一方を制御する装置であって、
   前記遮光装置の透過期間に前記発光装置の消灯期間が対応するよう、前記発光装置の点灯と消灯のタイミングおよび前記遮光装置の透過と遮光のタイミングの、少なくとも一方を制御する制御部を備えることを特徴とする環境光制御装置。
6. 前記制御部は、前記ユーザの頭部の動きを検出するためのセンサにより所定の設定値を超える動きが検出された場合、前記発光装置が消灯すべき期間にも点灯せさるよう、または前記遮光装置が遮光すべき期間にも透過させるよう制御することを特徴とする請求項５に記載の環境光制御装置。
7. 前記発光装置は、複数の色の光源を有し、
   前記制御部は、前記遮光装置の透過と遮光のタイミングに応じて、前記複数の色の光源それぞれの点灯と消灯のタイミングを制御することを特徴とする請求項５に記載の環境光制御装置。