JP2012178783A - 画像表示システム、表示装置、並びにシャッター眼鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤレス・ネットワークを介して表示装置とシャッター眼鏡間でフレーム・タイミング信号の周波数及び位相の同期をとる。
【解決手段】表示装置は、フレーム周期と、ビーコン送信タイミングから次のフレーム・タイミング信号が遷移するまでの間隔をＴＳＦクロックでカウントし、これらを記載した同期パケットを送信する。シャッター眼鏡側では、同期パケットを受信すると、互いに計測したフレーム周期の差分から周波数の同期をとる。また、互いに計測した、ビーコンを送信してから次のフレーム・タイミング信号までの間隔の差分から位相制御を行なう。
【選択図】 図１

Description

本発明は、互いに異なる複数の画像を時分割で表示する表示装置と、画像の観察者がかけるシャッター眼鏡の組み合わせからなり、表示装置側の画像の切り換わりに同期してシャッター眼鏡の左右のシャッター・レンズを開閉させて観察者に立体画像を提示する画像表示システム、表示装置、並びにシャッター眼鏡に係り、特に、表示装置とシャッター眼鏡間で通信してシャッター・レンズの開閉タイミングを制御する画像表示システム、表示装置、並びにシャッター眼鏡に関する。

左右の眼に視差のある画像を表示することで、観察者に立体的に見える立体画像を提示することができる。立体画像を提示する方式の１つとして、観察者に特殊な光学特性を持った眼鏡をかけさせ、両眼に視差をつけた画像を提示するものが挙げられる。

例えば、時分割立体画像表示システムは、互いに異なる複数の画像を時分割で表示する表示装置と、画像の観察者がかけるシャッター眼鏡の組み合わせからなる。表示装置は、左眼用画像及び右眼用画像を非常に短い周期で交互に画面表示する。一方、観察者が装着したシャッター眼鏡は、左眼部及び右眼部にそれぞれ液晶レンズなどで構成されるシャッター機構を備えている。シャッター眼鏡は、左眼用画像がディスプレイされる間に、シャッター眼鏡の左眼部が光を透過させ、右眼部が遮光する。また、右眼用画像がディスプレイされる間に、シャッター眼鏡の右眼部が光を透過させ、左眼部が遮光する（例えば、特許文献１〜３を参照のこと）。すなわち、表示装置による左眼用画像及び右眼用画像の時分割表示と、表示装置の表示切り換えに同期してシャッター眼鏡がシャッター機構により画像選択を行なうことで、観察するユーザーに立体画像が提示される。

時分割立体画像表示システムでは、左眼用画像及び右眼用画像を時分割で表示する際、クロストークを生じないように左眼用画像及び右眼用画像を分離する必要がある。このため、シャッター眼鏡は、表示装置側での左眼用画像及び右眼用画像の切り換えタイミングと同期をとって、左右のシャッター・レンズの開閉切り換えを行なう必要がある。

表示装置からシャッター眼鏡への通信手段として、赤外線通信、あるいは、Ｗｉ−Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）やＩＥＥＥ８０２．１５．４などのワイヤレス・ネットワークを利用することができる。

ここで、赤外線通信を使ってシャッター・レンズの開閉切り換えタイミングを通知する場合、シャッター眼鏡には遅延なく通知信号が届くので、シャッター眼鏡側ではこの通知信号に基づいて従属的に左右のシャッター・レンズの開閉動作を行なえばよい。ところが、赤外線信号には指向性があるため、シャッター眼鏡をかけたユーザーが表示装置（赤外線送信部）の正面に向いたときしか同期をとることができないという問題がある。また、赤外線信号の受光面をシャッター眼鏡の正面に配置しなければならず、デザインの制約にもなる。また、複数の表示装置を近接して配置したときには、隣の表示装置からのＩＲ信号を受信し、シャッター・レンズの開閉タイミングを誤ってしまう可能性もある。

一方、ワイヤレス・ネットワークには指向性がなく、シャッター眼鏡をかけたユーザーは好きな場所から表示装置からの信号を受信することができ、デザイン上の制約もない。また、サービスセット識別子（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ ＩＤ：ＳＳＩＤ）により自ネットワークを識別できることから、複数の表示装置が近接していても、他の表示装置から受信した信号によりシャッター眼鏡が誤動作することもない。付言すれば、ワイヤレス・ネットワークは双方向通信であり、シャッター眼鏡から表示装置へデータ通信を行なうこともできる。例えば、本出願人に既に譲渡されている特願２００９−２７６９４８号明細書には、ワイヤレス・ネットワークを利用した時分割立体画像表示システムについて開示されている。

ここで、ワイヤレス・ネットワークには、信号干渉の問題があり、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）に代表される衝突回避手順により、予定していた時刻通りにパケットの送信を開始できるとは限らない。また、隣接するシステムから干渉を受けるなどの原因でパケットを損失したときには、再送手順が起動し、期待していた時刻通りに宛先でパケットを受信できるとは限らない。

時分割立体画像表示システムにワイヤレス・ネットワークを適用した場合、表示装置からシャッター眼鏡へ、シャッター・レンズの開閉切り換えタイミングそのものをパケット通信で通知しようとすると、上記の通り、パケットが到着する時刻を保証できず、結果として、画像の切り換えとシャッター・レンズの開閉の同期をとることはできない。

特開平９−１３８３８４号公報 特開２０００−３６９６９号公報 特開２００３−４５３４３号公報

本発明の目的は、シャッター・レンズの開閉タイミングを画像の切り換わりに同期させ、シャッター眼鏡をかけた観察者に立体画像を好適に提示することができる、優れた画像表示システム、表示装置、並びにシャッター眼鏡を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、ワイヤレス・ネットワークで通信する表示装置とシャッター眼鏡間でシャッター・レンズの開閉タイミングを画像の切り換わりに同期させ、シャッター眼鏡をかけた観察者に立体画像を好適に提示することができる、優れた画像表示システム、表示装置、並びにシャッター眼鏡を提供することにある。

本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の発明は、
ワイヤレス・ネットワークにおいてアクセスポイントとして動作してパケット通信を行なう第１の通信部を備え、第１のフレーム同期信号に基づいて左眼用画像と右眼用画像を時分割で表示する表示装置と、
ワイヤレス・ネットワークにおいて前記アクセスポイントの配下で端末局として動作してパケット通信を行なう第２の通信部と、第２のフレーム同期信号を生成する信号生成部と、左右のシャッター・レンズと、前記第２のフレーム同期信号に基づいて前記左右のシャッター・レンズの開閉動作を駆動制御する駆動制御部とを備えたシャッター眼鏡と、
を具備し、
前記第１の通信部と前記第２の通信部の間では、ＴＳＦによりシステム・クロックが共有され、
前記第１の通信部は、所定のビーコン周期でビーコンを送信するとともに、それぞれ前記システム・クロックに基づいてカウントされた値からなる周波数同期用情報及び位相同期用情報を記載した同期用パケットを送信し、
前記シャッター眼鏡は、受信した同期用パケットに記載されている周波数同期用情報に基づいて前記第２のフレーム同期信号を前記第１のフレーム同期信号の周波数に同期させるとともに、位相同期用情報に基づいて前記第２のフレーム同期信号を前記第１のフレーム同期信号の位相に同期させる、
画像表示システムである。

但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。

また、本願の請求項２に記載の発明は、
表示部と、
画像信号を処理する画像信号処理部と、
画像信号を前記表示部で画面表示するタイミングを制御するためのフレーム同期信号を生成するタイミング制御部と、
ワイヤレス・ネットワークにおいてアクセスポイントとして動作してパケット通信を行なう通信部と、
を具備し、
前記通信部は、
所定のビーコン周期でビーコンを送信し、ＴＳＦにより配下の端末局とシステム・クロックを共有し、
前記フレーム同期信号の同期をとるための、それぞれ前記システム・クロックに基づいてカウントされた値からなる周波数同期用情報及び位相同期用情報を記載した同期用パケットを送信する、
表示装置である。

本願の請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の表示装置が送信する同期用パケットに記載される周波数同期用情報は、前記フレーム同期信号の周期を前記システム・クロックでカウントしたカウント値である。また、位相同期用情報は、ビーコン送信タイミングから次に前記フレーム同期信号が遷移するまでの間隔を前記システム・クロックでカウントしたカウント値である。

また、本願の請求項４に記載の発明は、
左右のシャッター・レンズと、
フレーム同期信号を生成する信号生成部と、
前記フレーム信号の同期をとる同期処理部と、
前記フレーム同期信号に基づいて前記左右のシャッター・レンズの開閉動作を駆動制御する駆動制御部と
ワイヤレス・ネットワークにおいてアクセスポイントの配下で端末局として動作してパケット通信を行なう通信部と、
を具備し、
前記通信部は、前記アクセスポイントから所定のビーコン周期で送信されるビーコンを受信して、前記アクセスポイントとの間でＴＳＦによりシステム・クロックを共有し、
フレーム同期信号に基づいて左眼用画像と右眼用画像を時分割で表示する表示装置との間でフレーム同期信号の同期をとるための、それぞれ前記システム・クロックに基づいてカウントされた値からなる周波数同期用情報及び位相同期用情報を記載した同期用パケットを前記通信部で受信し、
前記同期処理部は、同期用パケットに記載されている周波数同期用情報に基づいて前記フレーム同期信号の周波数の同期をとるとともに、位相同期用情報に基づいて前記フレーム同期信号の位相の同期をとる、
シャッター眼鏡である。

本願の請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載のシャッター眼鏡が受信する同期用パケットに記載される周波数同期用情報は、前記表示装置側において、フレーム同期信号の周期を前記システム・クロックでカウントしたカウント値である。そして、同期処理部は、前記信号生成部が生成したフレーム同期信号の周期を前記システム・クロックでカウントし、前記周波数同期用情報のカウント値との差分を周波数エラー値として周波数の同期をとるように構成されている。

本願の請求項６に記載の発明によれば、請求項４に記載のシャッター眼鏡が受信する同期用パケットに記載される位相同期用情報は、前記表示装置側において、ビーコン送信タイミングから次に前記フレーム同期信号が遷移するまでの間隔を前記システム・クロックでカウントしたカウント値である。そして、同期処理部は、前記通信部におけるビーコン受信タイミングから次に前記信号生成部が生成するフレーム同期信号が遷移するまでの間隔を前記システム・クロックでカウントし、前記位相同期用情報のカウント値との差分を位相エラー値として位相の同期をとるように構成されている。

本発明によれば、ワイヤレス・ネットワークで通信する表示装置とシャッター眼鏡間でシャッター・レンズの開閉タイミングを画像の切り換わりに同期させ、シャッター眼鏡をかけた観察者に立体画像を好適に提示することができる、優れた画像表示システム、表示装置、並びにシャッター眼鏡を提供することができる。

本発明によれば、表示装置におけるフレーム同期信号をシャッター眼鏡側でも生成するとともに、表示装置からのパケット送信タイミングを使用しないで、フレーム同期信号の周波数及び位相の同期を高い精度で実現するので、シャッター眼鏡をかけた観察者にクロストークのない立体画像を提示することができる。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

図１は、画像表示システムの構成例を模式的に示した図である。 図２は、表示装置１１の内部構成例を示した図である。 図３は、シャッター眼鏡１３の内部構成例を示した図である。 図４Ａは、表示装置１１の左眼用画像Ｌの表示期間に同期したシャッター眼鏡１３におけるシャッター・レンズ３０８、２０９の制御動作を示した図である。 図４Ｂは、表示装置１１の右眼用画像Ｒの表示期間に同期したシャッター眼鏡１３におけるシャッター・レンズ３０８、２０９の制御動作を示した図である。 図５は、フレーム同期信号の周波数及び位相の同期をとる回路構成例を示した図である。 図６は、周波数比較器を使って、信号生成部３１０内のＶＣＯ（前述）の周波数同期を制御する制御系の伝達特性を示した図である。 図７は、位相比較器を使って、信号生成部３１０内のＶＣＯ（前述）の周波数同期を制御する制御系の伝達特性を示した図である。 図８は、周波数比較器及び位相比較器を使って、信号生成部３１０内のＶＣＯ（前述）の周波数同期を制御する制御系の伝達特性を示した図である。 図９は、シャッター眼鏡１３の内部構成例を示した図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１には、画像表示システムの構成例を模式的に示している。画像表示システムは、３次元表示（立体視）対応の表示装置１１と、左眼部及び右眼部にそれぞれシャッター機構を備えたシャッター眼鏡１３の組み合わせからなる。

立体画像表示に用いる表示装置１１として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を用いる。液晶ディスプレイは、画素毎にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｅ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）を配置したアクティブ・マトリックス型が一般的である。ＴＦＴ液晶表示ディスプレイは、画像信号を画面上部から下部に向かって走査線毎に書き込むことによって各画素を駆動し、バックライトからの照射光を各画素で遮ったり透過させたりすることによって表示を行なう。但し、本発明の要旨は特定の方式に限定されるものではない。例えば、旧来のＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイの他、プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）、エレクトロ・ルミネッセンス（ＥＬ）パネルを用いることができる。

表示装置１１が立体視用の画像を表示し、シャッター眼鏡１３をかけたユーザーが表示画像を立体視する際、シャッター眼鏡１３は、表示装置１１側での左眼用画像及び右眼用画像の切り換えタイミングと同期をとって、左右のシャッター・レンズ３０８、３０９の開閉切り換えを行なう必要がある。

表示装置１１とシャッター眼鏡１３間の通信には、Ｗｉ−ＦｉやＩＥＥＥ８０２．１５．４などの、電波通信によるワイヤレス・ネットワークが用いられる。図１に示したシステム構成例では、表示装置１１とシャッター眼鏡１３が１対１で通信を行なうが、表示装置１１がアクセスポイントとして動作して、それぞれ端末局として動作する複数のシャッター眼鏡を収容することも可能である。ワイヤレス・ネットワークは双方向通信であり、シャッター眼鏡１３から表示装置１１へデータ通信を行なうこともでき、システムが提供できるサービスが拡充することができる。なお、ワイヤレス・ネットワークを利用した画像表示システムは、例えば本出願人に既に譲渡されている特願２００９−２７６９４８号明細書に開示されている。

図２には、表示装置１１の内部構成例を示している。以下、各部について説明する。

表示装置１１は、左右画像信号処理部１２０と、通信部１２４と、タイミング制御部１２６と、ゲート・ドライバー１３０と、データ・ドライバー１３２と、液晶表示パネル１３４を備えている。

液晶表示パネル１３４は、液晶層及び液晶層を挟んで対向する透明電極と、カラー・フィルターなど（いずれも図示しない）から構成されている。また、液晶表示パネル１３４の背後には、バックライト（面光源）１３６が配置されている。バックライト１３６は、残光特性の良好なＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などから構成されている。

左右画像信号処理部１２０には、左眼用画像Ｒ及び右眼用画像Ｌをそれぞれ表示するための左右の画像信号Ｄ_L、Ｄ_Rからなる入力信号Ｄ_inが入力される。左右画像信号処理部１２０は、液晶表示パネル１３４に左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒを交互に表示させるため、左右の画像信号Ｄ_L、Ｄ_Rを交互に出力する。

タイミング制御部１２６には、左右画像信号処理部１２０で変換された左眼用画像信号Ｄ_L及び右眼用画像信号Ｄ_Rが入力される。タイミング制御部１２６は、入力された左眼用画像信号Ｄ_L及び右眼用画像信号Ｄ_Rを液晶表示パネル１３４へ入力するための信号に変換し、ゲート・ドライバー１３０及びデータ・ドライバー１３２の動作に用いられるパルス信号を生成する。ここで言うパルス信号は、具体的には、垂直同期信号（ＶＳＹＮＣ）並びに水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）である。また、タイミング制御部１２６は、フレーム同期信号であるＶＳＹＮＣを通信部１２４に入力する。表示画像のフレーム周期が６０Ｈｚの場合、フレーム同期信号は１６．６ミリ秒周期のパルス信号である。

ゲート・ドライバー１３０及びデータ・ドライバー１３２は、タイミング制御部１２６で生成されたパルス信号（ＶＳＹＮＣ、ＨＳＹＮＣ）を受け、入力された信号に基づいて液晶表示パネル１３４の各画素を発光させる。これにより、液晶表示パネル１３４に画像が表示される。

通信部１２４は、Ｗｉ−ＦｉやＩＥＥＥ８０２．１５．４などのワイヤレス・ネットワークにおけるアクセスポイントとして動作し、端末局として動作する１以上のシャッター眼鏡１３を自分の基本サービスセット（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ：ＢＳＳ）に収容し、定期的に（通常は１００ミリ秒周期で）ビーコンを送信する。また、通信部１２４は、シャッター眼鏡１３にデータ・パケットを送信するとともに、シャッター眼鏡１３側からのデータ・パケットを受信することができる。

Ｗｉ−ＦｉやＩＥＥＥ８０２．１５．４などの標準規格に準拠するワイヤレス・ネットワークでは、ＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）によりシステム・クロックの同期を高い精度で獲得することが知られている。すなわち、通信部１２４から送信されるビーコンには、ＴＳＦタイマー値が記載されており、ビーコンを受信したシャッター眼鏡１３側との間で、ＴＳＦクロックの同期をとることができる。ＴＳＦクロックは、ワイヤレス・ネットワーク内のシステム・クロックに相当し、２５０マイクロ秒の同期精度が規定されているが、市販の製品ではこの仕様値以上の精度を得ているのが現状である。

図３には、シャッター眼鏡１３の内部構成例を示している。シャッター眼鏡１３は、表示装置１１と電波通信により無線信号を送受信する通信部３０５と、制御部３０６と、それぞれ液晶素材からなる左眼用シャッター・レンズ３０８及び右眼用シャッター・レンズ３０９と、シャッター駆動部３０７と、信号生成部３１０を備えている。

通信部３０５は、Ｗｉ−ＦｉやＩＥＥＥ８０２．１５．４などで規定されるワイヤレス・ネットワークにおいて、アクセスポイントの配下で端末局として動作する。表示装置１１内の通信部１２４は、アクセスポイントとして動作して、配下の（すなわちＢＳＳ内に収容された）シャッター眼鏡１３へ、ビーコンやデータ・パケットなどのパケットを無線送信する（前述）。通信部３０５は、これらのパケットを受信すると、制御部３０６に入力する。

ビーコンを受信したとき、制御部３０６は、ビーコンの記載内容に基づいて通信部３０５の動作を制御し、アクセスポイント（表示装置１１側の通信部１２４）のＢＳＳ内に収容される。また、制御部３０６は、ビーコンに記載されているＴＳＦタイマー値に基づいて、システム・クロックに高い精度で同期させる（前述）。

信号生成部３１０は、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌａｔｏｒ：電圧制御発振器）をＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋ Ｌｏｏｐ）制御する機構（図示しない）を備え、表示装置１１側の液晶表示パネル１３４で左眼用画像と右眼用画像の切り換わりを示すフレーム同期信号を生成する。表示画像のフレーム周期が６０Ｈｚの場合、フレーム同期信号は１６．６ミリ秒周期のパルス信号である。

シャッター駆動部３０７は、信号生成部３１０で生成したフレーム同期信号に基づいて、左右のシャッター・レンズ３０８、３０９の開閉動作を駆動制御する。

図４Ａには、表示装置１１の左眼用画像Ｌの表示期間に同期したシャッター眼鏡１３におけるシャッター・レンズ３０８、２０９の制御動作を示している。図示のように、左眼用画像Ｌの表示期間には、表示装置１１側から無線伝送される同期パケットに従って、左眼用シャッター・レンズ３０８を開成状態、右眼用シャッター・レンズ３０９を閉成状態とし、左眼用画像Ｌに基づく表示光ＬＬがユーザーの左眼にのみ到達する。

また、図４Ｂには、右眼用画像Ｒの表示期間に同期したシャッター眼鏡１３におけるシャッター・レンズ３０８、２０９の制御動作を示している。図示のように、右眼用画像Ｒの表示期間には、右眼用シャッター・レンズ３０９を開成状態、左眼用シャッター・レンズ３０８を閉成状態とし、右眼用画像Ｒに基づく表示光ＲＲがユーザーの右眼にのみ到達する。

表示装置１１は、液晶表示パネル１３４に、フィールド毎に左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒを交互に表示する。シャッター眼鏡１３側では、左右のシャッター・レンズ３０８、３０９が表示装置１１のフィールド毎の画像切り換えに同期して交互に開閉動作を行なう。シャッター眼鏡１３越しに表示画像を観察するユーザーには、左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒが合成され、表示装置１１に表示される画像が立体的に認識される。

なお、シャッター眼鏡１３は、バッテリー（図示しない）を主電源として駆動するものとする。バッテリーの容量が低下する度に、バッテリーの交換又は充電が必要である。通信部３０５は、信号受信のために電力を浪費しないよう、間欠受信動作するものとする。

ワイヤレス・ネットワークには、信号干渉の問題があり、ＣＳＭＡ／ＣＡに代表される衝突回避手順により、予定していた時刻通りにパケットの送信を開始できるとは限らない。また、隣接するシステムから干渉を受けるなどの原因でパケットを損失したときには、再送手順が起動し、期待していた時刻通りに宛先でパケットが到着するとは限らない。

このため、表示装置１１からシャッター眼鏡１３へ、シャッター・レンズの開閉切り換えタイミングそのものをパケット通信で通知しようとしても、上記の通り、パケットが到達する時刻を保証できないため、画像の切り換えとシャッター・レンズの開閉の同期をとることはできない。

これに対し、本実施形態の画像表示システムでは、上述したように、シャッター眼鏡１３側でフレーム同期信号を生成し、自分で生成したフレーム同期信号に基づいてシャッター・レンズの開閉切り換えを行なうようにしている。また、表示装置１１は、シャッター眼鏡１３へ、シャッター・レンズの開閉切り換えタイミングではなく、フレーム同期信号の同期を獲得するための同期用パケットを送信する。そして、シャッター眼鏡１３側では、受信した同期用パケットの記載内容に基づいて、フレーム同期信号の周波数及び位相の同期をとる。但し、同期用パケットの再送は行なわないものとする。

このようにして、シャッター眼鏡１３側では、表示装置１１からのパケット送信タイミングに一切使用しないで、フレーム同期信号の周波数及び位相の同期を高い精度で実現するので、伝送遅延の影響を低減することができる。また、周波数及び位相が高精度に同期したフレーム・タイミングし混合に基づいて、シャッター・レンズ３０８、３０９の開閉切り換えを行なうので、シャッター眼鏡１３で立体画像を観察するユーザーにクロストークを生じさせないようにすることができる。

以下では、表示装置１１から送信される同期用パケットに基づいて、シャッター眼鏡１３側でフレーム同期信号の周波数及び位相の同期をとる方法について詳細に説明する。

ここでは、送信側（すなわち、表示装置１１の通信部１２４）と受信側（すなわち、シャッター眼鏡１３の通信部３０５）で、それぞれタイミングとしてＴＳＦを用いることを前提とする。ＴＳＦは、ワイヤレス・ネットワークにおいてパケットの送受信タイミングを管理するために用いられるクロックであり（周知）、マイクロ秒単位でタイミングの管理が行なわれている（仕様値として２５０マイクロ秒以内であることが規定されているが、市販の製品ではこの仕様値以上の精度を得ているのが現状である）（前述）。

図５には、フレーム同期信号の周波数及び位相の同期をとる回路構成例を示している。周波数同期と位相同期を分けて考える。周波数同期については、ＴＳＦクロックで測定したフレーム周波数を比較することで行なう。すなわち、表示装置１１及びシャッター眼鏡１３でそれぞれ、フレーム同期信号（本実施例では、ＶＳＹＮＣ）の周期を、ＴＳＦクロックでカウントする。また、表示画像のフレーム周期が６０Ｈｚの場合、フレーム同期信号の周期は１６．６ミリ秒である。また、ＴＳＦクロックの周期は１マイクロ秒であり、±５０００ｐｐｍが許容誤差である。

上述したように、表示装置１１側では、タイミング制御部１２６が生成するフレーム同期信号が通信部１２４に入力されており、通信部１２４がフレーム同期信号の周期をＴＳＦクロックでカウントする。また、シャッター眼鏡１３側では、制御部３０６において、信号生成部３１０が生成するフレーム同期信号の周期をＴＳＦクロックでカウントする。

そして、通信部１２４は、ＴＳＦクロックでカウントしたフレーム同期信号の周期を、同期用パケットに記載して、シャッター眼鏡１３に通知する。シャッター眼鏡１３側では、同期用パケットを受信すると、制御部３０６において、互いにＴＳＦクロックでカウントしたフレーム同期信号の周期を比較し、両者の差分から、信号生成部３１０で生成するフレーム同期信号の周波数の同期をとる。具体的には、両者のフレーム差分を周波数エラー値として、積分器に入力し、信号生成部３１０内のＶＣＯに対するフィードバック制御を行ない、周波数の同期をとる。ここで言う積分器は、単純な低域通過特性を持つフィルター（ＬＰＦ）を用いることができる。あるいは、安定性、静定性、定常偏差などの良好な特性を得ることを考慮して、ＬＰＦに代えて、ラグリード・フィルターやさらに複雑な特性を持つフィルターを用いることもできる。

シャッター眼鏡１３で生成するフレーム同期信号が表示装置１１側と一旦同期すれば、フレーム同期信号の変動は短時間で大きく動くことはなく、低周波成分の変動だけが発生する。ＣＳＭＡ／ＣＡや再送手順などにより、表示装置１１から同期用パケットを送信するタイミングにばらつきが生じることもあるが、同期獲得のための制御ループの帯域は高くないので、同期用パケットの送信タイミングのばらつきは制御に影響を及ぼさない。

図６には、周波数比較器を使って、信号生成部３１０内のＶＣＯ（前述）の周波数同期を制御する制御系の伝達特性を示している。

表示装置１１側でフレーム同期信号を生成するクロックをＲ（Ｓ）、シャッター眼鏡１３側でフレーム同期信号を生成するクロックをＣ（ｓ）とする。表示装置１１側でフレーム周期を測定したＴＳＦクロックのカウント値（同期用パケット内に記載）と、シャッター眼鏡１３側でフレーム周期を測定したＴＳＦクロックのカウント値の差分をとったものが、周波数比較器の出力になる。この出力を、フィルター（ＬＰＦ）を通して、信号生成部３１０内のＶＣＯの制御信号として入力すると、この閉ループの伝達関数は、下式（１）で与えられる

上式（１）を変形すると、下式（２）に示す通りとなる。

したがって、表示装置１１側でフレーム同期信号を生成するクロックＲ（Ｓ）、シャッター眼鏡１３側でフレーム同期信号を生成するクロックＣ（ｓ）の伝達関数は、下式（３）に示す通りとなる。この伝達関数が安定であれば、表示装置１１とシャッター眼鏡１３間でクロックの同期を行なうことができる。

一方、位相同期については、ビーコンを送信した後にＴＳＦクロックでカウントした、最初にフレーム同期信号が遷移するまでのカウント値（フレーム・カウント値）を、表示装置１１とシャッター眼鏡１３間で比較することにより行なう。すなわち、表示装置１１及びシャッター眼鏡１３でそれぞれ、ビーコンを送信した後、次のフレーム同期信号（ＶＳＹＮＣのエッジのタイミング）までの間隔を、ＴＳＦクロックでカウントする。但し、表示装置１１側のビーコン送信タイミングと、シャッター眼鏡１３側でのビーコン受信タイミングの時間差は、位相同期に対し無視し得る程微小であるものとする。

表示装置１１側では、タイミング制御部１２６が生成するフレーム同期信号が通信部１２４に入力されており、通信部１２４はビーコンを送信した後、次のフレーム同期信号までの間隔をＴＳＦクロックでカウントする。また、シャッター眼鏡１３側では、制御部３０６が、通信部３０５でビーコンを受信した後、信号生成部３１０が生成する次のフレーム同期信号までの間隔をＴＳＦクロックでカウントする。

そして、通信部１２４は、ＴＳＦクロックでカウントしたビーコンを送信してから次のフレーム同期信号までの間隔を、同期用パケットに記載して、シャッター眼鏡１３に通知する。シャッター眼鏡１３側では、同期用パケットを受信すると、制御部３０６において、互いにＴＳＦクロックでカウントした、ビーコンを送受信してから次のフレーム同期信号までの間隔を比較し、両者の差分が位相の差を示すことから、信号生成部３１０で生成するフレーム同期信号の位相制御を行なう。具体的には、ビーコンを送受信してから次のフレーム同期信号までの間隔の差分を位相エラー値として、積分器に入力し、信号生成部３１０内のＶＣＯに対するフィードバック制御を行ない、位相の同期をとる。ここで言う積分器は、単純な低域通過特性を持つフィルター（ＬＰＦ）を用いることができる。あるいは、安定性、静定性、定常偏差などの良好な特性を得ることを考慮して、ＬＰＦに代えて、ラグリード・フィルターやさらに複雑な特性を持つフィルターを用いることもできる。この制御ループには、位相制御機構だけでなく、上述した周波数制御機構も盛り込まれている。位相制御機構及び周波数制御機構の両方が機能することで、表示装置１１側で生成するフレーム同期信号の周波数と位相を、シャッター眼鏡１３で再現することができる。周波数制御と位相制御でパラメーターを独立に調整できることは言うまでもない。

ワイヤレス・ネットワークでは、ビーコンも衝突回避のために送信タイミングが変わる場合がある。上記のように、表示装置１１側でビーコン送信タイミングからの経過時間を測定する方法によれば、ビーコン送信タイミングが変わったことによる影響を受けない。同様に、シャッター眼鏡１３側でも、ビーコン受信タイミングからの経過時間を測定するので、表示装置１１側でのビーコン送信タイミングの変化による影響を受けない。

図７には、位相比較器を使って、信号生成部３１０内のＶＣＯ（前述）の周波数同期を制御する制御系の伝達特性を示している。

表示装置１１側でフレーム同期信号を生成するクロックをＲ（Ｓ）、シャッター眼鏡１３側でフレーム同期信号を生成するクロックをＣ（ｓ）とする。表示装置１１側でフレーム同期信号のビーコン送信タイミングからの時間差を測定したＴＳＦクロックのカウント値（同期用パケット内に記載）と、シャッター眼鏡１３側でフレーム同期信号のビーコン送信タイミングからの時間差を測定したＴＳＦクロックのカウント値の差分をとったものが、位相比較器の出力になる。この出力を、フィルター（ＬＰＦ）を通して、信号生成部３１０内のＶＣＯの制御信号として入力すると、この閉ループの伝達関数は、下式（４）で与えられる

上式（４）を変形すると、下式（５）に示す通りとなる。

したがって、表示装置１１側でフレーム同期信号を生成するクロックＲ（Ｓ）、シャッター眼鏡１３側でフレーム同期信号を生成するクロックＣ（ｓ）の伝達関数は、下式（６）に示す通りとなる。この伝達関数が安定であれば、表示装置１１とシャッター眼鏡１３間でクロックの同期を行なうことができる。

また、図８には、周波数比較器及び位相比較器を使って、信号生成部３１０内のＶＣＯ（前述）の周波数同期を制御する制御系の伝達特性を示している。周波数比較器及び位相比較器の両方を使った制御系の伝達関数は、下式（７）で与えられる

上式（７）を変形すると、下式（８）に示す通りとなる。

したがって、表示装置１１側でフレーム同期信号を生成するクロックＲ（Ｓ）、シャッター眼鏡１３側でフレーム同期信号を生成するクロックＣ（ｓ）の伝達関数は、下式（９）に示す通りとなる。この伝達関数が安定であれば、表示装置１１とシャッター眼鏡１３間でクロックの同期を行なうことができる。

上式（９）において、各ローパスフィルターＦ１（ｓ）及びＦ２（ｓ）の特性を変えることで、２つのエラー検出成分の加算割合を変更することができる。

表示装置１１は、ＴＳＦクロックでフレーム周期をカウントした値と、最初にフレーム同期信号が遷移するまでのカウント値（フレーム・カウント値）をひとまとめにした同期用パケットを送信すると、残りの時間は通信部１２４の動作を停止して、省電力状態に入ることができる。

シャッター眼鏡１３側では、受信した同期用パケットの記載内容を解析し、フレーム周期をカウントした回数が表示装置１１と一致しないときには、フレーム周期のデータ数を少ない方に合わせることで周波数同期をとり、冗長なデータは破棄する。また、ビーコンを受信する度に位相同期をとる必要はない。表示装置１１側では、ビーコンを送信する度に最初にフレーム同期信号が遷移するまでの間隔を測定するが、シャッター眼鏡１３側では、位相同期をとるときのみ、ビーコンを受信してから最初にフレーム同期信号が遷移するまでの間隔を測定すればよい。表示装置１１は、同期獲得を行なう間は、ビーコンを受信する度に測定を行なうが、同期を獲得した後は、間欠的に同期制御を行なうようにすればよい。また、表示装置１１は、計測を行なう度に同期用パケットを送信する必要はなく、ビーコン周期に１回、又は、複数のビーコン周期に１回、計測結果をまとめて同期用パケットを送信し、その以外の時間は通信機能を停止して、省電力化を図るようにしてもよい。

表示装置１１とシャッター眼鏡１３間の通信に、赤外線ではなくワイヤレス・ネットワークを用いることで、ユーザーは表示装置１１の正面を向いていなくても同期をとることができ、シャッター眼鏡１３のデザイン上の制約がない。また、複数の表示装置が近接していても、他の表示装置から受信した信号によりシャッター眼鏡が誤動作することもない。

なお、図５や図８に示した構成例では、周波数エラー値と位相エラー値を別々に検出してフィードバック制御を行なうようになっているが、後者の位相成分だけを検出してフィードバックしても、位相誤差を積分することで周波数エラー値を求めることに相当するため、同様に同期制御を行なうことができる。

最後に、シャッター眼鏡１３における電源管理について言及する。シャッター眼鏡１３は、バッテリーを主電源とするため省電力化が必要である。電力の浪費をしないように、通信部３０５を間欠受信動作させる点については既に述べた。省電力化を実現する他の方法として、シャッター眼鏡１３がユーザーに装着されていないときに、電気系統の全部又は一部をオフにする方法が挙げられる。

図９には、ユーザーの装着の有無に応じて省電力を実現する機能を備えたシャッター眼鏡１３の内部構成例を示している。人体検出部３１１は、人体に近接しているか否か、言い換えれば、ユーザーがシャッター眼鏡１３を掛けているか否かを検出し、検出結果を制御部３０６に出力する。制御部３０６は、人体検出部３１１で最後に人体を検出してからの経過時間をタイマーで計測し、所定時間が経過すると、ユーザーがシャッター眼鏡１３を使用していないと判定する。そして、ユーザーがシャッター眼鏡１３を使用していないでは、制御部３０６は、電気系統の全部又は一部を自動的にオフにする。

人体検出部３１１は、シャッター眼鏡１３の、テンプルや鼻パッドなどのユーザーが触れる部位に配設される。

例えば、人体検出部３１１を、鼻パッド部に配置した機械式スイッチで構成することができる。ユーザーがシャッター眼鏡１３を装着したとき、シャッター眼鏡１３の重みにより機械式スイッチが作動して、人体を検出することができる。

あるいは、人体検出部３１１を、左右のテンプル、若しくは、左右の鼻パッド部に配置した１対の電極と、電極間の電気抵抗を計測する計測部で構成することができる。人体検出部３１１は、計測した抵抗値が一定値以下となるときに、人体を検出することができる。

あるいは、人体検出部３１１を、左右のテンプルなどに配置した１以上の静電容量センサーで構成することができる。人体検出部３１１は、すべて若しくは１箇所の静電容量センサーで静電容量の変化を検出したときに、人体を検出することができる。

あるいは、人体検出部３１１を、左右のテンプルなどに配置した１以上の温度センサーで構成することができる。人体検出部３１１は、すべて若しくは１箇所の温度センサーで体温範囲の温度を検出したときに、人体を検出することができる。

あるいは、人体検出部３１１を、左右のテンプルなどに配置した１以上の酸素濃度センサー若しくは脈拍センサーで構成することができる。人体検出部３１１は、すべて若しくは１箇所のセンサーで定常的な脈拍を検出したときに、人体を検出することができる。なお、脈拍センサーとしては、赤外線ＬＥＤと受光素子からなる光学型や、微小な電流の変化から読み取る電気抵抗変化型、こめかみ部の血管の圧力変化を読み取る圧電素子などの圧力センサー型を挙げるとことができる。

また、ユーザーがシャッター眼鏡１３を装着したとき、テンプルと鼻パット部でそれぞれ耳、鼻から反力を受け、その結果として弦の部分が変形する。人体検出部３１１は、弦の変形によって作用する力を検出する圧力センサーで構成することもできる。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳細に説明してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

本明細書で説明した実施形態におけるフレーム同期信号の周波数及び位相を同期させるための処理は、ハードウェア、ソフトウェアのいずれにより行なうこともできる。当該処理をソフトウェアによって実現する場合には、ソフトウェアにおける処理手順をコンピューター可読形式に記述したコンピューター・プログラムを所定のコンピューターにインストールして実行すればよい。また、このコンピューター・プログラムは、シャッター眼鏡等の製品に組み込んでおくこともできる。

また、本明細書で説明した実施形態は、シャッター眼鏡と表示装置とを接続する通信手段として、例えばＷｉ−ＦｉやＩＥＥＥ８０２．１５．４などのワイヤレス・ネットワークを想定しているが、本発明の要旨は特定の通信方式に限定されるものではない。シャッター眼鏡と表示装置間でパケット通信を行なうその他の無線通信技術あるいは有線通信技術を適用しても、同様にフレーム同期信号の周波数及び位相の同期を高い精度で実現することができ、シャッター眼鏡側では自分で生成したフレーム同期信号に基づいてシャッター・レンズの開閉動作を制御して、クロストークを回避することも可能である。

要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。

１１…表示装置
１３…シャッター眼鏡
１２０…左右画像信号処理部
１２４…通信部１２４
１２６…タイミング制御部１２６
１３０…ゲート・ドライバー
１３２…データ・ドライバー
１３４…液晶表示パネル
３０５…通信部
３０６…制御部
３０７…シャッター駆動部
３０８…（左眼用）シャッター・レンズ
３０９…（右眼用）シャッター・レンズ
３１０…信号生成部
３１１…人体検出部

Claims (6)

1. ワイヤレス・ネットワークにおいてアクセスポイントとして動作してパケット通信を行なう第１の通信部を備え、第１のフレーム同期信号に基づいて左眼用画像と右眼用画像を時分割で表示する表示装置と、
   ワイヤレス・ネットワークにおいて前記アクセスポイントの配下で端末局として動作してパケット通信を行なう第２の通信部と、第２のフレーム同期信号を生成する信号生成部と、左右のシャッター・レンズと、前記第２のフレーム同期信号に基づいて前記左右のシャッター・レンズの開閉動作を駆動制御する駆動制御部とを備えたシャッター眼鏡と、
   を具備し、
   前記第１の通信部と前記第２の通信部の間では、ＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）によりシステム・クロックが共有され、
   前記第１の通信部は、所定のビーコン周期でビーコンを送信するとともに、それぞれ前記システム・クロックに基づいてカウントされた値からなる周波数同期用情報及び位相同期用情報を記載した同期用パケットを送信し、
   前記シャッター眼鏡は、受信した同期用パケットに記載されている周波数同期用情報に基づいて前記第２のフレーム同期信号を前記第１のフレーム同期信号の周波数に同期させるとともに、位相同期用情報に基づいて前記第２のフレーム同期信号を前記第１のフレーム同期信号の位相に同期させる、
   画像表示システム。
2. 表示部と、
   画像信号を処理する画像信号処理部と、
   画像信号を前記表示部で画面表示するタイミングを制御するためのフレーム同期信号を生成するタイミング制御部と、
   ワイヤレス・ネットワークにおいてアクセスポイントとして動作してパケット通信を行なう通信部と、
   を具備し、
   前記通信部は、
   所定のビーコン周期でビーコンを送信し、ＴＳＦにより配下の端末局とシステム・クロックを共有し、
   前記フレーム同期信号の同期をとるための、それぞれ前記システム・クロックに基づいてカウントされた値からなる周波数同期用情報及び位相同期用情報を記載した同期用パケットを送信する、
   表示装置。
3. 前記周波数同期用情報は、前記フレーム同期信号の周期を前記システム・クロックでカウントしたカウント値であり、
   前記位相同期用情報は、ビーコン送信タイミングから次に前記フレーム同期信号が遷移するまでの間隔を前記システム・クロックでカウントしたカウント値である、
   請求項２に記載の表示装置。
4. 左右のシャッター・レンズと、
   フレーム同期信号を生成する信号生成部と、
   前記フレーム信号の同期をとる同期処理部と、
   前記フレーム同期信号に基づいて前記左右のシャッター・レンズの開閉動作を駆動制御する駆動制御部と
   ワイヤレス・ネットワークにおいてアクセスポイントの配下で端末局として動作してパケット通信を行なう通信部と、
   を具備し、
   前記通信部は、前記アクセスポイントから所定のビーコン周期で送信されるビーコンを受信して、前記アクセスポイントとの間でＴＳＦによりシステム・クロックを共有し、
   フレーム同期信号に基づいて左眼用画像と右眼用画像を時分割で表示する表示装置との間でフレーム同期信号の同期をとるための、それぞれ前記システム・クロックに基づいてカウントされた値からなる周波数同期用情報及び位相同期用情報を記載した同期用パケットを前記通信部で受信し、
   前記同期処理部は、同期用パケットに記載されている周波数同期用情報に基づいて前記フレーム同期信号の周波数の同期をとるとともに、位相同期用情報に基づいて前記フレーム同期信号の位相の同期をとる、
   シャッター眼鏡。
5. 前記周波数同期用情報は、前記表示装置側において、フレーム同期信号の周期を前記システム・クロックでカウントしたカウント値であり、
   前記同期処理部は、前記信号生成部が生成したフレーム同期信号の周期を前記システム・クロックでカウントし、前記周波数同期用情報のカウント値との差分を周波数エラー値として周波数の同期をとる、
   請求項４に記載のシャッター眼鏡。
6. 前記位相同期用情報は、前記表示装置側において、ビーコン送信タイミングから次に前記フレーム同期信号が遷移するまでの間隔を前記システム・クロックでカウントしたカウント値であり、
   前記同期処理部は、前記通信部におけるビーコン受信タイミングから次に前記信号生成部が生成するフレーム同期信号が遷移するまでの間隔を前記システム・クロックでカウントし、前記位相同期用情報のカウント値との差分を位相エラー値として位相の同期をとる、
   請求項４に記載のシャッター眼鏡。