JP2021056255A - パララックスバリア、３次元表示装置、３次元表示システム、ヘッドアップディスプレイ、および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】利用者の眼に、本来、視認すべき対象となる視差画像を快適に視認させる方法を提供する。【解決手段】互いに視差を有する第１画像及び第２画像を含む視差画像を表示する複数のサブピクセルを有する表示パネルから出射された視差画像の画像光の光線方向を規定するように構成された面を有するパララックスバリアであって、第１値未満の透過率で画像光を透過させるように構成された複数の減光部と、複数の減光部によって区画された、第１値より大きい第２値以上の透過率で画像光を透過させるように構成された複数の透光部とを備え、複数の減光部の各々における透光部との境界線は、視差の方向である第１方向に延びる第１線分と、第２方向に延びる第２線分と、第３方向に延びる第３線分とを含み、第１方向、第２方向、及び第３方向は互いに異なっている。【選択図】図３

Description

本発明は、パララックスバリア、３次元表示装置、３次元表示システム、ヘッドアップディスプレイ、および移動体に関する。

従来、３次元表示装置において、ディスプレイが表示する画像の一部を利用者の一方の眼に視認させ、残りの一部を他方の眼に視認させるために、パララックスバリアが用いられている。特許文献１のパララックスバリアは、一方向に延びる遮光部と透光部とによって構成されている。

特開２００１−１６６２５９号公報

しかしながら、パララックスバリアが、一方向に延びる遮光部と透光部とによって構成されている場合、当該一方向に延びる光透光部によって射出される光によって、スジ状の明るい部分（バリアスジ）が利用者の眼に視認されることがある。このバリアスジによって、利用者の眼が、本来、視認すべき対象となる視差画像を快適に視認し難くなることがある。

本開示は、利用者の眼が、本来、視認すべき対象となる視差画像を快適に視認することができるパララックスバリア、３次元表示装置、３次元表示システム、ヘッドアップディスプレイ、および移動体を提供する。

本開示のパララックスバリアは、互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示する複数のサブピクセルを有する表示パネルから出射された、前記視差画像の画像光の光線方向を規定するように構成された面を有する。前記パララックスバリアは、複数の減光部と、複数の透光部と、を備える。前記複数の減光部は、第１値未満の透過率で前記画像光を透過させるように構成される。前記複数の透光部は、前記減光部によって区画されている。前記複数の透光部は、前記第１値より大きい第２値以上の透過率で前記画像光を透過させるように構成される。前記複数の減光部の各々における前記透光部との境界線は、第１線分と、第２線分と、第３線分とを含む。第１線分は、前記視差の方向である第１方向に延びる。第２線分は、第２方向に延びる。第３線分は、第３方向に延びる。前記第１方向、前記第２方向、および前記第３方向は互いに異なる。

本開示の３次元表示装置は、表示パネルと、パララックスバリアと、を備える。前記表示パネルは、互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示する。前記表示パネルは、前記視差画像に対応する画像光を出射するように構成された複数のサブピクセルを有する。前記パララックスバリアは、複数の減光部と、複数の透光部と、を備える。前記複数の減光部は、第１値未満の透過率で前記画像光を透過させるように構成される。前記複数の透光部は、前記減光部によって区画されている。前記複数の透光部は、前記第１値より大きい第２値以上の透過率で前記画像光を透過させるように構成される。前記複数の減光部の各々における前記透光部との境界線は、第１線分と、第２線分と、第３線分とを含む。第１線分は、前記視差の方向である第１方向に延びる。第２線分は、第２方向に延びる。第３線分は、第３方向に延びる。前記第１方向、前記第２方向、および前記第３方向は互いに異なる。

本開示の３次元表示システムは、３次元表示装置と、検出装置とを備える。前記３次元表示装置は、表示パネルと、パララックスバリアと、を備える。前記表示パネルは、互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示する。前記表示パネルは、前記視差画像に対応する画像光を出射するように構成された複数のサブピクセルを有する。前記パララックスバリアは、複数の減光部と、複数の透光部と、を備える。前記複数の減光部は、第１値未満の透過率で前記画像光を透過させるように構成される。前記複数の透光部は、前記減光部によって区画されている。前記複数の透光部は、前記第１値より大きい第２値以上の透過率で前記画像光を透過させるように構成される。前記複数の減光部の各々における前記透光部との境界線は、第１線分と、第２線分と、第３線分とを含む。第１線分は、前記視差の方向である第１方向に延びる。第２線分は、第２方向に延びる。第３線分は、第３方向に延びる。前記第１方向、前記第２方向、および前記第３方向は互いに異なる。

本開示のヘッドアップディスプレイは、３次元表示装置と、被投影部材とを備える。前記３次元表示装置は、表示パネルと、パララックスバリアと、を備える。前記表示パネルは、互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示する。前記表示パネルは、前記視差画像に対応する画像光を出射するように構成された複数のサブピクセルを有する。前記パララックスバリアは、複数の減光部と、複数の透光部と、を備える。前記複数の減光部は、第１値未満の透過率で前記画像光を透過させるように構成される。前記複数の透光部は、前記減光部によって区画されている。前記複数の透光部は、前記第１値より大きい第２値以上の透過率で前記画像光を透過させるように構成される。前記複数の減光部の各々における前記透光部との境界線は、第１線分と、第２線分と、第３線分とを含む。第１線分は、前記視差の方向である第１方向に延びる。第２線分は、第２方向に延びる。第３線分は、第３方向に延びる。前記第１方向、前記第２方向、および前記第３方向は互いに異なる。

本開示の移動体は、３次元表示装置と、被投影部材とを含むヘッドアップティスプレイを備える。前記３次元表示装置は、表示パネルと、パララックスバリアと、を備える。前記表示パネルは、互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示する。前記表示パネルは、前記視差画像に対応する画像光を出射するように構成された複数のサブピクセルを有する。前記パララックスバリアは、複数の減光部と、複数の透光部と、を備える。前記複数の減光部は、第１値未満の透過率で前記画像光を透過させるように構成される。前記複数の透光部は、前記減光部によって区画されている。前記複数の透光部は、前記第１値より大きい第２値以上の透過率で前記画像光を透過させるように構成される。前記複数の減光部の各々における前記透光部との境界線は、第１線分と、第２線分と、第３線分とを含む。第１線分は、前記視差の方向である第１方向に延びる。第２線分は、第２方向に延びる。第３線分は、第３方向に延びる。前記第１方向、前記第２方向、および前記第３方向は互いに異なる。

本開示の一実施形態によれば、利用者の眼が、本来、視認すべき対象となる視差画像を快適に視認することが可能となる。

本開示の一実施形態に係る３次元表示システムの概略構成を示す図である。 図１に示す表示パネルを奥行方向から見た例を示す図である。 図１に示すパララックスバリアを奥行方向から見た例を示す図である。 図１に示す表示パネルおよびパララックスバリアをパララックスバリア側から左眼で見た例を示す図である。 図１に示す表示パネルおよびパララックスバリアをパララックスバリア側から右眼で見た例を示す図である。 、図４および図５に示すＡＡ線による断面で見た、瞳の位置と可視領域との関係を説明するための図である。 瞳の位置に応じた左可視領域を説明するための図である。 瞳の位置に応じた右可視領域を説明するための図である。 図２に示す表示パネルの他の実施形態を示す図である。 図１に示す表示パネルを図９に示す表示パネルに変更した場合の、表示パネルおよびパララックスバリアをパララックスバリア側から左眼で見た例を示す図である。 図１に示す表示パネルを図９に示す表示パネルに変更した場合の、表示パネルおよびパララックスバリアをパララックスバリア側から左眼で見た例を示す図である。 図１に示す３次元表示システムを搭載したＨＵＤの例を示す図である。 図１２に示すＨＵＤを搭載した移動体の例を示す図である。 従来のパララックスバリアの例を示す図である。

本開示の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明で用いられる図は模式的なものである。したがって、図面上の寸法比率等は現実のものと必ずしも一致していない。

本開示の一実施形態にかかる３次元表示システム１０は、図１に示すように、検出装置１と、３次元表示装置２とを含んで構成される。

検出装置１は、利用者の左眼（第１眼）および右眼（第２眼）の位置を検出するように構成される。検出装置１は、検出した位置を３次元表示装置２に出力するように構成される。検出装置１は、例えば、カメラを備えてよい。検出装置１は、カメラによって利用者の顔を撮影するように構成してよい。検出装置１は、カメラの利用者の顔の像を含む撮影画像から左眼および右眼の位置を検出するように構成してよい。検出装置１は、１つのカメラの撮影画像から、左眼および右眼の位置を３次元空間の座標として検出するように構成してよい。検出装置１は、２個以上のカメラの撮影画像から、左眼の位置および右眼の位置を３次元空間の座標として検出するように構成してよい。

検出装置１は、カメラを備えず、装置外のカメラに接続されてよい。検出装置１は、装置外のカメラからの信号を入力するように構成された入力端子を備えてよい。装置外のカメラは、入力端子に直接的に接続されてよい。装置外のカメラは、共有のネットワークを介して入力端子に間接的に接続されてよい。カメラを備えない検出装置１は、カメラが映像信号を入力するように構成された入力端子を備えてよい。カメラを備えない検出装置１は、入力端子に入力された映像信号から左眼および右眼の位置を検出するように構成してよい。

検出装置１は、例えば、一または複数のセンサを備えてよい。センサは、超音波センサまたは光センサ等であってよい。検出装置１は、センサによって利用者の頭部の位置を検出するように構成してよい。センサは、頭部の位置に基づいて左眼および右眼の位置を検出するように構成してよい。検出装置１は、１個または２個以上のセンサによって、左眼および右眼の位置を３次元空間の座標として検出するように構成してよい。

３次元表示システム１０は、検出装置１を備えなくてよい。３次元表示システム１０が検出装置１を備えない場合、３次元表示装置２は、装置外の検出装置からの信号を入力するように構成された入力端子を備えてよい。装置外の検出装置は、入力端子に接続されてよい。装置外の検出装置は、入力端子に対する伝送信号として、電気信号および光信号を用いてよい。装置外の検出装置は、共有のネットワークを介して入力端子に間接的に接続されてよい。３次元表示装置２には、装置外の検出装置から取得した左眼および右眼の位置を示す位置座標が入力されてよい。

３次元表示装置２は、取得部３と、照射器４と、表示パネル５と、光学素子としてのパララックスバリア６と、コントローラ７とを含みうる。

取得部３は、検出装置１によって検出された左眼の位置および右眼の位置を取得するように構成される。

照射器４は、表示パネル５に向かって照射光を面的に照射するように構成されうる。照射器４は、光源、導光板、拡散板、拡散シート等を含みうる。照射器４は、例えば、光源により照射光を射出し、導光板、拡散板、拡散シート等により照射光を表示パネル５の面方向に均一化するように構成されうる。そして、照射器４は均一化された光を表示パネル５の方に出射するように構成されうる。

表示パネル５は、例えば透過型の液晶表示パネルなどの表示パネルを採用しうる。図２に示すように、表示パネル５は、面状に形成されたアクティブエリアＡ上に複数の区画領域を有する。アクティブエリアＡは、コントローラ７の制御によって、視差画像を表示可能に構成される。視差画像は、左眼画像（第１画像）と、左眼画像に対して視差を有する右眼画像（第２画像）とを含む。左眼画像を第２画像としてもよく、この場合、右眼画像を第１画像とする。複数の区画領域は、第１方向と、アクティブエリアＡの面内で第１方向に直交する方向とに区画された領域である。第１方向は、例えば、水平方向であってよい。第１方向に直交する方向は、例えば、鉛直方向であってよい。水平方向および鉛直方向に直交する方向は奥行方向と称されてよい。図面において、水平方向はｘ軸方向として表され、鉛直方向はｙ軸方向として表され、奥行方向はｚ軸方向として表される。

複数の区画領域の各々には、１つのサブピクセルが対応する。したがって、アクティブエリアＡは、水平方向および鉛直方向に沿って格子状に配列された複数のサブピクセルを備える。

各サブピクセルは、Ｒ（Red），Ｇ（Green），Ｂ（Blue）のいずれかの色に対応し、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つのサブピクセルを一組として１ピクセルを構成することができる。１ピクセルは、１画素と称されうる。１ピクセルを構成する複数のサブピクセルは、水平方向に並んでよい。同じ色の複数のサブピクセルは、鉛直方向に並んでよい。複数のサブピクセルＰそれぞれの水平方向の長さＨｐｘは、互いに同一としてよい。複数のサブピクセルＰそれぞれの鉛直方向の長さＨｐｙは、互いに同一としてよい。

表示パネル５としては、透過型の液晶パネルに限られず、有機ＥＬ等他の表示パネルを使用しうる。透過型の表示パネルは、液晶パネルの他に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）シャッター式の表示パネルを含む。自発光型の表示パネルは、有機ＥＬ（electro-luminescence）、および無機ＥＬの表示パネルを含む。表示パネル５が自発光型の表示パネルである場合、３次元表示装置２は照射器４を備えなくてよい。

上述したようにアクティブエリアＡに連続して配列された複数のサブピクセルＰは、１つのサブピクセル群Ｐｇを構成する。例えば、１のサブピクセル群Ｐｇは、水平方向および鉛直方向にそれぞれ所定数の複数のサブピクセルを含む。１のサブピクセル群Ｐｇは、鉛直方向にｂ個、水平方向にｎ個、連続して配列された（２×ｎ×ｂ）個のサブピクセルＰ１〜Ｐ（２×ｎ×ｂ）を含む。複数のサブピクセルＰは、複数のサブピクセル群Ｐｇを構成する。複数のサブピクセル群Ｐｇは、水平方向に繰り返して配列されている。複数のサブピクセル群Ｐｇは、鉛直方向においては、水平方向にｊサブピクセル分（ｊ＜ｎ）ずれた位置に隣接して繰り返して配列されている。本実施形態では、一例として、ｊ＝１、ｎ＝４、ｂ＝１の場合について説明する。本例では、図２に示すように、アクティブエリアＡには、鉛直方向に１行、水平方向に８列、連続して配列された８個のサブピクセルＰ１〜Ｐ８を含む複数のサブピクセル群Ｐｇが配置される。Ｐ１〜Ｐ８を複数のサブピクセルの識別情報と呼ぶ。図２には、一部のサブピクセル群Ｐｇに符号を付している。

全てのサブピクセル群Ｐｇにおける、対応する位置にある複数のサブピクセルＰは、同じ種別の画像を表示し、同じタイミングで表示する画像の種別を切り替える。画像の種別は、左眼画像および右眼画像のいずれであるかを表す種別である。１のサブピクセル群Ｐｇを構成する複数のサブピクセルＰは、左眼画像と右眼画像とを切り替えて表示可能である。例えば、全てのサブピクセル群Ｐｇにおける複数のサブピクセルＰ１に表示される画像は同じタイミングで切り替えられる。全てのサブピクセル群Ｐｇにおける他の識別情報を有する複数のサブピクセルＰに表示された画像は同じタイミングで切り替えられる。

１のサブピクセル群Ｐｇを構成する複数のサブピクセルＰに表示される画像の種別は互いに独立している。サブピクセル群Ｐｇを構成する複数のサブピクセルＰは、左眼画像と右眼画像とを切り替えて表示可能である。例えば、複数のサブピクセルＰ１が左眼画像と右眼画像とを切り替えるタイミングは、複数のサブピクセルＰ２が左眼画像と右眼画像とを切り替えるタイミングと同じであってもよいし、異なっていてもよい。互いに異なる識別情報を有する、他の２つの複数のサブピクセルＰが左眼画像と右眼画像とを切り替えるタイミングは同じであってもよいし、異なっていてもよい。

パララックスバリア６は、表示パネル５から出射された視差画像の画像光の光線方向を規定するように構成される。パララックスバリア６は、図１に示したように、アクティブエリアＡに沿う面を有する。パララックスバリア６は、アクティブエリアＡから所定距離（ギャップ）ｇ、離れている。パララックスバリア６は、表示パネル５に対して照射器４の反対側に位置してよい。パララックスバリア６は、表示パネル５の照射器４側に位置してよい。

図３に示すように、パララックスバリア６は、複数の透光部６２と、複数の減光部６１とを備える。

複数の減光部６１は、第１値未満の透過率を有する。複数の減光部６１は、フィルムまたは板状部材で構成されてよい。フィルムは、樹脂で構成されてよいし、他の材料で構成されてよい。板状部材は、樹脂または金属等で構成されてよいし、他の材料で構成されてよい。複数の減光部６１は、フィルムまたは板状部材に限られず、他の種類の部材で構成されてよい。複数の減光部６１の基材は減光性を有してよいし、複数の減光部６１の基材に減光性を有する添加物が含有されてよい。

複数の透光部６２は、第１値より大きい第２値以上の透過率で画像光を透過させるように構成される。複数の透光部６２は、複数の減光部６１を構成する材料の開口で構成される。複数の透光部６２は、第２値以上の透過率を有するフィルムまたは板状部材で構成されてよい。フィルムは、樹脂で構成されてよいし、他の材料で構成されてよいし、他の材料で構成されてよい。複数の透光部６２は、何らの部材を用いられずに構成されてもよい。この場合、複数の透光部６２の透過率は、略１００％となる。

パララックスバリア６は、複数の減光部６１および複数の透光部６２を備える。表示パネル５のアクティブエリアＡから射出された画像光の一部がパララックスバリア６を透過して利用者の眼に到達し、画像光の残りの一部がパララックスバリア６によって減光されて利用者の眼に到達し難くなる。したがって、利用者の眼は、アクティブエリアＡの一部の領域を視認し易く、残りの一部の領域を視認し難くなる。

１の減光部６１における透光部６２との境界線は、第１線分ＢＬ１と、第２線分ＢＬ２と、第３線分ＢＬ３とを含む。第１線分ＢＬ１は、第１方向ｄｒ１に延びる。

第１線分ＢＬ１は、視差の方向である第１方向ｄｒ１（水平方向）に延びている。第２線分ＢＬ２は、第２方向ｄｒ２に延びている。第２方向ｄｒ２は、水平方向にパララックスバリア６の面内で直交する方向（鉛直方向）に対して第１角度αをなす方向である。第３線分ＢＬ３は、第３方向ｄｒ３に延びている。第３方向は、水平方向にパララックスバリア６の面内で直交する方向（鉛直方向）に対して、第１角度αとは異なる第２角度βをなす方向である。第２確度βの絶対値は、第１角度αの絶対値と同じであってよい。

第２線分ＢＬ２の両端部それぞれは、互いに異なる第１線分ＢＬ１の端部と接続していてよい。第３線分ＢＬ３の両端部は、それぞれ互いに異なる第１線分ＢＬ１における、第２線分ＢＬ２に接続していない方の端部と接続していてよい。すなわち、１の減光部６１における透光部６２との境界線は、第２線分ＢＬ２、第１線分ＢＬ１、第３線分ＢＬ３、及び第１線分ＢＬ２が順に配列され、これを繰り返すことによって構成されてよい。

このように、第１線分ＢＬ１、第２線分ＢＬ２、第３線分ＢＬ３は互いに異なる方向に延びているため、複数の減光部６１と、当該複数の減光部６１２が画定する複数の透光部６２との間の境界線は、パララックスバリア６のいずれかの端から他の端まで直線状に延びることはない。

これによって、図１４に示すような従来のパララックスバリア６０を用いる場合に比べて、利用者はバリアスジを視認し難くなる。従来のパララックスバリア６０では、複数の減光部６０１は、当該パララックスバリア６０の一の端部から他の端部まで鉛直方向から０°でない所定方向に直線状に伸びているため、利用者は、複数の透光部６０２を透過して伝播する画像光によるバリアスジを視認できる。いずれかの端から他の端まで直線状に延びることはないため、利用者が直線を認識し難くなり、本実施形態のバララックスバリア６は、バリアスジを視認し難くなる。したがって、利用者は、本来、視認すべき対象となる視差画像を快適に視認することができる。

透光領域６２の水平方向の長さＬｂ、バリアピッチＢｐ、適視距離Ｄ、ギャップｇ、所望される可視領域５ａの水平方向の長さＬｐ、１のサブピクセルＰの水平方向の長さＨｐ、複数のサブピクセル群に含まれる複数のサブピクセルの数２×ｎ、および眼間距離Ｅが次の式（１）及び式（２）の関係を満たすように決定されていてよい。適視距離Ｄは、利用者の瞳とパララックスバリア６との間の距離である。ギャップｇは、パララックスバリア６と表示パネル４との間の距離である。可視領域５ａは、利用者の各眼が視認する、アクティブエリア上の領域である。
Ｅ：Ｄ＝（２×ｎ×Ｈｐ）：ｇ （１）
Ｄ：Ｌｂ＝（Ｄ＋ｇ）：Ｌｐ （２）

適視距離Ｄは、利用者の右眼および左眼それぞれとパララックスバリア６との間の距離である。右眼と左眼とを通る直線の方向（眼間方向）は水平方向である。眼間距離Ｅは利用者の眼間距離Ｅの標準である。眼間距離Ｅは、例えば、産業技術総合研究所の研究によって算出された値である６１．１ｍｍ〜６４．４ｍｍであってよい。Ｈｐは、サブピクセルの水平方向の長さである。

第２線分ＢＬ２の長さＬ２は、１のサブピクセルＰの鉛直方向の長さＨｐｙに対応する長さであってよい。例えば、第２線分ＢＬ２を鉛直方向に投影した線分ＢＬ２’の長さＬ２’ （＝Ｌ２×ｃｏｓα）は、サブピクセルＰの鉛直方向の長さＨｐｙ、適視距離Ｄ、およびギャップｇと、式（３）に示す関係を満たす長さであってよい。
Ｄ：Ｌ２’＝Ｄ＋ｇ：Ｈｐｙ （３）

第３線分ＢＬ３の長さＬ３は、１のサブピクセルＰの鉛直方向の長さＨｐｙに対応する長さであってよい。例えば、第３線分ＢＬ３を鉛直方向に投影した線分ＢＬ３’の長さＬ３’ （＝Ｌ３×ｃｏｓβ）は、１のサブピクセルＰの鉛直方向の長さＨｐｙ、適視距離Ｄ、およびギャップｇと、式（４）に示す関係を満たす長さであってよい。
Ｄ：Ｌ３’＝Ｄ＋ｇ：Ｈｐｙ （４）

利用者の各眼が視認する、アクティブエリアＡの領域は、各眼の位置、複数の透光部６２の位置、および適視距離Ｄに依存する。以降において、利用者の眼の位置に伝播する画像光を射出するアクティブエリアＡ内の領域は可視領域５ａと称される。利用者の左眼の位置に伝播する画像光を射出するアクティブエリアＡの領域は左可視領域５ａＬ（第１可視領域）と称される。利用者の右眼の位置に伝播する画像光を射出するアクティブエリアＡの領域は右可視領域５ａＲ（第２可視領域）と称される。利用者の左眼の方に伝播し、複数の減光部６２によって減光される画像光を射出するアクティブエリアＡ内の領域は減光領域５ｂＬと称される。利用者の右眼の方に伝播し、複数の減光部６２によって減光される画像光を射出するアクティブエリアＡ内の領域は減光領域５ｂＲと称される。

図４の例では、それぞれの左可視領域５ａＬには複数のサブピクセルＰ２〜Ｐ４の全部と、複数のサブピクセルＰ１およびＰ５のそれぞれ半分とが含まれている。左減光領域５ｂＬは、左可視領域５ａＬを除く領域である。図４において、左眼画像を表示する複数のサブピクセルには符号「Ｌ」が付され、右眼画像を表示する複数のサブピクセルには符号「Ｒ」が付されている。

図５の例では、それぞれの右可視領域５ａＲには、複数のサブピクセルＰ６〜Ｐ８の全部と、複数のサブピクセルＰ５およびＰ１のそれぞれ半分とが含まれている。右減光領域５ｂＲは、右可視領域５ａＲを除く領域である。図５において、左眼画像を表示する複数のサブピクセルには符号「Ｌ」が付され、右眼画像を表示する複数のサブピクセルには符号「Ｒ」が付されている。

図４および図５の例では、表示パネル５の各サブピクセル群Ｐｇに含まれる複数のサブピクセルＰ１〜Ｐ４に左眼画像が表示され、複数のサブピクセルＰ５〜Ｐ８に右眼画像が表示されている。この場合、左可視領域５ａＬ全体の８７．５％に左眼画像を表示する複数のサブピクセルＰが含まれ、１２．５％に右眼画像を表示する複数のサブピクセルＰが含まれる。右可視領域５ａＲ全体の８７．５％に右眼画像を表示する複数のサブピクセルＰが含まれ、１２．５％に左眼画像を表示する複数のサブピクセルＰが含まれる。これにより、利用者の左眼は右眼画像より多くの左眼画像を視認し易く、右眼は左眼画像より多くの右眼画像を視認し易くなる。このため、利用者は、３次元画像を視認しうる。

上述した第１線分ＢＬ１の長さＬ１、およびバリアピッチＢｐは、眼が原点位置ＥＰ０にあるときに、クロストークの量が３次元表示装置２に要求されている最低量となるようにも規定されてよい。原点位置ＥＰ０は、表示パネル５が基準状態であるときに、左可視領域５ａＬに含まれる右眼画像が最も少なく、右可視領域５ａＲに含まれる左眼画像が最も少なくなる眼の位置である。表示パネル５の基準状態は、複数のサブピクセル群Ｐｇにそれぞれ含まれる、連続する所定のｍ個（ｍ≦ｎ）のサブピクセルに左眼画像が表示され、残りのセブピクセルのうちのｍ個のサブピクセルに右眼画像が表示されている状態である。

図４および図５は、基準状態にある表示パネル５を示しており、複数のサブピクセルＰ１〜Ｐ４に左眼画像が表示され、複数のサブピクセルＰ５〜Ｐ８に右眼画像が表示されている。このとき、左可視領域５ａＬに、左眼画像を表示する複数のサブピクセルＰ２およびＰ３の全体、ならびに複数のサブピクセルＰ１およびＰ４の８７．５％と、右眼画像を表示する複数のサブピクセルＰ５およびＰ８の１２．５％とが含まれている。右可視領域５ａＲに、右眼画像を表示する複数のサブピクセルＰ６およびＰ７の全体、ならびに複数のサブピクセルＰ５およびＰ８の８７．５％と、左眼画像を表示する複数のサブピクセルＰ４およびＰ１の１２．５％とが含まれている。このような構成において、３次元表示装置２は、眼が原点位置ＥＰ０にあるときに、クロストークの最低量が６．２５％であるという要求を満たすことができる。眼の位置と、可視領域５ａに含まれる複数のサブピクセルＰに表示される画像の種別との関係については、追って詳細に説明する。

コントローラ７は、３次元表示システム１００の各構成要素に接続され、各構成要素を制御しうる。コントローラ７によって制御される構成要素は、表示パネル５を含む。コントローラ７は、例えばプロセッサとして構成される。コントローラ７は、１以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、および特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ：Application SpecificIntegrated Circuit）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでよい。コントローラ７は、１つまたは複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on-a-Chip）、およびＳｉＰ（System In a Package）のいずれかであってよい。コントローラ７は、記憶部を備え、記憶部に各種情報、または３次元表示システム１００の各構成要素を動作させるためのプログラム等を格納してよい。記憶部は、例えば半導体メモリ等で構成されてよい。記憶部は、コントローラ７のワークメモリとして機能してよい。

ここで、コントローラ８が実行する処理について、図６〜図８を参照して詳細に説明する。

コントローラ８は、取得部３によって取得された瞳の位置に基づいて、表示パネル５の各サブピクセルＰに表示させる画像の種別を制御するように構成される。画像の種別は、左眼画像及び右眼画像のいずれであるかを表す。

コントローラ９は、取得部３によって取得した瞳の位置ＥＰの、原点位置ＥＰ０からの水平方向における距離ｄを算出するように構成される。原点位置ＥＰ０は、基準状態において、左可視領域５ａＬに含まれる右眼画像が最も少なく、右可視領域５ａＲに含まれる左眼画像が最も少なくなる眼の位置である。

ここでの説明において参照する図６〜図８の例では、表示パネル５が、複数のサブピクセルＰ１〜Ｐ４に左眼画像が表示され、複数のサブピクセルＰ５〜Ｐ８に右眼画像が表示されている基準状態にある。図６〜図８では、左眼画像を表示する複数のサブピクセルには符号「Ｌ」が付され、右眼画像を表示する複数のサブピクセルには符号「Ｒ」が付されている。

眼が、図６に示すような原点位置に位置する場合の左可視領域５ａＬ０には、図７に示すように、複数のサブピクセルＰ２およびＰ３の全部と、複数のサブピクセルＰ１およびＰ４の８７．５％と、複数のサブピクセルＰ５およびＰ８の１２．５％とが含まれている。眼が原点位置にあるときに、右可視領域５ａＲ０には、図８に示すように複数のサブピクセルＰ６および７の全部と、複数のサブピクセルＰ５およびＰ８の８７．５％と、複数のサブピクセルＰ４およびＰ１の１２．５％とが含まれている。

コントローラ９は、距離ｄが、式（５）を満たすようなｋを判定するように構成される。コントローラ９は、各サブピクセルに表示させていた種別の画像を、当該サブピクセルＰから、瞳の変位方向とは反対方向にｋ個ずれた位置に配置されているサブピクセルＰに表示させる。
（２ｋ−１）×Ｅ／２ｎ≦ｄ＜（２ｋ＋１）×Ｅ／２ｎ （５）

図６の例では、距離ｄがＥ／８未満である場合、すなわち、瞳が原点位置ＥＰ０から境界位置ＥＰ１までの間に位置する場合、コントローラ９は、ｋ＝０であると判定するように構成される。境界位置ＥＰ１は、原点位置ＥＰ０から水平方向に距離Ｅ／８ずれた位置である。

瞳が水平方向に変位するにつれて、左可視領域５ａＬは、瞳の変位方向と反対方向に移動し、瞳が距離Ｅ／８ずれたときの左可視領域５ａＬ１に含まれる複数のサブピクセルＰ１およびＰ８の部分は減少し、複数のサブピクセルＰ４およびＰ５の部分は増加する。コントローラ９は、左可視領域５ａＬが水平方向にずれて、左可視領域５ａＬの面積全体における、右眼画像を表示している複数のサブピクセルＰ（図７の例では、Ｐ５およびＰ８）の部分の面積の割合が所定値（図７の例では、１２．５％）以下である限り、各サブピクセルに表示させる画像の種別を変更しない。

このとき、瞳が水平方向に変位するにつれて、右可視領域５ａＲは、瞳の変位方向と反対方向に移動し、瞳が距離Ｅ／８ずれたときの右可視領域５ａＲ１に含まれる複数のサブピクセルＰ４およびＰ５の部分が減少し、複数のサブピクセルＰ８およびＰ１の部分が増加する。したがって、コントローラ９は、右可視領域５ａＬが水平方向にずれて、右可視領域５ａＲの面積全体に対する、左眼画像を表示している複数のサブピクセルＰ（図８の例では、Ｐ１およびＰ４）の部分の面積の割合が所定値（図８の例では、１２．５％）以下である限り、各サブピクセルに表示させる画像の種別を変更しないことになる。

これにより、原点位置ＥＰ０から境界位置ＥＰ１までの各位置において、コントローラ９が画像の種別を制御する範囲内で、左眼の瞳が視認する右眼画像は最も少なく、右眼の瞳が視認する左眼画像は最も少なくなっている。したがって原点位置ＥＰ０から境界位置ＥＰ１までの各位置において、瞳はクロストークが最も低減されている状態で視差画像を視認しうる。

距離ｄが、Ｅ／８以上であり、３Ｅ／８未満である場合、すなわち、瞳が境界位置ＥＰ１から境界位置ＥＰ２までの間に位置する場合、コントローラ９は、ｋ＝１であると判定するように構成される。境界位置ＥＰ２は、原点位置ＥＰ０から水平方向に距離３Ｅ／８ずれた位置である。瞳が境界位置ＥＰ１に位置する場合の左可視領域５ａＬ１には、複数のサブピクセルＰ２〜Ｐ４の全部と、複数のサブピクセルＰ１およびＰ５の半分とが含まれる。瞳が境界位置ＥＰ１に位置する場合の右可視領域５ａＲ１には、複数のサブピクセルＰ６〜Ｐ８の全部と、複数のサブピクセルＰ５およびＰ１の半分とが含まれる。瞳が原点位置ＥＰ０からさらに離れる方向に変位すると、左可視領域５ａＬに含まれ、右眼画像を表示する複数のサブピクセルＰ５およびＰ６の部分は増加する。右可視領域５ａＲに含まれ、左眼画像を表示する複数のサブピクセルＰ１およびＰ２の部分はさらに増加する。

ここで、コントローラ９は、瞳が原点位置ＥＰ０に位置するときに各サブピクセルに表示させていた種別の画像を、当該サブピクセルＰから、瞳の変位方向とは反対方向に１個ずれた位置に配置されている各サブピクセルＰに表示させる。すなわち、コントローラ９は、複数のサブピクセルＰ１〜Ｐ８に表示されていた種別の画像を、それぞれサブピクセルＰ２〜Ｐ８、およびＰ１に表示させる。本例では、コントローラ９は、複数のサブピクセルＰ２〜Ｐ５に左眼画像を表示させ、複数のサブピクセルＰ６〜Ｐ８、およびＰ１に右眼画像を表示させる。これにより、境界位置ＥＰ１から境界位置ＥＰ２までの各位置において、コントローラ９が画像の種別を制御する範囲内で、左眼が視認する右眼画像は最も少なく、右眼の瞳が視認する左眼画像が最も少なくなり、これによりクロストークが低減されうる。

距離ｄが、３Ｅ／８以上であり、５Ｅ／８未満である場合、すなわち、瞳が、境界位置ＥＰ２と、境界位置ＥＰ３との間に位置する場合、コントローラ９は、ｋ＝２であると判定するように構成される。境界位置ＥＰ３は、原点位置ＥＰ０から水平方向に距離５Ｅ／８ずれた位置である。瞳が境界位置ＥＰ２に位置する場合の左可視領域５ａＬ２には、複数のサブピクセルＰ３〜Ｐ５の全部と、複数のサブピクセルＰ２およびＰ６の半分とが含まれる。瞳が境界位置ＥＰ２に位置する場合の右可視領域５ａＲ２には、複数のサブピクセルＰ７、Ｐ、８およびＰ１の全部と、複数のサブピクセルＰ６およびＰ２の半分とが含まれる。瞳が原点位置ＥＰ０からさらに離れる方向に変位すると、左可視領域５ａＬに含まれ、右眼画像を表示する複数のサブピクセルＰ６およびＰ７の部分は増加する。右可視領域５ａＲに含まれ、左眼画像を表示する複数のサブピクセルＰ２およびＰ３の部分は増加する。

ここで、コントローラ９は、瞳が原点位置ＥＰ０に位置するときに各サブピクセルに表示させていた種別の画像を、当該サブピクセルＰから、瞳の変位方向とは反対方向に２個ずれた位置に配置されている各サブピクセルＰに表示させる。すなわち、コントローラ９は、複数のサブピクセルＰ１〜Ｐ８に表示されていた種別の画像を、それぞれサブピクセルＰ３〜Ｐ８、Ｐ１、およびＰ２に表示させる。本例では、コントローラ９は、複数のサブピクセルＰ３〜Ｐ６に左眼画像を表示させ、複数のサブピクセルＰ７、Ｐ８、Ｐ１、およびＰ２に右眼画像を表示させる。これにより、境界位置ＥＰ２から境界位置ＥＰ３までの各位置において、コントローラ９が画像の種別を制御する範囲内で、左眼が視認する右眼画像は最も少なく、右眼の瞳が視認する左眼画像が最も少なくなり、これによりクロストークが低減されうる。

以上で説明したように、本実施形態によれば、複数の減光部６１における複数の透光部６２との境界線は、第１方向ｄｒ１に延びる第１線分ＢＬ１と、第１方向ｄｒ１とは異なる、第１方向に面内で直交する方向に対して、互いに異なる、０度ではない角度をなす第２方向ｄｒ２および第３方向ｄｒ３にそれぞれ延びる第２線分および第３線分を含む。したがって、複数の減光部６１と、複数の透光部６２との境界は、パララックスバリア６のいずれかの端から他の端まで直線状に延びることはない。このため、利用者は、複数の減光部６０２は、当該パララックスバリアの一の端部から他の端部まで鉛直方向から０°でない所定方向に直線状に伸びている従来のパララックスバリア６０に比べて、バリアスジを視認し難くなる。したがって、利用者は、本来、視認すべき対象となる視差画像を快適に視認することができる。

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形および変更が可能である。例えば、実施形態および実施例に記載の複数の構成ブロックを１つに組合せたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

上述した実施形態では、表示パネル５の複数の区画領域は、第１方向と、第１方向に表示パネル５の面内で直交する方向とに区画された領域である。しかし、表示パネル５の複数の区画領域は、第１方向、および第１方向に表示パネル５の面内で直交する方向ではない方向で区画された領域であってよい。

例えば、図９に示すように、複数の区画領域は、複数の第１区画領域ｓｃｔ１と複数の第２区画領域ｓｃｔ２とを含んでよい。複数の第１区画領域ｓｃｔ１は、第１方向および第２方向に区画された領域であってよい。複数の第２区画領域ｓｃｔ２は、第１方向および第３方向に区画された領域であってよい。第１方向、第２方向、および第３方向は、それぞれ上述した実施形態の第１方向、第２方向、および第３方向である。図９では、１つの第１区画領域ｓｃｔ１と１つの第２区画領域ｓｃｔ２にのみ符号が付されているが、符号が付されている第１区画領域ｓｃｔ１と同じ形状の区画領域は第１区画領域ｓｃｔ１であり、符号が付されている第２区画領域ｓｃｔ２と同じ形状の区画領域は第２区画領域ｓｃｔ１である。

このような構成において、表示パネル５が有する、互いに隣接するサブピクセルＰの境界は、パララックスバリア６における複数の減光部６１および複数の透光部６２の境界と同じ方向に延びる。したがって、複数の透光部６１の第１線分ＢＬ１、第２線分ＢＬ２、および第３線分ＢＬ３のそれぞれの長さを適宜設計することによって、図１０に示すように、基準状態において、左可視領域５ａＬに、複数のサブピクセルＰ１〜Ｐ４の全体が含まれ、複数のサブピクセルＰ５〜Ｐ８が全く含まれないようにされうる。同じく、図１１に示すように、基準状態において、右可視領域５ａＲに、複数のサブピクセルＰ５〜Ｐ８の全体が含まれ、複数のサブピクセルＰ１〜Ｐ４が全く含まれないようにされうる。このため、互いに隣接するサブピクセルＰの境界が、パララックスバリア６における複数の透光部６２および複数の減光部６１の境界と異なる方向に延びる場合に比べて、クロストークの最低量は低減されうる。

図１２に示すように、画像表示装置１は、ヘッドアップディスプレイシステム１００に搭載されうる。ヘッドアップディスプレイシステム１００は、ＨＵＤ（Head Up Display）１００ともいう。ＨＵＤ１００は、画像表示装置１と、光学部材１１０と、被投影面１３０を有する被投影部材１２０とを備える。ＨＵＤ１００は、画像表示装置１から射出される画像光を、光学部材１１０を介して被投影部材１２０に到達させる。ＨＵＤ１００は、被投影部材１２０で反射させた画像光を、利用者の左眼および右眼に到達させる。つまり、ＨＵＤ１００は、破線で示される光路１４０に沿って、画像表示装置１から利用者の左眼および右眼まで画像光を進行させる。利用者は、光路１４０に沿って到達した画像光を、虚像１５０として視認しうる。画像表示装置１は、利用者の左眼および右眼の位置に応じて表示を制御することによって、利用者の動きに応じて立体視を提供しうる。

図１３に示すように、画像表示装置１およびＨＵＤ１００は、移動体２０に搭載されてよい。ＨＵＤ１００の構成の一部は、移動体２０が備える他の装置または部品と兼用されてよい。例えば、移動体２０は、ウインドシールドを被投影部材１２０として兼用してよい。ＨＵＤ１００の構成の一部として兼用される、該移動体２０が備える他の装置または部品は、ＨＵＤモジュールと称されることがある。

表示パネル３としては、透過型の表示パネルに限られず、自発光型の表示パネル等他の表示パネルを使用することもできる。透過型の表示パネルは、液晶パネルの他に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）シャッター式の表示パネルを含む。自発光型の表示パネルは、有機ＥＬ（electro-luminescence）、および無機ＥＬの表示パネルを含む。表示パネル３として、自発光型の表示パネルを使用した場合、照射器２は不要となる。表示パネル３として、自発光型の表示パネルを使用した場合、第１パララックスバリア４および第２パララックスバリア６は、表示パネル３の画像光が射出される側に位置する。

本開示における「移動体」には、車両、船舶、航空機を含む。本開示における「車両」には、自動車および産業車両を含むが、これに限られず、鉄道車両および生活車両、滑走路を走行する固定翼機を含めてよい。自動車は、乗用車、トラック、バス、二輪車、およびトロリーバス等を含むがこれに限られず、道路上を走行する他の車両を含んでよい。産業車両は、農業および建設向けの産業車両を含む。産業車両には、フォークリフト、およびゴルフカートを含むがこれに限られない。農業向けの産業車両には、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、および芝刈り機を含むが、これに限られない。建設向けの産業車両には、ブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、およびロードローラを含むが、これに限られない。車両は、人力で走行するものを含む。なお、車両の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。本開示における船舶には、マリンジェット、ボート、タンカーを含む。本開示における航空機には、固定翼機、回転翼機を含む。

１ 検出装置
２ ３次元表示装置
３ 取得部
４ 照射器
５ 表示パネル
６ パララックスバリア
７ コントローラ
１０ ３次元表示システム
２０ 移動体
５１ａ 可視領域
５１ａＬ 左可視領域
５１ａＲ 右可視領域
５１ｂＬ 左減光領域
５１ｂＬ 右減光領域
６１ 減光部
６２ 透光部
１００ ヘッドアップディスプレイ
１１０ 光学部材
１２０ 被投影部材
１３０ 被投影面
１４０ 光路
１５０ 虚像
Ａ アクティブエリア
ＢＬ１ 第１線分
ＢＬ２ 第２線分
ＢＬ３ 第３線分

Claims (7)

1. 互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示する複数のサブピクセルを有する表示パネルから出射された、前記視差画像の画像光の光線方向を規定するように構成された面を有するパララックスバリアであって、
   第１値未満の透過率で前記画像光を透過させるように構成された複数の減光部と、
   前記複数の減光部によって区画された、前記第１値より大きい第２値以上の透過率で前記画像光を透過させるように構成された複数の透光部と、
   を備え、
   前記複数の減光部の各々における前記透光部との境界線は、前記視差の方向である第１方向に延びる第１線分と、第２方向に延びる第２線分と、第３方向に延びる第３線分とを含み、
   前記第１方向、前記第２方向、および前記第３方向は互いに異なる、パララックスバリア。
2. 前記第２角度の絶対値は、前記第１角度の絶対値と同じである、請求項１に記載のパララックスバリア。
3. 前記第２線分および前記第３線分を前記第１方向に直交する方向に投影した線分の少なくとも１つの長さは、前記複数のサブピクセルの前記第１方向に直交する方向の長さに基づく長さである、請求項１または２に記載のパララックスバリア。
4. 表示パネルと、パララックスバリアと、を備える３次元表示装置であって、
   前記表示パネルは、互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示して、前記視差画像に対応する画像光を出射するように構成された複数のサブピクセルを有し、
   前記パララックスバリアは、前記画像光の光線方向を規定する面を有するパララックスバリアであって、
   第１値未満の透過率で前記画像光を透過させるように構成された複数の減光部と、
   前記複数の減光部によって区画された、前記第１値より大きい第２値以上の透過率で前記画像光を透過させる複数の透光部と、を含み、
   前記複数の減光部の各々における前記透光部との境界線は、前記視差の方向である第１方向に延びる第１線分と、第２方向および第３方向にそれぞれ延びる第２線分および第３線分とを含み、前記第１方向、前記第２方向、および前記第３方向は互いに異なる、３次元表示装置。
5. 表示パネルと、パララックスバリアとを含む３次元表示装置と、検出装置とを備える３次元表示システムであって、
   前記検出装置は、前記３次元表示装置の利用者の眼の位置を検出し、
   前記３次元表示装置は、表示パネルと、パララックスバリアと、コントローラとを含み、
   前記表示パネルは、互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示して、前記視差画像に対応する画像光を出射するように構成された複数のサブピクセルを有し、
   前記パララックスバリアは、前記画像光の光線方向を規定するように構成された面を有するパララックスバリアであって、第１値未満の透過率で前記画像光を透過させるように構成された複数の減光部と、前記複数の減光部によって区画された、前記第１値より大きい第２値以上の透過率で前記画像光を透過させるように構成された複数の透光部と、を有し、
   前記複数の減光部の各々における前記透光部との境界線は、前記視差の方向である第１方向に延びる第１線分と、第２方向に延びる第２線分と、第３方向に延びる第３線分とを含み、前記第１方向、前記第２方向、および前記第３方向は互いに異なり、
   前記コントローラは、前記検出装置によって検出された前記眼の位置に基づいて、前記表示パネルを制御する３次元表示システム。
6. ３次元表示装置と、被投影部材とを備えるヘッドアップティスプレイであって、
   前記３次元表示装置は、表示パネルと、パララックスバリアとを含み、
   前記表示パネルは、互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示して、前記視差画像に対応する画像光を出射するように構成された複数のサブピクセルを有し、
   前記パララックスバリアは、前記画像光の光線方向を規定するように構成された面を有するパララックスバリアであって、第１値未満の透過率で前記画像光を透過させるように構成された複数の減光部と、前記複数の減光部によって区画された、前記第１値より大きい第２値以上の透過率で前記画像光を透過させるように構成された複数の透光部と、を有し、
   前記複数の減光部の各々における前記透光部との境界線は、前記視差の方向である第１方向に延びる第１線分と、第２方向に延びる第２線分と、第３方向に延びる第３線分とを含み、前記第１方向、前記第２方向、および前記第３方向は互いに異なり、 前記被投影部材は、前記３次元表示装置から射出された前記画像光を、利用者の眼の方向に反射させるヘッドアップディスプレイ
7. ３次元表示装置と、被投影部材とを含むヘッドアップティスプレイを備える移動体であって、
   前記３次元表示装置は、表示パネルと、パララックスバリアとを含み、
   前記表示パネルは、互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示して、前記視差画像に対応する画像光を出射するように構成された複数のサブピクセルを有し、
   前記パララックスバリアは、前記画像光の光線方向を規定するように構成された面を有するパララックスバリアであって、第１値未満の透過率で前記画像光を透過させるように構成された複数の減光部と、前記複数の減光部によって区画された、前記第１値より大きい第２値以上の透過率で前記画像光を透過させるように構成された複数の透光部と、を有し、
   前記複数の減光部の各々における前記透光部との境界線は、前記視差の方向である第１方向に延びる第１線分と、第２方向に延びる第２線分と、第３方向に延びる第３線分とを含み、前記第１方向、前記第２方向、および前記第３方向は互いに異なり、
   前記被投影部材は、前記３次元表示装置から射出された前記画像光を、利用者の眼の方向に反射させる移動体。

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