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
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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。
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)
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)
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)
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)
(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
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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 - 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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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019176185A JP2021056255A (ja) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | 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 |
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