JP7337158B2 - 3次元表示装置、3次元表示システム、および移動体 - Google Patents

3次元表示装置、3次元表示システム、および移動体 Download PDF

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Description

本開示は、3次元表示装置、3次元表示システム、および移動体に関する。
従来技術の一例は、特許文献1に記載されている。
特開2001-166259号公報
本開示の3次元表示装置は、表示パネルと、シャッタパネルと、取得部と、入力部と、コントローラと、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複数のサブピクセルを有する。前記シャッタパネルは、前記視差画像の画像光の光線方向を規定する。前記取得部は、利用者の周囲環境の照度を取得する。前記入力部は、前記利用者の瞳の位置を入力する。前記コントローラは、前記照度に基づいて、前記複数のサブピクセルの一部に黒画像を表示させる。前記コントローラは、原点位置を判定する。前記原点位置は、前記利用者の両眼の瞳を通る線分に沿う方向である眼間方向において、前記利用者の各眼の瞳がそれぞれ視認する、前記表示パネル上の可視領域の中心が、それぞれ前記複数のサブピクセルのうちの、前記可視領域に対応する第1画像または第2画像を表示している連続したサブピクセルによって構成される部分の中心に一致する、瞳の位置である。前記コントローラは、前記原点位置からの前記眼間方向における瞳の変位に基づいて、前記表示パネルを制御する。
本開示の3次元表示装置は、表示パネルと、シャッタパネルと、取得部と、入力部と、コントローラと、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複数のサブピクセルを有する。前記シャッタパネルは、前記視差画像の画像光の光線方向を規定する。前記取得部は、利用者の周囲環境の照度を取得する。前記入力部は、前記利用者の瞳の位置を入力する。前記コントローラは、前記照度に基づいて、前記シャッタパネルの前記状態を制御する。前記コントローラは、原点位置を判定する。前記原点位置は、前記利用者の両眼の瞳を通る線分に沿う方向である眼間方向において、前記利用者の各眼の瞳がそれぞれ視認する、前記表示パネル上の可視領域の中心が、それぞれ前記複数のサブピクセルのうちの、前記可視領域に対応する第1画像または第2画像を表示している連続したサブピクセルによって構成される部分の中心に一致する、瞳の位置である。前記コントローラは、前記照度に基づいて前記シャッタパネルの前記状態を制御する。前記コントローラは、前記状態と、前記原点位置からの前記瞳の変位とに基づいて、前記表示パネルを制御する。
本開示の3次元表示システムは、検出装置と、3次元表示装置とを備える。前記検出装置は、利用者の瞳の位置を検出する。前記3次元表示装置は、表示パネルと、シャッタパネルと、取得部と、入力部と、コントローラと、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複数のサブピクセルを有する。前記シャッタパネルは、前記視差画像の画像光の光線方向を規定する。前記取得部は、利用者の周囲環境の照度を取得する。前記入力部は、前記利用者の瞳の位置を入力する。前記コントローラは、前記照度に基づいて、前記複数のサブピクセルの一部に黒画像を表示させる。前記コントローラは、原点位置を判定する。前記原点位置は、前記利用者の両眼の瞳を通る線分に沿う方向である眼間方向において、前記利用者の各眼の瞳がそれぞれ視認する、前記表示パネル上の可視領域の中心が、それぞれ前記複数のサブピクセルのうちの、前記可視領域に対応する第1画像または第2画像を表示している連続したサブピクセルによって構成される部分の中心に一致する、瞳の位置である。前記コントローラは、前記原点位置からの前記眼間方向における瞳の変位に基づいて、前記表示パネルを制御する。
本開示の3次元表示システムは、検出装置と、3次元表示装置とを備える。前記検出装置は、利用者の瞳の位置を検出する。前記3次元表示装置は、表示パネルと、シャッタパネルと、取得部と、入力部と、コントローラと、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複数のサブピクセルを有する。前記シャッタパネルは、前記視差画像の画像光の光線方向を規定する。前記取得部は、利用者の周囲環境の照度を取得する。前記入力部は、前記利用者の瞳の位置を入力する。前記コントローラは、前記照度に基づいて、前記シャッタパネルの前記状態を制御する。前記コントローラは、原点位置を判定する。前記原点位置は、前記利用者の両眼の瞳を通る線分に沿う方向である眼間方向において、前記利用者の各眼の瞳がそれぞれ視認する、前記表示パネル上の可視領域の中心が、それぞれ前記複数のサブピクセルのうちの、前記可視領域に対応する第1画像または第2画像を表示している連続したサブピクセルによって構成される部分の中心に一致する、瞳の位置である。前記コントローラは、前記照度に基づいて前記シャッタパネルの前記状態を制御する。前記コントローラは、前記状態と、前記原点位置からの前記瞳の変位とに基づいて、前記表示パネルを制御する。
本開示の移動体は、検出装置と、3次元表示装置とを備える。前記検出装置は、利用者の瞳の位置を検出する。前記3次元表示装置は、表示パネルと、シャッタパネルと、取得部と、入力部と、コントローラと、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複数のサブピクセルを有する。前記シャッタパネルは、前記視差画像の画像光の光線方向を規定する。前記取得部は、利用者の周囲環境の照度を取得する。前記入力部は、前記利用者の瞳の位置を入力する。前記コントローラは、前記照度に基づいて、前記複数のサブピクセルの一部に黒画像を表示させる。前記コントローラは、原点位置を判定する。前記原点位置は、前記利用者の両眼の瞳を通る線分に沿う方向である眼間方向において、前記利用者の各眼の瞳がそれぞれ視認する、前記表示パネル上の可視領域の中心が、それぞれ前記複数のサブピクセルのうちの、前記可視領域に対応する第1画像または第2画像を表示している連続したサブピクセルによって構成される部分の中心に一致する、瞳の位置である。前記コントローラは、前記原点位置からの前記眼間方向における瞳の変位に基づいて、前記表示パネルを制御する。
本開示の移動体は、検出装置と、3次元表示装置とを備える。前記検出装置は、利用者の瞳の位置を検出する。前記3次元表示装置は、表示パネルと、シャッタパネルと、取得部と、入力部と、コントローラと、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複数のサブピクセルを有する。前記シャッタパネルは、前記視差画像の画像光の光線方向を規定する。前記取得部は、利用者の周囲環境の照度を取得する。前記入力部は、前記利用者の瞳の位置を入力する。前記コントローラは、前記照度に基づいて、前記シャッタパネルの前記状態を制御する。前記コントローラは、原点位置を判定する。前記原点位置は、前記利用者の両眼の瞳を通る線分に沿う方向である眼間方向において、前記利用者の各眼の瞳がそれぞれ視認する、前記表示パネル上の可視領域の中心が、それぞれ前記複数のサブピクセルのうちの、前記可視領域に対応する第1画像または第2画像を表示している連続したサブピクセルによって構成される部分の中心に一致する、瞳の位置である。前記コントローラは、前記照度に基づいて前記シャッタパネルの前記状態を制御する。前記コントローラは、前記状態と、前記原点位置からの前記瞳の変位とに基づいて、前記表示パネルを制御する。
本開示の3次元表示装置は、表示パネルと、シャッタパネルと、取得部と、入力部と、コントローラと、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複数のサブピクセルを有する。前記シャッタパネルは、前記視差画像の画像光の光線方向を規定する。前記取得部は、利用者の周囲環境の照度を取得する。前記入力部は、前記利用者の瞳の位置を入力する。前記コントローラは、前記照度に基づいて、前記複数のサブピクセルの一部に黒画像を表示させる。前記コントローラは、前記照度および前記瞳の位置に基づいて、前記視差画像の表示を制御する。
本開示の3次元表示装置は、表示パネルと、シャッタパネルと、取得部と、入力部と、コントローラと、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複数のサブピクセルを有する。前記シャッタパネルは、前記視差画像の画像光の光線方向を規定する。前記取得部は、利用者の周囲環境の照度を取得する。前記入力部は、前記利用者の瞳の位置を入力する。前記コントローラは、前記照度に基づいて、前記複数のサブピクセルの一部に黒画像を表示させる。前記コントローラは、当該黒画像の表示有無および前記瞳の位置に基づいて、前記視差画像の表示を制御する。
本開示の3次元表示装置は、表示パネルと、シャッタパネルと、取得部と、入力部と、コントローラと、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複数のサブピクセルを有する。前記シャッタパネルは、前記視差画像の画像光の光線方向を規定する。前記取得部は、利用者の周囲環境の照度を取得する。前記入力部は、前記利用者の瞳の位置を入力する。前記コントローラは、前記照度に基づいて、前記複数のサブピクセルの一部に黒画像を表示させる。前記コントローラは、前記照度に基づいて、前記視差画像の表示を変更する瞳の位置を変更する。
本開示の3次元表示装置は、表示パネルと、シャッタパネルと、取得部と、入力部と、コントローラと、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複数のサブピクセルを有する。前記シャッタパネルは、前記視差画像の画像光の光線方向を規定する。前記取得部は、利用者の周囲環境の照度を取得する。前記入力部は、前記利用者の瞳の位置を入力する。前記コントローラは、前記照度に基づいて、前記複数のサブピクセルの一部に黒画像を表示させる。前記コントローラは、当該黒画像の表示有無に基づいて、前記視差画像の表示を変更する瞳の位置を変更する。
本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
第1実施形態における3次元表示システムを鉛直方向から見た例を示す図である。 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に示すシャッタパネルを奥行方向から見た例を示す図である。 左眼が視認可能なサブピクセルを説明するための図である。 右眼が視認可能なサブピクセルを説明するための図である。 瞳径に応じた可視領域の変化を説明するための図である。 黒画像の表示に伴う可視領域の変化を説明するための図である。 瞳の位置に基づく制御の第1例を説明するための図である。 シャッタ領域の状態の変更に伴う可視領域の変化を説計するための図である。 瞳の位置に基づく制御の第2例を説明するための図である。 第2実施形態における3次元表示システムを鉛直方向から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10に示すHUDを搭載した移動体の例を示す図である。
[第1実施形態]
以下、本開示の第1実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
まず、本開示の3次元表示装置が基礎とする構成の3次元表示装置について説明する。
本開示の3次元表示装置が基礎とする構成の3次元表示装置として、眼鏡を用いずに3次元画像を表示するために、表示パネルから出射された画像光の一部を右眼に到達させ、表示パネルから出射された画像光の他の一部を左眼に到達させる光学素子を備える3次元表示装置が知られている。
しかしながら、利用者が視認する画像の周囲環境の照度の低下に伴い、クロストークが増加し、利用者は、表示パネルに表示されている3次元画像を適切に視認することできなくなることが発明者らによって見出された。
本開示は、利用者が視認する画像の周囲環境の照度が変化しても、利用者に3次元画像を適切に視認させることができる3次元表示装置、3次元表示システム、および移動体を提供する。
図1に示すように、本開示の第1実施形態にかかる3次元表示システム100は、照度センサ1と、検出装置2と、3次元表示装置3とを備える。
照度センサ1は、利用者の周囲環境の照度を検出してよい。照度センサ1は、検出した照度を3次元表示装置3に出力してよい。照度センサ1は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタを含んで構成されうる。
検出装置2は、利用者の左眼の瞳および右眼の瞳のいずれか一方の位置を検出し、3次元表示装置3に出力する。検出装置2は、例えば、カメラを備えてよい。検出装置2は、カメラによって利用者の顔を撮影してよい。検出装置2は、カメラの撮影画像から左眼の瞳および右眼の瞳の少なくとも一方の位置を検出してよい。検出装置2は、1個のカメラの撮影画像から、左眼の瞳および右眼の瞳の少なくとも一方の位置を3次元空間の座標として検出してよい。検出装置2は、2個以上のカメラの撮影画像から、左眼の瞳および右眼の瞳の少なくとも一方の位置を3次元空間の座標として検出してよい。
検出装置2は、カメラを備えず、装置外のカメラに接続されていてよい。検出装置2は、装置外のカメラからの信号を入力する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2は、カメラが映像信号を入力する入力端子を備えてよい。カメラを備えない検出装置2は、入力端子に入力された映像信号から左眼の瞳および右眼の瞳の少なくとも一方の位置を検出してよい。
検出装置2は、例えば、センサを備えてよい。センサは、超音波センサ又は光センサ等であってよい。検出装置2は、センサによって利用者の頭部の位置を検出し、頭部の位置に基づいて左眼の瞳および右眼の瞳の少なくとも一方の位置を検出してよい。検出装置2は、1個又は2個以上のセンサによって、左眼の瞳および右眼の瞳の少なくとも一方の位置を3次元空間の座標として検出してよい。
3次元表示装置3は、取得部4と、入力部5と、照射器6と、表示パネル7と、シャッタパネル8と、コントローラ9とを含んで構成される。
取得部4は、照度センサ1によって検出された照度を取得してよい。取得部4は、照度センサ1を有する種々の装置から照度を取得してよい。例えば、3次元表示装置3が移動体300に搭載されている場合、移動体300のヘッドライトは周囲の明るさに応じて点灯状態を制御されることがある。そのような場合、取得部4は、移動体300のヘッドライトを制御するECU(Electric Control Unit)から、移動体300に取付けられている照度センサが検出した照度を取得してよい。取得部4は、照度に代えてヘッドライトの点灯情報を取得してよい。
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。
入力部5は、検出装置2によって検出された瞳の位置を入力してよい。
照射器6は、表示パネル7を面的に照射しうる。照射器6は、光源、導光板、拡散板、拡散シート等を含んで構成されてよい。照射器6は、光源により照射光を出射し、導光板、拡散板、拡散シート等により照射光を表示パネル7の面方向に均一化する。そして、照射器6は均一化された光を表示パネル7の方に出射しうる。
表示パネル7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。表示パネル7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。表示パネル7として、自発光型の表示パネルを使用した場合、3次元表示装置3は照射器6を備えなくてよい。表示パネル7を液晶パネルとして説明する。図2に示すように、表示パネル7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、視差画像が表示される。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。左眼画像は、利用者の左眼(第1眼)に視認させるための画像である。右眼画像は、利用者の右眼(第2眼)に視認させるための画像である。区画領域は、格子状のブラックマトリックスにより第1方向、および第1方向に直交する第2方向に区画された領域である。第1方向は、利用者の両眼の瞳を通る線分に沿う方向である眼間方向である。第1方向および第2方向に直交する方向は第3方向と称される。本実施形態において、第1方向は水平方向とする。第2方向は鉛直方向とする。第3方向は奥行方向とする。しかし、第1方向、第2方向、および第3方向はそれぞれこれらに限られない。図面において、第1方向はx軸方向として表され、第2方向はy軸方向として表され、第3方向はz軸方向として表される。
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。1ピクセルは、1画素と称されうる。水平方向は、例えば、1ピクセルを構成する複数のサブピクセルが並ぶ方向である。鉛直方向は、表示パネル7の面内において水平方向に直交する方向である。
上述のようにアクティブエリアAに配列された複数のサブピクセルは、サブピクセル群Pgを構成する。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サブピクセルを含む。複数のサブピクセルPそれぞれの水平方向の長さであるサブピクセル長Hpは、互いに同一としてよい。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(n×b)個のサブピクセルP1~P(n×b)を含む。図2に示す例では、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。サブピクセル群Pgは、鉛直方向においては、水平方向に1サブピクセル分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、n=8、b=1の場合について説明する。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を含むサブピクセル群Pgが配置される。P1~P8を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。
サブピクセル群Pgは、後述するコントローラ9が左右の眼に画像を表示するための制御を行う最小単位である。全てのサブピクセル群Pgの同じ識別情報を有するサブピクセルP1~P(2×n×b)は、コントローラ9によって同時に制御される。コントローラ9が、サブピクセルP1に表示させる画像を左眼画像から右眼画像または後述する黒画像に切り替える場合、全てのサブピクセル群PgにおけるサブピクセルP1に表示させる画像は左眼画像から右眼画像または黒画像に同時的に切り替えられる。黒画像は、輝度が最低輝度に近い所定値(例えば、256階調での輝度10)より低い画像である。
シャッタパネル8は、図1に示したように、アクティブエリアAに沿う平面により形成され、アクティブエリアAから所定距離(ギャップ)g、離れて配置される。シャッタパネル8は、表示パネル7に対して照射器6の反対側に位置してよい。シャッタパネル8は、表示パネル7の照射器6側に位置してよい。
シャッタパネル8は、液晶シャッタで構成される。シャッタパネル8は、図3に示すように、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シャッタ領域sを有する。複数のシャッタ領域sそれぞれの水平方向の長さであるシャッタ領域長Hsは、互いに同一としてよい。シャッタパネル8が有する複数のシャッタ領域sはシャッタ領域群sgを構成する。シャッタ領域群sgは、水平方向および鉛直方向にそれぞれ所定数のサブピクセルを含む。具体的には、シャッタ領域群sgは、サブピクセル群Pgのサブピクセルの配列に対応して、鉛直方向にb個、水平方向にn個、連続して配列された(n×b)個のシャッタ領域s1~s(n×b)を含む。シャッタ領域群sgは、水平方向に繰り返して配列されている。シャッタ領域群sgは、鉛直方向においては、水平方向に1シャッタ領域分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、n=9、b=1の場合について説明する。図3に示すように、シャッタパネル8には、鉛直方向に1行、水平方向に9列、連続して配列された9個のシャッタ領域s1~s9を含むシャッタ領域群sgが配置される。s1~s9をシャッタ領域sの識別情報と呼ぶ。図3には、一部のシャッタ領域群sgに符号を付している。
各シャッタ領域sにおける光の透過率は、コントローラ9の制御に基づいて各シャッタ領域sに印加される電圧が変化することによって制御されうる。コントローラ9は、複数のシャッタ領域sのいくつかを透光状態に制御し、複数のシャッタ領域sのうちの残りを減光状態に制御する。これにより、図3に示すように、シャッタパネル8には、一部の領域を透光状態とした透光領域81が形成され、残りの一部の領域を減光状態とした減光領域82が形成される。透光領域81は、第1所定値以上の透過率で光を透過させてよい。第1所定値は、後述する第2所定値より高い。減光領域82は、第2所定値以下の透過率で光を透過させてよい。例えば、減光領域82は、シャッタパネル8に入射する光を遮って殆ど透過させない。第1所定値に対する第2所定値の比率は低いほどよい。第1所定値に対する第2所定値の比率は、一例では、1/100とすることできる。第1所定値に対する第2所定値の比率は、他の例では、1/1000とすることができる。
これにより、シャッタパネル8は、図1に示すように、サブピクセルから出射される画像光の伝播方向である光線方向を規定する。アクティブエリアAの一部のサブピクセルから出射した画像光は、透光領域81を透過して利用者の左眼の瞳に伝搬する。アクティブエリアAの他の一部のサブピクセルから出射した画像光は、透光領域81を透過して利用者の右眼の瞳に伝搬する。これにより、利用者の左眼の瞳は、アクティブエリアAの一部の領域である左可視領域7aL(第1可視領域)を視認し、利用者の右眼の瞳は、アクティブエリアAの異なる一部の領域である右可視領域7aR(第2可視領域)を視認する。以降において、左可視領域7aLおよび右可視領域7aRを「可視領域7a」ということがある。
次の式(1)から式(3)の関係が満たされている場合、左可視領域7aLと右可視領域7aRとが重なることはなく、かつ、左可視領域7aLでも右可視領域7aRでもない領域は存在しない。式(1)および式(2)におけるギャップgは、表示パネル7とシャッタパネル8との間の距離である。式(2)における透光領域長Bpoは、透光領域81の水平方向の長さである。式(1)および式(2)における適視距離Dは、利用者の右眼および左眼それぞれとシャッタパネル8との間の距離である。式(2)および式(3)における可視領域長xは、左可視領域7aLおよび右可視領域7aRそれぞれの水平方向の長さである。式(1)における眼間距離Eは、水平方向における左眼の瞳の中心と、右眼の瞳の中心との間の距離である。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。式(1)および式(2)における瞳径DPは、左眼および右眼それぞれの瞳の径である。

E+DP:D=Hp×n:g (1)
本実施形態では、適視距離D、サブピクセル長Hp、各サブピクセル群Pgに含まれる水平方向に配列されたサブピクセルPの数n、ギャップg、シャッタ領域長Hs、および各シャッタ領域群sgに含まれる水平方向に配列されたシャッタ領域sの数nは固定の値である。上述したように、シャッタパネル8が複数のシャッタ領域sにより構成され、各シャッタ領域sが透光状態又は減光状態のいずれかの状態に制御される構成において、透光領域長Bpoはシャッタ領域長Hsの整数倍の値である。瞳径DPが基準径DP0である場合の透光領域長Bpoである基準透光領域長Bpo0がシャッタ領域長Hsの整数倍となるように、シャッタ領域長Hs、および各シャッタ領域群sgに含まれる水平方向に配列されたシャッタ領域sの数nが規定されている。
瞳径DPが基準径DP0であり、瞳の水平方向における中心が、基準原点位置EP0に位置する場合、左可視領域7aLおよび右可視領域7aRそれぞれに左眼画像および右眼画像を表示させることによって、最も多くの画像光が各瞳に到達しつつ、クロストークが最も低減されうる。基準原点位置EP0は、瞳径DPが基準径DP0である場合に、水平方向に連続した所定のサブピクセルPの全部のみが左可視領域7aLに含まれ、連続した残りのサブピクセルPの全部のみが右可視領域7aRに含まれる、瞳の中心の位置としうる。以降の説明において、「瞳の水平方向における中心が位置する」ことを単に「瞳が位置する」ということがある。「瞳の水平方向における中心」を単に「瞳の中心」ということがある。「瞳の水平方向における位置」を単に「瞳の位置」ということがある。
具体的には、瞳が基準原点位置EP0に位置する場合、図4に示すように、左可視領域7aLには、アクティブエリアA上の、サブピクセルP1~P4が含まれ、左減光領域7bLには、アクティブエリアA上の、サブピクセルP5~P8が含まれる。瞳が基準原点位置に位置する場合、図5に示すように、右可視領域7aRには、アクティブエリアA上の、サブピクセルP5~P8が含まれ、右減光領域7bRには、アクティブエリアA上の、サブピクセルP1~P4が含まれる。右可視領域7aRは、左減光領域7bLであり、右減光領域7bRは、左可視領域7aLである。図4および図5において、左眼画像を表示するサブピクセルに符号「L」を付し、右眼画像を表示するサブピクセルに符号「R」をしている。
次に、瞳径DPが、基準径DP0より大きい場合の可視領域7aについて説明する。式(2)に示したように、瞳径DPが基準径DP0より大きい場合の可視領域長xは、瞳径DPが基準径DP0である場合の可視領域長x0に比べて長い。したがって、瞳がいずれの位置にあっても、例えば、図6に示すように、左可視領域7aLでもあり、右可視領域7aRでもある両可視領域7aLRが存在する。図6では、符号7aL、7aR、および7aLRは、それぞれ基準径DP0より大きい瞳径DPを有する瞳が基準原点位置EP0に位置するときの左可視領域、右可視領域、両可視領域を示している。図6の縮尺は、図を参照しての理解を容易にするために、図1の縮尺とは異なっている。図6において、複数のシャッタ領域sのうち、透光状態に制御されているシャッタ領域sは実線で示され、減光状態に制御されているシャッタ領域sは破線で示されている。
このため、仮に、両可視領域7aLRに左眼画像が表示されると、右眼の瞳が左眼画像を視認する。仮に、両可視領域7aLRに右眼画像が表示されると、左眼の瞳が右眼画像を視認する。したがって、瞳径DPが基準径DP0より大きい場合、瞳径DPが基準径DP0である場合に比べて、クロストークが増加する。そこで、本実施形態のコントローラ9は、このように、瞳径DPの増大に起因して増加するクロストークを低減させる。以降において、コントローラ9について詳細に説明する。
コントローラ9は、3次元表示装置3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9によって制御される構成要素は、表示パネル7およびシャッタパネル8を含む。コントローラ9は、例えばプロセッサとして構成される。コントローラ9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 Specific Integrated 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9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9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9のワークメモリとして機能してよい。
<第1例>
コントローラ9は、照度に基づいて、複数のサブピクセルPの一部に黒画像を表示させ、照度および瞳の位置に基づいて、視差画像の表示を制御する。具体的には、コントローラ9は、照度に基づいて、複数のサブピクセルPの一部に黒画像を表示させ、当該黒画像の表示有無および瞳の位置に基づいて、視差画像の表示を制御する。以降において、図7および図8を参照して、コントローラ9による黒画像の表示および視差画像の制御の第1例を詳細に説明する。図7および図8の縮尺は、図を参照しての理解を容易にするために、図1の縮尺とは異なっている。図7および図8において、複数のシャッタ領域sのうち、減光状態に制御されているシャッタ領域sは実線で示される。図7および図8において、複数のシャッタ領域sのうち、透光状態に制御されているシャッタ領域sは破線で示される。図7および図8において、左眼画像を表示するサブピクセルに符号「L」を付し、右眼画像を表示するサブピクセルに符号「R」を付している。図7および図8において、黒画像を表示するサブピクセルに符号「BK」を付している。
(瞳径の判定)
コントローラ9は、取得部4が照度を取得すると、照度に基づいて瞳径DPを判定する。例えば、コントローラ9は、照度に基づく演算によって瞳径DPを判定してよい。例えば、コントローラ9は、照度と瞳径DPとの関係を予め対応付けているテーブルを用いて瞳径DPを判定してよい。
(黒画像の表示)
コントローラ9は、瞳径DPに基づいて、複数のサブピクセルのうちの一部のサブピクセルに表示させる画像を左眼画像または右眼画像から黒画像に変更する。具体的には、コントローラ9は、瞳径DPに基づいて、両可視領域7aLRを判定する。コントローラ9は、両可視領域7aLRの水平方向における長さである両可視領域長x1の、サブピクセル長Hpに対する比率x1/Hpを算出する。
コントローラ9は、比率x1/Hpが第1比率以上であるか否かを判定する。コントローラ9は、比率x1/Hpが第1比率未満であると判定すると、いずれのサブピクセルに表示させる画像も左眼画像または右眼画像から黒画像に変更しない。コントローラ9は、比率x1/Hpが第1比率以上であると判定すると、両可視領域7aLRに第1比率以上が含まれるサブピクセルPのうちの一方側のサブピクセルPに表示させる画像を左眼画像または右眼画像から黒画像に変更する。第1比率は、クロストークおよび画像光の光量の観点から適宜決定されてよい。第1比率が低いほど、画像光の光量が低減されるが、クロストークは低減されうる。第1比率が高いほど、クロストークが増加するが、画像光の光量は増加しうる。
図7の例では、コントローラ9は、両可視領域7aLRに第1比率以上が含まれるサブピクセルP1およびP8のうち、サブピクセルP1に表示させる画像を左眼画像から黒画像に変更する。このとき、コントローラ9は、両可視領域7aLRに含まれるサブピクセルP4およびP5のうち、サブピクセルP1と同じ側に位置するサブピクセルP5に表示させる画像を右眼画像から黒画像に変更する。コントローラ9は、サブピクセルP8に表示させる画像を右眼画像から黒画像に変更し、サブピクセルP4に表示させる画像を左眼画像から黒画像に変更してもよい。
(原点位置の判定)
コントローラ9は、複数のサブピクセルPのうちの一部のサブピクセルPに表示させる画像を左眼画像または右眼画像から黒画像に変更すると、原点位置EP10を判定する。原点位置EP10は、可視領域7aの水平方向における中心が、当該可視領域7aに対応する種別の画像を表示している連続したサブピクセルによって構成される部分の中心に一致する、瞳の位置である。可視領域7aに対応する種別の画像とは、左可視領域7aLに対応する左眼画像、および右可視領域7aRに対応する右眼画像である。すなわち、原点位置EP10は、左可視領域7aLおよび右可視領域7aRの水平方向における中心が、それぞれ左眼画像および右眼画像を表示している連続したサブピクセルによって構成される部分の水平方向における中心に一致する、瞳の位置である。本例では、上述したように、一部のシャッタ領域sが透光状態から減光状態に変更されることにより、左可視領域7aLおよび右可視領域7aRがそれぞれ変更される。これに伴い、原点位置EP10は基準原点位置EP0からずれた位置となる。本例における、原点位置EP10は、基準原点位置EP0から水平方向にE/nずれた位置である。
図7の例では、瞳が基準原点位置EP0にある場合の左可視領域7aL0には、サブピクセルP1からP4の全部と、サブピクセルP5およびP8の一部が含まれている。左可視領域7aL0の中心は、左眼画像を表示している連続したサブピクセルP2~P4の水平方向における中心に一致しない。瞳が原点位置EP10にある場合の左可視領域7aL10には、サブピクセルP2~P4の全部と、サブピクセルP5およびP1の一部が含まれる。左可視領域7aL10に含まれる、サブピクセルP5およびP1の一部の水平方向の長さは同じである。このとき、左可視領域7aLの水平方向における中心は、左眼画像を表示している連続したサブピクセルP2~P4の水平方向における中心に一致する。
瞳が基準原点位置EP0にある場合の右可視領域7aR0には、サブピクセルP5からP8の全部と、サブピクセルP1およびP4の一部が含まれる。右可視領域7aR0の中心は、右眼画像を表示している連続したサブピクセルP6~P8の中心に一致しない。瞳が原点位置EP10にある場合の右可視領域7aR10には、サブピクセルP6~P8の全部と、サブピクセルP1およびP5の一部が含まれる。右可視領域7aR10に含まれる、サブピクセルP1およびP5の一部の水平方向の長さは同じである。右可視領域7aR10の中心は、右眼画像を表示している連続したサブピクセルP6~P8の中心に一致する。
(瞳の位置に基づく制御)
コントローラ9は、瞳の位置に基づいて表示パネル7を制御する。具体的には、コントローラ9は、照度によって変化する瞳径DPに基づいて複数のサブピクセルPの一部に黒画像を表示させ、境界位置を変更して画像を制御する。さらに具体的には、コントローラ9は、複数のサブピクセルPの一部に黒画像を表示させると、当該黒画像の表示有無に基づいて、境界位置を変更して画像を制御する。境界位置とは、コントローラ9が、瞳の位置が水平方向に変位するにあたって、左可視領域に含まれる右眼画像、および右可視領域に含まれる左眼画像が所定比率を超えないように視差画像の表示を変更するときの、瞳の位置である。以降において、境界位置の変更および境界位置に対する眼の位置に応じた画像の制御について詳細に説明する。
コントローラ9は、取得部4によって取得した瞳の位置の、原点位置EP10からの水平方向における距離dを算出する。コントローラ9は、距離dが、式(4)を満たすようなkを判定する。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。画像の種別は、左眼画像、右眼画像、または黒画像のいずれであるかを表す。
(2k-1)×E/n≦d<(2k+1)×E/n (4)
図8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EP10から境界位置EP11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。境界位置EP11は、原点位置EP10から水平方向に距離E/nずれた位置である。瞳が原点位置EP10に位置する場合の左可視領域7aL10には、サブピクセルP2~P4の全部と、サブピクセルP5およびP1の一部が含まれている。左可視領域7aL10に含まれる、サブピクセルP5およびP1の一部の水平方向の長さは同じである。右可視領域7aR10には、サブピクセルP6~P8の全部と、サブピクセルP1およびP5の一部が含まれている。右可視領域7aR10に含まれる、サブピクセルP1およびP5の一部の水平方向の長さは同じである。瞳が水平方向に変位するにつれて、左可視領域7aLは、瞳の変位方向と反対方向に移動し、左可視領域7aLに含まれるサブピクセルP5の部分が増加し、右可視領域7aRに含まれるサブピクセルP1の部分が増加する。コントローラ9は、左可視領域7aLが水平方向にずれる距離がサブピクセル長Hpの50%未満である限り、各サブピクセルに表示させる画像の種別を変更しない。これにより、原点位置EP10から境界位置EP11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EP10から境界位置EP11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EP11から境界位置EP12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。境界位置EP12は、原点位置EP10から水平方向に距離3E/nずれた位置である。瞳が境界位置EP11に位置する場合の左可視領域7aL11には、サブピクセルP2~P5の全部と、サブピクセルP6およびP1の一部とが含まれる。左可視領域7aL11に含まれる、サブピクセルP6およびP1の一部の水平方向の長さは同じである。瞳が境界位置EP11に位置する場合の右可視領域7aR11には、サブピクセルP6~P8、およびP1の全部と、サブピクセルP2およびP5の一部とが含まれる。右可視領域7aR11に含まれる、サブピクセルP2およびP5の一部の水平方向の長さは同じである。さらに、瞳が原点位置EP10から離れる方向に変位すると、左可視領域7aLに含まれ、右眼画像を表示するサブピクセルP6の部分は増加し、サブピクセルP6の全体が左可視領域7aLに含まれるようになる。右可視領域7aRに含まれ、左眼画像を表示するサブピクセルP2の部分は増加し、サブピクセルP2の全体が右可視領域7aRに含まれるようになる。瞳がさらに原点位置EP10から離れる方向に変位すると、左可視領域7aLに含まれ、右眼画像を表示するサブピクセルP7の部分は増加する。右可視領域7aRに含まれ、左眼画像を表示するサブピクセル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EP10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、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、サブピクセルP3~P5に左眼画像を表示させ、サブピクセルP7、P8、およびP1に右眼画像を表示させ、サブピクセルP6およびP2に黒画像を表示させる。これにより、境界位置11から境界位置EP12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EP12と、境界位置EP13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。境界位置EP13は、原点位置EP10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EP12に位置する場合の左可視領域7aL12には、サブピクセルP3~P6の全部と、サブピクセルP7およびP2の一部とが含まれる。左可視領域7aL12に含まれる、サブピクセルP7およびP2の一部の水平方向の長さは同じである。瞳が境界位置EP12に位置する場合の右可視領域7aR12には、サブピクセルP7、P8、P1、およびP2の全部と、サブピクセルP3およびP6の一部とが含まれる。右可視領域7aR12に含まれる、サブピクセルP3およびP6の一部の水平方向の長さは同じである。瞳が原点位置EP10からさらに離れる方向に変位すると、左可視領域7aLに含まれ、右眼画像を表示するサブピクセルP7の部分は増加し、サブピクセルP7の全体が左可視領域7aLに含まれるようになる。右可視領域7aRに含まれ、左眼画像を表示するサブピクセルP3の部分は増加し、サブピクセルP3の全体が右可視領域7aRに含まれるようになる。瞳がさらに原点位置EP10から離れる方向に変位すると左可視領域7aLに含まれ、右眼画像を表示するサブピクセルP8の部分は増加する。右可視領域7aRに含まれ、左眼画像を表示するサブピクセルP4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EP10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、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、サブピクセルP4~P6に左眼画像を表示させ、サブピクセルP8、P1、およびP2に右眼画像を表示させ、サブピクセルP7およびP3に黒画像を表示させる。これにより、境界位置12から境界位置EP13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。
第1例によれば、コントローラ9は、瞳径DPに基づいて、サブピクセルPの一部に黒画像を表示させることにより、利用者の左眼および右眼が、それぞれ視認する右眼画像および左眼画像が低減されうる。このとき画像光の光量の低下に伴う視認性の低下が懸念されるが、眼は、周辺の照度が低下するほど、少ない光量で画像を認識することができる。したがって、利用者は、瞳に到達する画像光の光量が少なくても、適切に3次元画像を視認することができる。
コントローラ9は、瞳の、原点位置EP10からの水平方向の距離に基づいて、各サブピクセルに表示させる画像の種別を変更する。このため、瞳は各位置において、最もクロストークの少ない状態で視差画像を視認することができる。
<第2例>
第2例では、コントローラ9は、瞳径DPと、瞳の位置に基づいて表示パネル7およびシャッタパネル8を制御する。以降において、図9および図10を参照して、コントローラ9による制御の第2例を詳細に説明する。図9および図10の縮尺は、図を参照しての理解を容易にするために、図1の縮尺とは異なっている。図9および図10において、複数のシャッタ領域sのうち、減光状態に制御されているシャッタ領域sは実線で示される。図9および図10において、複数のシャッタ領域sのうち、透光状態に制御されているシャッタ領域sは破線で示される。図9および図10において、複数のシャッタ領域sのうち、瞳径DPに基づいて、透光状態から減光状態に変更されるシャッタ領域sにはハッチを付している。図9および図10において、左眼画像を表示するサブピクセルに符号「L」を付し、右眼画像を表示するサブピクセルに符号「R」を付している。
(瞳径の判定)
まず、コントローラ9は、取得部4が照度を取得すると、照度に基づいて瞳径DPを判定してよい。コントローラ9が瞳径DPを判定する具体的な方法は、第1例と同じである。
(シャッタパネルの制御)
コントローラ9は、瞳径DPに基づいて、複数のシャッタ領域sのうちの一部のシャッタ領域sの状態(透光状態または減光状態)を変更する。具体的には、コントローラ9は、瞳径DPに基づいて、図6に示したような、両可視領域7aLRを判定する。コントローラ9は、瞳径DPが基準径DP0である場合に透光状態に制御されている複数のシャッタ領域sのうち、両可視領域7aLRから射出されて各瞳に向かう画像光が到達するシャッタ領域sの部分を判定する。コントローラ9は当該部分の水平方向における長さx2の、シャッタ領域長Hsに対する比率x2/Hsを算出する。コントローラ9は、当該比率x2/Hsが第2比率以上であるか否かを判定する。
コントローラ9は、比率x2/Hsが第2比率未満であると判定すると、いずれのシャッタ領域sの制御状態も変更しない。コントローラ9は、当該比率x2/Hsが第2比率以上であると判定すると、瞳径DPが基準径DP0である場合に透光状態に制御されている複数のシャッタ領域sのうち、両可視領域7aLRから射出されて瞳に向かう画像光が到達するシャッタ領域sの一方を透光状態から減光状態に変更する。第2比率は、クロストークおよび画像光の光量の観点から適宜決定されてよい。第2比率が低いほど、画像光の光量が低減されるが、クロストークは低減されうる。第2比率が高いほど、クロストークが増加するが、画像光の光量は増加しうる。
図9の例では、コントローラ9は、瞳径DPが基準径DP0である場合に透光状態に制御されている複数のシャッタ領域s1~s4のうち、両可視領域7aLRから射出されて瞳に向かう画像光がシャッタ領域s1およびs4に到達すると判定する。コントローラ9は、シャッタ領域s1およびs4にのうちの一方であるシャッタ領域s4を透光状態から減光状態に変更する。コントローラ9は、シャッタ領域s1およびs4にのうちの一方であるシャッタ領域s1を透光状態から減光状態に変更してよい。
これにより、照度が基準値以上である場合、コントローラ9は、透光領域長Bpoが4×Hp(第1領域長)となるように各シャッタ領域sを制御することになる。コントローラ9は、照度が基準値未満である場合、透光領域長Bpoが3×Hp(第2領域長)となるように各シャッタ領域sを制御することになる。基準値は、シャッタ領域長Hsに対する透光領域長Bpoの減少分ΔBpoの比率が第2比率となるような瞳径DPに対応する
照度である。
(原点位置の判定)
コントローラ9は、瞳径DPが基準径DP0である場合に透光状態に制御されている複数のシャッタ領域sのうち、両可視領域7aLRから射出されて瞳に向かう画像光が到達するシャッタ領域sを透光状態から減光状態に変更すると、原点位置EP10を判定する。原点位置EP10は、第1例で説明したように、可視領域7aの水平方向における中心が、当該可視領域7aに対応する種別の画像を表示している連続したサブピクセルによって構成される部分の中心に一致する、瞳の位置である。本例では、上述したように、一部のシャッタ領域sを透光状態から減光状態に変更することにより、左可視領域7aLおよび右可視領域7aRが変更される。これに伴い、原点位置EP10は基準原点位置EP0からずれた位置となる。本例における、原点位置EP10は、基準原点位置EP0から水平方向に可視領域7aが式(5)に示すΔxずれた位置となる、瞳の位置である。式(5)において、Bpo0およびx0は、それぞれ本例におけるコントローラ9の制御により、シャッタ領域sの一部が透光状態から減光状態に変更される前の透光領域長Bpoおよび可視領域長xである。式(5)において、Bpo1およびx1は、本例におけるコントローラ9の制御により、シャッタ領域sの一部が透光状態から減光状態に変更された後の透光領域長Bpoおよび可視領域長xである。
図9の例では、瞳が基準原点位置EP0にある場合の左可視領域7aL0には、サブピクセルP1~P3の全部と、サブピクセルP4およびP8の一部とが含まれている。左可視領域7aLの中心は、左眼画像を表示しているサブピクセルP1からP4の水平方向の中心に一致しない。瞳が原点位置EP10にある場合の左可視領域7aL10には、サブピクセルP1~P4の全部と、サブピクセルP5およびP8の一部とが含まれている。このとき、左可視領域7aLの中心は、左眼画像を表示している連続したサブピクセルP1~P4の中心に一致する。
瞳が基準原点位置EP0にある場合の右可視領域7aR0には、サブピクセルP5~P7の全部と、サブピクセルP8およびP4の一部とが含まれている。右可視領域7aR0の水平方向の中心は、右眼画像を表示しているサブピクセルP5からP8の水平方向の中心に一致しない。瞳が原点位置EP10にある場合の右可視領域7aR10には、サブピクセルP5~P8の全部と、サブピクセルP1およびP4の一部とが含まれている。右可視領域7aR10に含まれる、サブピクセルP1およびP4の一部の水平方向の長さは同じである。右可視領域7aR10の中心は、左眼画像を表示している連続したサブピクセルP5~P8の中心に一致する。
(瞳の位置に基づく制御)
コントローラ9は瞳の位置に基づいて表示パネル7を制御する。
コントローラ9は、取得部4によって取得した瞳の位置の、原点位置EP10からの水平方向における距離dを算出する。コントローラ9は、距離dを算出すると、距離dが、式(4)を満たすようなkを判定する。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。
図10の例を参照して詳細に説明すると、距離dがE/8未満である場合、すなわち、瞳が、原点位置EP10と、原点位置EP10から水平方向に距離E/8変位した境界位置EP11と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。瞳が原点位置EP10に位置する場合の左可視領域7aL10にはサブピクセルP1~P4の全体と、サブピクセルP5およびP8の一部とが含まれている。左可視領域7aL10に含まれる、サブピクセルP5およびP8の一部の水平方向の長さは同じである。右可視領域7aR10にはサブピクセルP5~P8の全体と、サブピクセルP1およびP4の一部とが含まれている。右可視領域7aR10に含まれる、サブピクセルP1およびP4の一部の水平方向の長さは同じである。瞳が水平方向に変位するにつれて、左可視領域7aLは、瞳の変位方向と反対方向に移動し、左可視領域7aLに含まれるサブピクセルP5の部分が増加する。瞳が水平方向に変位するにつれて、右可視領域7aRは、瞳の変位方向と反対方向に移動し、右可視領域7aRに含まれるサブピクセルP1の部分が増加する。コントローラ9は、左可視領域7aLが水平方向にずれる距離がサブピクセル長Hpの50%未満である限り、各サブピクセルに表示させる画像の種別を変更しない。これにより、原点位置EP10から境界位置EP11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右眼画像は最も少なくなっている。したがって原点位置EP10から境界位置EP11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EP11と、境界位置EP12と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。境界位置EP12は、原点位置EP10から水平方向に距離3E/nずれた位置である。瞳が境界位置EP11に位置する場合の左可視領域7aL11には、サブピクセルP2~P4の全部と、サブピクセルP5およびP1の一部とが含まれる。左可視領域7aL11に含まれる、サブピクセルP5およびP1の一部の水平方向の長さは同じである。瞳が境界位置EP11に位置する場合の右可視領域7aR11には、サブピクセルP6~P8の全部と、サブピクセルP1およびP5の一部とが含まれる。右可視領域7aR11に含まれる、サブピクセルP1およびP5の一部の水平方向の長さは同じである。さらに、瞳が原点位置EP10から離れる方向に変位すると、左可視領域7aLに含まれ、右眼画像を表示するサブピクセルP5の部分は増加し、サブピクセルP5の全体が左可視領域7aLに含まれるようになる。右可視領域7aRに含まれ、左眼画像を表示するサブピクセルP1の部分は増加し、サブピクセルP1の全体が右可視領域7aRに含まれるようになる。瞳がさらに原点位置EP10から離れる方向に変位すると、左可視領域7aLに含まれ、右眼画像を表示するサブピクセルP6の部分は増加する。右可視領域7aRに含まれ、左眼画像を表示するサブピクセルP2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EP10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、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、サブピクセルP3~P5に左眼画像を表示させ、サブピクセルP7、P8、およびP1に右眼画像を表示させ、サブピクセルP6およびP2に黒画像を表示させる。これにより、境界位置11から境界位置EP12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EP12と、境界位置EP13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。境界位置EP13は、原点位置EP10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EP12に位置する場合の左可視領域7aL12には、サブピクセルP3~P5の全部と、サブピクセルP2およびP6の一部と、が含まれる。左可視領域7aL12に含まれる、サブピクセルP2およびP6の一部の水平方向の長さは同じである。瞳が境界位置EP12に位置する場合の右可視領域7aR12には、サブピクセルP7、P8、およびP1の全部と、サブピクセルP6およびP2の一部とが含まれる。左可視領域7aR12に含まれる、サブピクセルP6およびP2の一部の水平方向の長さは同じである。さらに、瞳が原点位置EP10から離れる方向に変位すると、左可視領域7aLに含まれ、右眼画像を表示するサブピクセルP6の部分は増加し、サブピクセルP6の全体が左可視領域7aLに含まれるようになる。右可視領域7aRに含まれ、左眼画像を表示するサブピクセルP2の部分は増加し、サブピクセルP2の全体が右可視領域7aRに含まれるようになる。瞳がさらに原点位置EP10から離れる方向に変位すると、左可視領域7aLに含まれ、右眼画像を表示するサブピクセルP7の部分は増加する。右可視領域7aRに含まれ、左眼画像を表示するサブピクセル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EP10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、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、サブピクセルP4~P6に左眼画像を表示させ、サブピクセルP8、P1、およびP2に右眼画像を表示させ、サブピクセルP7およびP3に黒画像を表示させる。これにより、境界位置12から境界位置EP13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。
第2例によれば、コントローラ9は、瞳径DPの増加に基づいて、シャッタ領域sを透過状態から減光状態に変更するため、クロストークは低減されうる。このとき画像光の光量の低下に伴う視認性の低下が懸念されるが、眼は、周辺の照度が低下するほど、少ない光量で画像を認識することができる。したがって、利用者は、瞳に到達する画像光の光量が少なくても、適切に3次元画像を視認することができる。
コントローラ9は、瞳径DPに応じた原点位置EP10からの水平方向の距離に基づいて、各サブピクセルに表示させる画像の種別を変更する。このため、瞳は各位置において、最もクロストークの少ない状態で視差画像を視認することができる。
[第2実施形態]
以下、本開示の第2実施形態について、図面を参照して説明する。
図11に示すように、本開示の第2実施形態にかかる3次元表示システム110は、照度センサ1と、検出装置2と、3次元表示装置30とを備える。第2実施形態の照度センサ1および検出装置2は、それぞれ第1実施形態の照度センサ1および検出装置2と同じである。
第2実施形態の3次元表示装置30は、取得部4と、照射器6と、表示パネル7と、シャッタパネル8と、コントローラ9と、メモリ10とを含んで構成される。第2実施形態の取得部4、照射器6、表示パネル7、およびシャッタパネル8は、第1実施形態の取得部4、照射器6、表示パネル7、およびシャッタパネル8と同じである。第2実施形態のコントローラ9は、第1実施形態のコントローラ9と同じくプロセッサとして構成される。メモリ10は、画像制御情報およびシャッタ制御情報の少なくとも一方を含む制御情報を記憶する。
(第1例)
メモリ10は、画像制御情報を記憶する。第1例の画像制御情報は、照度と、瞳の位置と、各サブピクセルPに表示させる画像の種別とを対応付けている情報である。画像制御情報は、任意のプロセッサが、予め第1実施形態の第1例に示した方法により、照度および瞳の位置に基づいて各サブピクセルPに表示させる画像の種別(左眼画像、右眼画像、又は黒画像)を判定することによって生成されている。
このような構成において、コントローラ9は、取得部4が照度を取得し、入力部5が瞳の位置を入力すると、メモリ10に記憶されている画像制御情報において、照度に対応付けられている画像の種別をサブピクセルPごとに抽出する。コントローラ9は、各サブピクセルに抽出された種別の画像を表示させる。
第2実施形態の第1例によれば、第1実施形態の第1例と同じく、クロストークが低減され、これにより、利用者は、適切に3次元画像を視認することができる。第2実施形態の第1例によれば、コントローラ9は、メモリ10に記憶されている、照度および瞳の位置に対応した、各サブピクセルPに表示させる画像の種別を抽出すればよい。そのため、コントローラ9は、照度および瞳の位置に基づいて瞳径DP、左可視領域7aL1および右可視領域7aR1、ならびに各サブピクセルPに表示させる画像の種別を判定するための演算を行う必要がない。したがって、第2実施形態のコントローラ9の処理負荷は、第1実施形態のコントローラ9の処理負荷に比べて軽減されうる。
(第2例)
メモリ10は、画像制御情報およびシャッタ制御情報を記憶する。第3例の画像制御情報は、任意のプロセッサが、予め第1実施形態の第3例に示した方法により、照度および瞳の位置に基づいて各サブピクセルPに表示させる画像の種別を判定することによって生成されている。第3例のシャッタ制御情報は、任意のプロセッサが、予め第1実施形態の第3例に示した方法により、照度および瞳の位置に基づいて各シャッタ領域sの状態を判定することによって生成されている。
このような構成において、コントローラ9は、取得部4が照度を取得し、入力部5が瞳の位置を入力すると、メモリ10に記憶されている画像制御情報において、照度に対応付けられている画像の種別をサブピクセルPごとに抽出する。コントローラ9は、各サブピクセルPに抽出された種別の画像を表示させる。コントローラ9は、取得部4が照度を取得し、入力部5が瞳の位置を入力すると、シャッタ領域sを、メモリ10に記憶されているシャッタ制御情報において、当該シャッタ領域sについて照度に対応付けられている状態に制御する。
第2実施形態の第2例によれば、コントローラ9は、メモリ10に記憶されている、照度および瞳の位置に対応した、各サブピクセルに表示させる画像の種別および各シャッタ領域sの制御状態を抽出すればよい。そのため、コントローラ9は、照度および瞳の位置に基づいて瞳径DP、各サブピクセルに表示させる画像、および各シャッタ領域sの状態を判定するための演算を行う必要がない。したがって、コントローラ9の処理負荷は、第1実施形態のコントローラ9の処理負荷に比べて軽減されうる。
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。
上述の実施形態において、コントローラ9は、照度に基づいて表示パネル7に表示させる画像の大きさを制御してよい。例えば、コントローラ9は、照度が低くなるほど、画像の少なくとも一部が大きくなるように制御してよい。例えば、コントローラ9は、瞳径DPが大きくなるほど、画像に含まれるオブジェクトを大きくしてよい。
上述の実施形態において、コントローラ9は、照度に基づいて、表示パネル7に表示させる画像の輝度を制御してよい。例えば、コントローラ9は、瞳径DPが大きくなるほど、画像の輝度が高くなるように制御してよい。例えば、コントローラ9は、瞳径DPが大きくなるほど、画像に含まれるオブジェクトの輝度を高くしてよい。
図12に示すように、第1実施形態の3次元表示システム100は、ヘッドアップディスプレイシステム200に搭載され得る。ヘッドアップディスプレイシステム200は、HUD(Head Up Display)システム200ともいう。HUDシステム200は、3次元表示システム100と、反射器210と、光学部材220(反射光学素子)とを備える。HUDシステム200は、3次元表示システム100から射出される画像光を、反射器210を介して光学部材220に到達させる。光学部材220は、当該光学部材220に到達した画像光を利用者の両眼の瞳に向かって反射する。これにより、HUDシステム200は、光学部材220で反射させた画像光を、利用者の左眼および右眼それぞれの瞳に到達させる。つまり、HUDシステム200は、破線で示す光路230に沿って、3次元表示装置3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230に沿って到達した画像光を、虚像Vとして視認し得る。3次元表示装置3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得る。3次元表示システム100が、ヘッドアップディスプレイシステム200に搭載される構成において、照度センサ1は、利用者の眼が視認する画像である虚像Vの周囲環境の照度を検出する。同じく、第2実施形態の3次元表示システム110は、HUDシステム200に搭載され得る。
図13に示すように、第1実施形態の3次元表示システム100を搭載したHUDシステム200は、移動体300に搭載されてよい。HUDシステム200は、構成の一部を、当該移動体300が備える他の装置、部品と兼用してよい。例えば、移動体300は、ウインドシールドを光学部材220として兼用してよい。構成の一部を当該移動体300が備える他の装置、部品と兼用する場合、他の構成をHUDモジュールまたは3次元表示コンポーネントと呼びうる。同じく、第2実施形態の3次元表示システム110を搭載したHUDシステム200は、移動体300に搭載されてよい。
本開示の一実施形態によれば、利用者が視認する画像の周囲環境の照度が変化しても、利用者に3次元画像を適切に視認させることが可能となる。
本開示は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本開示の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本開示の範囲内のものである。
本開示において、各要件は、実行可能な動作を実行する。故に、本開示において、各要件が行う動作は、当該要件が当該動作を実行可能に構成されていることを意味しうる。本開示において、各要件が動作を実行する場合、当該要件が当該動作を実行可能なように構成されている、と適宜言い換えうる。本開示において、各要件が実行可能な動作は、当該要件を備える又は有する要件が当該動作を実行可能である、と適宜言い換えうる。本開示において、1つの要件が他の要件に動作を実行させる場合、当該1つの要件は、当該他の要件に当該動作を実行させることができるように構成されていることを意味しうる。本開示において、1つの要件が他の要件に動作を実行させる場合、当該1つの要件は、当該他の要件に当該動作を実行させることができるように、当該他の要件を制御するように構成されている、と言い換えうる。本開示において、各要件が実行する動作のうち請求の範囲に記載されていない動作は、非必須の動作であると理解しうる。
1 照度センサ
2 検出装置
3、30 3次元表示装置
4 取得部
5 入力部
6 照射器
7 表示パネル
7aL 左可視領域
7aR 右可視領域
7bL 左減光領域
7bR 右減光領域
7aLR 両可視領域
8 シャッタパネル
9 コントローラ
10 メモリ
81 透光領域
82 減光領域
100、110 3次元表示システム
200 ヘッドアップディスプレイシステム
210 反射器
220 光学部材
230 光路
300 移動体
A アクティブエリア
EP0 基準原点位置
EP10 原点位置
EP11~EP13 境界位置
V 虚像
Pg サブピクセル群
P、P1~P8 サブピクセル
sg シャッタ領域群
s、s1~s9 シャッタ領域

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と、
    前記視差画像の画像光の光線方向を規定するシャッタパネルと、
    利用者の周囲環境の照度を取得する取得部と、
    前記利用者の瞳の位置を入力する入力部と、
    コントローラと、を備え、
    前記コントローラは、
    前記照度に基づいて、前記複数のサブピクセルの一部に黒画像を表示させ、
    前記利用者の両眼の瞳を通る線分に沿う方向である眼間方向において、前記利用者の各眼の瞳がそれぞれ視認する、前記表示パネル上の可視領域の中心が、それぞれ前記複数のサブピクセルのうちの、前記可視領域に対応する第1画像または第2画像を表示している連続したサブピクセルによって構成される部分の中心に一致する、瞳の位置である原点位置を判定し、
    前記照度に基づいて前記瞳の瞳径を判定し、
    前記瞳径の大きさ、及び前記原点位置からの前記眼間方向における瞳の変位に基づいて、前記利用者の両眼の瞳が視認する、前記表示パネル上の両可視領域に位置するサブピクセルに、前記黒画像を表示させるように前記表示パネルを制御する、3次元表示装置。
  2. 前記コントローラは、前記照度に基づいて前記瞳の瞳径を判定し、前記瞳径に基づいて前記原点位置を判定する、請求項1に記載の3次元表示装置。
  3. 前記コントローラは、前記照度に基づいて、前記シャッタパネルの一部を透光状態から減光状態に変更する、請求項1または2に記載の3次元表示装置。
  4. 前記コントローラは、前記照度に基づいて前記瞳の瞳径を判定し、前記瞳径に基づいて、前記シャッタパネルの一部を透光状態から減光状態に変更する、請求項3に記載の3次元表示装置。
  5. 前記コントローラは、前記照度が基準値以上の場合、前記シャッタパネルにおいて透光状態に制御される部分の水平方向の長さである透光領域長を第1領域長にし、前記照度が前記基準値未満である場合、前記透光領域長を前記第1領域長より小さい第2領域長にする、請求項3または4に記載の3次元表示装置。
  6. 検出装置と、3次元表示装置とを備え、
    前記検出装置は、利用者の瞳の位置を検出し、
    前記3次元表示装置は、
    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と、
    前記視差画像の画像光の光線方向を規定するシャッタパネルと、
    利用者の周囲環境の照度を取得する取得部と、
    前記検出装置によって検出された、前記瞳の位置を入力する入力部と、
    コントローラと、を含み、
    前記コントローラは、
    前記照度に基づいて、前記複数のサブピクセルの一部に黒画像を表示させ、
    前記利用者の両眼の瞳を通る線分に沿う方向である眼間方向において、前記利用者の各眼の瞳がそれぞれ視認する、前記表示パネル上の可視領域の中心が、それぞれ前記複数のサブピクセルのうちの、前記可視領域に対応する第1画像または第2画像を表示している連続したサブピクセルによって構成される部分の中心に一致する、瞳の位置である原点位置を判定し、
    前記照度に基づいて前記瞳の瞳径を判定し、
    前記瞳径の大きさ、及び前記原点位置からの前記眼間方向における瞳の変位に基づいて、前記利用者の両眼の瞳が視認する、前記表示パネル上の両可視領域に位置するサブピクセルに、前記黒画像を表示させるように前記表示パネルを制御する、3次元表示システム。
  7. 検出装置と、3次元表示装置とを備え、
    前記検出装置は、利用者の瞳の位置を検出し、
    前記3次元表示装置は、
    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と、
    前記視差画像の画像光の光線方向を規定するシャッタパネルと、
    前記利用者の周囲環境の照度を取得する取得部と、
    前記利用者の瞳の位置を入力する入力部と、
    コントローラと、を含み、
    前記コントローラは、
    前記照度に基づいて、前記複数のサブピクセルの一部に黒画像を表示させ、
    前記利用者の両眼の瞳を通る線分に沿う方向である眼間方向において、前記利用者の各眼の瞳がそれぞれ視認する、前記表示パネル上の可視領域の中心が、それぞれ前記複数のサブピクセルのうちの、前記可視領域に対応する第1画像または第2画像を表示している連続したサブピクセルによって構成される部分の中心に一致する、瞳の位置である原点位置を判定し、
    前記照度に基づいて前記瞳の瞳径を判定し、
    前記瞳径の大きさ、及び前記原点位置からの前記眼間方向における瞳の変位に基づいて、前記利用者の両眼の瞳が視認する、前記表示パネル上の両可視領域に位置するサブピクセルに、前記黒画像を表示させるように前記表示パネルを少なくとも制御する、移動体。
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