WO2020241870A1 - 3次元表示装置、ヘッドアップディスプレイシステム、および移動体 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a three-dimensional display device, a head-up display system, and a moving body.
- Patent Document 1 An example of the prior art is described in Patent Document 1.
- the three-dimensional display device of the present disclosure includes a display panel, a shutter panel, an acquisition unit, and a controller.
- the display panel has a plurality of subpixels. Multiple subpixels display a parallax image.
- the parallax image includes a first image and a second image having parallax with each other.
- the shutter panel defines the light ray direction of the image light of the parallax image.
- the image light is emitted from the display panel.
- the acquisition unit is configured to acquire the illuminance of the surrounding environment of the image visually recognized by the user.
- the controller is configured to be able to determine the pupil diameter of the user based on the illuminance.
- the controller is configured to be able to control at least one of the display panel and the shutter panel based on the pupil diameter.
- the head-up display system of the present disclosure includes a three-dimensional display device.
- the three-dimensional display device includes a display panel, a shutter panel, an acquisition unit, and a controller.
- the display panel includes a plurality of subpixels. Multiple subpixels display a parallax image.
- the parallax image includes a first image and a second image having parallax with each other.
- the shutter panel defines the light ray direction of the image light of the parallax image.
- the image light is emitted from the display panel.
- the acquisition unit is configured to acquire the illuminance of the surrounding environment of the image visually recognized by the user.
- the controller is configured to be able to determine the pupil diameter of the user based on the illuminance.
- the controller is configured to be able to control at least one of the display panel and the shutter panel based on the pupil diameter.
- the mobile body of the present disclosure is equipped with a head-up display system.
- the head-up display system has a three-dimensional display device.
- the three-dimensional display device includes a display panel, a shutter panel, an acquisition unit, and a controller.
- the display panel includes a plurality of subpixels. Multiple subpixels display a parallax image.
- the parallax image includes a first image and a second image having parallax with each other.
- the shutter panel defines the light ray direction of the image light of the parallax image.
- the image light is emitted from the display panel.
- the acquisition unit is configured to acquire the illuminance of the surrounding environment of the image visually recognized by the user.
- the controller is configured to be able to determine the pupil diameter of the user based on the illuminance.
- the controller is configured to be able to control at least one of the display panel and the shutter panel based on the pupil diameter.
- a three-dimensional display device including an optical element for causing the light is known.
- the present disclosure provides a three-dimensional display device, a head-up display system, and a moving body that can appropriately make a user visually recognize a three-dimensional image even if the illuminance of the surrounding environment of the image visually recognized by the user changes. To do.
- the three-dimensional display system 100 includes an illuminance sensor 1 and a three-dimensional display device 2.
- the illuminance sensor 1 may detect the illuminance of the surrounding environment of the image visually recognized by the user. For example, the illuminance sensor 1 may detect the illuminance of the user's surrounding environment. The illuminance sensor 1 may output the detected illuminance to the three-dimensional display device 2.
- the illuminance sensor 1 may be configured to include a photodiode or a phototransistor.
- the three-dimensional display device 2 includes an acquisition unit 4, an irradiator 5, a display panel 6, a shutter panel 7, and a controller 8.
- the acquisition unit 4 may acquire the illuminance detected by the illuminance sensor 1.
- the three-dimensional display device 2 may include an illuminance sensor 1, and in such a configuration, the acquisition unit 4 may acquire the illuminance detected by the illuminance sensor 1 included in the three-dimensional display device 2.
- the acquisition unit 4 can acquire the illuminance from various devices having the illuminance sensor 1. For example, when the three-dimensional display device 2 is mounted on the moving body 300, the lighting state of the headlight of the moving body 300 may be controlled according to the ambient brightness. In such a case, the acquisition unit 4 may acquire the illuminance detected by the illuminance sensor attached to the moving body 300 from the ECU (Electric Control Unit) that controls the headlight of the moving body 300. The acquisition unit 4 may acquire the lighting information of the headlight instead of the illuminance.
- ECU Electronic Control Unit
- the "moving body” in the present disclosure includes vehicles, ships, and aircraft.
- Vehicles in the present disclosure include, but are not limited to, automobiles and industrial vehicles, and may include railroad vehicles, living vehicles, and fixed-wing aircraft traveling on runways.
- Automobiles include, but are not limited to, passenger cars, trucks, buses, motorcycles, trolley buses and the like, and may include other vehicles traveling on the road.
- Industrial vehicles include industrial vehicles for agriculture and construction.
- Industrial vehicles include, but are not limited to, forklifts and golf carts.
- Industrial vehicles for agriculture include, but are not limited to, tractors, cultivators, transplanters, binders, combines, and lawnmowers.
- Industrial vehicles for construction include, but are not limited to, bulldozers, scrapers, excavators, cranes, dump trucks, and road rollers. Vehicles include those that run manually. The classification of vehicles is not limited to the above. For example, an automobile may include an industrial vehicle capable of traveling on a road, and the same vehicle may be included in a plurality of categories. Vessels in the present disclosure include marine jets, boats and tankers. Aircraft in the present disclosure include fixed-wing aircraft and rotary-wing aircraft.
- the irradiator 5 can irradiate the display panel 6 in a plane.
- the irradiator 5 may include a light source, a light guide plate, a diffusion plate, a diffusion sheet, and the like.
- the irradiator 5 emits irradiation light by a light source, and makes the irradiation light uniform in the surface direction of the display panel 6 by a light guide plate, a diffusion plate, a diffusion sheet, or the like. Then, the irradiator 5 can emit the uniformed light toward the display panel 6.
- the display panel 6 a display panel such as a transmissive liquid crystal display panel can be adopted.
- the display panel 6 is not limited to the transmissive liquid crystal panel, and other display panels such as organic EL can be used.
- the three-dimensional display device 2 does not have to include the irradiator 5.
- the display panel 6 will be described as a liquid crystal panel.
- the display panel 6 has a plurality of compartmentalized areas on the active area A formed in a planar shape.
- the active area A displays a parallax image.
- the parallax image includes a left eye image (first image) and a right eye image (second image) having parallax with respect to the left eye image.
- the left eye image is an image for being visually recognized by the user's left eye (first eye).
- the right eye image is an image for being visually recognized by the user's right eye (second eye).
- the compartmentalized area is a region partitioned by a grid-like black matrix in the first direction and in the second direction orthogonal to the first direction.
- the direction orthogonal to the first direction and the second direction is referred to as a third direction.
- the first direction is the horizontal direction.
- the second direction is the vertical direction.
- the third direction is the depth direction.
- the first direction, the second direction, and the third direction are not limited to these, respectively.
- the first direction is represented as the x-axis direction
- the second direction is represented as the y-axis direction
- the third direction is represented as the z-axis direction.
- the active area A includes a plurality of sub-pixels arranged in a grid along the horizontal and vertical directions.
- Each subpixel corresponds to any color of R (Red), G (Green), and B (Blue), and one pixel can be configured by combining the three subpixels of R, G, and B as a set.
- One pixel can be referred to as one pixel.
- the horizontal direction is, for example, a direction in which a plurality of subpixels constituting one pixel are arranged.
- the vertical direction is a direction orthogonal to the horizontal direction in the plane of the display panel 6.
- the plurality of sub-pixels arranged in the active area A as described above constitute the sub-pixel group Pg.
- the sub-pixel group Pg includes a predetermined number of sub-pixels in the horizontal direction and the vertical direction, respectively.
- the subpixel group Pg includes b sub-pixels in the vertical direction, 2 ⁇ n in the horizontal direction, and (2 ⁇ n ⁇ b) consecutively arranged (2 ⁇ n ⁇ b) sub-pixels P1 to P (2 ⁇ n ⁇ b).
- the subpixel group Pg is repeatedly arranged in the horizontal direction.
- the subpixel group Pg is repeatedly arranged adjacent to a position shifted by one subpixel in the horizontal direction.
- a subpixel group Pg including 10 subpixels P1 to P10 arranged continuously in one row in the vertical direction and 10 columns in the horizontal direction is arranged.
- P1 to P10 are called subpixel identification information.
- some sub-pixel groups Pg are coded.
- the sub-pixel group Pg is the smallest unit in which the controller 8, which will be described later, controls to display an image on the left and right eyes.
- Subpixels P1 to P (2 ⁇ n ⁇ b) having the same identification information of all subpixel groups Pg are simultaneously controlled by the controller 8. For example, when the controller 8 switches the image displayed on the subpixel P1 from the left eye image to the right eye image or the black image described later, the controller 8 displays the image displayed on the subpixel P1 in all the subpixel group Pg from the left eye image to the right. It can be switched to an eye image or a black image at the same time.
- the shutter panel 7 is formed by a plane along the active area A, and is arranged at a predetermined distance (gap) g from the active area A.
- the shutter panel 7 may be located on the opposite side of the irradiator 5 with respect to the display panel 6.
- the shutter panel 7 may be located on the irradiator 5 side of the display panel 6.
- the shutter panel 7 is composed of a liquid crystal shutter. As shown in FIG. 3, the shutter panel 7 has a plurality of shutter regions s arranged in a grid pattern along the horizontal direction and the vertical direction. The horizontal length Hs and the vertical length in the plurality of shutter regions s may be the same as each other.
- the plurality of shutter regions s included in the shutter panel 7 form a shutter region group sg.
- the shutter region group sg includes a predetermined number of subpixels in the horizontal direction and the vertical direction, respectively. Specifically, the shutter region group sg is continuously arranged in b pieces in the vertical direction and 2 ⁇ n pieces in the horizontal direction corresponding to the arrangement of the subpixels of the subpixel group Pg (2 ⁇ n ⁇ ).
- the shutter region group sg is repeatedly arranged in the horizontal direction.
- the shutter region group sg is repeatedly arranged adjacent to a position shifted by one shutter region in the horizontal direction in the vertical direction.
- the shutter region group sg includes 10 shutter regions s1 to s10 arranged in succession, one in the vertical direction and ten in the horizontal direction. It has a shutter region group sg.
- some shutter region groups sg are indicated by reference numerals.
- the shutter region group sg is b'in the vertical direction (b' ⁇ b), 2 ⁇ n'in the horizontal direction (n' ⁇ n), and continuously arranged (2 ⁇ n' ⁇ b').
- the shutter regions s1 to s (2 ⁇ n' ⁇ b') of the above may be included.
- the light transmittance in each shutter area s can be controlled by changing the voltage applied to each shutter area s based on the control of the controller 8.
- the controller 8 controls some of the plurality of shutter areas s to be in a translucent state, and controls the rest of the plurality of shutter areas s to be in a dimmed state.
- the shutter panel 7 is formed with a translucent region 71 in which a part of the region is in a translucent state, and the remaining partial region is in a dimmed state.
- An optical region 72 is formed.
- the light transmitting region 71 may transmit light with a transmittance of the first predetermined value or more. The first predetermined value is higher than the second predetermined value described later.
- the dimming region 72 may transmit light at a transmittance of a second predetermined value or less.
- the dimming region 72 blocks the light incident on the shutter panel 7 and hardly transmits it.
- the ratio of the second predetermined value to the first predetermined value can be 1/100 in one example. In another example, the ratio of the second predetermined value to the first predetermined value can be 1/1000.
- the shutter panel 7 defines the light ray direction which is the propagation direction of the image light emitted from the subpixel.
- the image light emitted from a part of the sub-pixels in the active area A passes through the translucent region 71 and propagates to the pupil of the user's left eye.
- the image light emitted from some of the other sub-pixels in the active area A passes through the translucent region 71 and propagates to the pupil of the user's right eye.
- the image light from a part of the subpixels transmitted through the translucent region 71 of the shutter panel 7 is the pupil of the user's left eye. Is an area on the active area A that is visible to the user's left eye by reaching.
- the left dimming region 61bL is an region in which the left eye of the user is difficult to see because the image light is reduced by the dimming region 72 of the shutter panel 7.
- image light from some other subpixels transmitted through the translucent region 71 of the shutter panel 7 reaches the pupil of the user's right eye. This is an area on the active area A that is visible to the user's right eye.
- the right dimming region 6bR is an region where it is difficult for the user's right eye to see because the image light is reduced by the dimming region 72 of the shutter panel 7.
- the left eye image is the first image
- the right eye image is the second image
- the left eye is the first eye
- the right eye is the second eye
- the left visible region 6aL is the first visible region
- the right visible region 6aR is the second.
- the visible area was used.
- the left eye image may be the second image and the right eye image may be the first image.
- the left eye is the second eye
- the right eye is the first eye
- the left visible region 6aL is the second.
- the visible region and the right visible region 6aR are defined as the first visible region.
- the control based on the left eye and the left visible region will be mainly described, but the same applies to the control based on the right eye and the right visible region.
- FIG. 6 shows in detail the pupil of the left eye, the display panel 6, and the shutter panel 7 shown in FIG.
- the scale of FIG. 6 is different from the scale of FIG. 1 for ease of understanding with reference to the figures.
- FIGS. 6 to 8 of the plurality of shutter regions s, the shutter region s controlled in the translucent state is shown by a solid line, and the shutter region s controlled in the dimmed state is shown by a broken line. ..
- the area of each of the right eye image included in the left visible region and the left eye image included in the right visible region is equal to or less than the threshold value.
- the threshold value is 0, and the aperture ratio of the shutter panel 7 is 50% in the reference state.
- a part of the continuous shutter areas s are controlled to be in a translucent state, and the remaining continuous shutter areas s (shutter areas s6 to s10) are in a dimmed state. It is controlled.
- the display panel 6 displays the left eye image so that the left visible region 6aL0 when the pupil diameter is assumed to be 0 includes only the subpixels for displaying the left eye image.
- the display panel 6 displays the right eye image so that the right visible region 6aL0 when the pupil diameter is assumed to be 0 includes only the subpixels for displaying the right eye image.
- the horizontal length x0 of the left visible region 6aL0 in the reference state is determined by the translucent region length Bpo, the gap g, and the appropriate viewing distance d as shown in the following equation (1).
- the translucent region length Bpo is the horizontal length of the translucent region 71.
- the suitable viewing distance d is the distance between the shutter panel 7 and the position of the user's eyes.
- the area where each eye of the user visually recognizes the image light is not a point but an area having a finite area constituting the pupil.
- the relationship between the illuminance, the pupil diameter DP of the left eye, and the left visible region 6aL will be described.
- the horizontal length x of the left visible region 6aL depends on the translucent region length Bpo, the gap g, and the appropriate viewing distance d, as well as the pupil diameter DP, in the following equation (2). It is decided as.
- the pupil diameter DP increases as the illuminance of the surrounding environment decreases. As shown by the equation (2), the larger the pupil diameter DP, the longer the horizontal length x1 of the left visible region. Therefore, the lower the illuminance of the surrounding environment, the longer the horizontal length x1 of the left visible region.
- the left eye visible region 6aL includes only the subpixels that display the left eye image.
- the display panel 6 and the shutter panel 7 are in the reference state, if the pupil diameter DP is finite, not only the subpixel that displays the left eye image but also the subpixel that displays the right eye image is displayed in the left eye visible region. Is also included.
- the left visible region 6aL includes all of the subpixels P1 to P5 and a part of each of the subpixels P6 and P10.
- the right eye visible region includes only the subpixels that display the right eye image, but the pupil diameter DP is finite. If there is, the right-eye visible region includes not only the sub-pixels that display the right-eye image but also the sub-pixels that display the left-eye image. As shown in FIGS. 5 and 6, the right visible region 6aR includes all of the subpixels P6 to P10 and a part of each of the subpixels P1 and P5.
- the left eye of the user visually recognizes the left eye image and a part of the right eye image
- the right eye visually recognizes the right eye image and a part of the left eye image.
- the subpixels that display the left-eye image are designated by the symbol "L”
- the subpixels that display the right-eye image are designated by the reference numeral "R”.
- the controller 8 is connected to each component of the three-dimensional display device 2 and can control each component.
- the components controlled by the controller 8 include the display panel 6 and the shutter panel 7.
- the controller 8 is configured as, for example, a processor.
- the controller 8 may include one or more processors.
- the processor may include a general-purpose processor that loads a specific program and performs a specific function, and a dedicated processor specialized for a specific process.
- the dedicated processor may include an application specific integrated circuit (ASIC).
- the processor may include a programmable logic device (PLD: Programmable Logic Device).
- the PLD may include an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
- the controller 8 may be either a SoC (System-on-a-Chip) in which one or a plurality of processors cooperate, or a SiP (System In a Package).
- the controller 8 includes a storage unit, and the storage unit may store various information, a program for operating each component of the three-dimensional display system 100, and the like.
- the storage unit may be composed of, for example, a semiconductor memory or the like.
- the storage unit may function as a work memory of the controller 8.
- Control is performed by the controller 8 to reduce the above-mentioned crosstalk.
- the three-dimensional display device 2 is in the reference state.
- the controller 8 determines the left visible region 6aL and the right visible region 6aR based on the pupil diameter DP. Specifically, the controller 8 determines the sub-pixel P in which the portion included in the left visible region 6aL is larger than the first ratio due to the change in the pupil diameter DP among the sub-pixel P displaying the right eye image. To do. The controller 8 changes the image to be displayed on the subpixel from the right eye image to the black image.
- the black image is an image whose brightness is lower than a predetermined value close to the minimum brightness (for example, brightness 10 at 256 gradations).
- the first example will be described in more detail.
- the controller 8 determines the pupil diameter DP based on the illuminance. For example, the controller 8 may determine the pupil diameter DP by calculation based on the illuminance. For example, the controller 8 may determine the pupil diameter DP by using a table in which the relationship between the illuminance and the pupil diameter DP is associated in advance.
- the controller 8 determines the left visible region 6aL1 and the right visible region 6aR1, respectively, based on the pupil diameter DP. For example, the controller 8 may determine the left visible region 6aL1 and the right visible region 6aR1, respectively, using the above equation (2) and the position of the pupil in the horizontal direction.
- the controller 8 has a table in which the pupil diameter DP is associated with the left visible region 6aL1 and the right visible region 6aR1 generated in advance using the relationship represented by the above equation (2), and the position of the pupil in the horizontal direction.
- the left visible region 6aL1 and the right visible region 6aR1 may be determined using and.
- the controller 8 may determine the subpixel P displaying the right eye image, which includes at least a part in the left visible region 6aL1. In the example shown in FIG. 6, the controller 8 determines that the subpixels P displaying the right eye image, which includes at least a part in the left visible region 6aL1, are the subpixels P6 and P10.
- the controller 8 calculates the horizontal length x2 of the subpixel P displaying the right eye image, which includes at least a part in the left visible region 6aL1.
- the length x2 can be calculated by the equation (3).
- the controller 8 may calculate the ratio of the length x2 (reverse image content ratio r1) to the horizontal length Hp of the subpixel P.
- the inverse image content ratio r1 can be calculated by the formula (4).
- the controller 8 may determine whether or not the inverse image content ratio r1 is larger than the first ratio. When the controller 8 determines that the inverse image content ratio r1 is equal to or less than the first ratio, the controller 8 continues to the right to the subpixel P displaying the right eye image, which includes at least a part in the left visible region 6aL1. Display the eye image. When the controller 8 determines that the inverse image content ratio r1 is larger than the first ratio, the controller 8 displays a black image in the subpixel P displaying the right eye image, which includes at least a part in the left visible region 6aL1. Let me. In FIG. 6, the subpixels displaying the black image are designated by the reference numeral “B”.
- the first ratio may be appropriately determined from the viewpoint of crosstalk and the amount of image light. The higher the first ratio, the smaller the amount of image light, but the crosstalk can be reduced. The lower the first ratio, the more crosstalk, but the amount of image light can increase.
- crosstalk can be reduced because the right eye image and the left eye image directed to the opposite eyes that the user's left eye and right eye see respectively are reduced. At this time, the amount of image light that reaches the pupil of each eye of the user is reduced.
- the illuminance around the user's eyes is lower than the illuminance in the reference state.
- the eye can recognize the image with a smaller amount of light. Therefore, the user can appropriately visually recognize the three-dimensional image even if the amount of image light reaching the pupil is small.
- the controller 8 determines the pupil diameter DP of the user based on the illuminance, and controls the shutter panel 7 based on this pupil diameter. Specifically, the controller 8 reaches the image light of the right eye image propagating in the direction toward the pupil of the left eye of the user due to the change in the pupil diameter DP in the shutter region s controlled to the translucent state. The shutter region s in which the region to be formed is larger than the second ratio is determined based on the pupil diameter DP. The controller 8 controls the shutter area s to be in a dimmed state.
- the second example will be described in more detail.
- the controller 8 may determine the pupil diameter DP based on the illuminance.
- the specific method by which the controller 8 determines the pupil diameter DP is the same as in the first example.
- the controller 8 has a shutter region s (first shutter) in which the image light from the right eye image toward the left eye pupil reaches among the shutter regions s controlled to be in the translucent state in the reference state based on the pupil diameter DP.
- the area sa) may be determined.
- the image light from a part of the right eye image displayed on the subpixel P10 toward the pupil of the left eye propagates in the area between the two alternate long and short dash lines to become a part of the shutter area s1. It has reached.
- the image light from a part of the right eye image displayed on the subpixel P6 toward the pupil of the left eye propagates in the region between the two alternate long and short dash lines and reaches the shutter region s5. Therefore, the controller 8 determines that the first shutter region sa is the shutter regions s1 and s5 among the shutter regions s1 to s5 controlled in the translucent state.
- the visible region 6aL0 is the visible region 6aL when the pupil of the eye is assumed to be a point (that is, the pupil diameter DP is 0).
- the visible region 6aL1 is a visible region 6aL when the pupil diameter DP of the eye is finite and the three-dimensional display device 2 is in the reference state.
- the visible region 6aL2 is a visible region 6aL when the pupil diameter DP of the eye is finite and the controller 8 controls the shutter panel 7 based on the pupil diameter by the method described in this example.
- the controller 8 may calculate the horizontal length x3 of the portion through which the image light from the right eye image is transmitted in the first shutter region sa.
- the controller 8 may determine whether or not the inverse image arrival ratio r2 is larger than the second ratio.
- the controller 8 may maintain the first shutter region sa in the translucent state.
- the controller 8 may change the first shutter region sa to the dimmed state.
- the controller 8 changes the first shutter region sa to the dimmed state, the image light from the right eye image is dimmed by the first shutter region sa, and it becomes difficult to reach the pupil of the left eye. Therefore, less image light reaches the pupil of the left eye, but crosstalk can be reduced.
- the second ratio may be appropriately determined from the viewpoint of crosstalk and the amount of image light. The lower the second ratio, the lower the amount of light of the image light, but the crosstalk can be reduced, and the higher the second ratio, the more the crosstalk increases, but the amount of light of the image light decreases.
- the controller 8 controls the first shutter region sa in a dimmed state, the amount of image light is reduced, but crosstalk can be reduced. At this time, the amount of image light that reaches the pupil of each eye of the user is reduced.
- the illuminance around the user's eyes is lower than the illuminance in the reference state.
- the eye can recognize the image with a smaller amount of light. Therefore, the user can appropriately visually recognize the three-dimensional image even if the amount of image light reaching the pupil is small.
- the controller 8 determines the pupil diameter DP of the user based on the illuminance, and the display panel 6 and the shutter panel 7 are based on the pupil diameter DP. Control both. Specifically, the controller 8 reaches the image light of the right eye image propagating in the direction toward the pupil of the left eye of the user due to the change in the pupil diameter DP in the shutter region s controlled to the translucent state.
- the first shutter region sa which is the shutter region s in which the region to be formed is larger than the third ratio, is determined based on the pupil diameter DP.
- the controller 8 changes a part of the first shutter region sa from the translucent state to the dimmed state.
- the controller 8 changes the image to be displayed on the subpixel P that emits the image light that reaches the remaining part of the first shutter region sa from the right eye image to the left eye image.
- the third example will be described in more detail.
- the controller 8 may determine the pupil diameter DP based on the illuminance.
- the specific method by which the controller 8 determines the pupil diameter DP is the same as in the first example.
- the controller 8 may determine the first shutter region sa based on the pupil diameter DP as in the second example.
- the image light from a part of the right eye image displayed on the subpixel P10 toward the pupil of the left eye propagates in the area between the two alternate long and short dash lines to become a part of the shutter area s1. It has reached.
- the image light from a part of the right eye image displayed on the subpixel P6 toward the pupil of the left eye propagates in the region between the two alternate long and short dash lines and reaches the shutter region s5. Therefore, the controller 8 determines that the first shutter region sa is the shutter regions s1 and s5 among the shutter regions s1 to s5 controlled in the translucent state.
- the visible region 6aL0 is the visible region 6aL when the pupil of the eye is assumed to be a point (that is, the pupil diameter DP is 0).
- the visible region 6aL1 is a visible region 6aL when the pupil diameter DP of the eye is finite and the display panel 6 and the shutter panel 7 are in the reference state.
- the visible region 6aL2 is a visible region 6aL when the pupil diameter DP of the eye is finite and the controller 8 controls the shutter panel 7 based on the pupil diameter by the method described in this example.
- the controller 8 calculates the inverse image arrival ratio r2 as in the second example. It may be determined whether or not the controller 8 and the reverse image arrival ratio r2 are larger than the third ratio.
- the third ratio may be the same value as the second ratio or may be a different value. Like the second ratio, the third ratio may be appropriately determined from the viewpoint of the amount of crosstalk and image light. The lower the third ratio, the lower the amount of light of the image light, but the crosstalk can be reduced, and the higher the third ratio, the more the crosstalk increases, but the amount of light of the image light decreases.
- the controller 8 may control the first shutter region sa to maintain the translucent state.
- the controller 8 determines that the inverse image arrival ratio r2 is larger than the third ratio, the controller 8 is located on one end side of the second shutter area sb of the first shutter area sa in the direction corresponding to the parallax direction.
- the first shutter region sa may be controlled to be changed to the dimmed state.
- the second shutter region sb is a shutter region s (shutter regions s2 to s4 in the example of FIG. 8) that transmits image light from the left eye image to the pupil of the left eye. In the example of FIG.
- the controller 8 controls to change the shutter area s1 (hatched in FIG. 8) of the shutter areas s1 and s5, which is the first shutter area sa, to the dimmed state. To do.
- the controller 8 controls the shutter region s5, which is the first shutter region sa located on one end side of the second shutter region sb in the direction corresponding to the parallax direction, to be maintained in the translucent state.
- the controller 8 displays an image displayed on the subpixel P emitting image light that reaches the first shutter region sa controlled to maintain the translucent state in the first shutter region sa from the right eye image to the left eye. You may change it to an image.
- the controller 8 displays a right eye image that reaches the shutter area s5, which is the first shutter area sa controlled to maintain the translucent state, and emits image light toward the pupil of the left eye.
- the left eye image is displayed on the subpixel P6.
- the right eye image visually recognized by the left eye pupil is reduced and the left eye image is increased, so that crosstalk can be reduced. ..
- the left eye image visually recognized by the right eye pupil increases, but the left eye image visually recognized by the right eye pupil does not increase for the following reasons.
- the first shutter region sa (shutter region s1 in the example of FIG. 8) located on one end side of the second shutter region sb in the direction corresponding to the parallax direction is controlled to be in a dimmed state. ing.
- the first shutter region sa is controlled to be in a dimmed state (in the example of FIG. 8, the shutter region s1). To reach. Therefore, the image light from the left eye image to the right eye pupil is dimmed. Therefore, the left eye image visually recognized by the right eye pupil does not increase, and the increase in crosstalk is reduced.
- the controller 8 displays an image displayed on the subpixel P emitting image light that reaches the first shutter region sa controlled to maintain the translucent state in the first shutter region sa from the left eye image to the right eye. You may change it to an image.
- the controller 8 displays a left eye image that reaches the shutter area s5, which is the first shutter area sa controlled to maintain the translucent state, and emits image light toward the pupil of the right eye.
- the right eye image is displayed on the subpixel P1.
- the left eye image visually recognized by the right eye pupil is reduced and the right eye image is increased, so that crosstalk can be reduced. ..
- the right eye image visually recognized by the left eye pupil increases, but the right eye image visually recognized by the left eye pupil does not increase for the following reasons.
- the first shutter region sa (shutter region s1 in the example of FIG. 8) located on one end side of the second shutter region sb in the direction corresponding to the parallax direction is controlled to be in a dimmed state. ing.
- the first shutter region sa is controlled to be in a dimmed state (in the example of FIG. 8, the shutter region s1). To reach. Therefore, the image light from the right eye image toward the left eye pupil is dimmed. Therefore, the right eye image visually recognized by the left eye pupil does not increase, and the increase in crosstalk is reduced.
- the controller 8 since the controller 8 controls the first shutter region sa in the dimmed state, the amount of light of the image light is reduced, but the decrease in the amount of light of the image light is reduced and the crosstalk is reduced. can do. Since the controller 8 controls not all but a part of the first shutter region sa in a dimmed state, a decrease in the amount of image light can be suppressed. Since the controller 8 changes a part of the image from the right eye image to the left eye image, the reduction of the image light can be suppressed as compared with the second example while the crosstalk is reduced.
- the three-dimensional display system 110 includes an illuminance sensor 1 and a three-dimensional display device 20.
- the illuminance sensor 1 of the second embodiment is the same as the illuminance sensor 1 of the first embodiment.
- the three-dimensional display device 20 of the second embodiment includes an acquisition unit 4, an irradiator 5, a display panel 6, a shutter panel 7, a controller 8, and a memory 9.
- the acquisition unit 4, the irradiator 5, the display panel 6, and the shutter panel 7 of the second embodiment are the same as the acquisition unit 4, the irradiator 5, the display panel 6, and the shutter panel 7 of the first embodiment.
- the controller 8 of the second embodiment is configured as a processor like the controller 8 of the first embodiment.
- the memory 9 stores control information including at least one of image control information and shutter control information.
- the memory 9 stores image control information.
- the image control information of the first example is information that associates the illuminance with the type of the image to be displayed on each subpixel.
- the image control information is the type of image (left eye image, right eye image, or black image) that an arbitrary processor displays on each subpixel based on the illuminance by the method shown in the first example of the first embodiment in advance. ) Is determined.
- the controller 8 when the acquisition unit 4 receives the illuminance, the controller 8 extracts the type of the image associated with the illuminance for each subpixel in the image control information stored in the memory 9. The controller 8 displays the extracted type of image on each pixel.
- the crosstalk is reduced as in the first example of the first embodiment, so that the user can appropriately visually recognize the three-dimensional image.
- the controller 8 may extract the type of the image to be displayed in each subpixel corresponding to the illuminance stored in the memory 9. Therefore, the controller 8 does not need to perform an operation for determining the pupil diameter DP, the left visible region 6aL1 and the right visible region 6aR1, and the type of the image to be displayed in each subpixel based on the illuminance. Therefore, the processing load of the controller 8 of the second embodiment can be reduced as compared with the processing load of the controller 8 of the first embodiment.
- the memory 9 stores shutter control information.
- the shutter control information of the second example is information that associates the illuminance with the state (translucent state or dimmed state) of each shutter area s.
- the shutter control information is generated by an arbitrary processor determining the state of each shutter region s based on the illuminance by the method shown in the second example of the first embodiment in advance.
- the controller 8 puts the shutter area s in a state in which the shutter area s is associated with the illuminance for the shutter area s in the shutter control information stored in the memory 9. Control.
- the crosstalk is reduced as in the second example of the first embodiment, whereby the user can appropriately visually recognize the three-dimensional image. Therefore, the user can appropriately visually recognize the three-dimensional image.
- the three-dimensional display device 20 may extract the control state of each shutter area s stored in the memory 9 and corresponding to the illuminance. Therefore, the controller 8 does not need to perform an operation for determining the pupil diameter DP and the control state of each shutter region s based on the illuminance. Therefore, the processing load of the controller 8 of the second embodiment can be reduced as compared with the processing load of the controller 8 of the first embodiment.
- the memory 9 stores image control information and shutter control information.
- the image control information of the third example is generated by an arbitrary processor determining the type of image to be displayed in each subpixel based on the illuminance by the method shown in the third example of the first embodiment in advance.
- the shutter control information of the third example is generated by an arbitrary processor determining the state of each shutter region s based on the illuminance by the method shown in the third example of the first embodiment in advance.
- the controller 8 when the acquisition unit 4 receives the illuminance, the controller 8 extracts the type of the image associated with the illuminance for each subpixel in the image control information stored in the memory 9. The controller 8 displays the extracted type of image on each pixel. When the acquisition unit 4 receives the illuminance, the controller 8 controls the shutter area s so that the shutter area s is associated with the illuminance in the shutter control information stored in the memory 9.
- the three-dimensional display device 20 controls a small number of shutter regions in a dimmed state as compared with the second example, so that the amount of image light reaching the pupil of the left eye Reduction can be reduced.
- the controller 8 extracts the type of the image to be displayed in each subpixel and the control state of each shutter area s, which is stored in the memory 9, and corresponds to the illuminance. Good. Therefore, the controller 8 does not need to perform an operation for determining the pupil diameter DP, the image to be displayed on each subpixel, and the control state of each shutter area s based on the illuminance. Therefore, the processing load of the controller 8 can be reduced as compared with the processing load of the controller 8 of the first embodiment.
- the three-dimensional display system 100 may include an illuminator.
- the controller 8 may turn off the illuminator according to the illuminance acquired by the acquisition unit 4.
- the acquisition unit 4 may acquire the illuminance in the state where the illuminance is turned on, and the controller 8 may perform the above-described processing based on the illuminance.
- the controller 8 may control the size of the image displayed on the display panel 6 based on the pupil diameter DP. Specifically, the controller 8 may control so that at least a part of the image becomes larger as the pupil diameter DP becomes larger. For example, the controller 8 may increase the size of the object included in the image as the pupil diameter DP increases.
- the three-dimensional display system 100 of the first embodiment can be mounted on the head-up display system 200.
- the head-up display system 200 is also referred to as a HUD (Head Up Display) system 200.
- the HUD system 200 includes a three-dimensional display system 100, a reflector 210, and an optical member 220.
- the HUD system 200 causes the image light emitted from the three-dimensional display system 100 to reach the optical member 220 via the reflector 210.
- the HUD system 200 causes the image light reflected by the optical member 220 to reach the pupils of the left eye and the right eye of the user.
- the HUD system 200 advances the image light from the three-dimensional display device 2 to the left eye and the right eye of the user along the optical path 230 indicated by the broken line.
- the user can visually recognize the image light that has arrived along the optical path 230 as a virtual image V.
- the three-dimensional display device 2 can provide stereoscopic vision according to the movement of the user by controlling the display according to the positions of the left eye and the right eye of the user.
- the illuminance sensor 1 detects the illuminance of the surrounding environment of the virtual image V, which is an image visually recognized by the user's eyes.
- the three-dimensional display system 110 of the second embodiment can be mounted on the HUD system 200.
- the HUD system 200 equipped with the three-dimensional display system 100 of the first embodiment may be mounted on the moving body 300.
- the HUD system 200 may use a part of the configuration as other devices and parts included in the moving body 300.
- the moving body 300 may also use the windshield as the optical member 220.
- the other configuration can be referred to as a HUD module or a three-dimensional display component.
- the HUD system 200 equipped with the three-dimensional display system 110 of the second embodiment may be mounted on the mobile body 300.
- the three-dimensional display device of the present disclosure includes a display panel, a shutter panel, an acquisition unit, and a controller.
- the display panel has a plurality of subpixels that display a parallax image including a first image and a second image that have parallax with each other.
- the shutter panel defines the light ray direction of the image light of the parallax image emitted from the display panel.
- the acquisition unit acquires the illuminance of the surrounding environment of the image visually recognized by the user.
- the controller determines the pupil diameter of the user based on the illuminance, and controls at least one of the display panel and the shutter panel based on the pupil diameter.
- the user can appropriately visually recognize the three-dimensional image.
- the head-up display system of the present disclosure includes a three-dimensional display device.
- the three-dimensional display device includes a display panel, a shutter panel, an acquisition unit, and a controller.
- the display panel has a plurality of subpixels that display a parallax image including a first image and a second image that have parallax with each other.
- the shutter panel defines the light ray direction of the image light of the parallax image emitted from the display panel.
- the acquisition unit acquires the illuminance of the surrounding environment of the image visually recognized by the user.
- the controller determines the pupil diameter of the user based on the illuminance, and controls at least one of the display panel and the shutter panel based on the pupil diameter.
- the mobile body of the present disclosure is equipped with a head-up display system.
- the head-up display system includes a three-dimensional display device.
- the three-dimensional display device includes a display panel, a shutter panel, an acquisition unit, and a controller.
- the display panel has a plurality of subpixels that display a parallax image including a first image and a second image that have parallax with each other.
- the shutter panel defines the light ray direction of the image light of the parallax image emitted from the display panel.
- the acquisition unit acquires the illuminance of the surrounding environment of the image visually recognized by the user.
- the controller determines the pupil diameter of the user based on the illuminance, and controls at least one of the display panel and the shutter panel based on the pupil diameter.
- each requirement performs a feasible action. Therefore, in the present disclosure, the actions performed by each requirement may mean that the requirements are configured to perform the actions. In the present disclosure, when each requirement executes an operation, it can be appropriately paraphrased that the requirement is configured to perform the operation. In the present disclosure, an action in which each requirement can be performed can be appropriately rephrased as a requirement having or having the requirement in which the action can be performed. In the present disclosure, if one requirement causes another requirement to perform an action, it may mean that the other requirement is configured to allow the other requirement to perform the action. In the present disclosure, if one requirement causes another requirement to perform an action, the one requirement is configured to control the other requirement so that the other requirement can perform the action. In other words, it has been done. In the present disclosure, it can be understood that the actions performed by each requirement that are not described in the claims are non-essential actions.
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Abstract
3次元表示装置(2)は、表示パネル(6)と、シャッタパネル(7)と、取得部(4)と、コントローラ(8)と、を備える。表示パネル(6)は、複数のサブピクセルPを有する。複数のサブピクセルPは、視差画像を表示する。視差画像は、互いに視差を有する第1画像および第2画像を含む。シャッタパネル(7)は、視差画像の画像光の光線方向を規定する。画像光は、表示パネル(6)から出射される。取得部(4)は、利用者が視認する画像の周囲環境の照度を取得するように構成される。コントローラ(8)は、照度に基づいて利用者の瞳径DPを判定可能に構成される。コントローラ(8)は、瞳径DPに基づいて、表示パネル(6)およびシャッタパネル(7)の少なくとも一方を制御可能に構成される。
Description
本開示は、3次元表示装置、ヘッドアップディスプレイシステム、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。
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、コントローラと、を備える。前記表示パネルは、複数のサブピクセルを有する。複数のサブピクセルは、視差画像を表示する。視差画像は、互いに視差を有する第1画像および第2画像を含む。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。前記画像光は、前記表示パネルから出射される。前記取得部は、利用者が視認する画像の周囲環境の照度を取得するように構成される。前記コントローラは、前記照度に基づいて前記利用者の瞳径を判定可能に構成される。前記コントローラは、前記瞳径に基づいて、前記表示パネルおよび前記シャッタパネルの少なくとも一方を制御可能に構成される。
本開示のヘッドアップディスプレイシステムは、3次元表示装置を備える。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、コントローラと、を有する。前記表示パネルは、複数のサブピクセルを含む。複数のサブピクセルは、視差画像を表示する。視差画像は、互いに視差を有する第1画像および第2画像を含む。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。前記画像光は、前記表示パネルから出射される。前記取得部は、利用者が視認する画像の周囲環境の照度を取得するように構成される。前記コントローラは、前記照度に基づいて前記利用者の瞳径を判定可能に構成される。前記コントローラは、前記瞳径に基づいて、前記表示パネルおよび前記シャッタパネルの少なくとも一方を制御可能に構成される。
本開示の移動体は、ヘッドアップディスプレイシステムを備える。前記ヘッドアップディスプレイシステムは、3次元表示装置を有する。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、コントローラと、を含む。前記表示パネルは、複数のサブピクセルを含む。複数のサブピクセルは、視差画像を表示する。視差画像は、互いに視差を有する第1画像および第2画像を含む。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。前記画像光は、前記表示パネルから出射される。前記取得部は、利用者が視認する画像の周囲環境の照度を取得するように構成される。前記コントローラは、前記照度に基づいて前記利用者の瞳径を判定可能に構成される。前記コントローラは、前記瞳径に基づいて、前記表示パネルおよび前記シャッタパネルの少なくとも一方を制御可能に構成される。
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]
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。
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次元表示システムが基礎とする構成の3次元表示システムについて説明する。
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、ヘッドアップディスプレイシステム、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、3次元表示装置2とを備える。
照度センサ1は、利用者が視認する画像の周囲環境の照度を検出してよい。例えば、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2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。
3次元表示装置2は、取得部4と、照射器5と、表示パネル6と、シャッタパネル7と、コントローラ8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。3次元表示装置2は、照度センサ1を備えてもよく、このような構成において、取得部4は、3次元表示装置2が備える照度センサ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することができる。例えば、3次元表示装置2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。
照射器5は、表示パネル6を面的に照射しうる。照射器5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5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6の面方向に均一化する。そして、照射器5は均一化された光を表示パネル6の方に出射しうる。
表示パネル6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6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6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2は照射器5を備えなくてよい。表示パネル6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6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、視差画像を表示する。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ピクセルを構成しうる。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6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。サブピクセル群Pgは、鉛直方向にb個、水平方向に2×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。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=5、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10列、連続して配列された10個のサブピクセルP1~P10を含むサブピクセル群Pgが配置される。P1~P10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8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8によって同時に制御される。例えば、コントローラ8は、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に表示させる画像を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。
シャッタパネル7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7は、表示パネル6に対して照射器5の反対側に位置してよい。シャッタパネル7は、表示パネル6の照射器5側に位置してよい。
シャッタパネル7は、液晶シャッタで構成される。シャッタパネル7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における水平方向の長さHsおよび鉛直方向の長さは、互いに同一としてよい。シャッタパネル7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2×n個、連続して配列された(2×n×b)個のシャッタ領域s1~s(2×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。
上述したように、n=5、b=1である場合、シャッタ領域群sgは、鉛直方向に1個、水平方向に10個、連続して配列された10個のシャッタ領域s1~s10を含むシャッタ領域群sgを有する。図3では、一部のシャッタ領域群sgに符号を付している。シャッタ領域群sgは、鉛直方向にb’個(b’≠b)、水平方向に2×n’個(n’≠n)、連続して配列された(2×n’×b’)個のシャッタ領域s1~s(2×n’×b’)を含んでもよい。
各シャッタ領域sにおける光の透過率は、コントローラ8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8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1および図3に示すように、シャッタパネル7には、一部の領域を透光状態とした透光領域71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72が形成される。透光領域71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72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72は、シャッタパネル7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7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71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71を透過して利用者の右眼の瞳に伝搬する。
図4を参照して説明すると、左可視領域6aL(第1可視領域)は、シャッタパネル7の透光領域71を透過した、一部のサブピクセルからの画像光が利用者の左眼の瞳に到達することによって、利用者の左眼が視認するアクティブエリアA上の領域である。左減光領域61bLは、シャッタパネル7の減光領域72によって画像光が低減されることによって、利用者の左眼が視認しにくい領域である。
図5に示す右可視領域6aR(第2可視領域)は、シャッタパネル7の透光領域71を透過した、他の一部のサブピクセルからの画像光が利用者の右眼の瞳に到達することによって、利用者の右眼が視認するアクティブエリアA上の領域である。右減光領域6bRは、シャッタパネル7の減光領域72によって画像光が低減されることによって、利用者の右眼が視認しにくい領域である。
上述において、左眼画像を第1画像、右眼画像を第2画像、左眼を第1眼、右眼を第2眼、左可視領域6aLを第1可視領域、右可視領域6aRを第2可視領域とした。しかし、この限りではなく、左眼画像を第2画像、右眼画像を第1画像としてもよく、この場合、左眼を第2眼、右眼を第1眼、左可視領域6aLを第2可視領域、右可視領域6aRを第1可視領域とする。以降の説明においては、左眼および左可視領域に基づく制御について中心に説明するが、右眼および右可視領域に基づく制御についても同じである。
ここで、図6を参照して、3次元表示装置2の基準状態について説明する。図6は、図1に示した左眼の瞳、表示パネル6、およびシャッタパネル7を詳細に示している。図を参照しての理解を容易にするために、図6の縮尺は、図1の縮尺とは異なっている。図6から図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。
基準状態は、瞳径が0であると仮想した場合に、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それぞれの面積が閾値以下であるように、表示パネル6およびシャッタパネル7が制御されている状態である、図6の例では、閾値は0であり、基準状態において、シャッタパネル7の開口率は50%である。具体的には、連続する一部のシャッタ領域s(シャッタ領域s1~s5)が透光状態に制御され、連続する残りの一部のシャッタ領域s(シャッタ領域s6~s10)が減光状態に制御されている。基準状態において、表示パネル6は、瞳径が0であると仮想した場合の左可視領域6aL0に、左眼画像を表示するサブピクセルのみが含まれるように左眼画像を表示している。基準状態において、表示パネル6は、瞳径が0であると仮想した場合の右可視領域6aL0に、右眼画像を表示するサブピクセルのみが含まれるように右眼画像を表示している。
基準状態での左可視領域6aL0の水平方向の長さx0は、透光領域長Bpo、ギャップg、および適視距離dによって、次の式(1)のように定まる。透光領域長Bpoは、透光領域71の水平方向の長さである。適視距離dは、シャッタパネル7と利用者の眼の位置との間の距離である。
実際には、利用者の各眼が画像光を視認する領域は、点ではなく、瞳を構成する有限の面積を有する領域である。ここで、照度、左眼の瞳径DP、および左可視領域6aLの関係について説明する。図6に示すように、左可視領域6aLの水平方向の長さxは、透光領域長Bpo、ギャップg、および適視距離dに加えて、瞳径DPによって、次の式(2)のように定まる。
瞳径DPは、周囲環境の照度が低くなるほど大きくなる。式(2)で示したように、瞳径DPが大きくなるほど、左可視領域の水平方向の長さx1は長くなる。したがって、周囲環境の照度が低くなるほど、左可視領域の水平方向の長さx1は長くなる。
このため、表示パネル6およびシャッタパネル7が基準状態にある場合、瞳径が0であると仮想すると、左眼可視領域6aLには左眼画像を表示するサブピクセルのみが含まれる。一方、表示パネル6およびシャッタパネル7が基準状態にある場合、瞳径DPが有限であると、左眼可視領域には左眼画像を表示するサブピクセルだけでなく右眼画像を表示するサブピクセルも含まれる。例えば、図4および図6に示したように、左可視領域6aLには、サブピクセルP1~P5の全部と、サブピクセルP6およびP10それぞれの一部とが含まれる。同じく、3次元表示装置2が基準状態にある場合、瞳径が0であると仮想すると、右眼可視領域には右眼画像を表示するサブピクセルのみが含まれるが、瞳径DPが有限であると、右眼可視領域には右眼画像を表示するサブピクセルだけでなく左眼画像を表示するサブピクセルも含まれる。図5および図6に示したように、右可視領域6aRには、サブピクセルP6~P10の全部と、サブピクセルP1およびP5それぞれの一部とが含まれる。
この場合、利用者の左眼は左眼画像と右眼画像の一部とを視認し、右眼は右眼画像と左眼画像の一部とを視認する。以降の図において、左眼画像を表示するサブピクセルには符号「L」が付され、右眼画像を表示するサブピクセルには符号「R」が付されている。そして、上述したように、右眼画像および左眼画像は互いに視差を有する視差画像であるため、利用者は3次元画像を視認するが、左眼が右眼画像の一部を視認し、右眼が左眼画像のクロストークが発生している。
コントローラ8は、3次元表示装置2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8によって制御される構成要素は、表示パネル6およびシャッタパネル7を含む。コントローラ8は、例えばプロセッサとして構成される。コントローラ8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8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8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8のワークメモリとして機能してよい。
コントローラ8による上述したクロストークを低減させるための制御を行う。本制御の開始時点において、3次元表示装置2は、基準状態にある。
(第1例)
図6を参照して以降で説明するように、第1例では、コントローラ8は、左可視領域6aLと、右可視領域6aRとを、瞳径DPに基づいて判定する。具体的には、コントローラ8は、右眼画像を表示しているサブピクセルPのうち、瞳径DPの変化により左可視領域6aLに含まれる部分が第1比率より大きくなったサブピクセルPを判定する。コントローラ8は、当該サブピクセルに表示させる画像を右眼画像から黒画像に変更する。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。以降において、第1例について、さらに具体的に説明する。
図6を参照して以降で説明するように、第1例では、コントローラ8は、左可視領域6aLと、右可視領域6aRとを、瞳径DPに基づいて判定する。具体的には、コントローラ8は、右眼画像を表示しているサブピクセルPのうち、瞳径DPの変化により左可視領域6aLに含まれる部分が第1比率より大きくなったサブピクセルPを判定する。コントローラ8は、当該サブピクセルに表示させる画像を右眼画像から黒画像に変更する。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。以降において、第1例について、さらに具体的に説明する。
まず、コントローラ8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8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8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。
コントローラ8は、瞳径DPに基づいて、左可視領域6aL1および右可視領域6aR1をそれぞれ判定する。例えば、コントローラ8は、上述した式(2)と、水平方向における瞳の位置とを用いて、左可視領域6aL1および右可視領域6aR1をそれぞれ判定してよい。コントローラ8は、上述した式(2)で示される関係を用いて予め生成された、瞳径DPと左可視領域6aL1および右可視領域6aR1とを対応付けているテーブルと、水平方向における瞳の位置とを用いて左可視領域6aL1および右可視領域6aR1を判定してよい。
コントローラ8は、左可視領域6aL1に少なくとも一部が含まれている、右眼画像を表示しているサブピクセルPを判定してよい。図6に示す例では、コントローラ8は、左可視領域6aL1に少なくとも一部が含まれている、右眼画像を表示しているサブピクセルPがサブピクセルP6およびP10であると判定する。
コントローラ8は、左可視領域6aL1に少なくとも一部が含まれている、右眼画像を表示しているサブピクセルPの水平方向の長さx2を算出する。長さx2は、式(3)によって算出されうる。
コントローラ8は、サブピクセルPの水平方向の長さHpに対する長さx2の比率(逆画像含有比率r1)を算出してよい。逆画像含有比率r1は、式(4)によって算出されうる。
コントローラ8は、逆画像含有比率r1が第1比率より大きいか否かを判定してよい。コントローラ8は、逆画像含有比率r1が第1比率以下であると判定した場合、左可視領域6aL1に少なくとも一部が含まれている、右眼画像を表示しているサブピクセルPに、引き続き右眼画像を表示させる。コントローラ8は、逆画像含有比率r1が第1比率より大きいと判定した場合、左可視領域6aL1に少なくとも一部が含まれている、右眼画像を表示しているサブピクセルPに黒画像を表示させる。図6において、黒画像を表示するサブピクセルには符号「B」が付されている。
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比率が高くほど、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比率が低くなるほど、クロストークが増加するが、画像光の光量は増加しうる。
第1例の3次元表示装置2は、利用者の左眼および右眼が、それぞれ視認する逆の眼に向けた右眼画像および左眼画像が低減されるため、クロストークが低減されうる。このとき、利用者の各眼の瞳に到達する画像光の光量は少なくなる。このような制御がされている場合、利用者の眼の周辺の照度は、基準状態での照度に比べて低下している。しかし、眼の周辺の照度が低下するほど、眼は、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。
(第2例)
図7を参照して以降で説明するように、第2例では、コントローラ8は、照度に基づいて利用者の瞳径DPを判定し、この瞳径に基づいてシャッタパネル7を制御する。具体的には、コントローラ8は、透光状態に制御されているシャッタ領域sのうち、瞳径DPの変化により利用者の左眼の瞳に向かう方向に伝播する右眼画像の画像光が到達する領域が第2比率より大きくなったシャッタ領域sを、瞳径DPに基づいて判定する。コントローラ8は、当該シャッタ領域sを減光状態に制御する。以降において、第2例について、さらに具体的に説明する。
図7を参照して以降で説明するように、第2例では、コントローラ8は、照度に基づいて利用者の瞳径DPを判定し、この瞳径に基づいてシャッタパネル7を制御する。具体的には、コントローラ8は、透光状態に制御されているシャッタ領域sのうち、瞳径DPの変化により利用者の左眼の瞳に向かう方向に伝播する右眼画像の画像光が到達する領域が第2比率より大きくなったシャッタ領域sを、瞳径DPに基づいて判定する。コントローラ8は、当該シャッタ領域sを減光状態に制御する。以降において、第2例について、さらに具体的に説明する。
まず、コントローラ8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8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。
コントローラ8は、瞳径DPに基づいて、基準状態において透光状態に制御されているシャッタ領域sのうち、右眼画像から左眼の瞳に向かう画像光が到達するシャッタ領域s(第1シャッタ領域sa)を判定してよい。図7の例では、サブピクセルP10に表示された右眼画像の一部から左眼の瞳に向かう画像光が、2本の一点鎖線の間の領域を伝播してシャッタ領域s1の一部に到達している。サブピクセルP6に表示された右眼画像の一部から左眼の瞳に向かう画像光が、2本の二点鎖線の間の領域を伝播してシャッタ領域s5に到達している。そのため、コントローラ8は、透光状態に制御されているシャッタ領域s1~s5のうち、第1シャッタ領域saが、シャッタ領域s1およびs5であると判定する。
図7では、第1シャッタ領域saであるシャッタ領域s1およびs5に、ハッチングが付されている。可視領域6aL0は、眼の瞳が点である(すなわち、瞳径DPが0である)と仮想した場合の、可視領域6aLである。可視領域6aL1は、眼の瞳径DPが有限であり、3次元表示装置2が基準状態にある場合の、可視領域6aLである。可視領域6aL2は、眼の瞳径DPが有限であり、本例に説明した方法で、コントローラ8が瞳径に基づいてシャッタパネル7を制御した場合の、可視領域6aLである。
コントローラ8は、第1シャッタ領域saにおける、右眼画像からの画像光が透過する部分の水平方向の長さx3を算出してよい。コントローラ8は、シャッタ領域sの水平方向の長さHsに対する、長さx3の比率(逆画像到達比率)r2(r2=x3/Hs)を算出してよい。コントローラ8は、逆画像到達比率r2が第2比率より大きいか否かを判定してよい。
コントローラ8は、逆画像到達比率r2が第2比率以下であると判定した場合、第1シャッタ領域saを透光状態に維持してよい。コントローラ8は、逆画像到達比率r2が第2比率より大きいと判定した場合、第1シャッタ領域saを減光状態に変更してよい。コントローラ8が、第1シャッタ領域saを減光状態に変更すると、右眼画像からの画像光は、第1シャッタ領域saによって減光されて、左眼の瞳に到達しにくくなる。そのため、左眼の瞳に到達する画像光が少なくなるが、クロストークが低減されうる。
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、クロストークを低減させることができ、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が低減される。
第2例の3次元表示装置2は、コントローラ8が第1シャッタ領域saを減光状態に制御するため、画像光の光量が少なくなるものの、クロストークを低減しうる。このとき、利用者の各眼の瞳に到達する画像光の光量は少なくなる。このような制御がされている場合、利用者の眼の周辺の照度は、基準状態での照度に比べて低下している。しかし、眼の周辺の照度が低下するほど、眼は、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。
(第3例)
図8を参照して以降で説明するように、第3例では、コントローラ8は、照度に基づいて利用者の瞳径DPを判定し、この瞳径DPに基づいて表示パネル6およびシャッタパネル7の双方を制御する。具体的には、コントローラ8は、透光状態に制御されているシャッタ領域sのうち、瞳径DPの変化により利用者の左眼の瞳に向かう方向に伝播する右眼画像の画像光が到達する領域が、第3比率より大きくなったシャッタ領域sである第1シャッタ領域saを、瞳径DPに基づいて判定する。コントローラ8は、第1シャッタ領域saの一部を透光状態から減光状態に変更する。コントローラ8は、第1シャッタ領域saの残りの一部に到達する画像光を射出するサブピクセルPに表示させる画像を右眼画像から左眼画像に変更する。以降において、第3例について、さらに具体的に説明する。
図8を参照して以降で説明するように、第3例では、コントローラ8は、照度に基づいて利用者の瞳径DPを判定し、この瞳径DPに基づいて表示パネル6およびシャッタパネル7の双方を制御する。具体的には、コントローラ8は、透光状態に制御されているシャッタ領域sのうち、瞳径DPの変化により利用者の左眼の瞳に向かう方向に伝播する右眼画像の画像光が到達する領域が、第3比率より大きくなったシャッタ領域sである第1シャッタ領域saを、瞳径DPに基づいて判定する。コントローラ8は、第1シャッタ領域saの一部を透光状態から減光状態に変更する。コントローラ8は、第1シャッタ領域saの残りの一部に到達する画像光を射出するサブピクセルPに表示させる画像を右眼画像から左眼画像に変更する。以降において、第3例について、さらに具体的に説明する。
まず、コントローラ8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8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。
コントローラ8は、第2例と同じく、瞳径DPに基づいて、第1シャッタ領域saを判定してよい。図8の例では、サブピクセルP10に表示された右眼画像の一部から左眼の瞳に向かう画像光が、2本の一点鎖線の間の領域を伝播してシャッタ領域s1の一部に到達している。サブピクセルP6に表示された右眼画像の一部から左眼の瞳に向かう画像光が、2本の二点鎖線の間の領域を伝播してシャッタ領域s5に到達している。そのため、コントローラ8は、透光状態に制御されているシャッタ領域s1~s5のうち、第1シャッタ領域saが、シャッタ領域s1およびs5であると判定する。
図8では、可視領域6aL0は、眼の瞳が点である(すなわち、瞳径DPが0である)と仮想した場合の、可視領域6aLである。可視領域6aL1は、眼の瞳径DPが有限であり、表示パネル6およびシャッタパネル7が基準状態にある場合の、可視領域6aLである。可視領域6aL2は、眼の瞳径DPが有限であり、本例に説明した方法で、コントローラ8が瞳径に基づいてシャッタパネル7を制御した場合の、可視領域6aLである。
コントローラ8は、第2例と同じく、逆画像到達比率r2を算出する。コントローラ8、逆画像到達比率r2が第3比率より大きいか否かを判定してよい。第3比率は、第2比率と同じ値であってよいし、異なる値であってよい。第3比率は、第2比率と同じく、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3比率が低いほど、画像光の光量が低減されるが、クロストークを低減させることができ、第3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が低減される。
コントローラ8は、逆画像到達比率r2が第3比率以下であると判定した場合、第1シャッタ領域saを透光状態に維持するよう制御してよい。コントローラ8は、逆画像到達比率r2が第3比率より大きいと判定した場合、第1シャッタ領域saのうちの、第2シャッタ領域sbの、視差方向に対応する方向の一方の端側に位置する第1シャッタ領域saを減光状態に変更するよう制御してよい。第2シャッタ領域sbは、左眼画像から左眼の瞳に向かう画像光を透過させるシャッタ領域s(図8の例では、シャッタ領域s2~s4)である。図8の例では、コントローラ8は、第1シャッタ領域saであるシャッタ領域s1およびs5のうちの、シャッタ領域s1(図8では、ハッチングが付されている)を減光状態に変更するよう制御する。コントローラ8は、第2シャッタ領域sbの、視差方向に対応する方向の一方の端側に位置する第1シャッタ領域saであるシャッタ領域s5を透光状態に維持するよう制御する。
コントローラ8は、第1シャッタ領域saのうち、透光状態に維持するよう制御した第1シャッタ領域saに到達する画像光を射出しているサブピクセルPに表示させる画像を右眼画像から左眼画像に変更してよい。図8の例では、コントローラ8は、透光状態に維持するよう制御した第1シャッタ領域saであるシャッタ領域s5に到達し、左眼の瞳に向かう画像光を射出する、右眼画像を表示しているサブピクセルP6に左眼画像を表示させる。
このように、右眼画像の一部が左眼画像に変更されることによって、左眼の瞳に視認される右眼画像が低減され、左眼画像が増加するため、クロストークが低減されうる。このとき、右眼の瞳に視認される左眼画像が増加することが懸念されるが、次の理由により、右眼の瞳が視認する左眼画像は増加しない。上述したように、第2シャッタ領域sbの、視差方向に対応する方向の一方の端側に位置する第1シャッタ領域sa(図8の例では、シャッタ領域s1)は、減光状態に制御されている。そのため、右眼画像から変更された左眼画像の画像光が右眼の瞳の方向に向かうと、減光状態に制御されている第1シャッタ領域sa(図8の例では、シャッタ領域s1)に到達する。そのため、左眼画像から右眼の瞳に向かう画像光は減光される。したがって、右眼の瞳が視認する左眼画像は増加せず、クロストークの増加は低減される。
コントローラ8は、第1シャッタ領域saのうち、透光状態に維持するよう制御した第1シャッタ領域saに到達する画像光を射出しているサブピクセルPに表示させる画像を左眼画像から右眼画像に変更してよい。図8の例では、コントローラ8は、透光状態に維持するよう制御した第1シャッタ領域saであるシャッタ領域s5に到達し、右眼の瞳に向かう画像光を射出する、左眼画像を表示しているサブピクセルP1に右眼画像を表示させる。
このように、左眼画像の一部が右眼画像に変更されることによって、右眼の瞳に視認される左眼画像が低減され、右眼画像が増加するため、クロストークが低減されうる。このとき、左眼の瞳に視認される右眼画像が増加することが懸念されるが、次の理由により、左眼の瞳が視認する右眼画像は増加しない。上述したように、第2シャッタ領域sbの、視差方向に対応する方向の一方の端側に位置する第1シャッタ領域sa(図8の例では、シャッタ領域s1)は、減光状態に制御されている。そのため、左眼画像から変更された右眼画像の画像光が左眼の瞳の方向に向かうと、減光状態に制御されている第1シャッタ領域sa(図8の例では、シャッタ領域s1)に到達する。そのため、右眼画像から左眼の瞳に向かう画像光は減光される。したがって、左眼の瞳が視認する右眼画像は増加せず、クロストークの増加は低減される。
第3例によれば、コントローラ8は、第1シャッタ領域saを減光状態に制御するため、画像光の光量が低減されるものの、画像光の光量の低下が低減されつつ、クロストークを低減することができる。コントローラ8は、第1シャッタ領域saの全てではなく一部を減光状態に制御するため、画像光の光量の低下は抑えられうる。コントローラ8は、一部の画像を右眼画像から左眼画像に変更するため、クロストークが低減されつつ、第2例に比べて、画像光の低減が抑えられうる。
[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。
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9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、3次元表示装置20とを備える。第2実施形態の照度センサ1は、第1実施形態の照度センサ1と同じである。
第2実施形態の3次元表示装置20は、取得部4と、照射器5と、表示パネル6と、シャッタパネル7と、コントローラ8と、メモリ9とを含んで構成される。第2実施形態の取得部4、照射器5、表示パネル6、およびシャッタパネル7は、第1実施形態の取得部4、照射器5、表示パネル6、およびシャッタパネル7と同じである。第2実施形態のコントローラ8は、第1実施形態のコントローラ8と同じくプロセッサとして構成される。メモリ9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9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、各サブピクセル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、照度に基づいて各サブピクセル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。
メモリ9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、各サブピクセル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、照度に基づいて各サブピクセル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8は、取得部4が照度を受信すると、メモリ9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ごとに抽出する。コントローラ8は、各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8は、メモリ9に記憶されている、照度に対応した、各サブピクセル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8は、照度に基づいて瞳径DP、左可視領域6aL1および右可視領域6aR1、ならびに各サブピクセル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8の処理負荷は、第1実施形態のコントローラ8の処理負荷に比べて軽減されうる。
(第2例)
メモリ9は、シャッタ制御情報を記憶する。第2例のシャッタ制御情報は、照度と、各シャッタ領域sの状態(透光状態または減光状態)とを対応付けている情報である。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2例に示した方法により、照度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。
メモリ9は、シャッタ制御情報を記憶する。第2例のシャッタ制御情報は、照度と、各シャッタ領域sの状態(透光状態または減光状態)とを対応付けている情報である。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2例に示した方法により、照度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8は、取得部4が照度を受信すると、シャッタ領域sを、メモリ9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、第1実施形態の第2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。したがって、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2例によれば、3次元表示装置20は、メモリ9に記憶されている、照度に対応した、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8は、照度に基づいて瞳径DP、および各シャッタ領域sの制御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、第2の実施形態のコントローラ8の処理負荷は、第1実施形態のコントローラ8の処理負荷に比べて軽減されうる。
(第3例)
メモリ9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、照度に基づいて各サブピクセル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。
メモリ9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、照度に基づいて各サブピクセル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8は、取得部4が照度を受信すると、メモリ9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ごとに抽出する。コントローラ8は、各ピクセルに抽出された種別の画像を表示させる。コントローラ8は、取得部4が照度を受信すると、シャッタ領域sを、メモリ9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3例によれば、3次元表示装置20は、第2例に比べて少ない数のシャッタ領域を減光状態に制御するため、左眼の瞳に到達する画像光の光量の低下は低減されうる。第2実施形態の第3例によれば、コントローラ8は、メモリ9に記憶されている、照度に対応した、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8は、照度に基づいて瞳径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の制御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8の処理負荷は、第1実施形態のコントローラ8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、本開示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、本開示は、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、3次元表示システム100は、照明器を備えてもよい。コントローラ8は、取得部4によって取得された照度に応じて照明器を消灯させてよい。照明器が点灯された場合、取得部4は、照明器が点灯された状態における照度を取得し、コントローラ8は、当該照度に基づいて、上述の処理を行ってよい。
上述の実施形態において、コントローラ8は、瞳径DPに基づいて表示パネル6に表示させる画像の大きさを制御してよい。具体的には、コントローラ8は、瞳径DPが大きくなるほど、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8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。
図10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。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2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2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11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。
本開示は次の実施の形態が可能である。
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、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。前記取得部は、利用者が視認する画像の周囲環境の照度を取得する。前記コントローラは、前記照度に基づいて前記利用者の瞳径を判定し、前記瞳径に基づいて、前記表示パネルおよび前記シャッタパネルの少なくとも一方を制御する。
本開示の3次元表示装置によれば、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。
本開示のヘッドアップディスプレイシステムは、3次元表示装置を備える。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、コントローラと、を含む。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。前記取得部は、利用者が視認する画像の周囲環境の照度を取得する。前記コントローラは、前記照度に基づいて前記利用者の瞳径を判定し、前記瞳径に基づいて、前記表示パネルおよび前記シャッタパネルの少なくとも一方を制御する。
本開示の移動体は、ヘッドアップディスプレイシステムを備える。前記ヘッドアップディスプレイシステムは、3次元表示装置を含む。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、コントローラと、を有する。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。前記取得部は、利用者が視認する画像の周囲環境の照度を取得する。前記コントローラは、前記照度に基づいて前記利用者の瞳径を判定し、前記瞳径に基づいて、前記表示パネルおよび前記シャッタパネルの少なくとも一方を制御する。
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。
以上、本開示について詳細に説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、各実施形態を互いに組み合わせる構成など種々の変更、改良が可能である。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。特許請求の範囲に属する変形または変更は全て本開示の範囲内のものである。
1 照度センサ
2、20 3次元表示装置
4 取得部
5 照射器
6 表示パネル
6aL 左可視領域
6aL0 左可視領域
6aL1 左可視領域
6aL2 左可視領域
6aR 右可視領域
6aR0 右可視領域
6aR1 右可視領域
6aR2 右可視領域
6bL 左減光領域
6bR 右減光領域
7 シャッタパネル
8 コントローラ
9 メモリ
71 透光領域
72 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
V 虚像
Pg サブピクセル群
P、P1~P10 サブピクセル
sg シャッタ領域群
s、s1~s10 シャッタ領域
sa 第1シャッタ領域
sb 第2シャッタ領域
2、20 3次元表示装置
4 取得部
5 照射器
6 表示パネル
6aL 左可視領域
6aL0 左可視領域
6aL1 左可視領域
6aL2 左可視領域
6aR 右可視領域
6aR0 右可視領域
6aR1 右可視領域
6aR2 右可視領域
6bL 左減光領域
6bR 右減光領域
7 シャッタパネル
8 コントローラ
9 メモリ
71 透光領域
72 減光領域
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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
V 虚像
Pg サブピクセル群
P、P1~P10 サブピクセル
sg シャッタ領域群
s、s1~s10 シャッタ領域
sa 第1シャッタ領域
sb 第2シャッタ領域
Claims (6)
- 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ように構成される複数のサブピクセルを有する表示パネルと、
前記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ように構成される取得部と、
前記照度に基づいて前記利用者の瞳径を判定し、前記瞳径に基づいて、前記表示パネルおよび前記シャッタパネルの少なくとも一方を制御するように構成されるコントローラと、
を備える3次元表示装置。 - 前記コントローラは、
前記シャッタパネルによって規定されることによって、前記利用者の第1眼の瞳に到達する画像光を射出する、前記表示パネルの第1可視領域と、前記利用者の第2眼の瞳に到達する画像光を射出する、前記表示パネルの第2可視領域とを、前記瞳径に基づいて判定し、
前記第2画像を表示しているサブピクセルのうち、前記瞳径の変化により第1可視領域に含まれる部分が第1比率より大きくなったサブピクセルを判定し、
当該サブピクセルに表示させる画像を前記第2画像から黒画像に変更するように構成される、請求項1に記載の3次元表示装置。 - 前記シャッタパネルは、透光状態と減光状態とのいずれかの状態に制御されうる複数のシャッタ領域を含み、
前記コントローラは、透光状態に制御されている前記シャッタ領域のうち、前記瞳径の変化により前記利用者の第1眼の瞳に向かう方向に伝播する前記第2画像の画像光が到達する領域が第2比率より大きくなった前記シャッタ領域を、前記瞳径に基づいて判定し、
当該シャッタ領域を減光状態に制御するように構成される、請求項1に記載の3次元表示装置。 - 前記シャッタパネルは、透光状態と減光状態とのいずれかの状態に制御されうる複数のシャッタ領域を含み、
前記コントローラは、
透光状態に制御されている前記シャッタ領域のうち、前記瞳径の変化により前記利用者の第1眼の瞳に向かう方向に伝播する前記第2画像の画像光が到達する領域が、第3比率より大きくなった前記シャッタ領域である第1シャッタ領域を、前記瞳径に基づいて判定し、
前記第1シャッタ領域の一部を透光状態から減光状態に変更し、
前記第1シャッタ領域の残りの一部に到達する画像光を射出するサブピクセルに表示させる画像を前記第2画像から前記第1画像に変更するように構成される、請求項1に記載の3次元表示装置。 - 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、前記照度に基づいて前記利用者の瞳径を判定し、前記瞳径に基づいて、前記表示パネルおよび前記シャッタパネルの少なくとも一方を制御するコントローラと、を含む3次元表示装置を備えるヘッドアップディスプレイシステム。
- 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、前記照度に基づいて前記利用者の瞳径を判定し、前記瞳径に基づいて、前記表示パネルおよび前記シャッタパネルの少なくとも一方を制御するコントローラと、を有する3次元表示装置を含むヘッドアップディスプレイシステムを備える移動体。
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