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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022106593
(43)【公開日】2022-07-20
(54)【発明の名称】３次元表示装置
(51)【国際特許分類】
G02B 30/31 20200101AFI20220712BHJP
G02F 1/13 20060101ALI20220712BHJP
G02B 30/32 20200101ALI20220712BHJP
G09F 9/00 20060101ALI20220712BHJP
【ＦＩ】
G02B30/31
G02F1/13 505
G02B30/32
G09F9/00 313
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021001706
(22)【出願日】2021-01-07
(71)【出願人】
【識別番号】519135633
【氏名又は名称】公立大学法人大阪
(71)【出願人】
【識別番号】000006633
【氏名又は名称】京セラ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100075557
【弁理士】
【氏名又は名称】西教 圭一郎
(72)【発明者】
【氏名】草深 薫
(72)【発明者】
【氏名】高橋 秀也
(72)【発明者】
【氏名】濱岸 五郎
【テーマコード（参考）】
2H088
2H199
5G435
【Ｆターム（参考）】
2H088EA06
2H088EA33
2H088MA01
2H199BA09
2H199BA48
2H199BA49
2H199BB46
2H199BB52
2H199BB65
2H199BB66
5G435AA01
5G435BB05
5G435BB12
5G435BB19
5G435CC09
5G435DD09
5G435EE12
5G435EE49
5G435FF13
5G435LL17
(57)【要約】
【課題】 ３次元表示装置の構成を大きく変更せずに、観察距離に応じてバリアピッチと画像ピッチとの間の累積誤差を解消し、高画質の３次元画像を表示可能な３次元表示装置を提供する。
【解決手段】 画像光を出射する表示パネル１０と、画像光の光路において表示パネル１０に重なって位置し、透光領域２０Ａおよび遮光領域２０Ｂのいずれかに切換え可能な複数のシャッタセルＳを有するバリアパネル２０と、観察者の第１眼および第２眼の少なくとも一方の位置を検出する位置検出部と、表示パネル１０およびバリアパネル２０を制御する制御部３０と、を含む。制御部３０は、位置検出部の位置検出情報に基づいて、観察者の第１眼および第２眼の位置に対応するバリアピッチＢｐおよび画像ピッチｋの累積誤差を算出し、算出された累積誤差が１ドット分に対する割合が第１割合より大きくなるとき、画像ピッチｋを少なくとも１ドット分大きくして累積誤差を小さくする。
【選択図】 図１
【解決手段】 画像光を出射する表示パネル１０と、画像光の光路において表示パネル１０に重なって位置し、透光領域２０Ａおよび遮光領域２０Ｂのいずれかに切換え可能な複数のシャッタセルＳを有するバリアパネル２０と、観察者の第１眼および第２眼の少なくとも一方の位置を検出する位置検出部と、表示パネル１０およびバリアパネル２０を制御する制御部３０と、を含む。制御部３０は、位置検出部の位置検出情報に基づいて、観察者の第１眼および第２眼の位置に対応するバリアピッチＢｐおよび画像ピッチｋの累積誤差を算出し、算出された累積誤差が１ドット分に対する割合が第１割合より大きくなるとき、画像ピッチｋを少なくとも１ドット分大きくして累積誤差を小さくする。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向および該第１方向に交わる第２方向に沿って並び、画像光を出射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、
前記画像光の光路において前記表示パネルに重なるバリアパネルであって、前記第１方向および前記第２方向に沿って並び、光を透過させる透光領域、および前記光を遮断する遮光領域のいずれかに切換え可能な複数のシャッタセルを有するバリアパネルと、
観察者の第１眼および第２眼の少なくとも一方の位置を検出して、前記光路に沿った位置および前記第1方向に対応する視差方向に沿った位置を含む位置検出情報を出力するように構成される位置検出部と、
前記表示パネルおよび前記バリアパネルを制御するように構成される制御部と、を含み、
観察距離から見たときの、透光部および遮光部が規則的に並ぶバリアピッチをＢｐとし、
前記観測距離から見たときの隣接する一組の右目画像と左目画像の画像ピッチをｋとするとき、
前記制御部は、前記観察距離から離れた位置に存在する観察者の位置検出情報に基づいて、観察者の第１眼および第２眼の位置に対応するバリアピッチＢｐおよび画像ピッチｋの累積誤差を算出し、算出された前記累積誤差が１ドット分に対する割合が第1割合より大きくなるとき、前記画像ピッチを部分的に少なくとも１ドット分大きくして前記累積誤差を小さくするよう制御可能に構成される３次元表示装置。
前記画像光の光路において前記表示パネルに重なるバリアパネルであって、前記第１方向および前記第２方向に沿って並び、光を透過させる透光領域、および前記光を遮断する遮光領域のいずれかに切換え可能な複数のシャッタセルを有するバリアパネルと、
観察者の第１眼および第２眼の少なくとも一方の位置を検出して、前記光路に沿った位置および前記第1方向に対応する視差方向に沿った位置を含む位置検出情報を出力するように構成される位置検出部と、
前記表示パネルおよび前記バリアパネルを制御するように構成される制御部と、を含み、
観察距離から見たときの、透光部および遮光部が規則的に並ぶバリアピッチをＢｐとし、
前記観測距離から見たときの隣接する一組の右目画像と左目画像の画像ピッチをｋとするとき、
前記制御部は、前記観察距離から離れた位置に存在する観察者の位置検出情報に基づいて、観察者の第１眼および第２眼の位置に対応するバリアピッチＢｐおよび画像ピッチｋの累積誤差を算出し、算出された前記累積誤差が１ドット分に対する割合が第1割合より大きくなるとき、前記画像ピッチを部分的に少なくとも１ドット分大きくして前記累積誤差を小さくするよう制御可能に構成される３次元表示装置。
【請求項2】
前記バリアピッチは、前記透光領域および前記遮光領域の前記第１方向の周期に対応している、請求項１に記載の３次元表示装置。
【請求項3】
前記第２方向は、前記第１方向に垂直である、請求項１または２に記載の３次元表示装置。
【請求項4】
前記第１割合は、０．５または１近傍の値である、請求項１～３のいずれか１項に記載の３次元表示装置。
【請求項5】
前記制御部は、
前記サブピクセルの前記第１方向の幅をＨｐとし、
前記サブピクセルの前記第２方向の幅をＶｐとし、
前記透光領域および前記遮光領域の前記第２方向に対する傾斜角度θとし、
ａおよびｂをａ≠ｂの自然数とするとき、
前記透光領域および前記遮光領域を、以下の式１によって表される傾斜角度θ、
に沿って前記複数のサブピクセルおよび前記複数のシャッタセルを位置させ、
前記バリアパネルの前記バリアピッチとは異なるバリアピッチとなるように、前記複数のシャッタセルを制御するように構成される、請求項１～４のいずれか１項に記載の３次元表示装置。
前記サブピクセルの前記第１方向の幅をＨｐとし、
前記サブピクセルの前記第２方向の幅をＶｐとし、
前記透光領域および前記遮光領域の前記第２方向に対する傾斜角度θとし、
ａおよびｂをａ≠ｂの自然数とするとき、
前記透光領域および前記遮光領域を、以下の式１によって表される傾斜角度θ、
前記バリアパネルの前記バリアピッチとは異なるバリアピッチとなるように、前記複数のシャッタセルを制御するように構成される、請求項１～４のいずれか１項に記載の３次元表示装置。
【請求項6】
前記バリアパネルは、前記光路において、前記表示パネルの前にあり、
前記表示パネルは、
観察者が第１眼で認識するための画像光を出射する第１表示領域と、
観察者が第２眼で認識するための画像光を出射する第２表示領域と、を含み、
前記第１表示領域と前記第２表示領域は、前記第１方向に沿って配列され、
前記制御部は、
観察者が適視距離から移動したとき、前記第１眼および前記第２眼のうちの少なくとも一方と前記バリアパネルとの間の観察距離をｚとし、
前記表示パネルと前記バリアパネルとの間隔をｇとしたとき、
画像サイクルピッチＣｐ（ｚ）は、以下の式、
を満たすように、画像を表示するサブピクセルを１個増加する、請求項５に記載の３次元表示装置。
前記表示パネルは、
観察者が第１眼で認識するための画像光を出射する第１表示領域と、
観察者が第２眼で認識するための画像光を出射する第２表示領域と、を含み、
前記第１表示領域と前記第２表示領域は、前記第１方向に沿って配列され、
前記制御部は、
観察者が適視距離から移動したとき、前記第１眼および前記第２眼のうちの少なくとも一方と前記バリアパネルとの間の観察距離をｚとし、
前記表示パネルと前記バリアパネルとの間隔をｇとしたとき、
画像サイクルピッチＣｐ（ｚ）は、以下の式、
【請求項7】
前記バリアパネルは、前記光路において、前記表示パネルの後ろにあり、
前記表示パネルは、
観察者が第１眼で認識するための画像光を出射する第１表示領域と、
観察者が第２眼で認識するための画像光を出射する第２表示領域と、を含み、
前記第１表示領域と前記第２表示領域は、前記第１方向に沿って配列され、
前記制御部は、
前記透光領域および前記遮光領域を構成するシャッタセルの第２方向の数をｂ（ｂは自然数）とし、
観察者が前記表示パネルに近づいたときの、前記第１眼および前記第２眼のうちの少なくとも一方と前記バリアパネルとの間の観察距離をｚとし、
前記表示パネルと前記バリアパネルとの間隔をｇとしたとき、
画像サイクルピッチＣｐ（ｚ）は、以下の式、
を満たすように画像を表示するサブピクセルを１個増加する、請求項５に記載の３次元表示装置。
前記表示パネルは、
観察者が第１眼で認識するための画像光を出射する第１表示領域と、
観察者が第２眼で認識するための画像光を出射する第２表示領域と、を含み、
前記第１表示領域と前記第２表示領域は、前記第１方向に沿って配列され、
前記制御部は、
前記透光領域および前記遮光領域を構成するシャッタセルの第２方向の数をｂ（ｂは自然数）とし、
観察者が前記表示パネルに近づいたときの、前記第１眼および前記第２眼のうちの少なくとも一方と前記バリアパネルとの間の観察距離をｚとし、
前記表示パネルと前記バリアパネルとの間隔をｇとしたとき、
画像サイクルピッチＣｐ（ｚ）は、以下の式、
【請求項8】
前記制御部は、
観察者が前記バリアパネルに近づいたとき、前記第１眼および前記第２眼の間の眼間距離をＥとし、一組の両眼画像を連続して表示するサブピクセル数をnとすると、前記第１眼および前記第２眼の間の中央位置を通りかつ前記表示パネルの表示面に垂線な垂線が前記表示面と交差する交点を基準点としたとき、両眼で同時に観察されるサブピクセル数ｔ１（ｚ）は、
と表され、
観察者が前記バリアパネルから離れたとき、前記第１眼および前記第２眼の間の眼間距離をＥとし、一組の両眼画像を連続して表示するサブピクセル数をnとすると前記第１眼および前記第２眼の間の中央位置を通りかつ前記表示パネルの表示面に垂線な垂線が前記表示面と交差する交点を基準点としたとき、両眼で同時に観察されるサブピクセル数ｔ２（ｚ）、
と表され、
ｔ１（ｚ）＝ｔ２（ｚ）となるときに、前記画像サイクルピッチで、前記透光領域および前記遮光領域の組合わせによって構成される複数のパターン領域を切り替えて前記表示面上に形成させる、請求項６または７に記載の３次元表示装置。
観察者が前記バリアパネルに近づいたとき、前記第１眼および前記第２眼の間の眼間距離をＥとし、一組の両眼画像を連続して表示するサブピクセル数をnとすると、前記第１眼および前記第２眼の間の中央位置を通りかつ前記表示パネルの表示面に垂線な垂線が前記表示面と交差する交点を基準点としたとき、両眼で同時に観察されるサブピクセル数ｔ１（ｚ）は、
観察者が前記バリアパネルから離れたとき、前記第１眼および前記第２眼の間の眼間距離をＥとし、一組の両眼画像を連続して表示するサブピクセル数をnとすると前記第１眼および前記第２眼の間の中央位置を通りかつ前記表示パネルの表示面に垂線な垂線が前記表示面と交差する交点を基準点としたとき、両眼で同時に観察されるサブピクセル数ｔ２（ｚ）、
ｔ１（ｚ）＝ｔ２（ｚ）となるときに、前記画像サイクルピッチで、前記透光領域および前記遮光領域の組合わせによって構成される複数のパターン領域を切り替えて前記表示面上に形成させる、請求項６または７に記載の３次元表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、３次元画像を高品位で表示することができる３次元表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、観察者が眼鏡を用いずに３次元画像を視認できるように、表示パネルから出射される画像光の一部を、バリアパネルを介して観察者の右眼に到達させ、表示パネルから出射される画像光に他の一部を、バリアパネルを介して観察者の左眼に到達させる３次元表示装置が知られている。例えば、特許文献１には、バリアパネルにおいて、対向する２枚の基材の厚みを変化させることによって、適視距離を短くした３次元表示装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平８－５０２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の特許文献１に記載される従来技術では、３次元画像の画質向上のために、バリアパネルにおけるバリアピッチと、表示パネルにおける画像ピッチとを最適値に近づけるように構成されるので、表示パネルとバリアパネルとを、それぞれ専用のパネルとして作製しなければ、観察距離に応じたバリアピッチと画像ピッチとの間の累積誤差によって画質が低下する。したがって従来から、累積誤差による画質の低下を解消し、高画質の３次元画像を表示することができる技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の３次元表示装置は、第１方向および該第１方向に交わる第２方向に沿って並び、画像光を出射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、
前記画像光の光路において前記表示パネルに重なるバリアパネルであって、前記第１方向および前記第２方向に沿って並び、光を透過させる透光領域、および前記光を遮断する遮光領域のいずれかに切換え可能な複数のシャッタセルを有するバリアパネルと、
観察者の第１眼および第２眼の少なくとも一方の位置を検出して、前記光路に沿った位置および前記第1方向に対応する視差方向に沿った位置を含む位置検出情報を出力するように構成される位置検出部と、
前記表示パネルおよび前記バリアパネルを制御するように構成される制御部と、を含み、
観察距離から見たときの、透光部および遮光部が規則的に並ぶバリアピッチをＢｐとし、
前記観測距離から見たときの隣接する一組の右目画像と左目画像の画像ピッチをｋとするとき、
前記制御部は、前記観察距離から離れた位置に存在する観察者の位置検出情報に基づいて、観察者の第１眼および第２眼の位置に対応するバリアピッチＢｐおよび画像ピッチｋの累積誤差を算出し、算出された前記累積誤差が１ドット分に対する割合が第1割合より大きくなるとき、前記画像ピッチｋを部分的に少なくとも１ドット分大きくして前記累積誤差を小さくするよう制御可能に構成される。
前記画像光の光路において前記表示パネルに重なるバリアパネルであって、前記第１方向および前記第２方向に沿って並び、光を透過させる透光領域、および前記光を遮断する遮光領域のいずれかに切換え可能な複数のシャッタセルを有するバリアパネルと、
観察者の第１眼および第２眼の少なくとも一方の位置を検出して、前記光路に沿った位置および前記第1方向に対応する視差方向に沿った位置を含む位置検出情報を出力するように構成される位置検出部と、
前記表示パネルおよび前記バリアパネルを制御するように構成される制御部と、を含み、
観察距離から見たときの、透光部および遮光部が規則的に並ぶバリアピッチをＢｐとし、
前記観測距離から見たときの隣接する一組の右目画像と左目画像の画像ピッチをｋとするとき、
前記制御部は、前記観察距離から離れた位置に存在する観察者の位置検出情報に基づいて、観察者の第１眼および第２眼の位置に対応するバリアピッチＢｐおよび画像ピッチｋの累積誤差を算出し、算出された前記累積誤差が１ドット分に対する割合が第1割合より大きくなるとき、前記画像ピッチｋを部分的に少なくとも１ドット分大きくして前記累積誤差を小さくするよう制御可能に構成される。
【発明の効果】
【0006】
本開示の３次元表示装置によれば、３次元表示装置の構成を大きく変更せずに、観察距離に応じてバリアピッチＢｐと画像ピッチｋとの間の累積誤差を小さくし、高画質の３次元画像を表示可能な３次元表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、添付図面を参照して、本開示の３次元表示装置の実施形態について説明する。なお、本開示に係る構造を示す図は、模式的に記載されている。
【0009】
図１は本開示の実施形態の３次元表示装置１００の構成の一例を示す平面図であり、図２は３次元表示装置１００の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の３次元表示装置１００は、表示パネル１０と、バリアパネル２０と、制御部３０と、を備える。表示パネル１０とバリアパネル２０とは、重なって位置している。
【0010】
表示パネル１０は、例えば、透過型の液晶パネル、有機ＥＬパネル、または無機ＥＬパネル等の表示デバイスによって実現されてよい。表示パネル１０は、表示面１０Ａを有し、表示面１０Ａに視差画像を表示するように構成されている。視差画像は、左眼画像と、左眼画像に対して視差を有する右眼画像と、を含む。
【0011】
図３は、表示パネル１０の構成の一例を示す正面図である。左眼画像および右眼画像はそれぞれ、第１画像および第２画像ともいう。観察者の左眼５Ｌで視認させる左眼画像を表示する領域は、左眼画像領域ＰｇＬである。観察者の右眼５Ｒで視認させる右眼画像を表示する領域は、右眼画像領域ＰｇＲである。左眼画像領域ＰｇＬと右眼画像領域ＰｇＲとは、Ｘ軸方向に沿って、交互に配列される。観察者の左眼５Ｌおよび観察者の右眼５Ｒのそれぞれは、第１眼および第２眼ともいう。左眼画像領域ＰｇＬおよび右眼画像領域Ｐｇのそれぞれは、第１画像領域および第２画像領域ともいう。Ｘ軸方向は、観察者の左眼５Ｌと右眼５Ｒとに対して視差を与える方向に対応する。
【0012】
３次元表示装置１００には、３次元画像を観察するのに適した最適観察距離があり、この距離を適視距離（Optimum Viewing Distance；ＯＶＤ）と呼び、符号ｄによって表す。適視距離ｄは、３次元表示装置１００の使用環境に応じて、適切に設定可能であることが好ましい。
【0013】
３次元表示装置１００は、表示面１０Ａを含む鉛直な仮想一平面において、水平方向をＸ軸方向とし、鉛直方向をＹ軸方向とし、鉛直な仮想一平面に垂直な方向をＺ軸方向としたとき、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にマトリクス状に複数の画素が整列して形成された表示パネル１０およびバリアパネル２０が重なった状態で配置されている。表示パネル１０およびバリアパネル２０の画素ピッチｋは同一である。バリアパネル２０は、パララックスバリアとして使用される。バリアパネル２０は、カラーフィルタを除いた液晶パネルによって容易に実現することができる。
【0014】
バリアパネル２０を表示パネル１０の表示面１０Ａ上に配置する２眼式３次元表示において、バリアパネル２０のバリアピッチＢｐは、集光光学系を実現するために、表示パネル１０の画像ピッチｋに対して若干狭くなっている。
【0015】
図３は、表示パネル１０の構成を示す正面図である。表示パネル１０の表示面１０Ａは、表示境界１５によって、左眼画像領域ＰｇＬと、右眼画像領域ＰｇＲと、に分けられる。左眼画像領域ＰｇＬは、観察者の左眼５Ｌの位置に伝播する画像光を出射する。右眼画像領域ＰｇＲは、観察者の右眼５Ｒの位置に伝播する画像光を出射する。表示パネル１０は、左眼画像領域ＰｇＬに左眼画像を表示し、右眼画像領域ＰｇＲに右眼画像を表示可能に構成される。観察者は、左眼画像領域ＰｇＬに表示される左眼画像を左眼５Ｌで視認し、右眼画像領域ＰｇＲに表示される右眼画像を右眼５Ｒで視認する。Ｘ軸方向は、観察者から見て水平方向（または左右方向）であり、Ｙ軸方向は、観察者から見て垂直方向（または上下方向）であり、Ｚ軸方向は、観察者から見て奥行方向（または前後方向）である。
【0016】
表示パネル１０は、格子状のブラックマトリックス５１によって区画される複数の区画領域を有する。複数の区画領域は、表示面１０Ａ上において水平方向および垂直方向に沿って格子状に区画される。各区画領域には、１個のサブピクセル１２が対応する。サブピクセル１２の水平方向の長さは、符号Ｈｐで表される。サブピクセル１２の垂直方向の長さは、符号Ｖｐで表される。表示パネル１０における両眼画像の画像ピッチは、第１周期ともいい、符号ｋで表される。表示パネル１０における両眼画像の画像ピッチをｋとしたとき、表示パネル１０における片眼画像の画像ピッチは、ｋ／２で表される。画像ピッチは、制御部３０によって適宜設定される。
【0017】
左眼画像領域ＰｇＬに含まれる複数のサブピクセル１２は、６個のサブピクセル１２を含むと仮定する。複数のサブピクセル１２は、例えば、枝番として、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５およびＰ６がそれぞれ付された６個のサブピクセル１２であってよい。以下、枝番としてＰ１が付されたサブピクセル１２は、サブピクセル１２(P1)と表すものとする。左眼画像領域ＰｇＬに含まれるピクセルを構成するサブピクセル１２の個数は、特に限定されるものではない。
【0018】
右眼画像領域ＰｇＲに含まれる複数のサブピクセル１２は、例えば６個のサブピクセル１２を含むと仮定する。複数のサブピクセル１２は、例えば、サブピクセル１２(P7)、サブピクセル１２(P8)、サブピクセル１２(P9)、サブピクセル１２(P10)、サブピクセル１２(P11)、サブピクセル１２(P12)、という６個のサブピクセル１２である。右眼画像領域ＰｇＲに含まれるピクセルを構成するサブピクセル１２の個数は、特に限定されるものではない。
【0019】
複数のサブピクセル１２は、表示面１０Ａ上における水平方向に、ピッチをＨｐとして配列される。図３の例においては、左眼画像領域ＰｇＬに含まれる複数のサブピクセル１２は、サブピクセル１２(P2)，１２(P4)，１２(P6)の順に配列されている。右眼画像領域ＰｇＲに含まれる複数のサブピクセル１２は、サブピクセル１２(P8)，１２(P10)，１２(P12)の順に配列されている。
【0020】
複数のサブピクセル１２は、表示面１０Ａ上における垂直方向に、ピッチをＶｐとして配列されるとする。図３の例においては、左眼画像領域ＰｇＬに含まれる複数のサブピクセル１２は、サブピクセル１２(P2)、サブピクセル１２(P1)の順に配列されている。右眼画像領域ＰｇＲに含まれる複数のサブピクセル１２は、サブピクセル１２(P12)、サブピクセル１２(P11)、サブピクセル１２(P10)、サブピクセル１２(P9)の順に配列されている。
【0021】
異なる色に対応する複数のサブピクセル１２は、集合してピクセルを構成する。サブピクセル１２は、ピクセルを構成する複数の色ごとの制御単位である。サブピクセル１２は、例えば制御部３０が制御可能な最小単位としうる。制御部３０は、所謂マイクロピクセルのようにサブピクセル１２をより細かく制御しうる。制御部３０がサブピクセル１２を制御することによって、表示パネル１０は、任意の画像を表示することができる。図３の例では、サブピクセル１２の形状が長方形である場合を一例に挙げて説明しているが、サブピクセル１２の正面視における形状は、正方形、台形、などの種々の形状であってよい。
【0022】
表示パネル１０は、制御部３０によって制御されて、表示面１０Ａ上における水平方向に沿った所定周期で不規則処理が実行されうる。不規則処理とは、規則的な画像ピッチを不規則にすることを意味する。不規則処理の一例としては、例えば、左眼画像領域ＰｇＬと右眼画像領域ＰｇＲとの間に、右眼画像および左眼画像の何れにも属さない画像を表示するサブピクセル１２を追加する処理、又は、左眼画像領域ＰｇＬに含まれる所定のサブピクセル１２を減す処理、あるいは右眼画像領域ＰｇＲに含まれる所定のサブピクセル１２が減す処理がある。右眼画像および左眼画像の何れにも属さない画像を表示するサブピクセル１２を追加する処理の一例としては、例えば、図３に示すように、左眼画像領域ＰｇＬと右眼画像領域ＰｇＲとの間に、黒色画像を表示するサブピクセル１２を追加する処理、あるいは左眼画像領域ＰｇＬと右眼画像領域ＰｇＲとの間に、白色画像を表示するサブピクセル１２を追加する処理が含まれうる。
【0023】
例えば、表示パネル１０は、左眼画像領域ＰｇＬと右眼画像領域ＰｇＲとの間に、所定周期で並ぶ、いずれにも属さないサブピクセル１２が黒色画像を表示する。当該所定周期で並ぶサブピクセル１２とは、不規則処理される箇所に存在するサブピクセル１２である。
例えば、表示パネル１０は、左眼画像領域ＰｇＬと右眼画像領域ＰｇＲとの間に、所定周期で並ぶ、いずれにも属さないサブピクセル１２が白色画像を表示する。当該所定周期で並ぶサブピクセル１２とは、不規則処理される箇所に存在するサブピクセル１２である。
例えば、表示パネル１０は、左眼画像領域ＰｇＬと右眼画像領域ＰｇＲとの間に、所定周期で並ぶ、いずれにも属さないサブピクセル１２が白色画像を表示する。当該所定周期で並ぶサブピクセル１２とは、不規則処理される箇所に存在するサブピクセル１２である。
【0024】
表示パネル１０が、制御部３０によって所定周期で不規則処理されることで、バリアパネル２０におけるバリアピッチと表示パネル１０における画像ピッチとの最適値からのずれを小さく保つことができる。これによって、例えば、同じピッチの表示パネル１０とバリアパネル２０とであっても、３次元表示装置１００に利用できる。
【0025】
バリアパネル２０は、例えば、液晶シャッタによって実現されうる。液晶シャッタは、マトリクス状に配列された複数のシャッタセルＳを有し、各シャッタセル内の液晶に印加される電圧を、制御部３０によって制御することによって、液晶シャッタの光透過率を変化させることができる。バリアパネル２０は、液晶シャッタに限定されるものではなく、例えば、ＭＥＭＳシャッタパネルで構成されてよい。
【0026】
図４は、バリアパネル２０の構成を示す正面図である。バリアパネル２０は、パネル面２０Ｃを有し、パネル面２０Ｃ上における水平方向および垂直方向に沿って、格子状に配列される複数のシャッタセルＳを有する。バリアパネル２０は、透光領域２０Ａと、遮光領域２０Ｂと、を含む。透光領域２０Ａおよび遮光領域２０Ｂは、それぞれ第１透過領域および第２透過領域ともいう。透光領域２０Ａは、表示パネル１０から出射される画像光を第１所定値以上の第１透過率で透過させる。遮光領域２０Ｂは、表示パネル１０から出射される画像光を第２所定値以下の第２透過率で透過させる。第１所定値は、第２所定値より高くされてよい。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。バリアパネル２０は、表示パネル１０から出射される画像光の相対的な減光量を変更可能であるといえる。
【0027】
バリアパネル２０は、表示パネル１０から出射される画像光の進行方向を規定する。画像光の進行方向は、光線方向ともいう。バリアパネル２０が光線方向を規定することによって、観察者の右眼５Ｒおよび観察者の左眼５Ｌによって視認可能な表示面１０Ａ上の領域が決定される。観察者の右眼５Ｒおよび観察者の左眼５Ｌによって視認可能な領域は、それぞれ右眼視認領域および左眼視認領域ともいう。例えば、バリアパネル２０は、表示面１０Ａの一部のサブピクセル１２から出射した画像光を、透光領域２０Ａを透過させて観察者の左眼５Ｌに到達させる。例えば、バリアパネル２０は、表示面１０Ａの他の一部のサブピクセル１２から出射した画像光を、透光領域２０Ａを透過させて観察者の右眼５Ｒに到達させる。制御部３０は、左眼視認領域に左眼画像領域ＰｇＬが位置し、右眼視認領域に右眼画像領域ＰｇＲが位置するように表示パネル１０を制御する。これによって、観察者の左眼５Ｌは左眼画像を視認し、観察者の右眼５Ｒは右眼画像を視認することができる。その結果、観察者は、３次元画像を視認することができる。
【0028】
バリアパネル２０において、各シャッタセルＳの光透過率は、制御部３０によって制御され、複数のシャッタセルＳの一部が、透光領域２０Ａとなり、複数のシャッタセルＳの他の一部が、遮光領域２０Ｂとなる。透光領域２０Ａと遮光領域２０Ｂとは、パネル面２０Ｃ上における水平方向に沿って、交互に配列される。シャッタセルＳの水平方向の長さは、長さＳＷと表され、シャッタセルＳの垂直方向の長さは、長さＳＨと表される。バリアパネル２０におけるバリアピッチは、バリアピッチＢｐと表される。バリアピッチＢｐは、第２周期ともいう。バリアピッチＢｐは、制御部３０によって適宜設定される。バリアパネル２０における各シャッタセルＳの大きさと、表示パネル１０における各サブピクセル１２の大きさとは、等しくてもよく、異なっていてもよい。
【0029】
シャッタセルＳは、制御部３０が制御可能な最小単位である。制御部３０は、シャッタセルＳを制御することによって、バリアパネル２０における透光領域２０Ａと遮光領域２０Ｂとを任意の形状に変更することができる。
【0030】
バリアパネル２０は、制御部３０によって制御されて、水平方向に沿って、所定周期で、不規則処理される。所定周期は、第３周期ともいう。不規則処理されるとは、例えば、透光領域２０Ａに含まれる所定のシャッタセルＳが増やされ、遮光領域２０Ｂに含まれる所定のシャッタセルＳが減らされることを意味する。不規則処理されるとは、例えば、遮光領域２０Ｂに含まれる所定のシャッタセルＳが増やされ、透光領域２０Ａに含まれる所定のシャッタセルＳが減らされることを意味する。
【0031】
例えば、バリアパネル２０は、所定周期で、透光領域２０Ａに含まれるシャッタセルＳが水平方向に１個分増やされ、遮光領域２０Ｂに含まれるシャッタセルＳが水平方向に１個分減らされる。例えば、バリアパネル２０は、所定周期で、遮光領域２０Ｂに含まれるシャッタセルＳが水平方向に１個分増やされ、透光領域２０Ａに含まれるシャッタセルＳが水平方向に１個分減らされる。
【0032】
例えば、バリアパネル２０は、所定周期で、透光領域２０Ａに含まれるシャッタセルＳが水平方向に２個分増やされ、遮光領域２０Ｂに含まれるシャッタセルＳが水平方向に２個分減らされる。例えば、バリアパネル２０は、所定周期で、遮光領域２０Ｂに含まれるシャッタセルＳが水平方向に２個分増やされ、透光領域２０Ａに含まれるシャッタセルＳが水平方向に２個分減らされる。
【0033】
バリアパネル２０のバリアピッチＢｐは、制御部３０によって、任意に制御されることで、バリアピッチＢｐと画像ピッチｋとの最適値からのずれを小さく保つことができる。これによって、例えば、表示パネル１０とバリアパネル２０とが同ピッチであっても、３次元表示装置１００に利用できる。
【0034】
制御部３０は、３次元表示装置１００が備える各構成要素に接続され、各構成要素を制御する。制御部３０は、例えばプロセッサとして構成される。制御部３０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（Application Specific Integrated Circuit；ＡＳＩＣ）を含んでよい。
【0035】
プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device；ＰＬＤ）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでよい。制御部３０は、１個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。制御部３０は、記憶部を備え、記憶部に各種情報、または３次元表示装置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、制御部３０のワークメモリとして機能してよい。
【0036】
制御部３０は、表示パネル１０の左眼画像領域ＰｇＬに位置するサブピクセル１２に左眼画像の一部を表示させる。例えば、制御部３０は、表示パネル１０の左眼画像領域ＰｇＬに位置するサブピクセル１２(P1)～サブピクセル１２(P6)に左眼画像の一部を表示させる。
【0037】
制御部３０は、表示パネル１０の右眼画像領域ＰｇＲに位置するサブピクセル１２に右眼画像の一部を表示させる。例えば、制御部３０は、表示パネル１０の右眼画像領域ＰｇＲに位置するサブピクセル１２(P7)～１２(P12)に右眼画像の一部を表示させる。
【0038】
制御部３０は、表示パネル１０における所定のサブピクセル１２に、黒色画像を表示させる。当該所定のサブピクセル１２とは、不規則処理される箇所に存在するサブピクセル１２である。黒色画像は、例えば、黒色のような、所定輝度を有する画像である。所定輝度は、サブピクセル１２が表示可能な階調レベルのうち、最も低い階調の輝度またはこれに準じる階調の輝度に対応する値とすることができる。
【0039】
制御部３０は、表示パネル１０における所定のサブピクセル１２に、白色画像を表示させる。当該所定のサブピクセル１２とは、不規則処理される箇所に存在するサブピクセル１２である。白色画像は、例えば、白色のような、所定輝度を有する画像である。所定輝度は、サブピクセル１２の表示可能な階調レベルのうち、最も高い階調の輝度またはこれに準じる階調の輝度に対応する値とすることができる。
【0040】
制御部３０は、所定周期で、不規則処理する。例えば、制御部３０は、図３に示すように、所定周期で、所定のサブピクセル１２に黒色画像を表示させて、不規則処理する。当該所定のサブピクセル１２は、左眼画像領域ＰｇＬに含まれるサブピクセル１２と右眼画像領域ＰｇＲに含まれるサブピクセル１２との間に位置する。例えば、制御部３０は、所定周期で、所定のサブピクセル１２に白色画像を表示させて、不規則処理する。当該所定のサブピクセル１２は、左眼画像領域ＰｇＬに含まれるサブピクセル１２と右眼画像領域ＰｇＲに含まれるサブピクセル１２との間に位置する。
【0041】
例えば、制御部３０は、所定周期で、所定のサブピクセル１２に右眼画像および左眼画像の何れにも属さない画像を表示させて、不規則処理する。当該所定のサブピクセル１２は、左眼画像領域ＰｇＬに含まれるサブピクセル１２と右眼画像領域ＰｇＲに含まれるサブピクセル１２との間に位置する。例えば、制御部３０は、所定周期で、左眼画像領域ＰｇＬに含まれるサブピクセル１２を減らして、不規則処理する。例えば、制御部３０は、所定周期で、右眼画像領域ＰｇＲに含まれるサブピクセル１２を減らして、不規則処理する。
【0042】
制御部３０は、バリアパネル２０における複数のシャッタセルＳを制御して、表示パネル１０から出射される画像光を第１所定値以上の光透過率で透過させる透光領域２０Ａを形成する。制御部３０は、バリアパネル２０における複数のシャッタセルＳを制御して、表示パネル１０から出射される画像光を第２所定値以下の光透過率で透過させる遮光領域２０Ｂを形成する。
【0043】
制御部３０は、所定周期で、不規則処理する。例えば、制御部３０は、所定周期で、透光領域２０Ａに含まれる所定のシャッタセルＳの数を増やし、遮光領域２０Ｂに含まれる所定のシャッタセルＳの数を減らす。例えば、制御部３０は、所定周期で、遮光領域２０Ｂに含まれる所定のシャッタセルＳの数を増やし、透光領域２０Ａに含まれる所定のシャッタセルＳの数を減らす。
【0044】
例えば、制御部３０は、所定周期で、透光領域２０Ａに含まれるシャッタセルＳを水平方向に１個分増やし、遮光領域２０Ｂに含まれるシャッタセルＳを１個分減らす。例えば、制御部３０は、所定周期で、遮光領域２０Ｂに含まれるシャッタセルＳを水平方向に１個分増やし、透光領域２０Ａに含まれるシャッタセルＳを水平方向に１個分減らす。
【0045】
制御部３０は、水平方向における画像ピッチｋとバリアピッチＢｐとのずれの累積に基づいて所定周期を算出してよい。制御部３０は、水平方向における画像ピッチｋとバリアピッチＢｐとのずれの累積が所定量を超える位置で不規則処理をするように、所定周期を算出してよい。例えば、制御部３０は、水平方向における画像ピッチｋとバリアピッチＢｐとのずれの累積が、水平方向におけるサブピクセル１２の１／２個分の長さＨｐ／２を超える位置で不規則処理をするように、所定周期を算出してよい。期間が所定周期として算出される。例えば、制御部３０は、水平方向における画像ピッチｋとバリアピッチＢｐとのずれの累積が、水平方向におけるサブピクセル１２の１個分の長さ１Ｈｐを超える位置で不規則処理をするように、所定周期を算出してよい。この場合、水平方向における画像ピッチｋとバリアピッチＢｐとのずれの累積が、ゼロから水平方向におけるサブピクセル１２の１個分の長さとなるまでの期間が所定周期として算出される。
【0046】
制御部３０は、表示パネル１０に含まれるサブピクセル１２の水平方向における長さを基準として、所定量を設定してよい。例えば、制御部３０は、水平方向におけるサブピクセル１２の１／２個分の長さである長さＨｐ／２を、所定量として設定してよい。例えば、制御部３０は、水平方向におけるサブピクセル１２の１個分の長さである長さ１Ｈｐを、所定量として設定してよい。
【0047】
例えば、制御部３０は、水平方向における画像ピッチｋとバリアピッチＢｐとのずれの累積が、長さ１／２Ｈｐを超える位置で不規則処理をしてよい。制御部３０は、不規則処理として、左眼画像領域ＰｇＬに含まれるサブピクセル１２と右眼画像領域ＰｇＲに含まれるサブピクセル１２との間の所定のサブピクセル１２に黒色画像を表示させてよい。
【0048】
例えば、制御部３０は、水平方向における画像ピッチｋとバリアピッチＢｐとのずれの累積が、長さ１／２Ｈｐを超える位置で不規則処理をしてよい。制御部３０は、不規則処理として、左眼画像領域ＰｇＬに含まれるサブピクセル１２と右眼画像領域ＰｇＲに含まれるサブピクセル１２との間の所定のサブピクセル１２に白色画像を表示させてよい。
【0049】
例えば、制御部３０は、水平方向における画像ピッチｋとバリアピッチＢｐとのずれの累積が、長さ１Ｈｐを超える位置で不規則処理をしてよい。制御部３０は、不規則処理として、透光領域２０Ａに含まれるシャッタセルＳを水平方向に１個分増やしたり、遮光領域２０Ｂに含まれるシャッタセルＳを水平方向に１個分減らしたりしてよい。
【0050】
例えば、制御部３０は、水平方向における画像ピッチｋとバリアピッチＢｐとのずれの累積が、長さ１Ｈｐを超える位置で不規則処理をしてよい。制御部３０は、不規則処理として、透光領域２０Ａに含まれるシャッタセルＳを水平方向に１個分減らしたり、遮光領域２０Ｂに含まれるシャッタセルＳを水平方向に１個分増やしたりしてよい。
【0051】
上述の説明では、表示パネル１０は、左眼画像領域ＰｇＬと右眼画像領域ＰｇＲとの間に、左眼画像領域ＰｇＬおよび右眼画像領域ＰｇＲのいずれにも属さない領域を含まない。したがって、左眼画像領域ＰｇＬと右眼画像領域ＰｇＲとが隣接している。表示パネル１０の構成は、この構成に限定されるものではない。例えば、表示パネル１０は、左眼画像領域ＰｇＬと右眼画像領域ＰｇＲとの間に、左眼画像領域ＰｇＬおよび右眼画像領域ＰｇＲの何れにも属さない領域を含んでよい。したがって、左眼画像領域ＰｇＬと右眼画像領域ＰｇＲとが隣接しなくてよい。表示パネル１０が左眼画像領域ＰｇＬと右眼画像領域ＰｇＲとの間に、左眼画像領域ＰｇＬおよび右眼画像領域ＰｇＲのいずれにも属さない領域を含む場合、制御部３０は、当該領域を、水平方向に短くすることで、不規則処理することも可能である。
【0052】
本実施形態に係る３次元表示装置１００によれば、制御部３０が所定周期で不規則処理することによって、バリアパネル２０におけるバリアピッチと表示パネル１０における画像ピッチとの最適値からのずれを小さく保つことができる。これによって、例えば、同ピッチの表示パネル１０とバリアパネル２０とであっても、３次元表示装置１００に利用できる。
【0053】
３次元表示システムは、左眼５Ｌおよび右眼５Ｒのいずれか一方を検出するための位置検出部である位置検出装置と、３次元表示装置１００とを含んで構成される。３次元表示システムは、ヘッドアップディスプレイ（Head Up Display；ＨＵＤ）に搭載されうる。ＨＵＤは、３次元表示システムと、反射鏡などの光学部材と、被投影面を有する被投影部材とを備える。ＨＵＤは、３次元表示システムから出射される画像光を、光学部材を介して被投影部材に到達させる。したがって、ＨＵＤは、被投影部材に画像を投影する。ＨＵＤは、被投影部材で反射させた画像光を、観察者の左眼５Ｌおよび右眼５Ｒに到達させる。したがって、ＨＵＤは、３次元表示システムから観察者の左眼５Ｌおよび右眼５Ｒまで画像光を進行させる。観察者は、到達した画像光を、虚像として視認しうる。
【0054】
３次元表示装置１００が、位置検出装置を備える場合、位置検出装置は、観察者の左眼５Ｌおよび右眼５Ｒのいずれか一方の位置を検出し、制御部３０に出力する。位置検出装置は、例えば、カメラを備えてよい。位置検出装置は、カメラによって観察者の顔を撮影してよい。位置検出装置は、カメラの撮影画像から観察者の左眼５Ｌおよび右眼５Ｒの少なくとも一方の位置を検出してよい。位置検出装置は、１個のカメラの撮影画像から、観察者の左眼５Ｌおよび右眼５Ｒ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。位置検出装置は、２個以上のカメラの撮影画像から、観察者の左眼５Ｌおよび右眼５Ｒ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。
【0055】
位置検出装置は、カメラを備えず、装置外のカメラに接続されていてよい。位置検出装置は、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。カメラを備えない位置検出装置は、カメラが映像信号を入力する入力端子を備えてよい。カメラを備えない位置検出装置は、入力端子に入力された映像信号から観察者の左眼５Ｌおよび右眼５Ｒの少なくとも一方の位置を検出してよい。
【0056】
位置検出装置は、例えば、センサを備えてよい。センサは、超音波センサまたは光センサ等であってよい。位置検出装置は、センサによって観察者の頭部の位置を検出し、頭部の位置に基づいて観察者の左眼５Ｌおよび右眼５Ｒの少なくとも一方の位置を検出してよい。位置検出装置は、１個または２個以上のセンサによって、観察者の左眼５Ｌおよび右眼５Ｒ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。
【0057】
位置検出装置は、観察者の左眼５Ｌおよび右眼５Ｒの少なくとも一方の位置の検出結果に基づいて、第１方向に沿った、左眼５Ｌおよび右眼５Ｒの移動距離を検出してもよい。
【0058】
３次元表示装置１００は、位置検出装置を備えなくてよい。３次元表示装置１００が位置検出装置を備えない場合、制御部３０は、装置外の検出装置からの信号を入力する入力端子を備えてよい。装置外の検出装置は、入力端子に接続されてよい。装置外の検出装置は、入力端子に対する伝送信号として、電気信号および光信号を用いてよい。装置外の検出装置は、共有のネットワークを介して入力端子に間接的に接続されてよい。制御部３０は、装置外の位置検出装置から取得した観察者の左眼５Ｌおよび右眼５Ｒの少なくとも一方の位置を示す位置座標が入力されてもよい。制御部３０は、位置座標に基づいて、第１方向に沿った、観察者の左眼５Ｌおよび右眼５Ｒの移動距離を算出してよい。
【0059】
３次元表示装置１００を含むＨＵＤは、移動体に搭載されてよい。ＨＵＤは、構成の一部を、移動体が備える他の装置、部品と兼用してよい。例えば、移動体は、ウインドシールドを被投影部材として兼用してよい。ＨＵＤおよび３次元表示装置１００は、構成の一部を移動体が備える他の装置、部品と兼用してよい。構成の一部を当該移動体が備える他の装置、部品と兼用する場合、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。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。
【0060】
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。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。
【0061】
このような制御部３０を備えた本実施形態の３次元表示装置１００においては、制御部３０は以下のように構成される。
【0062】
（観察者・バリアパネル・表示パネルの位置関係）
図５は、観察者、バリアパネル２０、表示パネル１０の位置関係を示す図である。眼間距離Ｅと適視距離ｄとの比は、以下の式１および式２で表されるように、表示パネル１０の画像ピッチｋと、表示パネル１０およびバリアパネル２０間の距離ｇとの比に等しい。
図５は、観察者、バリアパネル２０、表示パネル１０の位置関係を示す図である。眼間距離Ｅと適視距離ｄとの比は、以下の式１および式２で表されるように、表示パネル１０の画像ピッチｋと、表示パネル１０およびバリアパネル２０間の距離ｇとの比に等しい。
【0063】
【0064】
【0065】
これらの式１、式２から適視距離ｄについて整理すると、適視距離ｄは式３によって表され、バリアピッチＢｐが変わると、適視距離ｄも変わる。
【0066】
【0067】
図６は、バリアパネル２０の画素番号割り当てを説明するための図である。次に、同図に示すように、バリアパネル２０の各サブピクセル１２における画素番号の割り当てを行う。制御部３０は、サブピクセル１２の第１方向（Ｘ軸方向）の幅をＨｐとし、サブピクセル１２のＹ軸方向の幅をＶｐとし、透光領域２０Ａおよび遮光領域２０Ｂの第２方向であるＹ軸方向に対する傾斜角度θとし、ａおよびｂをａ≠ｂの自然数とするとき、透光領域２０Ａおよび遮光領域２０Ｂは、以下の式４によって表される。
【0068】
【0069】
画像サイクルピッチ法の場合、表示パネル１０ではなく、バリアパネル２０に画素番号を割り当てるので、バリアピッチＢｐと幅Ｈｐのサブピクセル１２がｎ個分の関係は、次式５で表される。
【0070】
【0071】
画像サイクルピッチＣｐを次の式６～式９のように導出する。
【0072】
【0073】
上記の式６からτを消去すると、次の式７となる。
【0074】
上記の式７を変形すると、式８が得られる。
上記の式８からｋ‘ＢＰを消去して、式９が得られる。
【0075】
【0076】
（画像サイクルピッチ法）
図８は、画像サイクルピッチ法を説明するための図である。同図に示すように、眼間位置から表示パネル１０の表示面１０Ａに垂線を引き、その交点を基準に画像サイクルピッチ幅Ｃｐ＝τｋ´の各パターン領域を表示面１０Ａ上に形成する。
図８は、画像サイクルピッチ法を説明するための図である。同図に示すように、眼間位置から表示パネル１０の表示面１０Ａに垂線を引き、その交点を基準に画像サイクルピッチ幅Ｃｐ＝τｋ´の各パターン領域を表示面１０Ａ上に形成する。
【0077】
（観察者の横方向の移動）
図９は、観察者の横方向の移動によるパターン形成位置を説明するための図である。同図に示すように、観察者の横方向の移動に応じて、パターン形成位置１，２，…も移動する。
図９は、観察者の横方向の移動によるパターン形成位置を説明するための図である。同図に示すように、観察者の横方向の移動に応じて、パターン形成位置１，２，…も移動する。
【0078】
（観察者の前後方向の移動）
図１０は、観察者の前後方向の移動による画像サイクルピッチＣｐの変化を示す図である。同図に示すように、観察距離ｚ＋ｇが大きくなるほど画像サイクルピッチＣｐも大きくなる。
図１０は、観察者の前後方向の移動による画像サイクルピッチＣｐの変化を示す図である。同図に示すように、観察距離ｚ＋ｇが大きくなるほど画像サイクルピッチＣｐも大きくなる。
【0079】
図１１は、観察者が適視距離から近づいた場合に観察されるサブピクセルを示す図である。同図に示すように、観察者が適視距離ｄから近づいた場合、両眼５Ｒ，５Ｌで同時に観察されるサブピクセル１２は、次の式１０～式１２で表されるように増加する。
【0080】
【0081】
【0082】
【0083】
図１２は、観察者が適視距離から離れた場合に観察されるサブピクセルを示す図である。同図に示すように、観察者が適視距離ｄから遠ざかった場合、両眼５Ｒ，５Ｌで同時に観察されるサブピクセル１２は、式１３～式１５で表されるように増加する。
【0084】
ｚ＜ｄの場合、
【0085】
【0086】
このような構成によって、観察距離ｚに応じて画像サイクルピッチCp(z)を変化させ、観察者がＺ軸方向に移動しても、高画質の３次元画像を表示することができる。
【0087】
【0088】
図１３は、同時に観察されるサブピクセル１２を右眼画像として処理する場合の説明図である。同図に示すように、同時に観察されるサブピクセル１２を右眼画像として処理を行う。眼間位置ではなく、右眼位置を基準とすることで、同時に観察されるサブピクセル１２を右眼画像として処理することができる。
【0089】
図１４は、バリアピッチＢｐの切換え基準を説明するための図である。図１５はバリアピッチＢｐの切換え基準を説明するための図であり、図１６はバリアピッチＢｐの切換え基準とクロストークとの関係を説明するための図である。図１４～図１６に示すように、バリアピッチＢｐの切換え基準は、適視距離間においてバリアピッチＢｐを切換えるタイミングの基準が必要であり、同時に観察されるサブピクセル１２の数から決定することができる。観察者が離れると、バリアピッチＢｐは、式１６で示すＢｐ１となる。
【0090】
【0091】
【0092】
【0093】
片眼サブピクセル数に対する同時観察サブピクセル数の割合が一致するとき、クロストークは同程度であると考えられる。
【0094】
【0095】
【0096】
図１７は、観察者の前後方向に移動に対する３次元表示画像の追従性の相違を示す図である。同図に示すように、同一ピッチの２枚の液晶パネルを重ねるアクティブバリア方式において、アクティブバリアピッチを固定し、画像ピッチｋに一部異なるピッチを導入する割合を変えることによって、観察者の前後方向の移動に対し、従来技術の右眼画像に比べて、本発明の右眼画像が適視距離の基準画像に対する画像濃度の変化が格段に少なく、より細かい追従が可能であることが分かる。これによって本開示に実施形態によれば、立体視範囲を拡大することが可能となる。
【0097】
以上のように、本実施形態の３次元表示装置１００は、Ｘ軸方向および該Ｘ軸方向に交わるＹ軸方向に沿って並び、画像光を出射するように構成される複数のサブピクセル１２を有する表示パネル１０と、画像光の光路において表示パネル１０に重なるバリアパネル２０であって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って並び、光を透過させる透光領域２０Ａ、および光を遮断する遮光領域２０Ｂのいずれかに切換え可能な複数のシャッタセルＳを有するバリアパネル２０と、観察者の第１眼５Ｒおよび第２眼５Ｌの少なくとも一方の位置を検出して、光路に沿った位置および第1方向に対応する視差方向に沿った位置を含む位置検出情報を出力するように構成される位置検出装置と、表示パネル１０およびバリアパネル２０を制御するように構成される制御部３０と、を含む。
【0098】
制御部３０は、バリアピッチをＢｐとし、画像ピッチをＣｐとするとき、位置検出装置による位置検出情報に基づいて、観察者の第１眼５Ｒおよび第２眼５Ｌの位置に対応するバリアピッチＢｐおよび画像ピッチｋの累積誤差を算出し、算出された累積誤差が１ドット（サブピクセル１２に相当）分に対する割合が第1割合より大きくなるとき、画像ピッチＣｐを少なくとも１ドット分大きく、または小さくするよう制御可能に構成される。
【0099】
このような構成によって、３次元表示装置の構成を大きく変更せずに、観察距離ｚに応じてバリアピッチＢｐと画像ピッチｋとの間の累積誤差が解消され、最適な立体画像を得ることができる。
【0100】
本実施形態の３次元表示装置１００では、バリアピッチＢｐは、透光領域２０Ａおよび遮光領域２０Ｂの第１方向の周期に対応している構成としてよい。
【0101】
本実施形態の３次元表示装置１００では、Ｚ軸方向は、平面視においてＸ軸方向に垂直である構成であってよい。
【0102】
本実施形態の３次元表示装置１００では、第１割合は、０．５または１近傍の値である。
【0103】
本実施形態の３次元表示装置１００では、制御部３０は、サブピクセル１２の第１方向の幅をＨｐとし、サブピクセル１２の第２方向の幅をＶｐとし、透光領域２０Ａおよび遮光領域２０Ｂの２方向に対する傾斜角度をθとし、ａおよびｂをａ≠ｂの自然数とするとき、透光領域２０Ａおよび遮光領域２０Ｂを、次式によって表される傾斜角度θ、
【0104】
に沿って複数のサブピクセル１２および複数のシャッタセルＳを位置させ、バリアパネル２０のバリアピッチＢｐとは異なるバリアピッチＢｐ１またはＢｐ２となるように、複数のシャッタセルＳを制御するように構成されてよい。これによって、観察距離ｚの変化に応じてバリアピッチＢｐと画像ピッチｋとの累積誤差が生じても、バリアピッチＢｐを異ならせる制御によって、累積誤差を低減または解消することができる。
【0105】
本実施形態の３次元表示装置１００では、バリアパネル２０は、光路において、表示パネル１０の前にあり、表示パネル１０は、観察者が第１眼５Ｒで認識するための画像光を出射する第１表示領域と、観察者が第２眼５Ｌで認識するための画像光を出射する第２表示領域と、を含む。第１表示領域は、第１方向に沿って第１周期で配列され、第２表示領域は、第１方向に沿って第１周期とは異なる第２周期で配列され、制御部３０は、透光領域２０Ａおよび遮光領域２０Ｂを構成するシャッタセルＳのＺ軸方向の数をｂ（ｂは自然数）とし、観察者がバリアパネル２０に近づいたときの、第１眼５Ｒおよび第２眼５Ｌのうちの少なくとも一方とバリアパネル２０との間の観察距離をｚとし、表示パネル１０とバリアパネル２０との間隔をｇとしたとき、画像サイクルピッチＣｐ（ｚ）は、以下の式を満たすように前記複数のシャッタセルを制御するように構成されてよい。
【0106】
【0107】
このような構成によって、観察距離ｚの変化に応じてバリアピッチＢｐと画像ピッチｋとの累積誤差が生じても、バリアピッチＢｐを異ならせる制御によって、累積誤差を低減または解消することができる。
【0108】
本実施形態の３次元表示装置１００では、バリアパネル２０は、光路において、表示パネル１０の後ろにあり、表示パネル１０は、観察者が第１眼５Ｒで認識するための画像光を出射する第１表示領域と、観察者が第２眼５Ｌで認識するための画像光を出射する第２表示領域と、を含む。第１表示領域は、第１方向に沿って第１周期で配列され、第２表示領域は、第１方向に沿って第１周期とは異なる第２周期で配列される。
【0109】
制御部３０は、透光領域２０Ａおよび遮光領域２０Ｂを構成するシャッタセルＳのＸ軸方向の数をｂ（ｂは自然数）とし、観察者が表示パネル１０に近づいたときの、第１眼５Ｒおよび第２眼５Ｌのうちの少なくとも一方とバリアパネル２０との間の観察距離をｚとし、表示パネル１０とバリアパネル２０との間隔をｇとしたとき、画像サイクルピッチＣｐ（ｚ）は、以下の式を満たすように前記複数のシャッタセルＳを制御するように構成されてよい。これによって、観察距離ｚに応じて画像サイクルピッチＣｐ（ｚ）を変化させ、観察者がＺ軸方向に移動しても、高画質の３次元画像を表示することができる。
【0110】
【0111】
本実施形態の３次元表示装置１００では、制御部３０は、観察者がバリアパネル２０に近づいたとき、第１眼５Ｒおよび第２眼５Ｌの間の眼間距離をＥとし、第１眼５Ｒおよび第２眼５Ｌの間の中央位置を通りかつ表示パネル１０の表示面１０Ａに垂線な垂線が表示面１０Ａと交差する交点を基準点としたとき、以下の式によって表されるサブピクセル数ｔ１（ｚ）を、
【0112】
【0113】
によって算出し、画像サイクルピッチＣｐ（ｚ）で、透光領域２０Ａおよび遮光領域２０Ｂの組合わせによって構成される複数のパターン領域を表示面１０Ａ上に形成させるように構成されてよい。これによって、観察距離ｚに応じて画像サイクルピッチＣｐ（ｚ）を変化させ、観察者が前後方向に移動しても、高画質の３次元画像を表示することができる。
【0114】
このような構成によって、観察距離ｚが小さくなるほどサブピクセル数ｔ１（ｚ）を増加させ、観察者の近づく方向の移動に追従して、高画質の３次元画像を表示することができる。
【0115】
本実施形態の３次元表示装置１００では、制御部３０は、観察者がバリアパネル２０から離れたとき、第１眼５Ｒおよび第２眼５Ｌの間の眼間距離をＥとし、第１眼５Ｒおよび第２眼５Ｌの間の中央位置を通りかつ表示パネル１０の表示面１０Ａに垂線な垂線が表示面１０Ａと交差する交点を基準点としたとき、以下の式によって表されるサブピクセル数ｔ１（ｚ）を算出し、画像サイクルピッチＣｐで、透光領域２０Ａおよび遮光領域２０Ｂの組合わせによって構成される複数のパターン領域を表示面１０Ａ上に形成させるように構成されてよい。
【0116】
【0117】
このような構成によって、観察距離ｚが大きくなるほどサブピクセル数ｔ１（ｚ）を増加させ、観察者の離れる方向の移動に追従して、高画質の３次元画像を表示することができる。
【0118】
以上の各本実施形態では、観察者から見て表示パネル１０の前方にバリアパネル２０を配置する場合を一例に挙げて説明したが、バリアパネル２０は、表示パネル１０の種類に応じて適宜配置変更することが可能である。例えば、表示パネル１０がバックライト透過型の表示パネルである場合、バリアパネル２０は、観察者から見て表示パネル１０の前方に配置されてもよいし、観察者から見て表示パネル１０の後方に配置されてもよい。例えば、表示パネル１０が自発光型の表示パネルである場合、バリアパネル２０は、観察者から見て表示パネル１０の前方に配置されてもよい。
【0119】
３次元表示装置１００が、バックライト装置を備える場合、バックライト装置は表示パネル１０の裏面側に配置され、表示パネル１０を面的に照射する。バックライト装置は、マトリクス状に整列して配置された複数のＬＥＤ等の発光素子を有する光源、導光板、拡散板、拡散シート等を含んで構成されてよい。バックライト装置は、光源により照射光を射出し、導光板、拡散板、拡散シート等により照射光を表示パネル１０の面方向に均一化する。バックライト装置は、面方向に均一な光を表示パネル１０に向けて出射するように構成される。
【0120】
上述の各実施形態は、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。従って、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、種々の変形または変更が可能である。例えば、実施形態および実施例に記載の複数の構成ブロックを１個に組合せたり、あるいは１個の構成ブロックを分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【0121】
５Ｒ 右眼
５Ｌ 左眼
１０ 表示パネル
１０Ａ 表示面
１２ サブピクセル
１５ 表示境界
２０ バリアパネル
２０Ａ 透光領域
２０Ｂ 遮光領域
３０ 制御部
５０ ブラックマトリックス
５１ ブラックマトリックス
１００ ３次元表示装置
Ｂｐ バリアピッチ
Ｃｐ（ｚ） 画像サイクルピッチ
ｄ 適視距離
ｋ 画像ピッチ
ＰｇＬ 左眼画像領域
ＰｇＲ 右眼画像領域
Ｓ シャッタセル
５Ｌ 左眼
１０ 表示パネル
１０Ａ 表示面
１２ サブピクセル
１５ 表示境界
２０ バリアパネル
２０Ａ 透光領域
２０Ｂ 遮光領域
３０ 制御部
５０ ブラックマトリックス
５１ ブラックマトリックス
１００ ３次元表示装置
Ｂｐ バリアピッチ
Ｃｐ（ｚ） 画像サイクルピッチ
ｄ 適視距離
ｋ 画像ピッチ
ＰｇＬ 左眼画像領域
ＰｇＲ 右眼画像領域
Ｓ シャッタセル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
