特許 7536693 ３次元表示装置、ヘッドアップディスプレイおよび移動体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-09

(45)【発行日】2024-08-20

(54)【発明の名称】３次元表示装置、ヘッドアップディスプレイおよび移動体

(51)【国際特許分類】

   G02B 30/30 20200101AFI20240813BHJP

【ＦＩ】

G02B30/30

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021045097

(22)【出願日】2021-03-18

(65)【公開番号】P2022022078

(43)【公開日】2022-02-03

【審査請求日】2023-08-18

(31)【優先権主張番号】P 2020125729

(32)【優先日】2020-07-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】佐藤 昭典

【審査官】横井 亜矢子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０７７９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２８１４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０９０７１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３０７９４８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０００－２８７２２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／００－３０／６０

Ｈ０４Ｎ １３／００－１７／０６

Ｇ０３Ｂ ３５／００－３７／０６

Ｊａｐｉｏ－ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１画像と前記第１画像に対して視差を有する第２画像とを含む視差画像を表示するように構成される表示パネルと、
前記視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、利用者の第１眼および第２眼に視差を与えるように構成されるバリア部と、
前記視差画像を視認している前記利用者の顔を撮像するように構成される検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記表示パネルに表示する前記第１画像および前記第２画像の並びを規定する所定のインデックスに基づいて、互いに異なる前記第１画像と前記第２画像とを合成して第１基準画像を生成し、
前記第１基準画像を前記表示パネルに表示させ、
前記第１基準画像が投影されている、前記検出部によって撮像された前記利用者の顔の像に基づいて、前記インデックスと前記利用者の眼の位置に応じた適切なインデックスとのずれ量を算出し、前記ずれ量に基づいて、前記インデックスを調整する、３次元表示装置。

【請求項2】

請求項１に記載の３次元表示装置であって、
前記制御部は、前記第１基準画像が投影されている前記利用者の顔の像に基づいて、前記画像光の前記進行方向における前記バリア部の位置を調整する、３次元表示装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の３次元表示装置であって、
前記第１画像および前記第２画像は、互いに異なる単色画像であり、
前記制御部は、前記検出部によって撮像された前記利用者の顔の像から得られた、前記利用者の第１眼の位置および第２眼の位置の少なくとも一方と、前記利用者の顔に投影されている前記第１基準画像の濃淡パターンとに基づいて、前記ずれ量を算出し、前記インデックスを調整する、３次元表示装置。

【請求項4】

請求項３に記載の３次元表示装置であって、
前記制御部は、前記検出部によって撮像された前記利用者の顔の像から得られた、前記利用者の第１眼の位置および第２眼の位置と、前記利用者の顔に投影されている前記第１基準画像の濃淡パターンとに基づいて、前記画像光の前記進行方向における前記バリア部の位置を調整する、３次元表示装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の３次元表示装置であって、
前記制御部は、
調整した前記インデックスに基づいて、互いに異なる前記第１画像と前記第２画像とを合成して第２基準画像を生成し、
前記第２基準画像を前記表示パネルに表示させ、
前記第２基準画像が投影されている、前記検出部によって撮像された前記利用者の顔の像に基づいて、前記インデックスを再調整する、３次元表示装置。

【請求項6】

請求項５に記載の３次元表示装置であって、
前記制御部は、前記第２基準画像が投影されている前記利用者の顔の像に基づいて、前記画像光の前記進行方向における前記バリア部の位置を再調整する、３次元表示装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載の３次元表示装置であって、
前記制御部は、前記第１基準画像を前記表示パネルに表示させる前に、単色の試験画像を前記表示パネルに表示させる、３次元表示装置。

【請求項8】

請求項７に記載の３次元表示装置であって、
前記試験画像は、白色の単色画像である、３次元表示装置。

【請求項9】

請求項７または８に記載の３次元表示装置であって、
前記制御部は、前記検出部に、前記試験画像が投影されている前記利用者の顔の像を撮像させる、３次元表示装置。

【請求項10】

請求項９に記載の３次元表示装置であって、
前記制御部は、前記試験画像が投影されている、前記検出部によって撮像された前記利用者の顔の像に基づいて、前記利用者の顔の反射率を測定する、３次元表示装置。

【請求項11】

請求項１０に記載の３次元表示装置であって、
前記制御部は、前記反射率に基づいて、前記第１基準画像が投影されている、前記検出部によって撮像された前記利用者の顔の像を補正する、３次元表示装置。

【請求項12】

請求項１１に記載の３次元表示装置であって、
前記制御部は、補正した前記利用者の顔の像に基づいて、前記ずれ量を算出し、前記インデックスを調整する、３次元表示装置。

【請求項13】

第１画像と前記第１画像に対して視差を有する第２画像とを含む視差画像を表示するように構成される表示パネルと、
前記視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、利用者の第１眼および第２眼に視差を与えるように構成されるバリア部と、
前記表示パネルから出射される前記画像光を、前記利用者に虚像として視認させるように構成される光学部材と、
前記視差画像を視認している前記利用者の顔を撮像するように構成される検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記表示パネルに表示する前記第１画像および前記第２画像の並びを指定するインデックスに基づいて、互いに異なる前記第１画像と前記第２画像とを合成して第１基準画像を生成し、
前記第１基準画像を前記表示パネルに表示させ、
前記第１基準画像が投影されている、前記検出部によって撮像された前記利用者の顔の像に基づいて、前記インデックスと前記利用者の眼の位置に応じた適切なインデックスとのずれ量を算出し、前記ずれ量に基づいて、前記インデックスを調整する、ヘッドアップディスプレイ。

【請求項14】

第１画像と前記第１画像に対して視差を有する第２画像とを含む視差画像を表示するように構成される表示パネルと、
前記視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、利用者の第１眼および第２眼に視差を与えるように構成されるバリア部と、
前記表示パネルから出射される前記画像光を、前記利用者に虚像として視認させるように構成される光学部材と、
前記視差画像を視認している前記利用者の顔を撮像するように構成される検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記表示パネルに表示する前記第１画像および前記第２画像の並びを指定するインデックスに基づいて、互いに異なる前記第１画像と前記第２画像とを合成して第１基準画像を生成し、
前記第１基準画像を前記表示パネルに表示させ、
前記第１基準画像が投影されている、前記検出部によって撮像された前記利用者の顔の像に基づいて、前記インデックスと前記利用者の眼の位置に応じた適切なインデックスとのずれ量を算出し、前記ずれ量に基づいて、前記インデックスを調整する、ヘッドアップディスプレイを備える、移動体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、３次元表示装置、ヘッドアップディスプレイおよび移動体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、眼鏡を用いずに３次元表示を行うために、表示パネルから出射された光の一部を右眼に到達させ、表示パネルから出射された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（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－１６６２５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のような３次元表示装置においては、利用者に３次元画像を適切に視認させることが求められる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一実施形態に係る３次元表示装置は、表示パネルと、バリア部と、検出部と、制御部とを備える。前記表示パネルは、第１画像と前記第１画像に対して視差を有する第２画像とを含む視差画像を表示するように構成される。前記バリア部は、前記視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、利用者の第１眼および第２眼に視差を与えるように構成される。前記検出部は、前記視差画像を視認している前記利用者の顔を撮像するように構成される。前記制御部は、前記表示パネルに表示する前記第１画像および前記第２画像の並びを規定する所定のインデックスに基づいて、互いに異なる前記第１画像と前記第２画像とを合成して第１基準画像を生成し、前記第１基準画像を前記表示パネルに表示させる。前記制御部は、前記第１基準画像が投影されている、前記検出部によって撮像された前記利用者の顔の像に基づいて、前記インデックスを調整する。

【0006】

本開示の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイは、表示パネルと、バリア部と、光学部材と、検出部と、制御部とを備える。前記表示パネルは、第１画像と前記第１画像に対して視差を有する第２画像とを含む視差画像を表示するように構成される。前記バリア部は、前記視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、利用者の第１眼および第２眼に視差を与えるように構成される。前記光学部材は、前記表示パネルから出射される前記画像光を、前記利用者に虚像として視認させるように構成される。前記検出部は、前記視差画像を視認している前記利用者の顔を撮像するように構成される。前記制御部は、前記表示パネルに表示する前記第１画像および前記第２画像の並びを規定する所定のインデックスに基づいて、互いに異なる前記第１画像と前記第２画像とを合成して第１基準画像を生成し、前記第１基準画像を前記表示パネルに表示させる。前記制御部は、前記第１基準画像が投影されている、前記検出部によって撮像された前記利用者の顔の像に基づいて、前記インデックスを調整する。

【0007】

本開示の一実施形態に係る移動体は、ヘッドアップディスプレイを備える。前記ヘッドアップディスプレイは、表示パネルと、バリア部と、光学部材と、検出部と、制御部とを備える。前記表示パネルは、第１画像と前記第１画像に対して視差を有する第２画像とを含む視差画像を表示するように構成される。前記バリア部は、前記視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、利用者の第１眼および第２眼に視差を与えるように構成される。前記光学部材は、前記表示パネルから出射される前記画像光を、前記利用者に虚像として視認させるように構成される。前記検出部は、前記視差画像を視認している前記利用者の顔を撮像するように構成される。前記制御部は、前記表示パネルに表示する前記第１画像および前記第２画像の並びを規定する所定のインデックスに基づいて、互いに異なる前記第１画像と前記第２画像とを合成して第１基準画像を生成し、前記第１基準画像を前記表示パネルに表示させる。前記制御部は、前記第１基準画像が投影されている、前記検出部によって撮像された前記利用者の顔の像に基づいて、前記インデックスを調整する。

【発明の効果】

【0008】

本開示の一実施形態に係る３次元表示装置、ヘッドアップディスプレイおよび移動体によれば、利用者に３次元画像を適切に視認させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の一実施形態に係る３次元表示装置を上下方向から見た例を示す図である。

【図2】図１に示す３次元表示装置の表示パネルを奥行方向から見た例を示す図である。

【図3】図１に示す３次元表示装置のバリア部を奥行方向から見た例を示す図である。

【図4】図１に示す３次元表示装置の表示パネルにおける左可視領域を説明するための図である。

【図5】図１に示す３次元表示装置の表示パネルにおける右可視領域を説明するための図である。

【図6】左眼の位置および右眼の位置を識別するための情報を説明するための図である。

【図7】眼間距離が標準距離である場合における、左眼および右眼の位置と、各サブピクセルに表示させる画像との対応を示す画像テーブルの例を示す図である。

【図8】インデックスを調整するために用いられる基準画像の例を示す図である。

【図9】検出部によって撮像される、基準画像が投影されている利用者の像の例を示す図である。

【図10】原点補正を説明するための図である。

【図11】インデックスを調整するための処理の一例を説明するフローチャートである。

【図12】図１に示す３次元表示システムにおける両眼可視領域を説明するための図である。

【図13】検出部によって撮像される、基準画像が投影されている利用者の像の例を示す図である。

【図14】眼間距離の補正処理を説明するための図である。

【図15】本開示の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイを示す図である。

【図16】本開示の一実施形態に係る移動体を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明がされる。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものである。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。

【0011】

図１は、本開示の一実施形態に係る３次元表示装置を上下方向から見た例を示す図である。本実施形態に係る３次元表示装置１は、表示パネル５と、バリア部６と、検出部２と、制御部７とを含んで構成される。

【0012】

検出部２は、利用者の顔を撮像するように構成されている。検出部２は、３次元表示装置１が表示する３次元画像を視認している利用者の顔を撮像するように構成されている。検出部２は、利用者の左眼１５Ｌの位置および右眼１５Ｒの位置を検出し、制御部７に出力してよい。検出部２は、例えば、カメラを備えてよい。検出部２は、カメラによって利用者の顔を撮像してよい。検出部２は、カメラによって撮像された利用者の顔の像から、左眼１５Ｌの位置および右眼１５Ｒの位置を検出してよい。検出部２は、１つのカメラの撮影画像から、左眼１５Ｌおよび右眼１５Ｒの位置を３次元空間の座標として検出してよい。検出部２は、２個以上のカメラの撮像画像から、左眼１５Ｌの位置および右眼１５Ｒの位置を３次元空間の座標として検出してよい。検出部２は、カメラの撮像画像から、利用者の顔に投影された３次元画像を検出してよい。左眼１５Ｌは、第１眼とも称される。右眼１５Ｒは、第２眼とも称される。左眼１５Ｌと右眼１５Ｒとを区別しない場合、左眼１５Ｌおよび右眼１５Ｒは、眼１５と総称される。

【0013】

検出部２は、可視光カメラまたは赤外線カメラを備えてよい。検出部２は、可視光カメラおよび赤外線カメラの両方を備えてよい。検出部２は、可視光カメラおよび赤外線カメラの両方の機能を有してよい。検出部２は、例えば電荷結合素子（Charge Coupled Device；ＣＣＤ）または相補型金属酸化物半導体（Complementary Metal Oxide Semiconductor；ＣＭＯＳ）イメージセンサを含んでよい。

【0014】

検出部２は、カメラを備えず、装置外のカメラに接続されていてよい。検出部２は、装置外のカメラからの信号を入力する入力端子を備えてよい。装置外のカメラは、入力端子に直接的に接続されてよい。装置外のカメラは、共有のネットワークを介して入力端子に間接的に接続されてよい。カメラを備えない検出部２は、カメラが映像信号を入力する入力端子を備えてよい。カメラを備えない検出部２は、入力端子に入力された映像信号から左眼および右眼の位置を検出してよい。

【0015】

検出部２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。検出部２は、センサによって利用者の頭部の位置を検出し、頭部の位置に基づいて左眼１５Ｌおよび右眼１５Ｒの位置を検出してよい。検出部２は、１個または２個以上のセンサによって、左眼１５Ｌおよび右眼１５Ｒの位置を３次元空間の座標値として検出してよい。

【0016】

３次元表示装置１は、検出部２を備えなくてよい。３次元表示装置１が検出部２を備えない場合、３次元表示装置１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、共有の通信ネットワークを介して入力端子に間接的に接続されてよい。３次元表示装置１には、装置外の検出装置から取得した左眼および右眼の位置を示す位置座標が入力される構成であってよい。

【0017】

検出部２は、利用者の眼１５の位置を検出する機能を有してよい。検出部２は、眼１５の位置を検出する機能を有さなくてよい。３次元表示装置１は、制御部７が眼１５の位置を検出するように構成されてよいし、眼１５の位置を検出し、制御部７に出力する位置取得部３を有してよい。

【0018】

表示パネル５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）とを含む視差画像を表示する。左眼画像は、利用者の第１眼１５Ｌに投影する画像であり、右眼画像は、利用者の第２眼１５Ｒに投影する画像である。視差画像は、混合画像とも称される。バリア部６は、表示パネル５から出射される画像光の進行方向を規定する光学素子である。バリア部６は、視差バリアとも称される。制御部７は、第１画像と第２画像とを合成して、視差画像を生成する。制御部７は、検出部２によって検出された、第１眼１５Ｌの位置および第２眼１５Ｒの位置の少なくとも一方に基づいて、第１画像と第２画像とを合成してよい。

【0019】

制御部７は、生成した視差画像を表示パネル５に表示させる。表示パネル５は、複数の表示領域をアクティブエリア内に有してよい。複数の表示領域の各々には、複数の基準インデックスのいずれかが対応してよい。基準インデックスは、単に、インデックスとも称される。制御部７は、複数の表示領域の各々に表示する視差画像を、該表示領域の基準インデックスを基準にして合成する。

【0020】

表示パネル５は、透過型の表示パネルであってよいし、自発光型の表示パネルであってよい。透過型の表示パネルとしては、例えば液晶表示パネルを使用しうる。自発光型の表示パネルとしては、例えば発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）素子、有機エレクトロルミネッセンス（Organic Electro Luminescence；ＯＥＬ）素子、有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode；ＯＬＥＤ）素子、半導体レーザ（Laser Diode；ＬＤ）素子等の自発光素子を含む表示パネルを使用しうる。本実施形態では、表示パネル５として、液晶表示パネルを使用する。

【0021】

表示パネル５が透過型の表示パネルである場合、３次元表示装置１は照射器４を含んで構成される。照射器４は、表示パネル５に光を面的に照射しうる。照射器４は、光源、導光板、拡散板および拡散シート等を含んで構成されてよい。照射器４は、光源により照射光を出射し、導光板、拡散板および拡散シート等により照射光を表示パネル５の面方向に均一化しうる。照射器４は、均一化された光を表示パネル５に向かって出射しうる。

【0022】

照射器４は、可視光を射出する可視光光源を含んで構成される。可視光光源は、例えばＬＥＤ素子、冷陰極蛍光ランプ、ハロゲンランプまたはキセノンランプであってよい。照射器４は、赤外光を射出する赤外光光源を含んで構成されてよい。赤外光光源は、例えば赤外線ＬＥＤ素子であってよい。３次元表示装置１は、可視光光源と赤外光光源とを別個に駆動するように構成されてよい。３次元表示装置１が可視光光源および赤外光光源を駆動する場合、３次元表示装置１が表示する３次元画像は、可視光成分および赤外光成分を含む。３次元表示装置１が赤外光光源のみを駆動する場合、３次元表示装置１が表示する３次元画像は、赤外光成分のみを含む。検出部２が赤外線カメラを備える、または、検出部２が赤外線カメラの機能を有する場合、検出部２は、利用者の顔に投影された３次元画像の赤外光成分を検出しうる。

【0023】

照射器４は、複数の赤外線ＬＥＤ素子を含んで構成されてよい。複数の赤外線ＬＥＤ素子は、照射器４の全体に分散して配置されてよいし、照射器４の一部に偏って配置されてよい。照射器４は、その光射出面の中央部に可視光光源が配置され、可視光光源の周囲を取り囲むように複数の赤外線ＬＥＤ素子が配置されている構成であってよい。

【0024】

表示パネル５は、例えば図２に示すように、面状に形成されたアクティブエリア５１上に複数の区画領域を有する。アクティブエリア５１は、視差画像を表示する。視差画像は、第１画像と第１画像に対して視差を有する第２画像とを含む。区画領域は、格子状のブラックマトリックス５２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。第１方向は水平方向と称されてよい。第２方向は上下方向と称されてよい。第３方向は奥行方向と称されてよい。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。

【0025】

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５１は、水平方向および上下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。

【0026】

各サブピクセルは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかの色に対応し、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つのサブピクセルを一組として１ピクセルを構成することができる。１ピクセルは、１画素と称されうる。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。上下方向は、例えば、同じ色のサブピクセルが並ぶ方向である。

【0027】

上述のようにアクティブエリア５１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、水平方向に繰り返して配列される。サブピクセル群Ｐｇは、上下方向においては、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る。サブピクセル群Ｐｇは、所定の行および列のサブピクセルを含む。具体的には、サブピクセル群Ｐｇは、上下方向にｂ個（ｂ行）、水平方向に２×ｎ個（ｎ列）、連続して配列された（２×ｎ×ｂ）個のサブピクセルＰ１～Ｐｋ（ｋ＝２×ｎ×ｂ）を含む。図２に示す例では、ｎ＝６、ｂ＝１である。アクティブエリア５１には、上下方向に１個、水平方向に１２個、連続して配列された１２個のサブピクセルＰ１～Ｐ１２を含むサブピクセル群Ｐｇが配置される。図２に示す例では、一部のサブピクセル群Ｐｇに符号を付している。

【0028】

サブピクセル群Ｐｇは、制御部７が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～Ｐｋ（ｋ＝２×ｎ×ｂ）は、制御部７によって同時に制御される。例えば、制御部７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に切換える場合、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に同時的に切換えうる。

【0029】

（視差バリア）
バリア部６は、図１に示したように、アクティブエリア５１に沿う平面により形成される。バリア部６は、アクティブエリア５１から所定距離（ギャップ）ｇだけ離れて配置されてよい。バリア部６は、表示パネル５に対して照射器４の反対側に位置してよい。バリア部６は、表示パネル５の照射器４側に位置してよい。

【0030】

バリア部６は、表示パネル５から出射される画像光の進行方向に移動可能に構成されてよい。言い換えれば、バリア部６は、図１に示す第３方向に移動可能に構成されてよい。３次元表示装置１は、バリア部６を第３方向に駆動する駆動部１１を備えてよい。駆動部１１は、制御部７によって制御されてよい。駆動部１１は、モータまたは圧電素子等によってバリア部６を第３方向に駆動してよい。駆動部１１は、バリア部６を第３方向の正方向に駆動してよいし、バリア部６を第３方向の負方向に駆動してよい。

【0031】

バリア部６は、図３に示すように、面内の所定方向に伸びる複数の帯状領域である透光領域６２ごとに、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。所定方向は、上下方向と０度でない所定角度をなす方向である。図１に示したように、バリア部６がアクティブエリア５１に配列されたサブピクセルから出射された画像光を規定することによって、利用者の眼１５が視認可能なアクティブエリア５１上の領域が定まる。以降において、利用者の眼１５の位置に伝播する画像光を出射するアクティブエリア５１内の領域は可視領域５１ａと称される。利用者の左眼１５Ｌの位置に伝播する画像光を出射するアクティブエリア５１内の領域は左可視領域５１ａＬ（第１可視領域）と称される。利用者の右眼１５Ｒの位置に伝播する画像光を出射するアクティブエリア５１内の領域は右可視領域５１ａＲ（第２可視領域）と称される。

【0032】

バリア部６は、図３に示されるように、複数の、画像光を遮光する遮光領域６１を有する。複数の遮光領域６１は、互いに隣接する該遮光領域６１の間の透光領域６２を画定する。透光領域６２は、遮光領域６１に比べて光透過率が高い。言い換えれば、遮光領域６１は、透光領域６２に比べて光透過率が低い。

【0033】

透光領域６２は、バリア部６に入射する光を透過させる部分である。透光領域６２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、例えば、略１００％の値であってよいし、１００％未満の値であってよい。第１所定値の値は、アクティブエリア５１から出射される画像光が良好に視認できる範囲の値であれば１００％以下であってよく、例えば、８０％または５０％等としうる。遮光領域６１は、バリア部６に入射する光を遮って殆ど透過させない部分である。言い換えれば、遮光領域６１は、表示パネル５のアクティブエリア５１に表示される画像が、利用者の眼に到達することを遮る。遮光領域６１は、第２所定値以下の透過率で光を遮ってよい。第２所定値は、例えば、略０％の値であってよいし、０％より大きい値であってよい。第２所定値は、０．５％、１％または３％等の０％に近い値であってよい。第１所定値は、第２所定値よりも数倍以上、例えば、１０倍以上大きい値としうる。

【0034】

透光領域６２と遮光領域６１とは、アクティブエリア５１に沿う所定方向に延び、所定方向と直交する方向に繰り返し交互に配列される。透光領域６２は、サブピクセルから出射される画像光の光線方向を規定する。

【0035】

図１に示したように、透光領域６２の水平方向における配置間隔であるバリアピッチＢｐ、アクティブエリア５１とバリア部６との間のギャップｇは、適視距離ｄおよび標準距離Ｅ０を用いた次の式（１）および式（２）が成り立つように規定される。

【0036】

Ｅ０：ｄ＝（ｎ×Ｈｐ）：ｇ …（１）

【0037】

ｄ：Ｂｐ＝（ｄ＋ｇ）：（２×ｎ×Ｈｐ） …（２）

【0038】

適視距離ｄは、可視領域５１ａの水平方向の長さがサブピクセルｎ個分となるような利用者の右眼および左眼のそれぞれとバリア部６との間の距離である。右眼と左眼とを通る直線の方向（眼間方向）は水平方向である。標準距離Ｅ０は利用者の眼間距離Ｅの標準である。標準距離Ｅ０は、例えば、産業技術総合研究所の研究によって算出された値である６１．１ｍｍ～６４．４ｍｍであってよい。Ｈｐは、図２に示すような、サブピクセルの水平方向の長さである。

【0039】

バリア部６は、第２所定値未満の透過率を有するフィルムまたは板状部材によって構成されてよい。この場合、遮光領域６１は、該フィルムまたは板状部材によって構成される。透光領域６２は、フィルムまたは板状部材に設けられた開口によって構成される。フィルムは、樹脂によって構成されてよいし、他の材料によって構成されてよい。板状部材は、樹脂または金属等によって構成されてよいし、他の材料によって構成されてよい。バリア部６は、フィルムまたは板状部材に限られず、他の種類の部材によって構成されてよい。バリア部６は、基材が遮光性を有してよいし、基材に遮光性を有する添加物が含有されてよい。

【0040】

バリア部６は、液晶シャッタによって構成されてよい。液晶シャッタは、印加する電圧に応じて光の透過率を制御しうる。液晶シャッタは、複数の画素によって構成され、各画素における光の透過率を制御してよい。液晶シャッタは、光の透過率が高い領域または光の透過率が低い領域を任意の形状に形成しうる。バリア部６が液晶シャッタによって構成される場合、透光領域６２は、第１所定値以上の透過率を有する領域としてよい。バリア部６が液晶シャッタによって構成される場合、遮光領域６１は、第２所定値以下の透過率を有する領域としてよい。

【0041】

上述のように構成されることによって、バリア部６は、アクティブエリア５１の一部のサブピクセルから出射した画像光を、透光領域６２を通過させ利用者の右眼に伝播させうる。バリア部６は、他の一部のサブピクセルから出射した画像光を、透光領域６２を通過させ利用者の左眼に伝播させうる。

【0042】

（視差画像）
利用者によって視認される画像について、図４および図５を参照して詳細に説明する。図４に示す左可視領域５１ａＬは、上述のように、バリア部６の透光領域６２を通過した画像光が利用者の左眼１５Ｌに到達することによって、利用者の左眼１５Ｌが視認するアクティブエリア５１上の領域である。左不可視領域５１ｂＬは、バリア部６の遮光領域６１によって画像光が遮られることによって、利用者の左眼１５Ｌが視認することのできない領域である。左可視領域５１ａＬには、サブピクセルＰ１の半分と、サブピクセルＰ２～Ｐ６の全体と、サブピクセルＰ７の半分とが含まれる。

【0043】

図５に示す右可視領域５１ａＲは、バリア部６の透光領域６２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１５Ｒに到達することによって、利用者の右眼１５Ｒが視認するアクティブエリア５１上の領域である。右不可視領域５１ｂＲは、バリア部６の遮光領域６１によって画像光が遮られることによって、利用者の右眼１５Ｒが視認することのできない領域である。右可視領域５１ａＲには、サブピクセルＰ７の半分と、サブピクセルＰ８～Ｐ１２の全体と、サブピクセルＰ１の半分とが含まれる。

【0044】

サブピクセルＰ１～Ｐ６に左眼画像が表示され、サブピクセルＰ７～Ｐ１２に右眼画像が表示されると、左眼１５Ｌおよび右眼１５Ｒは左眼画像および右眼画像をそれぞれ視認する。左眼画像および右眼画像は互いに視差を有する視差画像である。具体的には、左眼１５Ｌは、サブピクセルＰ１に表示された左眼画像の半分と、サブピクセルＰ２～Ｐ６に表示された左眼画像の全体と、サブピクセルＰ７に表示された右眼画像の半分とを視認する。右眼１５Ｒは、サブピクセルＰ７に表示された右眼画像の半分と、サブピクセルＰ８～Ｐ１２に表示された右眼画像の全体と、サブピクセルＰ１に表示された左眼画像の半分とを視認する。図４および図５において、左眼画像を表示するサブピクセルには符号「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。

【0045】

この状態において、利用者の左眼１５Ｌが視認する左眼画像の領域は最大となり、右眼画像の面積は最小となる。利用者の右眼１５Ｒが視認する右眼画像の領域は最大となり、左眼画像の面積は最小となる。したがって、利用者は、クロストークが最も低減された状態で３次元画像を視認する。

【0046】

上述のように構成された３次元表示装置１において、互いに視差を有する左眼画像と右眼画像とが左可視領域５１ａＬおよび右可視領域５１ａＲのそれぞれに含まれるサブピクセルに表示されると、眼間距離Ｅが標準距離Ｅ０である利用者は３次元画像を適切に視認しうる。上述の構成では、左眼１５Ｌによって半分以上が視認されるサブピクセルに左眼画像が表示され、右眼１５Ｒによって半分以上が視認されるサブピクセルに右眼画像が表示される。これに限られず、左眼画像および右眼画像を表示させるサブピクセルは、アクティブエリア５１、バリア部６等の設計に応じて、クロストークが最小になるように左可視領域５１ａＬおよび右可視領域５１ａＲに基づいて適宜判定されてよい。例えば、バリア部６の開口率等に応じて、左眼１５Ｌによって所定割合以上が視認されるサブピクセルに左眼画像を表示させ、右眼１５Ｒによって所定割合以上が視認されるサブピクセルに右眼画像を表示させてよい。

【0047】

（制御部の構成）
制御部７は、３次元表示装置１の各構成要素に接続され、各構成要素を制御しうる。制御部７によって制御される構成要素は、検出部２、表示パネル５および駆動部１１を含んでよい。３次元表示装置１は、表示パネル５および駆動部１１を制御する制御部７とは別に、検出部２を制御する制御部を備えてよい。制御部７は、例えばプロセッサとして構成される。制御部７は、１つ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んで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プロセッサを含んでよい。専用プロセッサは、特定用途向けＩＣ（Application Specific Integrated Circuit；ＡＳＩＣ）を含んでよい。プロセッサは、例えば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。プログラマブルロジックデバイスは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでよい。制御部７は、１つまたは複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on a-Chip）、およびＳｉＰ（System In a Package）のいずれかであってよい。制御部７は、メモリ８を備え、メモリ８に各種情報、または３次元表示装置１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。メモリ８は、例えば半導体メモリ等によって構成されてよい。メモリ８は、制御部７のワークメモリとして機能してよい。メモリ８は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）等、任意の記憶デバイスにより構成される。メモリ８は、後述する第１テーブルを記憶してよい。

【0048】

（インデックスの調整）
図６に示すように、右眼１５Ｒおよび左眼１５Ｌの水平方向における位置はそれぞれ情報０～１１で識別される。眼間距離Ｅが標準距離Ｅ０である場合の右眼１５Ｒの位置を識別する情報は、左眼１５Ｌの位置を識別する情報と同一に付されている。

【0049】

図７に示すように、第１テーブルには、眼間距離Ｅが標準距離Ｅ０である場合の左眼１５Ｌおよび右眼１５Ｒの位置と、左可視領域５１ａＬおよび右可視領域５１ａＲそれぞれに所定割合以上が含まれる左サブピクセルおよび右サブピクセルとが対応して記憶されている。図７に示す例では、列方向に眼１５の位置を識別する情報０～１１が示され、行方向にはサブピクセルを識別する情報Ｐ１～Ｐ１２が示されている。眼１５の位置を識別する情報は、インデックスまたは基準インデックスと称される。第１テーブルには、眼１５が各位置にあるときに、各サブピクセルが左サブピクセルであるか、右サブピクセルであるかが示されている。図７では、左サブピクセルに「左」が示され、右サブピクセルに「右」が示されている。図６を参照して説明したように、眼間距離Ｅが標準距離Ｅ０であるとき、左眼１５Ｌが「０」で示す位置にある場合、右眼１５Ｒは「０」で示す位置にある。この場合、図７に示す例では、サブピクセルＰ１～Ｐ６が左サブピクセルであり、サブピクセルＰ７～Ｐ１２が右サブピクセルであることが示されている。左眼１５Ｌが「１」で示す位置にある場合、右眼１５Ｒは「１」で示す位置にある。この場合、サブピクセルＰ２～Ｐ７が左サブピクセルであり、Ｐ１、およびＰ８～Ｐ１２が右サブピクセルであることが示されている。制御部７は、インデックス０～１１のいずれかを選択する。制御部７は、選択したインデックスに対応する、サブピクセルを識別する情報Ｐ１～Ｐ１２に基づいて、表示パネル５の表示面に表示する左眼画像および右眼画像の並びを規定する。

【0050】

制御部７は、検出部２または位置取得部３によって検出された左眼１５Ｌの位置または右眼１５Ｒの位置、および第１テーブルに記憶されているインデックスに基づいて、第１画像と第２画像とを合成し、視差画像を生成する。制御部７は、左眼１５Ｌの位置または右眼１５Ｒの位置、およびインデックスに基づいて、表示パネル５の表示面に表示する第１画像および第２画像の並びを調整してよい。これにより、眼間距離Ｅが標準距離Ｅ０である利用者は、３次元画像を適切に視認しうる。

【0051】

利用者の眼１５の位置は、第１方向（水平方向）において移動しうる。制御部７が、インデックスを第１テーブルに記憶されたインデックス０～１１のいずれかに固定し、固定されたインデックスに基づいて、視差画像を生成する場合、利用者が視認する３次元画像にクロストークが発生することがある。

【0052】

本実施形態の３次元表示装置１は、制御部７がインデックスを調整するように構成されている。制御部７は、インデックスの調整を行う場合、インデックス調整用の視差画像を生成し、生成したインデックス調整用の視差画像を表示パネルに表示させる。インデックス調整用の視差画像は、基準画像とも称される。

【0053】

基準画像は、互いに異なる第１画像および第２画像を合成した画像である。基準画像を構成する第１画像および第２画像は、色が互いに異なる単色画像であってよい。基準画像を構成する第１画像および第２画像は、一方（第１画像）が黒色画像であり、他方（第２画像）が白色画像であってよい。この場合、基準画像は、図８に示すような、白色領域と黒色領域とが交互に周期的に並ぶ縞画像となる。基準画像は、可視光画像であってよいし、赤外光画像であってよい。可視光画像は、白黒の縞画像であってよいし、カラーの縞画像であってよい。赤外光画像は、画像光の波長が互いに異なる第１画像と第２画像とを合成した縞画像であってよい。

【0054】

制御部７は、所定のインデックスに基づいて、互いに異なる第１画像および第２画像を合成し、基準画像を生成する。所定のインデックスは、第１テーブルに記憶されているインデックス０～１１のいずれかであってよい。基準画像は、右眼１５Ｒが第１テーブルにおける「０」で示す位置にあると仮定して合成した画像であってよいし、左眼１５Ｌおよび右眼１５Ｒの両方が第１テーブルにおける「０」で示す位置にあると仮定して合成した画像であってよい。所定のインデックスに基づいて生成された基準画像は、第１基準画像１４とも称される。制御部７は、生成した第１基準画像１４を表示パネル５に表示させる。図８は、表示パネル５に表示された基準画像を奥行方向から見た例を示している。表示パネル５に表示された第１基準画像１４は、バリア部６および光学素子等を介して、利用者の左眼１５Ｌおよび右眼１５Ｒに伝播される。第１基準画像１４は、利用者の顔に投影される。

【0055】

制御部７は、検出部２を制御し、第１基準画像１４が投影されている利用者の顔を撮像させる。図９は、検出部２によって撮像された画像の一例を示す図である。以下、検出部２によって撮像された画像は、第１検出画像１２とも称される。図９は、図８に示す第１基準画像１４を用いる場合の第１検出画像１２の一例を示している。図９に示すように、第１検出画像１２は、利用者の左眼１５Ｌおよび右眼１５Ｒならびに利用者の顔に投影された第１基準画像１４を含む。利用者の顔に投影された第１基準画像１４は、例えば図９に示すように、第１検出画像１２における縞状パターンを形成しうる。縞状パターンは、濃淡パターンとも称される。

【0056】

以下、３次元表示装置１が第１検出画像１２に基づいて行うインデックスの調整について説明する。検出部２は、左眼１５Ｌの位置および右眼１５Ｒの位置の少なくとも一方と、濃淡パターンの位置とを検出する。以下では、検出部２が右眼１５Ｒの位置を検出するものとする。濃淡パターンの位置とは、濃淡パターンの輝度値分布であってよい。濃淡パターンは、高輝度領域１２ａと低輝度領域１２ｂとを含む。高輝度領域１２ａは、濃淡パターンにおける明るさが明るい帯状領域であり、低輝度領域１２ｂは、濃淡パターンにおける明るさが暗い帯状領域である。

【0057】

第１基準画像１４が利用者の眼１５の位置に応じた適切なインデックスに基づいて生成されている場合、第１検出画像１２において、高輝度領域１２ａと右眼１５Ｒとが重なる。高輝度領域１２ａと右眼１５Ｒとが重ならないことは、第１基準画像１４を生成するために用いたインデックスが、利用者の眼１５の実際の位置に応じた適切なインデックスでないことを意味する。

【0058】

制御部７は、第１検出画像１２に基づいて、インデックスの調整を行う。以下では、第１基準画像１４を生成するために用いられたインデックスが「０」であったとする。

【0059】

制御部７は、第１方向（水平方向）における右眼１５Ｒの位置と高輝度領域１２ａの位置とのずれ量Ｄｄをインデックスのずれ量として検出する。高輝度領域１２ａの位置とは、第１方向において輝度値が最も高くなる、高輝度領域１２ａ内の位置であってよい。例えば、第１方向における右眼１５Ｒの位置と高輝度領域１２ａの位置とのずれ量Ｄｄがサブピクセル３個分である場合、インデックスのずれ量は「＋３」となり、制御部７は、インデックスを「０」から「３」に変更する。第１方向における右眼１５Ｒの位置と高輝度領域１２ａの位置とのずれ量Ｄｄがサブピクセル６個分である場合、インデックスの変化量は「＋６」となり、制御部７は、インデックスを「０」から「６」に変更する。このようにして、制御部７は、第１基準画像１４が投影されている利用者の顔の像に基づいて、インデックスを調整することができる。

【0060】

３次元表示装置１によれば、インデックスの調整が、第１基準画像１４が投影されている利用者の顔の像に基づいて行われることから、利用者の主観的な判断を排除した調整を行うことができる。したがって、３次元表示装置１は、利用者に３次元画像を適切に視認させることができる。

【0061】

３次元表示装置１は、インデックスを調整するにあたって、利用者の判断を必要としない。したがって、３次元表示装置１によれば、利用者に煩わしさを感じさせることなく、インデックスの調整を複数回繰り返すことが可能になり、インデックスの調整精度を向上させることができる。

【0062】

制御部７は、第１方向における左眼１５Ｌの位置と低輝度領域１２ｂの位置とのずれ量に基づいて、インデックスを調整してよい。これにより、外部から到来する光の影響等により濃淡パターンにおける高輝度領域１２ａの判別が困難である場合であっても、第１基準画像１４が投影されている利用者の顔の像に基づいて、インデックスを調整することができる。

【0063】

制御部７は、濃淡パターンにおける高輝度領域１２ａの判別が困難であると判断した場合、白色画像である左眼画像と黒色画像である右眼画像とを合成した基準画像を生成してよい。白色画像である左眼画像と黒色画像である右眼画像とを合成した基準画像は、反転基準画像とも称される。制御部７は、検出部２によって撮像された、反転基準画像を視認している利用者の顔の像に基づいて、インデックスを調整してよい。制御部７は、右眼１５Ｒの位置と、利用者の顔に投影された反転基準画像に含まれる濃淡パターンの低輝度領域の位置とのずれ量に基づいて、インデックスを調整してよい。これにより、外部から到来する光の影響等により濃淡パターンの高輝度領域１２ａの判別が困難である場合であっても、反転基準画像が投影されている利用者の顔の像に基づいて、インデックスを調整することができる。

【0064】

３次元表示装置１は、インデックスの調整を夜間に行うように構成されてよい。これにより、外部から到来する光の影響等によって、利用者の眼１５の位置、または利用者の顔に投影された第１基準画像１４が検出しにくくなる虞を低減できる。夜間は、例えば、日没から日の出までの時間帯であってよい。夜間は、時間帯によらず、周囲の明るさが暗い環境であってよい。

【0065】

３次元表示装置１は、上述のようにインデックスを調整した後に、インデックスの再調整を行うように構成されてよい。制御部７は、インデックスの再調整を行う際、調整したインデックスに基づいて、互いに異なる第１画像および第２画像を合成し、第２基準画像を生成する。制御部７は、第２基準画像を表示パネル５に表示させる。表示パネル５に表示された第２基準画像は、バリア部６および光学素子等を介して、利用者の左眼１５Ｌおよび右眼１５Ｒに伝播される。第２基準画像は、利用者の顔に投影される。制御部７は、検出部２を制御し、第２基準画像が投影されている利用者の顔を撮像させる。検出部２によって撮像される、第２基準画像が投影されている利用者の顔の像は、図９に示す第１検出画像１２と同様であるが、利用者の眼１５の位置および濃淡パターンの位置は、図９に示す第１検出画像１２と異なってよい。３次元表示装置１がインデックスを再調整するために行う処理は、インデックスを調整するために行った処理と同様であるので、詳細な説明を省略する。

【0066】

３次元表示装置１は、インデックスの再調整を行うことから、インデックスの調整精度を向上させることができる。したがって、３次元表示装置１は、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１によれば、インデックスの調整を複数回繰り返すことが可能になり、インデックスの調整精度を向上させることができる。

【0067】

３次元表示装置１は、インデックスの調整を行っている時だけ基準画像を表示すればよい。３次元表示装置１は、インデックスの調整を行っていない時、３次元表示装置１を搭載した車両、船舶、航空機等の移動体に関する各種情報を表示してよい。３次元表示装置１は、各種情報を示す連続画像のフレーム間に基準画像を表示させ、該基準画像が投影された利用者の顔を検出部２に撮像させてもよい。これにより、３次元表示装置１は、移動体に関する各種情報を表示させながら、インデックスの調整を繰り返して行うことができる。その結果、３次元表示装置１は、利用者の眼１５の位置に応じた適切なインデックスを常に使用できるため、利用者に３次元画像を適切に視認させることができる。

【0068】

３次元表示装置１では、検出部２が左眼１５Ｌの位置および右眼１５Ｒの位置の少なくとも一方と濃淡パターンの位置とを検出しているが、検出部２は、左眼１５Ｌの位置および右眼１５Ｒの位置の少なくとも一方と濃淡パターンの位置とを検出しなくてよい。この場合、３次元表示装置１は、位置取得部３が、左眼１５Ｌの位置および右眼１５Ｒの位置の少なくとも一方と濃淡パターンの位置とを検出するように構成されてよい。

【0069】

表示パネル５は、インデックスが互いに異なる複数の表示領域をアクティブエリア５１内に有してよい。制御部７は、アクティブエリア５１の中央部に位置する表示領域のインデックスを上述のように調整し、該表示領域のインデックスと同期して、他の表示領域のインデックスを調整してよい。

【0070】

３次元表示装置１は、第１検出画像１２を補正し、補正された第１検出画像１２に基づいて、インデックスを調整するように構成されてよい。第１検出画像１２の補正は、利用者の顔の反射率に基づいて行われてよい。以下、第１検出画像１２の補正、および、補正された第１検出画像１２を用いたインデックスの調整について説明する。

【0071】

制御部７は、第１基準画像１４を表示パネル５に表示させるより前の時点において、試験画像を表示パネル５に表示させる。試験画像は、単色画像であってよい。単色画像は、白色画像であってよい。試験画像は、例えば、白色の第１画像と白色の第２画像とを合成することによって生成されてよい。制御部７は、第１基準画像１４を生成する前に試験画像を表示パネル５に表示させてよいし、第１基準画像１４を生成した後に試験画像を表示パネル５に表示させてよい。

【0072】

制御部７は、検出部２に試験画像が投影されている利用者の顔の像を撮像させる。検出部２は、撮像して得られた反射率測定用画像（以下、単に、測定用画像ともいう）に基づいて、利用者の顔の反射率を測定する。利用者の顔の反射率は、表示パネル５に表示された試験画像の輝度値と、測定用画像の各画素の輝度値とに基づいて、測定用画像の画素毎に測定することができる。検出部２は、測定用画像に基づいて、左眼１５Ｌの位置および右眼１５Ｒの位置の少なくとも一方を検出する。以下では、検出部２が右眼１５Ｒの位置を検出するものとする。

【0073】

制御部７は、検出部２が利用者の顔の反射率および右眼１５Ｒの位置を検出した後、表示パネル５に第１基準画像１４を表示させる。制御部７は、検出部２に第１基準画像１４が投影されている利用者の顔を撮像させ、第１検出画像１２を得る。制御部７は、第１検出画像１２における各画素の輝度値を、測定用画像から測定された該画素の反射率で除算して、第１検出画像１２を補正する。

【0074】

補正された第１検出画像１２は、利用者の顔の反射率の影響が低減された画像である。補正された第１検出画像１２は、実質的に、利用者の顔を含まず、濃淡パターンのみを含む画像でありうる。検出部２は、補正された第１検出画像１２に基づいて、濃淡パターンの高輝度領域１２ａの位置を検出する。補正された第２検出画像１３は利用者の顔の反射率の影響が低減された画像であるため、高輝度領域１２ａの位置を補正された第２検出画像１３から検出することで、高輝度領域１２ａの位置を精度よく検出することができる。

【0075】

インデックスの調整を行うためには、第１方向（ｘ軸方向）における右眼１５Ｒの位置と高輝度領域１２ａの位置とのずれ量Ｄｄが、サブピクセルの何個分に相当するかを決定する必要がある。右眼１５Ｒの位置および高輝度領域１２ａの位置は、検出部２が備えるカメラの原点を基準とする座標で表現されているため、上記決定を行うためには、先ず、右眼１５Ｒの座標および高輝度領域１２ａの座標を、表示パネル５の原点を基準とする座標に変換する必要がある。該座標変換は、原点補正とも称される。図１０は、原点補正を説明するための図である。表示パネル５の原点Ｏ５は、高輝度領域１２ａに位置している。カメラの原点Ｏ２は、図１０中に示す位置にあるとする。制御部７は、原点Ｏ２を基準とする右眼１５Ｒの座標および高輝度領域１２ａの座標（「ｘ」と総称する）を、原点Ｏ５を基準とする座標ｘ＋ｘｄ－ｘｅに変換する。ここで、ｘｄは、ｘ軸方向における右眼１５Ｒと高輝度領域１２ａとの距離であり、ｘｅは、原点Ｏ２を基準とする右眼１５Ｒのｘ座標である。制御部７は、上記の原点補正を利用して、ずれ量Ｄｄがサブピクセルの何個分に相当するかを決定し、該決定に基づいて、インデックスを調整する。

【0076】

上記構成の３次元表示装置１によれば、測定用画像から右眼１５Ｒの位置を検出し、補正された第１検出画像１２から高輝度領域１２ａの位置を検出するため、右眼１５Ｒの位置および高輝度領域１２ａの位置を精度よく検出することができる。その結果、インデックスを精度よく調整することができる。

【0077】

制御部７は、測定用画像に基づいて、左眼１５Ｌの位置を検出してよい。制御部７は、第１方向における、測定用画像から検出した左眼１５Ｌの位置と、補正された第１検出画像１２から検出した低輝度領域１２ｂの位置とのずれ量に基づいて、インデックスを調整してよい。

【0078】

制御部７は、第１基準画像１４の代わりに、反転基準画像を表示パネル５に表示させてよい。制御部７は、検出部２に反転基準画像が投影されている利用者の顔を撮像させ、検出画像を得てよい。制御部７は、検出画像を利用者の顔の反射率を用いて補正し、補正された検出画像に基づいて、右眼の位置と低輝度領域の位置とを検出してよい。制御部７は、第１方向における右眼の位置と低輝度領域の位置とのずれ量に基づいて、インデックスを調整してよい。これにより、外部から到来する光の影響等により濃淡パターンの高輝度領域の判別が困難である場合であっても、反転基準画像が投影されている利用者の顔の像に基づいて、インデックスを調整することができる。

【0079】

制御部７は、第１基準画像１４を生成する前に試験画像を表示パネル５に表示させる場合、利用者の顔の反射率に基づいて、第１画像および第２画像の少なくとも一方の色または輝度を変更してよい。これにより、眼１５の位置および濃淡パターンを精度よく検出することが可能となる。

【0080】

図１１は、インデックスを調整するための処理の一例を説明するフローチャートである。制御部７は、本フローチャートを開始すると、ステップＳ１において、試験画像を表示パネル５に表示させ、試験画像が投影されている利用者の顔の像（測定用画像）を検出部２に撮像させる。ステップＳ２において、制御部７は、測定用画像に基づいて、右眼１５Ｒの位置を検出する。ステップＳ３において、制御部７は、測定用画像に基づいて、利用者の顔の反射率を測定する。ステップＳ４において、制御部７は、第１基準画像１４を表示パネル５に表示させ、第１基準画像１４が投影されている利用者の顔の像（第１検出画像１２）を検出部２に撮像させる。ステップＳ５において、制御部７は、利用者の顔の反射率を用いて第１検出画像１２を補正し、補正された第１検出画像１２を得る。ステップＳ６において、制御部７は、補正された第１検出画像１２に基づいて、高輝度領域１２ａの位置を検出する。ステップＳ７において、制御部７は、ステップＳ２で検出した右眼１５Ｒの位置と、ステップＳ６で検出した高輝度領域１２ａの位置とに基づいて、原点補正を行う。ステップＳ８において、制御部７は、表示パネル５の原点Ｏ５を基準とするずれ量Ｄｄに基づいて、インデックスを調整し、本フローチャートを終了する。

【0081】

３次元表示装置１は、インデックスの再調整を行う際、第２基準画像が投影されている、検出部２によって撮像された利用者の顔の像を、利用者の顔の反射率を用いて補正し、補正された像に基づいて、インデックスを再調整してよい。

【0082】

（眼間距離の補正）
利用者の眼間距離Ｅ１が標準距離Ｅ０とは異なる場合、例えば図１２に示すように左可視領域５１ａＬの一部が右可視領域５１ａＲの一部と重なった両眼可視領域５１ａＬＲが存在することがある。したがって、左可視領域５１ａＬに基づいて左眼画像を表示させるべきと判定された左サブピクセル（第１サブピクセル）であって、右可視領域５１ａＲに基づいて右眼画像を表示させるべきと判定された右サブピクセル（第２サブピクセル）であるサブピクセルが存在することがある。左サブピクセルは、例えば、左可視領域５１ａＬに所定割合（例えば、半分）以上が含まれるサブピクセルである。右サブピクセルは、例えば、右可視領域５１ａＲに所定割合以上が含まれるサブピクセルである。

【0083】

左サブピクセルであって右ピクセルであるサブピクセルに右眼画像が表示されると、左眼１５Ｌが視認する右眼画像が増加する。左サブピクセルであって右ピクセルであるサブピクセルに左眼画像が表示されると、右眼１５Ｒが視認する左眼画像が増加する。そのため、重なったサブピクセルに左眼画像および右眼画像のいずれを表示させても、クロストークが増加することがある。制御部７は、標準距離Ｅ０と異なる眼間距離Ｅ１を有する利用者が、標準距離Ｅ０に基づいて構成された３次元表示装置１が表示する３次元画像を視認したときに発生するクロストークを低減すべく、眼間距離の補正を行ってよい。

【0084】

制御部７は、眼間距離の補正を行う場合、眼間距離補正用の視差画像を生成し、生成した視差画像を表示パネルに表示させる。眼間距離補正用の視差画像は、所定のインデックスに基づいて合成された第１基準画像１４であってよいし、調整したインデックスに基づいて合成された第２基準画像であってよい。眼間距離補正用の視差画像は、第１基準画像および第２基準画像とは異なる画像であってよい。以下では、眼間距離補正用の視差画像が第１基準画像１４であるとする。

【0085】

制御部７は、第１基準画像１４を表示パネル５に表示させる。表示パネル５に表示された第１基準画像１４は、バリア部６および光学素子等を介して、利用者の左眼１５Ｌおよび右眼１５Ｒに伝播される。第１基準画像１４は、利用者の顔に投影される。

【0086】

制御部７は、検出部２を制御し、第１基準画像１４が投影されている利用者の顔を撮像させる。図１３は、検出部２によって撮像された画像の一例を示す図である。検出部２によって撮像された画像は、第２検出画像１３とも称される。図１３に示すように、第２検出画像１３は、利用者の左眼１５Ｌおよび右眼１５Ｒならびに利用者の顔に投影された第１基準画像１４を含む。利用者の顔に投影された第１基準画像１４は、例えば図１３に示すように、第２検出画像１３における縞状パターンを形成しうる。縞状パターンは、濃淡パターンとも称される。

【0087】

以下、３次元表示装置１が第２検出画像１３に基づいて行う眼間距離の補正について説明する。検出部２は、左眼１５Ｌの位置および右眼１５Ｒの位置と、濃淡パターンの位置とを検出する。濃淡パターンの位置とは、濃淡パターンの輝度値分布であってよい。濃淡パターンは、高輝度領域１３ａと低輝度領域１３ｂとを含む。高輝度領域１３ａは、濃淡パターンにおける明るさが明るい帯状領域であり、低輝度領域１３ｂは、濃淡パターンにおける明るさが暗い帯状領域である。

【0088】

眼間距離の補正が行われていない３次元表示装置１は、標準距離Ｅ０に基づいて構成されている。したがって、利用者の眼間距離Ｅ１が標準距離Ｅ０である場合、第１方向（水平方向）における高輝度領域１３ａと低輝度領域１３ｂとの距離が、水平方向における左眼１５Ｌと右眼１５Ｒとの距離に等しくなる。言い換えれば、利用者の眼間距離Ｅ１が標準距離Ｅ０である場合、隣り合う高輝度領域１３ａ間の水平方向における距離が、水平方向における第１眼１５Ｌと第２眼１５Ｒとの距離の２倍になる。隣り合う高輝度領域１３ａ間の水平方向における距離は、水平距離Ｄｈとも称される。水平方向における第１眼１５Ｌと第２眼１５Ｒとの距離は、水平距離Ｄｅとも称される。水平距離Ｄｈは、高輝度領域１２ａの位置に基づいて算出することができる。水平距離Ｄｅは、左眼１５Ｌの位置および右眼１５Ｒの位置に基づいて算出することができる。水平距離Ｄｈが水平距離Ｄｅの２倍より大きい場合、利用者の眼間距離Ｅ１が標準距離Ｅ０より小さいと判断しうる。水平距離Ｄｈが水平距離Ｄｅの２倍より小さい場合、利用者の眼間距離Ｅ１が標準距離Ｅ０より大きいと判断しうる。

【0089】

制御部７は、水平距離Ｄｈおよび水平距離Ｄｅに基づいて、駆動部１１を制御し、バリア部６を第３方向において移動させる。制御部７は、利用者の眼間距離Ｅ１が標準距離Ｅ０より大きいと判断した場合、例えば図１４に示すように、バリア部６を第３方向に沿って移動させ、バリア部６とアクティブエリア５１との距離を減少させる。これにより、左可視領域５１ａＬに含まれるサブピクセルから射出される画像光を、眼間距離Ｅ１が標準距離Ｅ０より大きい利用者の左眼に伝播させ、右可視領域５１ａＲに含まれるサブピクセルから射出される画像光を、眼間距離Ｅ１が標準距離Ｅ０より大きい利用者の右眼に伝播させることができる。

【0090】

制御部７は、利用者の眼間距離Ｅ１が標準距離Ｅ０より小さいと判断した場合、バリア部６を第３方向に沿って移動させ、バリア部６とアクティブエリア５１との距離を増加させる。これにより、左可視領域５１ａＬに含まれるサブピクセルから射出される画像光を、眼間距離Ｅ１が標準距離より小さい利用者の左眼１５Ｌに伝播させ、右可視領域５１ａＲに含まれるサブピクセルから射出される画像光を、眼間距離Ｅ１が標準距離Ｅ０より小さい利用者の右眼１５Ｒに伝播させることができる。

【0091】

３次元表示装置１によれば、眼間距離の補正が、第１基準画像が投影されている利用者の顔の像に基づいて行われることから、利用者の主観的な判断を排除した補正を行うことができる。したがって、３次元表示装置１は、利用者に３次元画像を適切に視認させることができる。

【0092】

メモリ８は、水平距離Ｄｈと水平距離Ｄｅとの比率と、バリア部６の第３方向における移動量との関係が規定された眼間距離補正用のテーブルを記憶してよい。制御部７は、メモリ８に記憶された眼間距離補正用のテーブルを用いて、駆動部１１を制御してよい。

【0093】

３次元表示装置１は、眼間距離を補正するにあたって、利用者の判断を必要としない。したがって、３次元表示装置１によれば、利用者に煩わしさを感じさせることなく、眼間距離の補正を複数回繰り返すことが可能になり、眼間距離の補正精度を向上させることができる。

【0094】

３次元表示装置１は、第２検出画像１３を補正し、補正された第２検出画像１３に基づいて、眼間距離を補正するように構成されてよい。第２検出画像１３の補正は、利用者の顔の反射率に基づいて行われてよい。以下、第２検出画像１３の補正、および、補正された第２検出画像１３を用いた眼間距離の補正について説明する。

【0095】

制御部７は、第１基準画像１４を表示パネル５に表示させるより前の時点において、試験画像を表示パネル５に表示させる。試験画像は、単色画像であってよい。単色画像は、白色画像であってよい。試験画像は、例えば、白色の第１画像と白色の第２画像とを合成することによって生成されてよい。制御部７は、第１基準画像１４を生成する前に試験画像を表示パネル５に表示させてよいし、第１基準画像１４を生成した後に試験画像を表示パネル５に表示させてよい。

【0096】

制御部７は、検出部２に試験画像が投影されている利用者の顔の像を撮像させて、測定用画像を得る。制御部７は、測定用画像に基づいて、利用者の顔の反射率を測定し、左眼１５Ｌの位置および右眼１５Ｒの位置を検出する。利用者の顔の反射率は、表示パネル５に表示された試験画像の輝度値と、測定用画像の各画素の輝度値とに基づいて、測定用画像の画素毎に測定することができる。制御部７は、インデックスの調整を行った際に測定した反射率をメモリ８に記憶させておき、メモリ８から読み出した反射率を用いてよいし、眼間距離の補正を行う際に、反射率を改めて測定してよい。制御部７は、左眼１５Ｌの位置および右眼１５Ｒの位置に基づいて、水平距離Ｄｅを算出する。

【0097】

制御部７は、表示パネル５に第１基準画像１４を表示させる。制御部７は、検出部２に第１基準画像１４が投影されている利用者の顔を撮像させ、第２検出画像１３を得る。制御部７は、第２検出画像１３における各画素の輝度値を、測定用画像から測定された該画素の反射率で除算して、第２検出画像１３を補正する。制御部７は、補正された第２検出画像１３に基づいて、高輝度領域１２ａの位置を検出し、高輝度領域１２ａの位置に基づいて、水平距離Ｄｈを算出する。以降の処理は、補正しない第２検出画像１３を用いて眼間距離を補正する場合と同様であるので、詳細な説明を省略する。補正された第２検出画像１３は、利用者の顔の反射率の影響が低減されているので、濃淡パターンが検出し易くなっている。このため、補正された第２検出画像１３を用いることで、眼間距離を精度よく補正することが可能となる。

【0098】

制御部７は、濃淡パターンにおける低輝度領域１３ｂの判別が困難であると判断した場合、水平方向における隣り合う高輝度領域１３ａ間の距離を水平距離Ｄｈとしてよい。これにより、外部から到来する光の影響等により濃淡パターンにおける低輝度領域１３ｂの判別が困難である場合であっても、第１基準画像が投影されている利用者の顔の像に基づいて、眼間距離を補正することができる。

【0099】

制御部７は、濃淡パターンにおける低輝度領域１３ｂの判別が困難であると判断した場合、白色画像である左眼画像と黒色画像である右眼画像とを合成した基準画像を生成してよい。白色画像である左眼画像と黒色画像である右眼画像とを合成した基準画像は、反転基準画像とも称される。制御部７は、検出部２によって撮像された、反転基準画像を視認している利用者の顔の像に基づいて、眼間距離を補正してよい。制御部７は、水平方向における隣り合う高輝度領域間の距離と水平距離Ｄｅとに基づいて、眼間距離を補正してよい。これにより、外部から到来する光の影響等により濃淡パターンの低輝度領域１３ｂの判別が困難である場合であっても、反転基準画像が投影されている利用者の顔の像に基づいて、眼間距離を補正することができる。

【0100】

３次元表示装置１は、眼間距離の補正を夜間に行うように構成されてよい。これにより、外部から到来する光の影響等によって、利用者の眼１５の位置、または利用者の顔に投影された第１基準画像１４が検出しにくくなる虞を低減できる。夜間は、例えば、日没から日の出までの時間帯であってよい。夜間は、時間帯によらず、周囲の明るさが暗い環境であってよい。

【0101】

３次元表示装置１は、上述のように眼間距離を補正した後に、眼間距離の再補正を行うように構成されてよい。制御部７は、眼間距離の再補正を行う際、互いに異なる第１画像および第２画像を合成し、眼間距離再補正用の視差画像を生成する。制御部７は、生成した視差画像を表示パネルに表示させる。眼間距離再補正用の視差画像は、第１基準画像であってよいし、第２基準画像であってよいし、第１基準画像および第２基準画像とは異なる画像であってよい。以下では、眼間距離再補正用の視差画像が、第２基準画像であるとする。

【0102】

表示パネル５に表示された第２基準画像は、バリア部６および光学素子等を介して、利用者の左眼および右眼に伝播される。第２基準画像は、利用者の顔に投影される。制御部７は、検出部２を制御し、第２基準画像が投影されている利用者の顔を撮像させる。検出部２によって撮像される、第２基準画像が投影されている利用者の顔の像は、図１３に示す第２検出画像１３と同様であるが、利用者の眼１５の位置および濃淡パターンの位置は、図１３に示す第２検出画像１３と異なってよい。３次元表示装置１が眼間距離を再補正するために行う処理は、眼間距離を補正するために行う上述の処理と同様であるので、詳細な説明を省略する。

【0103】

３次元表示装置１は、眼間距離の再補正を行うことから、眼間距離の補正精度を向上させることができる。したがって、３次元表示装置１は、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１によれば、眼間距離の補正を複数回繰り返すことが可能になり、眼間距離の補正精度を向上させることができる。

【0104】

３次元表示装置１は、眼間距離の補正を行っている時だけ基準画像を表示すればよい。３次元表示装置１は、眼間距離の補正を行っていない時、３次元表示装置１を搭載した車両、船舶、航空機等の移動体に関する各種情報を表示してよい。３次元表示装置１は、各種情報を示す連続画像のフレーム間に基準画像を表示させ、該基準画像が投影された利用者の顔を検出部２に撮像させてもよい。これにより、３次元表示装置１は、移動体に関する各種情報を表示させながら、眼間距離の補正を繰り返して行うことができる。その結果、３次元表示装置１は、利用者の眼間距離に応じた３次元画像を常に表示できるため、利用者に３次元画像を適切に視認させることができる。

【0105】

３次元表示装置１では、検出部２が眼１５の位置と濃淡パターンの位置とを検出しているが、検出部２は、眼１５の位置と濃淡パターンの位置とを検出しなくてよい。この場合、３次元表示装置１は、制御部７が、眼１５の位置と濃淡パターンの位置とを検出するように構成されてよいし、位置取得部３が、眼１５の位置と濃淡パターンの位置とを検出し、制御部７に出力するように構成されてよい。

【0106】

３次元表示装置１は、眼間距離の再補正を行う場合、第２基準画像が投影されている、検出部２によって撮像された利用者の顔の像を、利用者の顔の反射率を用いて補正し、補正された像に基づいて、眼間距離を再補正してよい。

【0107】

図１５に示すように、３次元表示装置１は、ヘッドアップディスプレイ１００に搭載されうる。ヘッドアップディスプレイ１００は、ＨＵＤ（Head Up Display）１００とも称される。ＨＵＤ１００は、３次元表示装置１と、光学部材１１０と、被投影面１３０を有する被投影部材１２０とを備える。

【0108】

ＨＵＤ１００は、３次元表示装置１から射出される画像光を、光学部材１１０を介して被投影部材１２０に到達させる。ＨＵＤ１００は、被投影部材１２０で反射させた画像光を、利用者の第１眼および第２眼に到達させる。言い換えれば、ＨＵＤ１００は、図１５において破線で示される光路１４０に沿って、３次元表示装置１から利用者の第１眼および第２眼まで画像光を進行させる。利用者は、光路１４０に沿って到達した画像光を、虚像１５０として視認しうる。

【0109】

ＨＵＤ１００は、３次元表示装置１のインデックスの調整が、第１基準画像が投影されている利用者の顔の像に基づいて行われることから、利用者の主観的な判断を排除した調整を行うことができる。したがって、ＨＵＤ１００は、利用者に３次元画像を適切に視認させることができる。ＨＵＤ１００は、インデックスを調整するにあたって、利用者の判断を必要としない。したがって、ＨＵＤ１００によれば、利用者に煩わしさを感じさせることなく、インデックスの調整を複数回繰り返すことが可能になり、インデックスの調整精度を向上させることができる。

【0110】

図１６に示すように、３次元表示装置１を含むＨＵＤ１００は、車両、船舶、航空機等の移動体１０に搭載されてよい。ＨＵＤ１００は、構成の一部を、該移動体１０が備える他の装置、部品と兼用してよい。例えば、移動体１０は、ウインドシールドを被投影部材１２０として兼用してよい。構成の一部を該移動体１０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。ＨＵＤ１００は、移動体１０に搭載されてよい。

【0111】

移動体１０は、３次元表示装置１のインデックスの調整が、第１基準画像が投影されている利用者の顔の像に基づいて行われることから、利用者の主観的な判断を排除した調整を行うことができる。したがって、移動体１０は、利用者に３次元画像を適切に視認させることができる。移動体１０は、インデックスを調整するにあたって、利用者の判断を必要としない。したがって、移動体１０によれば、利用者に煩わしさを感じさせることなく、インデックスの調整を複数回繰り返すことが可能になり、インデックスの調整精度を向上させることができる。

【0112】

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もよい。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、スクレーパー、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。

【0113】

以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、また、本開示は上述の実施の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、種々の変更、改良等が可能である。上述の各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。

【0114】

本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１眼は、第２眼と識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。

【0115】

本開示において、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸は、説明の便宜上設けられたものであり、互いに入れ替えられてよい。本開示に係る構成は、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸によって構成される直交座標系を用いて説明されてきた。本開示に係る各構成の位置関係は、直交関係にあると限定されるものではない。

【符号の説明】

【0116】

１ ３次元表示装置
２ 検出部
３ 位置取得部
４ 照射器
５ 表示パネル
５１ アクティブエリア
５１ａ 可視領域
５１ａＬ 左可視領域
５１ａＲ 右可視領域
５１ｂＬ 左不可視領域
５１ｂＲ 右不可視領域
５１ａＬＲ 両眼可視領域
６ バリア部
６１ 遮光領域
６２ 透光領域
７ 制御部
８ メモリ
１０ 移動体
１１ 駆動部
１２ 第１検出画像
１３ 第２検出画像
１２ａ，１３ａ 高輝度領域
１２ｂ，１３ｂ 低輝度領域
１４ 基準画像（第１基準画像）
１５ 眼
１５Ｌ 左眼
１５Ｒ 右眼
１００ ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）
１１０ 光学部材
１２０ 被投影部材
１３０ 被投影面
１４０ 光路
１５０ 虚像

【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】