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(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】2024-11-06
(45)【発行日】2024-11-14
(54)【発明の名称】３次元表示装置
(51)【国際特許分類】
H04N 13/366 20180101AFI20241107BHJP
H04N 13/317 20180101ALI20241107BHJP
H04N 13/31 20180101ALI20241107BHJP
H04N 13/125 20180101ALI20241107BHJP
G02B 30/30 20200101ALI20241107BHJP
G02B 30/29 20200101ALI20241107BHJP
G02B 27/01 20060101ALN20241107BHJP
【ＦＩ】
H04N13/366
H04N13/317
H04N13/31
H04N13/125
G02B30/30
G02B30/29
G02B27/01
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021010442
(22)【出願日】2021-01-26
(65)【公開番号】P2022114232
(43)【公開日】2022-08-05
【審査請求日】2023-08-18
(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】林下 歩樹
(72)【発明者】
【氏名】草深 薫
【審査官】中村 直行
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１５／０２９４３３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３７３７１６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／００６３００１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／００８１１８３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－０８２６７１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｎ １３／００ － １７／０６
Ｇ０９Ｇ ３／００ － ５／４２
Ｇ０２Ｂ ３０／３０
Ｇ０２Ｂ ３０／２９
Ｇ０２Ｂ ２７／０１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向および該第１方向に略直交する第２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アクティブエリアを有し、該アクティブエリアに第１画像と第２画像とが混合された視差画像を表示可能に構成される表示パネルと、前記視差画像の光線方向を規定する複数の開口を有する光学素子と、
利用者の眼の位置を検出する検出装置と、
基準視差画像に対して、前記検出装置が検出した前記利用者の第１眼および第２眼のいずれか一方の検出眼の位置に基づいて、前記第１画像と、前記第２画像とを混合して表示するように前記表示パネルを制御するコントローラと、を含み、
前記第１眼および前記第２眼のいずれか一方から前記光学素子の前記開口を介して前記表示パネルの表示面に垂直な方向に観察距離をあけて前記基準視差画像を見たとき、前記第１画像および前記第２画像の画像光を出射するサブピクセル数に対する、前記開口を介して視認可能な前記第１画像および前記第２画像のいずれか一方の画像光を出射するサブピクセル数の割合を、集光度とし、前記集光度が１００％であるときを第１集光度、前記集光度が０％であるときを第２集光度、前記集光度が５０％であるときを第３集光度としたとき、
前記コントローラは、
前記第２集光度の場合、前記コントローラに設定された第１周期ごとに１サブピクセルずつシフト量が大きくなるように前記一方の検出眼の位置を基準にして外側に前記視差画像をシフトさせるとともに、前記一方の検出眼が１サブピクセルだけシフトすると、そのシフト方向と同じ方向に前記視差画像の境界線を１サブピクセル分動かす第１シフト処理と、
前記第１集光度、前記第２集光度、および前記第３集光度の場合、前記一方の検出眼が第１距離（ただし、第１距離は、前記視差画像の全画素を１サブピクセルシフトさせる必要が生じる距離である）だけシフトすると、そのシフト方向と同じ方向に前記第１シフト処理の境界を前記第１距離シフトさせる第２シフト処理と、
前記第３集光度の場合、前記一方の検出眼のシフト量が前記第１周期分のサブピクセル数と集光度との積に達し、さらに前記一方の検出眼が前記第１距離シフトしたときに、前記積として求めた第２周期分のサブピクセルを、前記一方の検出眼のシフト方向と逆方向に前記視差画像の１サブピクセル分だけシフトさせ、前記境界を前記第１周期分のサブピクセル数だけシフトさせる第３シフト処理との少なくとも１つのシフト処理を、実行するように構成される、３次元表示装置。
【請求項2】
請求項１に記載の３次元表示装置出であって、
前記第１シフト処理は、前記第１集光度の場合、前記一方の検出眼が１サブピクセルだけシフトすると、そのシフト方向と同じ方向に前記視差画像の境界線を１サブピクセル分動かす、３次元表示装置。
【請求項3】
請求項１に記載の３次元表示装置であって、
前記第３シフト処理は、前記第２集光度の場合、前記一方の検出眼が静止しているときには前記視差画像における前記境界の両側の領域を１サブピクセルずつシフトし、前記第３集光度の場合、前記一方の検出眼が静止しているときには前記視差画像のシフト幅が前記第１距離の２倍の間隔となるようにし、前記一方の検出眼が１サブピクセルだけシフトすると、そのシフト方向と同じ方向に前記境界を１サブピクセル分シフトする、３次元表示装置。
【請求項4】
請求項１に記載の３次元表示装置であって、前記コントローラは、前記第１周期分のサブピクセルと第２周期分のサブピクセルとが重なる際に、前記第１シフト処理、前記第２シフト処理および前記第３シフト処理のうちの２つのシフト処理をそれぞれ実行する、３次元表示装置。
【請求項5】
請求項１に記載の３次元表示装置であって、前記利用者が視覚的に捉える空間での前記アクティブエリアを表示面とするとき、
前記表示面上における前記サブピクセルの前記第１方向に沿う大きさをＨｐとし、
前記表示面上における前記サブピクセルの前記第２方向に沿う大きさをＶｐとし、
前記表示面上における前記境界の前記第２方向に対する角度をθとし、
ａおよびｂを自然数とするとき、アクティブエリアの前記表示面上における前記境界は、
次式、
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、３次元表示装置に関する。
【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る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る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。左右の眼を結ぶ線に沿う方向を水平方向とし、これに直交する方向を垂直方向とするとき、表示パネルのサブピクセルは、水平および垂直方向に配列された矩形形状を有する。左右の眼に到達する画像光を制御するために、垂直方向に延びる複数の帯状の開口を有する視差バリアが用いられる。しかし、垂直方向に延びる視差バリアを水平方向に並べて配列すると、モアレの発生等のために画像が見にくくなるという課題がある。そこで、特許文献１では、サブピクセルの対角線方向に延びる視差バリアが配列された光学素子を備える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】
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３６３７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
２次元表示装置には、３次元画像を観察するのに適した距離である適視距離（ＯＶＤ；Optimum Viewing Distance)がある。適視距離は、３次元表示装置の利用者の頭の移動などの使用環境に応じてクロストーク抑制して適切に設定可能であることが好ましい。
【0005】
したがって、これらの点に着目してなされた本開示の目的は、適視距離の設定の自由度が高い３次元表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の３次元表示装置は、第１方向および該第１方向に略直交する第２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アクティブエリアを有し、該アクティブエリアに第１画像と第２画像とが混合された視差画像を表示可能に構成される表示パネルと、前記視差画像の光線方向を規定する複数の開口を有する光学素子と、利用者の眼の位置を検出する検出装置と、基準視差画像に対して、前記検出装置が検出した前記利用者の第１眼および第２眼のいずれか一方の検出眼の位置に基づいて、前記第１画像と、前記第２画像とを混合して表示するように前記表示パネルを制御するコントローラと、を含み、前記第１眼および前記第２眼のいずれか一方から前記光学素子の前記開口を介して前記表示パネルの表示面に垂直な方向に観察距離をあけて前記基準視差画像を見たとき、前記第１画像および前記第２画像の画像光を出射するサブピクセル数に対する、前記開口を介して視認可能な前記第１画像および前記第２画像のいずれか一方の画像光を出射するサブピクセル数の割合を、集光度とし、前記集光度が１００％であるときを第１集光度、前記集光度が０％であるときを第２集光度、前記集光度が５０％であるときを第３集光度としたとき、
前記コントローラは、前記第２集光度の場合、前記コントローラに設定された第１周期ごとに１サブピクセルずつシフト量が大きくなるように前記一方の検出眼の位置を基準にして外側に前記視差画像をシフトさせるとともに、前記一方の検出眼が１サブピクセルだけシフトすると、そのシフト方向と同じ方向に前記視差画像の境界線を１サブピクセル分動かす第１シフト処理と、前記第１集光度、前記第２集光度、および前記第３集光度の場合、前記一方の検出眼が第１距離（ただし、第１距離は、前記視差画像の全画素を１サブピクセルシフトさせる必要が生じる距離である）だけシフトすると、そのシフト方向と同じ方向に前記第１シフト処理の境界を前記第１距離シフトさせる第２シフト処理と、前記第３集光度の場合、前記一方の検出眼のシフト量が前記第１周期分のサブピクセル数と集光度との積に達し、さらに前記一方の検出眼が前記第１距離シフトしたときに、前記積として求めた第２周期分のサブピクセルを、前記一方の検出眼のシフト方向と逆方向に前記視差画像の１サブピクセル分だけシフトさせ、前記境界を前記第１周期分のサブピクセル数だけシフトさせる第３シフト処理との少なくとも１つのシフト処理を、実行するように構成される。
前記コントローラは、前記第２集光度の場合、前記コントローラに設定された第１周期ごとに１サブピクセルずつシフト量が大きくなるように前記一方の検出眼の位置を基準にして外側に前記視差画像をシフトさせるとともに、前記一方の検出眼が１サブピクセルだけシフトすると、そのシフト方向と同じ方向に前記視差画像の境界線を１サブピクセル分動かす第１シフト処理と、前記第１集光度、前記第２集光度、および前記第３集光度の場合、前記一方の検出眼が第１距離（ただし、第１距離は、前記視差画像の全画素を１サブピクセルシフトさせる必要が生じる距離である）だけシフトすると、そのシフト方向と同じ方向に前記第１シフト処理の境界を前記第１距離シフトさせる第２シフト処理と、前記第３集光度の場合、前記一方の検出眼のシフト量が前記第１周期分のサブピクセル数と集光度との積に達し、さらに前記一方の検出眼が前記第１距離シフトしたときに、前記積として求めた第２周期分のサブピクセルを、前記一方の検出眼のシフト方向と逆方向に前記視差画像の１サブピクセル分だけシフトさせ、前記境界を前記第１周期分のサブピクセル数だけシフトさせる第３シフト処理との少なくとも１つのシフト処理を、実行するように構成される。
【発明の効果】
【0007】
本開示の３次元表示装置によれば、適視距離の設定の自由度が高い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】
【0008】
【0009】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
（基礎構成）
まず、図１～図１７を参照して、本開示に係る実施形態の３次元表示装置が基礎とする構成について説明する。本実施形態の３次元表示装置１は、図１に示されるように、検出装置２、光照射器４、表示パネル５および光学素子である視差バリア６を含んで構成される。図１は３次元表示装置１を、表示パネル５に表示される画像を観察する利用者の上方から見た模式図である。
まず、図１～図１７を参照して、本開示に係る実施形態の３次元表示装置が基礎とする構成について説明する。本実施形態の３次元表示装置１は、図１に示されるように、検出装置２、光照射器４、表示パネル５および光学素子である視差バリア６を含んで構成される。図１は３次元表示装置１を、表示パネル５に表示される画像を観察する利用者の上方から見た模式図である。
【0012】
（検出装置）
検出装置２は、利用者の眼の位置を検出し、後述する３次元表示装置１のコントローラ７に検出した位置情報を出力する。検出装置２は、例えばカメラを備えていてよい。検出装置２は、カメラによって利用者の顔を撮影してよい。検出装置２は、カメラの撮影画像から、左眼および右眼の少なくとも一方の位置を３次元空間の座標として検出してよい。検出装置２は、２以上のカメラの撮影画像から、左眼および右眼の少なくとも一方の位置を３次元空間の座標として検出してよい。
検出装置２は、利用者の眼の位置を検出し、後述する３次元表示装置１のコントローラ７に検出した位置情報を出力する。検出装置２は、例えばカメラを備えていてよい。検出装置２は、カメラによって利用者の顔を撮影してよい。検出装置２は、カメラの撮影画像から、左眼および右眼の少なくとも一方の位置を３次元空間の座標として検出してよい。検出装置２は、２以上のカメラの撮影画像から、左眼および右眼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。
【0013】
検出装置２は、左眼および右眼の少なくとも一方の位置の検出結果に基づいて、眼球の配列方向に沿った、左眼および右眼の移動距離を検出してよい。
【0014】
３次元表示装置１は、検出装置２を備えなくてよい。３次元表示装置１が検出装置２を備えない場合、コントローラ７は、装置外の検出装置からの信号を入力するための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情報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。カメラを備えない検出装置２は、カメラが映像信号を入力する入力端子を備えてよい。カメラを備えない検出装置２は、入力端子に入力された映像信号から左眼および右眼の少なくとも一方の位置を検出してよい。
【0015】
検出装置２は、例えば、センサを備えてよい。センサは、超音波センサまたは光センサ等であってよい。検出装置２は、センサによって利用者の頭部の位置を検出し、頭部の位置に基づいて、左眼および右眼の少なくとも一方の位置を検出してよい。検出装置２は、１または複数のセンサによって、左眼および右眼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。
【0016】
検出装置２は、左眼および右眼の少なくとも一方の位置の検出結果に基づいて、眼球の配列方向に沿った、左眼および右眼の移動距離を検出してよい。
【0017】
３次元表示装置１は、検出装置２を備えなくてよい。３次元表示装置１が検出装置２を備えない場合、コントローラ７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、入力端子に対する共有の情報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。コントローラ７は、装置外の検出装置から取得した左眼および右眼の少なくとも一方の位置を示す位置座標が入力されよい。また、コントローラ７は、位置座標に基づいて、水平方向に沿った、左眼および右眼の移動距離を算出してよい。コントローラ７は、検出装置２から一方の眼の位置のみを取得する場合、利用者の眼間距離の情報または一般的な眼間距離の情報から、他方の眼の位置を推定し得る。
【0018】
３次元表示装置１の表示パネル５と利用者の眼の相対的位置関係が所定の範囲に限定された眼の位置に基づいて、表示パネル５に画像を表示させることができる。
【0019】
本開示の実施形態の一例において、３次元表示装置１は、光照射器４、表示装置としての表示パネル５、および光学素子としての視差バリア６を含んで構成される。３次元表示装置１は、さらに、コントローラ７を含んで構成し得る。コントローラ７は、３次元表示装置１に含まれず、３次元表示装置１の外部に配置してよい。
【0020】
光照射器４は、表示パネル５の一方の面側に配置され、表示パネル５を面的に照射する。光照射器４は、表示パネル５から見て利用者と反対側に配置される。光照射器４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。光照射器４は、光源、導光板、拡散シート等により照射光を表示パネル５の光入射面に面方向に均一化する。光照射器４は、均一化された光を表示パネル５に向けて出射する。
【0021】
表示パネル５は、例えば透過型液晶表示パネル等を採用し得る。表示パネル５は、種々の画像を図２に示されるアクティブエリア５１に表示する。本開示において、利用者が視覚的に捉える空間での表示パネル５のアクティブエリア５１を表示面７１とし得る。利用者と表示パネル５のアクティブエリア５１との間にレンズ、凹面鏡および／または凸面鏡等が介在せず、利用者が表示パネル５のアクティブエリア５１を直接視覚的に捉えるとき、表示面７１は、表示パネル５のアクティブエリア５１の虚像として捉えられ、表示面７１は表示パネル５のアクティブエリア５１の虚像の位置と一致する。表示パネル５は、図２に示されるように、第１方向（ｘ方向）および第１方向に略直交する第２方向（ｙ方向）に区画された区画領域を含むアクティブエリア５１を有する。図２において、表示面７１は、アクティブエリア５１に一致する。第１方向（ｘ方向）は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応する。利用者が通常の着席または直立した姿勢で表示パネル５を直接見るように構成された３次元表示装置１において、第１方向ｘは利用者から観た横方向であり、第２方向ｙは利用者から観た縦方向である。以下では、第１方向をｘ方向、第２方向をｙ方向として説明する。表示パネル５を示す各図において、ｘ方向およびｙ方向に直交し、利用者の眼の側に向く方向をｚ方向とする。
【0022】
区画領域の各々には、１つのサブピクセル１１が対応する。複数のサブピクセル１１はｘ方向よりもｙ方向に長い。各サブピクセル１１はＲ(Red)、Ｇ(Green)、Ｂ(Blue)のいずれかの色に対応する。Ｒ、Ｇ、Ｂの３つのサブピクセル１１は、一組として１つのピクセル１２を構成し得る。１つのピクセル１２は、１画素と呼び得る。ｘ方向は、例えば、１つのピクセル１２を構成する複数のサブピクセル１１が並ぶ方向である。ｘ方向のサブピクセル１１の配列を「行」と呼ぶ。ｙ方向は、例えば、同じ色のサブピクセル１１が並ぶ方向である。ｙ方向のサブピクセル１１の配列を「列」と呼ぶ。後述するように、本開示の他の実施形態においては、サブピクセル１１はｙ方向よりもｘ方向に長くすることができる。
【0023】
表示パネル５としては、透過型の表示パネルに限られず、自発光の表示パネル等他の表示パネルを使用することもできる。透過型の表示パネルは、液晶パネルを含む。自発光型の表示パネル５は、有機ＥＬ（electro-luminescence）、および有機ＥＬの表示パネル５を含む。表示パネル５として、自発光型の表示パネルを使用した場合、光照射器４は不要となる。
【0024】
視差バリア６は、サブピクセル１１から射出される画像光の光線方向を規定する。視差バリア６は、例えば、図３に示されるように、複数の遮光領域６１と複数の透光領域６２とを有する。複数の遮光領域６１および複数の透光領域６２は、第１方向に沿って交互に並び得る。複数の遮光領域６１は互いに略等しい幅を有して、ｘ方向に沿って周期的に並ぶ。サブピクセル１１から射出される画像光は、視差バリア６によって左眼および右眼のそれぞれに対して視認可能な範囲が定まる。視差バリア６は、図１に示されるように、表示パネル５に対して光照射器４とは反対側に位置することができる。後述するように、他の実施形態においては、視差バリア６は、表示パネル５の光照射器４側に位置することができる。
【0025】
光学素子である視差バリア６は、本実施形態では、例えば光透過性の低い樹脂フィルムを用いることができ、表示パネル５の出射側の主面に貼付けられる。樹脂フィルムの素材としては、ポリエステル（１軸延伸ポリエステル）、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホンなどを用いることができる。このような樹脂フィルムは、いわゆるブラックマトリクスとして機能する。
【0026】
透光領域６２は、視差バリア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％であってよく、１００％未満の値であってよい。アクティブエリア５１から射出される画像光が良好に視認できる範囲であれば、第１所定値は、１００％以下の値、例えば８０％または５０％などとし得る。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％であってよく、０％より大きく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５倍以上または１０倍以上大きい値とし得る。
【0027】
視差バリア６は、液晶シャッターによって構成されてよい。液晶シャッターは、液晶層を挟む透明電極間に印加する電圧に応じて光の透過率を制御し得る。液晶シャッターは、複数の画素を構成し、各画素における光の透過率を制御してよい。液晶シャッターは、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得る。視差バリア６が液晶シャッターで構成される場合、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。視差バリア６が液晶シャッターで構成される場合、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。視差バリア６は、微小領域ごとに透光状態と遮光状態とを可変可能なシャッターパネルを含む。当該シャッターパネルは、液晶シャッターの他にＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）シャッターを採用したＭＥＭＳシャッターパネルを含む。
【0028】
図２は、利用者の眼側から見た視差バリア６の輪郭が、表示面７１上に示されている。すなわち、図２に示される遮光領域６１および透光領域６２は、利用者の眼が位置する適視距離の点から表示面７１上に射影されたものである。本開示において「射影」とは、目的とする物体が緯（ｘ方向）のある基準点からその物体上の全ての点を光路に沿って直線で結び、それらの直線とその物体が射影される平面との交点により形成される図形を意味する。また、「射影する」とは、その物体の射影を平面上に形成することを意味する。基準点と物体上の点とを結ぶ直線は、視差バリア６の有する光学効果により屈折、偏向等を受ける経路に沿うものとする。
【0029】
図２に示す視差バリア６の透光領域６２を通過した画像光は、利用者の眼に到達する。利用者の左眼は、透光領域６２に対応する帯状領域として、アクティブエリア５１上の左眼可視領域５２を視認し得る。視差バリア６の遮光領域６１に対応するアクティブエリア５１上の左眼遮光領域５３を殆ど視認できない。左眼可視領域５２および左眼遮光領域５３のそれぞれは、視差バリア６の透光領域６２および遮光領域６１が、利用者の左眼が位置する適視距離の点からアクティブエリア５１上に射影された領域と一致する。なお、図２では、説明の便宜のため、視差バリア６の遮光領域６１の背後に位置するアクティブエリア５１を表示している。図４～８，１１，１２，１４においても、説明の便宜のため、視差バリア６の遮光領域６１の背後に位置するアクティブエリア５１を表示している。
【0030】
図１から理解されるように、３次元表示装置１において、利用者の右眼から見たとき、利用者は、透光領域６１を介して、アクティブエリア５１上の左眼透光領域５３を少なくとも部分的に視認し得る。視差バリア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、利用者の右眼はアクティブエリア５１上の左眼可視領域５２を少なくとも部分的に視認できない。左眼遮光領域５３に表示される右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる。視差バリア６をシャッターパネルで構成する場合、視差バリア６は左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させるべく、透光領域６２の位置を選択的に変更し得る。視差バリア６をシャッターパネルで構成する場合、視差バリア６は右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させるべく、透光領域６２の位置を選択的に変更し得る。
【0031】
図１において、コントローラ７は、３次元表示装置１の各構成要素に接続され、各構成要素を制御する。コントローラ７は、例えば、プロセッサとして構成される。コントローラ７は、１以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、および特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。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、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。コントローラ７は、１つまたは複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on-a-Chip）、およびＳｉＰ（System In a Package）のいずれかであってよい。コントローラ７は、記憶部を備え、記憶部に各種情報、または３次元表示装置１の各構成部を動作させるためのプログラム等を格納してよい。記憶部は、例えば半導体メモリ等で構成されてよい。記憶部は、コントローラ７のワークメモリとして機能してよい。
【0032】
（左眼画像および右眼画像を表示するサブピクセルの配置）
コントローラ７は、利用者の左右の眼の位置と、表示パネル５および視差バリア６の構成に応じて、左眼画像および視差バリア６の構成に応じて、複数のサブピクセル１１の中から、第１サブピクセル１１Ｌと、第２サブピクセル１１Ｒとを決定する。コントローラ７は、１つの最小繰り返し単位に属する複数のサブピクセル１１の中から、第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとを決定し得る。最小繰り返し単位は、複数あり、各々に複数のサブピクセル１１が属している。複数の最小繰り返し単位は、ｘ方向およびｙ方向において周期性を持って並んでいる。コントローラ７は、複数の最小繰り返し単位のサブピクセル群に対して、同じ配置パターンで、第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとを決定し得る。視差バリア６により、第１サブピクセル１１Ｌは利用者の左眼から視認可能である。視差バリア６により、第２サブピクセル１１Ｒは右眼から視認可能である。一実施形態に係る第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの配置方向の一例を、図２を用いて説明する。
コントローラ７は、利用者の左右の眼の位置と、表示パネル５および視差バリア６の構成に応じて、左眼画像および視差バリア６の構成に応じて、複数のサブピクセル１１の中から、第１サブピクセル１１Ｌと、第２サブピクセル１１Ｒとを決定する。コントローラ７は、１つの最小繰り返し単位に属する複数のサブピクセル１１の中から、第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとを決定し得る。最小繰り返し単位は、複数あり、各々に複数のサブピクセル１１が属している。複数の最小繰り返し単位は、ｘ方向およびｙ方向において周期性を持って並んでいる。コントローラ７は、複数の最小繰り返し単位のサブピクセル群に対して、同じ配置パターンで、第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとを決定し得る。視差バリア６により、第１サブピクセル１１Ｌは利用者の左眼から視認可能である。視差バリア６により、第２サブピクセル１１Ｒは右眼から視認可能である。一実施形態に係る第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの配置方向の一例を、図２を用いて説明する。
【0033】
図２において、視差バリア６の遮光領域６１と透光領６２とのｘ方向の幅が等しい例を示す。すなわち、３次元表示装置１のバリア開口率は５０％である。このバリア開口率では、左眼遮光領域５３は、右眼可視領域に略一致させることができる。しかし、３次元表示装置１のバリア開口率は５０％に限られない。クロストークを低減するために、遮光領域６１のｘ方向の幅を、透光領域６２のｘ方向の幅よりも大きくすることもできる。クロストークは、左眼画像の一部が利用者の右眼に入射し、および／または、右眼画像の一部が利用者の左眼に入射する現象である。遮光領域６１のｘ方向の幅を、透光領域６２のｘ方向の幅より大きくした場合、クロストークを低減することができる。その場合、バリア開口率は、５０％より小さくなる。
【0034】
図２において、説明のためサブピクセル１１の各々には、１～１２の番号のいずれかが付されている。図２は、利用者の眼が表示パネル５に対して基準位置に位置するときを示す図である。図２の番号１～６のサブピクセル１１の各々は、領域の半分以上が左眼可視領域５２に属するので、左眼画像を表示する第１サブピクセル１１Ｌとする。図２の番号７～１２のサブピクセル１１の各々は、領域の半分以上が左眼遮光領域５３（右眼可視領域）に属するので、右眼画像を表示する第２サブピクセル１１Ｒとする。以下の図において、第１サブピクセル１１Ｌは網掛け無しで図示する。また、第２サブピクセル１１Ｒは網掛けをして図示する。
【0035】
図２においては、バリア開口率を５０％としているため、領域の半分が左眼可視領域５２に属するか否かを基準としているが、これに限られない。バリア開口率が５０％未満のとき、左眼可視領域５２と右眼可視領域とは互いに離れ、ともにアクティブエリア５１の半分より狭くなる。その場合でも、１つのサブピクセル１１の属する領域が右眼可視領域５３より左眼可視領域５２が広ければ、当該サブピクセル１１を第１サブピクセル１１Ｌとし得る。１つのサブピクセル１１の属する領域が、左眼可視領域５２より右眼可視領域５３が広ければ当該サブピクセル１１を第２サブピクセル１１Ｒとし得る。
【0036】
１から１２の番号が付された１２個のサブピクセル１１の一纏まりを最小繰り返し単位５４と呼び、この最小繰り返し単位５４に属するサブピクセル１１の数を２ｎ（ｎは自然数）で表す。図２の例では、ｎ＝６である。図２において、一纏まりの最小繰り返し単位５４のサブピクセル群を、太線で囲んで示す。図２の例において、最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、アクティブエリア５１上のｘ方向に並ぶ複数のサブピクセル１１の配列（行）およびｙ方向に並ぶ複数のサブピクセル１１の配列（列）に跨っている。図２において、最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、ｙ方向の同じ位置にｘ方向に繰り返し同じパターンで配置される。図２において、ｘ方向において隣り合う最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、拡がる列が異なっている。図２において、ｙ方向の正の側に並ぶ最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、ｘ方向の位置が負の側に２サブピクセルずれた位置となっている。
【0037】
最小繰り返し単位５４に属するサブピクセル１１の数２ｎは、表示面７１上におけるサブピクセル１１のｘ方向のピッチ（水平ピッチＨｐ）、表示面７１上におけるｙ方向のピッチ（垂直ピッチＶｐ）、表示面７１上におけるバリア傾斜角θ、および表示面７１上における利用者の眼の位置から表示面７１上に射影された視差バリア６の傾斜角である。より具体的には、バリア傾斜角θは、透光領域６２および遮光領域６１の表示面７１上の射影が延在する方向のｙ方向に対する角度である。画像ピッチｋは、隣接する左眼可視領域５２および左眼遮光領域５３を合わせた領域の、ｘ方向の幅に等しい。
【0038】
バリア傾斜角θは、表示面７１上に射影され視差バリア６の透光領域６２の端線が、自然数ａ個の水平ピッチＨｐを横切る間に自然数ｂ個の垂直ピッチＶｐを横切るように設定される。すなわち、ａおよびｂを自然数とするとき、次の式（１）で示される。
【0039】
【0040】
図２の例では、ａ＝２、ｂ＝３である。このようにすることによって、モアレの発生等を低減しつつ、バリア傾斜角θを、表示面７１のサブピクセル１１の対角線方向以外にも設定することが可能となる。ａおよびｂとしては、互いに素となる自然数の組合わせを採用することができる。
【0041】
また、最小繰り返し単位５４のサブピクセル１１の数２ｎと画像ピッチｋとは、次の式（２）の関係を有する。
【0042】
【0043】
最小繰り返し単位５４は、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒについての同一の配置パターンを有する複数のサブピクセル１１の最小の纏まりである。最小繰り返し単位５４のサブピクセル１１を表示面７１上で繰り返し配列することによって、コントローラ７は、全体の画像を規則的に再構成することができる。第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｌの配置は、最小繰り返し単位５４に基づいて制御することができる。
【0044】
図１のコントーラ７は、検出装置２により検出された利用者の両眼の位置に応じて、最小繰り返し単位５４に属するサブピクセル１１を、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒのいずれかに決定する。図２の例において、１～６番目のサブピクセル１１は左眼により視認可能な第１サブピクセル１１Ｌである。７～１２番のサブピクセル１１は右眼により視認可能な第２サブピクセル１１Ｒである。
【0045】
図４は、適視距離に位置する利用者の眼から見た視差バリア６の位置が、図２の位置からｘ方向の負の側（矢印の方向）に水平ピッチＨｐの約１／３だけ相対的に変位した場合の、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１の半分以上の領域が左眼遮光領域５３に含まれるため、このサブピクセル１１を第１サブピクセル１１Ｌから第２サブピクセル１１Ｒに変更している。このように、全ての最小繰り返し単位５４のサブピクセル群で、１番および７番のサブピクセル１１の間で第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒの付け替えが行われる。これによって、使用者の眼の位置が変化しても、表示パネル５は利用者に対して立体画像を表示し続けることができる。
【0046】
本開示の実施形態において、一群の第１サブピクセル１１Ｌと一群の第２サブピクセル１１Ｒとの間の境界を表示境界と呼ぶ。第１サブピクセル１１Ｌと一群の第２サブピクセル１１Ｒとの間は、表示境界により、分けられる。表示境界は、複数のサブピクセル間の境界を通る。図２において、ｘ方向に隣接する最小繰り返し単位５４のサブピクセル１１内の４番と７番、５番と８番、６番と９番の各サブピクセルの間にも表示境界が通る。図４では、図２において同一の最小繰り返し単位５４の４番のサブピクセル１１と７番のサブピクセル１１との間にあった表示境界が、７番のサブピクセル１１と１０番のサブピクセル１１との間に移動している。図４では、図２において、１０番のサブピクセル１１と隣接するサブピクセル１１と隣接する最小繰り返し単位５４の１番のサブピクセル１１との間にあった表示境界が、１番のサブピクセル１１と４番のサブピクセル１１との間に移動している。このように、コントローラ７による表示パネル５の制御は、アクティブエリア５１上での表示境界をシフトさせる。それぞれの最小繰り返し単位５４で第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの境を変更することは、表示境界をシフトさせることと実質的に同じことである。
【0047】
利用者から見た視差バリア６の表示面７１に対する相対位置が変化するに従い、コントローラ７は、最小繰り返し単位５４のサブピクセルの中で、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒとの付け替えを順次行う。図５は、図４の状態からさらに利用者の眼から見た視差バリア６の相対位置が変化した場合の第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの配置を示す。表示面７１に射影された視差バリア６の位置は、図２の状態からｘ方向の負の側に水平ピッチＨｐの２倍ずれている。水平ピッチＨｐの２倍は、画像ピッチｋの半分の長さである。この場合、図２の状態から、最小繰り返し単位５４のサブピクセル群の全てで、第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの間の付け替えが生じている。すなわち、１番～６番のサブピクセル１１が、右眼画像を表示する第２サブピクセル１１Ｒとなり、７番～１２番のサブピクセル１１が、左眼画像を表示する第１サブピクセル１１Ｌとなっている。この場合、表示境界が表示面７１上全体で水平ピッチＨｐの２倍の距離だけｘ方向の負の側へシフトしたことになる。
【0048】
図６は、表示パネル５の表示面７１を利用者の眼側から見た第２例を示す。図６は、視差バリア６の遮光領域６１および透光領域６２の配置が第１例と異なっている。この配置の異なりによって、図６は、左眼画像および右眼画像を表示するサブピクセル１１の配置が第１例と異なっている。図６の例において、適視距離から見た表示面７１上に射影される視差バリア６の遮光領域６１および透光領域６２の端線の傾きは、図２の例に等しい。すなわち、ａ＝２、ｂ＝３である。一方、最小繰り返し単位５４に属するサブピクセル数２ｎは、１０に設定される。また、画像ピッチｋは１０Ｈｐ／３となる。すなわち、複数の透光領域６２のそれぞれのｘ方向に沿ったピッチは、ｘ方向に沿うサブピクセル１１の幅である水平ピッチＨｐの非整数倍である。
【0049】
最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、図６に太線で囲まれた一群のサブピクセル１１として示される。図６において、１番～５番のサブピクセル１１は左眼により視認可能な第１サブピクセル１１Ｌである。６番～１０番のサブピクセル１１は右眼により視認可能な第２サブピクセル１１Ｒである。図６においても、左眼可視領域５２に、半分以上の領域が属するサブピクセル１１を第１サブピクセル１１Ｌとする。左眼遮光領域（右眼可視領域）５３に半分以上の領域が属するサブピクセル１１を第２サブピクセル１１Ｒとする。
【0050】
図２の例とは異なり、最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、ｙ方向の同じ位置にｘ方向に繰り返し同じパターンで配置されていない。隣接する複数の最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、互いにｘｙ方向にずれた位置に配置される。図６において、ｘ方向において隣り合う最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、一部が同じ行に拡がっている。図６において、ｙ方向において隣り合う最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、一部が同じ列に並んでいる。本発明者らは、このような配置により、最小繰り返し単位５４を構成するサブピクセル数２ｎをｂの倍数とは異なる自然数とすることが可能になることを見出した。２ｎをｂの倍数以外からも選択できることにより、画像ピッチｋの設定の自由度が大幅に高くなる。
【0051】
図７は、適視距離に位置する利用者の眼から見た視差バリア６の位置が、図６の位置からｘ方向の負の側（矢印の方向）に水平ピッチＨｐの約２／５だけ相対的に変位した場合の、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの配列を示す。コントローラ７は、１番を付したサブピクセル１１の半分以上の領域が左眼遮光領域５３に含まれるため、このサブピクセル１１を第１サブピクセル１１Ｌから第２サブピクセル１１Ｒに変更している。また、コントローラ７は、６番を付したサブピクセル１１の半分以上の領域が左眼可視領域５２に含まれるので、このサブピクセル１１を第２サブピクセル１１Ｒから第１サブピクセル１１Ｌに変更している。このように、全ての最小繰り返し単位５４のサブピクセル群で、１番および６番のサブピクセル１１の間で第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒの付け替えが行われる。表示面７１上での視差バリア６の射影の相対位置が変化するに従い、順次最小繰り返し単位５４のサブピクセル群内で、第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの付け替えが行われる。このように、２ｎがｂの整数倍でない場合でも、コントローラ７は、利用者の眼の位置に応じて第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとを付け替えて、立体画像を表示することができる。
【0052】
上記図２および図６に示した例では、２つの自然数ａおよびｂの関係は、ａ＜ｂであった。自然数ａおよびｂは、ａ＞ｂとしてよい。図８は、表示パネル５の表示面７１を利用者の眼側から見た第３例を示す。図８に示す第３例では、適視距離から見た表示面７１上に射影される視差バリア６の遮光領域６１および透光領域６２の端線は、水平ピッチＨｐの５倍の長さを横切る間に、垂直ピッチＶｐの３倍の長さを横切る。すなわち、ａ＝５、ｂ＝３である。また、最小繰り返し単位５４に属するサブピクセル１１の数は、１０である。したがって、画像ピッチｋは１０Ｈｐ／３である。図８に示すように、ａ＞ｂであっても、３次元表示装置１は良好に動作させることができる。
【0053】
（適視距離の設計）
図９を用いて３次元表示装置１の適視距離について説明する。図９は、使用者の眼、表示パネル５および視差バリア６をｙ方向から見た模式図に、寸法を示す符号を加えたものである。バリアピッチＢｐ、ギャップｇ、適視距離ｄ、利用者の眼間距離Ｅ、および画像ピッチｋの間には、次の式（３）および式（４）が成り立つ。
図９を用いて３次元表示装置１の適視距離について説明する。図９は、使用者の眼、表示パネル５および視差バリア６をｙ方向から見た模式図に、寸法を示す符号を加えたものである。バリアピッチＢｐ、ギャップｇ、適視距離ｄ、利用者の眼間距離Ｅ、および画像ピッチｋの間には、次の式（３）および式（４）が成り立つ。
【0054】
【0055】
【0056】
ここで、バリアピッチＢｐは、視差バリア６の遮光領域６１と透光領域６２を合わせたｘ方向のピッチである。ギャップｇは、表示面７１と視差バリア６との間の間隔である、ギャップｇは、所定距離に相当する。利用者と表示パネル５のアクティブエリア５１との間にレンズ凹面鏡および／または凸面鏡等の屈折力を有する光学素子である視差バリア６を含まないタイプの３次元表示装置１において、バリアピッチＢｐおよびギャップｇは、各デバイスの実物の寸法に相当するる。
【0057】
眼間距離Ｅは、制御できない変数であるため、統計上の平均値とする。ギャップｇは、３次元表示装置１ごとに個別に設定することが容易ではない。上記式（３）、（４）から適視距離ｄを細かく設定するためには、画像ピッチｋを細かく設定できることが好ましい。画像ピッチｋの値が限定されると、適視距離ｄの設計の自由度が低くなる。本開示の実施形態では、最小繰り返し単位５４に属するサブピクセル１１の数２ｎがｂの倍数に限定されないので、画像ピッチｋの設計の自由度が高い。その結果、適視距離ｄの設計の自由度が高い。
【0058】
また、式（２）および式（４）によれば、表示面７１上におけるバリアピッチＢｐは次の式（５）で表される。
【0059】
【0060】
実施形態の一例において、視差バリア６は、表示パネル５と光照射器４との間に配置されてもよい。図１０は、表示パネル５のアクティブエリア５１の利用者の眼が配置される側と反対側に視差バリア６を設ける構成を説明する図である。視差バリア６は、遮光領域６１および透光領域６２を含む。視差バリア６の背面に位置する光照射器４からの光が、視差バリア６の透光領域６２を通過し、表示パネル５のアクティブエリア５１の左眼可視領域５２を通り利用者の左眼に入射する。また、光照射器４からの光が、視差バリア６の透光領域６２を通過し、表示パネル５の左眼遮光領域（右眼可視領域）５２を通り、利用者の右眼に到達する。サブピクセル１１のアクティブエリア５１上の位置に応じて、左眼から視認可能である第１サブピクセル１１Ｌと右眼から視認可能である第２サブピクセル１１Ｒとを配置し、利用者に対し３次元画像を表示することができる。
【0061】
図１０の構成によれば、表示面７１と利用者の眼との間の適視距離をｄ、表示面７１と視差バリア６との間の距離をｇ、視差バリア６のバリアピッチをＢｐとするとき、次の式（６）と式（７）とが成り立つ。
【0062】
【0063】
【0064】
また、式（２）および式（７）によれば、図１０の３次元表示装置１のバリアピッチＢｐは次の式（８）で表される。
【0065】
【0066】
図２、図６および図８等の例では、表示パネル５のサブピクセル１１はｘ方向よりもｙ方向に長い。しかし、本開示の３次元表示装置１において、表示パネル５のサブピクセル１１はｙ方向よりもｘ方向の長さが長くてよい。また、ｘ方向とｙ方向の長さを等しくすることもできる。以下において、ｙ方向よりもｘ方向に長いサブピクセル１１を有する表示パネル５を用いる例について説明する。
【0067】
図１１は、表示パネル５の表示面７１を利用者の眼側から見た第４例を示す。図１１において、表示面７１は、アクティブエリア５１に一致する。図１１は、本開示の一実施形態に係る３次元表示装置１における表示パネル５のアクティブエリア５１の構成を示す。図１１は、アクティブエリア５１上での右眼画像および左眼画像を表示するサブピクセル１１の配置を示す。アクティブエリア５１には、ｙ方向よりもｘ方向に長いサブピクセル１１が、ｘ方向およびｙ方向に配列される。この実施形態の３次元表示装置１の構成は、表示パネル５および視差バリア６の構成を除き、図１において示した３次元表示装置１と同じである。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。図１１上において、利用者側から見た視差バリア６の遮光領域６１および透光領域６２の表示パネル５上への射影が示される。
【0068】
図１１において、各サブピクセル１１はＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの色に対応する。Ｒ，Ｇ，Ｂの３つのサブピクセル１１を一組として１つのピクセル１２を構成することができる。ｙ方向は、例えば、１つのピクセル１２を構成する複数のサブピクセル１１が並ぶ方向である。ｘ方向は、例えば、同じ色のサブピクセル１１が並ぶ方向である。
【0069】
図１１において、説明のためサブピクセル１１の各々には、１～２６の番号のいずれかが付されている。番号１～１３のサブピクセル１１の各々は、領域の半分以上が左眼可視領域５２に属するので、左眼画像を表示する第１サブピクセル１１Ｌとする。番号１４～２６のサブピクセル１１の各々は、領域の半分以上が左眼遮光領域５３に属するので、右眼画像を表示する第２サブピクセル１１Ｒとする。
【0070】
一実施形態において、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒは、次のようなルールで配列することができる。
【0071】
まず、ｘ方向の最も負の側に位置する列のサブピクセル１１の番号に１が割り当てられる。図２では右上端のサブピクセル１１の番号に１が割り当てられている。例えば、番号１が割り当てられるサブピクセル１１は、基準位置において、左眼画像が表示されるべき連続する第１サブピクセル１１Ｌのｙ方向の配列の最も負の側の端（図１１において右上端）にあるサブピクセル１１である。基準位置は、表示パネル５、視差バリア６および利用者の眼が基準となる位置にあることを意味する。基準位置は、表示パネル５、視差バリア６および利用者の位置関係が、利用者の眼が表示パネル５および視差バリア６の中心を正面から見るときの位置関係とすることができる。
【0072】
番号１が割り当てられた列において、ｙ方向に向かって各サブピクセル１１に１～２ｒ（ｒは正の整数）の番号が昇順で割り当てられる。ｒは第１所定数である。第１所定数ｒは、片方の眼に割り振られるサブピクセル１１の数ということができる。番号が２ｒに到達した後は１に戻ることで、同じ列のサブピクセル１１に１～２ｒ（ｒは正の整数）の番号が繰り返し割り当てられる。図１１の例では、ｒが１３のとき、番号の最大値が２６である場合を示している。
【0073】
番号が割り当てられた列の各サブピクセル１１の番号にｔ（ｔはｒ以下の正の整数）を加えた番号を、ｘ方向（図２において左側）に隣接する列の隣接するサブピクセル１１に割り当てる。ｔは第２所定数である。第２所定数ｔは、左眼可視領域５２および左眼遮光領域５３の間の境界が、１ピクセル分ｘ方向に進む間にｙ方向に通過するサブピクセル１１の数ということができる。第２所定数ｔを加えた番号が２ｒを超える場合、第２所定数ｔを加えた番号から２ｒを引いた番号が隣接するサブピクセル１１に割り当てられる。この操作を、順次隣接する列に対して繰り返す。図１１の例では第２所定数ｔは９である。
【0074】
表示パネル５および視差バリア６に対し利用者の眼が基準位置にあるとき、上記のように、番号が与えられたサブピクセル１１のうち、番号が１～２ｒのサブピクセル１１は、左眼画像を表示する第１サブピクセル１１Ｌになる。また、番号が（ｒ＋１）～２ｒのサブピクセル１１は、右眼画像を表示する第２サブピクセル１１Ｒになる。
【0075】
表示面７１上におけるサブピクセル１１の１画素のｙ方向の長さを垂直ピッチＶｐ，表示面７１上におけるｘ方向の長さを水平ピッチＨｐとするとき、第２所定数ｔとバリア傾斜角θとは、式（９）を満たす。
【0076】
【0077】
図１１の表示面７１の第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの配置は、図１２に太線で示す最小繰り返し単位５４のサブピクセル群を表示面７１上に繰り返し配置したものと同じものと考えることができる。透光領域６２の端線は、ｘ方向に１個の水平ピッチＨｐを横切る間に９個の垂直ピッチＶｐを横切っている。第１所定数ｒは最小繰り返し単位５４に含まれるサブピクセル１１の数２ｎの半分（すなわちｎ）に等しい。自然数ａに相当する数は１であり、第２所定数ｔは、ｂと同じものである。第１～３例の図２、６および８等の表示面７１と図１１の表示面７１との第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒの付け替えは、実質的に同じ方法として行うことができる。しかしながら、以下の説明では、第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの付け替えを、図２、６および８等の表示面７１における説明とは異なり、表示境界の移動に着目して説明する。
【0078】
図１３に示すように、番号１～１３に対応する第１サブピクセル１１Ｌと、番号１４～２６に対応する第２サブピクセル１１Ｒとは、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの間の境界を通る仮想的な表示境界１５によって分けることができる。表示境界１５は、図１３において太線で強調して示す。表示境界１５は周期的な段差を有する階段状の形状を有する。
【0079】
コントローラ７は、検出装置２により検出される利用者の眼の位置に基づいて、表示境界１５をシフトさせることができる。図１４は、利用者の眼から見た視差バリア６の位置が、図１１の位置からｘ方向の負の側（矢印の方向）に相対的に変位した場合の、表示境界１５の位置を示す。このような動きは、利用者の眼が相対的に左に移動した場合に生じ得る。図１４において、図１１および図１３と同じサブピクセル１１には、同じ番号を付している。図１４に示すように、利用者の眼の位置が変化すると、コントローラ７は、表示境界１５をずらして、一部の第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとを付け替える。例えば、図１４の例では、図１１および図１３の左眼画像を表示する１１～１３番の第１サブピクセル１１Ｌが、右眼画像を表示する第２サブピクセル１１Ｒに変更されている。また、図１１および図１３の右眼画像を表示する２４～２６番の第２サブピクセル１１Ｒが、左眼画像を表示する第１サブピクセル１１Ｌに変更されている。全体として、表示境界１５は、ｙ方向の負の側（図１４において上方向）に垂直ピッチＶｐの大きさの３倍ずれている。コントローラ７が付け替える第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの数は、利用者の眼の位置の変位量によって異なる。
【0080】
図１３に示すように、第１サブピクセル１１Ｌおよび前記第２サブピクセル１１Ｒは、それぞれの列において第１所定数ｒ個のサブピクセル１１が連続して並ぶ。また、隣接する２つの列の間で第１サブピクセル１１Ｌおよび前記第２サブピクセル１１Ｒが配列された領域がｙ方向に第２所定数ｔ個ずつずれている。第１所定数ｒは第２所定数ｔよりも大きく第２所定数ｔの倍数でなくてよい。第１所定数ｒが第２所定数ｔの倍数ではないとき、図１３に両矢印で示すように、同じ形の表示境界１５が、ｙ方向およびｘ方向の双方に傾いた斜め方向に周期的に繰り返し配列されている。これに対して、後述する図１５の比較例では、同じ形の表示境界１５がｘ方向にのみ、周期的に繰り返し配列される。
【0081】
【0082】
図１５は、比較例に係る３次元表示装置の表示面７１上の第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの配置を示す図である。図１５上には、左眼可視領域５２と左眼遮光領域５３との間の表示境界１５を表す境界線が、斜め方向に延びる直線で示されている。図１５のサブピクセル１１の配置では、第１所定数ｒ＝１８、第２所定数ｔ＝９としている。第１サブピクセル１１Ｌには、番号１～１８が付されている、第２サブピクセル１１Ｒには、番号１９～３６が付されている。図１５に示すように、ｒ＝２ｔとなるようにして、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの配置を決めると、画像ピッチｋの値がサブピクセル１１の水平ピッチＨｐの４倍に限定される。
【0083】
図１５のように、サブピクセル１１を有する表示パネル５が与えられた場合、画像ピッチｋをサブピクセル１１の水平ピッチＨｐの整数倍とする構成は最も採用し易い構成である。この構成であれば、常にｘ方向に第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒが、２つずつ繰り返し整然と配列される。また、特許文献１のサブピクセルの対角線方向に延びる視差バリア６を有する３次元表示装置においても、画像ピッチｋは水平ピッチＨｐの整数倍である。さらに、ｘ方向の視差を与えるために、表示境界１５を水平方向にずらして配列することは直感的にも理解しやすい。
【0084】
しかし、前述のように、本件発明者らが鋭意検討したところ、本開示の方法に従えば、画像ピッチｋを水平ピッチＨｐの整数倍に限定することなく、左眼用の第１サブピクセル１１Ｌおよび右眼用の第２サブピクセル１１Ｒを配置することが可能であることが分かった。これにより、画像ピッチｋを水平ピッチＨｐを単位とするよりも細かく設定することが可能になる。画像ピッチｋは、次の式（１０）により決定される。
【0085】
【0086】
すなわち、画像ピッチｋは、第１所定数ｒの２倍を第２所定数ｔで割った商にサブピクセル１１の第１方向のピッチである水平ピッチＨｐをかけた値に略等しくなる。画像ピッチｋが決定されると、画像ピッチｋ、適視距離ｄおよびギャップｇに基づいて、バリアピッチＢｐを決めることができる。上述の図１１のサブピクセル１１の配置は、このような発想に基づくものである。以下に、本開示の実施形態に係る、表示面７１上のサブピクセル１１の他の配置例を図１６および図１７に示す。
【0087】
図１６は、第１所定数ｒ＝１７、第２所定数ｔ＝９として設計した表示面７１の、右眼画像および左眼画像を表示するサブピクセル１１の配置の第５例を示している。第１所定数ｒは第２所定数ｔより大きく第２所定数ｔの整数倍ではない。このサブピクセル１１の配置によれば、画像ピッチｋは、水平ピッチＨｐの３４／９（約３．７８）倍となる。
【0088】
図１７は、第１所定数ｒ＝１９、第２所定数ｔ＝９として設計した表示面７１の、右眼画像および左眼画像を表示するサブピクセル１１の配置の第６例を示している。第１所定数ｒは第２所定数ｔより大きく第２所定数ｔの整数倍ではない。このサブピクセル１１の配置によれば、画像ピッチｋは、水平ピッチＨｐの３８／９（約４．２２）倍となる。
【0089】
図１６および図１７によれば、画像ピッチｋは水平ピッチＨｐの整数倍とは異なる倍数となっている。このように、第１所定数ｒと第２所定数ｔの値を適宜設定することによって、画像ピッチｋの大きさを、より細かく設定することができる。これにより、本開示の３次元表示装置１では、適視距離ｄをより高い自由度で設定することが可能になる。
【0090】
また、上記図１１、図１６および図１７に例示の実施形態では、サブピクセル１１の垂直ピッチＶｐよりも視差方向であるｘ方向の水平ピッチＨｐの方が長い。このようにサブピクセル１１が配置されている場合、画像ピッチｋを水平ピッチＨｐの整数倍に限定してしまうと、サブピクセル１１の水平ピッチＨｐが垂直ピッチＶｐよりも短い場合と比較して、適視距離ｄの設定の自由度が特に低く、設計上の制約となる。本開示の３次元表示装置１は、サブピクセル１１が視差方向に長くなるように配列された場合に、適視距離ｄの設定の制約を少なくすることができ、特に有効である。
【0091】
図１８に、複数の実施形態の１つにかかる３次元表示装置１が示される。上述の各実施形態では、３次元表示装置１が光学素子として視差バリア６を有するものとした。３次元表示装置１は、光学素子として、視差バリア６に代えて、レンチキュラレンズ９を有することができる。この場合、レンチキュラレンズ９は、ｘ方向およびｙ方向に対して、斜め方向に延びる微細な細長い半円筒型のシリンドリカルレンズ１０を配列して構成され得る。
【0092】
図１８の３次元表示装置１は、利用者が表示パネル５を直接見るタイプのものなので、利用者が視覚的に捉える空間での表示面７１は、アクティブエリア５１に一致する。適視距離ｄに位置する利用者の左眼および右眼からそれぞれ視認可能な表示パネル５のアクティブエリア５１上の領域を左眼可視領域５２および左眼遮光領域５３（右眼可視領域）とすることができる。レンチキュラレンズ９は、表示パネル５の左眼可視領域５２から射出された左眼画像の画像光の少なくとも一部を利用者の左眼に向けて偏向する。レンチキュラレンズ９は、表示パネル５の左眼遮光領域５３（右眼可視領域）から射出された右眼画像の画像光の少なくとも一部を適視距離ｄに位置する利用者の右眼に向けて偏向する。すなわち、レンチキュラレンズ９は、左眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、右眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる光学素子である。
【0093】
光学素子にレンチキュラレンズ９を用いた場合も、視差バリア６を用いた場合と同様の効果が得られる。画像ピッチｋは、左眼可視領域５２の第１方向に沿うピッチとすることができる。バリア傾斜角θは、左眼可視領域５２のアクティブエリア５１上のｙ方向に対する角度とすることができる。アクティブエリア５１上の左眼画像および右眼画像の各サブピクセル１１の表示位置は、レンチキュラレンズ９の各シリンドリカルレンズ１０による画像光の屈折、偏向等の効果が考慮される。
【0094】
（ヘッドアップディスプレイ）
複数の実施形態の１つにおいて、図１９に示されるように、３次元表示装置１は、ヘッドアップディスプレイ１００に搭載され得る。ヘッドアップディスプレイ１００は、ＨＵＤ（Head Up Display）ともいう。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。光学部材１１０および被投影部材１２０は、利用者の視野に虚像を結像するように投影する光学系に含まれる。本開示において、光学部材１１０および被投影部材１２０をまとめて、単に光学系と呼ぶ場合がある。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、利用者の左眼および右眼に到達させる。つまり、ＨＵＤ１００は、破線で示される光路１４０に沿って、３次元表示装置１から利用者の左眼および右眼まで画像光を進行させる。利用者は、光路１４０に沿って到達した画像光を、虚像１５０として視認し得る。３次元表示装置１は、利用者の左眼および右眼の位置に応じて表示を制御することによって、利用者の動きに応じて立体視を提供し得る。
複数の実施形態の１つにおいて、図１９に示されるように、３次元表示装置１は、ヘッドアップディスプレイ１００に搭載され得る。ヘッドアップディスプレイ１００は、ＨＵＤ（Head Up Display）ともいう。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。光学部材１１０および被投影部材１２０は、利用者の視野に虚像を結像するように投影する光学系に含まれる。本開示において、光学部材１１０および被投影部材１２０をまとめて、単に光学系と呼ぶ場合がある。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、利用者の左眼および右眼に到達させる。つまり、ＨＵＤ１００は、破線で示される光路１４０に沿って、３次元表示装置１から利用者の左眼および右眼まで画像光を進行させる。利用者は、光路１４０に沿って到達した画像光を、虚像１５０として視認し得る。３次元表示装置１は、利用者の左眼および右眼の位置に応じて表示を制御することによって、利用者の動きに応じて立体視を提供し得る。
【0095】
ＨＵＤ１００において、表示面７１は、虚像１５０の表示される位置に位置する。虚像１５０が表示される位置とは、アクティブエリア５１に表示される画像を、利用者が虚像として視覚的に捉える位置である。ＨＵＤ１００において、表示パネル５のアクティブエリア５１上でのバリア傾斜角θは、表示面７１上に射影される視差バリア６の複数の透光領域６２の第２方向に対する角度である。ＨＵＤ１００は、利用者の眼が配置される適視距離ｄの点から虚像を結像する光学系を介して、表示パネル５および視差バリア６を表示面７１上へ射影する。例えば、バリア傾斜角θは、虚像として利用者に視認される表示面７１上で、前述の式（１）を満たすように設定される。表示パネル５の表示面７１上での画像ピッチｋは、表示面７１上に射影される視差バリア６の複数の透光領域６２のｘ方向のピッチである。画像ピッチｋは、前述の式（２）を満たすように設定される。本開示のＨＵＤ１００は、画像ピッチｋを水平ピッチＨｐの整数倍とする必要がないので、設計の自由度が高い。
【0096】
ＨＵＤ１００において、利用者は、適視距離ｄから虚像としての表示面７１を視認する。虚像系においても、式（３）～式（１０）が成り立つ。虚像系において、バリアピッチＢｐは、視差バリア６の虚像における透光領域６２のｘ方向のピッチであり、ギャップｇは、表示パネル５のアクティブエリア５１の虚像と視差バリア６の虚像との間の間隔であり、適視距離ｄは、表示パネル５のアクティブエリア５１の虚像（表示面７１）と利用者との距離であり、画像ピッチｋは、視差バリア６の複数の透光領域６２を表示面７１に射影した際のｘ方向のピッチである。
【0097】
図２０に示されるように、ＨＵＤ１００、３次元表示装置１は、移動体に搭載されてよい。ＨＵＤ１００、３次元表示装置１および３次元表示装置１は構成の一部を、当該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ＨＵＤ１００の被投影部材１２０として兼用してよい。
【0098】
本開示の実施形態における「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。
【0099】
（３次元表示装置等の設計方法）
図２１を用いて、本開示の３次元表示装置１、ＨＵＤ１００（以下、「３次元表示装置等」とする）の設計方法について、図１１、図１５～図１７の例に基づいて説明する。３次元表示装置等の設計方法は、表示パネル５のサブピクセル１１の配置および視差バリア６の形状等を設計する方法を含む。
図２１を用いて、本開示の３次元表示装置１、ＨＵＤ１００（以下、「３次元表示装置等」とする）の設計方法について、図１１、図１５～図１７の例に基づいて説明する。３次元表示装置等の設計方法は、表示パネル５のサブピクセル１１の配置および視差バリア６の形状等を設計する方法を含む。
【0100】
本開示の３次元表示装置１は、種々の利用環境において使用される。そのため、利用環境に応じて、視差バリア６から利用者の眼までの距離に要求される仕様が、ある程度決定される。例えば、ＨＵＤを車両に搭載した場合、利用者である運転者の頭部の位置はある程度の範囲に限られる。また、パチンコまたはスロットマシン等の遊戯機器に採用された場合も、遊戯機器の表示画面から利用者の眼までの距離は、ある程度限られる。そのため、本開示の３次元表示装置等の設計では、まず、はじめに利用用途に応じた、適視距離ｄが決定される（ステップＳ０１）。適視距離ｄは、ある程度の範囲を有する距離として決定されてよい。
【0101】
次に、ステップＳ０１で決定された適視距離ｄ、利用者の平均的な眼間距離Ｅ、表示面７１と視差バリア６との間のギャップｇの採用可能な範囲等のパラメータに基づいて、許容できる画像ピッチｋの範囲が決定される（ステップＳ０２）。ここで、注目すべきは、本開示の設計方法によれば、画像ピッチｋの決定において、表示パネル５の水平ピッチＨｐの整数倍の大きさに制約される必要がないことである。
【0102】
次に、画像ピッチｋが、ステップＳ０２により決定された画像ピッチｋの範囲となるように、正の整数の第１所定数ｒおよび第２所定数ｔが決定される（ステップＳ０３）。画像ピッチｋと第１所定数ｒおよび第２所定数ｔとの間には、前述の式（１０）の関係が成立する。決定された第１所定数ｒおよび第２所定数ｔは、コントローラ７に記憶され、使用される。コントローラ７は、第１所定数ｒおよび第２所定数ｔを、３次元表示装置等の使用時に、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒを、表示パネル５のアクティブエリア５１上のサブピクセル１１に割り当てるために使用する。
【0103】
第１所定数ｒおよび第２所定数ｔが決定されると、前述の式（９）に基づいて、視差バリア６のバリア傾斜角θを求めることができる。また、画像ピッチｋ、適視距離ｄおよびギャップｇから、視差バリア６のバリアピッチＢｐが決定される。これによって、視差バリア６の形状が決定される（ステップＳ０４）。
【0104】
以上のようにして、３次元表示装置等の、サブピクセル１１の配置方法および視差バリア６の形状が決定する。これによって、所望の適視距離ｄに応じて３次元表示装置１を構成することができる。
【0105】
図２、図６および図８等の例では、表示パネル５のサブピクセル１１はｘ方向よりもｙ方向に長い。しかし、本開示の３次元表示装置１において、表示パネル５のサブピクセル１１はｙ方向よりもｘ方向の長さが長くてよい。また、ｘ方向とｙ方向の長さを等しくすることもできる。以下において、ｙ方向よりもｘ方向に長いサブピクセル１１を有する表示パネル５を用いる例について説明する。
【0106】
（本実施形態の構成）
次に、本開示に係る実施形態の３次元表示装置１について説明する。なお前述の各実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施形態の３次元表示装置１は、第１方向ｘおよび該第１方向ｘに略直交する第２方向ｙに沿って格子状に配列された複数のサブピクセル１１を備えるアクティブエリア５１を有し、該アクティブエリア５１に第１画像と第２画像とが混合された視差画像を表示可能に構成される表示パネル５と、視差画像の光線方向を規定する複数の開口を有する光学素子としての視差バリア６と、前記検出装置２が検出した前記第１眼および前記第２眼のいずれか一方の位置に基づいて、第１画像と、第２画像とを混合して表示するように前記表示パネル５を制御するコントローラ７と、を含む。本実施形態において、第１眼は右眼に対応し、第２眼は左眼に対応する。
次に、本開示に係る実施形態の３次元表示装置１について説明する。なお前述の各実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。本実施形態の３次元表示装置１は、第１方向ｘおよび該第１方向ｘに略直交する第２方向ｙに沿って格子状に配列された複数のサブピクセル１１を備えるアクティブエリア５１を有し、該アクティブエリア５１に第１画像と第２画像とが混合された視差画像を表示可能に構成される表示パネル５と、視差画像の光線方向を規定する複数の開口を有する光学素子としての視差バリア６と、前記検出装置２が検出した前記第１眼および前記第２眼のいずれか一方の位置に基づいて、第１画像と、第２画像とを混合して表示するように前記表示パネル５を制御するコントローラ７と、を含む。本実施形態において、第１眼は右眼に対応し、第２眼は左眼に対応する。
【0107】
コントローラ７は、該コントローラ７に設定された第１周期ごとに１サブピクセルずつシフト量が大きくなるように前記検出装置２によって検出された前記一方の眼の位置を基準にして外側にシフトさせる第１シフト処理と、前記検出装置２によって検出された前記第１眼および前記第２眼のいずれか一方が１サブピクセルシフトすると、前記第１シフト処理の境界を、１サブピクセルずつシフトさせる第２シフト処理と、利用者の眼が前記第１周期分のサブピクセル数と集光度とを乗算の積として求めた第２周期分のサブピクセル１１を、１サブピクセルシフトさせ、前記境界を前記第１周期分のサブピクセルをシフトさせる第３シフト処理とを、実行するように構成される。
【0108】
前述の３次元表示装置１において、「集光度」は、第１眼および第２眼のいずれか一方から視差バリア６の開口を介して表示パネル５の表示面７１に垂直な方向に観察距離ＬＲをあけて視差画像を見たとき、開口を介して視認可能な第１画像および第２画像のいずれか一方の画像光を出射するサブピクセル１１の数を被除数とし、第１画像および第２画像の画像光を出射するサブピクセル１１の数を除数とする除算の商の整数部である。要するに、「集光度」は、第１眼および第２眼のいずれか一方から視差バリア６の開口を介して表示パネル５の表示面７１に垂直な方向に観察距離ＬＲをあけて基準視差画像を見たとき、第１画像および第２画像の画像光を出射するサブピクセル数に対する、開口を介して視認可能な第１画像および第２画像のいずれか一方の画像光を出射するサブピクセル数の割合である。
【0109】
前述の３次元表示装置１において、コントローラ７は、第１周期分のサブピクセル１１と第２周期分のサブピクセル１１とが重なる際に、第１シフト処理、第２シフト処理および第３シフト処理のうちの二つのシフト処理をそれぞれ実行するように構成される。
【0110】
前述の３次元表示装置１において、第２シフト処理でサブピクセル１１を移動させる方向は、第１眼および第２眼のいずれか一方の移動方向と同じ方向に構成されてよい。
【0111】
前述の３次元表示装置１であって、第３シフト処理でサブピクセル１１をシフトさせる方向は、第１眼および第２眼のうちいずれか一方の移動方向とは逆方向に構成されてよい。
【0112】
前述の３次元表示装置１において、利用者が視覚的に捉える空間でのアクティブエリア５１を表示面７１とするとき、アクティブエリア５１の表示面７１上における境界線２０３（図２９参照）は、表示面７１上におけるサブピクセル１１の第１方向ｘに沿う大きさをＨｐとし、表示面７１上におけるサブピクセル１１の第２方向ｙに沿う大きさをＶｐとし、表示面７１上における第２方向ｙに対する角度をθとし、ａおよびｂを自然数とするとき、次式（１１）、
【0113】
【0114】
によって表される角度で傾斜した方向に延びて構成されてよい。
【0115】
（構成の詳細）
集光度説明（頭を動かしたときの画素制御）
集光度説明（頭を動かしたときの画素制御）
【0116】
図２２は、第１集光度の場合の視野範囲を示す図である。第1集光度は、集光度１００％である。第1集光度は完全集光と言いうる。利用者の頭が観察距離ＬＲの位置で静止しているとき、３次元画像を適視できる適視幅は無限大であり、このときの利用者が見ている図２９に示す画面２０２には、集光度１００％かつ適視距離ｄのとき、適視幅が無限大のため、クロストークのない左眼画像（第１サブピクセル１１Ｌ）および右眼画像（第２サブピクセル１１Ｒ）の３次元画像を見ることができる領域Ｗにおいては、適視幅の境界線２０３は３次元画像面に表示されない。このような第１集光度の状態では、第１眼および第２眼の互いの視野範囲を示す三角形の底辺が一致している。
【0117】
図２３は、第２集光度の場合の視野範囲を示す図である。第２集光度は、集光度０％である。第２集光度では、光学的に集光をしていない。集光度０％では、観察距離ＬＲにおいて第１眼および第２眼のそれぞれの眼の画像の視野範囲を示す三角形の斜辺が互いに平行となり、各三角形の底辺が互いに制御単位である８サブピクセル分ずつずれている。
【0118】
図２４は、第２集光度の場合の視野範囲を示す図である。第２集光度（集光度０％）では、各眼の画像の視野範囲を示す三角形の底辺が、一致するように表パネル５のコントローラ７による制御にサブピクセルシフトする処理が導入される。隣接する三角形の底辺の重なる領域Ｗがクロストークのない左眼画像が見える領域となるように、視差バリア６の遮光領域６１および透孔領域６２に対して表示パナル５の第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル２２Ｒが制御される。
【0119】
図２５は、第３集光度の場合の視野範囲を示す図である。第３集光度では、光学的に集光しているものの、完全に集光していない。第３集光度は、第１集光度と第２集光度との間の集光度合である。ここでは、第３集光度を集光度５０％として説明するが、これに限定されない。利用者の頭を右に１サブピクセル動かしたとき、集光度５０％では、一方の眼の画像の視野範囲を示す三角形の底辺のずれが４サブピクセル／８サブピクセル（＝５０％のサブピクセル数）が重なることになる。５０％以外の集光度では、集光度に応じてズレが重なるピクセル数が増減する。この場合、図３０に示されるように、頭を右に１サブピクセル分動かすと同時にシフト幅の境界線２０３も右に１サブピクセル分動かす。
【0120】
図２６は、第３集光度の場合の視野範囲を示す図である。この場合、コントローラ７は、表示パネル５のシフト幅を、第１集光度（例えば、集光度１００％）のときのシフト幅の２倍（＝Ｂ）をシフトさせる。これによってクロストークのない３次元画像の視認領域Ｗを得ることができる。
【0121】
図２７は、第２集光度の場合の視野範囲を示す図である。利用者の頭が静止しているとき、第２集光度（例えば、集光度０％）では、一方の眼の画像の視野範囲を示す各三角形の底辺は一致しない。第２集光度では、各三角形の斜辺が互いに平行となり、各底辺は制御単位の８サブピクセル分（≒０／８）ずれている。
【0122】
図２８は、第１集光度の場合の視野範囲を示す図である。頭が静止しているとき、ｓｉ１集光度（集光度１００％）では、一方の眼の画像の視野範囲を示す三角形の底辺がククロストークのない視野領域Ｗで一致（≒８／８）する。
【0123】
図２９は、利用者が頭が静止しているときの、第１集光度（例えば、集光度１００％）の場合の観察画面を示す図である。前述の図２２で述べたように。３次元画像面は利用者が見ている画面となる。第１集光度では、第１眼および第２眼が適視距離ｄに静止しているとき、シフト幅Ｂが無限大であるため、シフト幅Ｂの境界線２０３は観察画面２０２の３次元画像には表示されない。
【0124】
図３０は、利用者が頭を右に１サブピクセル動かしたときの、第１集光度（例えば、集光度１００％）の場合の観察画面２０２を示す図である。利用者の頭を右に１サブピクセル分動かすと、コントローラ７は、同時に表示パネル５の左右の視差画像の境界線２０３も右に１サブピクセル分動かすように第１シフト処理を実行する。
【0125】
図３１は、利用者が頭を右に第１距離動かしたときの、第１集光度の場合の観察画面２０２を示す図である。この図では、第１集光度において、観察距離ＬＲが適視距離と等しく、水平ピッチＨｐが４サブピクセルである。図３１の場合、３Ｄ画像面の全画素は、頭が第１距離動くごとに、表示されている画像の表示位置を１サブピクセルシフトしないと、立体視を維持できなくなる。第１距離は、第１集光度のときに、表示画像を１サブピクセルをシフトさせる必要が生じる距離とする。第１距離は、例えば１５．７５ｍｍ（６３ｍｍ／４）とする。第１集光度のとき、頭が右に第１距離動くと、コントローラ７は、表示パネル５の視差画像のシフト幅の境界線２０３も右に第１距離移動させる第２シフト処理を実行する。このとき、３Ｄ画像面前の画素は、頭が静止しているときと比べて、１サブピクセル左にシフトしている。
【0126】
図３２は、利用者の頭が静止しているときの、第２集光度（例えば、集光度０％）の場合の観察画面２０２を示す図である。頭が静止し、第２集光度で、かつ観察距離ＬＲが第１集光度（例えば、集光度１００％）のときの適視距離ｄと等しいとき、コントローラ７は、表示パネル５のシフト幅Ｂ１５．７５ｍｍ（＝６３ｍｍ／４）間隔の中央領域の境界線を基準として、図３３に示されるように、基準の境界線の両側の領域を１サブピクセルずつシフトする第３シフト処理を実行する。
【0127】
図３４は、利用者が頭を右に１サブピクセル動かしたときの第２集光度の場合の観察画面２０２を示す図である。第２集光度（例えば、集光度０％）において、利用者が頭を右に１サブピクセル動かしたとき、コントローラ７は、図３５に示されるように、表示パネル５の中央領域の境界線を基準にして、境界線の両側の視差画像を同時に１サブピクセルずつずらし、シフト幅Ｂの境界線２０３も右に１サブピクセル分動かす第１シフト処理を実行する。
【0128】
図３６は、利用者が頭を右に第１距離動かしたときの第２集光度の場合の観察画面を示す図である。第２集光度（例えば、集光度０％）において、水平方向の画像ピッチｋサブピクセルでかつ観察距離が第１集光度（例えば、集光度１００％）のときの観察距離ＬＲが第１集光度のときの適視距離ｄと等しいとき、コントローラ７は、表示パネル５の視差画像の全画素は、頭が１５．７５ｍｍ動くごとに、頭が動く前の状態から１サブピクセルシフトされてないと立体視を維持できるように、頭が静止しているときと比べて、左に１サブピクセルシフトさせる第２シフト処理を実行する。
【0129】
図３７は、利用者の頭が静止しているとき、完全ではない第３集光度（例えば、集光度５０％）の場合の観察画面１０１を示す図である。利用者の頭が静止しており、完全ではない集光（例えば、集光度５０％）であり、観察距離ＬＲが第１集光度（例えば、集光度１００％）のときの観察距離（＝集光度１００％のときの適視距離ｄ）と等しいとき、コントローラ７は、表示パネル５の視差画像をシフト幅が第１距離の２倍の間隔となるように第３シフト処理を実行する。
【0130】
図３８は、利用者が頭を右に１サブピクセル相当の距離を動かしたときの観察画面２０２を示す図である。第３集光度（例えば、集光度５０％）において、頭を右に１サブピクセル動かすと、コントローラ７は、同時に表示パネル６の視差画像のシフト幅Ｂの境界線２０３も右に１サブピクセル分動かす第３シフト処理を実行する。
【0131】
図３９は、頭を右に第１距離動かしたとき、完全ではない第３集光度（例えば、集光度５０％の）の場合の観察画面２０２を示す図である。利用者がサブピクセルのシフト前に頭を第１距離動かしたとき、水平方向の画像ピッチを４サブピクセルとし、観察距離ＬＲが第１集光度（例えば、集光度１００％）のときの適視距離ｄと等しいとき、コントローラ７は、表示パネル５の視差画像の全画素は頭が第１距離動くごとに、１サブピクセル分シフトさせる第２シフト処理を実行する。一斉シフト処理と１サブピクセル毎のシフト処理は独立しており、同時（又は逐次）される。１サブピクセル毎のシフト処理は頭が単位距離を移動するたびに実行が必要な処理であるので、一斉シフト処理に対して時間的な前後は生じないように実行される。
【0132】
図４０は、一斉サブピクセルシフト後に利用者が頭を右に第１距離動かしたときの第３集光度の場合の観察画面を示す図である。第３集光度の場合に利用者が頭を第１距離シフトさたとき、コントローラ７は、表示パネル５の視差画像を一斉に左に１サブピクセルシフトさせる第３シフト処理を実行する。
【0133】
（主な設定値の具体例）
コントローラ７の主な設定値は以下のようにして算出することができ、コントローラ７に設定される。
コントローラ７の主な設定値は以下のようにして算出することができ、コントローラ７に設定される。
【0134】
「基準インデックス番号」は、「基準番号」と「初期インデックス値」との和を被除数とし、「インデックス数」を除数として算出された剰余の値である。基準番号は、サブピクセルを特定する通しの数値である。基準番号は、例えばサブピクセル番号を採用しうる。ここでは、サブピクセル番号を基準番号として説明する。初期インデックス値は、基準番号の開始値を調整するための定数である。この基準インデックス番号は、固定値となる。
【0135】
「基準シフト量」は、「サブピクセル番号」を被除数とし「シフト周期」を除数としたときの商として算出される。
【0136】
この場合の「インデックス番号」は、基準インデックスと基準シフト量との差として算出される。インデックス番号は、視差画像を左右いずれを表示するかを定めるものである。
【0137】
インデックス番号は、完全集光しない、集光度が１００％以下である場合に、シフト周期ごとにサブピクセルをシフトする。サブピクセルをシフトするシフト位置は、利用者の移動に合わせてシフトする。利用者に移動がある場合、シフト量は、「サブピクセル番号」と「利用者移動量」との差を被除数とし、「シフト周期」を除数としたときの商となる。つまり、シフト量は、基準シフト量の被除数から利用者移動量を引いた値となる。
【0138】
利用者が移動した際のシフト位置の移動を考慮した「インデックス番号」は、「基準インデックス番号」と「シフト量」との差を被除数とし、「インデックス数」を除数として算出した剰余の値となる。利用者の移動方向の一方を正方向としたとき、一方とは逆方向のときを負の方向とし、マイナスの数値に設定される。
【0139】
集光度が０％以上である、「集光する場合」は、利用者が移動した場合の「インデックス番号」は、利用者の「移動量」が「シフト周期」と「集光度」との「積」に達するごとに、画像全体で「インデックス」を一斉にシフトする必要が生じる。また、「集光する場合」は、利用者の移動に合わせてシフト位置がシフトする。「移動量」を被除数とし、「シフト周期」と「集光度」との「積」を除数としたときの「商」に応じたシフトが生じる。この「商」は、「第２シフト量」とする。
【0140】
利用者が移動した際の「インデックスの一斉シフトを考慮した「インデックス番号」は、「基準インデックス番号」と「シフト量」との「差」から、さらに「シフト周期」と「第２シフト量」との「積」を減じた値を被除数とし、「インデックス番号」を除数としたときの「剰余の値」となる。
【0141】
図４１は、３次元表示装置１のクロストーク低減効果を確認するための輝度測定設備の概略的な構成を示す図である。３次元表示装置１を含むＨＵＤ１００は、車両、船舶、航空機等の移動体に搭載されてよい。ＨＵＤ１００は、構成の一部を、該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１２０として兼用してよい。構成の一部を該移動体が備える他の装置、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、移動体に搭載されてよい。
【0142】
移動体は、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。
【0143】
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。
【0144】
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。上記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。
【符号の説明】
【0145】
２ 検出装置
３ ３次元表示装置
４ 光照射器
５ 表示パネル（表示装置）
６ 視差バリア（光学素子）
７ コントローラ
８ 移動体
９ レンチキュラレンズ（光学素子）
１０ シリンドリカルレンズ
１１ サブピクセル
１１Ｌ 第１サブピクセル
１１Ｒ 第２サブピクセル
１２ ピクセル
１５ 表示境界
５１ アクティブエリア
５２ 左眼可視領域
５３ 左眼遮光領域
５４ 最小繰り返し単位
６１ 遮光領域
６２ 透光領域
７１ 表示面
１００ ヘッドアップディスプレイ
１１０ 光学部材
１２０ 被投影部材
１３０ 被投影面
３ ３次元表示装置
４ 光照射器
５ 表示パネル（表示装置）
６ 視差バリア（光学素子）
７ コントローラ
８ 移動体
９ レンチキュラレンズ（光学素子）
１０ シリンドリカルレンズ
１１ サブピクセル
１１Ｌ 第１サブピクセル
１１Ｒ 第２サブピクセル
１２ ピクセル
１５ 表示境界
５１ アクティブエリア
５２ 左眼可視領域
５３ 左眼遮光領域
５４ 最小繰り返し単位
６１ 遮光領域
６２ 透光領域
７１ 表示面
１００ ヘッドアップディスプレイ
１１０ 光学部材
１２０ 被投影部材
１３０ 被投影面
【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】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
