(57)【要約】【課題】利用者に３次元画像を適切に視認させることができる３次元表示装置、ヘッドアップディスプレイシステム、及び移動体を提供する。【解決手段】３次元表示装置２は、表示パネル５と、光学素子と、取得部３と、コントローラ７と、を備える。表示パネル５は、第１画像と第２画像とを含む混合画像を表示するアクティブエリア５１を含む。アクティブエリア５１は複数のサブピクセルを含む。光学素子は、アクティブエリア５１から射出される画像光の光線方向を規定する。取得部３は、利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置を取得する。コントローラ７は、アクティブエリア５１に混合画像を表示させる。コントローラ７は、利用者の眼の位置に基づいて、第１サブピクセル及び第２サブピクセルを判定する。コントローラ７は、第１サブピクセルであって、かつ第２サブピクセルである第３サブピクセルに第３画像を表示させる。【選択図】図１
2020101694.tif 000002
【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画像とを含む混合画像を表示するアクティブエリアを含む表示パネルと、
前記アクティブエリアから射出される画像光の光線方向を規定する光学素子と、
利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置を取得する取得部と、
前記アクティブエリアに混合画像を表示させるコントローラと、を備え、
前記アクティブエリアは複数のサブピクセルを含み、
前記コントローラは、前記利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置に基づいて、
前記第１眼の位置に伝播する画像光を射出する前記アクティブエリア内の第１可視領域を判定し、
前記第２眼の位置に伝播する画像光を射出する前記アクティブエリア内の第２可視領域を判定し、
前記サブピクセルの中から前記第１可視領域に所定割合以上が含まれる第１サブピクセルを判定し、
前記サブピクセルの中から前記第２可視領域に所定割合以上が含まれる第２サブピクセルを判定し、
前記第１サブピクセルであって、かつ前記第２サブピクセルである第３サブピクセルに第３画像を表示させる、３次元表示装置。
【請求項２】
前記コントローラは、利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置に基づいて、利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方と前記光学素子との距離を更に判定する、請求項１に記載の３次元表示装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記第３画像の輝度値を所定値以下とする、請求項１又は２に記載の３次元表示装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記第３画像の輝度値を、前記第１画像及び前記第２画像の輝度値の平均値とする、請求項１又は２に記載の３次元表示装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記第１サブピクセルでなく、かつ前記第２サブピクセルでない第４サブピクセルに所定値以下の輝度値を有する画像を表示する、請求項１から４のいずれか一項に記載の３次元表示装置。
【請求項６】
第１画像と前記第１画像に対して視差を有する第２画像とを含む混合画像を表示するアクティブエリアを含む表示パネルと、
前記アクティブエリアから射出される画像光の光線方向を規定する光学素子と、
利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置を取得する取得部と、
前記アクティブエリアから射出される画像光を、前記利用者に虚像として視認させる光学部材と、
前記アクティブエリアに混合画像を表示させるコントローラと、
を備え、
前記アクティブエリアは複数のサブピクセルを含み、
前記コントローラは、前記利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置に基づいて、
前記第１眼の位置に伝播する画像光を射出する前記アクティブエリア内の第１可視領域を判定し、
前記第２眼の位置に伝播する画像光を射出する前記アクティブエリア内の第２可視領域を判定し、
前記サブピクセルの中から前記第１可視領域に所定割合以上が含まれる第１サブピクセルを判定し、
前記サブピクセルの中から前記第２可視領域に所定割合以上が含まれる第２サブピクセルを判定し、
前記第１サブピクセルであって、かつ前記第２サブピクセルである第３サブピクセルに第３画像を表示させる、ヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項７】
第１画像と前記第１画像に対して視差を有する第２画像とを含む混合画像を表示するアクティブエリアを含む表示パネルと、
前記アクティブエリアから射出される画像光の光線方向を規定する光学素子と、
利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置を取得する取得部と、
前記アクティブエリアから射出される画像光を、前記利用者に虚像として視認させる光学部材と、
前記アクティブエリアに混合画像を表示させるコントローラと、
を含み、
前記アクティブエリアは複数のサブピクセルを含み、
前記コントローラは、前記利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置に基づいて、
前記第１眼の位置に伝播する画像光を射出する前記アクティブエリア内の第１可視領域を判定し、
前記第２眼の位置に伝播する画像光を射出する前記アクティブエリア内の第２可視領域を判定し、
前記サブピクセルの中から前記第１可視領域に所定割合以上が含まれる第１サブピクセルを判定し、
前記サブピクセルの中から前記第２可視領域に所定割合以上が含まれる第２サブピクセルを判定し、
前記第１サブピクセルであって、かつ前記第２サブピクセルである第３サブピクセルに第３画像を表示させる、ヘッドアップディスプレイシステムを備える、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システム、及び移動体に関する。
【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、表示パネルから射出された光の一部を右眼に到達させ、表示パネルから射出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（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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、利用者に３次元画像を適切に視認させることが望まれている。
【０００５】
本開示は、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、ヘッドアップディスプレイシステム、及び移動体を提供する。
【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、表示パネルと、光学素子と、取得部と、コントローラと、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画像とを含む混合画像を表示するアクティブエリアを含む。前記アクティブエリアは複数のサブピクセルを含む。前記光学素子は、前記アクティブエリアから射出される画像光の光線方向を規定する。前記取得部は、利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置を取得する。前記コントローラは、前記アクティブエリアに混合画像を表示させる。前記コントローラは、前記利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置に基づいて、前記第１眼の位置に伝播する画像光を射出する前記アクティブエリア内の第１可視領域を判定し、前記第２眼の位置に伝播する画像光を射出する前記アクティブエリア内の第２可視領域を判定する。前記コントローラは、前記サブピクセルの中から前記第１可視領域に所定割合以上が含まれる第１サブピクセルを判定する。前記コントローラは、前記サブピクセルの中から前記第２可視領域に所定割合以上が含まれる第２サブピクセルを判定する。前記コントローラは、前記第１サブピクセルであって、かつ前記第２サブピクセルである第３サブピクセルに第３画像を表示させる。
【０００７】
本開示のヘッドアップディスプレイシステムは、表示パネルと、光学素子と、取得部と、光学部材と、コントローラと、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画像とを含む混合画像を表示するアクティブエリアを含む。前記アクティブエリアは複数のサブピクセルを含む。前記光学素子は、前記アクティブエリアから射出される画像光の光線方向を規定する。前記取得部は、利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置を取得する。前記光学部材は、前記アクティブエリアから射出される画像光を、前記利用者に虚像として視認させる。前記コントローラは、前記アクティブエリアに混合画像を表示させる。前記コントローラは、前記利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置に基づいて、前記第１眼の位置に伝播する画像光を射出する前記アクティブエリア内の第１可視領域を判定し、前記第２眼の位置に伝播する画像光を射出する前記アクティブエリア内の第２可視領域を判定する。前記コントローラは、前記サブピクセルの中から前記第１可視領域に所定割合以上が含まれる第１サブピクセルを判定する。前記コントローラは、前記サブピクセルの中から前記第２可視領域に所定割合以上が含まれる第２サブピクセルを判定する。前記コントローラは、前記第１サブピクセルであって、かつ前記第２サブピクセルである第３サブピクセルに第３画像を表示させる。
【０００８】
本開示の移動体は、ヘッドアップディスプレイシステムを備える。前記ヘッドアップディスプレイシステムは、表示パネルと、光学素子と、取得部と、光学部材と、コントローラと、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画像とを含む混合画像を表示するアクティブエリアを含む。前記アクティブエリアは複数のサブピクセルを含む。前記光学素子は、前記アクティブエリアから射出される画像光の光線方向を規定する。前記取得部は、利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置を取得する。前記光学部材は、前記アクティブエリアから射出される画像光を、前記利用者に虚像として視認させる。前記コントローラは、前記アクティブエリアに混合画像を表示させる。前記コントローラは、前記利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方と前記光学素子との観察距離に基づいて、前記第１眼の位置に伝播する画像光を射出する前記アクティブエリア内の第１可視領域を判定し、前記第２眼の位置に伝播する画像光を射出する前記アクティブエリア内の第２可視領域を判定する。前記コントローラは、前記サブピクセルの中から前記第１可視領域に所定割合以上が含まれる第１サブピクセルを判定する。前記コントローラは、前記サブピクセルの中から前記第２可視領域に所定割合以上が含まれる第２サブピクセルを判定する。前記コントローラは、前記第１サブピクセルであって、かつ前記第２サブピクセルである第３サブピクセルに第３画像を表示させる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一実施形態によれば、利用者に３次元画像を適切に視認させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、一実施形態における３次元表示システムを鉛直方向から見た例を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す表示パネルを奥行方向から見た例を示す図である。
【図３】図３は、図１に示すバリアを奥行方向から見た例を示す図である。
【図４】図４は、図１に示す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５は、図１に示す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】図６は、適視距離ｄに位置する利用者の左眼及び右眼が視認するサブピクセルを示す模式図である。
【図７】図７は、一実施形態における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８】図８は、観察距離Ｙが適視距離ｄより長い場合の利用者の左眼及び右眼が視認するサブピクセルの一例を示す模式図である。
【図９】図９は、観察距離Ｙが適視距離ｄより長い場合の利用者の左眼及び右眼が視認するサブピクセルの他の例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、観察距離Ｙが適視距離ｄより短い場合の利用者の左眼及び右眼が視認するサブピクセルの一例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、観察距離Ｙが適視距離ｄより短い場合の利用者の左眼及び右眼が視認するサブピクセルの他の例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、観察距離Ｙと、観察距離Ｙに基づく第３サブピクセルの数との一覧である。
【図１３】図１３は、一実施形態における３次元表示システムの処理を表すフローチャートである。
【図１４】図１４は、光学素子をレンチキュラレンズとした場合の３次元表示装置の概略構成図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係る３次元表示システムを搭載したヘッドアップディスプレイシステムの例を示す図である。
【図１６】図１６は、図１５に示すヘッドアップディスプレイシステムを搭載した移動体の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
本開示の一実施形態にかかる３次元表示システム１００は、図１に示すように、検出装置１と、３次元表示装置２とを含んで構成される。３次元表示システム１００は、３次元表示装置２の表示パネル５に画像を表示させる。表示パネル５から射出された画像光の一部がバリア６によって遮光されることによって、利用者の左眼と右眼とにそれぞれ異なる画像光が到達する。利用者は、左眼で見る画像と右眼と見る画像とに互いに視差があることで、画像を立体視できる。利用者が前後に移動した場合に、３次元表示装置２は、検出装置１によって検出された利用者の眼とバリア６との距離に応じて、表示パネル５に表示させる画像を調整する。これによって、３次元表示システム１００は、利用者との距離の変化によらず、利用者に３次元画像を適切に視認させることができる。
【００１３】
検出装置１は、利用者の眼の位置を検出する。検出装置１は、利用者の左眼及び右眼の少なくとも一方の位置を検出してよい。以下、利用者の一方の眼は、第１眼とも称される。利用者の他方の眼は、第２眼とも称される。本開示では、左眼を第１眼とし、右眼を第２眼とするが、逆であってよい。利用者の眼の位置は、例えば、３次元空間の座標で表されるが、これに限られない。検出装置１は、例えば、カメラを備えてよい。検出装置１は、カメラによって利用者の顔を撮影してよい。検出装置１は、利用者の顔の撮影画像から利用者の眼の位置を検出してよい。検出装置１は、１つのカメラによる撮影画像から、利用者の眼の位置を３次元空間の座標として検出してよい。検出装置１は、２個以上のカメラによる撮影画像から、利用者の眼の位置を３次元空間の座標として検出してよい。検出装置１は、利用者の左眼及び右眼の少なくとも一方の位置を３次元表示装置２に出力する。
【００１４】
検出装置１は、カメラを備えず、装置外のカメラに接続されていてよい。検出装置１は、装置外のカメラからの撮像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。検出装置１は、入力端子に入力された映像信号から利用者の眼の位置を検出してよい。
【００１５】
検出装置１は、例えば、センサを備えてよい。センサは、超音波センサ又は光センサなどであってよい。検出装置１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利用者の眼の位置を検出してよい。検出装置１は、１個以上のセンサによって、利用者の眼の位置を３次元空間の座標として検出してよい。
【００１６】
３次元表示システム１００は、検出装置１を備えなくてよい。３次元表示システム１００が検出装置１を備えない場合、３次元表示装置２は、システム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。システム外の検出装置は、入力端子に直接的に接続されてよい。システム外の検出装置は、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。３次元表示装置２は、システム外の検出装置から利用者の眼の位置を取得してよい。
【００１７】
３次元表示装置２は、取得部３と、照射器４と、表示パネル５と、バリア６と、コントローラ７と、メモリ８とを含んで構成される。
【００１８】
取得部３は、検出装置１によって検出された利用者の左眼及び右眼の少なくとも一方の位置を取得する。取得部３は、取得した利用者の眼の位置から、利用者の眼とバリア６との距離を判定してよい。利用者の眼とバリア６との距離は、利用者の左眼及び右眼の少なくとも一方とバリア６との距離であってよい。以下、利用者の眼とバリア６との距離は、利用者の観察距離とも称される。
【００１９】
照射器４は、表示パネル５を面的に照射しうる。照射器４は、光源と、導光板、拡散板、及び拡散シートなどと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射出し、導光板、拡散板、及び拡散シートなどにより照射光を表示パネル５の面方向に均一化する。照射器４は均一化された光を表示パネル５に射出しうる。
【００２０】
表示パネル５は、例えば、透過型の液晶表示パネルなどの表示パネルであるが、これに限られない。図２に示すように、表示パネル５は、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、混合画像を表示する。アクティブエリア５１は、表示面とも称される。混合画像は、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。以下、左眼画像は、第１画像とも称される。右眼画像は、第２画像とも称される。混合画像は、詳細は後述するが、第３画像を更に含んでよい。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方向及び第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方向及び第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方向は鉛直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。しかし、第１方向、第２方向、及び第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。
【００２１】
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、水平方向及び鉛直方向に沿って格子状に配列された複数のサブピクセルを備える。
【００２２】
各サブピクセルは、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、及び（Blue）のいずれかの色に対応する、Ｒ、Ｇ、及びＢの３つのサブピクセルを一組として、１ピクセルが構成されてよい。１ピクセルは、１画素とも称される。水平方向は、例えば、１ピクセルを構成する複数のサブピクセルが並ぶ方向である。鉛直方向は、例えば、同じ色のサブピクセルが並ぶ方向である。表示パネル５は、透過型の液晶パネルに限られず、有機ＥＬ（Electro Luminescence）など、他の表示パネルであってよい。表示パネル５が自発光型の表示パネルである場合、３次元表示装置２は照射器４を備えなくてよい。
【００２３】
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を構成しうる。サブピクセル群Ｐｇは、後述するコントローラ７がアクティブエリア５１に画像を表示するための制御を行う最小単位である。コントローラ７は、１つのサブピクセル群Ｐｇに含まれる複数のサブピクセルに、左眼画像又は右眼画像を表示させる。１つのサブピクセル群Ｐｇにおいて、左眼画像を表示させるサブピクセルと、右眼画像を表示させるサブピクセルとは同数とされてよい。
【００２４】
アクティブエリア５１において、サブピクセル群Ｐｇは、水平方向に繰り返して配列されてよい。サブピクセル群Ｐｇは、鉛直方向においては、水平方向に１サブピクセル分ずれた位置に隣接して繰り返して配列されてよい。サブピクセル群Ｐｇは、所定の行及び列のサブピクセルを含んでよい。具体的には、サブピクセル群Ｐｇは、鉛直方向にｂ個（ｂ行）、水平方向に２×ｎ個（２×ｎ列）、連続して配列された２×ｎ×ｂ個のサブピクセルＰ（１）〜Ｐ（２×ｎ×ｂ）を含んでよい。ｎは片眼画像を構成するサブピクセルの数であってよい。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、鉛直方向に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。
【００２５】
全てのサブピクセル群Ｐｇに含まれるサブピクセルＰ（１）〜Ｐ（２×ｎ×ｂ）は、コントローラ７によって一括して制御されてよい。例えば、コントローラ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り替える場合、全てのサブピクセル群Ｐｇに含まれるサブピクセル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り替えてよい。
【００２６】
再び図１を参照して、バリア６は、アクティブエリア５１に沿う平面により形成され、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る。バリア６は、例えば、パララックスバリアであるが、これに限られず、任意の光学素子であってよい。バリア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。
【００２７】
バリア６は、表示パネル５から射出される画像光の光線方向を規定する。バリア６は、図３に示すように、複数の、画像光を遮光する遮光面６１を有する。複数の遮光面６１は、互いに隣り合う遮光面６１の間の透光領域６２を画定する。透光領域６２は、遮光面６１に比べて光透過率が高い。遮光面６１は、透光領域６２に比べて光透過率が低い。以下、透光領域６２は、第１透光領域とも称される。遮光面６１は、第２透光領域とも称される。
【００２８】
透光領域６２は、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透過率で光を透過させてよい。第１透過率は、例えば略１００％であるが、これに限られず、表示パネル５から射出される画像光が良好に視認できる範囲の値であってよい。第１透過率は、例えば、８０％以上、又は５０％以上などとされうる。
【００２９】
遮光面６１は、バリア６に入射する光を遮って殆ど透過させない部分である。即ち、遮光面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。遮光面６１は、第２透過率で光を透過させてよい。第２透過率は、例えば略０％であるが、これに限られず、０％より大きく、０．５％、１％又は３％など、０％に近い値であってよい。第１透過率は、第２透過率より数倍以上、例えば、１０倍以上大きい値とされうる。
【００３０】
バリア６において、透光領域６２は、面内の所定方向に伸びる複数の帯状領域であってよい。透光領域６２は、サブピクセルから射出される画像光が伝播する方向である、光線方向を規定する。所定方向は、鉛直方向と０度又は９０度でない所定角度をなす方向である。透光領域６２と遮光面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てよい。
【００３１】
バリア６は、遮光面６１及び透光領域６２によって、表示パネル５から射出される画像光の光線方向を規定する。図１に示すように、バリア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射出された画像光を規定することによって、利用者の眼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、アクティブエリア５１内の領域のうち、利用者の眼の位置に伝播する画像光を射出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。また、利用者の左眼の位置に伝播する画像光を射出するアクティブエリア５１内の領域は左可視領域５１ａＬと称される。左可視領域５１ａＬは、第１可視領域とも称される。利用者の右眼の位置に伝播する画像光を射出するアクティブエリア５１内の領域は右可視領域５１ａＲと称される。右可視領域５１ａＲは、第２可視領域とも称される。
【００３２】
図１に示すように、利用者の左眼及び右眼は、バリア６から適視距離ｄだけ離れて位置すると仮定する。適視距離ｄは、ＯＶＤ（Optimum Viewing Distance，最適観察距離）と称される。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、及びアクティブエリア５１とバリア６との間のギャップｇは、サブピクセルの水平方向の長さＨｐ、片眼画像を構成するサブピクセルの数ｎ、適視距離ｄ、及び眼間距離Ｅを用いた次の式（１）及び式（２）が成り立つように規定される。
Ｅ：ｄ＝（ｎ×Ｈｐ）：ｇ      式（１）
ｄ：Ｂｐ＝（ｄ＋ｇ）：（２×ｎ×Ｈｐ）      式（２）
【００３３】
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個分となる利用者の左眼及び右眼の少なくとも一方とバリア６との間の距離である。眼間距離Ｅは、利用者の左眼と右眼との間の距離である。眼間距離Ｅは、利用者の眼の位置から算出された値であってよく、或いは予め設定された値であってよい。予め設定される場合、眼間距離Ｅは、例えば、産業技術総合研究所の研究によって算出された値である６１．１ｍｍ〜６４．４ｍｍの値とされてよい。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。
【００３４】
バリア６は、第２透過率を有する部材で構成されてよい。バリア６は、例えば、フィルム又は板状部材で構成されてよい。この場合、遮光面６１は、フィルム又は板状部材で構成される。透光領域６２は、フィルム又は板状部材に設けられた開口で構成される。フィルムは、例えば、樹脂で構成されるが、これに限られない。板状部材は、例えば、樹脂又は金属などで構成されるが、これに限られない。バリア６は、遮光性を有する基材で構成されてよく、或いは遮光性を有する添加物を含有する基材で構成されてよい。
【００３５】
バリア６は、液晶シャッターで構成されてよい。液晶シャッターは、印加する電圧に応じて光の透過率を制御しうる。液晶シャッターは、複数の画素で構成され、各画素における光の透過率を制御してよい。液晶シャッターは、光の透過率が高い領域又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透過率を有する領域とされてよい。バリア６が液晶シャッターで構成される場合、遮光面６１は、第２透過率を有する領域とされてよい。
【００３６】
バリア６は、上述した構成を有することで、アクティブエリア５１の一部のサブピクセルから射出された画像光を、透光領域６２を通過させ利用者の右眼に伝搬させる。バリア６は、他の一部のサブピクセルから射出された画像光を、透光領域６２を通過させ利用者の左眼に伝搬させる。画像光が利用者の左眼及び右眼のそれぞれに伝播されることによって、利用者の眼に視認される画像について、図４及び図５を参照して詳細に説明する。
【００３７】
図４に示す左可視領域５１ａＬは、上述のように、バリア６の透光領域６２を透過した画像光が利用者の左眼に到達することによって、利用者の左眼が視認するアクティブエリア５１上の領域である。左不可視領域５１ｂＬは、バリア６の遮光面６１によって画像光が遮られることによって、利用者の左眼が視認することのできない領域である。図４において、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。
【００３８】
図５に示す右可視領域５１ａＲは、バリア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に到達することによって、利用者の右眼が視認するアクティブエリア５１上の領域である。右不可視領域５１ｂＲは、バリア６の遮光面６１によって画像光が遮られることによって、利用者の右眼が視認することのできない領域である。図５において、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。
【００３９】
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、左眼及び右眼はそれぞれ画像を視認する。左眼画像及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及び図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。
【００４０】
この状態において、利用者の左眼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。利用者の左眼が右眼画像を視認し、或いは利用者の右眼が左眼画像を視認することを、クロストークとも称される。利用者は、クロストークが低減された状態で３次元画像を視認することができる。
【００４１】
上述のように、互いに視差を有する左眼画像及び右眼画像が左可視領域５１ａＬ及び右可視領域５１ａＲのそれぞれに含まれるサブピクセルに表示されると、適視距離ｄに位置する利用者は表示パネル５に表示された画像を３次元画像として視認しうる。上述した構成では、左眼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た。これに限られず、左眼画像及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、及びバリア６などの設計に応じて、クロストークが低減されるように左可視領域５１ａＬ及び右可視領域５１ａＲに基づいて適宜判定されてよい。例えば、バリア６の開口率などに応じて、左眼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。
【００４２】
コントローラ７は、３次元表示システム１００の各構成要素に接続され、各構成要素を制御しうる。コントローラ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、及び特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでよい。コントローラ７は、１つ又は複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on-a-Chip）、及び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、又は３次元表示システム１００の各構成要素を動作させるためのプログラムなどを格納してよい。記憶部は、例えば半導体メモリなどで構成されてよい。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。
【００４３】
以下、コントローラ７による、３次元表示システム１００の各構成要素の制御について、説明する。
【００４４】
（観察距離が適視距離である場合）
図１を参照して、利用者が適視距離ｄに位置する場合における、コントローラ７による、３次元表示システム１００の各構成要素の制御について、説明する。コントローラ７は、利用者の左眼及び右眼の少なくとも一方の位置に基づいて、表示パネル５のアクティブエリア５１内の左可視領域５１ａＬ及び右可視領域５１ａＲを判定する。コントローラ７は、例えば、利用者の左眼の位置に基づいて、左眼の位置から水平方向に所定の眼間距離Ｅだけ移動した位置に利用者の右眼があると判定してよい。コントローラは、それぞれの透光領域６２を通過した画像光が利用者の左眼及び右眼に到達するように、左可視領域５１ａＬと右可視領域５１ａＲを判定してよい。
【００４５】
利用者の観察距離が適視距離ｄである場合、１つの透光領域６２における左可視領域５１ａＬと右可視領域５１ａＲとは共に水平方向の長さがサブピクセルｎ個分となる。そのため、図１に示すように、左可視領域５１ａＬと右可視領域５１ａＲとは重ならず、表示パネル５の表示面において水平方向に交互に並ぶ。コントローラ７は、左可視領域５１ａＬに含まれるサブピクセルを左サブピクセルと判定する。左サブピクセルは、例えば、左可視領域５１ａＬに所定割合以上が含まれるサブピクセルである。左サブピクセルは、第１サブピクセル、又は第１表示領域とも称される。また、コントローラ７は、右可視領域５１ａＲに含まれるサブピクセルを右サブピクセルと判定する。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。左サブピクセルは、第２サブピクセル、又は第２表示領域とも称される。図１に示すように、左サブピクセルと右サブピクセルとは重ならず、表示パネル５の表示面において水平方向に交互に並ぶ。
【００４６】
図６は、１つの透光領域６２ａを通過した画像光によって、適視距離ｄに位置する利用者の眼から視認されるサブピクセルを示す図である。以下、サブピクセル群Ｐｇには水平方向に連続して配置された１２個のサブピクセルＰ１〜Ｐ１２が含まれるものとして説明する。図６には、バリア６から適視距離ｄだけ離れて位置する利用者の右眼又は左眼が所定のサブピクセルを視認することができる視認領域７０が示される。１つの視認領域７０では水平方向に連続する６個のサブピクセルが視認される。図６では、利用者の左眼及び右眼が透光領域６２ａを介して視認できる範囲は、破線によって表されている。例えば、利用者の左眼が視認領域７０Ａに含まれる位置Ｌ１にあるとき、利用者の左眼は、透光領域６２ａを介して、サブピクセルＰ１〜Ｐ６を視認する。利用者の左眼が位置Ｌ１の位置から水平方向に移動して、視認領域７０Ａから視認領域７０Ｂに移ると、利用者の左眼によって視認されるサブピクセルも変化する。利用者の左眼が視認領域７０Ｂに含まれる位置Ｌ２にあるとき、利用者の左眼は、透光領域６２ａを介して、サブピクセルＰ２〜Ｐ７を視認する。隣り合う視認領域７０において利用者の眼から視認されるサブピクセルには、互いに１サブピクセル分の差異が生じる。
【００４７】
上述のとおり、３次元表示システム１００では、サブピクセル群Ｐｇの水平方向に並ぶ２×ｎ個のサブピクセルのうち、異なるｎ個ずつのサブピクセルが適視距離ｄにある利用者の左眼及び右眼で視認されるように、バリアピッチＢｐ、及びギャップｇが規定される。即ち、３次元表示システム１００は、適視距離ｄに位置する利用者の左眼及び右眼で視認されるサブピクセルの領域に、ｎサブピクセル分だけ差異が生じるように構成される。したがって、図６において、左眼が、透光領域６２ａを介してサブピクセルＰ１〜Ｐ６を視認する視認領域７０Ａに含まれる位置Ｌ１にある場合、右眼は、サブピクセルＰ７〜Ｐ１２を視認する視認領域７０Ｃに含まれる位置Ｒ１にある。このとき、コントローラ７は、サブピクセルＰ１〜Ｐ６を左サブピクセルとし、利用者の左眼で視認される左眼画像を表示させる。コントローラ７は、サブピクセルＰ７〜Ｐ１２を右サブピクセルとし、利用者の右眼で視認される右眼画像を表示させる。これによって、透光領域６２ａを通過した画像光が利用者の左眼及び右眼に到達すると、利用者は、クロストークが低減された状態で３次元画像を視認することができる。利用者の左眼と右眼との間の距離である眼間距離Ｅは、ｎ個の視認領域７０の距離に相当する。即ち、１つの視認領域７０の幅はＥ／ｎである。
【００４８】
コントローラ７は、取得部３によって取得した利用者の眼の位置に応じて、右眼画像又は左眼画像を表示させるサブピクセルを変更してよい。例えば、利用者が適視距離ｄにおいて水平方向に移動し、利用者の左眼が位置Ｌ１から位置Ｌ２に移動したとする。このとき、コントローラ７は、例えば、利用者の左眼の位置から、利用者の左眼がサブピクセルＰ２〜Ｐ７を視認する視認領域７０Ｂに位置すると判定する。コントローラ７は、利用者の左眼の位置から、左眼から眼間距離Ｅだけ離れた右眼がサブピクセルＰ８〜Ｐ１２及びＰ１を視認する視認領域７０Ｄに位置すると判定する。コントローラ７は、サブピクセルＰ２〜Ｐ７を左サブピクセルとして、サブピクセルＰ８〜Ｐ１２及びＰ１を右サブピクセルとする。これによって、利用者は、クロストークが低減された状態で３次元画像を視認することができる。
【００４９】
（観察距離が適視距離でない場合）
利用者の観察距離が適視距離ｄでない場合における、コントローラ７による、３次元表示システム１００の各構成要素の制御について、説明する。利用者が適視距離ｄとは異なる観察距離ｄ１に位置する場合、図７に示すように、１つの透光領域６２ａにおける左可視領域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。両眼可視領域５１ａＬＲが存在する場合、左可視領域５１ａＬに含まれ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であり、かつ、右可視領域５１ａＲに含まれ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であるサブピクセルが存在しうる。以下、左サブピクセルと判定され、且つ、右サブピクセルと判定されたサブピクセルは、第３サブピクセルとも称される。第３サブピクセルは、第３表示領域とも称される。
【００５０】
図７に示される場合において、両眼可視領域５１ａＬＲに含まれる第３サブピクセルに右眼画像が表示されると、左眼が視認する右眼画像が増加する。両眼可視領域５１ａＬＲに含まれる第３サブピクセルに左眼画像が表示されると、右眼が視認する左眼画像が増加する。そのため、第３サブピクセルに左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。コントローラ７は、観察距離ｄ１に位置する利用者が、３次元表画像を視認したときに発生するクロストークを低減させる制御を行う。
【００５１】
コントローラ７は、利用者の観察距離に基づいて、左サブピクセルであって、かつ右サブピクセルである第３サブピクセルを判定する。
【００５２】
（観察距離が適視距離より長い場合）
図８に示されるように、利用者の左眼及び右眼がバリア６から観察距離Ｙ１だけ離れた、位置Ｌ８−２及び位置Ｒ８−２にあると仮定する。位置Ｌ８−２及び位置Ｒ８−２は、バリア６から適視距離ｄだけ離れた、位置Ｌ８−１及び位置Ｒ８−１よりも、奥行き方向に沿ってバリア６から遠ざかる方向に移動した位置である。この場合、表示パネル５から射出され、透光領域６２ａを通過した画像光は、光路７１Ａ及び光路７１Ｂに沿って進行し、位置Ｌ８−２にある左眼及び位置Ｒ８−２にある右眼にそれぞれ到達する。光路７１Ａは、適視距離ｄにおいて視認領域７０Ｂに含まれる位置Ｌ８−１’を通過している。視認領域７０Ｂは、バリア６から適視距離ｄだけ離れた平面内において、サブピクセルＰ２〜Ｐ７を視認できる領域に対応している。左眼が位置Ｌ８−２にある場合に光路７１Ａが位置Ｌ８−１’にて視認領域７０Ｂと交差することは、左眼がサブピクセルＰ２〜Ｐ７を視認できることを表す。つまり、コントローラ７は、左眼が位置Ｌ８−２にある場合であっても、光路７１Ａが交差する視認領域７０を算出することによって、左眼が視認できるサブピクセルを特定できる。位置Ｌ８−２にある左眼は、サブピクセルＰ２〜Ｐ７を視認できる。光路７１Ｂは、適視距離ｄにおいて視認領域７０Ｃに含まれる位置Ｒ８−１を通過している。視認領域７０Ｃは、バリア６から適視距離ｄだけ離れた平面内において、サブピクセルＰ７〜Ｐ１２を視認できる領域に対応している。位置Ｒ８−２にある右眼は、サブピクセルＰ７〜Ｐ１２を視認できる。位置Ｌ８−２にある左眼及び位置Ｒ８−２にある右眼は、サブピクセルＰ７を共に視認する。図８において、サブピクセルＰ７は、網掛けして表される。サブピクセルＰ７は、左サブピクセルと右サブピクセルとの境界のうち、１つの透光領域６２から視認される左サブピクセルと右サブピクセルの中心側の境界に位置するサブピクセルである。
【００５３】
図８において、バリア６からの観察距離Ｙ１と適視距離ｄとの比は、位置Ｌ８−２及び位置Ｒ８−２の距離と位置Ｌ８−１’及び位置Ｒ８−１の距離の比に相当する。観察距離Ｙ１における、眼間距離Ｅだけ離れた利用者の左眼及び右眼が視認する画像は、適視距離ｄにおいて、眼間距離Ｅから１つの視認領域７０の幅、即ちＥ／ｎだけ短くなった利用者の左眼及び右眼が視認する画像に相当すると考えてよい。利用者の左眼及び右眼が共に視認しうる画像が１サブピクセルとなる観察距離Ｙ１は、片眼画像を構成するサブピクセルの数ｎ、適視距離ｄ、及び眼間距離Ｅを用いた次の式（３）にて、規定される。
ｄ：（Ｅ−Ｅ／ｎ）＝Ｙ１：Ｅ      式（３）
すなわち、利用者の左眼及び右眼が共に視認しうる画像が１サブピクセルとなる観察距離Ｙ１は次の式（４）で表される。
Ｙ１＝（ｎ×ｄ）／（ｎ−１）      式（４）
【００５４】
図９に示されるように、利用者の左眼及び右眼がバリア６から観察距離Ｙ２だけ離れた、位置Ｌ９−２及び位置Ｒ９−２にあると仮定する。位置Ｌ９−２及び位置Ｒ９−２は、バリア６から適視距離ｄだけ離れた、位置Ｌ９−１及び位置Ｒ９−１よりも、奥行き方向に沿ってバリア６から遠ざかる方向に移動した位置である。観察距離Ｙ２は、上述した観察距離Ｙ１より大きい距離である。図９において、位置Ｌ９−２にある利用者の左眼は、表示パネル５から射出され、光路７１Ａに沿って進行した画像光を視認する。光路７１Ａは、適視距離ｄにおいて視認領域７０Ｄに含まれる位置Ｌ９−１’を通過している。視認領域７０Ｄは、バリア６から適視距離ｄだけ離れた平面内において、サブピクセルＰ３〜Ｐ８を視認できる領域に対応している。位置Ｌ９−２にある左眼は、サブピクセルＰ３〜Ｐ８を視認できる。位置Ｒ９−２利用者の右眼は、表示パネル５から射出され、光路７１Ｂに沿って進行した画像光を視認する。光路７１Ｂは、適視距離ｄにおいて視認領域７０Ｃに含まれる位置Ｒ９−１を通過している。視認領域７０Ｃは、バリア６から適視距離ｄだけ離れた平面内において、サブピクセルＰ７〜Ｐ１２を視認できる領域に対応している。位置Ｒ９−２にある右眼は、サブピクセルＰ７〜Ｐ１２を視認できる。位置Ｌ９−２にある左眼及び位置Ｒ９−２にある右眼は、サブピクセルＰ７及びＰ８を共に視認する。
【００５５】
観察距離Ｙ２における、位置Ｌ９−２にある左眼及び位置Ｒ９−２にある右眼が視認する画像は、適視距離ｄにおいて、眼間距離Ｅから（Ｅ／ｎ）×２だけ短くなった、位置Ｌ９−１’にある左眼及び位置Ｒ９−１にある右眼が視認する画像に相当すると考えてよい。利用者の左眼及び右眼が共に視認しうる画像が２サブピクセルとなる観察距離Ｙ２は、次の式（５）にて、規定される。
Ｙ２＝（ｎ×ｄ）／（ｎ−２）      式（５）
【００５６】
上述のとおり、コントローラ７は、観察距離Ｙが適視距離ｄより長い場合、利用者の観察距離Ｙ、片眼画像を構成するサブピクセルの数ｎ、及び適視距離ｄを用いた次の式（６）にて算出されるＸを、第３サブピクセルの数と判定する。
Ｙ＝（ｎ×ｄ）／（ｎ−Ｘ）      式（６）
【００５７】
コントローラ７は、観察距離Ｙが適視距離ｄより長い場合、第３サブピクセルが、左サブピクセルと右サブピクセルとの境界のうち、１つの透光領域６２から視認される左サブピクセルと右サブピクセルの中心側の境界で発生すると判定してよい。
【００５８】
（観察距離が適視距離より短い場合）
図１０に示されるように、利用者の左眼及び右眼がバリア６から観察距離Ｙ３だけ離れた、位置Ｌ１０−２及び位置Ｒ１０−２にあると仮定する。位置Ｌ１０−２及び位置Ｒ１０−２は、バリア６から適視距離ｄだけ離れた、位置Ｌ１０−１及び位置Ｒ１０−１よりも、奥行き方向に沿ってバリア６に近づいた位置である。この場合、表示パネル５から射出された画像光は、光路７１Ａ及び光路７１Ｂに沿って進行し、１つの透光領域６２ａを通過して位置Ｌ１０−２にある左眼及び位置Ｒ１０−２にある右眼にそれぞれ到達する。光路７１Ａは、適視距離ｄにおいて視認領域７０Ｅに含まれる位置Ｌ１０−１’を通過している。視認領域７０Ｅは、バリア６から適視距離ｄだけ離れた平面内において、サブピクセルＰ１２及びＰ１〜Ｐ５を視認できる領域に対応している。左眼が位置Ｌ１０−２にある場合に光路７１Ａが位置Ｌ１０−１’にて視認領域７０Ｅと交差することは、左眼がサブピクセルＰ１２及びＰ１〜Ｐ５を視認できることを表す。つまり、コントローラ７は、左眼が位置Ｌ１０−２にある場合であっても、光路７１Ａが交差する視認領域７０を算出することによって、左眼が視認できるサブピクセルを特定できる。位置Ｌ１０−２にある左眼は、サブピクセルＰ１２及びＰ１〜Ｐ５を視認できる。光路７１Ｅは、適視距離ｄにおいて視認領域７０Ｃに含まれる位置Ｒ１０−１を通過している。視認領域７０Ｃは、バリア６から適視距離ｄだけ離れた平面内において、サブピクセルＰ７〜Ｐ１２を視認できる領域に対応している。位置Ｒ１０−２にある右眼は、サブピクセルＰ７〜Ｐ１２を視認できる。位置Ｌ１０−２にある左眼及び位置Ｒ１０−２にある右眼は、サブピクセルＰ１２を共に視認する。図１０において、サブピクセルＰ７は、網掛けして表される。サブピクセルＰ１２は、左サブピクセルと右サブピクセルとの境界のうち、１つの透光領域６２から視認される左サブピクセルと右サブピクセルの外側の境界に位置するサブピクセルである。
【００５９】
図１０において、バリア６からの観察距離Ｙ３と適視距離ｄとの比は、位置Ｌ１０−２及び位置Ｒ１０−２の距離と位置Ｌ１０−１’及び位置Ｒ１０−１の距離の比に相当する。観察距離Ｙ３における、眼間距離Ｅだけ離れた利用者の左眼及び右眼が視認する画像は、適視距離ｄにおいて、眼間距離Ｅから１つの視認領域７０の幅、即ちＥ／ｎだけ長くなった利用者の左眼及び右眼が視認する画像に相当すると考えてよい。利用者の左眼及び右眼が共に視認しうる画像が１サブピクセルとなる観察距離Ｙ３は、片眼画像を構成するサブピクセルの数ｎ、適視距離ｄ、及び眼間距離Ｅを用いた次の式（７）にて、規定される。
ｄ：（Ｅ＋Ｅ／ｎ）＝Ｙ３：Ｅ      式（７）
すなわち、利用者の左眼及び右眼が共に視認しうる画像が１サブピクセルとなる観察距離Ｙ３は次の式（８）で表される。
Ｙ３＝（ｎ×ｄ）／（ｎ＋１）      式（８）
【００６０】
図１１に示されるように、利用者の左眼及び右眼がバリア６から観察距離Ｙ４だけ離れた、位置Ｌ１１−２及び位置Ｒ１１−２にあると仮定する。位置Ｌ１１−２及び位置Ｒ１１−２は、バリア６から適視距離ｄだけ離れた、位置Ｌ１１−１及び位置Ｒ１１−１よりも、奥行き方向に沿ってバリア６に近づいた位置である。観察距離Ｙ４は、上述した観察距離Ｙ３より短い距離である。図１１において、位置Ｌ１１−２にある利用者の左眼は、表示パネル５から射出され、光路７１Ａに沿って進行した画像光を視認する。光路７１Ａは、適視距離ｄにおいて視認領域７０Ｆに含まれる位置Ｌ１１−１’を通過している。視認領域７０Ｆは、バリア６から適視距離ｄだけ離れた平面内において、サブピクセルＰ１１〜Ｐ１２及びＰ１〜Ｐ４を視認できる領域に対応している。位置Ｌ１１−２にある左眼は、サブピクセルＰ１１〜Ｐ１２及びＰ１〜Ｐ４を視認できる。位置Ｒ１１−２にある利用者の右眼は、表示パネル５から射出され、光路７１Ｂに沿って進行した画像光を視認する。光路７１Ｂは、適視距離ｄにおいて視認領域７０Ｃに含まれる位置Ｒ１１−１を通過している。視認領域７０Ｃは、バリア６から適視距離ｄだけ離れた平面内において、サブピクセルＰ７〜Ｐ１２を視認できる領域に対応している。位置Ｒ１１−２にある右眼は、サブピクセルＰ７〜Ｐ１２を視認できる。位置Ｌ１１−２にある左眼及び位置Ｒ１１−２にある右眼は、サブピクセルＰ１１及びＰ１２を共に視認する。
【００６１】
観察距離Ｙ４における、位置Ｌ１１−２にある左眼及び位置Ｒ１１−２にある右眼は、適視距離ｄにおいて、眼間距離Ｅから（Ｅ／ｎ）×２だけ長くなった、位置Ｌ１１−１’にある左眼と位置Ｒ１１−１にある右眼との距離に相当すると考えてよい。利用者の左眼及び右眼が共に視認しうる画像が２サブピクセルとなる観察距離Ｙ４は、次の式（９）にて、規定される。
Ｙ４＝（ｎ×ｄ）／（ｎ＋２）      式（９）
【００６２】
上述のとおり、コントローラ７は、観察距離Ｙが適視距離ｄより短い場合、利用者の観察距離Ｙ、片眼画像を構成するサブピクセルの数ｎ、及び適視距離ｄを用いた次の式（１０）にて算出されるＸを、第３サブピクセルの数と判定する。
Ｙ＝（ｎ×ｄ）／（ｎ＋Ｘ）      式（１０）
【００６３】
コントローラ７は、観察距離Ｙが適視距離ｄより短い場合、第３サブピクセルが、左サブピクセルと右サブピクセルとの境界のうち、１つの透光領域６２から視認される左サブピクセルと右サブピクセルの外側の境界で発生すると判定してよい。
【００６４】
コントローラ７は、利用者の左眼で視認される左サブピクセルの数と利用者の右眼で視認される右サブピクセルの数とが等しくなるように、第３サブピクセルの数を偶数となるように補正してよい。図１２には、観察距離Ｙと、補正後の第３サブピクセルの数との一覧を示す。コントローラ７は、例えば、図１２の補正１で示すように、式（６）又は式（１０）により算出されたＸを切り上げして整数にした数以上の、最も小さい偶数を第３サブピクセルの数としてよい。コントローラ７は、例えば、図１２の補正２で示すように、式（６）又は式（１０）により算出されたＸを超えない最大の偶数又は０を第３サブピクセルの数としてよい。コントローラ７は、例えば、図１２の補正３で示すように、式（６）又は式（１０）により算出されたＸを切り捨てして整数にした数以上の、最も小さい偶数又は０を第３サブピクセルの数としてよい。
【００６５】
コントローラ７は、利用者の観察距離Ｙに基づいて、左サブピクセルでなく、かつ右サブピクセルでない第４サブピクセルを判定する。例えば、コントローラ７は、第３サブピクセルの判定において上述したように、左サブピクセルおよび右サブピクセルをそれぞれ判定してよい。コントローラ７は、左サブピクセルでも右サブピクセルでもないサブピクセルを第４サブピクセルと判定してよい。
【００６６】
コントローラ７は、アクティブエリア５１に混合画像を表示させる。具体的には、コントローラ７は、左サブピクセルであって右サブピクセルではないサブピクセルに左眼画像を表示させる。コントローラ７は、右サブピクセルあって左サブピクセルではないサブピクセルに右眼画像を表示させる。コントローラ７は、左サブピクセルであって、かつ右サブピクセルである第３サブピクセルがある場合、第３サブピクセルに第３画像を表示させてよい。
【００６７】
コントローラ７は、第３サブピクセルに表示する第３画像の輝度値を所定値以下とする。例えば、コントローラ７は、第３画像として、黒画像を表示してよい。黒画像は、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、サブピクセルの表示可能な階調レベルのうち、最も低い階調の輝度又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。
【００６８】
コントローラ７は、第３サブピクセルに、第３画像として、左眼画像及び右眼画像の輝度値の平均値となる輝度値を有する平均画像を表示してよい。
【００６９】
コントローラ７は、第３サブピクセルに、第３画像として、利用者の特性に基づいて、左眼画像及び右眼画像のいずれかの画像を表示してよい。利用者の特性は、例えば、利用者の利き目に関する特性である。具体的には、コントローラ７は、予め設定された、或いは外部から入力された利用者の利き目を示す情報に基づいて、利き目に対応する、左眼画像又は右眼画像を表示してよい。コントローラ７は、利用者の利き目が左眼である場合、第３画像として左眼画像を表示し、利用者の利き目が右眼である場合、第３画像として右眼画像を表示してよい。
【００７０】
コントローラ７は、第４サブピクセルに表示する第４画像の輝度値を所定値以下とする。例えば、コントローラ７は、第４画像として、黒画像を表示してよい。黒画像は、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、サブピクセルの表示可能な階調レベルのうち、最も低い階調の輝度又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。
【００７１】
（３次元表示システムの処理例）
図１３を参照して、本開示の一実施形態に係る３次元表示システム１００の処理の流れを説明する。
【００７２】
ステップＳ１０１：コントローラ７は、検出装置１から利用者の左眼及び右眼の少なくとも一方の位置を取得する。
【００７３】
ステップＳ１０２：コントローラ７は、取得した利用者の眼の位置の情報から、利用者の眼の位置とバリア６との観察距離を算出する。
【００７４】
ステップＳ１０３：コントローラ７は、利用者の眼の位置に基づいて、左可視領域５１ａＬを判定し、左可視領域５１ａＬに基づいて左サブピクセル（第１サブピクセル）を判定する。
【００７５】
ステップＳ１０４：コントローラ７は、利用者の眼の位置に基づいて、右可視領域５１ａＲを判定し、右可視領域５１ａＲに基づいて右サブピクセル（第２サブピクセル）を判定する。
【００７６】
ステップＳ１０５：コントローラ７は、利用者の眼の位置に基づいて、右サブピクセルであって、左サブピクセルでもある第３サブピクセルを判定する。コントローラ７は、第３サブピクセルの数を０又は偶数としてよい。
【００７７】
ステップＳ１０６：コントローラ７は、利用者の眼の位置に基づいて、右サブピクセルでもなく、左サブピクセルでもない第４サブピクセルを判定する。
【００７８】
ステップＳ１０７：コントローラ７は、左サブピクセルであって右サブピクセルではないサブピクセルに左眼画像（第１画像）を表示する。
【００７９】
ステップＳ１０８：コントローラ７は、右サブピクセルであって左サブピクセルではないサブピクセルに右眼画像（第２画像）を表示する。
【００８０】
ステップＳ１０９：コントローラ７は、第３サブピクセルに第３画像を表示する。
【００８１】
ステップＳ１１０：コントローラ７は、第４サブピクセルに黒画像を表示する。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態では、３次元表示装置２は、表示パネル５と、バリア６等の光学素子と、取得部３と、コントローラ７と、を備える。表示パネル５は、第１画像と第１画像に対して視差を有する第２画像とを含む混合画像を表示するアクティブエリア５１を含む。アクティブエリア５１は複数のサブピクセルを含む。バリア６等の光学素子は、アクティブエリア５１から射出される画像光の光線方向を規定する。取得部３は、利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置を取得する。コントローラ７は、アクティブエリア５１に混合画像を表示させる。コントローラ７は、利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置に基づいて、第１眼の位置に伝播する画像光を射出するアクティブエリア５１内の第１可視領域を判定し、第２眼の位置に伝播する画像光を射出するアクティブエリア５１内の第２可視領域を判定する。コントローラ７は、サブピクセルの中から第１可視領域に所定割合以上が含まれる第１サブピクセルを判定する。コントローラ７は、サブピクセルの中から第２可視領域に所定割合以上が含まれる第２サブピクセルを判定する。コントローラ７は、第１サブピクセルであって、かつ第２サブピクセルである第３サブピクセルに第３画像を表示させる。かかる構成によれば、３次元表示システム１００は、利用者の観察距離に応じて、表示パネル５に表示させる画像を調整する。これによって、３次元表示装置２は、利用者の観察距離が適視距離でない場合に、利用者の左眼及び右眼が視認する画像を、クロストークが低減されるように制御しうる。したがって、３次元表示装置２は、利用者との距離の変化によらず、利用者に３次元画像を適切に視認させることができる。
【００８３】
本実施形態では、コントローラ７は、利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方の位置に基づいて、利用者の第１眼及び第２眼の少なくとも一方とバリア６等の光学素子との距離を更に判定することができる。かかる構成によれば、コントローラ７は、利用者の観察距離を判定し、利用者の観察距離が適視距離でない場合に、利用者の左眼及び右眼が視認する画像を、クロストークが低減されるように制御しうる。
【００８４】
本実施形態では、コントローラ７は、第３画像の輝度値を所定値以下とすることができる。例えば、第３画像は、輝度値を所定値以下である黒画像とされうる。これによって、利用者の左眼及び右眼が、互いに異なる眼に対応する左眼画像又は右眼画像を視認することを回避することができる。したがって、クロストークが低減されうる。
【００８５】
本実施形態では、コントローラ７は、第３画像の輝度値を、第１画像及び第２画像の輝度値の平均値とすることができる。これによって、利用者の左眼は、右眼画像よりは左眼画像の輝度に近い輝度を有する画像を視認する。利用者の右眼は、左眼画像よりは右眼画像の輝度に近い輝度を有する画像を視認する。したがって、左眼が右眼画像を視認する場合、或いは、右眼が左眼画像を視認する場合に比べて違和感の少ない画像が視認されうる。
【００８６】
本実施形態では、コントローラ７は、第１サブピクセルでなく、かつ第２サブピクセルでない第４サブピクセルに所定値以下の輝度値を有する画像を表示する。このため、第４サブピクセルから画像光が射出されない。したがって、第４サブピクセルから射出された画像光がバリア６を構成する部材などに二次反射されることによって発生した迷光が利用者の眼に到達するのを防ぐことができる。したがって、利用者の左眼及び右眼は、迷光によって干渉されることなく、それぞれ左眼画像及び右眼画像を明確に視認することができる。
【００８７】
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形及び変更が可能である。例えば、実施形態及び実施例に記載の複数の構成ブロックを１つに組合せたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
【００８８】
上述の実施形態では、光学素子がバリア６であるとしたが、これに限られない。例えば、図１４に示すように、３次元表示装置２が備える光学素子は、レンチキュラレンズ９１としてよい。レンチキュラレンズ９１は、垂直方向に延びる複数のシリンドリカルレンズ９２を水平方向に配列して構成される。レンチキュラレンズ９１は、バリア６と同様に、左可視領域５１ａＬのサブピクセルから射出した画像光を、利用者の左眼の位置に到達させるように伝播させる。レンチキュラレンズ９１は、右可視領域５１ａＲのサブピクセルから射出した画像光を、利用者の右眼の位置に到達させるように伝播させる。
【００８９】
上述の実施形態では、３次元表示システム１００において、３次元表示装置２と検出装置１とが別体であるものとして説明したが、これに限られない。例えば、３次元表示装置２は、検出装置１が提供する機能を備えてよい。かかる場合、３次元表示装置２は、利用者の左眼及び右眼の少なくとも一方の位置を検出する。
【００９０】
図１５に示すように、３次元表示システム１００は、ヘッドアップディスプレイシステム４００に搭載されうる。ヘッドアップディスプレイシステム４００は、ＨＵＤ（Head Up Display）４００とも称される。ＨＵＤ４００は、３次元表示システム１００と、光学部材４１０と、被投影面４３０を有する被投影部材４２０とを備える。ＨＵＤ４００は、３次元表示システム１００から射出される画像光を、光学部材４１０を介して被投影部材４２０に到達させる。ＨＵＤ４００は、被投影部材４２０で反射させた画像光を、利用者の左眼及び右眼に到達させる。つまり、ＨＵＤ４００は、破線で示される光路４４０に沿って、３次元表示システム１００から利用者の左眼及び右眼まで画像光を進行させる。利用者は、光路４４０に沿って到達した画像光を、虚像４５０として視認しうる。
【００９１】
図１６に示すように、３次元表示システム１００を含むＨＵＤ４００は、移動体１０に搭載されてよい。ＨＵＤ４００は、構成の一部を、当該移動体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４２０として兼用してよい。構成の一部を当該移動体１０が備える他の装置、部品と兼用する場合、他の構成をＨＵＤモジュール又は３次元表示コンポーネントと呼ばれうる。ＨＵＤ４００、３次元表示システム１００は、移動体１０に搭載されてよい。本開示における「移動体」には、車両、船舶、航空機を含む。本開示における「車両」には、自動車及び産業車両を含むが、これに限られず、鉄道車両及び生活車両、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、及びトロリーバスなど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、農業及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、及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、及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、及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。
【符号の説明】
【００９２】
１                    検出装置
２                    ３次元表示装置
３                    取得部
４                    照射器
５                    表示パネル
６                    バリア
７                    コントローラ
１０                  移動体
５１                  アクティブエリア
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
６１                  遮光面
６２                  透光領域
７０                  視認領域
７１Ａ                光路
７１Ｂ                光路
９１                  レンチキュラレンズ
９２                  シリンドリカルレンズ
１００                ３次元表示システム
４００                ヘッドアップディスプレイシステム
４１０                光学部材
４２０                被投影部材
４３０                被投影面
４４０                光路
４５０                虚像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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