(57)【要約】【課題】ヘッドアップディスプレイにおいて三次元画像を視認する際の快適性を高める【解決手段】表示装置３０は、第１方向および第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有する表示面３２１を備える表示素子と、表示面３２１上の第２方向に延びる複数の帯状領域ごとに、サブピクセル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、光学素子によって光線方向規定された画像光を、表示面の虚像が形成されるように投影する投影光学系２０と、表示面３２１および光学素子を変位させるドライバ３６と、ドライバ３６により表示面３２１および光学素子を変位させるコントローラ３５と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向および前記第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有する表示面を備える表示素子と、
前記表示面上の第２方向に延びる複数の帯状領域ごとに、前記サブピクセル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、
前記光学素子によって光線方向が規定された前記画像光を、前記表示面の虚像が形成されるように投影する投影光学系と、
前記表示面および前記光学素子を前記表示面の法線方向に沿って変位させるドライバと、
前記ドライバにより前記表示面および前記光学素子を変位させるコントローラと、
を備える表示装置。
【請求項２】
前記ドライバは、前記表示面および前記光学素子を固定したステージと該ステージを前記表示面の法線方向に駆動する駆動素子と、を含み、
前記コントローラは、前記駆動素子によって前記ステージを駆動させることにより前記表示面および前記光学素子を変位させる請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
利用者の眼の位置を示す位置情報を受信する通信部を備え、
前記コントローラは、前記通信部により受信した前記眼の位置に基づいて、前記ドライバにより前記表示面および前記光学素子を変位させる請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記利用者の眼に到達する前記画像光の光線方向における、前記眼の位置に基づいて、前記ドライバにより前記表示面および前記光学素子を前記表示面の法線方向に沿って変位させる請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記利用者の眼に到達する前記画像光の前記光線方向に垂直な面内における前記眼の位置に基づいて、前記複数のサブピクセルのそれぞれに左眼に視認させる左眼画像および右眼に視認させる右眼画像のいずれかを表示させるか決定する請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記複数のサブピクセルのうち、一列おきに前記第２方向に連続して配列された複数の列のサブピクセルに前記右眼画像または前記左眼画像のいずれか一方の画像を表示させ、前記複数の列にそれぞれ隣接した他方の一列おきに配列された複数の列のサブピクセルに、前記右眼画像または前記左眼画像のいずれであって前記一方の画像とは異なる画像を表示させる請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
利用者を撮像する撮像装置と、
該撮像装置によって撮像された利用者の眼の位置を示す位置情報を受信する通信部と、第１方向および前記第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有する表示面を有する表示素子と、前記表示面上の第２方向に延びる複数の帯状領域ごとに、前記サブピクセル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、前記光学素子によって光線方向が規定された前記画像光を、前記表示面の虚像が形成されるように投影する投影光学系と、前記表示面および前記光学素子を前記表示面の法線方向に沿って変位させるドライバと、前記ドライバにより前記表示面および前記光学素子を変位させるコントローラと、
を含む表示装置
を備える表示システム。
【請求項８】
利用者を撮像する撮像装置と、
該撮像装置によって撮像された利用者の眼の位置を示す位置情報を受信する通信部と、第１方向および前記第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有する表示面を有する表示素子と、前記表示面上の第２方向に延びる複数の帯状領域ごとに、前記サブピクセル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、前記光学素子によって光線方向が規定された前記画像光を、前記表示面の虚像が形成されるように投影する投影光学系と、前記表示面および前記光学素子を前記表示面の法線方向に沿って変位させるドライバと、前記ドライバにより前記表示面および前記光学素子を変位させるコントローラと、を有する表示装置と、
を含む表示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、表示装置、表示システム、および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、三次元表示を行うために、画像表示パネルから射出された画像光の一部を右眼に到達させ、画像表示パネルから射出された画像光の他の一部を左眼に到達させる光学素子を備える表示装置が知られている（例えば、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２００４−３４３２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の表示装置では、クロストーク、逆視等の正常な画像の認識を妨げる現象が知られる。上述の表示装置がヘッドアップディスプレイとして利用されるにあたって、利用者の眼の位置が所定の位置から移動しても、クロストーク、逆視等の現象を抑えることができれば、三次元画像を視認する際の快適性が高まる。
【０００５】
本開示の目的は、ヘッドアップディスプレイにおいて三次元画像を視認する際の快適性を高める表示装置、表示システム、および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の表示装置は、第１方向および前記第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有する表示面を含む表示素子と、前記表示面上の第２方向に延びる複数の帯状領域ごとに、前記サブピクセル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、前記光学素子によって光線方向が規定された前記画像光を、前記表示面の虚像が形成されるように投影する投影光学系と、前記表示面および前記光学素子を前記表示面の法線方向に沿って変位させるドライバと、前記ドライバにより前記表示面および前記光学素子を変位させるコントローラと、を備える。
【０００７】
本開示の表示システムは、利用者を撮像する撮像装置と、該撮像装置によって撮像された利用者の眼の位置を示す位置情報を受信する通信部と、第１方向および前記第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有する表示面を有する表示素子と、前記表示面上の第２方向に延びる複数の帯状領域ごとに、前記サブピクセル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、前記光学素子によって光線方向が規定された前記画像光を、前記表示面の虚像が形成されるように投影する投影光学系と、前記表示面および前記光学素子を前記表示面の法線方向に沿って変位させるドライバと、前記ドライバにより前記表示面および前記光学素子を変位させるコントローラと、を含む表示装置を備える。
【０００８】
本開示の移動体は、利用者を撮像する撮像装置と、該撮像装置によって撮像された利用者の眼の位置を示す位置情報を受信する通信部と、第１方向および前記第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有する表示面を有する表示素子と、前記表示面上の第２方向に延びる複数の帯状領域ごとに、前記サブピクセル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、前記光学素子によって光線方向が規定された前記画像光を、前記表示面の虚像が形成されるように投影する投影光学系と、前記表示面および前記光学素子を前記表示面の法線方向に沿って変位させるドライバと、前記ドライバにより前記表示面および前記光学素子を変位させるコントローラと、を有する表示装置と、を含む表示システムを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一実施形態によれば、ヘッドアップディスプレイにおいて三次元画像を視認する際の快適性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る移動体に搭載された表示システムを示す図である。
【図２】図２は、図１に示す表示装置の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、図２に示す表示パネルを表示面の法線方向から見た図である。
【図４】図４は、図２に示すパララックスバリアを遮光面の法線方向から見た図である。
【図５】図５は、図２に示す表示パネルおよびパララックスバリアをパララックスバリア側から見た図である。
【図６】図６は眼が視認する第１虚像のサブピクセルを説明するための模式図であり、図６（ａ）は眼が基準位置にある場合の模式図であり、図６（ｂ）はパララックスバリアから眼までの距離が、基準位置における距離より短い場合の模式図であり、図６（ｃ）はパララックスバリアから眼までの距離が、基準位置における距離より長い場合の模式図である。
【図７】図７は眼が視認する第１虚像のサブピクセルを説明するための模式図であり、図７（ａ）は眼が基準位置から眼間距離の１／２、水平方向に移動した場合の模式図であり、図７（ｂ）は眼が基準位置から眼間距離、水平方向に移動した場合の模式図であり、図７（ｃ）は眼が基準位置から眼間距離、水平方向に移動し、右眼画像および左眼画像の位置が変更された場合の模式図であり、図７（ｄ）は、眼が基準位置から眼間距離の２倍、水平方向に移動した場合の模式図である
【図８】図８は、制御部が表示装置を変位させる処理の処理フロー図である。
【図９】図９は、第１の処理の詳細を示す処理フロー図である。
【図１０】図１０は、第２の処理の詳細を示す処理フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
【００１２】
本実施形態に係る表示システム１は、図１に示すように、検出装置２と、投影装置３とを備える。投影装置３は、移動体４に搭載される。例えば、投影装置３は、移動体４のダッシュボードに収容される。
【００１３】
ここで「移動体」は、自動車、鉄道車両、産業車両、および生活車両を含むが、これに限られない。例えば、「移動体」には、滑走路を走行する飛行機を含めてよい。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。軌道車両は、機関車、貨車、客車、路面電車、案内軌道鉄道、ロープウエー、ケーブルカー、リニアモーターカー、およびモノレールを含むがこれに限られず、軌道に沿って進む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。生活車両には、自転車、車いす、乳母車、手押し車、および電動立ち乗り２輪車を含むが、これに限られない。車両の動力機関は、ディーゼル機関、ガソリン機関、および水素機関を含む内燃機関、並びにモーターを含む電気機関を含むが、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、「移動体」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。
【００１４】
検出装置２は、利用者Ｕの眼の位置を検出し、検出した眼の位置を投影装置３に送信する。検出装置２は、例えば、撮像装置を備えてよい。検出装置２が備える撮像装置は、利用者Ｕの眼を被写体とした撮像画像を撮像してよい。検出装置２は、撮影画像から利用者Ｕの眼の位置を検出してよい。検出装置２は、１つの撮像画像から、利用者Ｕの眼の位置を三次元空間の座標として検出してよい。検出装置２は、２つ以上の撮像装置を含んで構成され、各撮像装置が撮像した撮像画像から、利用者Ｕの眼の位置を三次元空間の座標として検出してよい。
【００１５】
検出装置２は、撮像装置を備えず、撮像装置に接続されていてよい。検出装置２は、撮像装置からの信号を入力する入力端子を備えてよい。この場合、撮像装置は、入力端子に直接的に接続されてよい。検出装置２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２は、入力端子に入力された映像信号から利用者Ｕの眼の位置を検出してよい。
【００１６】
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Ｕの頭部の位置を検出し、頭部の位置に基づいて、利用者Ｕの眼の位置を検出してよい。検出装置２は、２つ以上のセンサによって、利用者Ｕの眼の位置を三次元空間の座標として検出してよい。
【００１７】
投影装置３は、例えば移動体４の利用者Ｕに所望の画像の虚像５０を視認させる、ヘッドアップディスプレイの一部として機能する。一実施形態において投影装置３は、移動体４が備えた光学部材４ａの所定領域に向かって、後述する画像光を射出する。射出された画像光は、光学部材４ａの所定領域で反射され、利用者Ｕの眼に到達する。これにより、投影装置３はヘッドアップディスプレイとして機能する。一実施形態において、光学部材４ａはウィンドシールドであってよい。他の実施形態において、光学部材４ａはコンバイナであってよい。
【００１８】
図２を参照して、一実施形態に係る投影装置３について詳細に説明する。投影装置３は、筐体１０と、投影光学系２０と、表示装置３０とを備える。
【００１９】
筐体１０は、投影光学系２０と、表示装置３０とを収容する。筐体１０は、表示装置３０から射出された画像光が、外部に射出するために通過する開口１０ａを画定する。
【００２０】
投影光学系２０は、表示装置３０から射出された画像光を投影して、投影装置３の外部に到達させる。投影装置３の外部に到達した画像光は、図１に示すように移動体４が備えた光学部材４ａの所定領域に到達する。投影光学系２０は、１つ以上のミラーおよびレンズを備えてよい。投影光学系２０がミラーを備える場合、例えば、投影光学系２０が備えるミラーは凹面鏡としてよい。図２において、投影光学系２０は１つのミラーとして表示しているが、投影光学系２０は、１つ以上のミラー、レンズおよびその他の光学素子を組み合わせて構成してよい。図２に示す一点鎖線で示す矢印Ａは、表示装置３０から射出された画像光の一部が、投影光学系２０によって反射され、投影装置３の筐体１０に設けられた開口１０ａを通過し投影装置３の外部まで到達する経路を示す。
【００２１】
表示装置３０は、筐体１０の内部に配置され、画像光を射出する。表示装置３０は、照射器３１と、表示素子である表示パネル３２と、光学素子としてのパララックスバリア３３と、通信部３４と、コントローラ３５と、ドライバ３６とを含んで構成される。
【００２２】
照射器３１は、表示パネル３２の一方の面側に配置され、表示パネル３２を面的に照射する。照射器３１は、光源、導光板、拡散板、拡散シート等を含んで構成されてよい。照射器３１は、光源により照射光を射出し、導光板、拡散板、拡散シート等により照射光を表示パネル３２の面方向に均一化する。そして、照射器３１は均一化された光を表示パネル３２の方に射出する。
【００２３】
表示パネル３２は、例えば透過型の液晶表示パネルなどを採用しうる。表示パネル３２は、板状の面である表示面３２１上に、図３に示されるように、第１方向および第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区画領域を有する。第１方向および第２方向は、それぞれ、利用者Ｕによって表示パネル３２の虚像が視認されるときの、水平方向および垂直方向に対応する。格子状とは、略直交する２方向に沿って平面的に規則的に配列されていることを意味する。区画領域の各々には、１つのサブピクセルが対応する。
【００２４】
各サブピクセルはＲ，Ｇ，Ｂの各色に対応し、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画素と呼びうる。第１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。第２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３２としては、透過型の液晶パネルに限られず、有機ＥＬ等他の表示パネルを使用することもできる。表示パネル３２として、自発光型の表示パネルを使用した場合は、照射器３１は不要となる。
【００２５】
本実施形態の表示パネル３２は、図３に示すように、第２方向に連続して配列された、左眼画像が表示される複数の列のサブピクセルが、第１方向に一列おきに配置される。また、上記複数の列のそれぞれに隣接した、右眼画像が表示される複数の列のサブピクセルが他方の一列おきに配置される。図３において、左眼画像を表示するサブピクセルをＬで図示し、右眼画像を表示するサブピクセルをＲで図示する。本実施形態では、図３に示すように、左眼画像の配置間隔、すなわち、左眼画像の第１方向の長さと右眼画像の第１方向の長さとの合計である画像ピッチをｋとして説明する。また、左眼画像と右眼画像とは第１方向に交互に配置されるため、画像ピッチｋは、右眼画像の配置間隔でもある。
【００２６】
パララックスバリア３３は、サブピクセルから射出された画像光の伝播される光線方向を規定する光学素子である。パララックスバリア３３は、図４に示されるように、表示装置３０上の第２方向に伸びる複数の開口領域３３ｂを有する。開口領域３３ｂは、それぞれのサブピクセルから射出される画像光の伝播方向である光線方向を規定する。サブピクセルから射出される画像光の、右眼および左眼それぞれに視認可能な範囲は、パララックスバリア３３によって定まる。一実施形態において、パララックスバリア３３は、図２に示されるように、表示パネル３２に対して照射器３１の反対側に位置する。パララックスバリア３３は、表示パネル３２の照射器３１側に位置してよい。
【００２７】
具体的には、パララックスバリア３３は、第２方向に帯状に伸びる遮光面３３ａを有する。遮光面３３ａは、パララックスバリア３３の遮光領域を形成する。遮光面３３ａは、サブピクセルから射出される画像光の一部を遮光する。遮光面３３ａは、左眼画像を表示するサブピクセルから射出された画像光のうち、利用者Ｕの右眼に向かう部分を遮光しうる。遮光面３３ａは、右眼画像を表示するサブピクセルから射出された画像光のうち、利用者Ｕの左眼に向かう部分を遮光しうる。複数の遮光面３３ａは、互いに隣接する該遮光面３３ａの間の開口領域３３ｂを規定する。開口領域３３ｂは、遮光面３３ａに比べて光透過率が高い。
【００２８】
開口領域３３ｂは、パララックスバリア３３に入射する光を透過させる部分である。開口領域３３ｂは、第１所定値以上の透過率で可視光領域の光を透過させてよい。第１所定値は、例えば１００％であってよいし、１００％より小さい値であってよい。遮光面３３ａは、パララックスバリア３３に入射する可視光領域の光を遮って透過させない部分である。言い換えれば、遮光面３３ａは、表示装置３０に表示される画像を遮る。遮光面３３ａ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０％であってよいし、０％に近い値であってよい。例えば、第１所定値は５０％以上の値であり、第２所定値は１０％以下の値とすることができる。
【００２９】
開口領域３３ｂと遮光面３３ａとは、第１方向に交互に並ぶ。開口領域３３ｂは、表示面３２１上の第２方向に延びる複数の帯状領域ごとに、サブピクセルから射出される画像光の光線方向を規定する。
【００３０】
パララックスバリア３３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で構成されてよい。この場合、遮光面３３ａは、当該フィルムまたは板状部材で構成される。開口領域３３ｂは、フィルムまたは板状部材に設けられた開口で構成される。フィルムは、樹脂で構成されてよいし、他の材料で構成されてよい。板状部材は、樹脂または金属等で構成されてよいし、他の材料で構成されてよい。パララックスバリア３３は、フィルムまたは板状部材に限られず、他の種類の部材で構成されてよい。パララックスバリア３３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。
【００３１】
パララックスバリア３３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または光の透過率が低い領域を任意の形状に形成してうる。パララックスバリア３３が液晶シャッターで構成される場合、開口領域３３ｂは、第１所定値以上の透過率を有する領域としてよい。パララックスバリア３３が液晶シャッターで構成される場合、遮光面３３ａは、第２所定値以下の透過率を有する領域としてよい。
【００３２】
パララックスバリア３３は、一部のサブピクセルを出射した画像光を、開口領域３３ｂを透過させ、利用者Ｕの左眼の位置に伝播させる。パララックスバリア３３は、他の一部のサブピクセルを出射した画像光を、開口領域３３ｂを透過させ利用者Ｕの右眼の位置に伝播させる。図２に示すように、パララックスバリア３３は、表示パネル３２の表示面３２１から距離ｇ（以降において、「ギャップｇ」という）だけ離れて配置される。
【００３３】
表示パネル３２の表示面３２１から射出された画像光は、一部がパララックスバリア３３を透過し、投影光学系２０を介して光学部材４ａに到達する。さらに画像光は光学部材４ａに反射されて利用者Ｕの眼に到達する。これにより、利用者Ｕの眼は光学部材４ａの前方に表示パネル３２の虚像である第１虚像５１を認識する。本願において前方は、利用者Ｕからみて光学部材４ａの方向である。前方は、移動体４の通常移動する方向である。また、パララックスバリア３３は、光学部材４ａの前方であって第１虚像５１の光学部材４ａ側に第２虚像５２をつくる。図５に示すように、利用者Ｕは、見かけ上、第１虚像５１の位置に表示パネルが存在し、第２虚像５２の位置にパララックスバリアが存在するかのように、画像を視認しうる。図５は、利用者Ｕから観察しうる表示パネル３２の第１虚像５１の各サブピクセルを示す。符号Ｌが付されたサブピクセルは左眼画像を表示し、符号Ｒが付されたサブピクセルは右眼画像を表示する。さらに、図５は、利用者Ｕの左眼から観察される第２虚像５２の開口領域５２２および遮光面５２１を示す。利用者Ｕの左眼は、開口領域５２２に重なる符号Ｌが付された左眼画像を表示するサブピクセルを視認し、遮光面５２１に重なる符号Ｒが付された右眼画像を表示するサブピクセルを視認しない。一方、利用者Ｕの右眼から観察したとき、開口領域５２２は符号Ｒが付された右眼画像を表示するサブピクセルに重なり、遮光面５２１は符号Ｌが付された左眼画像を表示するサブピクセルに重なる。これにより、利用者Ｕの右眼は、右眼画像を視認し左眼画像を視認しない。
【００３４】
ここで、パララックスバリア３３の虚像である第２虚像５２と利用者Ｕの眼との間の見かけ上の適視距離Ｄ（以降、単に「適視距離Ｄ」という）について、図６を参照して説明する。図６は、表示パネル３２の虚像である第１虚像５１から利用者Ｕまでの見かけ上の光学系といえる。図６には、第１虚像５１と、第２虚像５２と、利用者Ｕの眼とが示されている。説明の便宜上、図６に記載の位置関係を用いて以降の説明がなされるが、実際の、第１虚像５１と第２虚像５２との距離に対する第２虚像５２と利用者Ｕとの眼との距離の比は、図６に示される距離の比より遥かに大きい。
【００３５】
適視距離Ｄは、左眼画像から射出された画像光が開口領域３３ｂを透過して左眼に到達するように配置された状態での、第２虚像５２と利用者Ｕの眼との間の距離である。適視距離Ｄは、図６に示されるように、利用者Ｕの眼間距離Ｅ、第２虚像５２のピッチＢｐｖ、第２虚像５２と第１虚像５１との間の距離ｇｖ（以降「虚像ギャップｇｖ」という）、および、第１虚像５１の画像ピッチｋｖとの関係で定まりうる。
【００３６】
第２虚像５２と利用者Ｕの眼との間の距離ｄが適視距離Ｄでない場合、利用者Ｕの眼に認識される画像が不適切となることがある。
【００３７】
例えば、図６（ｂ）に示すように、第２虚像５２と利用者Ｕの眼との間の距離ｄが適視距離Ｄより小さい場合、表示パネル３２の虚像である第１虚像５１上で、パララックスバリア３３の虚像である第２虚像５２の開口領域５２２を通して視認できる領域５１１は、図６（ａ）に示す第２虚像５２の開口領域５２２を通して視認できる領域５１１より広い。このため、少なくとも一部の右眼画像から射出された光が左眼に到達する。これにより、利用者Ｕの眼にはクロストークが発生する。
【００３８】
また、図６（ｃ）に示すように、表示パネル３２と利用者Ｕの眼との間の距離ｄが適視距離Ｄより大きい場合、表示パネル３２の虚像である第１虚像５１上で、パララックスバリア３３の虚像である第２虚像５２の開口領域５２２を通して視認できる領域５１１は、図６（ａ）に示す第２虚像５２の開口領域５２２を通して視認できる領域５１１より狭い。このため、利用者Ｕの眼に到達する画像光の光量は少なくなる。この場合も、左眼によって観察される光線に右眼画像の一部が混じり、右眼によって観察される光線に左眼画像の一部が混じる。
【００３９】
本実施形態では、このようなクロストークの発生を抑えるために、コントローラ３５が表示装置３０の位置を変位させる。コントローラ３５による処理の詳細については、追って詳細に説明する。
【００４０】
図２に戻って、通信部３４は、検出装置２から眼の位置を示す位置情報を受信する通信インタフェースである。通信部３４は、物理コネクタ、および無線通信機が採用できる。物理コネクタは、電気信号による伝送に対応した電気コネクタ、光信号による伝送に対応した光コネクタ、および電磁波による伝送に対応した電磁コネクタが含まれる。電気コネクタには、ＩＥＣ６０６０３に準拠するコネクタ、ＵＳＢ規格に準拠するコネクタ、ＲＣＡ端子に対応するコネクタ、EIAJ CP-1211Aに規定されるＳ端子に対応するコネクタ、EIAJ RC-5237に規定されるＤ端子に対応するコネクタ、ＨＤＭＩ（登録商標）規格に準拠するコネクタ、およびＢＮＣを含む同軸ケーブルに対応するコネクタを含む。光コネクタは、IEC 61754に準拠する種々のコネクタを含む。無線通信機は、Bluetooth（登録商標）、およびIEEE802.11を含む各規格に準拠する無線通信機を含む。無線通信機は、少なくとも１つのアンテナを含む。
【００４１】
コントローラ３５は、ドライバ３６に接続され、該ドライバ３６を制御する。コントローラ３５は、例えばプロセッサとして構成される。コントローラ３５は、１以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、および特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでよい。コントローラ３５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３５は、記憶部を備え、記憶部に各種情報、または表示システム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３５のワークメモリとして機能してよい。
【００４２】
コントローラ３５は、上述のように、クロストークの発生を抑えるために、利用者Ｕの眼の位置に基づいて表示装置３０を変位させる。コントローラ３５は、通信部３４が位置情報を受信すると、利用者Ｕの眼に到達する画像光の光線方向（以降、「奥行方向」という）における眼の位置に基づいて、表示装置３０を変位させる第１の処理を行う。ここで、第１の処理について詳細に説明する。
【００４３】
コントローラ３５は、クロストークの発生を抑えるように、ドライバ３６を制御して、表示パネル３２の第１虚像５１とパララックスバリア３３の第２虚像５２との位置を変位させる。このため、コントローラ３５は、表示装置３０を表示面３２１の法線方向に沿って変位させる。このとき、表示装置３０は、表示パネル３２とパララックスバリア３３との互いの相対的な位置関係が固定された状態で変位してよい。本実施形態では、表示装置３０が変位するということは、少なくとも表示パネル３２およびパララックスバリア３３が変位することを示す。
【００４４】
具体的には、コントローラ３５は、利用者Ｕの眼が光学部材４ａに近づく方向に変位すると、ドライバ３６を制御して、表示装置３０を投影光学系２０から離れるように変位させる。第１虚像５１および第２虚像５２は、投影光学系２０によって拡大されるため、表示パネル３２およびパララックスバリア３３の変位に伴って変位する第１虚像５１および第２虚像５２の変位量は、表示パネル３２およびパララックスバリア３３の変位量に比べて大きい。したがって、コントローラ３５ａは、利用者Ｕの眼と第２虚像５２との距離が見かけ上の適視距離をように、利用者Ｕの眼の変位量より少ない変位量で表示装置３０を投影光学系２０から離れるように変位させる。
【００４５】
また、コントローラ３５は、利用者Ｕの眼が光学部材４ａから離れる方向に変位すると、ドライバ３６を制御して、表示装置３０を投影光学系２０に近づけるように変位させる。このとき、コントローラ３５は、利用者Ｕの眼と第２虚像５２との距離が見かけ上の適視距離を保つ方向に、利用者Ｕの眼の変位量より少ない変位量で表示装置３０を投影光学系２０に近づくように変位させる。
【００４６】
ドライバ３６は、上述したコントローラ３５の制御に基づいて表示装置３０を変位させる。ドライバ３６は、図２に示すように、例えば、ステージ３６ａ、モーター（駆動素子）３６ｂ等を含んで構成される。ステージ３６ａは、筐体１０内において画像光の光路を妨げない位置に配置される。ステージ３６ａには、少なくとも表示パネル３２とパララックスバリア３３とが固定して取り付けられる。モーター３６ｂは、表示面３２１の法線方向に沿ってステージ３６ａが変位するようステージ３６ａを駆動する。これにより、ステージ３６ａに固定された表示パネル３２とパララックスバリア３３は、ステージ３６ａの変位とともに変位する。
【００４７】
また、コントローラ３５は、奥行方向に垂直な面内での眼の位置に基づいて、各サブピクセルに右眼画像および左眼画像のいずれを表示させる第２の処理を行う。ここで、第２の処理について詳細に説明する。
【００４８】
コントローラ３５は、検出装置２によって検出された利用者Ｕの眼の、奥行方向に垂直な面内における位置の、基準位置からの水平方向への変位を用いて、左眼画像を表示するサブピクセル、および右眼画像を表示するサブピクセルをそれぞれ決定する。基準位置とは、左眼の場合、表示パネル３２とパララックスバリア３３とが所定の位置関係にある状態において、表示パネル３２上の左眼画像からの画像光が左眼に到達し、右眼画像からの画像光がパララックスバリア３３に遮光されて左眼に到達しない位置である。また、右眼の場合、表示パネル３２上の右眼画像からの画像光が右眼に到達し、左眼画像からの画像光がパララックスバリア３３に遮光されて右眼に到達しない位置である。以降において、左眼の基準位置は左基準位置ＬＳＰ、右眼の基準位置は右基準位置ＲＳＰとされる。
【００４９】
以降の説明においては、コントローラ３５が左眼の位置の、左基準位置ＬＳＰからの変位に基づき、左眼画像を表示するサブピクセルを決定する方法について説明する。コントローラ３５が右眼の位置の、右基準位置ＲＳＰからの変位を用いて右眼画像を表示するサブピクセルを決定する方法も同様である。
【００５０】
利用者Ｕの左眼が左基準位置ＬＳＰから水平方向に変位した位置にある場合に認識する虚像について説明する。既に図３を参照して説明したように、左眼画像は一列おきに第２方向に連続して配列された複数の列のサブピクセルそれぞれに表示され、右眼画像は複数の列にそれぞれ隣接した他方の一列おきに配列された複数の列のサブピクセルそれぞれに表示されている。また、右眼画像が表示されるサブピクセルの反対側で隣接するサブピクセルには左眼画像が表示され、これが繰り返される。以降においては、所定の列、および該所定の列に一列おきに配置される列を第１列群という。また、第１列群に隣接して配置される列を第２列群という。図３においては、第１列群のサブピクセルに左眼画像が表示され、第２列群のサブピクセルに右眼画像が表示されている。
【００５１】
利用者Ｕの左眼が左基準位置ＬＳＰにある場合、左眼画像から射出された画像光がパララックスバリア３３の開口領域３３ｂを透過して、光学部材４ａで反射されて左眼に到達する。これにより、図６（ａ）に示したように、利用者Ｕの左眼は、符号Ｌで示す左眼画像の虚像を視認する。同様にして、右眼画像から射出された画像光がパララックスバリア３３の開口領域３３ｂを透過して、光学部材４ａで反射されて右眼に到達する。これにより、利用者Ｕの右眼は、符号Ｒで示す右眼画像の虚像を視認する。
【００５２】
図７（ａ）に示されるように、利用者Ｕの左眼が左基準位置ＬＳＰから眼間距離Ｅの１／２、変位していると、第１列群に表示された左眼画像の一部から射出された画像光と第２列群に表示された右眼画像の一部から射出された画像光とが左眼に到達する。同様にして、第１列群に表示された左眼画像の一部から射出された画像光と第２列群に表示された右眼画像の一部から射出された画像光とが右眼に到達する。これにより、利用者Ｕの左眼は符号Ｒで示す右眼画像の虚像の一部と、符号Ｌで示す左眼画像の虚像の一部とを視認する。すなわち、クロストークが発生し、利用者Ｕは正常な立体画像を認識することが困難となる。
【００５３】
図７（ｂ）に示されるように、利用者Ｕの左眼が左基準位置ＬＳＰから眼間距離Ｅ、変位していると、第１列群に表示された左眼画像から射出された画像がパララックスバリア３３の開口領域３３ｂを透過して右眼に到達する。また、第２列群に表示された左眼画像から射出された右眼画像から射出された画像がパララックスバリア３３の開口領域３３ｂを透過して左眼に到達する。これにより、利用者Ｕの左眼は符号Ｒで示す右眼画像の虚像を視認し、右眼は符号Ｌで示す左眼画像の虚像を視認する。すなわち、いわゆる逆視という状態が発生し、利用者Ｕは、正常な立体画像を認識することが困難となる。
【００５４】
そこで、コントローラ３５は、表示面３２１の第１列群のサブピクセルに右眼画像を表示させ、第２列群のサブピクセルに左眼画像を表示させる。これにより、左眼画像から射出された画像がパララックスバリア３３の開口領域３３ｂを透過して左眼に到達する。また、右眼画像から射出された画像がパララックスバリア３３の開口領域３３ｂを透過して右眼に到達する。この場合、図７（ｃ）に示されるように、利用者Ｕの左眼は符号Ｌで示す左眼画像の虚像を視認し、右眼は符号Ｒで示す右眼画像の虚像を視認する。そのため、逆視の状態が解消され、利用者Ｕは、正常な立体画像を認識することができる。
【００５５】
また、図７（ｄ）に示されるように、利用者Ｕの左眼が左基準位置ＬＳＰから眼間距離Ｅの２倍、変位していると、第１列群に表示された左眼画像から射出された画像がパララックスバリア３３の開口領域３３ｂを透過して左眼に到達する。また、第２列群に表示された左眼画像から射出された右眼画像から射出された画像がパララックスバリア３３の開口領域３３ｂを透過して左眼に到達する。これにより、利用者Ｕの左眼は符号Ｌで示す左眼画像の虚像を視認し、右眼は符号Ｒで示す右眼画像の虚像を視認する。このときクロストークは発生せず、利用者Ｕは、正常な立体画像を認識することができる。
【００５６】
したがって、コントローラ３５は、クロストークおよび逆視を抑えるために、利用者Ｕの眼の位置に基づいて、表示パネル３２の各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るかを決定する。以降において、コントローラ３５が左眼の位置に基づいて画像を表示させる方法が説明されるが、右眼の位置に基づいて画像を表示される方法も同様である。
【００５７】
コントローラ３５は、第１列群からの画像光より第２列群からの画像光が多く到達する位置に左眼がある場合、第２列群に左眼画像を表示させる。
【００５８】
具体的には、左眼の位置が基準位置から距離Ｅ／２以上、３Ｅ／２未満、水平方向に変位した位置である場合、左眼画像には、第２列群のサブピクセルから射出された画像光が、第１列群のサブピクセルから射出された画像光より多く到達する。そのため、コントローラ３５は、第２列群のサブピクセルに左眼画像を、第１列群のサブピクセルに右眼画像を表示させる。
【００５９】
また、左眼の位置が基準位置から３Ｅ／２以上、５Ｅ／２未満、水平方向に変位した位置である場合、左眼画像には、第１列群のサブピクセルから射出された画像光が、第２列群のサブピクセルから射出された画像光より多く到達する。そのため、コントローラ３５は、第１列群のサブピクセルに左眼画像を、第２列群のサブピクセルに右眼画像を表示させる。
【００６０】
同様にして、左眼の位置が基準位置から所定の距離範囲に、水平方向に変位した位置である場合、左眼画像には、第２列群のサブピクセルから射出された画像光が、第１列群のサブピクセルから射出された画像光より多く到達する。所定の距離範囲とは、（４ｋ−３）×Ｅ／２以上、（４ｋ−１）×Ｅ／２未満（ｋは整数）である。この場合、コントローラ３５は、第２列群のサブピクセルに左眼画像を、第１列群のサブピクセルに右眼画像を表示させる。
【００６１】
また、同様にして、左眼の位置が基準位置から所定の距離範囲でない距離、水平方向に変位した位置である場合、左眼画像には、第１列群のサブピクセルから射出された画像光が、第２列群のサブピクセルから射出された画像光より多く到達する。この場合、コントローラ３５は、第１列群のサブピクセルに左眼画像を、第２列群のサブピクセルに右眼画像を表示させる。
【００６２】
続いて、本実施形態のコントローラ３５が表示装置３０を変位させる処理について、図８を参照して説明する。コントローラ３５は、通信部３４が利用者Ｕの眼の位置を示す位置情報を受信すると、本処理を開始する。
【００６３】
まず、コントローラ３５は、検出装置２によって検出され、通信部３４によって受信された位置情報を取得する（ステップＳ１）。
【００６４】
ステップＳ１で位置情報が取得されると、コントローラ３５は、奥行方向における左眼の位置に基づいて第１の処理を行う（ステップＳ２）。ここで、図９を参照して第１の処理の詳細が説明される。
【００６５】
第１の処理において、コントローラ３５は、利用者Ｕの眼に到達する画像光の光線方向における該利用者Ｕの眼の位置の、基準位置からの方向および変位量に基づいて、表示装置３０の変位方向および変位量を決定する（ステップＳ２１）。コントローラ３５は、奥行き方向における利用者の眼の位置に応じた適切な表示装置３０の変位量を、予めメモリにテーブルとして記憶し、このテーブルに基づいて変位量を決定してよい。
【００６６】
ステップＳ２１で表示装置３０の変位方向が決定されると、コントローラ３５は、ドライバ３６が、決定された方向に表示装置３０を決定された変位量で変位させるように制御する（ステップＳ２２）。
【００６７】
ステップＳ２で第１の処理が行われると、コントローラ３５は、奥行方向に垂直な面内における眼の位置に基づいて第２の処理を行う（ステップＳ３）。以下に、図１０を参照して第２の処理の詳細について説明する。
【００６８】
第２の処理において、コントローラ３５は、左眼の位置が基準位置から所定の距離範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。
【００６９】
ステップＳ３１で、左眼の位置が基準位置から所定の距離範囲内であると、コントローラ３５は、第１列群のサブピクセルに右眼画像を表示させ、第２列群のサブピクセルに左眼画像を表示させる（ステップＳ３２）。
【００７０】
ステップＳ３１で、左眼の位置が基準位置から距離範囲内でないと、コントローラ３５は、第１列群のサブピクセルに左眼画像を表示させ、第２列群のサブピクセルに右眼画像を表示させる（ステップＳ３３）。
【００７１】
ステップＳ３で第２の処理が行われると、ステップＳ１に戻って、コントローラ３５は、再び通信部３４が受信した位置情報を取得し、以降の処理を繰り返す。
【００７２】
以上、本実施形態によれば、表示装置３０は、表示パネル３２とパララックスバリア３３とを、相対的な位置関係を維持しながら表示面３２１の法線方向に沿って変位させる。そのため、利用者Ｕが奥行方向に移動したときに発生するクロストークを抑えることができる。
【００７３】
また、本実施形態によれば、眼の位置に基づいて、ドライバ３６により表示パネル３２およびパララックスバリア３３を変位させる。このため、クロストークを増加させることなく、確実に低減することができる。
【００７４】
また、本実施形態によれば、奥行方向に垂直な面内における眼の位置に基づいて、複数のサブピクセルのそれぞれに右眼画像または左眼画像のいずれを表示させるか決定する。このため、利用者Ｕの右眼が視認するサブピクセルに右眼画像を表示させ、左眼が視認するサブピクセルに左眼画像を表示させることができ、クロストークおよび逆視の発生を抑えることができる。
【００７５】
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換ができることは当業者に明らかである。従って、本開示は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを１つに組合せたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
【００７６】
また、上述の実施形態において、コントローラ３５は、第１の処理を行ってから第２の処理を行ったがこれに限られない。例えば、コントローラ３５は、第２の処理を行ってから第１の処理を行ってよい。また、コントローラ３５は、第１の処理および第２の処理のいずれかのみを行ってよい。
【００７７】
また、上述の実施形態において、サブピクセル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しては、パララックスバリアに限られず、レンチキュラーレンズ等をもちいることができる。レンチキュラーレンズは、第２方向に延びるシリンドリカルレンズが、第１方向に配列された構造としうる。「第２方向に延びる複数の帯状領域」は、第１方向に延びる部位を含みうる。「第２方向に延びる複数の帯状領域」は、第１方向に平行な場合は含まれない。「第２方向に延びる複数の帯状領域」は、第２方向に対して斜めに延びうる。
【符号の説明】
【００７８】
１              表示システム
２              検出装置
３              投影装置
４              移動体
４ａ            光学部材
１０            筐体
１０ａ          開口
２０            投影光学系
３０            表示装置
３１            照射器
３２            表示パネル
３２１          表示面
３３            パララックスバリア
３３ａ          遮光面
３３ｂ          開口領域
３４            通信部
３５            コントローラ
３６            ドライバ
３６ａ          ステージ
３６ｂ          モーター
５０            虚像
５１            第１虚像
５２            第２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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