(57)【要約】  画像表示装置は、表示パネルと、光学素子と、取得部と、コントローラとを含む。コントローラは、サブピクセルに表示される画像を、左眼画像と右眼画像との間で切り替えることができるように構成される。表示パネルは、ｘ方向の幅の異なる赤色および緑色のサブピクセルを含む。コントローラは、複数のサブピクセルをグループとして制御するように構成され、且つ、１つのグループに属する一つの赤色のサブピクセルが表示する画像を左眼画像から右眼画像に変更する際に、同一のグループに属する他の一つの赤色のサブピクセルが表示する画像を左眼画像から右眼画像に変更するように構成される。
2020004276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の視差方向に対応する第１方向および該第１方向に交わる第２方向に沿って格子配列される複数のサブピクセルを含む表示パネルと、
前記表示パネルに表示される画像の光線方向を規定するように構成される光学素子と、
前記利用者の第１眼の第１位置と該第１眼とは異なる第２眼の第２位置とを取得するように構成される取得部と、
前記第１位置および前記第２位置に基づいて、前記利用者の前記第１眼に視認させる第１画像と、前記利用者の前記第２眼に視認させる第２画像とを表示する表示位置を前記複数のサブピクセルに含まれるサブピクセルごとに切り替え可能に構成されるコントローラと、を備え、
前記複数のサブピクセルは、第１色の光を発するように構成される複数の第１サブピクセルと、前記第１色と異なる第２色の光を発するように構成される複数の第２サブピクセルとを含み、
前記第１サブピクセルと前記第２サブピクセルとは、前記第１方向に沿う長さが異なり、
前記コントローラは、
複数の前記第１サブピクセルおよび複数の前記第２サブピクセルを含む複数の前記サブピクセルをグループとして制御するように構成され、且つ、
前記グループに属する一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第１画像から前記第２画像に変更する際に、前記グループに属する他の一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第２画像から前記第１画像に変更するように構成される、画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記光学素子は、前記第１方向に沿って並ぶ、前記光線方向を規定するように構成される複数の光学要素を含む、画像表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像表示装置であって、
前記光学要素は、視差バリアを構成するスリット状の減光領域である、画像表示装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の画像表示装置であって、
前記光学要素は、前記表示パネルと対向して配置され、前記第１方向および前記第２方向と交わる第３方向に沿って延びる、画像表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像表示装置であって、
前記表示パネルは、それぞれ前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルを含む所定数のサブピクセルから構成される複数のピクセルを含み、
前記第３方向は、前記第１方向にａピクセル進む間に前記第２方向にｂピクセル進む方向であり、
ａおよびｂは互いに素となる０以外の整数である、画像表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像表示装置であって、
前記利用者の眼が配置される適視距離の点から射影される前記光学要素の前記表示パネル上の前記第１方向のピッチは、前記複数のピクセルの異なる２つの頂点を通る前記第３方向に延びる２つの直線間の前記第１方向の距離により規定される、画像表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
前記グループに属する複数のサブピクセルは、前記第１方向および前記第２方向に沿って面的に拡がっている、画像表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の画像表示装置であって、
前記コントローラは、
前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第１画像から前記第２画像に第１タイミングで変更するように構成され、且つ、
前記第２サブピクセルが表示する画像を前記第１画像から前記第２画像に第２タイミングで変更するように構成され、
前記第１タイミングは、前記第２タイミングと異なるタイミングである、画像表示装置。
【請求項９】
利用者の視差方向に対応する第１方向および該第１方向に交わる第２方向に沿って格子配列される複数のサブピクセルを含む表示パネルと、
前記表示パネルに表示される画像の光線方向を規定するように構成される光学素子と、
前記利用者の第１眼の第１位置と該第１眼とは異なる第２眼の第２位置とを検出可能に構成される検出装置と、
前記検出装置により検出された前記第１位置および前記第２位置に基づいて、前記利用者の前記第１眼に視認させる第１画像と、前記利用者の前記第２眼に視認させる第２画像とを表示する表示位置を前記複数のサブピクセルに含まれるサブピクセルごとに切り替え可能に構成されるコントローラと、を備え、
前記複数のサブピクセルは、第１色の光を発するように構成される複数の第１サブピクセルと、前記第１色と異なる第２色の光を発するように構成される複数の第２サブピクセルとを含み、
前記第１サブピクセルと前記第２サブピクセルとは、前記第１方向に沿う長さが異なり、
前記コントローラは、
複数の前記第１サブピクセルおよび複数の前記第２サブピクセルを含む複数の前記サブピクセルをグループとして制御するように構成され、且つ、
前記グループに属する一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第１画像から前記第２画像に変更する際に、前記グループに属する他の一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第２画像から前記第１画像に変更するように構成される、画像表示システム。
【請求項１０】
利用者の視差方向に対応する第１方向および該第１方向に交わる第２方向に沿って格子配列される複数のサブピクセルを含む表示パネルと、
前記表示パネルに表示される画像の光線方向を規定するように構成される光学素子と、
前記利用者の第１眼の第１位置と該第１眼とは異なる第２眼の第２位置とを検出可能に構成される検出装置と、
前記検出装置により検出された前記第１位置および前記第２位置に基づいて、前記利用者の前記第１眼に視認させる第１画像と、前記利用者の前記第２眼に視認させる第２画像とを表示する表示位置を前記複数のサブピクセルに含まれるサブピクセルごとに切り替え可能に構成されるコントローラと、
前記表示パネルおよび前記光学素子の前記利用者の眼の配置される側に配置された、前記表示パネルの虚像を投影するように構成される光学系と、を備え、
前記複数のサブピクセルは、第１色の光を発するように構成される複数の第１サブピクセルと、前記第１色と異なる第２色の光を発するように構成される複数の第２サブピクセルとを含み、
前記第１サブピクセルと前記第２サブピクセルとは、前記第１方向に沿う長さが異なり、
前記コントローラは、
複数の前記第１サブピクセルおよび複数の前記第２サブピクセルを含む複数の前記サブピクセルをグループとして制御するように構成され、且つ、
前記グループに属する一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第１画像から前記第２画像に変更する際に、前記グループに属する他の一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第２画像から前記第１画像に変更するように構成される、ヘッドアップディスプレイ。
【請求項１１】
利用者の視差方向に対応する第１方向および該第１方向に交わる第２方向に沿って格子配列される複数のサブピクセルを含む表示パネルと、前記表示パネルに表示される画像の光線方向を規定するように構成される光学素子と、前記利用者の第１眼の第１位置と該第１眼とは異なる第２眼の第２位置とを検出可能に構成される検出装置と、前記検出装置により検出された前記第１位置および前記第２位置に基づいて、前記利用者の前記第１眼に視認させる第１画像と、前記利用者の前記第２眼に視認させる第２画像とを表示する表示位置を前記複数のサブピクセルに含まれるサブピクセルごとに切り替え可能に構成されるコントローラと、前記表示パネルおよび前記光学素子の前記利用者の眼の配置される側に配置された、前記表示パネルの虚像を投影するように構成される光学系とを含み、前記複数のサブピクセルは、第１色の光を発するように構成される複数の第１サブピクセルと、前記第１色と異なる第２色の光を発するように構成される複数の第２サブピクセルとを含み、前記第１サブピクセルと前記第２サブピクセルとは、前記第１方向に沿う長さが異なり、前記コントローラは、複数の前記第１サブピクセルおよび複数の前記第２サブピクセルを含む複数の前記サブピクセルをグループとして制御するように構成され、且つ、前記グループに属する一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第１画像から前記第２画像に変更する際に、前記グループに属する他の一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第２画像から前記第１画像に変更するように構成されるヘッドアップディスプレイを備える移動体。
【請求項１２】
取得部により利用者の第１眼の第１位置と該第１眼とは異なる第２眼の第２位置を取得し、
コントローラにより、前記第１位置および前記第２位置に基づいて、表示パネルに含まれる利用者の視差方向に対応する第１方向および該第１方向に交わる第２方向に沿って格子配列される複数のサブピクセルのそれぞれに、第１画像および第２画像を表示し、
光学素子により、前記第１画像を前記利用者の第１眼に到達させ、前記第２画像を前記利用者の第２眼に到達させる、画像表示方法において、
前記複数のサブピクセルは、第１色の光を発するように構成される複数の第１サブピクセルと、前記第１色と異なる第２色の光を発するように構成される複数の第２サブピクセルとを含み、前記第１サブピクセルと前記第２サブピクセルとは、前記第１方向に沿う長さが異なり、
前記コントローラは、複数の前記第１サブピクセルおよび複数の前記第２サブピクセルを含む複数の前記サブピクセルをグループとして制御するように構成され、且つ、前記グループに属する一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第１画像から前記第２画像に変更する際に、前記グループに属する他の一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第２画像から前記第１画像に変更するように構成される、画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１８年６月２６日に出願された日本国特許出願２０１８−１２１０７７号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、画像表示装置、画像表示システム、ヘッドアップディスプレイ、移動体および画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
水平および垂直方向に配列されたサブピクセルを有する表示パネルと、サブピクセルの対角線方向に延びる複数の帯状の視差バリアを用いて、左右の眼に視差画像を到達させ、３次元画像を表示する画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。視差バリアが対角線方向に延びることは、モアレ等の発生を低減することに寄与する。従来の３次元表示を行う画像表示装置では、左右の眼の視差方向のサブピクセルの長さは、等幅であることを前提としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０３６２７４０号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本開示の一実施形態に係る画像表示装置は、表示パネルと、光学素子と、取得部と、コントローラとを含む。表示パネルは、利用者の視差方向に対応する第１方向および該第１方向に交わる第２方向に沿って格子配列される複数のサブピクセルを含む。光学素子は、前記表示パネルに表示される画像の光線方向を規定するように構成される。取得部は、前記利用者の第１眼の第１位置と該第１眼とは異なる第２眼の第２位置とを取得するように構成される。コントローラは、前記第１位置および前記第２位置に基づいて、第１画像と第２画像とを表示する表示位置を前記複数のサブピクセルに含まれるサブピクセルごとに切り替え可能に構成される。前記第１画像は、前記利用者の前記第１眼に視認させる画像である。前記第２画像は、前記利用者の前記第２眼に視認させる画像である。前記複数のサブピクセルは、第１色の光を発するように構成される複数の第１サブピクセルと、前記第１色と異なる第２色の光を発するように構成される複数の第２サブピクセルとを含み、前記第１サブピクセルと前記第２サブピクセルとは、前記第１方向に沿う長さが異なる。前記コントローラは、複数の前記第１サブピクセルおよび複数の前記第２サブピクセルを含む複数の前記サブピクセルをグループとして制御するように構成される。前記コントローラは、前記グループに属する一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第１画像から前記第２画像に変更する際に、前記グループに属する他の一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第２画像から前記第１画像に変更するように構成される。
【０００６】
本開示の一実施形態に係る画像表示システムは、表示パネルと、光学素子と、検出装置と、コントローラとを含む。表示パネルは、利用者の視差方向に対応する第１方向および該第１方向に交わる第２方向に沿って格子配列される複数のサブピクセルを含む。光学素子は、前記表示パネルに表示される画像の光線方向を規定するように構成される。検出装置は、前記利用者の第１眼の第１位置と該第１眼とは異なる第２眼の第２位置とを検出可能に構成される。コントローラは、前記検出装置により検出された前記第１位置および前記第２位置に基づいて、第１画像と第２画像とを表示する表示位置を前記複数のサブピクセルに含まれるサブピクセルごとに切り替え可能に構成される。前記第１画像は、前記利用者の前記第１眼に視認させる画像である。前記第２画像は、前記利用者の前記第２眼に視認させる画像である。前記複数のサブピクセルは、第１色の光を発するように構成される複数の第１サブピクセルと、前記第１色と異なる第２色の光を発するように構成される複数の第２サブピクセルとを含み、前記第１サブピクセルと前記第２サブピクセルとは、前記第１方向に沿う長さが異なる。前記コントローラは、複数の前記第１サブピクセルおよび複数の前記第２サブピクセルを含む複数の前記サブピクセルをグループとして制御するように構成される。前記コントローラは、前記グループに属する一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第１画像から前記第２画像に変更する際に、前記グループに属する他の一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第２画像から前記第１画像に変更するように構成される。
【０００７】
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、光学素子と、検出装置と、コントローラと、光学系とを含む。表示パネルは、利用者の視差方向に対応する第１方向および該第１方向に交わる第２方向に沿って格子配列される複数のサブピクセルを含む。光学素子は、前記表示パネルに表示される画像の光線方向を規定するように構成される。検出装置は、前記利用者の第１眼の第１位置と該第１眼とは異なる第２眼の第２位置とを検出可能に構成される。コントローラは、前記検出装置により検出された前記第１位置および前記第２位置に基づいて、第１画像と第２画像とを表示する表示位置を前記複数のサブピクセルに含まれるサブピクセルごとに切り替え可能に構成される。前記第１画像は、前記利用者の前記第１眼に視認させる画像である。前記第２画像は、前記利用者の前記第２眼に視認させる画像である。光学系は、前記表示パネルおよび前記光学素子の前記利用者の眼の配置される側に配置された、前記表示パネルの虚像を投影するように構成される。前記複数のサブピクセルは、第１色の光を発するように構成される複数の第１サブピクセルと、前記第１色と異なる第２色の光を発するように構成される複数の第２サブピクセルとを含み、前記第１サブピクセルと前記第２サブピクセルとは、前記第１方向に沿う長さが異なる。前記コントローラは、複数の前記第１サブピクセルおよび複数の前記第２サブピクセルを含む複数の前記サブピクセルをグループとして制御するように構成される。前記コントローラは、前記グループに属する一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第１画像から前記第２画像に変更する際に、前記グループに属する他の一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第２画像から前記第１画像に変更するように構成される。
【０００８】
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。ヘッドアップディスプレイは、表示パネルと、光学素子と、検出装置と、コントローラと、光学系とを含む。表示パネルは、利用者の視差方向に対応する第１方向および該第１方向に交わる第２方向に沿って格子配列される複数のサブピクセルを含む。光学素子は、前記表示パネルに表示される画像の光線方向を規定するように構成される。検出装置は、前記利用者の第１眼の第１位置と該第１眼とは異なる第２眼の第２位置とを検出するように構成される。コントローラは、前記検出装置により検出された前記第１位置および前記第２位置に基づいて、第１画像と第２画像とを表示する表示位置を前記複数のサブピクセルに含まれるサブピクセルごとに切り替え可能に構成される。前記第１画像は、前記利用者の前記第１眼に視認させる画像である。前記第２画像は、前記利用者の前記第２眼に視認させる画像である。光学系は、前記表示パネルおよび前記光学素子の前記利用者の眼の配置される側に配置された、前記表示パネルの虚像を投影するように構成される。前記複数のサブピクセルは、第１色の光を発するように構成される複数の第１サブピクセルと、前記第１色と異なる第２色の光を発するように構成される複数の第２サブピクセルとを含み、前記第１サブピクセルと前記第２サブピクセルとは、前記第１方向に沿う長さが異なる。前記コントローラは、複数の前記第１サブピクセルおよび複数の前記第２サブピクセルを含む複数の前記サブピクセルをグループとして制御するように構成される。前記コントローラは、前記グループに属する一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第１画像から前記第２画像に変更する際に、前記グループに属する他の一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第２画像から前記第１画像に変更するように構成される。
【０００９】
本開示の一実施形態に係る画像表示方法は、取得部により利用者の第１眼の第１位置と該第１眼とは異なる第２眼の第２位置を取得することを含む。画像表示方法は、コントローラにより、前記第１位置および前記第２位置に基づいて、複数のサブピクセルのそれぞれに、第１画像または第２画像を表示することを含む。前記複数のサブピクセルは、表示パネルに含まれる利用者の視差方向に対応する第１方向および該第１方向に交わる第２方向に沿って格子配列される。画像表示方法は、光学素子により、前記第１画像を前記利用者の第１眼に到達させ、前記第２画像を前記利用者の第２眼に到達させることを含む。前記複数のサブピクセルは、第１色の光を発するように構成される複数の第１サブピクセルと、前記第１色と異なる第２色の光を発するように構成される複数の第２サブピクセルとを含み、前記第１サブピクセルと前記第２サブピクセルとは、前記第１方向に沿う長さが異なる。前記コントローラは、複数の前記第１サブピクセルおよび複数の前記第２サブピクセルを含む複数の前記サブピクセルをグループとして制御するように構成される。コントローラは、前記グループに属する一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第１画像から前記第２画像に変更する際に、前記グループに属する他の一つの前記第１サブピクセルが表示する画像を前記第２画像から前記第１画像に変更するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、一実施形態に係る画像表示装置の概略構成図である。
【図２】図２は、表示パネルの表示面のサブピクセルの配置の一例を示す図である。
【図３】図３は、視差バリアの構成例を示す図である。
【図４】図４は、表示パネル上のサブピクセルのグループの第１例を示す図である。
【図５】図５は、図４のグループにおける表示領域の切り替えを説明する図である。
【図６】図６は、図４のグループにおける表示領域の切り替えを説明する図である。
【図７】図７は、図４のグループにおける表示領域の切り替えを説明する図である。
【図８】図８は、図４のグループにおける表示領域の切り替えを説明する図である。
【図９】図９は、図４のグループにおける表示領域の切り替えを説明する図である。
【図１０】図１０は、図４のグループにおける表示領域の切り替えを説明する図である。
【図１１】図１１は、図４のグループにおける表示領域の切り替えを説明する図である。
【図１２】図１２は、図４のグループにおける表示領域の切り替えを説明する図である。
【図１３】図１３は、Ｒ画素の切り替えタイミングの決定方法を説明する図である。
【図１４】図１４は、バリア傾斜角及びバリアピッチ並びに１グループに含まれるサブピクセルを決定する方法を説明する図である。
【図１５】図１５は、表示パネル上のサブピクセルのグループの第２例を示す図である。
【図１６】図１６は、表示パネル上のサブピクセルのグループの第３例を示す図である。
【図１７】図１７は、光学素子をレンチキュラレンズとした場合の画像表示装置の概略構成図である。
【図１８】図１８は、一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）の概略構成図である。
【図１９】図１９は、図１８に示すＨＵＤを搭載した車両の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
従来の３次元表示を行う画像表示装置では、一つのピクセルを構成する複数のサブピクセルは、それぞれ水平方向に同じ長さを有している。画像表示装置は、サブピクセルの面積を色ごとに変えたい場合がある。例えば、視感度の高いＧ（緑）のサブピクセルの面積を、Ｒ（赤）およびＢ（青）のサブピクセルの面積よりも広くして、画像表示装置の表示パネルの視感透過率を向上させたい場合がある。視感度とは、視覚に感じる明るさを表す量である。しかしながら、従来、サブピクセルの水平方向の長さが異なる場合に、左右の眼に到達する画像を制御する方法が無かった。仮に、サブピクセルの水平方向の幅が異なる場合、水平方向の長さが等しいサブピクセルを有する表示パネルを用いた場合と同じ方法で制御を行うと、サブピクセルの水平方向の位置のずれによりクロストークが発生する。このクロストークを低減するため、視差バリアの開口の幅を狭めると、開口率が低下し視感度が低下して画像が暗くなることとなる。
【００１２】
以下に述べる本開示の画像表示装置、画像表示システムおよびヘッドアップディスプレイは、サブピクセルの視差方向の長さが異なる場合に、画像の明るさを低下させること無く３次元画像を適切に表示することができる。
【００１３】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。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。
【００１４】
［画像表示システムの構成］
本開示の複数の実施形態の１つに係る画像表示システム１は、図１に示されるように、検出装置２および画像表示装置３を含んで構成される。図１は、画像表示システム１を、この画像表示装置３により画像を観察する利用者の上方から見た様子を示している。
【００１５】
（検出装置）
検出装置２は、利用者の左眼の位置（第１位置）および右眼の位置（第２位置）を検出し、画像表示装置３に出力するように構成される。検出装置２は、例えば、カメラを備えてよい。検出装置２は、カメラによって利用者の顔を撮影できるように構成されてよい。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検出するように構成されてよい。検出装置２は、１個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するように構成されてよい。検出装置２は、２個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するように構成されてよい。
【００１６】
検出装置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。検出装置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、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するように構成されてよい。
【００１７】
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するように構成されてよい。検出装置２は、１個または２個以上のセンサによって、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するように構成されてよい。
【００１８】
検出装置２は、左眼および右眼の一方の位置を検出した場合、使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するように構成されてよい。検出装置２が、一方の眼の位置を検出して他方の眼の位置を推定した場合は、左眼および右眼の位置を検出したものとする。
【００１９】
（画像表示装置）
本開示の一実施形態において、画像表示装置３は、照射器４、表示装置としての表示パネル５、光学素子としての視差バリア６、コントローラ７、および、取得部８を含んで構成される。
【００２０】
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を面的に照射するように構成される。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。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。照射器４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５の面方向に均一化するように構成される。照射器４は均一化された光を表示パネル５の方に出射するように構成される。
【００２１】
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を採用しうる。本願において、表示パネル５の実際の画像が表示される領域をアクティブエリア５１とよぶ。表示パネル５は、種々な画像をアクティブエリア５１に表示するように構成される。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の位置と一致する。利用者が表示パネル５のアクティブエリア５１を虚像として捉えるとき、表示面７１は、表示パネル５のアクティブエリア５１の虚像の位置と一致する。利用者が表示パネル５のアクティブエリア５１を虚像として捉えるとき、利用者は、表示パネル５の実体が無い空間において、表示面７１上のアクティブエリア５１を視覚的に捉える。
【００２２】
表示パネル５のアクティブエリア５１は、図２に示されるように、第１方向（ｘ方向）および第１方向に交わる第２方向（ｙ方向）に沿って格子配列される複数のサブピクセル１１を含む。第２方向は第１方向に略直交する方向としうる。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方向は、利用者の両眼に視差を与える視差方向に対応する。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を直接見るタイプの画像表示装置３において、第１方向は利用者から観た水平方向とすることができる。また、第２方向は利用者から観た垂直方向とすることができる。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方向は右から左へ向かう方向として示す。ｙ方向は、上から下へ向かう方向として示す。また、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。
【００２３】
一実施形態において、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（赤色（第１色）），Ｇ（緑色（第２色）），Ｂ（青色）のいずれかの色に対応する。以下において、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの色の光を発するように構成されるサブピクセル１１を赤色サブピクセル１１Ｒ（第１サブピクセル）、緑色サブピクセル１１Ｇ（第２サブピクセル）、青色サブピクセル１１Ｂと表記することがある。赤色サブピクセル１１Ｒ、緑色サブピクセル１１Ｇおよび青色サブピクセル１１Ｂのｘ方向に沿う長さを、それぞれ第１長さ、第２長さおよび第３長さとするとき、第１長さ、第２長さおよび第３長さの比は、任意に設定することができる。以下の本実施形態の説明では、第１長さ、第２長さおよび第３長さの比を、１：２：１とする。所定数のサブピクセル１１はピクセル１２を構成することができる。赤色サブピクセル１１Ｒ、緑色サブピクセル１１Ｇ、および、青色サブピクセル１１Ｂ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を構成することができる。図２において、説明のため幾つかのピクセルを太線により強調して表示している。１つのピクセル１２は、１画素と呼びうる。１ピクセルのｘ方向の長さとｙ方向の長さとは、１：１に設定することができるが、これに限定されない。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の配列を適宜「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の配列を適宜「列」と呼ぶ。図２において、説明のため上部に表示したＲ，Ｇ，Ｂは、各列のサブピクセル１１の色を示す。
【００２４】
表示パネル５としては、透過型の表示パネルに限られず、自発光型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、液晶パネルの他に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）シャッター式の表示パネルを含む。自発光型の表示パネルは、有機ＥＬ（electro-luminescence）、および無機ＥＬの表示パネルを含む。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、照射器４は不要となる。
【００２５】
視差バリア６は、表示パネル５の各サブピクセル１１から射出される画像光の光線方向を規定するように構成される光学素子である。視差バリア６は、例えば、図３に示されるように、複数の減光領域６１（光学要素）と複数の透光領域６２とを有する。複数の減光領域６１および複数の透光領域６２は、所定方向に伸びる帯状（スリット状）としうる。視差バリア６の減光領域６１および透光領域６２は、表示パネル５に対向して配置される。複数の減光領域６１および複数の透光領域６２は、ｘ方向に沿って交互に並びうる。複数の減光領域６１は互いに略等しい幅を有して、ｘ方向に周期的に並ぶ。複数の透光領域６２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。透光領域６２のｘ方向の幅は、減光領域６１のｘ方向の幅以下とすることができる。以下の説明では、透光領域６２のｘ方向の幅は、減光領域６１のｘ方向の幅と等しいものとする。この場合、視差バリア６のバリア開口率は５０％である。バリア開口率とは、視差バリア６のｘ方向のピッチ（すなわち、減光領域６１のｘ方向の幅と透光領域６２のｘ方向の幅の合計）に対する、透光領域６２のｘ方向の幅の比率である。バリア開口率が狭いと、画像は暗くなる。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に対して照射器４の反対側に位置することができる。他の実施形態においては、視差バリア６は、表示パネル５の照射器４側に位置することができる。
【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％であってよいし、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％などとしうる。減光領域６１は、視差バリア６に入射する光を減光させて殆ど透過させない部分である。言い換えれば、減光領域６１は、表示パネル５のアクティブエリア５１に表示される画像から射出される画像光が、利用者の眼に到達する割合を大幅に低減し、又は、事実上遮るように構成される。減光領域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％であってよいし、０％より大きく、０．５％、１％または３％等、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、又は１００倍以上大きい値としうる。
【００２７】
図３に示すように、透光領域６２と減光領域６１とは、ｘｙ平面に沿う方向に交互に配列される。減光領域６１と透光領域６２との境界を示す線は、ｙ方向に対して所定角度θで傾斜する方向に延在する。減光領域６１と透光領域６２との境界を示す線は、減光領域６１と透光領域６２との境界線ともいう。所定角度θは、バリア傾斜角ともいう。バリア傾斜角θは、０度より大きく９０度より小さい角度であってよい。仮に、減光領域６１および透光領域６２が図３におけるｙ方向に沿い、サブピクセル１１の配列方向に一致する場合、サブピクセル１１の配置または透光領域６２の寸法に含まれる誤差によって、表示画像においてモアレが認識されやすくなる。減光領域６１および透光領域６２の延在する方向（第３方向）が図３におけるｘ方向およびｙ方向と交わる場合、サブピクセル１１の配置または透光領域６２の寸法に含まれる誤差にかかわらず、表示画像においてモアレが認識されにくくなる。
【００２８】
視差バリア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で構成されてよい。この場合、減光領域６１は、当該フィルムまたは板状部材で構成される。この場合、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。視差バリア６は、フィルムまたは板状部材に限られず、他の種類の部材で構成されてよい。視差バリア６は、減光性を有する基材で構成されてよい。視差バリア６は、減光性を有する添加物を含有する基材で構成されてよい。視差バリア６は、透光性を有する基材の上に、減光性を有する部材が部分的に重なった構成としうる。視差バリア６は、透光性を有する基材の一部に、減光性を有する部材が添加された構成としうる。
【００２９】
視差バリア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ように構成される。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されてよい。視差バリア６が液晶シャッターで構成される場合、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、減光領域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減光状態とで可変可能に構成される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。
【００３０】
コントローラ７は、画像表示システム１の各構成要素に接続され、各構成要素を制御するように構成される。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。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、または画像表示システム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７のワークメモリとして機能してよい。
【００３１】
取得部８は、検出装置２から左眼の位置および右眼の位置の情報を取得し、コントローラ７に引き渡すように構成される。取得部８は、検出装置２からの入力を受ける入力端子を備える。入力端子は、電気信号による伝送に対応した電気コネクタ、および、光信号による伝送に対応した光コネクタを含む。コントローラ７は、取得部８により取得した左眼の位置および右眼の位置に基づいて、表示パネル５の複数のサブピクセル１１に含まれるサブピクセル１１ごとに表示される画像を制御するように構成される。以下に、コントローラ７による画像表示方法について説明する。
【００３２】
［３次元画像の表示方法］
図４を用いて、表示パネル５のアクティブエリア５１上の３次元画像の表示方法について説明する。図４では、説明のため利用者の左眼（第１眼）から見た視差バリア６の輪郭線６３が、アクティブエリア５１上に二点鎖線で示されている。すなわち、図４に示される視差バリア６の輪郭線６３は、視差バリア６が利用者の左眼が配置される適視距離の点からアクティブエリア５１上に射影されたものである。本願において「射影」とは、目的とする物体外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。基準点と物体が射影される平面との間にレンズ、ミラー等の光学素子がある場合、基準点と物体上の点とを結ぶ直線は、光学素子の有する光学効果により屈折、偏向等を受ける光路に沿うものとする。
【００３３】
表示パネル５のアクティブエリア５１から射出し、視差バリア６の透光領域６２を透過した画像光は、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上の第１領域５２を視認しうる。視差バリア６の減光領域６１に対応するアクティブエリア５１上の第２領域５３から射出される画像光は、利用者の左眼に到達する前に減光される。利用者の左眼は、減光領域６１に対応するアクティブエリア５１上の第２領域５３を殆ど視認できない。
【００３４】
一方、図１から理解されるように、画像表示システム１において、利用者の右眼（第２眼）から見たとき、利用者は、透光領域６２を介して、アクティブエリア５１上の第２領域５３を視認しうる。視差バリア６の減光領域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上の第１領域５２を視認できない。
【００３５】
左眼から視認可能な第１領域５２と、右眼から視認可能な第２領域５３とに、互いに視差を有する画像を表示することによって、利用者の視界に対して３次元画像と認識される画像を表示することができる。以下に、左眼に投影するための画像を左眼画像（第１画像）、右眼に投影するための画像を右眼画像（第２画像）と呼ぶ。以上の説明のように、視差バリア６の複数の透光領域６２は、第１領域５２に表示される左眼画像を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させるように構成される。また、視差バリア６の複数の透光領域６２は、第２領域５３に表示される右眼画像を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させるように構成される。
【００３６】
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、サブピクセル１１ごとに表示される画像を左眼画像および右眼画像との間で切り替えるように構成される。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、それぞれのサブピクセル１１ごとに表示される画像を、左眼画像と右眼画像との何れか決定するように構成される。コントローラ７は、複数のサブピクセル１１の中から、左眼画像を表示するサブピクセル１１と、右眼画像を表示するサブピクセル１１とを決定しうるように構成される。全体が第１領域５２に属するサブピクセル１１は、左眼画像を表示するように制御される。全体が第２領域５３に属するサブピクセル１１は、右眼画像を表示するように制御される。部分的に第１領域５２に属し、且つ、部分的に第２領域５３に属するサブピクセル１１は、第２領域５３よりも第１領域５２に多く重複している場合、左眼画像を表示するように制御される。部分的に第１領域５２に属し、且つ、部分的に第２領域５３に属するサブピクセル１１は、第１領域５２よりも第２領域５３に多く重複している場合、右眼画像を表示するように制御される。
【００３７】
コントローラ７は、同一のグループ５４に属する複数のサブピクセル１１を一つの制御単位として制御するように構成される。図４において、説明のためグループ５４の外周を太線により強調して示している。グループ５４は、左眼画像を表示するサブピクセル１１および右眼画像を表示するサブピクセル１１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。コントローラ７は、同一の配置パターンで配置されるグループ５４のサブピクセル１１をアクティブエリア５１上で２次元的に繰り返し配列することにより、全体の画像を規則的に再構成することができるように構成される。各サブピクセル１１の左眼画像および右眼画像の表示は、グループ５４に基づいて制御することができる。
【００３８】
一つのグループ５４は、複数のサブピクセル１１を含む。それぞれのグループ５４には、異なるグループ間で、左眼画像を表示するサブピクセル１１および右眼画像を表示するサブピクセル１１が同じ位置関係で並ぶ。それぞれのグループ５４には、赤色サブピクセル１１Ｒ、緑色サブピクセル１１Ｇおよび青色サブピクセル１１Ｂが同じ位置関係で並ぶ。アクティブエリア５１において、複数のグループ５４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、全てのグループ５４のサブピクセル群に対して、同じ配置パターンで、左眼画像を表示するサブピクセル１１と右眼画像を表示するサブピクセル１１とを決定しうるように構成される。コントローラ７は、全てのグループ５４で、対応する位置に位置するサブピクセル１１の表示を、左眼画像と右眼画像との間で同時に切り替えるように構成される。一実施形態に係る左眼画像を表示するサブピクセル１１と右眼画像を表示するサブピクセル１１との配置方法の第１例を、図４を用いて説明する。
【００３９】
（サブピクセルのグループの第１例）
図４において、同一のグループ５４に含まれるサブピクセル１１の各々には、赤色サブピクセル１１Ｒ、緑色サブピクセル１１Ｇおよび青色サブピクセル１１Ｂのそれぞれに対して、１〜１４の番号を付している。図４において、ピクセルの色は図２と同様に各サブピクセル１１の列の上部に示すＲ，Ｇ，Ｂの符号により示す。以下の説明において、各グループ５４の個々の赤色サブピクセル１１Ｒを、他の色のサブピクセル１１と区別するため番号の前に「ｒ」を付されているものとして、番号ｒ１〜ｒ１４の赤色サブピクセル１１Ｒとして説明する。同様に、緑色サブピクセル１１Ｇについて、番号の前に「ｇ」が付された番号ｇ１〜ｇ１４の緑色サブピクセル１１Ｇとして説明する。また、青色サブピクセル１１Ｂについて、番号の前に「ｂ」が付された番号ｂ１〜ｂ１４の青色サブピクセル１１Ｂとして説明する。
【００４０】
図４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の状態を示す図である。図４の番号ｒ１〜ｒ７、ｇ１〜ｇ７、ｂ１〜ｇ７のサブピクセル１１の各々は、領域の半分以上が第１領域５２に属するので、左眼画像を表示する。図４の番号ｒ８〜ｒ１４、ｇ８〜ｇ１４、ｂ８〜ｂ１４のサブピクセル１１の各々は、領域の半分以上が第２領域５３に属するので、右眼画像を表示する。以下の図において、左眼画像を表示するサブピクセル１１は網掛け無しで図示する。また、右眼画像を表示するサブピクセル１１は網掛けをして図示する。
【００４１】
グループ５４に属する赤色サブピクセル１１Ｒ、緑色サブピクセル１１Ｇ、および青色サブピクセル１１Ｂの数を、それぞれ２ｎ（ｎは自然数）で表すことができる。図２の例では、ｎ＝７である。この場合、グループ５４には、６ｎ個すなわち４２のサブピクセル１１が含まれる。２ｎは、グループに含まれるピクセル１２の数であるということができる。
【００４２】
図４の例において、グループ５４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４において、グループ５４のサブピクセル群は、複数の行および複数の列に拡がっている。図４において、隣り合うグループ５４のサブピクセル群は、ｘ方向およびｙ方向にずらして配置されている。
【００４３】
（左眼画像と右眼画像との切り替え手順）
図１のコントローラ７は、検出装置２により検出された利用者の両眼の眼の位置に応じて、グループ５４に属するサブピクセル１１に表示する画像を、左眼画像および右眼画像の何れかに決定するように構成される。図４の例において、番号ｒ１〜ｒ７の赤色サブピクセル１１Ｒ、番号ｇ１〜ｇ７の緑色サブピクセル１１Ｇおよび番号ｂ１〜ｂ７の青色サブピクセル１１Ｂは、左眼画像を表示するサブピクセル１１である。番号ｒ８〜ｒ１４の赤色サブピクセル１１Ｒ、番号ｇ８〜ｇ１４の緑色サブピクセル１１Ｇおよび番号ｂ８〜ｂ１４の青色サブピクセル１１Ｂは、右眼画像を表示するサブピクセル１１である。
【００４４】
図５から図１２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４の位置からｘ方向の負の側（矢印の方向）に順次変位した場合の、グループ５４の各サブピクセル１１が表示する画像の変化を説明する図である。図５から図１２において、視差バリア６の位置は、視差バリア６の輪郭線６３により示される。このような視差バリア６の変位は、利用者の眼が画像表示装置３に対して、相対的に左に移動した場合に生じうる。輪郭線６３の変位に伴い、輪郭線６３の間に挟まれた第１領域５２および第２領域５３が変位する。
【００４５】
図５は、図４と同じ基準となる位置に利用者の左眼および右眼が位置する場合の、左眼画像および右眼画像を表示するサブピクセル１１の配列を示す。
【００４６】
図６は、図５の状態から、利用者の眼から見た視差バリア６の位置が変位して最初のサブピクセル１１の切り替えが発生した状態を示す。図６では、番号ｒ７の赤色サブピクセル１１Ｒの表示する画像が、左眼画像から右眼画像に変更になる。番号ｒ７の赤色サブピクセル１１Ｒの表示する画像が変化するのと同じタイミングで、番号ｒ１４の赤色サブピクセル１１Ｒの表示する画像が、右眼画像から左眼画像に変更になる。このように、全てのグループ５４のサブピクセル群で、番号ｒ７および番号ｒ１４の赤色サブピクセル１１Ｒの間で右眼画像と左眼画像との表示の切り替えが行われる。２つの同じ色のサブピクセル１１が、同じタイミングで、左眼画像の表示と右眼画像の表示との間で切り替ることにより、表示画像全体の色のちらつきを低減することができる。
【００４７】
図７および図８において、利用者の眼から見た視差バリア６の位置は、ｘ方向の負の側（矢印の方向）にさらに変位する。これに伴い、図７に示すように、番号ｇ７の緑色サブピクセル１１Ｇの表示する画像が、左眼画像から右眼画像に変更になる。番号ｇ７の緑色サブピクセル１１Ｇの表示する画像が変化するのと同じタイミングで、番号ｇ１４の緑色サブピクセル１１Ｇの表示する画像が、右眼画像から左眼画像に変更になる。さらに、図８に示すように、番号ｂ７の青色サブピクセル１１Ｂの表示する画像が、左眼画像から右眼画像に変更になる。番号ｂ７の青色サブピクセル１１Ｂの表示する画像が変化するのと同じタイミングで、番号ｂ１４の青色サブピクセル１１Ｂの表示する画像が、右眼画像から左眼画像に変更になる。
【００４８】
図９〜図１１において、視差バリア６の位置は、順次ｘ方向の負の側にさらに変位する。これに伴い、まず、図９に示すように、番号ｒ６およびｒ１３の２つの赤色サブピクセル１１Ｒの間で、左眼画像と右眼画像との表示の切り替えが行われる。次に、図１０に示すように、番号ｇ６およびｇ１３との２つの緑色サブピクセル１１Ｇの間で、左眼画像と右眼画像の表示の切り替えが行われる。さらに、図１１に示すように、番号ｂ６およびｂ１３の２つの青色サブピクセル１１Ｂの間で、左眼画像と右眼画像との表示の切り替えが行われる。
【００４９】
さらに、視差バリア６が変位した状態を、図１２に示す。番号ｒ５およびｒ１２の赤色サブピクセル１１Ｒ、番号ｇ５およびｇ１２の緑色サブピクセル１１Ｇ、および、番号ｂ５およびｂ１２の青色サブピクセル１１Ｂの間で、順次、左眼画像と右眼画像の表示の切り替えが行われる。さらに、視差バリア６が変位すると、同様のサブピクセル間の表示画像の切り替えが行われていく。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。
【００５０】
上記のように、コントローラ７は、グループ５４に含まれる赤色サブピクセル１１Ｒ、緑色サブピクセル１１Ｇおよび青色サブピクセル１１Ｂを含む複数のサブピクセル１１をグループ５４として制御するように構成される。コントローラ７は、グループ５４に属する一つの赤色サブピクセル１１Ｒが表示する画像を左眼画像から右眼画像に変更する際に、同一のグループ５４に属する他の一つの赤色サブピクセル１１Ｒが表示する画像を右眼画像から左眼画像に変更するように構成される。緑色サブピクセル１１Ｇおよび青色サブピクセル１１Ｂの表示する画像を変更する場合も同様である。コントローラ７は、全てのグループ５４において、同じ番号で示されるサブピクセル１１を、同じタイミングで、左眼画像と右眼画像との間で切り替えを行うように構成される。
【００５１】
上記のように、コントローラ７が、赤色サブピクセル１１Ｒの表示する画像を左眼画像と右眼画像との間で変更する第１タイミングは、緑色サブピクセル１１Ｇの表示する画像を左眼画像と右眼画像との間で変更する第２タイミングとは異なってよい。また、青色サブピクセル１１Ｂの表示する画像を左眼画像と右眼画像との間で変更する第３タイミングは、第１タイミングおよび第２タイミングと異なってよい。赤色サブピクセル１１Ｒ、緑色サブピクセル１１Ｇおよび青色サブピクセル１１Ｂのｘ方向の幅は等しくない。このため、視差バリア６の見かけ上の変位に対して、赤色サブピクセル１１Ｒ、緑色サブピクセル１１Ｇおよび青色サブピクセル１１Ｂの表示画像の切り替えが起きる位置は、同じではない。視差バリア６の見かけ上の変位は、利用者の頭部の変位量に対応する。
【００５２】
一方、赤色サブピクセル１１Ｒどうしは、互いにｘ方向に１ピクセルのピッチで等間隔に配列される。このため、赤色サブピクセル１１Ｒは、緑色サブピクセル１１Ｇおよび青色サブピクセル１１Ｂとは独立した切り替え原点を基準として、利用者の頭部の切り替え原点からの変位量に基づいて制御することができる。緑色サブピクセル１１Ｇおよび青色サブピクセル１１Ｂも同様である。
【００５３】
切り替え原点は、サブピクセル１１の色ごとに、調整することができる。例えば、赤色サブピクセル１１Ｒの切り替え原点を調整する方法を、図１３を用いて説明する。まず、コントローラ７は、緑色サブピクセル１１Ｇおよび青色サブピクセル１１Ｂを全て黒表示にする。黒表示は、サブピクセル１１の輝度の最も低い階調の表示である。図１３では、黒表示となったサブピクセル１１の輪郭を破線で示している。次に、番号ｒ２〜ｒ７の赤色サブピクセル１１Ｒには、左眼用画像を表示し、番号ｒ９〜ｒ１４の赤色サブピクセル１１Ｒには、右眼用画像を表示する。この状態で、利用者は、番号ｒ１番の赤色サブピクセル１１Ｒと番号ｒ８番の赤色サブピクセル１１Ｒとに表示する画像を、左眼画像と右眼画像との間で相互に切り替えを行いながら、ｘ方向に頭部の位置調整を行う。切り替えによって、表示される画像に変化が観察されない位置を基準位置とすることができる。
【００５４】
赤色サブピクセル１１Ｒと同様に、利用者は、緑色サブピクセル１１Ｇおよび青色サブピクセル１１Ｂについても、他の色のサブピクセル１１を黒表示とした状態で基準位置を調整することができる。基準位置の情報は、コントローラ７の記憶部に記憶することができる。コントローラ７は、赤色サブピクセル１１Ｒ、緑色サブピクセル１１Ｇおよび青色サブピクセル１１Ｂのそれぞれについて、それぞれの切り替え原点に基づいて、左眼画像と右眼画像との間で、独立して切り替え制御を行うことができるように構成される。これにより、赤色サブピクセル１１Ｒ、緑色サブピクセル１１Ｇおよび青色サブピクセル１１Ｂのｘ方向に沿った長さの違いに関わらず、サブピクセル１１に表示される画像を左眼画像と右眼画像との間での切り替えることが可能になる。
【００５５】
［視差バリアおよびグループ配置の設計方法］
図４〜図１３では、コントローラ７は、それぞれ１４個の赤色サブピクセル１１Ｒ、緑色サブピクセル１１Ｇおよび青色サブピクセル１１Ｂを一つのグループ５４として、各サブピクセル１１に表示する画像を左眼画像と右眼画像との間で、切り替え処理を行った。しかしながら、本開示の画像表示装置３は、他のサブピクセル１１の配置パターンを有するグループ５４、および、当該グループ５４に対応する視差バリア６の構成を採用することが可能である。以下に、視差バリア６の設計方法およびグループ５４のサブピクセル１１の配置方法について、図１４を参照して説明する。
【００５６】
アクティブエリア５１上におけるピクセル１２のｘ方向のピッチ（水平ピッチ）をＨｐ、ｙ方向のピッチ（垂直ピッチ）をＶｐ、アクティブエリア５１上に射影される視差バリア６のバリア傾斜角をθ、アクティブエリア５１上における画像ピッチをｋとする。バリア傾斜角θは、適視距離に配置される利用者の眼の位置からアクティブエリア５１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および減光領域６１のアクティブエリア５１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、利用者の眼が配置される適視距離の点からアクティブエリア５１上に射影された視差バリア６の減光領域６１および透光領域６２のｘ方向のピッチである。画像ピッチｋは、隣接する第１領域５２および第２領域５３を合わせた領域の、ｘ方向の幅に等しい。
【００５７】
図１４において、バリア傾斜角θは、アクティブエリア５１上に射影された視差バリア６の減光領域６１と透光領域６２との境界を示す輪郭線６３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、バリア傾斜角θ（第３方向）は、ｘ方向にａピクセル進む間にｙ方向にｂピクセル進む方向である。バリア傾斜角θは、ａおよびｂを自然数とするとき、次の式（１）を満たす。
【数１】
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図１４の例において、ａ＝１，ｂ＝３である。また、図４の例において、ａ＝１、ｂ＝６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することができる。ａとｂとしては、互いに素となる０以外の整数の組合せを採用することができる。
【００５８】
次に、バリア傾斜角θを有する２本の直線が、同一または異なるピクセル１２の異なる頂点を通るように設定される。この直線間の水平方向の距離を画像ピッチｋの半分として、画像ピッチｋが決定される。図１４の例では、バリア傾斜角θの２本の直線が２つの頂点Ａ，Ｂを通る。この例では、ｋ＝８Ｈｐ／３となる。また、図４の例では、画像ピッチは、ｋ＝７Ｈｐ/３となる。２つの頂点Ａ，Ｂは、任意に選択できる。例えば、図１４において、頂点Ｂを通る直線に代えて、頂点Ｃまたは頂点Ｄを通る直線を選択してよい。
【００５９】
次に、画像ピッチｋに基づいて、１つのグループ５４に含まれるピクセル数が算出される。グループ５４に含まれるピクセルの数２ｎと画像ピッチｋとは、次の式（２）の関係を有する。
【数２】
2020004276.tif 000004
２ｎは、グループ５４に含まれる各色のサブピクセル１１の数に等しい。図１４の例では、２ｎは８となる。図４の例では、２ｎは１４となる。グループ５４に含まれるサブピクセル１１は、バリア傾斜角θの傾きを有する２本の直線上および２本の直線の間であって、垂直方向にｂ個のピクセル分の高さの範囲に配列することができる。
【００６０】
（サブピクセルのグループの第２例）
図１５は、第２例に係るサブピクセル１１のグループ５４である。この例では、ａ＝１、ｂ＝２、ｋ＝３Ｈｐ、２ｎ＝６と設定される。図１５では、番号ｒ１〜ｒ３の赤色サブピクセル１１Ｒ、番号ｇ１〜ｇ３の緑色サブピクセル１１Ｇおよび番号ｂ１〜ｂ３の青色サブピクセル１１Ｂが、左眼画像を表示している。また、番号ｒ４〜ｒ６の赤色サブピクセル１１Ｒ、番号ｇ４〜ｇ６の緑色サブピクセル１１Ｇおよび番号ｂ４〜ｂ６の青色サブピクセル１１Ｂが、右眼用画像を表示している。この状態から、視差バリア６を相対的にｘ方向の負の側に移動させると、まず、コントローラ７は、番号ｇ６の緑色サブピクセル１１Ｇと番号ｇ３の緑色サブピクセル１１Ｇとの間で、左眼画像と右眼画像との切り替えを行う。次に、コントローラ７は、番号ｒ６の赤色サブピクセル１１Ｒと番号ｒ３の赤色サブピクセル１１Ｒ、および、番号ｂ６の青色サブピクセル１１Ｂと番号ｂ３の青色サブピクセル１１Ｂの間で、左眼画像と右眼画像との表示の切り替えを行う。以下同様に、同じ色の各２つのサブピクセル１１の表示する画像が、左眼画像と右眼画像との間で順次切り替えられる。
【００６１】
（サブピクセルのグループの第３例）
図１６は、第３例に係るサブピクセル１１のグループ５４である。この例では、ａ＝１、ｂ＝４、ｋ＝５Ｈｐ／２、２ｎ＝１０と設定される。図１６では、番号ｒ１〜ｒ５の赤色サブピクセル１１Ｒ、番号ｇ１〜ｇ５の緑色サブピクセル１１Ｇおよび番号ｂ１〜ｂ５の青色サブピクセル１１Ｂが、左眼用画像を表示している。また、番号ｒ６〜ｒ１０の赤色サブピクセル１１Ｒ、番号ｇ６〜ｇ１０の緑色サブピクセル１１Ｇおよび番号ｂ６〜ｂ１０の青色サブピクセル１１Ｂが、右眼用画像を表示している。この状態から、視差バリア６を相対的にｘ方向の負の側に移動させると、まず、コントローラ７は、番号ｇ１０の緑色サブピクセル１１Ｇと番号ｇ５の緑色サブピクセル１１Ｇとの間で、左眼画像と右眼画像との切り替えを行う。次に、コントローラ７は、番号ｒ１０の赤色サブピクセル１１Ｒと番号ｒ５の赤色サブピクセル１１Ｒ、および、番号ｂ１０の青色サブピクセル１１Ｂと番号ｂ５の青色サブピクセル１１Ｂの間で、左眼画像と右眼画像との入れ替えを行う。以下同様に、同じ色の各２つのサブピクセル１１の表示する画像が、左眼画像と右眼画像との間で順次入れ替えられる。
【００６２】
以上のように、本開示の画像表示システム１および画像表示装置３によれば、サブピクセル１１の視差方向の長さが異なる表示パネル５を用いながら、コントローラ７が、サブピクセル１１に表示される右眼用画像と左眼用画像とを適切に切り替えることができる。これにより、開口率を高く維持しながらクロストークの発生を低減することができるので、画像の明るさを低下させること無く３次元画像を適切に表示することができる。これにより、画像表示システム１および画像表示装置３の利用者は、適切に３次元画像を視認することができる。また、一つのサブピクセル１１が表示する画像が左眼画像から右眼画像に切り替わる際に、同じタイミングで、同じ色の他の一つのサブピクセル１１が表示する画像が右眼画像から左眼画像に切り替わるので、画像の切り替えに伴うちらつきが低減される。
【００６３】
また、表示パネル５に表示される画像の光線方向を規定するように構成される光学素子として、視差バリア６を使用することにより、簡単な構成で３次元画像を表示することができる。さらに、視差バリア６の減光領域６１が、ｘ方向およびｙ方向と交わる斜め方向に延びるので、モアレの発生を低減することができる。
【００６４】
また、コントローラ７は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色ごとに異なるタイミングで左眼画像と右眼画像との変更を行うように構成される。コントローラ７は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色ごとに切り替え原点を調整し、色ごとに独立して切り替えのタイミングを制御するように構成される。これによって、サブピクセル１１の色ごとに異なる種々のｘ方向の長さに対応し、適切なタイミングでサブピクセル１１の表示する画像の切り替えをすることができる。
【００６５】
本開示の設計方法は、サブピクセル１１の視差方向の長さが異なる表示パネル５を用いる場合に、視差バリア６およびコントローラ７が制御するサブピクセル１１のグループ５４を適切に決定することができる。これによって、本開示の設計方法は、立体的な画像表示を実現する画像表示システム１および画像表示装置３を設計できる。本設計方法を用いることにより、画像表示システム１および画像表示装置３は、画像ピッチｋを種々の値に設定することができる。これにより、画像表示システム１および画像表示装置３は、設計の自由度が高くなる。
【００６６】
［光学素子にレンチキュラレンズを使用する画像表示システム］
図１７に、複数の実施形態の１つに係る画像表示システム１Ａが示される。図１７において図１の画像表示システム１と同一または類似の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。上述の実施形態では、画像表示装置３が光学素子として視差バリア６を有するものとした。画像表示システム１Ａの画像表示装置３Ａ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うる。
【００６７】
図１７の画像表示システム１Ａは、利用者が表示パネル５を直接見るタイプのものである。このため、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に構成される表示パネル５のアクティブエリア５１上の領域を第１領域５２および第２領域５３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の第１領域５２から射出された左眼画像の画像光を利用者の左眼に向けて偏向するように構成される。レンチキュラレンズ９は、表示パネル５の第２領域５３から射出された右眼画像の画像光を適視距離に位置する利用者の右眼に向けて偏向するように構成される。すなわち、レンチキュラレンズ９は、表示パネル５に表示される画像の光線方向を規定するように構成される光学素子である。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。
【００６８】
表示パネル５は、図２において示したように、色ごとにｘ方向に沿う長さが異なる。図１７に示すように、光学素子にレンチキュラレンズ９を用いた場合も、コントローラ７は、視差バリア６を用いた場合と同様に各サブピクセル１１の左眼画像および右眼画像の表示切り替えを制御することができる。すなわち、画像表示システム１Ａおよび画像表示装置３Ａは、サブピクセル１１のｘ方向の長さが色ごとに異なる表示パネル５を用いながら、画像の明るさを低下させることなく適切に３次元画像を表示することが可能になる。
【００６９】
［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１８に示されるように、画像表示システム１Ｂは、ヘッドアップディスプレイ１００に搭載されうる。画像表示システム１Ｂは、利用者が表示パネル５を直視しない点を除き、図１の画像表示システム１と同一または類似の構成を有する。画像表示システム１Ｂは、画像表示装置３と検出装置２とを含む。画像表示システム１Ｂの画像表示システム１と同一または類似する構成要素は、画像表示システム１と同一の参照符号を用い説明を省略する。ヘッドアップディスプレイ１００は、ＨＵＤ（Head Up Display）ともいう。ＨＵＤ１００は、画像表示システム１Ｂと、一つ以上の光学部材１１０と、被投影面１３０を有する被投影部材１２０とを備える。
【００７０】
光学部材１１０および被投影部材１２０は、アクティブエリア５１に表示される画像を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。光学部材１１０および被投影部材１２０は、表示画像の画像光を反射させる反射性の光学部材としうる。光学部材１１０および被投影部材１２０は、凹面または凸面の反射面を有してよい。
【００７１】
ＨＵＤ１００は、画像表示システム１Ｂ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の被投影面１３０に到達させるように構成される。ＨＵＤ１００は、被投影面１３０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ように構成される。つまり、ＨＵＤ１００は、破線で示される光路１４０に沿って、画像表示システム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ように構成される。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。
【００７２】
画像表示システム１Ｂは、検出装置２により利用者の左眼および右眼の位置を検出するように構成される。画像表示装置３のコントローラ７は、検出された左眼および右眼の位置に応じて、表示パネル５に表示する画像を制御することによって、利用者に立体画像として視認される画像を提供しうるように構成される。
【００７３】
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。
【００７４】
図１９に示されるように、ＨＵＤ１００は、車両等の移動体２００に搭載されてよい。ＨＵＤ１００は構成の一部を、当該移動体２００が備える他の装置、部品と兼用してよい。例えば、ＨＵＤ１００は、移動体２００の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。
【００７５】
本開示のＨＵＤ１００は、画像表示システム１について説明したように、サブピクセル１１の視差方向の長さが異なる表示パネル５を用いながら、画像の明るさを低下させること無く３次元画像を適切に表示することができる。これにより、移動体２００に搭載され、ウインドシールドを被投影部材１２０とした場合でも、ＨＵＤ１００は、明るい画像を表示することができる。
【００７６】
本開示における「移動体」には、車両、船舶、航空機を含む。本開示における「車両」には、自動車および産業車両を含むが、これに限られず、鉄道車両および生活車両、滑走路を走行する固定翼機を含めてよい。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。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。
【００７７】
本開示に係る構成は、以上説明してきた実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、各構成部、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００７８】
本開示において「第１」および「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」および「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方向は、第２方向と識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。例えば、上記一実施形態で赤色を第１色、緑色を第２色としたが、第１色および第２色は、赤色、青色および緑色の間に任意に付け替えてよい。第１サブピクセルおよび第２サブピクセルについても同様である。また、例えば、上記一実施形態で、第１眼および第２眼はそれぞれ左眼および右眼としたが、第１眼を右眼、第２眼を左眼としてよい。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」および「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、大き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。
【００７９】
上記実施形態では、視差バリア６の減光領域６１と透光領域６２とのｘ方向の幅が等しいものとした。すなわち、視差バリア６のバリア開口率は５０％である。この場合、利用者の左眼は、第１領域５２の全体を視認できる。また、利用者の右眼は、第２領域５３の全体を視認できる。しかし、画像表示装置３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、透光領域６２のｘ方向の幅を、減光領域６１のｘ方向の幅よりも狭くすることができる。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。透光領域６２のｘ方向の幅を、減光領域６１のｘ方向の幅よりも狭くした場合、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。
【符号の説明】
【００８０】
１，１Ａ，１Ｂ      画像表示システム
２      検出装置
３，３Ａ      画像表示装置
４      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      取得部
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
１１Ｒ  赤色サブピクセル（第１サブピクセル）
１１Ｇ  緑色サブピクセル（第２サブピクセル）
１１Ｂ  青色サブピクセル
１２    ピクセル
１５    表示境界
５１    アクティブエリア
５２    第１領域
５３    第２領域
５４    グループ
６１    減光領域（光学要素）
６２    透光領域
６３    輪郭線
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
１４０  光路
１５０  虚像
２００  移動体
【図１】
2020004276.tif 000005
【図２】
2020004276.tif 000006
【図３】
2020004276.tif 000007
【図４】
2020004276.tif 000008
【図５】
2020004276.tif 000009
【図６】
2020004276.tif 000010
【図７】
2020004276.tif 000011
【図８】
2020004276.tif 000012
【図９】
2020004276.tif 000013
【図１０】
2020004276.tif 000014
【図１１】
2020004276.tif 000015
【図１２】
2020004276.tif 000016
【図１３】
2020004276.tif 000017
【図１４】
2020004276.tif 000018
【図１５】
2020004276.tif 000019
【図１６】
2020004276.tif 000020
【図１７】
2020004276.tif 000021
【図１８】
2020004276.tif 000022
【図１９】
2020004276.tif 000023
【国際調査報告】
2020004276.tif 000024
2020004276.tif 000025
2020004276.tif 000026
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