CN116685897A - 三维显示装置 - Google Patents

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Public University Legal Person Osaka
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Abstract

包括：显示面板，射出图像光；屏障面板，在图像光的光路中位于与显示面板重叠的位置，具有可切换为透光区域以及遮光区域中的任一个的多个快门单元(S)；位置检测部，检测观察者的第一眼以及第二眼的至少一方的位置；以及控制部，控制显示面板以及屏障面板。控制部基于位置检测部的位置检测信息，计算与观察者的第一眼以及第二眼的位置对应的屏障间距(Bp)以及图像间距(k)的累积误差，在计算出的累积误差相对于一个点的量的比例大于第一比例时，使图像间距(k)部分地增大至少一个点的量而减小累积误差。

Description

三维显示装置
技术领域
本公开涉及能够以高品质显示三维图像的三维显示装置。
背景技术
现有技术的一例记载于专利文献1。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-50280号公报
发明内容
本公开的三维显示装置包括显示面板、屏障面板、位置检测部以及控制部。显示面板具有多个子像素。多个子像素沿着第一方向以及与该第一方向相交的第二方向排列。多个子像素构成为射出图像光。屏障面板在所述图像光的光路中与所述显示面板重叠。屏障面板具有多个快门单元。多个快门单元沿着所述第一方向以及所述第二方向排列。多个快门单元构成为能够切换为使光透射的透光区域、以及遮挡所述光的遮光区域中的任一者。位置检测部构成为，检测观察者的第一眼以及第二眼的至少一方的位置，输出包括沿着所述光路的位置以及沿着与所述第一方向对应的视差方向的位置的位置检测信息。控制部构成为控制所述显示面板以及所述屏障面板。将从观察距离观察时的、透光部以及遮光部规则地排列的屏障间距设为Bp。将从所述观测距离观察时的相邻的一组右眼图像和左眼图像的图像间距设为k，所述控制部构成为，基于存在于远离所述观察距离的位置的观察者的位置检测信息，计算与观察者的第一眼以及第二眼的位置对应的屏障间距Bp以及图像间距k的累积误差，在计算出的所述累积误差相对于一个点的量的比例大于第一比例时，能够进行控制，以使所述图像间距k部分地增大至少一个点的量而减小所述累积误差。
附图说明
根据下述的详细的说明和附图，本公开的目的，特色以及优点将变得更加清楚。
图1是表示本公开的实施方式的三维显示装置100的结构的一例的俯视图。
图2是表示三维显示装置100的电气结构的一例的框图。
图3是表示显示面板的结构的一例的主视图。
图4是表示屏障面板的结构的一例的主视图。
图5是表示观察者、屏障面板、显示面板的位置关系的图。
图6是用于说明屏障面板的像素编号分配的图。
图7是用于说明图像周期间距的导出的图。
图8是用于说明图像周期间距法的图。
图9是用于说明基于观察者的横向移动的图案形成位置的图。
图10是表示观察者的前后方向的移动所引起的周期间距的变化的图。
图11是表示观察者从适视距离接近的情况下观察到的子像素的图。
图12是表示观察者从适视距离离开的情况下观察到的子像素的图。
图13是将同时观察到的子像素作为右眼图像进行处理的情况的说明图。
图14是用于说明屏障间距的切换基准的图。
图15是用于说明屏障间距的切换基准的图。
图16是用于说明屏障间距的切换基准与串扰的关系的图。
图17是表示三维显示图像对观察者的前后方向移动的追随性的差异的图。
具体实施方式
作为成为本公开的三维显示装置的基础的结构的三维显示装置，公知有三维显示装置，其使从显示面板射出的图像光的一部分经由屏障面板到达观察者的右眼，使从显示面板射出的图像光的另一部分经由屏障面板到达观察者的左眼，以使得观察者能够在不使用眼镜的情况下视觉辨认三维图像。例如，在专利文献1中提出了一种三维显示装置，在屏障面板中，通过使对置的两片基材的厚度变化，从而缩短适视距离。
在上述专利文献1所记载的现有技术中，为了提高三维图像的画质，构成为使屏障面板中的屏障间距和显示面板中的图像间距接近最佳值，因此，如果不将显示面板和屏障面板分别制作为专用的面板，则由于与观察距离相应的屏障间距和图像间距之间的累积误差，画质降低。因此，一直以来，要求能够消除由累积误差引起的画质的降低，显示高画质的三维图像的技术。
以下，参照附图，对本公开的三维显示装置的实施方式进行说明。另外，表示本公开所涉及的构造的图示意性地记载。
图1是表示本公开的实施方式的三维显示装置100的结构的一例的俯视图。图2是表示三维显示装置100的结构的一例的框图。本实施方式的三维显示装置100具备显示面板10、屏障面板20以及控制部30。显示面板10与屏障面板20重叠地配置。
显示面板10例如可以通过透射型的液晶面板、有机EL面板、或者无机EL面板等显示设备来实现。显示面板10具有显示面10A，构成为在显示面10A上显示视差图像。视差图像包括左眼图像和相对于左眼图像具有视差的右眼图像。
图3是表示显示面板10的结构的一例的主视图。左眼图像以及右眼图像分别被称为第一图像以及第二图像。显示由观察者的左眼5L视觉辨认的左眼图像的区域是左眼图像区域PgL。显示由观察者的右眼5R视觉辨认的右眼图像的区域是右眼图像区域PgR。左眼图像区域PgL和右眼图像区域PgR沿着X轴方向交替排列。观察者的左眼5L以及观察者的右眼5R中的每一个也被称为第一眼以及第二眼。左眼图像区域PgL以及右眼图像区域Pg分别被称为第一图像区域以及第二图像区域。X轴方向对应于对观察者的左眼5L和右眼5R赋予视差的方向。
在三维显示装置100中，存在适于观察三维图像的最佳观察距离，将该距离称为适视距离(Optimum Viewing Distance；OVD)，由符号d表示。适视距离d优选根据三维显示装置100的使用环境而适当地设定。
在包含显示面10A的铅垂的假想一平面中，将水平方向设为X轴方向，将铅垂方向设为Y轴方向，将与铅垂的假想一平面垂直的方向设为Z轴方向时，三维显示装置100以在X轴方向以及Y轴方向上以矩阵状排列形成有多个像素的显示面板10以及屏障面板20重叠的状态配置。显示面板10以及屏障面板20的像素间距k相同。屏障面板20被用作视差屏障。屏障面板20能够通过除去了彩色滤光片的液晶面板而容易地实现。
在将屏障面板20配置于显示面板10的显示面10A上的两眼式三维显示中，屏障面板20的屏障间距Bp为了实现聚光光学系统而相对于显示面板10的图像间距k稍窄。
图3是表示显示面板10的结构的主视图。显示面板10的显示面10A被显示边界15分成左眼图像区域PgL和右眼图像区域PgR。左眼图像区域PgL射出向观察者的左眼5L的位置传播的图像光。右眼图像区域PgR射出向观察者的右眼5R的位置传播的图像光。显示面板10构成为能够在左眼图像区域PgL显示左眼图像，在右眼图像区域PgR显示右眼图像。观察者用左眼5L来视觉辨认在左眼图像区域PgL中显示的左眼图像，并且在右眼5R中视觉辨认在右眼图像区域PgR中显示的右眼图像。X轴方向从观察者观察时为水平方向(或者左右方向)，Y轴方向从观察者观察时为垂直方向(或者上下方向)，Z轴方向从观察者观察时为进深方向(或者前后方向)。
显示面板10具有由格子状的黑色矩阵51划分的多个划分区域。多个划分区域在显示面10A上沿着水平方向以及垂直方向被划分为格子状。在各划分区域对应有一个子像素12。子像素12的水平方向的长度由符号Hp表示。子像素12的垂直方向的长度由符号Vp表示。显示面板10中的两眼图像的图像间距也称为第一周期，用符号k表示。在将显示面板10中的两眼图像的图像间距设为k时，显示面板10中的单眼图像的图像间距由k/2表示。图像间距由控制部30适当设定。
假设包括在左眼图像区域PgL中的多个子像素12包括6个子像素12。多个子像素12例如可以是分别赋予P1、P2、P3、P4、P5以及P6作为分支号的6个子像素12。以下，赋予P1作为分支号的子像素12表示为子像素12(P1)。构成左眼图像区域PgL中包括的像素的子像素12的个数并无特别限定。
假设包括在右眼图像区域PgR中的多个子像素12包括例如6个子像素12。多个子像素12例如是子像素12(P7)、子像素12(P8)、子像素12(P9)、子像素12(P10)、子像素12(P11)、子像素12(P12)这6个子像素12。构成右眼图像区域PgR中包括的像素的子像素12的个数并无特别限定。
多个子像素12在显示面10A上的水平方向上以间距为Hp进行排列。在图3的例子中，左眼图像区域PgL中包括的多个子像素12以子像素12(P2)、12(P4)、12(P6)的顺序排列。包括在右眼图像区域PgR中的多个子像素12按照子像素12(P8)、12(P10)和12(P12)的顺序排列。
假设多个子像素12在显示面10A上的垂直方向上以间距为Vp排列。在图3的例子中，左眼图像区域PgL中包括的多个子像素12以子像素12(P2)、子像素12(P1)的顺序排列。包括在右眼图像区域PgR中的多个子像素12按照子像素12(P12)、子像素12(P11)、子像素12(P10)和子像素12(P9)的顺序排列。
与不同颜色对应的多个子像素12集合而构成像素。子像素12是构成像素的多个颜色的每个颜色的控制单位。子像素12可以是例如控制单元30可控制的最小单位。控制部30能够像所谓的微像素那样更精细地控制子像素12。通过控制部30控制子像素12，显示面板10能够显示任意的图像。在图3的例子中，举例说明了子像素12的形状为长方形的情况，但子像素12的正面观察时的形状可以是正方形、梯形等各种形状。
显示面板10由控制部30控制，能够以沿着显示面10A上的水平方向的给定周期执行不规则处理。不规则处理是指将规则的图像间距设为不规则。作为不规则处理的一个例子，例如，在左眼图像区域PgL和右眼图像区域PgR之间追加显示不属于右眼图像以及左眼图像中任一者的图像的子像素12的处理、或者减少左眼图像区域PgL中包括的给定的子像素12的处理、或者减少右眼图像区域PgR中包括的给定的子像素12的处理。作为追加显示不属于右眼图像以及左眼图像中任一者的图像的子像素12的处理的一例，例如，如图3所示，在左眼图像区域PgL与右眼图像区域PgR之间追加显示黑色图像的子像素12的处理、或者在左眼图像区域PgL与右眼图像区域PgR之间追加显示白色图像的子像素12的处理。
例如，显示面板10在左眼图像区域PgL与右眼图像区域PgR之间以给定周期排列、不属于任一个的子像素12显示黑色图像。该以给定周期排列的子像素12是存在于不规则处理的部位的子像素12。
例如，显示面板10在左眼图像区域PgL与右眼图像区域PgR之间以给定周期排列、不属于任一个的子像素12显示白色图像。该以给定周期排列的子像素12是存在于不规则处理的部位的子像素12。
通过由控制部30以给定周期对显示面板10进行不规则处理，能够将屏障面板20中的屏障间距与显示面板10中的图像间距的最佳值之间的偏差保持得较小。由此，例如，即使是相同间距的显示面板10和屏障面板20，也能够利用于三维显示装置100。
屏障面板20例如可通过液晶快门来实现。液晶快门具有排列成矩阵状的多个快门单元S，通过由控制部30控制施加于各快门单元内的液晶的电压，能够使液晶快门的光透射率变化。屏障面板20并不限定于液晶快门，例如也可以由MEMS快门单元构成。
图4是表示屏障面板20的结构的主视图。屏障面板20具有面板面20C，具有沿着面板面20C上的水平方向以及垂直方向排列成格子状的多个快门单元S。屏障面板20包括透光区域20A和遮光区域20B。透光区域20A以及遮光区域20B分别也称为第一透射区域以及第二透射区域。透光区域20A使从显示面板10射出的图像光以第一给定值以上的第一透射率透射。遮光区域20B使从显示面板10射出的图像光以第二给定值以下的第二透射率透射。第一给定值可以比第二给定值高。第二给定值相对于第一给定值的比率在一例中为1/100。第二给定值相对于第一给定值的比率在其他例子中为1/1000。屏障面板20可以说能够变更从显示面板10射出的图像光的相对的减光量。
屏障面板20规定从显示面板10射出的图像光的行进方向。图像光的行进方向也称为光线方向。通过屏障面板20规定光线方向，可决定通过观察者的右眼5R以及观察者的左眼5L能视觉辨认的显示面10A上的区域。观察者的右眼5R以及观察者的左眼5L能够视觉辨认的区域分别也称为右眼视觉辨认区域以及左眼视觉辨认区域。例如，屏障面板20使从显示面10A的一部分子像素12射出的图像光透过透光区域20A而到达观察者的左眼5L。例如，屏障面板20使从显示面10A的另一部分子像素12射出的图像光透过透光区域20A而到达观察者的右眼5R。控制单元30控制显示面板10，使得左眼图像区域PgL位于左眼视觉辨认区域中并且右眼图像区域PgR位于右眼视觉辨认区域中。由此，观察者的左眼5L能够视觉辨认左眼图像，观察者的右眼5R能够视觉辨认右眼图像。其结果，观察者能够视觉辨认三维图像。
在屏障面板20中，各快门单元S的光透射率由控制部30控制，多个快门单元S的一部分成为透光区域20A，多个快门单元S的另一部分成为遮光区域20B。透光区域20A和遮光区域20B沿着面板面20C上的水平方向交替排列。快门单元S的水平方向的长度表示为长度SW，快门单元S的垂直方向的长度表示为长度SH。屏障面板20中的屏障间距被表示为屏障间距Bp。屏障间距Bp也称为第二周期。屏障间距Bp由控制部30适当设定。屏障面板20中的各快门单元S的大小与显示面板10中的各子像素12的大小可以相等，也可以不同。
快门单元S是控制部30能够控制的最小单位。控制部30通过控制快门单元S，能够将屏障面板20中的透光区域20A和遮光区域20B变更为任意的形状。
屏障面板20由控制部30控制，沿着水平方向以给定周期进行不规则处理。给定周期也称为第三周期。不规则处理是指例如增加透光区域20A所包括的给定的快门单元S，减少遮光区域20B所包括的给定的快门单元S。不规则处理是指例如增加遮光区域20B所包括的给定的快门单元S，减少透光区域20A所包括的给定的快门单元S。
例如，屏障面板20以给定周期，将透光区域20A所包括的快门单元S在水平方向上增加1个，将遮光区域20B所包括的快门单元S在水平方向上减少1个。例如，屏障面板20以给定周期，将遮光区域20B所包括的快门单元S在水平方向上增加1个，将透光区域20A所包括的快门单元S在水平方向上减少1个。
例如，屏障面板20以给定周期，将透光区域20A所包括的快门单元S在水平方向上增加两个，将遮光区域20B所包括的快门单元S在水平方向上减少两个。例如，屏障面板20以给定周期，将遮光区域20B所包括的快门单元S在水平方向上增加两个，将透光区域20A所包括的快门单元S在水平方向上减少两个。
通过由控制部30任意地控制屏障面板20的屏障间距Bp，能够将从屏障间距Bp与图像间距k的最佳值的偏差保持得较小。由此，例如，即使显示面板10与屏障面板20为相同间距，也能够利用于三维显示装置100。
控制部30与三维显示装置100所具备的各结构要素连接，对各结构要素进行控制。控制部30例如构成为处理器。控制部30可以包括一个以上的处理器。处理器可以包括读入特定的程序来执行特定的功能的通用的处理器、以及专用于特定的处理的专用的处理器。专用的处理器可以包括面向特定用途的IC(Application Specific Integrated Circuit；ASIC)。
处理器可以包括可编程逻辑器件(Programmable Logic Device；PL D)。PLD可以包括FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)。控制部30可以是一个或者多个处理器协作的SoC(System-on-a-Chip)、以及SiP(System in a Package)中的任一个。控制部30可以具备存储部，在存储部中保存各种信息、或者用于使三维显示装置100的各结构要素动作的程序等。存储部例如可以由半导体存储器等构成。存储部可以作为控制部30的工作存储器发挥功能。
控制部30使左眼图像的一部分显示于位于显示面板10的左眼图像区域PgL的子像素12。例如，控制部30使左眼图像的一部分显示于位于显示面板10的左眼图像区域PgL的子像素12(P1)～子像素12(P6)。
控制部30使位于显示面板10的右眼图像区域PgR的子像素12显示右眼图像的一部分。例如，控制部30使位于显示面板10的右眼图像区域PgR的子像素12(P7)～12(P12)显示右眼图像的一部分。
控制部30使显示面板10中的给定的子像素12显示黑色图像。该给定的子像素12是存在于不规则处理的部位的子像素12。黑色图像例如是黑色那样的具有给定亮度的图像。给定亮度能够是与子像素12可显示的灰度等级中最低的灰度等级的亮度或与之相应的灰度等级的亮度对应的值。
控制部30使显示面板10中的给定的子像素12显示白色图像。该给定的子像素12是存在于不规则处理的部位的子像素12。白色图像例如是白色那样的具有给定亮度的图像。给定亮度能够设为与子像素12的可显示的灰度等级中的最高灰度的亮度或与之相应的灰度等级的亮度对应的值。
控制部30以给定周期进行不规则处理。例如，如图3所示，控制部30以给定周期使给定的子像素12显示黑色图像，进行不规则处理。该给定的子像素12位于包括在左眼图像区域PgL中的子像素12和包括在右眼图像区域PgR中的子像素12之间。例如，控制部30以给定周期使给定的子像素12显示白色图像，进行不规则处理。该给定的子像素12位于包括在左眼图像区域PgL中的子像素12和包括在右眼图像区域PgR中的子像素12之间。
例如，控制部30以给定周期使给定的子像素12显示不属于右眼图像以及左眼图像中任一个的图像，进行不规则处理。该给定的子像素12位于包括在左眼图像区域PgL中的子像素12和包括在右眼图像区域PgR中的子像素12之间。例如，控制部30以给定周期减少左眼图像区域PgL中包括的子像素12，进行不规则处理。例如，控制部30以给定周期减少右眼图像区域PgR所包括的子像素12，进行不规则处理。
控制部30控制屏障面板20中的多个快门单元S，形成使从显示面板10射出的图像光以第一给定值以上的光透射率透射的透光区域20A。控制部30控制屏障面板20中的多个快门单元S，形成使从显示面板10射出的图像光以第二给定值以下的光透射率透射的遮光区域20B。
控制部30以给定周期进行不规则处理。例如，控制部30以给定周期增加透光区域20A所包括的给定的快门单元S的数量，减少遮光区域20B所包括的给定的快门单元S的数量。例如，控制部30以给定周期增加遮光区域20B所包括的给定的快门单元S的数量，减少透光区域20A所包括的给定的快门单元S的数量。
例如，控制部30以给定周期将透光区域20A中包括的快门单元S在水平方向上增加1个，将遮光区域20B中包括的快门单元S减少1个。例如，控制部30以给定周期将遮光区域20B所包括的快门单元S在水平方向上增加1个，将透光区域20A中包括的快门单元S在水平方向上减少1个。
控制部30可以基于水平方向上的图像间距k与屏障间距Bp的偏差的累积来计算给定周期。控制部30可以计算给定周期，使得在水平方向上的图像间距k与屏障间距Bp的偏差的累积超过给定量的位置进行不规则处理。例如，控制部30可以计算给定周期，使得水平方向上的图像间距k与屏障间距Bp的偏差的累积在超过水平方向上的子像素12的1/2个长度Hp/2的位置进行不规则处理。将期间计算为给定周期。例如，控制部30可以计算给定周期，使得水平方向上的图像间距k与屏障间距Bp的偏差的累积在超过水平方向上的子像素12的一个长度1Hp的位置进行不规则处理。在这种情况下，计算水平方向上的图像间距k与屏障间距Bp的偏差的累积从零到水平方向上的子像素12的一个量的长度为止的期间作为给定周期。
控制部30可以以显示面板10所包括的子像素12的水平方向上的长度为基准来设定给定量。例如，控制部30可以将水平方向上的子像素12的1/2个长度即长度Hp/2设定为给定量。例如，控制部30可以将水平方向上的子像素12的一个长度即长度1Hp设定为给定量。
例如，控制部30可以在水平方向上的图像间距k与屏障间距Bp的偏差的累积超过长度]/2Hp的位置进行不规则处理。作为不规则处理，控制部30可以在左眼图像区域PgL所包括的子像素12与右眼图像区域PgR所包括的子像素12之间的给定的子像素12中显示黑色图像。
例如，控制部30可以在水平方向上的图像间距k与屏障间距Bp的偏差的累积超过长度]/2Hp的位置进行不规则处理。作为不规则处理，控制部30可以在左眼图像区域PgL所包括的子像素12与右眼图像区域PgR所包括的子像素12之间的给定的子像素12上显示白色图像。
例如，控制部30可以在水平方向上的图像间距k与屏障间距Bp的偏差的累积超过长度1Hp的位置进行不规则处理。作为不规则处理，控制部30可以将透光区域20A所包括的快门单元S在水平方向上增加1个，或者将遮光区域20B所包括的快门单元S在水平方向上减少1个。
例如，控制部30可以在水平方向上的图像间距k与屏障间距Bp的偏差的累积超过长度1Hp的位置进行不规则处理。作为不规则处理，控制部30可以将透光区域20A所包括的快门单元S在水平方向上减少1个，或者将遮光区域20B所包括的快门单元S在水平方向上增加1个。
在上述说明中，显示面板10在左眼图像区域PgL和右眼图像区域PgR之间不包括不属于左眼图像区域PgL以及右眼图像区域PgR中任何一个的区域。因此，左眼图像区域PgL和右眼图像区域PgR彼此相邻。显示面板10的结构并不限定于该结构。例如，显示面板10可以包括在左眼图像区域PgL和右眼图像区域PgR之间不属于左眼图像区域PgL以及右眼图像区域PgR中的任何一个的区域。因此，左眼图像区域PgL和右眼图像区域PgR可以彼此不相邻。在显示面板10在左眼图像区域PgL和右眼图像区域PgR之间包括不属于左眼图像区域PgL以及右眼图像区域PgR中任何一个的区域的情况下，控制部30可以通过在水平方向上缩短该区域来进行不规则处理。
根据本实施方式所涉及的三维显示装置100，通过控制部30以给定周期进行不规则处理，能够将屏障面板20中的屏障间距与显示面板10中的图像间距的最佳值之间的偏差保持得较小。由此，例如，即使是相同间距的显示面板10和屏障面板20，也能够利用于三维显示装置100。
三维显示系统包括作为用于检测左眼5L以及右眼5R中的任一方的位置检测部的位置检测装置和三维显示装置100。三维显示系统能够搭载于平视显示器(Head UpDisplay；HUD)。HUD具备三维显示系统、反射镜等光学构件、和具有被投影面的被投影构件。HUD使从三维显示系统射出的图像光经由光学构件到达被投影构件。因此，HUD向被投影构件投影图像。HUD使由被投影构件反射的图像光到达观察者的左眼5L以及右眼5R。因此，HUD使图像光从三维显示系统行进至观察者的左眼5L以及右眼5R。观察者能够将到达的图像光视觉辨认为虚像。
在三维显示装置100具备位置检测装置的情况下，位置检测装置检测观察者的左眼5L以及右眼5R中的任一方的位置，并输出到控制部30。位置检测装置例如可以具备相机。位置检测装置可以通过相机拍摄观察者的面部。位置检测装置可以从相机的摄影图像检测观察者的左眼5L以及右眼5R中的至少一方的位置。位置检测装置可以根据一个照相机的摄影图像，将观察者的左眼5L以及右眼5R中的至少一方的位置检测为三维空间的坐标。位置检测装置可以根据两个以上的相机的摄影图像，将观察者的左眼5L以及右眼5R中的至少一方的位置检测为三维空间的坐标。
位置检测装置也可以不具备相机，而与装置外的相机连接。位置检测装置可以具备输入来自装置外的相机的信号的输入端子。装置外的相机可以与输入端子直接连接。装置外的相机可以经由共享的网络而间接地连接于输入端子。不具备相机的位置检测装置可以具备相机输入影像信号的输入端子。不具备相机的位置检测装置可以根据输入到输入端子的影像信号检测观察者的左眼5L以及右眼5R中的至少一方的位置。
位置检测装置例如可以具备传感器。传感器可以是超声波传感器或者光传感器等。位置检测装置可以通过传感器检测观察者的头部的位置，并基于头部的位置来检测观察者的左眼5L以及右眼5R中的至少一方的位置。位置检测装置可以通过一个或者两个以上的传感器，将观察者的左眼5L以及右眼5R的至少一方的位置检测为三维空间的坐标。
位置检测装置可以基于观察者的左眼5L以及右眼5R中的至少一方的位置的检测结果来检测左眼5L以及右眼5R沿着第一方向的移动距离。
三维显示装置100也可以不具备位置检测装置。在三维显示装置100不具备位置检测装置的情况下，控制部30可以具备输入来自装置外的检测装置的信号的输入端子。装置外的检测装置可以与输入端子连接。装置外的检测装置可以使用电信号以及光信号作为针对输入端子的传输信号。装置外的检测装置可以经由共享的网络而间接地连接于输入端子。控制部30也可以输入表示从装置外的位置检测装置取得的观察者的左眼5L以及右眼5R中的至少一方的位置的位置坐标。控制部30可以基于位置坐标，计算沿着第一方向的观察者的左眼5L以及右眼5R的移动距离。
包括三维显示装置100的HUD可以搭载于移动体。HUD也可以将结构的一部分兼用作移动体所具备的其他装置、部件。例如，移动体也可以将挡风玻璃兼用作被投影构件。HUD以及三维显示装置100也可以将结构的一部分兼用作移动体所具备的其他装置、部件。在将结构的一部分兼用作该移动体所具备的其他装置、部件的情况下，在进行其他结构的情况下，能够将其他结构称为HUD模块或者三维显示组件。本公开中的“移动体”包括车辆、船舶、飞机。本公开中的“车辆”包括汽车以及工业车辆，但不限于此，也可以包括铁道车辆以及生活车辆、在跑道上行驶的固定翼机。
汽车包括但不限于乘用车、卡车、公共汽车、二轮车、以及无轨电车等，也可以包括在道路上行驶的其他车辆。工业车辆包括面向农业以及建设的工业车辆。工业车辆包括叉车以及高尔夫球车，但不限于此。面向农业的工业车辆包括拖拉机、耕种机、插秧机、割捆机、联合收割机、以及割草机，但并不限于此。面向建设的工业车辆包括推土机、铲土机(scraper)、挖土机、起重机车、翻斗车以及压路机，但并不限于此。车辆包括以人力进行行驶的车辆。车辆的分类不限于上述。例如，汽车可以包括能够在道路上行驶的工业车辆，也可以在多个分类中包括相同的车辆。在本公开中的船舶中包含海上喷气机、船只、油轮。在本公开中的飞机中包含固定翼机、旋转翼机。
在具备这样的控制部30的本实施方式的三维显示装置100中，控制部30如以下那样构成。
(观察者·屏障面板·显示面板的位置关系)
图5是表示观察者、屏障面板20、显示面板10的位置关系的图。眼间距离E与适视距离d之比如以下的式1以及式2所示，与显示面板10的图像间距k和显示面板10以及屏障面板20间的距离g之比相等。
BP∶d＝k∶d+g…(2)
如果从这些式1、式2对适视距离d进行整理，则适视距离d由式3表示，当屏障间距Bp变化时，适视距离d也变化。
图6是用于说明屏障面板20的像素编号分配的图。接下来，如该图所示，进行屏障面板20的各子像素12中的像素编号的分配。在将子像素12的第一方向(X轴方向)的宽度设为Hp，将子像素12的Y轴方向的宽度设为Vp，将透光区域20A以及遮光区域20B相对于作为第二方向的Y轴方向的倾斜角度设为θ，将a以及b设为a≠b的自然数时，透光区域20A以及遮光区域20B由以下的式4表示。
在图像周期间距法的情况下，由于不是显示面板10，而是对屏障面板20分配像素编号，所以屏障间距Bp与宽度Hp的子像素12为n个的关系由下式5表示。
将图像周期间距Cp如下面的式6～式9那样导出。
如果从上述的式6中消除τ，则成为下式7。
如果对上述式7进行变形，则得到式8。
BP∶z＝k′∶z+g …(8)
从上述的式8中消除k’BP，得到式9。
(图像周期间距法)
图8是用于说明图像周期间距法的图。如该图所示，从眼间位置向显示面板10的显示面10A引垂线，以该交点为基准，在显示面10A上形成图像周期间距宽度Cp＝τk′的各图案区域。
(观察者的横向的移动)
图9是用于说明基于观察者的横向的移动的图案形成位置的图。如该图所示，根据观察者的横向的移动，图案形成位置1、2、...也移动。
(观察者的前后方向的移动)
图10是表示基于观察者的前后方向的移动的图像周期间距Cp的变化的图。如该图所示，观察距离z+g越大，图像周期间距Cp也越大。
图11是表示观察者从适视距离接近的情况下观察到的子像素的图。如该图所示，在观察者从适视距离d接近的情况下，由两眼5R、5L同时观察到的子像素12如以下的式10～式12所示那样增加。
图12是表示在观察者从适视距离离开的情况下观察到的子像素的图。如该图所示，在观察者从适视距离d离开的情况下，由两眼5R、5L同时观察到的子像素12如式13～式15所示那样增加。
在z＜d的情况下，
通过这样的结构，根据观察距离z使图像周期间距Cp(z)变化，即使观察者在Z轴方向上移动，也能够显示高画质的三维图像。
图13是将同时观察到的子像素12作为右眼图像进行处理的情况的说明图。如该图所示，将同时观察到的子像素12作为右眼图像进行处理。通过不是以眼间位置为基准而是以右眼位置为基准，能够将同时观察到的子像素12作为右眼图像进行处理。
图14是用于说明屏障间距Bp的切换基准的图。图15是用于说明屏障间距Bp的切换基准的图。图16是用于说明屏障间距Bp的切换基准与串扰的关系的图。如图14～图16所示，屏障间距Bp的切换基准需要在适视距离间切换屏障间距Bp的定时的基准，能够根据同时观察到的子像素12的数量来决定。当观察者离开时，屏障间距Bp成为式16所示的Bp1。
BP1＝10HP…(16)
在此，假设子像素12的n1＝20。
/>
在同时观察子像素数相对于单眼子像素数的比例一致时，认为串扰是相同程度。
n1∶n2＝t1∶t2…(19)
图17是表示相对于观察者的前后方向移动的三维显示图像的追随性的差异的图。如该图所示，可知在重叠相同间距的2片液晶面板的有效屏障方式中，通过固定有效屏障间距，改变向图像间距k导入一部分不同的间距的比例，相对于观察者的前后方向的移动，与现有技术的右眼图像相比，本公开的右眼图像相对于适视距离的基准图像的图像浓度的变化格外少，能够进行更细致的追随。由此，根据本公开的实施方式，能够扩大立体视觉范围。
如上所述，本实施方式的三维显示装置100包括显示面板10、屏障面板20、位置检测装置以及控制部30。显示面板10具有多个子像素12。多个子像素12沿着X轴方向以及与该X轴方向相交的Y轴方向排列。多个子像素12构成为射出图像光。屏障面板20是在图像光的光路中与显示面板10重叠的屏障面板20，具有多个快门单元S。多个快门单元S沿着X轴方向以及Y轴方向排列。多个快门单元S构成为能够切换为使光透射的透光区域20A以及遮挡光的遮光区域20B中的任一者。位置检测装置被配置为检测观察者的第一眼5R以及第二眼5L中的至少一方的位置，并且输出包括沿着光路的位置以及沿着与第一方向对应的视差方向的位置的位置检测信息。控制部30构成为控制显示面板10以及屏障面板20。
控制部30构成为，在将屏障间距设为Bp，将图像间距设为Cp时，基于位置检测装置的位置检测信息，计算与观察者的第一眼5R以及第二眼5L的位置对应的屏障间距Bp以及图像间距k的累积误差，在计算出的累积误差相对于一个点(相当于子像素12)的比例大于第一比例时，能够进行控制以使图像间距Cp至少增大一个点或者减小一个点。
通过这样的结构，不大幅变更三维显示装置的结构，根据观察距离z消除了屏障间距Bp与图像间距k之间的累积误差，能够得到最佳的立体图像。
在本实施方式的三维显示装置100中，屏障间距Bp可以构成为与透光区域20A以及遮光区域20B的第一方向的周期对应。
在本实施方式的三维显示装置100中，Z轴方向可以是俯视时与X轴方向垂直的结构。
在本实施方式的三维显示装置100中，第一比例是0.5或者1附近的值。
在本实施方式的三维显示装置100中，在将子像素12的第一方向的宽度设为Hp，将子像素12的第二方向的宽度设为Vp，将透光区域20A以及遮光区域20B相对于两个方向的倾斜角度设为θ，将a以及b设为a≠b的自然数时，控制部30可以构成为，使多个子像素12以及多个快门单元S沿着由式21表示的倾斜角度θ而位于透光区域20A以及遮光区域20B，控制多个快门单元S，以使得成为与屏障面板20的屏障间距Bp不同的屏障间距Bp1或者Bp2。
由此，即使根据观察距离z的变化而产生屏障间距Bp与图像间距k的累积误差，通过使屏障间距Bp不同的控制，也能够减少或者消除累积误差。
在本实施方式的三维显示装置100中，屏障面板20在光路中位于显示面板10之前，显示面板10包括：第一显示区域，射出用于观察者用第一眼5R识别的图像光；以及第二显示区域，射出用于观察者用第二眼5L识别的图像光。第一显示区域沿着第一方向以第一周期排列。第二显示区域沿着第一方向以与第一周期不同的第二周期排列。在将构成透光区域20A以及遮光区域20B的快门单元S的Z轴方向的数量设为b(b为自然数)，将观察者接近屏障面板20时的、将第一眼5R及第二眼5L中的至少一方与屏障面板20之间的观察距离设为z，将显示面板10与屏障面板20的间隔设为g，此时，控制部30也可以构成为控制所述多个快门单元，以使得图像周期间距Cp(z)满足以下的式22。
通过这样的结构，即使根据观察距离z的变化而产生屏障间距Bp与图像间距k的累积误差，三维显示装置100也能够通过使屏障间距Bp不同的控制来降低或者消除累积误差。
在本实施方式的三维显示装置100中，屏障面板20在光路中位于显示面板10之后，显示面板10包括：第一显示区域，射出用于观察者用第一眼5R识别的图像光；以及第二显示区域，射出用于观察者用第二眼5L识别的图像光。第一显示区域沿着第一方向以第一周期排列，第二显示区域沿着第一方向以与第一周期不同的第二周期排列。
控制部30可以构成为，在将构成透光区域20A以及遮光区域20B的快门单元S的X轴方向的数量设为b(b为自然数)，将观察者接近显示面板10时的、第一眼5R以及第二眼5L中的至少一方与屏障面板20之间的观察距离设为z，将显示面板10与屏障面板20的间隔设为g，此时，控制所述多个快门单元S，以使得图像周期间距Cp(z)满足以下的式23。由此，根据观察距离z使图像周期间距Cp(z)变化，即使观察者在Z轴方向上移动，也能够显示高画质的三维图像。
在本实施方式的三维显示装置100中，在观察者接近屏障面板20时，将第一眼5R以及第二眼5L之间的眼间距离设为E，将通过第一眼5R以及第二眼5L之间的中央位置且与显示面板10的显示面10A垂直的垂线和显示面10A交叉的交点作为基准点时，控制部30可以通过以下的式24计算子像素数t1(z)，以图像周期间距Cp(z)在显示面10A上形成由透光区域20A以及遮光区域20B的组合构成的多个图案区域。由此，三维显示装置100根据观察距离z使图像周期间距Cp(z)变化，即使观察者在前后方向上移动，也能够显示高画质的三维图像。
通过这样的结构，观察距离z越小，越增加子像素数t1(z)，追随观察者接近的方向的移动，能够显示高画质的三维图像。
在本实施方式的三维显示装置100中，在观察者离开屏障面板20时，将第一眼5R和第二眼5L之间的眼间距离设为E，将通过第一眼5R以及第二眼5L之间的中央位置且与显示面板10的显示面10A垂直的垂线和显示面10A交叉的交点设为基准点时，控制部30可以构成为，计算由以下的式25表示的子像素数t1(z)，以图像周期间距Cp在显示面10A上形成由透光区域20A以及遮光区域20B的组合构成的多个图案区域。
通过这样的结构，三维显示装置100能够随着观察距离z变大而增加子像素数t1(z)，追随观察者的远离方向的移动，显示高画质的三维图像。
在以上的各实施方式中，以从观察者观察在显示面板10的前方配置屏障面板20的情况为一例进行了说明，但屏障面板20可根据显示面板10的种类而适当配置变更。例如，在显示面板10为背光源透射型的显示面板的情况下，屏障面板20可以配置在从观察者观察时显示面板10的前方，也可以配置在从观察者观察时显示面板10的后方。例如，在显示面板10为自发光型的显示面板的情况下，屏障面板20也可以配置在从观察者观察时显示面板10的前方。
在三维显示装置100具备背光源装置的情况下，背光源装置配置于显示面板10的背面侧，对显示面板10进行面状照射。背光源装置可以构成为包括具有排列成矩阵状的多个LED等发光元件的光源、导光板、扩散板、扩散片等。背光源装置通过光源射出照射光，通过导光板、扩散板、扩散片等使照射光在显示面板10的面方向上均匀化。背光源装置构成为将在面方向上均匀的光向显示面板10射出。
本公开能够实现以下的实施方式。
本公开的三维显示装置包括显示面板、屏障面板、位置检测部以及控制部。显示面板具有多个子像素。多个子像素沿着第一方向以及与该第一方向相交的第二方向排列。多个子像素被构成为射出图像光。
屏障面板在所述图像光的光路中与所述显示面板重叠。屏障面板具有多个快门面板。多个快门面板沿着所述第一方向以及所述第二方向排列。多个快门面板构成为能够切换为使光透射的透光区域、以及遮挡所述光的遮光区域中的任一者。
位置检测部构成为，检测观察者的第一眼以及第二眼的至少一方的位置，输出包括沿着所述光路的位置以及沿着与所述第一方向对应的视差方向的位置的位置检测信息。
控制部构成为控制所述显示面板以及所述屏障面板。
将从观察距离观察时的、透光部以及遮光部规则地排列的屏障间距设为Bp，
将从所述观测距离观察时的相邻的一组右眼图像和左眼图像的图像间距设为k时，
所述控制部构成为，基于存在于从所述观察距离离开的位置的观察者的位置检测信息，计算与观察者的第一眼以及第二眼的位置对应的屏障间距Bp以及图像间距k的累积误差，在计算出的所述累积误差相对于一个点的量的比例大于第一比例时，能够进行控制以使所述图像间距k部分地增大至少一个点的量而减小所述累积误差。
根据本公开的三维显示装置，能够提供一种三维显示装置，其能够在不大幅变更三维显示装置的结构的情况下，根据观察距离减小屏障间距Bp与图像间距k之间的累积误差，显示高画质的三维图像。
上述的各实施方式作为代表性的例子进行了说明，但本领域技术人员可知，在本公开的主旨以及范围内能够进行多种变更以及置换。因此，本公开不应理解为通过上述的实施方式来限制，能够在不脱离权利要求书的情况下进行各种变形或者变更。例如，能够将实施方式以及实施例所记载的多个结构块组合为一个，或者分割一个结构块。
-附图标记说明-
5R 右眼
5L 左眼
10 显示面板
10A 显示面
12 子像素
15 显示边界
20 屏障面板
20A 透光区域
20B 遮光区域
30 控制部
50 黑色矩阵
51 黑色矩阵
100 三维显示装置
Bp 屏障间距
Cp(z) 图像周期间距
d适视距离
k图像间距
PgL左眼图像区域
PgR右眼图像区域
S快门单元。

Claims (8)

1.一种三维显示装置，包括：
显示面板，具有多个子像素，该多个子像素构成为沿着第一方向及与该第一方向相交的第二方向排列，并射出图像光；
屏障面板，在所述图像光的光路中与所述显示面板重叠，所述屏障面板具有多个快门单元，所述多个快门单元沿着所述第一方向及所述第二方向排列且能切换为使光透射的透光区域及遮断所述光的遮光区域中的任一者；
位置检测部，构成为检测观察者的第一眼以及第二眼的至少一方的位置，并且输出包括沿着所述光路的位置及沿着与所述第一方向对应的视差方向的位置的位置检测信息；以及
控制部，构成为控制所述显示面板以及所述屏障面板，
将从观察距离观察时的、透光部以及遮光部规则地排列的屏障间距设为Bp，
将从所述观测距离观察时的相邻的一组的右眼图像和左眼图像的图像间距设为k时，
所述控制部构成为，基于存在于从所述观察距离离开的位置的观察者的位置检测信息，计算与观察者的第一眼以及第二眼的位置对应的屏障间距Bp及图像间距k的累积误差，在计算出的所述累积误差相对于一个点的量的比例大于第一比例时，能够进行控制以使所述图像间距部分地增大至少一个点的量而减小所述累积误差。
2.根据权利要求1所述的三维显示装置，其中，
所述屏障间距与所述透光区域及所述遮光区域的所述第一方向的周期对应。
3.根据权利要求1或2所述的三维显示装置，其中，
所述第二方向与所述第一方向垂直。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的三维显示装置，其中，
所述第一比例为0.5或者1附近的值。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的三维显示装置，其中，
所述控制部构成为，
将所述子像素的所述第一方向的宽度设为Hp，
将所述子像素的所述第二方向的宽度设为Vp，
所述透光区域及所述遮光区域相对于所述第二方向的倾斜角度设为θ，
将a以及b设为a≠b的自然数，
此时，按照由以下的式1表示的倾斜角度θ，使所述多个子像素以及所述多个快门单元位于所述透光区域以及所述遮光区域，
控制所述多个快门单元，以使得成为与所述屏障面板的所述屏障间距不同的屏障间距。
6.根据权利要求5所述的三维显示装置，其中，
所述屏障面板在所述光路中位于所述显示面板之前，
所述显示面板包括：
第一显示区域，用于射出观察者用第一眼识别的图像光；以及
第二显示区域，用于射出观察者用第二眼识别的图像光，
所述第一显示区域和所述第二显示区域沿着所述第一方向排列，
在观察者从适视距离移动时，将所述第一眼以及所述第二眼中的至少一方与所述屏障面板之间的观察距离设为z，
将所述显示面板与所述屏障面板的间隔设为g，
此时，所述控制部将显示图像的子像素增加1个，以使得图像周期间距Cp(z)满足以下的公式，
7.根据权利要求5所述的三维显示装置，其中，
所述屏障面板在所述光路中位于所述显示面板之后，
所述显示面板包括：
第一显示区域，用于射出观察者用第一眼识别的图像光；以及
第二显示区域，用于射出观察者用第二眼识别的图像光，
所述第一显示区域和所述第二显示区域沿着所述第一方向排列，
将构成所述透光区域以及所述遮光区域的快门单元的第二方向的数量设为b，其中b为自然数，
将观察者接近所述显示面板时的、所述第一眼以及所述第二眼中的至少一方与所述屏障面板之间的观察距离设为z，
将所述显示面板与所述屏障面板的间隔设为g，
此时，所述控制部将显示图像的子像素增加1个，以使得图像周期间距Cp(z)满足以下的公式，
8.根据权利要求6或7所述的三维显示装置，其中，
当观察者接近所述屏障面板时，如果将所述第一眼以及所述第二眼间的眼间距离设为E，将连续显示一组两眼图像的子像素数设为n，则将通过所述第一眼以及所述第二眼间的中央位置且与所述显示面板的显示面垂直的垂线和所述显示面交叉的交点作为基准点时，用双眼同时观察的子像素数t1(z)表示为
当观察者从所述屏障面板离开时，如果将所述第一眼以及所述第二眼间的眼间距离设为E，将连续显示一组两眼图像的子像素数设为n，则将通过所述第一眼以及所述第二眼间的中央位置且与所述显示面板的显示面垂直的垂线和所述显示面交叉的交点作为基准点时，用双眼同时观察的子像素数t2(z)表示为
在t1(z)＝t2(z)时，所述控制部以所述图像周期间距切换由所述透光区域以及所述遮光区域的组合构成的多个图案区域而形成于所述显示面上。
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