JP2016071008A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】見易い表示装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、表示装置は、スイッチ液晶部と、表示部と、制御部と、を含む。スイッチ液晶部は、複数の光学素子を含む。表示部は、スイッチ液晶部に重ねられ視差画像を含む表示光を出射する。制御部は、観視者の位置に関する情報に基づいて複数の光学素子から構成される開口パターンを切り替える。制御部は、観視者が表示部に対して移動しているとき、第１開口パターンから第２開口パターンへ切り替え、第１開口パターンおよび第２開口パターンから視認される輝度が略等しい観視者の位置を最適切り替え位置としたとき、観視者が最適切り替え位置に移動する前に切り替え動作を開始する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

裸眼により立体画像を視認可能な表示装置がある。例えば、液晶素子等の光学素子を用いた視差バリア方式の表示装置がある。ヘッドトラッキング技術を採用することで、観視者の位置に応じて、適正な画像が提供される。表示装置において、見易さの向上が求められる。

特開２０１３−２４９５７号公報

本発明の実施形態は、見易い表示装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、表示装置は、スイッチ液晶部と、表示部と、制御部と、を含む。前記スイッチ液晶部は、光透過状態である開口部と、前記光透過状態よりも透過率が低い遮光部と、を含む開口パターンを複数の光学素子により切り替える。前記表示部は、前記スイッチ液晶部に重ねられ右目用画像および左目用画像を有する視差画像を表示する。前記制御部は、観視者の位置に関する位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて、前記開口パターンの位置を制御する。前記制御部は、前記観視者が前記表示部に対して移動しているとき、前記観視者の右目が前記右目用画像を常時視認し、左目が前記左目用画像を常時視認するように前記開口パターンを、第１開口パターンから第２開口パターンへ切り替え、前記第１開口パターンおよび前記第２開口パターンから視認される輝度が略等しい前記観視者の位置を最適切り替え位置としたとき、前記観視者が前記最適切り替え位置に移動する前に切り替え動作を開始する。

第１の実施形態に係る表示装置を例示するブロック図である。 第１の実施形態に係る表示装置の一部を例示する模式的断面図である。 第１の実施形態に係る表示装置の一部を例示する模式的断面図である。 第１の実施形態に係る表示装置の一部を例示する回路図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、表示装置の動作を例示する模式図である。 図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第１の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る表示装置の輝度特性の一例を例示する図である。 図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第１の実施形態に係る表示装置の開口パターンを例示する模式図である。 第１の実施形態に係る表示装置の輝度特性の他の一例を例示する図である。 第１の実施形態に係る表示装置の動作を例示するフローチャート図である。 第５の実施形態に係る電子装置を例示する模式図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る視差立体画像を視認可能な表示装置を例示するブロック図である。
表示装置１００には、例えば、記憶部１５と、バックライト２０と、表示部３０と、スイッチ液晶部４０と、制御部５０と、撮像部６０と、が設けられる。スイッチ液晶部４０は、例えば、液晶を用いたパララックスバリアで構成される。尚、視差バリアは、透過状態あるいは遮光状態に切り替えることが可能な光学スイッチであるスイッチ液晶であり、スイッチ液晶としては、視差バリアに限らず、レンチキュラレンズ等を用いてもよい。

制御部５０は、例えば、ＣＰＵ(Central Processing Unit)と、ＲＡＭ(Random Access Memory)と、ＲＯＭ(Read Only Memory)と、を含む。制御部５０は、表示部３０と、スイッチ液晶部４０、及びバックライト２０の動作を制御する。制御部５０は、表示部３０に表示制御信号を供給する。制御部５０は、例えば、撮像部６０で撮影した観視者の位置を演算し、観視者の位置に応じて、スイッチ液晶部４０の開口部の位置を制御する。開口部とは、光透過領域（光透過状態の領域）である。スイッチ液晶部４０により裸眼での立体映像を視認可能にするために、スイッチ液晶部４０は、表示部３０の動作と連携して制御される。制御部５０は、外部から供給される映像信号に基づいて、バックライト２０の輝度を制御させることも可能である。

バックライト２０は、表示部３０に向けて光を出射する。バックライト２０の光源には、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられる。バックライト２０の光源として、ＣＣＦＬ(Cold Cathode Fluorescent Lamp)を用いても良い。

スイッチ液晶部４０は、表示部３０の内部の各画素に対応して、右眼あるいは左眼のみに各々の画素が視認できるように複数の遮光領域（光透過状態よりも透過率が低い非光透過状態）及び複数の光透過領域（光透過状態の領域）を有し、観視者の位置に応じて複数の遮光領域と複数の光透過領域とを切り替えることが可能な構成となっている。スイッチ液晶部４０は、例えば、光学素子として液晶を用いた液晶バリアである。スイッチ液晶部４０は、観視者の位置に応じて動作する。スイッチ液晶部４０は、複数の光学素子で構成され、各光学素子に電極が設けられ、電極に印加する電圧を変更することで、電極間の液晶分子の配向が制御される。これにより、観視者の位置の変化に応じて、遮光領域と、光透過領域と、が切り替えられる。光学素子の例については、後述する。

表示部３０は、各画素の位置が各々のスイッチ液晶部４０を構成する光透過部および遮光部に対応するように重ねられる。具体的には、右眼用の画像を表示する画素は、スイッチ液晶部４０の遮光領域及び光透過領域により右眼のみで視認できるように重ねられる。左眼用の画像を表示する画素は、スイッチ液晶部４０の遮光領域及び光透過領域により左眼のみで視認できるように重ねられる。表示部３０は、視差画像を含む表示光を出射する。表示部３０として、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）が用いられる。表示部３０は、液晶表示素子によりバックライト２０から出射された光を変調することで、表示を行う。表示部３０として、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ:Organic Elecrtro Luminescence Display）を用いても良い。

撮像部６０は、例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)などの撮像素子を含む。撮像部６０は、表示装置１００の表示を見る観視者を撮像し、観視者の画像を取得する。制御部５０では、撮像部６０で取得した画像に基づいて、観視者の位置（角度）を算出する。表示装置１００は、観視者の顔を認識する顔認識機能を有しても良い。これにより、画像中の観視者の特定が容易になる。
観視者の位置として、例えば、観視者と表示装置１００との間の相対的な角度を用いても良い。例えば、表示装置１００の表示画面の基準点における表示画面の法線と、観視者と、の間の角度を、観視者の位置として用いても良い。観視者の位置として、表示画面を含む平面に観視者の位置を投影した点と、表示画面の基準点と、の間の距離を用いても良い。

記憶部１５としては、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などの不揮発性のメモリが用いられる。記憶部１５に、表示装置１００の制御に必要なデータやプログラムなどが格納される。

図２は、第１の実施形態に係る表示装置の一部を例示する模式的断面図である。
図２は、バックライト２０、表示部３０及びスイッチ液晶部４０を例示している。
この例では、スイッチ液晶部４０、表示部３０、バックライト２０の順に重ねられる。バックライト２０から出射された光は、表示部３０及びスイッチ液晶部４０を介して観視者に到達する。表示部３０、スイッチ液晶部４０、バックライト２０の順に重ねられてもよい。

図３は、第１の実施形態に係る表示装置の一部を例示する模式的断面図である。
図３は、バックライト２０、表示部３０及びスイッチ液晶部４０を例示している。
表示部３０において、特に限定するものではないが、例えば、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)基板３１ａと対向基板３３ｂとの間に液晶層３２が設けられ、液晶層３２と接する面には配向膜が設けられる。液晶分子の配向を制御するための複数の電極のペアは、液晶のモードに応じて、ＴＦＴ基板３１ａ及び対向基板３３ｂに設けられてもよいし、ＴＦＴ基板３１ａのみに設けられてもよい。

スイッチ液晶部４０において、特に限定するものではないが、例えば、偏光板４１と偏光板３３ａとの間に第１基板４２が設けられる。偏光板３３ａと第１基板４２との間に第２基板４６が設けられる。第１基板４２と第２基板４６との間に液晶層４４が設けられ、液晶層４４と接する面には、配向膜が設けられる。液晶層４４を駆動するための複数の電極のペアは、液晶のモードに応じて、第２基板４６及び第１基板４２に設けられてもよいし、第２基板４６のみに設けられてもよい。このように、複数の透明電極のペアが設けられることで、複数の光学素子４７が形成され、複数の光学素子４７を選択的に透過あるいは非透過にすることでスイッチ液晶が形成される。

図４は、第１の実施形態に係る表示装置の一部を例示する回路図である。
図４は、表示部３０の画素の回路を例示している。
画素７０は、ＴＦＴ素子Ｔｒと、液晶素子ＬＣと、を含む。ＴＦＴ素子Ｔｒは、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。ＴＦＴ素子Ｔｒのゲートが走査線ＧＣＬに接続される。ＴＦＴ素子Ｔｒのソースが画素信号線ＳＧＬに接続される。液晶素子ＬＣの一端が、ＴＦＴ素子Ｔｒのドレインに接続される。液晶素子ＬＣの他端が、対向電極３３ｄに接続される。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１の実施形態に係るスイッチ液晶を用いたヘッドトラッキング３Ｄ表示装置の動作を例示する模式図である。
これらの図は、スイッチ液晶部４０のヘッドトラッキング動作を例示している。
表示部３０においては、例えば、左眼用画像を表示する左眼用画素Ｌと、右眼用画像を表示する右眼用画素Ｒと、が交互に配置される。
スイッチ液晶部４０は、非光透過状態の複数の光学素子４７を含む遮光領域４０ａと、光透過状態の複数の光学素子４７を含む光透過領域４０ｂと、を含む。「ＬＲＬＲ」のときは、「ＬＲ」で１周期となる。「ＬＬＲＲＬＬＲＲ」のときは、「ＬＬＲＲ」で１周期となる。光透過領域４０ｂに設けられる光学素子４７の数は３以上であることが好ましい。これにより、細かな移動ができ、自然な表示が実施できる。

スイッチ液晶部４０には、図５（ａ）に示すように、遮光領域４０ａと、光透過領域４０ｂとが形成される。この配置によれば、観視者８０の左眼が表示部３０の左眼用画素Ｌを視認でき、右眼用画素Ｒは視認できなくなる。また、同様に、右眼もスイッチ液晶部４０により右眼用画素Ｒを視認でき、左眼用画素Ｌは視認できなくなる。観視者８０の移動に応じて、遮光領域４０ａの位置と、光透過領域４０ｂの位置とが変化する。図５（ａ）の例では、少なくとも１つ以上の光学素子４０ｂ１は、光透過領域４０ｂに含まれ、少なくとも１つ以上の光学素子４０ａ１は、遮光領域４０ａに含まれる。

図５（ｂ）に示すように、観視者８０の移動により、観視者８０の左眼が図中の矢印８１の向きに移動する。このとき、観視者８０の左眼が表示部３０の左眼用画素Ｌを視認できるように、スイッチ液晶部４０に含まれる複数の光学素子４７が制御され、観視者８０の移動に応じて、遮光領域４０ａ及び光透過領域４０ｂの位置が切り替わる。図５（ａ）においては光学素子４０ｂ１は光透過状態であり、観視者８０の移動に応じて、図５（ｂ）のように光学素子４０ｂ１は非光透過状態に変更される。また、図５（ａ）においては光学素子４０ａ１は非光透過状態であり、観視者８０の移動に応じて、図５（ｂ）のように光学素子４０ａ１は光透過状態に変更される。

制御部５０は、撮像部６０により観視者８０の位置に関する情報（観視者８０の画像）を取得し、取得した情報に基づいて、スイッチ液晶部４０に含まれる複数の光学素子４７のそれぞれを光透過状態あるいは非光透過状態に切り替える。これにより、観視者８０の位置が移動した場合に、観視者８０は適正に立体視を認識することができる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、表示部において画素を制御するヘッドトラッキング３Ｄ表示装置の動作を例示する模式図である。
これらの図は、表示部３０の画像シフト動作を例示している。
表示部３０において、左眼用画像を表示する左眼用画素領域３０Ｌと、右眼用画像を表示する右眼用画素領域３０Ｒとが交互に配置される。本例の場合、左眼用画素領域３０Ｌは３つの左眼用画素Ｌを含み、右眼用画素領域３０Ｒは３つの右眼用画素Ｒを含む。スイッチ液晶部４０は、非光透過状態の複数の光学素子を含む遮光領域４０ｃと、光透過状態の複数の光学素子を含む光透過領域４０ｄと、を含む。

スイッチ液晶部４０には、図６（ａ）に示すように、遮光領域４０ｃと、光透過領域４０ｄと、が交互に配置される。この配置によれば、観視者８０の左眼が表示部３０の左眼用画素領域３０Ｌを視認でき、右眼用画素領域３０Ｒは視認できなくなる。図６（ａ）及び図６（ｂ）に係るスイッチ液晶部４０は、固定式のスイッチ液晶であり、遮光領域４０ｃと、光透過領域４０ｄと、がそれぞれ固定されている。表示部３０は、観視者８０の移動に応じて、表示部３０の左眼用画素領域３０Ｌの位置と、右眼用画素領域３０Ｒの位置とを変化させる。

図６（ｂ）には、観視者８０の移動により、観視者８０の左眼が図中矢印８１の向きに移動した状態を示す。この場合、観視者８０の左眼が表示部３０の左眼用画素領域３０Ｌを視認できるように、表示部３０に表示させる画像の位置を制御する。つまり、図６（ａ）において、左眼用画素領域３０Ｌを図中左向きに１画素分移動させ、右眼用画素領域３０Ｒを図中左向きに１画素分移動させる。これにより、図６（ａ）に示す左眼用画素領域３０Ｌは、図６（ｂ）に示す位置に移動する。

図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第１の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
これらの図は、表示装置１００に対して観視者が移動する様子を例示している。
表示装置１００の所定位置に、撮像部６０が設けられている。観視者８０と、表示装置１００の表示画面１０１と、の間の距離を距離Ｄとする。観視者８０は、この距離Ｄ離れた位置において、表示装置１００の表示画面１０１と水平な方向（図中矢印８１の方向）に移動する。観視者８０の位置としては、例えば、表示装置１００の表示画面１０１の基準点における表示画面１０１の法線と、観視者８０と、の間の角度を、用いても良い。表示画面１０１の基準点とは、例えば、表示画面１０１の水平及び垂直方向の中心である。

撮像部６０は観視者８０の画像を撮像する。制御部５０は、撮像部６０で撮像した観視者８０の画像に基づき上記の観視角度θ、表示画面１０１からの距離などの位置を算出する。制御部５０は、観視者８０の観視角度θ（位置）の変化に応じて、スイッチ液晶部４０に含まれる複数の光学素子で形成される遮光領域および光透過領域を切り替える。また、眼間の中央の位置、左右各々の眼の位置などを算出し、各々の眼の観視角度θ（位置）に最適になるようにスイッチ液晶部４０を制御してもよい。

図８は、第１の実施形態に係る表示装置の輝度特性の一例を例示する図である。
図８は、一方の眼におけるスイッチ液晶部４０の開口パターン毎の輝度特性を示す。あるいは、一方の眼の画像を白表示、他方の眼の画像を黒表示としたときの輝度プロファイルを示す。
図中、横軸は観視角度θ、縦軸は輝度Ｂｒを示す。
観視角度θとは、上述したように、表示画面１０１の基準点における表示画面１０１の法線と、観視者８０と、のなす角度である。輝度Ｂｒとは、左眼用画像（または右眼用画像）を表示画面１０１に表示させたときの観視者８０から観察した画面輝度（以下、単に輝度という）である。

図８において、第１輝度特性９１ａは、スイッチ液晶部４０の所定の第１開口部における観視者８０の観視角度θと観視者８０から見た輝度Ｂｒとの関係を示す。第２輝度特性９２ａは、所定の第１開口部に隣接する第２開口部における観視者８０の観視角度θと観視者８０から見た輝度Ｂｒとの関係を示す。第３輝度特性９３ａは、第２開口部に隣接する第３開口部における観視者８０の観視角度θと観視者８０から見た輝度Ｂｒとの関係を示す。

観視者８０の観視角度θが角度ａ〜角度ｂの場合、スイッチ液晶部４０は所定の第１開口部が光透過状態とされ、第１開口部以外の領域は遮光状態とされる。角度ｂ〜角度ｃの場合、スイッチ液晶部４０は第２開口部が光透過状態とされ、第２開口部以外の領域は遮光状態とされる。角度ｃ〜角度ｄの場合、スイッチ液晶部４０は第３開口部が光透過状態とされ、第３開口部以外の領域は遮光状態とされる。つまり、観視者８０の観視角度θに応じて、スイッチ液晶部４０の開口部が決定される。

トラッキング制御では、観視者８０の位置の変化（移動）を検知して最適な開口パターンとする制御が行われる。最適な開口パターンとは、観視者８０の右眼が視認する右眼用画素の輝度が略最大となり、観視者８０の左眼が視認する左目眼画素の輝度が略最大となる開口パターンである。本願発明者の検討によると、トラッキング制御が適正でない場合、表示が見難くなることが分かった。例えば、観視者８０の位置の変化（移動）に伴って光学素子の切り替え時に、観視者８０が輝度変化を認識してしまう場合があることを見出した。このような輝度変化を認識すると、見易さが低下することになる。

例えば、観視者８０の位置が角度ａから角度ｄに変化した時、撮像部６０で取得した観視者８０の画像に基づき観視者８０の角度（位置）を算出し、スイッチ液晶部４０の光学素子を最適な開口部に切り替えるのにある程度の時間を要する。このため、観視者８０の動きに対して最適な開口部が光透過状態となるまでに遅延が生じる。具体的には、観視者８０が角度ｂからｃの範囲に移動した時点で、スイッチ液晶部４０の第３開口部が完全に光透過状態に切り替わっておらず、第２開口部が光透過状態のままである。その後、観視者８０が角度ｃからｄに移動している途中で開口部が第２開口部から第３開口部に切り替わる。このため、観視者８０が観察する輝度特性は、角度ｃからｄの観視範囲において第２輝度特性９２ａから第３輝度特性９３ａに切り替わり、大きな輝度変化を認識してしまう。

また、観視者８０が角度ａから角度ｂの位置に移動した時点で、第１開口部から第２開口部に切り替えることができ、角度ｃの位置に移動した時点で、第２開口部から第３開口部に切り替えることができれば、切り替え時の輝度変化は小さく、観視者８０は輝度変化を認識し難い。しかし、スイッチ液晶部４０の光学素子の切り替えの遅延時間により、観視者８０の移動速度等によっては、観視者８０が所定の位置に移動したときに最適な開口パターンに切り替わっておらず、その後、最適な開口パターンに切り替わることで、観視者８０は大きな輝度変化を認識してしまう可能性がある。

図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第１の実施形態に係る表示装置の開口パターンを例示する模式図である。
図９（ａ）〜図９（ｃ）は、スイッチ液晶部４０において遮光領域及び光透過領域で形成される開口パターンを示す。尚、スイッチ液晶部４０において開口部とは光透過領域とされる。
スイッチ液晶部４０には、例えば、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）に示す３つの開口パターンが観視角度θに応じて予め設定される。これら３つの開口パターンそれぞれは、スイッチ液晶部４０に含まれる複数の光学素子のそれぞれについて所定の電圧を印加するか否かにより設定される。この設定値は、開口パターン毎に、データテーブルとして、記憶部１５に格納しておいてもよい。また、設定値が電圧印加（ＯＮ）のときに光透過状態、設定値が非電圧印加（ＯＦＦ）のときに遮光状態となる。設定値が電圧印加（ＯＮ）のときに遮光状態、設定値が非電圧印加（ＯＦＦ）のときに光透過状態としてもよい。

スイッチ液晶部４０は、例えば、１２個の光学素子１〜１２が、一方向（図中、左から右）に、光学素子１、２、３、…、１２の順に配列される。光学素子の数はこれに限定されるものではない。本例では、第１光学素子は光学素子１である。第２光学素子は光学素子２である。第３光学素子は光学素子３である。第４光学素子は光学素子４である。

図９（ａ）の第１開口パターン９１では、光学素子１から光学素子１２のうち、光学素子１が遮光状態、光学素子２から光学素子７までが光透過状態、光学素子８から光学素子１２までが遮光状態とされる。

図９（ｂ）の第２開口パターン９２では、光学素子１から光学素子１２のうち、光学素子１及び光学素子２が遮光状態、光学素子３から光学素子８までが光透過状態、光学素子９から光学素子１２までが遮光状態とされる。

図９（ｃ）の第３開口パターン９３では、光学素子１から光学素子１２のうち、光学素子１から光学素子３までが遮光状態、光学素子４から光学素子９までが光透過状態、光学素子１０から光学素子１２までが遮光状態とされる。

図１０は、第１の実施形態に係る表示装置の輝度特性の他の一例を例示する図である。
図１０は、スイッチ液晶部４０の図９の各々の開口パターンに対応する輝度特性を示す。
図中、横軸は観視角度θ、縦軸は観視者から見た輝度Ｂｒを示す。
観視者８０が角度Ａから角度Ｆに向けて移動する。第１輝度特性９１ｂは、図９（ａ）の第１開口パターン９１のときの観視角度θと輝度Ｂｒとの関係を示す。第２輝度特性９２ｂは、図９（ｂ）の第２開口パターン９２のときの観視角度θと輝度Ｂｒとの関係を示す。第３輝度特性９３ｂは、図９（ｃ）の第３開口パターン９３のときの観視角度θと輝度Ｂｒとの関係を示す。

ここで、観視者８０が角度Ａ（第１角度）から角度Ｄ（第４角度）へ移動しているとき、角度Ｂ（第２角度）の時点において第１輝度特性９１ｂから第２輝度特性９２ｂに切り替われば、観視者８０から見た輝度の変化は生じない。しかし、撮像部６０により撮影した画像を解析して観視者８０が角度Ｂの位置に移動したと判断した時点で、第１開口パターン９１から第２開口パターン９２への切り替え動作を開始すると、撮影から画像解析までのシステムでの演算や液晶の応答速度等による遅延時間により角度Ｂのタイミングですぐに切り替わらない場合がある。すなわち、システムでの演算や液晶の応答速度等による遅延時間後に、第１開口パターン９１から第２開口パターン９２への切り替えが完了する。観視者８０が角度Ｂから角度Ｄの方向に離れた位置に移動したときに、第１開口パターン９１から第２開口パターン９２への切り替えが完了する。例えば、観視者８０が角度Ｄの位置に移動したときに、第１開口パターン９１から第２開口パターン９２に切り替わると、角度Ｄの位置での第１輝度特性９１ｂによる輝度と、第２輝度特性９２ｂによる輝度との差を輝度変化として認識することになる。観視者８０の位置が角度Ｂ（第２角度）から離れるに従い、第１輝度特性９１ｂと第２輝度特性９２ｂの差が大きくなり、観視者８０が認識する輝度の変化も大きくなる。

そこで、制御部５０は、観視者８０の位置が角度Ａ（第１角度）から角度Ｄ（第４角度）に移動するときに、角度Ｂ（第２角度）に移動したタイミングで第１開口パターン９１から第２開口パターン９２への切り替えの完了を行うように制御する。角度Ｂの位置では、図１０に示すように、第１輝度特性９１ｂと第２輝度特性９２ｂの輝度は、ほぼ等しいため、観視者８０は、輝度の変化を認識することはない。しかし、制御部５０において観視者８０が角度Ｂ（第２角度）に移動したと判断してから、第１開口パターン９１から第２開口パターン９２への切り替えを開始すると、システムでの遅延時間および液晶分子の配向速度等による遅延時間により、開口パターンが切り替わったときには、観視者８０は、例えば、既に角度Ｄの地点付近に移動している場合がある。この時、観視者８０から見た第１開口パターン９１による輝度と、第２開口パターン９２による輝度との差は大きくなっており、観視者８０は、輝度の変化を認識することになる。

従って、観視者８０が角度Ａ（第１角度）から角度Ｄ（第４角度）の方向に移動するときは、角度Ｂ（第２角度）の位置に到達する前に、第１開口パターン９１から第２開口パターン９２への切り替えを開始するように設定する。これにより、実際に切り替えが完了するタイミングを、角度Ｄ（第４角度）よりも角度Ｂ（第２角度）により近い位置になるようにして、切り替えた時に視認する輝度の変化を小さくすることが可能となる。
また、観視者８０が角度Ｆ（第６角度）から角度Ｅ（第５角度）の方向に移動するときは、角度Ｃ（第３角度）に到達する前に、第３開口パターン９３から第２開口パターン９２への切り替えを開始するように設定する。これにより、切り替えが完了するタイミングが角度Ｃの近傍となり、同様に、切り替えが完了した時点において視認する輝度の変化を小さくすることが可能となる。

観視者８０が角度Ａ（第１角度）から角度Ｄ（第４角度）の方向に移動しているか、あるいは、角度Ｆ（第６角度）から角度Ｅ（第５角度）の方向に移動しているかの判断は、例えば、以下のように実施する。
撮像部６０は、所定の間隔のタイミングにて観視者８０の撮影を行う。制御部５０は、撮像部６０が撮影した各々の時刻における観視者８０の角度（位置）を算出することで、観視者８０の移動方向を算出する。

制御部５０は、撮像部６０が撮影した各々の時刻における観視者８０の位置情報より現時点の位置を算出し、観視者８０が角度Ａ（第１角度）から角度Ｄ（第４角度）の方向に移動しているときに、角度Ｂ（第２角度）に到達する前の所定の位置に観視者８０が移動したと判断した時に、第１開口パターン９１から第２開口パターン９２への切り替えを開始する。また、観視者８０が角度Ｆから角度Ｅ（第５角度）の方向に移動しているときに、角度Ｃ（第３角度）に到達する前の所定の位置に観視者８０が移動したと判断した時に、第３開口パターン９３から第２開口パターン９２への切り替えを開始する。
開口パターンの切り替えを開始する所定の位置は、予め制御部５０あるいは記憶部１５等に設定しておく。

開口パターンをより精度よく切り替えるためには、例えば、下記の処理を実施する。
撮像部６０は、所定の間隔のタイミングにて観視者８０の撮影を行う。制御部５０は、撮像部６０が撮影した各々の時刻における観視者８０の角度（位置）を取得することで、観視者８０の移動方向、移動速度、現時点の角度（位置情報）を算出する。制御部５０または記憶部１５等に、システムの遅延時間と液晶分子の配向速度等による遅延時間等の合計を遅延時間情報として記憶しておく。尚、液晶分子の配向速度がシステムの遅延時間に比べて無視できる程度であれば、遅延時間情報はシステムの遅延時間としてもよい。

観視者８０が角度Ａ（第１角度）から角度Ｄ（第４角度）の方向に移動しているとき、制御部５０は、移動速度および遅延時間情報に基づいて、どのタイミング（観視者８０の位置または時刻）で第１開口パターン９１から第２開口パターン９２への切り替えを開始すれば、観視者８０が角度Ｂに移動した時点で開口パターンの切り替えが完了するかを算出する。すなわち、切り替え開始ポイントの算出（切り替えを開始する観視者８０の位置または時刻）を実行する。制御部５０は、算出された切り替え開始ポイントにおいて、第１開口パターン９１から第２開口パターン９２への切り替え動作を開始することにより視認者８０がほぼ角度Ｂ（第２角度）の位置に移動した時点で開口パターンの切り替えが完了する。

観視者８０が角度Ｆ（第６角度）から角度Ｅ（第５角度）の方向に移動している場合も同様に、制御部５０は、移動速度および遅延時間情報に基づいて、どのタイミングで第３開口パターン９３から第２開口パターン９２への切り替えを開始すれば、観視者８０が角度Ｃに移動した時点で開口パターンの切り替えが完了するかを算出する。制御部５０は、算出された切り替え開始ポイントにおいて、第３開口パターン９３から第２開口パターン９２への切り替え動作を開始することにより視認者８０がほぼ角度Ｃ（第３角度）の位置に移動した時点で開口パターンの切り替えが完了する。
撮像部６０が観視者８０を撮影する所定のタイミングは、１フレーム毎のタイミングでもよいし、複数フレームに１回のタイミングもよいし、１フレームに複数回撮影してもよく、システムの特性に応じて適宜設定される。各々のタイミングで撮影された観視者８０の位置から観視者８０の移動速度が算出され、各々の時刻における観視者８０の位置が算出され、最適なタイミングでスイッチ液晶部４０の制御を行うことができる。

尚、開口パターンの切り替えにおいて、観視者８０から視認される輝度の変化が略最小となる観視者８０の位置を最適切り替え位置としたとき、第１開口パターン９１と第２開口パターン９２への切り替えにおける最適切り替え位置は、角度Ｂ（第２角度）となり、第２開口パターン９２から第３開口パターン９３への切り替え時における最適切り替え位置は、角度Ｃ（第３角度）となり、第１開口パターン９１と第３開口パターン９３への切り替え時における最適切り替え位置は角度Ｅとなる。

図１１は、第１の実施形態に係る表示装置の動作を例示するフローチャート図である。 図１１のフローは、立体表示するためのヘッドトラッキング３Ｄ動作を例示する。
なお、スイッチ液晶部４０の開口パターンは、各々のパターン毎に複数のテーブルとして格納されている。

表示装置１００の制御部５０は、ヘッドトラッキング３Ｄ動作を開始する信号を受信すると、ヘッドトラッキング３Ｄ動作を開始する（ステップＳ１１）。
制御部５０は、撮像部６０で撮像した観視者８０の画像に基づいて、観視者８０の角度（位置）を検出する（ステップＳ１２）。
制御部５０は、ステップＳ１２で撮影した次のタイミングでの撮影画像から移動角度（位置）を検出する（ステップＳ１３）。
制御部５０は、撮影タイミングと移動位置に基づいて観視者８０の移動速度を算出する（ステップＳ１４）。尚、撮影するタイミングは、フレーム毎のタイミングでもよいし、複数フレーム単位でもよいし、１フレーム内に複数回撮影タイミングを設けてもよい。

制御部５０は、観視者８０の移動速度が閾値（所定の移動速度）より速いか遅いかを判断する（ステップＳ１５）。観視者８０の移動速度が閾値より遅いと判断した場合（ＮＯの場合）、観視者８０の位置、移動速度に応じた最適なバリアテーブルＡが選択され、観視者８０が角度Ｂ（第２角度）あるいは角度Ｃ（第３角度）に移動したと判断した時点でバリアテーブルＡに対応した開口パターンへの切り替えを開始する（ステップＳ１６）。バリアテーブルＡに対応した開口パターンへの切り替えが完了すると、ステップＳ２０に移行する。

制御部５０は、ステップＳ１５において、観視者８０の移動速度が閾値より速いと判断した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１７に移行し、移動方向の正負判定を実施する。制御部５０は、観視者８０の移動角度（方向）が正方向か負方向かを判定する（ステップＳ１７）。正方向と判定した場合（ＹＥＳの場合）、その移動方向、移動速度に応じた最適なバリアテーブルＢが選択され、上述したように観視者８０が角度Ｂ（第２角度）あるいは角度Ｃ（第３角度）に移動したときに輝度変化が略最小となるように、遅延時間情報に基づいて、先立ってバリアテーブルＢに対応した開口パターンへの切り替えを行う（ステップＳ１８）。また、ステップＳ１７において負方向と判定した場合（ＮＯの場合）、バリアテーブルＡに対してバリアテーブルＢとは反対方向の最適な開口位置を持ったバリアテーブルＣが選択され、上述したように観視者８０が角度Ｃ（第３角度）あるいは角度Ｂ（第２角度）に移動したときに輝度変化が略最小となるように、遅延時間情報に基づいて、先立ってバリアテーブルＣに対応した開口パターンへの切り替えを行う（ステップＳ１９）。

ステップＳ１８あるいはステップＳ１９において、バリアテーブルＢあるいはバリアテーブルＣに対応した開口パターンへの切り替えが完了すると、ステップＳ２０に移行する。正負の方向は、システムに応じて適宜設定されるが、図１０の角度Ａから角度Ｆに向かう方向を正方向とした場合は、角度Ｆから角度Ａに向かう方向が負方向とされる。

ステップＳ２０において、制御部５０は、複数のテーブルから最適なテーブルを選択すると、ヘッドトラッキング３Ｄ動作を継続するか否かを判断し、継続不要と判断した場合（ＮＯの場合）、ヘッドトラッキング３Ｄ動作を終了する。また、ステップＳ２０において継続要と判断した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１２に戻る。尚、継続要か不要かの判断は、ヘッドトラッキング３Ｄ動作を開始する信号の有無によって判断してもよいし、その他種々の条件を設定し、その条件に基づいて判断してもよい。上述した切り替えを開始するポイントは、予め観視者８０の移動速度に応じた観視者８０の位置あるいは切り替え開始時刻をテーブル等で設定しておいてもよい。

更に、スイッチ液晶部８０は、視差バリアに限らず、レンチキュラレンズ等を用いて右眼用画素領域及び左眼用画素領域の切り替えを実施してもよい。この場合も、観視者８０が移動しているとき、同様にシステムの遅延時間、液晶の配向速度等を考慮して切り替わる前後の画像の輝度差が最小になるように先立ってレンチキュラレンズの切り替えの開始を実施する。また、液晶の配向速度がシステムの遅延時間に比べて無視できる場合は、システムの遅延時間のみを遅延時間情報としてもよい。

（第２の実施形態）
次に、制御部５０が開口パターンの切り替えを開始しても観視者８０の位置に応じて最適な切り替えができない場合を考察する。この場合の表示装置の構成は第１の実施形態と同様である。前述の図９及び図１０を参照して説明する。

例えば、図１０に示すように、観視者８０が角度Ａ（第１角度）から角度Ｄ（第４角度）の方向に移動しているときに、観視者８０の移動速度が速すぎて、開口パターンを、角度Ａ（第１角度）と角度Ｂとの間のいずれかの位置で第１開口パターン９１から第２開口パターン９２へ切り替えたとしても、観視者８０が角度Ｂ（第２角度）に移動した時点で切り替えが完了しない場合がある。このような場合を考慮して、制御部５０は、以下の制御を実行してもよい。

撮像部６０が撮影した各々の時刻における観視者８０の位置情報より算出された観視者８０の移動速度に基づいて、観視者８０が角度Ｂ（第２角度）に移動した時点で第２開口パターン９２への切り替えを完了することが可能か否かを判断する。切り替えが不可能と判断した場合は、制御部５０は、観視者８０の移動速度およびシステムの遅延時間および液晶の配向速度等による遅延時間情報に基づいて、観視者８０が角度Ｅ（第５角度）に移動した時点で第１開口パターン９１から第３開口パターン９３への切り替えが完了するように第１開口パターン９１から第３開口パターン９３への切り替えを開始する。液晶の配向速度がシステムの遅延時間に比べて無視できる場合は、システムの遅延時間のみを遅延時間情報としてもよい。このときの切り替え開始ポイントは、角度Ｅ（第５角度）に観視者８０が移動した時点で切り替えが完了するような位置となる。ここで、角度Ｅ（第５角度）においては、第１開口パターン９１による第１輝度特性９１ｂおよび第３開口パターン９３による第３輝度特性９３ｂによる輝度はいずれも角度Ｂ（第２角度）における輝度よりも低くなっているが、輝度差は観視者８０が輝度の変化として認識しない範囲の小さい輝度差となっている。

観視者８０が角度Ｆ（第６角度）から角度Ｅ（第５角度）の方向に移動しているときも同様に、撮像部６０が撮影した各々の時刻における観視者８０の位置情報より、観視者８０の移動速度を算出し、観視者８０の位置が角度Ｆ（第６角度）から角度Ｃ（第３角度）にあるときに第３開口パターン９３から第２開口パターン９２への切り替えを完了することが可能か否かを判断する。切り替えが不可能と判断した場合は、制御部５０は、観視者８０が角度Ｅ（第５角度）に移動した時点で第３開口パターン９３から第１開口パターン９１への切り替えが完了するような切り替え開始ポイントを算出し、算出された切り替え開始ポイントにおいて切り替えを開始する。
尚、切り替えを開始するポイントは、予め観視者８０の移動速度に応じた観視者８０の位置あるいは切り替え開始時刻をテーブル等で設定しておいてもよい。

（第３の実施形態）
以上のとおり、第１の実施形態および第２の実施形態においては、立体表示を行うにあたり、スイッチ液晶部４０の光透過領域および遮光領域を、観視者８０の位置、あるいは、位置と移動速度に基づき最適に切り替えることにより、観視者８０が切り替え時の輝度差を認識し難くした。これに対して、スイッチ液晶部４０の開口パターンの切り替えは行わずに、観視者８０の位置、あるいは、位置と移動速度に応じて、表示部３０の右眼用画素領域及び左眼用画素領域の位置を変化させてもよい。この場合の表示装置の構成は、第１の実施形態と同様であるが、図６に示すように、スイッチ液晶部４０の開口パターンは固定とされ、表示画像の位置が切り替えられる。具体的には、観視者８０が移動しているとき、同様にシステムの遅延時間、液晶の配向速度等を考慮して、観視者８０から見て、切り替わる前後の画像の輝度差が略最小となるように、先立って右眼用画素領域３０Ｒ及び左眼用画素領域３０Ｌの切り替えの開始を実施する。

例えば、制御部５０は、観視者８０の位置に関する位置情報を取得し、位置情報に基づいて、右眼用画像および左眼用画像の表示画像パターンを制御する。観視者８０が表示部３０に対して移動しているとき、観視者８０の右眼が右眼用画像を常時視認し、左眼が左眼用画像を常時視認するように、表示画像パターンを第１表示画像パターンから第２表示画像パターンへ切り替える。そして、第１表示画像パターンおよび前記第２表示画像パターンから視認される輝度が略等しい観視者８０の位置を最適切り替え位置としたとき、観視者８０が最適切り替え位置に移動する前に切り替え動作を開始する。

制御部５０は、第１表示画像パターンから第２表示画像パターンへの切り替わり開始から切り替わり完了までのシステムの遅延時間および液晶の配向速度等に基づく遅延時間情報を有している。所定のタイミングで取得した観視者８０の位置情報に基づいて、観視者８０の移動速度を算出し、観視者８０の移動速度および遅延時間情報に基づいて、観視者８０が最適切り替え位置に移動したときに、表示画像パターンの切り替えが完了するように、切り替えを開始することで高精度に切り替え動作を実行することが可能となる。

更に、制御部５０は、観視者８０の移動速度が速すぎて、観視者８０が最適切り替え位置に移動したときに、第１表示画像パターンから第２表示画像パターンへの切り替えを完了させることができないと判断したとき、第１表示画像パターンから、第２表示画像パターンを基準に第１表示画像パターンとは逆方向の第３表示画像パターンへの切り替えを行う。このとき、観視者８０から見て、第１表示画像パターンによる輝度と第３表示画像パターンによる輝度の差が略最小となる位置で切り替えが完了するように切り替えを開始する。切り替えを開始する位置は、第１表示画像パターンから第３表示画像パターンへの切り替え開始から切り替え完了までのシステムの遅延時間および液晶の配向速度等に基づく遅延時間情報を用いる。所定のタイミングで取得した観視者８０の位置情報に基づいて、観視者８０の移動速度を算出し、観視者８０の移動速度および遅延時間情報に基づいて、観視者８０が最適切り替え位置に移動したときに切り替えが完了するように、切り替えを開始することで高精度に切り替え動作を実行することが可能となる。
尚、液晶の配向速度がシステムの遅延時間に比べて無視できる場合は、システムの遅延時間のみを遅延時間情報としてもよい。

（第４の実施形態）
更に、スイッチ液晶部４０は、視差バリアに限らず、レンチキュラレンズ等を用いてもよい。例えば、観視者８０の右眼が常時右眼用画素領域を視認し、左眼が常時左眼用画素領域を視認するように、スイッチ液晶部４０によるレンチキュラレンズの屈折方向の切り替えを行う。この場合も観視者８０が移動しているとき、同様にシステムの遅延時間、液晶の配向速度等を考慮して、切り替わる前後の画像の輝度差が最小になるように先立ってレンチキュラレンズの切り替えの開始を実施する。

あるいは、レンチキュラレンズの屈折方向は固定にして、第３の実施形態と同様に表示画像パターンの切り替えを行うように制御してもよい。この場合の表示画像パターンの切り替え動作は、第３の実施形態と同様である。
また、液晶の配向速度がシステムの遅延時間に比べて無視できる場合は、システムの遅延時間のみを遅延時間情報としてもよい。

上記のような固定スイッチ液晶に視差バリアを用いて画像の位置を変化させてヘッドトラッキング３Ｄ表示を実行する場合、及び、固定スイッチ液晶にレンチキュラレンズを用いる場合においても、図１１に示したような立体表示するためのヘッドトラッキング３Ｄ動作を例示するフローを適用できる。
なお、固定スイッチ液晶を用いて画像の位置を変化させてヘッドトラッキング３Ｄ表示を行う場合、複数のバリアテーブルは複数の画像表示パターンとされ、その他のフローは、図１１のフローと同様である。

（第５の実施形態）
図１２は、第５の実施形態に係る電子装置を例示する模式図である。
電子装置には、前述の各実施形態における表示装置が設けられる。電子装置は、液晶ディスプレイとして例示される。液晶ディスプレイは、映像表示画面部５１０と、フロントパネル５１１と、フィルターガラス５１２と、を含む。
これらの液晶ディスプレイは、自動車のインストルメントパネル、カーナビゲーション、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン、パーソナルコンピュータ等に使用される。

実施形態によれば、見易い表示装置が提供できる。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、表示装置に含まれるスイッチ液晶部、表示部、制御部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

本発明の実施の形態として上述した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１〜１２…光学素子、 １５…記憶部、 ２０…バックライト、 ３０…表示部、 ３０Ｒ…右眼用画素領域、 ３０Ｌ…左眼用画素領域、 ３１ａ…ＴＦＴ基板、 ３２、４４…液晶層、 ３３ａ、４１…偏光板、 ３３ｂ…対向基板、 ３３ｄ…対向電極、 ４０…スイッチ液晶部、 ４０ａ、４０ｃ…遮光領域、 ４０ｂ、４０ｄ…光透過領域、 ４２…第１基板、 ４６…第２基板、 ４７…光学素子、 ５０…制御部、 ６０…撮像部、 ７０…画素、 ８０…観視者、 ８１…矢印、 ９１…第１開口パターン、 ９１ａ、９１ｂ…第１輝度特性、 ９２…第２開口パターン、 ９２ａ、９２ｂ…第２輝度特性、 ９３…第３開口パターン、 ９３ａ、９３ｂ…第３輝度特性、 １００…表示装置、 １０１…表示画面、 ５１０…映像表示画面部、 ５１１…フロントパネル、 ５１２…フィルターガラス

Claims (6)

1. 光透過状態である開口部と、前記光透過状態よりも透過率が低い遮光部と、を含む開口パターンを複数の光学素子により切り替えるスイッチ液晶部と、
   前記スイッチ液晶部に重ねられ右眼用画像および左眼用画像を有する視差画像を表示する表示部と、
   観視者の位置に関する位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて、前記開口パターンの位置を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記観視者が前記表示部に対して移動しているとき、前記観視者の右眼が前記右眼用画像を常時視認し、左眼が前記左眼用画像を常時視認するように前記開口パターンを、第１開口パターンから第２開口パターンへ切り替え、前記第１開口パターンおよび前記第２開口パターンから視認される輝度が略等しい前記観視者の位置を最適切り替え位置としたとき、前記観視者が前記最適切り替え位置に移動する前に切り替え動作を開始することを特徴とする表示装置。
2. 前記制御部は、前記第１開口パターンから前記第２開口パターンへの切り替わり開始から切り替わり完了までの遅延時間情報を有し、
   所定のタイミングで取得した前記観視者の位置情報に基づいて、前記観視者の移動速度を算出し、
   前記観視者が前記最適切り替え位置に移動したときに、前記開口パターンの切り替えが完了するように、切り替えを開始することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記制御部は、前記観視者が前記最適切り替え位置に移動したときに、前記第１開口パターンから前記第２開口パターンへの切り替えを完了させることができないと判断したとき、前記第２開口パターンを基準に前記第１開口パターンとは逆方向の第３開口パターンへの切り替えを行うことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 光透過状態である開口部と、前記光透過状態よりも透過率が低い遮光部と、を含む表示画像パターンを複数の光学素子により切り替えるスイッチ液晶部と、
   前記スイッチ液晶部に重ねられ右眼用画像および左眼用画像を有する視差画像を表示する表示部と、
   観視者の位置に関する位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて、前記右眼用画像および左眼用画像の表示画像パターンを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記観視者が前記表示部に対して移動しているとき、前記観視者の右眼が前記右眼用画像を常時視認し、左眼が前記左眼用画像を常時視認するように、前記表示画像パターンを第１表示画像パターンから第２表示画像パターンへ切り替え、前記第１表示画像パターンおよび前記第２表示画像パターンから視認される輝度が略等しい前記観視者の位置を最適切り替え位置としたとき、前記観視者が前記最適切り替え位置に移動する前に切り替え動作を開始することを特徴とする表示装置。
5. 前記制御部は、前記第１表示画像パターンから前記第２表示画像パターンへの切り替わり開始から切り替わり完了までの遅延時間情報を有し、
   所定のタイミングで取得した前記観視者の位置情報に基づいて、前記観視者の移動速度を算出し、
   前記観視者が前記最適切り替え位置に移動したときに、前記開口パターンの切り替えが完了するように、切り替えを開始することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 前記制御部は、前記観視者が前記最適切り替え位置に移動したときに、前記第１表示画像パターンから前記第２表示画像パターンへの切り替えを完了させることができないと判断したとき、前記第２表示画像パターンを基準に前記第１表示画像パターンとは逆方向の第３表示画像パターンへの切り替えを行うことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。

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