JP2019082671A - ３次元表示装置、３次元表示システム、ヘッドアップディスプレイおよび３次元表示装置設計方法 - Google Patents

３次元表示装置、３次元表示システム、ヘッドアップディスプレイおよび３次元表示装置設計方法 Download PDF

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【課題】適視距離の設定の自由度が高い３次元表示装置を提供する。【解決手段】３次元表示装置１は、表示パネル５と視差バリア６とを含む。表示パネル５は、ｘ方向およびｙ方向に格子状に配列された複数のサブピクセル１１を含むアクティブエリア５１を有する。視差バリア６は、帯状の複数の透光領域６２と複数の遮光領域６１とを有する。ｘ方向は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応する。表示パネル５は、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒにそれぞれ左眼画像および右眼画像を表示する。複数の透光領域６２の各々は、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、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。第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの配置パターンの最小繰り返し単位が、アクティブエリア５１上のｘ方向に並ぶ複数の配列およびｙ方向に並ぶ複数の配列に跨る。【選択図】図１

Description

本開示は、３次元表示装置、３次元表示システム、ヘッドアップディスプレイおよび３次元表示装置設計方法に関する。
従来、眼鏡を用いずに３次元表示を行うために、画像表示パネルから射出される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る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３次元表示装置が知られている。左右の眼を結ぶ線に沿う方向を水平方向とし、これに直交する方向を垂直方向とするとき、画像表示パネルのサブピクセルは、水平および垂直方向に配列された矩形形状を有する。左右の眼に到達する画像光を制御するために、垂直方向に延びる複数の帯状の開口を有する視差バリアが用いられる。しかし、垂直方向に延びる視差バリアを水平方向に並べて配列すると、モアレの発生等のために画像が見難くなるという問題点がある。そこで、特許文献１では、サブピクセルの対角線方向に延びる帯状の視差バリアが配列された光学素子を備える３次元表示装置が提案されている。
米国特許出願公開第２０１５／０３６２７４０号明細書
３次元表示装置には、３次元画像を観察するのに適した距離である適視距離（ＯＶＤ：Optimum Viewing Distance）がある。適視距離は、３次元表示装置の使用環境に応じて、適切に設定可能であることが好ましい。
したがって、これらの点に着目してなされた本開示の目的は、適視距離の設定の自由度が高い３次元表示装置、３次元表示システム、ヘッドアップディスプレイおよび３次元表示装置設計方法を提供することにある。
本開示の一実施形態に係る３次元表示装置は、表示装置と光学素子とを備える。表示装置は、第１方向および該第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備えるアクティブエリアを有する。光学素子は、帯状の複数の透光領域、および帯状の複数の遮光領域を有する。前記第１方向は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応する。前記表示装置は、前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルを含み、前記第１サブピクセルに左眼画像を表示し、および前記第２サブピクセルに右眼画像を表示する。前記光学素子は、前記透光領域および前記遮光領域が前記第１方向に沿って交互に並ぶ。前記複数の透光領域の各々は、前記左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、前記右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる。前記利用者が視覚的に捉える空間での前記アクティブエリアを表示面とするとき、前記アクティブエリアの前記表示面上における前記透光領域と隣接する前記遮光領域との境界の傾きは、前記表示面上における前記サブピクセルの前記第１方向に沿った大きさをＨｐとし、前記表示面上における前記サブピクセルの前記第２方向に沿った大きさをＶｐとし、前記透光領域の前記第２方向に対する角度をθとし、ａおよびｂを自然数とするとき、
Figure 2019082671
 となる。
本開示の一実施形態に係る３次元表示システムは、表示装置と、光学素子と、検出装置と、コントローラとを備える。表示装置は、第１方向および該第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備えるアクティブエリアを有する。光学素子は、帯状の複数の透光領域、および帯状の複数の遮光領域を有する。検出装置は、利用者の眼の位置を検出する。コントローラは、前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示装置を制御する。前記第１方向は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応する。前記表示装置は、前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルを含み、前記第１サブピクセルに左眼画像を表示し、および前記第２サブピクセルに右眼画像を表示する。前記光学素子は、前記透光領域および前記遮光領域が前記第１方向に沿って交互に並ぶ。前記コントローラは、前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示境界を移動させる。前記複数の透光領域の各々は、前記左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、前記右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる。前記利用者が視覚的に捉える空間での前記アクティブエリアを表示面とするとき、前記アクティブエリアの前記表示面上における前記透光領域と隣接する前記遮光領域との境界の傾きは、前記表示面上における前記サブピクセルの前記第１方向に沿った大きさをＨｐとし、前記表示面上における前記サブピクセルの前記第２方向に沿った大きさをＶｐとし、前記透光領域の前記第２方向に対する角度をθとし、ａおよびｂを自然数とするとき、
Figure 2019082671
 となる。
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、表示装置と、光学素子と、検出装置と、コントローラと、光学系とを備える。表示装置は、第１方向および該第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備えるアクティブエリアを有する。光学素子は、帯状の複数の透光領域、および帯状の複数の遮光領域を有する。検出装置は、利用者の眼の位置を検出する。コントローラは、前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示装置を制御する。光学系は、前記アクティブエリア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、前記アクティブエリアの虚像を投影する。前記第１方向は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応する。前記表示装置は、前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルを含み、前記第１サブピクセルに左眼画像を表示し、および前記第２サブピクセルに右眼画像を表示する。前記光学素子は、前記透光領域および前記遮光領域が前記第１方向に沿って交互に並ぶ。前記コントローラは、前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示境界を移動させる。前記複数の透光領域の各々は、前記左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、前記右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる。前記利用者が視覚的に捉える空間での前記アクティブエリアを表示面とするとき、前記アクティブエリアの前記表示面上における前記透光領域と隣接する前記遮光領域との境界の傾きは、前記表示面上における前記サブピクセルの前記第１方向に沿った大きさをＨｐとし、前記表示面上における前記サブピクセルの前記第２方向に沿った大きさをＶｐとし、前記透光領域の前記第２方向に対する角度をθとし、ａおよびｂを自然数とするとき、
Figure 2019082671
 となる。
本開示の一実施形態に係る３次元表示装置は、表示装置と光学素子とを備える。表示装置は、第１方向および該第１方向に略直交する第２方向に格子状に沿って配列された複数のサブピクセルを備えるアクティブエリアを有する。光学素子は、帯状の複数の透光領域、および帯状の複数の遮光領域を有する。前記第１方向は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応する。前記表示装置は、前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルを含み、前記第１サブピクセルに左眼画像を表示し、および前記第２サブピクセルに右眼画像を表示する。前記光学素子は、前記透光領域および前記遮光領域が前記第１方向に沿って交互に並ぶ。前記複数の透光領域の各々は、前記左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、前記右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる。前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルの配置パターンの最小繰り返し単位が、前記アクティブエリア上の第１方向に並ぶ複数の配列および第２方向に並ぶ複数の配列に跨る。
本開示の一実施形態に係る３次元表示システムは、表示装置と、光学素子と、検出装置と、コントローラとを備える。表示装置は、第１方向および該第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備えるアクティブエリアを有する。光学素子は、帯状の複数の透光領域、および帯状の複数の遮光領域を有する。検出装置は、利用者の眼の位置を検出する。コントローラは、前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示装置を制御する。前記第１方向は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応する。前記表示装置は、前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルを含み、前記第１サブピクセルに左眼画像を表示し、および前記第２サブピクセルに右眼画像を表示する。前記光学素子は、前記透光領域および前記遮光領域が前記第１方向に沿って交互に並ぶ。前記コントローラは、前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示境界を移動させる。前記複数の透光領域の各々は、前記左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、前記右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる。前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルの配置パターンの最小繰り返し単位が、前記アクティブエリア上の第１方向に並ぶ複数の配列および第２方向に並ぶ複数の配列に跨る。
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、表示装置と、光学素子と、検出装置と、コントローラと、光学系とを備える。表示装置は、第１方向および該第１方向に略直交する第２方向に格子状に沿って配列された複数のサブピクセルを備えるアクティブエリアを有する。光学素子は、帯状の複数の透光領域、および帯状の複数の遮光領域を有する。検出装置は、利用者の眼の位置を検出する。コントローラは、前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示装置を制御する。光学系は、前記アクティブエリア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、前記アクティブエリアの虚像を投影する。前記第１方向は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応する。前記表示装置は、前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルを含み、前記第１サブピクセルに左眼画像を表示し、および前記第２サブピクセルに右眼画像を表示する。前記光学素子は、前記透光領域および前記遮光領域が前記第１方向に沿って交互に並ぶ。前記コントローラは、前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示境界を移動させる。前記複数の透光領域の各々は、前記左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、前記右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる。前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルの配置パターンの最小繰り返し単位が、前記アクティブエリア上の第１方向に並ぶ複数の配列および第２方向に並ぶ複数の配列に跨る。
本開示の一実施形態に係る３次元表示装置は、表示装置と光学素子とを含む。表示装置は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応する第１方向および該第１方向に略直交する第２方向に格子状に配列された複数のサブピクセルを備えるアクティブエリアを有する。表示装置は、複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルにそれぞれ左眼画像および右眼画像を表示する。光学素子は、左眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、右眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる。サブピクセルの形成する格子状の配列の第１方向の配列を行、第２方向の配列を列とするとき、第１サブピクセルおよび第２サブピクセルは、それぞれの列において第１所定数のサブピクセルが連続して並ぶ。また、隣接する２つの列の間で第１サブピクセルおよび第２サブピクセルが配列された領域が第２方向に第２所定数ずつずれている。第１所定数は第２所定数よりも大きく第２所定数の倍数ではない。
本開示の一実施形態に係る３次元表示システムは、表示装置、光学素子、検出装置、および、コントローラを含む。表示装置は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応する第１方向および該第１方向に略直交する第２方向に格子状に配列された複数のサブピクセルを備えるアクティブエリアを有する。表示装置は、複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルにそれぞれ左眼画像および右眼画像を表示する。光学素子は、左眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、右眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる。検出装置は、利用者の左眼および右眼の位置を検出する。コントローラは、検出装置が検出した利用者の左眼および右眼の位置に基づいて、表示境界を移動させる。サブピクセルの形成する格子状の配列の第１方向の配列を行、第２方向の配列を列とするとき、第１サブピクセルおよび第２サブピクセルは、それぞれの列において第１所定数のサブピクセルが連続して並ぶ。また、隣接する２つの列の間で前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルが配列された領域が第２方向に第２所定数ずつずれている。第１所定数は第２所定数よりも大きく第２所定数の倍数ではない。
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、表示装置、光学素子、検出装置、コントローラおよび光学系を含む。表示装置は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応する第１方向および該第１方向に略直交する第２方向に格子状に配列された複数のサブピクセルを備えるアクティブエリアを有する。表示装置は、複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルにそれぞれ左眼画像および右眼画像を表示する。光学素子は、左眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、右眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる。検出装置は、利用者の左眼および右眼の位置を検出する。コントローラは、検出装置が検出した利用者の左眼および右眼の位置に基づいて、表示境界を移動させる。光学系は、アクティブエリアから出射し、光学素子を透過した画像光を、利用者の視野に虚像を結像するように投影する。サブピクセルの形成する格子状の配列の第１方向の配列を行、第２方向の配列を列とするとき、第１サブピクセルおよび第２サブピクセルは、それぞれの列において第１所定数のサブピクセルが連続して並ぶ。また、隣接する２つの列の間で第１サブピクセルおよび第２サブピクセルが配列された領域が第２方向に第２所定数ずつずれている。第１所定数は第２所定数よりも大きく第２所定数の倍数ではない。
本開示の一実施形態に係る３次元表示装置設計方法は、表示装置と光学素子とを含む３次元表示装置の設計方法である。表示装置は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応する第１方向および該第１方向に略直交する第２方向に格子状に配列された複数のサブピクセルを備えるアクティブエリアを有する。表示装置は、複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルにそれぞれ左眼画像および右眼画像を表示する。光学素子は、左眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、右眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる。３次元表示装置設計方法は、適視距離を決定するステップと、適視距離に基づいて、左眼画像および右眼画像が表示される第１方向のピッチである画像ピッチを決定するステップとを含む。また、３次元表示装置設計方法は、画像ピッチに基づいて、第１所定数および第２所定数を決定するステップであって、第１所定数は第２所定数より大きい、ステップを含む。さらに、３次元表示装置設計方法は、第１所定数および第２所定数に基づいて、第１サブピクセルおよび第２サブピクセルの配置方法および光学素子の形状を決定するステップを含む。サブピクセルの形成する格子状の配列の第１方向の配列を行、第２方向の配列を列とするとき、第１サブピクセルおよび第２サブピクセルは、それぞれの列において第１所定数のサブピクセルが連続して並ぶ。第１サブピクセルおよび第２サブピクセルは、隣接する２つの列の間で第１サブピクセルおよび第２サブピクセルが配列された領域が第２方向に第２所定数ずつずれる。
本開示の実施形態によれば、適視距離の設定の自由度が高い３次元表示装置、３次元表示システム、ヘッドアップディスプレイおよび３次元表示装置設計方法を提供することができる。
一実施形態に係る３次元表示装置の概略構成図である。 表示パネルの表示面を利用者の眼側から見た図である。 視差バリアの構成例を示す図である。 表示パネルと利用者の眼との位置変化によるサブピクセルの表示変更を説明する図である。 表示パネルと利用者の眼との位置変化によるサブピクセルの表示変更を説明する図である。 表示パネルの表示面を利用者の眼側から見た第２例を示す図である。 図６に示す表示パネルに対し利用者の眼が移動したときのサブピクセルの表示変更を説明する図である。 表示パネルの表示面を利用者の眼側から見た第３例を示す図である。 眼間距離、適視距離、ギャップ、バリアピッチ、および画像ピッチの関係を説明するための模式図である。 一実施形態に係る３次元表示装置の他の概略構成を示す図である。 表示パネルの表示面を利用者の眼側から見た第４例を示す図である。 図１１のサブピクセル配置の最小繰り返し単位を説明する図である。 図１１の表示パネルの画素および表示境界の配置を説明する図である。 図１１に示す表示パネルに対し利用者の眼の位置が移動したときのサブピクセルの表示変更を説明する図である。 表示面のサブピクセル配置の比較例を示す図である。 表示パネルの表示面を利用者の眼側から見た第５例を示す図である。 表示パネルの表示面を利用者の眼側から見た第６例を示す図である。 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。 一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムの概略構成図である。 図１９に示すＨＵＤシステムを搭載した車両の例を示す図である。 ３次元表示装置の設計方法を示すフローチャートである。
以下、本開示の複数の実施形態について、図面を参照して説明する。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。
［３次元表示システムの構成］
本開示の複数の実施形態の１つにかかる３次元表示システム１は、図１に示されるように、検出装置２および３次元表示装置３を含んで構成される。図１は、３次元表示システム１を、この３次元表示装置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。
（検出装置）
検出装置２は、利用者の眼の位置を検出し、後述する３次元表示装置３のコントローラ７に出力する。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してよい。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してよい。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してよい。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してよい。
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、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。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してよい。
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してよい。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してよい。
検出装置２は、左眼および右眼の少なくとも一方の位置の検出結果に基づいて、眼球配列方向に沿った、左眼および右眼の移動距離を検出してもよい。
３次元表示システム１は、検出装置２を備えなくてよい。３次元表示システム１が検出装置２を備えない場合、コントローラ７は、装置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。装置外の検出装置は、入力端子に接続されてよい。装置外の検出装置は、入力端子に対する伝送信号として、電気信号および光信号を用いてよい。装置外の検出装置は、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。コントローラ７は、装置外の検出装置から取得した左眼および右眼の少なくとも一方の位置を示す位置座標が入力されてもよい。また、コントローラ７は、位置座標に基づいて、水平方向に沿った、左眼および右眼の移動距離を算出してよい。コントローラ７は、検出装置２から一方の眼の位置のみを取得する場合、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しうる。
３次元表示装置３の表示パネル５と利用者の眼の相対的位置関係が所定の範囲に限定されている場合、検出装置２は不要である。コントローラ７は、予め設定された眼の位置に基づいて、表示パネル５に画像を表示させることができる。
（３次元表示装置）
本開示の一実施形態において、３次元表示装置３は、照射器４、表示装置としての表示パネル５、および、光学素子としての視差バリア６を含んで構成される。３次元表示装置３は、さらに、コントローラ７を含んで構成しうる。コントローラ７は、３次元表示装置３に含まれず、３次元表示装置３の外部に配置してよい。
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。照射器４は、表示パネル５からみ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。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。
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。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。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５１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。表示パネル５は、図２に示されるように、第１方向（ｘ方向）および第１方向に略直交する第２方向（ｙ方向）に区画された区画領域を含むアクティブエリア５１を有する。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（ｘ方向）は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応する。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３次元表示装置３において、第１方向は利用者から観た横方向であり、第２方向は利用者から観た縦方向である。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。
区画領域の各々には、１つのサブピクセル１１が対応する。複数のサブピクセル１１は、ｘ方向およびｙ方向に格子状に配列されている。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（Red），Ｇ（Green），Ｂ（Blue）のいずれかの色に対応する。Ｒ，Ｇ，Ｂ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。１つのピクセル１２は、１画素と呼びうる。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「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「列」と呼ぶ。後述するように、本開示の複数の実施形態の他のいくつかの実施形態においては、サブピクセル１１は、y方向よりもｘ方向に長くすることができる。
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。
視差バリア６は、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。視差バリア６は、例えば、図３に示されるように、複数の遮光領域６１と複数の透光領域６２とを有する。複数の遮光領域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。複数の遮光領域６１および複数の透光領域６２は、第１方向に沿って交互に並びうる。複数の遮光領域６１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。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。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。後述するように、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。
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。遮光領域６１は、視差バリア６に入射する光を遮って殆ど透過させない部分である。言い換えれば、遮光領域６１は、表示パネル５のアクティブエリア５１に表示される画像が、利用者の眼に到達することを遮る。遮光領域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％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、５倍以上または１０倍以上大きい値としうる。
図３に示すように、透光領域６２と遮光領域６１とは、ｘｙ平面に沿う方向に交互に配列される。透光領域６２の端部を示す線は、ｙ方向に対して所定角度θで傾斜する方向に延在する。透光領域６２の端部を示す線は、透光領域６２の端線ともいう。所定角度θは、バリア傾斜角ともいう。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、透光領域６２の端線が図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。透光領域６２の端線が図３におけるｙ方向に対して０度以外の所定の角度を有する方向に延在する場合、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。
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、遮光領域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、遮光性を有する基材で構成されてよい。視差バリア６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。視差バリア６は、透光性を有する基材の上に、遮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、遮光性を有する部材が添加された構成としうる。
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。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うる。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、遮光領域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遮光状態とで可変可能な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。
図２では、利用者の眼側からみた視差バリア６の輪郭が、表示面７１上に示されている。すなわち、図２に示される遮光領域６１および透光領域６２は、利用者の眼が配置される適視距離の点から表示面７１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は、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。
図２に示す視差バリア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上の左眼可視領域５２を視認しうる。視差バリア６の遮光領域６１に対応するアクティブエリア５１上の左眼遮光領域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遮光される。利用者の左眼は、遮光領域６１に対応するアクティブエリア５１上の左眼遮光領域５３を殆ど視認できない。左眼可視領域５２および左眼遮光領域５３は、それぞれ、視差バリア６の透光領域６２および遮光領域６１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上に射影された領域と一致する。なお、図２では、説明のため、視差バリア６の遮光領域６１の背後に位置するアクティブエリア５１を表示している。図４〜８、１１、１２、１４においても、説明のため、視差バリア６の遮光領域６１の背後に位置するアクティブエリア５１を表示している。
図１から理解されるように、３次元表示システム１において、利用者の右眼から見たとき、利用者は、透光領域６２を介して、アクティブエリア５１上の左眼遮光領域５３を少なくとも部分的に視認しうる。視差バリア６の遮光領域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上の左眼可視領域５２を少なくとも部分的に視認できない。左眼遮光領域５３は、右眼から視認可能な右眼可視領域を含む。左眼遮光領域５３は、右眼から視認可能な右眼可視領域にほぼ一致してよい。右眼からの視認が少ない右眼遮光領域は、左眼可視領域５２を含む。左眼可視領域５２は、右眼遮光領域にほぼ一致してよい。
左眼から視認可能な左眼可視領域５２と、右眼から視認可能な右眼可視領域（左眼遮光領域５３に含まれる）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、右眼に投影するための画像を右眼画像と呼ぶ。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、左眼可視領域５２に表示される左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させる。また、視差バリア６の複数の透光領域６２は、左眼遮光領域５３に表示される右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる。視差バリア６をシャッターパネルで構成する場合、視差バリア６は、左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させるべく、透光領域６２の位置を選択的に変更しうる。視差バリア６をシャッターパネルで構成する場合、視差バリア６は、右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させるべく、透光領域６２の位置を選択的に変更しうる。
図１において、コントローラ７は、３次元表示システム１の各構成要素に接続され、各構成要素を制御する。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３次元表示システム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。
［左眼画像および右眼画像を表示するサブピクセルの配置］
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、左眼画像および右眼画像を表示するサブピクセル１１を変更する。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、複数のサブピクセル１１の中から左眼画像を表示する第１サブピクセル１１Ｌと、右眼画像を表示する第２サブピクセル１１Ｒとを決定する。コントローラ７は、１つの最小繰り返し単位に属する複数のサブピクセル１１の中から、第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとを決定しうる。最小繰り返し単位は、複数あり、各々に複数のサブピクセル１１が属している。複数の最小繰り返し単位は、属するサブピクセル群が同じ位置関係で並ぶ。表示面において、複数の最小繰り返し単位は、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、複数の最小繰り返し単位のサブピクセル群に対して、同じ配置パターンで、第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとを決定しうる。視差バリア６により、第１サブピクセル１１Ｌは利用者の左眼から視認可能である。視差バリア６により第２サブピクセル１１Ｒは、利用者の右眼から視認可能である。一実施形態に係る第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの配置方法の第１例を、図２を用いて説明する。
（第１例）
図２では、視差バリア６の遮光領域６１と透光領域６２とのｘ方向の幅が等しい例を示す。すなわち、３次元表示装置３のバリア開口率は５０％である。この場合、左眼遮光領域５３は、右眼可視領域に略一致させることができる。しかし、３次元表示装置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、遮光領域６１のｘ方向の幅を、透光領域６２のｘ方向の幅よりも大きくすることもできる。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。遮光領域６１のｘ方向の幅を、透光領域６２のｘ方向の幅よりも大きくした場合、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。
図２において、説明のためサブピクセル１１の各々には１〜１２の番号のいずれかが付されている。図２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を示す図である。図２の番号１〜６のサブピクセル１１の各々は、領域の半分以上が左眼可視領域５２に属するので、左眼画像を表示する第１サブピクセル１１Ｌとする。図２の番号７〜１２のサブピクセル１１の各々は、領域の半分以上が左眼遮光領域５３（右眼可視領域）に属するので、右眼画像を表示する第２サブピクセル１１Ｒとする。以下の図において、第１サブピクセル１１Ｌは網掛け無しで図示する。また、第２サブピクセル１１Ｒは網掛けをして図示する。
図２においては、バリア開口率を５０％としているため、領域の半分が左眼可視領域５２に属するか否かを基準としているが、これに限られない。バリア開口率が５０％未満のとき、左眼可視領域５２と右眼可視領域とは互いに離れ、ともにアクティブエリア５１の半分より狭くなる。その場合でも、１つのサブピクセル１１の属する領域が右眼可視領域より左眼可視領域５２が広ければ、当該サブピクセル１１を第１サブピクセル１１Ｌとしうる。１つのサブピクセル１１の属する領域が、左眼可視領域５２より右眼可視領域が広ければ、当該サブピクセル１１を第２サブピクセル１１Ｒとしうる。
１から１２の番号が付された１２個のサブピクセル１１の一纏まりを最小繰り返し単位５４とよび、この最小繰り返し単位５４に属するサブピクセル１１の数を２ｎ（ｎは自然数）で表す。図２の例では、ｎ＝６である。図２において、一纏まりの最小繰り返し単位５４のサブピクセル群を、太線で囲んで示す。図２の例において、最小繰り返し単位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２において、最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、ｙ方向の同じ位置にｘ方向に繰り返し同じパターンで配置される。図２において、最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、複数の行に拡がっている。図２において、ｘ方向において隣り合う最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、同じ行に拡がっている。図２において、ｘ方向において隣り合う最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、一部が同じ列に並んでいる。図２において、ｙ方向において隣り合う最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、拡がる列が異なっている。図２において、ｙ方向の正の側に並ぶ最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、ｘ方向の位置が負の側に２サブピクセルずれた位置となっている。
最小繰り返し単位５４に属するサブピクセル１１の数２ｎは、表示面７１上におけるサブピクセル１１のｘ方向のピッチ（水平ピッチ）Ｈｐ、表示面７１上におけるｙ方向のピッチ（垂直ピッチ）Ｖｐ、表示面７１上におけるバリア傾斜角θ、および、表示面７１上における画像ピッチｋと、所定の関係を有する。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表示面７１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および遮光領域６１の表示面７１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表示面７１上に射影された視差バリア６の遮光領域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、隣接する左眼可視領域５２および左眼遮光領域５３を合わせた領域の、ｘ方向の幅に等しい。
バリア傾斜角θは、表示面７１上に射影された視差バリア６の透光領域６２の端線が、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、ａおよびｂを自然数とするとき、次の式（１）で示される。
Figure 2019082671
 図２の例では、ａ＝２、ｂ＝３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しつつ、バリア傾斜角θを、表示面７１のサブピクセル１１の対角線方向以外にも設定することが可能となる。ａとｂとしては、互いに素となる自然数の組合せを採用することができる。
また、最小繰り返し単位５４のサブピクセル１１の数２ｎと画像ピッチｋとは、次の式（２）の関係を有する。
Figure 2019082671
 図２の例では、ｋ＝４Ｈｐとなる。
最小繰り返し単位５４は、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒ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。最小繰り返し単位５４のサブピクセル１１を表示画面上で繰り返し配列することにより、コントローラ７は、全体の画像を規則的に再構成することができる。第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの配置は、最小繰り返し単位５４に基づいて制御することができる。
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、最小繰り返し単位５４に属するサブピクセル１１を、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒのいずれかに決定する。図２の例において、１〜６番のサブピクセル１１は左眼により視認可能な第１サブピクセル１１Ｌである。７〜１２番のサブピクセル１１は、右眼により視認可能な第２サブピクセル１１Ｒである。
図４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２の位置からｘ方向の負の側（矢印の方向）に水平ピッチＨｐの約１／３だけ相対的に変位した場合の、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの配列を示す。このような視差バリア６の変位は、利用者の眼が３次元表示装置３に対して、相対的に左に移動した場合に生じうる。コントローラ７は、１番を付したサブピクセル１１の半分以上の領域が左眼遮光領域５３に含まれるため、このサブピクセル１１を第１サブピクセル１１Ｌから第２サブピクセル１１Ｒに変更している。また、コントローラ７は、７番を付したサブピクセル１１の半分以上の領域が左眼可視領域５２に含まれるので、このサブピクセル１１を第２サブピクセル１１Ｒから第１サブピクセル１１Ｌに変更している。このように、全ての最小繰り返し単位５４のサブピクセル群で、１番および７番のサブピクセル１１の間で第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒの付け替えが行われる。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。
本願において、一群の第１サブピクセル１１Ｌと一群の第２サブピクセル１１Ｒとの間の境界を表示境界と呼ぶ。第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの間は、表示境界により分けられる。表示境界は複数のサブピクセル間の境界を通る。図２において、ｘ方向に隣接する最小繰り返し単位５４のサブピクセル群どうしの境界は表示境界に一致する。図２において、最小繰り返し単位５４のサブピクセル１１内の４番と７番、５番と８番、６番と９番の各サブピクセルの間にも表示境界が通る。図４では、図２において同一の最小繰り返し単位５４の４番のサブピクセル１１と７番のサブピクセル１１との間にあった表示境界が、７番のサブピクセル１１と１０番のサブピクセル１１との間に移動している。図４では、図２において１０番のサブピクセル１１と隣接する最小繰り返し単位５４の１番のサブピクセル１１との間にあった表示境界が、１番のサブピクセル１１と４番のサブピクセル１１との間に移動した。このように、コントローラ７による表示パネル５の制御は、アクティブエリア５１上での表示境界を移動させる。それぞれの最小繰り返し単位５４で第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの境を変更することは、表示境界を移動させることと実質的に同じことである。
利用者の眼から見た視差バリア６の表示面７１に対する相対位置が変化するに従い、コントローラ７は、最小繰り返し単位５４のサブピクセル１１の中で、第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの付け替えを順次行う。図５は、図４の状態からさらに利用者の眼から見た視差バリア６の相対位置が変化した場合の第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの配置を示す。表示面７１に射影された視差バリア６の位置は、図２の状態からｘ方向の負の側に水平ピッチＨｐの２倍ずれている。水平ピッチＨｐの２倍は、画像ピッチｋの半分の長さである。この場合、図２の状態から、最小繰り返し単位５４のピクセル群の全てで、第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの間の付け替えが生じている。すなわち、１番〜６番のサブピクセル１１が、右眼画像を表示する第２サブピクセル１１Ｒとなり、７番〜１２番のサブピクセル１１が、左眼画像を表示する第１サブピクセル１１Ｌとなっている。この場合、表示境界が表示面７１上全体で水平ピッチＨｐの２倍の距離だけｘ方向の負の側へ移動したことになる。
（第２例）
図６は、表示パネル５の表示面７１を利用者の眼側から見た第２例を示す。図６は、視差バリア６の遮光領域６１および透光領域６２の配置が第１例と異なっている。この配置の異なりによって、図６は、左眼画像および右眼画像を表示するサブピクセル１１の配置が第１例と異なっている。図６の例において、適視距離から見た表示面７１上に射影される視差バリア６の遮光領域６１および透光領域６２の端線の傾きは、図２の例に等しい。すなわち、ａ＝２、ｂ＝３である。一方、最小繰り返し単位５４に属するサブピクセル数２ｎは、１０に設定される。また、画像ピッチｋは１０Ｈｐ／３となる。すなわち、複数の透光領域６２のそれぞれのｘ方向に沿ったピッチは、ｘ方向に沿うサブピクセル１１の幅である水平ピッチＨｐの非整数倍である。
最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、図６に太線で囲まれた一群のサブピクセル１１として示される。図６において、１番〜５番のサブピクセル１１は左眼により視認可能な第１サブピクセル１１Ｌである。６番〜１０番のサブピクセル１１は右眼により視認可能な第２サブピクセル１１Ｒである。図６においても、左眼可視領域５２に、半分以上の領域が属するサブピクセル１１を第１サブピクセル１１Ｌとする。左眼遮光領域（右眼可視領域）５３に半分以上の領域が属するサブピクセル１１を第２サブピクセル１１Ｒとする。
図２の例とは異なり、最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、ｙ方向の同じ位置にｘ方向に繰り返し同じパターンで配置されていない。隣接する複数の最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、互いにｘｙ方向にずれた位置に配置される。図６において、ｘ方向において隣り合う最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、一部が同じ行に拡がっている。図６において、ｙ方向において隣り合う最小繰り返し単位５４のサブピクセル群は、一部が同じ列に並んでいる。本発明者らは、このような配置により、最小繰り返し単位５４を構成するサブピクセル数２ｎをｂの倍数とは異なる自然数とすることが可能になることを見出した。２ｎをｂの倍数以外からも選択できることにより、画像ピッチｋの設定の自由度が大幅に高くなる。
図７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６の位置からｘ方向の負の側（矢印の方向）に水平ピッチＨｐの約２／５だけ相対的に変位した場合の、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの配列を示す。コントローラ７は、１番を付したサブピクセル１１の半分以上の領域が左眼遮光領域５３に含まれるため、このサブピクセル１１を第１サブピクセル１１Ｌから第２サブピクセル１１Ｒに変更している。また、コントローラ７は、６番を付したサブピクセル１１の半分以上の領域が左眼可視領域５２に含まれるので、このサブピクセル１１を第２サブピクセル１１Ｒから第１サブピクセル１１Ｌに変更している。このように、全ての最小繰り返し単位５４のサブピクセル群で、１番および６番のサブピクセル１１の間で第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒの付け替えが行われる。表示面７１上での視差バリア６の射影の相対位置が変化するに従い、順次最小繰り返し単位５４のサブピクセル群内で、第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの付け替えが行われる。このように、２ｎがｂの整数倍でない場合でも、コントローラ７は、利用者の眼の位置に応じて第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとを付け替えて、立体画像を表示することができる。
（第３例）
上記図２および図６に示した例では、２つの自然数ａおよびｂの関係は、ａ＜ｂであった。自然数ａおよびｂは、ａ＞ｂとしてよい。図８は、表示パネル５の表示面７１を利用者の眼側から見た第３例を示す。図８に示す第３例では、適視距離から見た表示面７１上に射影される視差バリア６の遮光領域６１および透光領域６２の端線は、水平ピッチＨｐの５倍の長さを横切る間に、垂直ピッチＶｐの３倍の長さを横切る。すなわち、ａ＝５、ｂ＝３である。また、最小繰り返し単位５４に属するサブピクセル１１の数は、１０である。したがって、画像ピッチｋは１０Ｈｐ／３である。図８に示すように、ａ＞ｂであっても、３次元表示装置３は良好に動作させることができる。
（第１〜３例における適視距離の設計）
図９を用いて３次元表示装置３の適視距離について説明する。図９は、使用者の眼、表示パネル５および視差バリア６をｙ方向から見た模式図に、寸法を示す符号を加えたものである。バリアピッチＢｐ、ギャップｇ、適視距離ｄ、利用者の眼間距離Ｅ、および、画像ピッチｋの間には、次の式（３）および式（４）が成り立つ。
Ｅ：ｄ＝ｋ／２：ｇ （３）
ｄ：Ｂｐ＝（ｄ＋ｇ）：ｋ （４）
ここで、バリアピッチＢｐは、視差バリア６の透光領域６２のｘ方向のピッチである。ギャップｇは、表示面７１と視差バリア６との間の間隔である。ギャップｇは、所定距離に相当する。利用者と表示パネル５１のアクティブエリア５１との間に、レンズ、凹面鏡および／または凸面鏡等の屈折力を有する光学素子を含まないタイプの３次元表示装置３において、バリアピッチＢｐおよびギャップｇは、各デバイスの実物の長さである。
眼間距離Ｅは、制御できない変数であるため、統計上の平均値とする。ギャップｇは、３次元表示装置３ごとに個別に設定することが容易ではない。上記式（３）、（４）から適視距離ｄを細かく設定するためには、画像ピッチｋを細かく設定できることが好ましい。画像ピッチｋの値が限定されると、適視距離ｄの設計の自由度が低くなる。本願では、最小繰り返し単位５４に属するサブピクセル１１の数２ｎがｂの倍数に限定されないので、画像ピッチｋの設計の自由度が高い。その結果、適視距離ｄの設計の自由度が高い。
また、式（２）および式（４）によれば、表示面７１上におけるバリアピッチＢｐは次の式（５）で表される。
Figure 2019082671
複数の実施形態の１つにおいて、視差バリア６は、表示パネル５と照射器４との間に配置されてもよい。図１０は、表示パネル５のアクティブエリア５１の利用者の眼が配置される側と反対側に視差バリア６を設ける構成を説明する図である。視差バリア６は、遮光領域６１および透光領域６２を含む。視差バリア６の背面に位置する照射器４からの光が、視差バリア６の透光領域６２を通過し、表示パネル５のアクティブエリア５１の左眼可視領域５２を通り利用者の左眼に入射する。また、照射器４からの光が、視差バリア６の透光領域６２を通過し、表示パネル５の左眼遮光領域（右眼可視領域）５２を通り、利用者の右眼に到達する。サブピクセル１１のアクティブエリア５１上の位置に応じて、左眼から視認可能である第１サブピクセル１１Ｌと右眼から視認可能である第２サブピクセル１１Ｒとを配置し、利用者に対し３次元画像を表示することができる。
図１０の構成によれば、表示面７１と利用者の眼との間の適視距離をｄ、表示面７１と視差バリア６との間の距離をｇ、視差バリア６のバリアピッチをＢｐとするとき、次の式（６）と式（７）とが成り立つ。
Ｅ：（ｄ＋ｇ）＝ｋ／２：ｇ （６）
ｄ：ｋ＝（ｄ＋ｇ）：Ｂｐ （７）
上記式（６）、（７）から適視距離ｄを細かく設定するためには、画像ピッチｋを細かく設定できることが望ましい。図１０の３次元表示装置３は、最小繰り返し単位５４に属するサブピクセル１１の数２ｎがｂの倍数に限定されないので、適視距離ｄの設計の自由度を高くすることができる。
また、式（２）および式（７）によれば、図１０の３次元表示装置３のバリアピッチＢｐは次の式（８）で表される。
Figure 2019082671
（第４例）
図２、図６および図８等の例では、表示パネル５のサブピクセル１１はｘ方向よりもｙ方向に長い。しかし、本開示の３次元表示装置３において、表示パネル５のサブピクセル１１はｙ方向よりもｘ方向の長さが長くてよい。また、ｘ方向とｙ方向の長さを等しくすることもできる。以下において、ｙ方向よりもｘ方向に長いサブピクセル１１を有する表示パネル５を用いる例について説明する。
図１１は、表示パネル５の表示面７１を利用者の眼側から見た第４例を示す。図１１において、表示面７１は、アクティブエリア５１に一致する。図１１は、本開示の一実施形態に係る３次元表示システム１の３次元表示装置３における表示パネル５のアクティブエリア５１の構成を示す。図１１は、アクティブエリア５１上での右眼画像および左眼画像を表示するサブピクセル１１の配置を示す。アクティブエリア５１には、ｙ方向よりもｘ方向に長いサブピクセル１１が、ｘ方向およびｙ方向に配列される。この実施形態の３次元表示システム１の構成は、表示パネル５および視差バリア６の構成を除き、図１において示した３次元表示装置３と同じである。図１１上において、利用者側から見た視差バリア６の遮光領域６１および透光領域６２の表示パネル５上への射影が示される。
図１１において、各サブピクセル１１はＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの色に対応する。Ｒ，Ｇ，Ｂの３つのサブピクセル１１を一組として１つのピクセル１２を構成することができる。ｙ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方向は、例えば、同じ色のサブピクセル１１が並ぶ方向である。
図１１において、説明のためサブピクセル１１の各々には、１〜２６の番号のいずれかが付されている。番号１〜１３のサブピクセル１１の各々は、領域の半分以上が左眼可視領域５２に属するので、左眼画像を表示する第１サブピクセル１１Ｌとする。番号１４〜２６のサブピクセル１１の各々は、領域の半分以上が左眼遮光領域５３に属するので、右眼画像を表示する第２サブピクセル１１Ｒとする。
一実施形態において、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒは、次のようなルールで配列することができる。
まず、ｘ方向の最も負の側に位置する列のサブピクセル１１の番号に１が割り当てられる。図２では右上端のサブピクセル１１の番号に１が割り当てられている。例えば、番号１が割り当てられるサブピクセル１１は、基準位置において、左眼画像が表示されるべき連続する第１サブピクセル１１Ｌのｙ方向の配列の最も負の側の端（図２において上端）にあるサブピクセル１１である。基準位置は、表示パネル５、視差バリア６および利用者の眼が基準となる位置にあることを意味する。基準位置は、表示パネル５、視差バリア６および利用者の位置関係が、利用者の眼が表示パネル５および視差バリア６の中心を正面から見るときの位置関係とすることができる。
番号１が割り当てられた列において、ｙ方向に向かって各サブピクセル１１に１〜２ｒ（ｒは正の整数）の番号が昇順で割り当てられる。ｒは第１所定数である。第１所定数ｒは、片方の眼に割り振られるサブピクセル１１の数ということができる。番号が２ｒに到達した後は１に戻ることで、同じ列のサブピクセル１１に１〜２ｒの番号が繰り返し割り当てられる。図２の例では、ｒは１３である。
番号が割り当てられた列の各サブピクセル１１の番号にｔ（ｔはｒ以下の正の整数）を加えた番号を、ｘ方向（図２において左側）に隣接する列の隣接するサブピクセル１１に割り当てる。ｔは第２所定数である。第２所定数ｔは、左眼可視領域５２および左眼遮光領域５３の間の境界が、１ピクセル分ｘ方向に進む間にｙ方向に通過するサブピクセル１１の数ということができる。第２所定数ｔを加えた番号が２ｒを超える場合、第２所定数ｔを加えた番号から２ｒを引いた番号が隣接するサブピクセル１１に割り当てられる。この操作を、順次隣接する列に対して繰り返す。図１１の例では第２所定数ｔは９である。
表示パネル５および視差バリア６に対し利用者の眼が基準位置にあるとき、上記のように、番号が与えられたサブピクセル１１のうち、番号が１〜ｒのサブピクセル１１は、左眼画像を表示する第１サブピクセル１１Ｌになる。また、番号がｒ＋１〜２ｒのサブピクセル１１は、右眼画像を表示する第２サブピクセル１１Ｒになる。
表示面７１上におけるサブピクセル１１の１画素のｙ方向の長さを垂直ピッチＶｐ，表示面７１上におけるｘ方向の長さを水平ピッチＨｐとするとき、第２所定数ｔとバリア傾斜角θとは、式（９）を満たす。
ｔａｎθ＝Ｈｐ／ｔＶｐ 式（９）
サブピクセル１１の水平ピッチＨｐをピクセルピッチともいう。
図１１の表示面７１の第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの配置は、図１２に太線で示す最小繰り返し単位５４のサブピクセル群を表示面７１上に繰り返し配置したものと同じものと考えることができる。透光領域６２の端線は、ｘ方向に１個の水平ピッチＨｐを横切る間に９個の垂直ピッチＶｐを横切っている。第１所定数ｒは最小繰り返し単位５４に含まれるサブピクセル１１の数２ｎの半分（すなわちｎ）に等しい。自然数ａに相当する数は１であり、第２所定数ｔは、ｂと同じものである。第１〜３例の図２、６および８等の表示面７１と図１１の表示面７１との第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒの付け替えは、実質的に同じ方法として行うことができる。しかしながら、以下の説明では、第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの付け替えを、図２、６および８等の表示面７１における説明とは異なり、表示境界の移動に着目して説明する。
図１３に示すように、番号１〜１３に対応する第１サブピクセル１１Ｌと、番号１４〜２６に対応する第２サブピクセル１１Ｒとは、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの間の境界を通る仮想的な表示境界１５によって分けることができる。表示境界１５は、図１３において太線で強調して示す。表示境界１５は周期的な段差を有する階段状の形状を有する。
コントローラ７は、検出装置２により検出される利用者の眼の位置に基づいて、表示境界１５を移動させることができる。図１４は、利用者の眼から見た視差バリア６の位置が、図１１の位置からｘ方向の負の側（矢印の方向）に相対的に変位した場合の、表示境界１５の位置を示す。このような動きは、利用者の眼が相対的に左に移動した場合に生じうる。図１４において、図１１および図１３と同じサブピクセル１１には、同じ番号を付している。図１４に示すように、利用者の眼の位置が変化すると、コントローラ７は、表示境界１５をずらして、一部の第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとを付け替える。例えば、図１４の例では、図１１および図１３の左眼画像を表示する１１〜１３番の第１サブピクセル１１Ｌが、右眼画像を表示する第２サブピクセル１１Ｒに変更されている。また、図１１および図１３の右眼画像を表示する２４〜２６番の第２サブピクセル１１Ｒが、左眼画像を表示する第１サブピクセル１１Ｌに変更されている。全体として、表示境界１５は、ｙ方向の負の側（図１４において上方向）に垂直ピッチＶｐの大きさの３倍ずれている。コントローラ７が付け替える第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの数は、利用者の眼の位置の変位量によって異なる。
図１３に示すように、第１サブピクセル１１Ｌおよび前記第２サブピクセル１１Ｒは、それぞれの列において第１所定数ｒ個のサブピクセル１１が連続して並ぶ。また、隣接する２つの列の間で第１サブピクセル１１Ｌおよび前記第２サブピクセル１１Ｒが配列された領域がｙ方向に第２所定数ｔ個ずつずれている。第１所定数ｒは第２所定数ｔよりも大きく第２所定数ｔの倍数ではなくてよい。第１所定数ｒが第２所定数ｔの倍数ではないとき、図１３に両矢印で示すように、同じ形の表示境界１５が、ｙ方向およびｘ方向の双方に傾いた斜め方向に周期的に繰り返し配列されている。これに対して、後述する図１５の比較例では、同じ形の表示境界１５がｘ方向に周期的に繰り返し配列される。
図１５から図１７を用いて、本開示の３次元表示装置３および３次元表示システム１が、比較例に比べて画像ピッチｋを細かく設定できることを説明する。
（比較例）
図１５は、比較例に係る３次元表示装置の表示面７１上の第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒとの配置を示す図である。図１５上には、左眼可視領域５２と左眼遮光領域５３との間の境界線が、斜め方向に延びる直線で示されている。図１５のサブピクセル１１の配置では、第１所定数ｒ＝１８、第２所定数ｔ＝９としている。第１サブピクセル１１Ｌには、番号１〜１８が付されている、第２サブピクセル１１Ｒには、番号１９〜３６が付されている。図１５に示すように、ｒ＝２ｔとなるようにして、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒの配置を決めると、画像ピッチｋの値がサブピクセル１１の水平ピッチＨｐの４倍に限定される。
図１５のように、サブピクセル１１を有する表示パネル５が与えられた場合、画像ピッチｋをサブピクセル１１の水平ピッチＨｐの整数倍とする構成は最も採用し易い構成である。この構成であれば、常にｘ方向に第１サブピクセル１１Ｌと第２サブピクセル１１Ｒが、２つずつ繰り返し整然と配列される。また、引用文献１のサブピクセルの対角線方向に延びる視差バリア６を有する３次元表示装置においても、画像ピッチｋは水平ピッチＨｐの整数倍である。さらに、ｘ方向の視差を与えるために、表示境界１５を水平方向にずらして配列することは直感的にも理解しやすい。
しかし、前述のように、本願発明者らが鋭意検討したところ、本開示の方法に従えば、画像ピッチｋを水平ピッチＨｐの整数倍に限定することなく、左眼用の第１サブピクセル１１Ｌおよび右眼用の第２サブピクセル１１Ｒを配置することが可能であることが分かった。これにより、画像ピッチｋを水平ピッチＨｐを単位とするよりも細かく設定することが可能になる。画像ピッチｋは、次の式により決定される。
ｋ＝Ｈｐ×２ｒ／ｔ （１０）
すなわち、画像ピッチｋは、第１所定数ｒの２倍を第２所定数ｔで割った商にサブピクセル１１の第１方向のピッチである水平ピッチＨｐをかけた値に略等しくなる。画像ピッチｋが決定されると、画像ピッチｋ、適視距離ｄおよびギャップｇに基づいて、バリアピッチＢｐを決めることができる。上述の図１１のサブピクセル１１の配置は、このような発想に基づくものである。以下に、本開示の実施形態に係る、表示面７１上のサブピクセル１１の他の配置例を図１６および図１７に示す。
（第５例および第６例）
図１６は、第１所定数ｒ＝１７、第２所定数ｔ＝９として設計した表示面７１の、右眼画像および左眼画像を表示するサブピクセル１１の配置の第５例を示している。第１所定数ｒは第２所定数ｔより大きく第２所定数ｔの整数倍ではない。このサブピクセル１１の配置によれば、画像ピッチｋは、水平ピッチＨｐの３４／９（約３．７８）倍となる。
図１７は、第１所定数ｒ＝１９、第２所定数ｔ＝９として設計した表示面７１の、右眼画像および左眼画像を表示するサブピクセル１１の配置の第６例を示している。第１所定数ｒは第２所定数ｔより大きく第２所定数ｔの整数倍ではない。このサブピクセル１１の配置によれば、画像ピッチｋは、水平ピッチＨｐの３８／９（約４．２２）倍となる。
図１６および図１７によれば、画像ピッチｋは水平ピッチＨｐの整数倍とは異なる倍数となっている。このように、第１所定数ｒと第２所定数ｔの値を適宜設定することによって、画像ピッチｋの大きさを、より細かく設定することができる。これにより、本開示の３次元表示装置３では、適視距離ｄをより高い自由度で設定することが可能になる。
また、上記図１１、図１６および図１７に例示の実施形態では、サブピクセル１１の垂直ピッチＶｐよりも視差方向であるｘ方向の水平ピッチＨｐの方が長い。このようにサブピクセル１１が配置されている場合、画像ピッチｋを水平ピッチＨｐの整数倍に限定してしまうと、サブピクセル１１の水平ピッチＨｐが垂直ピッチＶｐよりも短い場合と比較して、適視距離ｄの設定の自由度が特に低く、設計上の制約となる。本開示の３次元表示システム１は、サブピクセル１１が視差方向に長くなるように配列された場合に、適視距離ｄの設定の制約を少なくすることができ、特に有効である。
［光学素子にレンチキュラレンズを使用する例］
図１８に、複数の実施形態の１つにかかる３次元表示システム１が示される。上述の各実施形態では、３次元表示装置３が光学素子として視差バリア６を有するものとした。３次元表示装置３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。
図１８の３次元表示システムは、利用者が表示パネル５を直接見るタイプのものなので、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な表示パネル５のアクティブエリア５１上の領域を左眼可視領域５２および左眼遮光領域５３（右眼可視領域）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の左眼可視領域５２から射出された左眼画像の画像光の少なくとも一部を利用者の左眼に向けて偏向する。レンチキュラレンズ９は、表示パネル５の左眼遮光領域５３（右眼可視領域）から射出された右眼画像の画像光の少なくとも一部を適視距離に位置する利用者の右眼に向けて偏向する。すなわち、レンチキュラレンズ９は、左眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、右眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる光学素子である。
光学素子にレンチキュラレンズ９を用いた場合も、視差バリア６を用いた場合と同様の効果が得られる。画像ピッチｋは、左眼可視領域５２の第１方向に沿うピッチとすることができる。バリア傾斜角θは、左眼可視領域５２のアクティブエリア５１上のｙ方向に対する角度とすることができる。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。
［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１９に示されるように、３次元表示システム１は、ヘッドアップディスプレイ１００に搭載されうる。ヘッドアップディスプレイ１００は、ＨＵＤ（Head Up Display）ともいう。ＨＵＤ１００は、３次元表示システム１と、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。光学部材１１０および被投影部材１２０は、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。ＨＵＤ１００は、３次元表示システム１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に到達させる。ＨＵＤ１００は、被投影部材１２０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。つまり、ＨＵＤ１００は、破線で示される光路１４０に沿って、３次元表示システム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。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。３次元表示システム１は、利用者の左眼および右眼の位置に応じて表示を制御することによって、利用者の動きに応じて立体視を提供しうる。
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。ＨＵＤ１００において、表示パネル５のアクティブエリア５１上でのバリア傾斜角θは、表示面７１上に射影される視差バリア６の複数の透光領域６２の第２方向に対する角度である。ＨＵＤ１００は、利用者の眼が配置される適視距離ｄの点から虚像を結像する光学系を介して、表示パネル５および視差バリア６を表示面７１上へ射影する。例えば、バリア傾斜角θは、虚像として利用者に視認される表示面７１上で、前述の式（１）を満たすように設定される。表示パネル５の表示面７１上での画像ピッチｋは、表示面７１上に射影される視差バリア６の複数の透光領域６２のｘ方向のピッチである。画像ピッチｋは、前述の式（２）を満たすように設定される。本開示のＨＵＤ１００は、画像ピッチｋを水平ピッチＨｐの整数倍とする必要がないので、設計の自由度が高い。
ＨＵＤ１００において、利用者は、適視距離ｄから虚像としての表示面７１を視認する。虚像系においても、式（３）〜式（１０）が成り立つ。虚像系において、バリアピッチＢｐは、視差バリア６の虚像における透光領域６２のｘ方向のピッチであり、ギャップｇは、表示パネル５のアクティブエリア５１の虚像と視差バリア６の虚像との間の間隔であり、適視距離ｄは、表示パネル５のアクティブエリア５１の虚像（表示面７１）と利用者との距離であり、画像ピッチｋは、視差バリア６の複数の透光領域６２を表示面７１に射影した際のｘ方向のピッチである。
図２０に示されるように、ＨＵＤ１００、３次元表示システム１および３次元表示装置３は、移動体に搭載されてよい。ＨＵＤ１００、３次元表示システム１および３次元表示装置３は構成の一部を、当該移動体が備える他の装置、部品と兼用してよい。例えば、移動体は、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。
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。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。
［３次元表示装置等の設計方法］
図２１を用いて、本開示の３次元表示装置３、３次元表示システム１およびＨＵＤ１００（以下、「３次元表示装置等」とする）の設計方法について、図１１、図１５〜図１７の例に基づいて説明する。３次元表示装置等の設計方法は、表示パネル５のサブピクセル１１の配置および視差バリア６の形状等を設計する方法を含む。
本開示の３次元表示装置等は、種々の利用環境において使用される。そのため、利用環境に応じて、視差バリア６から利用者の眼までの距離に要求される仕様が、ある程度決定される。例えば、ＨＵＤを車両に搭載した場合、利用者である運転者の頭部の位置はある程度の範囲に限られる。また、パチンコまたはスロットマシン等の遊戯機器に採用され場合も、遊戯機器の表示画面から利用者の眼までの距離は、ある程度限られる。そのため、本開示の３次元表示装置等の設計では、まず、はじめに利用用途に応じた、適視距離ｄが決定される（ステップＳ０１）。適視距離ｄは、ある程度の範囲を有する距離として決定されてよい。
次に、ステップＳ０１で決定された適視距離ｄ、利用者の平均的な眼間距離Ｅ、表示面７１と視差バリア６との間のギャップｇの採用可能な範囲等のパラメータに基づいて、許容できる画像ピッチｋの範囲が決定される（ステップＳ０２）。ここで、注目すべきは、本開示の設計方法によれば、画像ピッチｋの決定において、表示パネル５の水平ピッチＨｐの整数倍の大きさに制約される必要がないことである。
次に、画像ピッチｋが、ステップＳ０２により決定された画像ピッチｋの範囲となるように、正の整数の第１所定数ｒおよび第２所定数ｔが決定される（ステップＳ０３）。画像ピッチｋと第１所定数ｒおよび第２所定数ｔとの間には、前述の式（１０）の関係が成立する。決定された第１所定数ｒおよび第２所定数ｔは、コントローラ７に記憶され、使用される。コントローラ７は、第１所定数ｒおよび第２所定数ｔを、３次元表示装置等の使用時に、第１サブピクセル１１Ｌおよび第２サブピクセル１１Ｒを、表示パネル５のアクティブエリア５１上のサブピクセル１１に割り当てるために使用する。
第１所定数ｒおよび第２所定数ｔが決定されると、前述の式（９）
に基づいて、視差バリア６のバリア傾斜角θを求めることができる。また、画像ピッチｋ、適視距離ｄおよびギャップｇから、視差バリア６のバリアピッチＢｐが決定される。これによって、視差バリア６の形状が決定される（ステップＳ０４）。
以上のようにして、３次元表示装置等の、サブピクセル１１の配置方法および視差バリア６の形状が決定する。これによって、所望の適視距離ｄに応じて３次元表示装置等を形成することができる。
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。
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。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。
１ ３次元表示システム
２ 検出装置
３ ３次元表示装置
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 移動体
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
１１Ｌ 第１サブピクセル
１１Ｒ 第２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 左眼可視領域
５３ 左眼遮光領域
５４ 最小繰り返し単位
６１ 遮光領域
６２ 透光領域
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

Claims (32)

  1. 第１方向および該第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備えるアクティブエリアを有する表示装置と、
    帯状の複数の透光領域、および帯状の複数の遮光領域を有する光学素子と、を備え、
    前記第１方向は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応し、
    前記表示装置は、
    前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルを含み、
    前記第１サブピクセルに左眼画像を表示し、および
    前記第２サブピクセルに右眼画像を表示し、
    前記光学素子は、
    前記透光領域および前記遮光領域が前記第１方向に沿って交互に並び、
    前記複数の透光領域の各々は、
    前記左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、
    前記右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させ、
    前記利用者が視覚的に捉える空間での前記アクティブエリアを表示面とするとき、前記アクティブエリアの前記表示面上における前記透光領域と隣接する前記遮光領域との境界の傾きは、
    前記表示面上における前記サブピクセルの前記第１方向に沿った大きさをＨｐとし、
    前記表示面上における前記サブピクセルの前記第２方向に沿った大きさをＶｐとし、
    前記透光領域の前記第２方向に対する角度をθとし、
    ａおよびｂを自然数とするとき、
    Figure 2019082671
     となる、３次元表示装置。
  2. 請求項１に記載の３次元表示装置であって、
    ｎを自然数とするとき、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複数の透光領域の前記表示面上での前記第１方向に沿ったピッチは、
    Figure 2019082671
     である、３次元表示装置。
  3. 請求項２に記載の３次元表示装置であって、
    ２ｎは、前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルの配置パターンの最小繰り返し単位を構成するサブピクセルの数である、
    ３次元表示装置。
  4. 請求項２または３に記載の３次元表示装置であって、
    ２ｎは、ｂの倍数とは異なる自然数である、
    ３次元表示装置。
  5. 請求項２乃至４のいずれか一項に記載の３次元表示装置であって、
    前記光学素子が前記アクティブエリアの前記利用者の眼が配置される側に配置され、ｄを前記光学素子と前記利用者の眼との間の適視距離とし、ｇを前記アクティブエリアと前記光学素子との間の距離とするとき、前記複数の透光領域の前記第１方向に沿ったピッチは、
    Figure 2019082671
     である、３次元表示装置。
  6. 請求項２乃至４のいずれか一項に記載の３次元表示装置であって、
    前記光学素子が前記アクティブエリアの前記利用者の眼が配置される側と反対側に配置され、ｄを前記アクティブエリアと前記利用者の眼との間の適視距離とし、ｇを前記アクティブエリアと前記光学素子との間の距離とするとき、前記複数の透光領域の前記第１方向に沿ったピッチは、
    Figure 2019082671
     である、３次元表示装置。
  7. 請求項２乃至４のいずれか一項に記載の３次元表示装置であって、
    前記アクティブエリアおよび前記光学素子の前記利用者の眼が配置される側に、前記アクティブエリアの虚像を投影する光学系を備え、
    前記ピッチは、前記適視距離の点から前記光学系を通して射影される前記複数の透光領域の前記表示面上での前記第１方向に沿ったピッチである、
    ３次元表示装置。
  8. 第１方向および該第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備えるアクティブエリアを有する表示装置と、
    帯状の複数の透光領域、および帯状の複数の遮光領域を有する光学素子と、
    利用者の眼の位置を検出する検出装置と、
    前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示装置を制御するコントローラと、
    を備え、
    前記第１方向は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応し、
    前記表示装置は、
    前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルを含み、
    前記第１サブピクセルに左眼画像を表示し、および
    前記第２サブピクセルに右眼画像を表示し、
    前記光学素子は、
    前記透光領域および前記遮光領域が前記第１方向に沿って交互に並び、
    前記コントローラは、前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示境界を移動させ、
    前記複数の透光領域の各々は、
    前記左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、
    前記右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させ、
    前記利用者が視覚的に捉える空間での前記アクティブエリアを表示面とするとき、前記アクティブエリアの前記表示面上における前記透光領域と隣接する前記遮光領域との境界の傾きは、
    前記表示面上における前記サブピクセルの前記第１方向に沿った大きさをＨｐとし、
    前記表示面上における前記サブピクセルの前記第２方向に沿った大きさをＶｐとし、
    前記透光領域の前記第２方向に対する角度をθとし、
    ａおよびｂを自然数とするとき、
    Figure 2019082671
     となる、３次元表示システム。
  9. 請求項８に記載の３次元表示システムであって、
    ｎを自然数とするとき、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複数の透光領域の前記表示面上での前記第１方向に沿ったピッチは、
    Figure 2019082671
     であり、
    前記コントローラは、前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルからなる２ｎ個のサブピクセルの配置パターンを最小繰り返し単位として、前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記最小繰り返し単位において前記第１サブピクセルと前記第２サブピクセルとの付け替えを行う、
    ３次元表示システム。
  10. 第１方向および該第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備えるアクティブエリアを有する表示装置と、
    帯状の複数の透光領域、および帯状の複数の遮光領域を有する光学素子と、
    利用者の眼の位置を検出する検出装置と、
    前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示装置を制御するコントローラと、
    前記アクティブエリア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、前記アクティブエリアの虚像を投影する光学系と、
    を備え、
    前記第１方向は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応し、
    前記表示装置は、
    前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルを含み、
    前記第１サブピクセルに左眼画像を表示し、および
    前記第２サブピクセルに右眼画像を表示し、
    前記光学素子は、
    前記透光領域および前記遮光領域が前記第１方向に沿って交互に並び、
    前記コントローラは、前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示境界を移動させ、
    前記複数の透光領域の各々は、
    前記左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、
    前記右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させ、
    前記利用者が視覚的に捉える空間での前記アクティブエリアを表示面とするとき、前記アクティブエリアの前記表示面上における前記透光領域と隣接する前記遮光領域との境界の傾きは、
    前記表示面上における前記サブピクセルの前記第１方向に沿った大きさをＨｐとし、
    前記表示面上における前記サブピクセルの前記第２方向に沿った大きさをＶｐとし、
    前記透光領域の前記第２方向に対する角度をθとし、
    ａおよびｂを自然数とするとき、
    Figure 2019082671
     となる、ヘッドアップディスプレイ。
  11. 請求項１０に記載のヘッドアップディスプレイであって、
    ｎを自然数とするとき、利用者の眼が配置される適視距離の点から前記光学系を通して射影される前記複数の透光領域の前記表示面上での前記第１方向に沿ったピッチは、
    Figure 2019082671
     であり、
    前記コントローラは、前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルからなる２ｎ個のサブピクセルの配置パターンを最小繰り返し単位として、前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記最小繰り返し単位において前記第１サブピクセルと前記第２サブピクセルとの付け替えを行う、
    ヘッドアップディスプレイ。
  12. 第１方向および該第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備えるアクティブエリアを有する表示装置と、
    帯状の複数の透光領域、および帯状の複数の遮光領域を有する光学素子と、を備え、
    前記第１方向は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応し、
    前記表示装置は、
    前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルを含み、
    前記第１サブピクセルに左眼画像を表示し、および
    前記第２サブピクセルに右眼画像を表示し、
    前記光学素子は、
    前記透光領域および前記遮光領域が前記第１方向に沿って交互に並び、
    前記複数の透光領域の各々は、
    前記左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、
    前記右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させ、
    前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルの配置パターンの最小繰り返し単位が、前記アクティブエリア上の第１方向に並ぶ複数の配列および第２方向に並ぶ複数の配列に跨る、
    ３次元表示装置。
  13. 請求項１２に記載の３次元表示装置であって、
    前記利用者が視覚的に捉える空間での前記アクティブエリアを表示面とするとき、
    前記表示面上における前記透光領域と隣接する前記遮光領域との境界の傾きは、
    前記表示面上における前記サブピクセルの前記第１方向に沿った大きさをＨｐとし、
    前記表示面上における前記サブピクセルの前記第２方向に沿った大きさをＶｐとし、
    前記透光領域の前記第２方向に対する角度をθとし、
    ａおよびｂを自然数とするとき、
    Figure 2019082671
     となる、３次元表示装置。
  14. 請求項１３に記載の３次元表示装置であって、
    前記複数の透光領域は、前記第１方向に沿って周期的に並ぶ、
    ３次元表示装置。
  15. 請求項１３または１４に記載の３次元表示装置であって、
    前記複数の透光領域の前記第１方向に沿ったピッチは、前記第１方向に沿った前記サブピクセルの大きさの非整数倍である、
    ３次元表示装置。
  16. 請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の３次元表示装置であって、
    ｎを自然数とするとき、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複数の透光領域の前記表示面上での前記第１方向に沿ったピッチは、
    Figure 2019082671
     である、３次元表示装置。
  17. 請求項１６に記載の３次元表示装置であって、
    ２ｎは、前記最小繰り返し単位を構成するサブピクセルの数である、
    ３次元表示装置。
  18. 請求項１６または１７に記載の３次元表示装置であって、
    ２ｎは、ｂの倍数とは異なる自然数である、３次元表示装置。
  19. 請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の３次元表示装置であって、
    前記光学素子が、前記アクティブエリアの前記利用者の眼が配置される側に配置され、ｄを前記光学素子と前記利用者の眼との間の適視距離とし、ｇを前記アクティブエリアと前記光学素子との間の距離とするとき、前記複数の透光領域の前記第１方向に沿ったピッチは、
    Figure 2019082671
     である、３次元表示装置。
  20. 請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の３次元表示装置であって、
    前記光学素子が前記アクティブエリアの前記利用者の眼が配置される側と反対側に配置され、ｄを前記アクティブエリアと前記利用者の眼との間の適視距離とし、ｇを前記アクティブエリアと前記光学素子との間の距離とするとき、前記複数の透光領域の前記第１方向に沿ったピッチは、
    Figure 2019082671
     である、３次元表示装置。
  21. 請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の３次元表示装置であって、
    前記アクティブエリアおよび前記光学素子の前記利用者の眼が配置される側に、前記アクティブエリアの虚像を投影する光学系を備え、前記ピッチは、前記適視距離の点から前記光学系を通して射影される前記複数の透光領域の前記表示面上での前記第１方向に沿ったピッチである、
    ３次元表示装置。
  22. 第１方向および該第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備えるアクティブエリアを有する表示装置と、
    帯状の複数の透光領域、および帯状の複数の遮光領域を有する光学素子と、
    利用者の眼の位置を検出する検出装置と、
    前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示装置を制御するコントローラと、
    を備え、
    前記第１方向は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応し、
    前記表示装置は、
    前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルを含み、
    前記第１サブピクセルに左眼画像を表示し、および
    前記第２サブピクセルに右眼画像を表示し、
    前記光学素子は、
    前記透光領域および前記遮光領域が前記第１方向に沿って交互に並び、
    前記コントローラは、前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示境界を移動させ、
    前記複数の透光領域の各々は、
    前記左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、
    前記右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させ、
    前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルの配置パターンの最小繰り返し単位が、前記アクティブエリア上の第１方向に並ぶ複数の配列および第２方向に並ぶ複数の配列に跨る、
    ３次元表示システム。
  23. 第１方向および該第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備えるアクティブエリアを有する表示装置と、
    帯状の複数の透光領域、および帯状の複数の遮光領域を有する光学素子と、
    利用者の眼の位置を検出する検出装置と、
    前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示装置を制御するコントローラと、
    前記アクティブエリア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、前記アクティブエリアの虚像を投影する光学系と、
    を備え、
    前記第１方向は、利用者の両眼に視差を与える方向に対応し、
    前記表示装置は、
    前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルを含み、
    前記第１サブピクセルに左眼画像を表示し、および
    前記第２サブピクセルに右眼画像を表示し、
    前記光学素子は、
    前記透光領域および前記遮光領域が前記第１方向に沿って交互に並び、
    前記コントローラは、前記検出装置が検出した前記利用者の眼の位置に基づいて、前記表示境界を移動させ、
    前記複数の透光領域の各々は、
    前記左眼画像の少なくとも一部を利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、
    前記右眼画像の少なくとも一部を利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させ、
    前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルの配置パターンの最小繰り返し単位が、前記アクティブエリア上の第１方向に並ぶ複数の配列および第２方向に並ぶ複数の配列に跨る、
    ヘッドアップディスプレイ。
  24. 利用者の両眼に視差を与える方向に対応する第１方向および該第１方向に略直交する第２方向に格子状に配列された複数のサブピクセルを備えるアクティブエリアを有し、前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルにそれぞれ左眼画像および右眼画像を表示する表示装置と、
    前記左眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、前記右眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる光学素子と、
    を備え、
    前記サブピクセルの形成する格子状の配列の前記第１方向の配列を行、前記第２方向の配列を列とするとき、前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルは、それぞれの列において第１所定数のサブピクセルが連続して並び、隣接する２つの列の間で前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルが配列された領域が前記第２方向に第２所定数ずつずれており、前記第１所定数は前記第２所定数よりも大きく前記第２所定数の倍数ではない３次元表示装置。
  25. 請求項２４に記載の３次元表示装置であって、
    前記サブピクセルは前記第２方向よりも前記第１方向に長い３次元表示装置。
  26. 請求項２４または２５に記載の３次元表示装置であって、
    前記光学素子は、前記アクティブエリアから所定距離離れて設けられ、スリット状に配列された遮光領域および透光領域を含み、前記第１サブピクセルを前記利用者の左眼から視認可能とし、前記第２サブピクセルを前記利用者の右眼から視認可能とする３次元表示装置。
  27. 請求項２６に記載の３次元表示装置であって、
    前記利用者が視覚的に捉える空間での前記アクティブエリアを表示面とするとき、前記利用者から視認される前記表示面上の前記遮光領域および前記透光領域の第１方向のピッチは、前記第１所定数の２倍を前記第２所定数で割った商に前記サブピクセルの第１方向のピッチをかけた値に略等しい３次元表示装置。
  28. 請求項２４または２５に記載の３次元表示装置であって、
    前記光学素子は、前記アクティブエリアから所定距離離れて設けられたレンチキュラレンズであり、前記第１サブピクセルを前記利用者の左眼から視認可能とし、前記第２サブピクセルを前記利用者の右眼から視認可能とする３次元表示装置。
  29. 請求項２４乃至２８のいずれか一項に記載の３次元表示装置であって、
    前記アクティブエリアから射出し、前記光学素子を透過した画像光を、利用者の視野に虚像を結像するように投影する光学系を備える３次元表示装置。
  30. 利用者の両眼に視差を与える方向に対応する第１方向および該第１方向に略直交する第２方向に格子状に配列された複数のサブピクセルを備えるアクティブエリアを有し、前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルにそれぞれ左眼画像および右眼画像を表示する表示装置と、
    前記左眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、前記右眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる光学素子と、
    前記利用者の左眼および右眼の位置を検出する検出装置と、
    前記検出装置が検出した前記利用者の前記左眼および前記右眼の位置に基づいて、前記表示境界を移動させるコントローラと、
    を備え、
    前記サブピクセルの形成する格子状の配列の前記第１方向の配列を行、前記第２方向の配列を列とするとき、前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルは、それぞれの列において第１所定数のサブピクセルが連続して並び、隣接する２つの列の間で前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルが配列された領域が前記第２方向に第２所定数ずつずれており、前記第１所定数は前記第２所定数よりも大きく前記第２所定数の倍数ではない３次元表示システム。
  31. 利用者の両眼に視差を与える方向に対応する第１方向および該第１方向に略直交する第２方向に格子状に配列された複数のサブピクセルを備えるアクティブエリアを有し、前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルにそれぞれ左眼画像および右眼画像を表示する表示装置と、
    前記左眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、前記右眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる光学素子と、
    前記利用者の左眼および右眼の位置を検出する検出装置と、
    前記検出装置が検出した前記利用者の前記左眼および前記右眼の位置に基づいて、前記表示境界を移動させるコントローラと、
    前記アクティブエリアから出射し、前記光学素子を透過した画像光を、利用者の視野に虚像を結像するように投影する光学系と
    を備え、
    前記サブピクセルの形成する格子状の配列の前記第１方向の配列を行、前記第２方向の配列を列とするとき、前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルは、それぞれの列において第１所定数のサブピクセルが連続して並び、隣接する２つの列の間で前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルが配列された領域が前記第２方向に第２所定数ずつずれており、前記第１所定数は前記第２所定数よりも大きく前記第２所定数の倍数ではないヘッドアップディスプレイ。
  32. 利用者の両眼に視差を与える方向に対応する第１方向および該第１方向に略直交する第２方向に格子状に配列された複数のサブピクセルを備えるアクティブエリアを有し、前記複数のサブピクセル間の境界を通る複数の表示境界によって分けられる第１サブピクセルおよび第２サブピクセルにそれぞれ左眼画像および右眼画像を表示する表示装置と、前記左眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の左眼に向かう光路の方向に透過させ、前記右眼画像の少なくとも一部を選択的に利用者の右眼に向かう光路の方向に透過させる光学素子とを含む３次元表示装置の設計方法であって、
    適視距離を決定するステップと、
    前記適視距離に基づいて、前記左眼画像および前記右眼画像が表示される前記第１方向のピッチである画像ピッチを決定するステップと、
    前記画像ピッチに基づいて、第１所定数および第２所定数を決定するステップであって、前記第１所定数は前記第２所定数より大きい、ステップと、
    前記第１所定数および前記第２所定数に基づいて、前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルの配置方法および前記光学素子の形状を決定するステップであって、前記サブピクセルの形成する格子状の配列の前記第１方向の配列を行、前記第２方向の配列を列とするとき、前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルは、それぞれの列において第１所定数のサブピクセルが連続して並び、隣接する２つの列の間で前記第１サブピクセルおよび前記第２サブピクセルが配列された領域が前記第２方向に第２所定数ずつずれている、ステップと
    を有する３次元表示装置設計方法。
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