JP7061943B2 - 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システム、および移動体 - Google Patents
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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システム、および移動体に関する。
従来、眼鏡を用いずに３次元表示を行うために、表示パネルから出射された光の一部を右眼に到達させ、表示パネルから出射された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（特許文献１参照）。
上述のような３次元表示装置の太陽光の照射による劣化を低減させることが望まれている。
本開示は、太陽光の照射による劣化を低減させることができる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システム、および移動体を提供する。
本開示の３次元表示装置は、表示パネルと、シャッタパネルと、コントローラとを備える。前記表示パネルは、互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示する複数のサブピクセルを有する。前記シャッタパネルは、前記表示パネルから出射された前記視差画像の画像光の光線方向を規定する。前記コントローラは、前記シャッタパネルにおける、所定値以上の透過率で前記画像光を透過させる透光状態の領域と、前記透光状態の透過率より低い透過率で前記画像光を透過させる減光状態の領域とそれぞれを所定の時間周期で変更する。前記コントローラは、透光状態の領域と減光状態の領域とそれぞれを変更するとともに、前記透光状態の領域の位置に基づいて、前記第１画像および前記第２画像を表示するサブピクセルを変更する。
本開示の３次元表示システムは、位置検出装置と、３次元表示装置と、を備える。位置検出装置は、利用者の眼の位置を検出する。前記３次元表示装置は、表示パネルと、シャッタパネルと、コントローラとを備える。前記表示パネルは、互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示する複数のサブピクセルを有する。前記シャッタパネルは、前記表示パネルから出射された前記視差画像の画像光の光線方向を規定する。前記コントローラは、前記シャッタパネルにおける、所定値以上の透過率で前記画像光を透過させる透光状態の領域と、前記透光状態の透過率より低い透過率で前記画像光を透過させる減光状態の領域とそれぞれを所定の時間周期で変更する。前記コントローラは、前記透光状態の領域の位置に基づいて、前記第１画像および前記第２画像を表示するサブピクセルを変更する。
本開示のヘッドアップディスプレイシステムは、３次元表示装置を備える。前記３次元表示装置は、表示パネルと、シャッタパネルと、コントローラとを備える。前記表示パネルは、互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示する複数のサブピクセルを有する。前記シャッタパネルは、前記表示パネルから出射された前記視差画像の画像光の光線方向を規定する。前記コントローラは、前記シャッタパネルにおける、所定値以上の透過率で前記画像光を透過させる透光状態の領域と、前記透光状態の透過率より低い透過率で前記画像光を透過させる減光状態の領域とそれぞれを所定の時間周期で変更する。前記コントローラは、前記透光状態の領域の位置に基づいて、前記第１画像および前記第２画像を表示するサブピクセルを変更する。
本開示の移動体は、３次元表示装置を備える。前記３次元表示装置は、表示パネルと、シャッタパネルと、コントローラとを備える。前記表示パネルは、互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示する複数のサブピクセルを有する。前記シャッタパネルは、前記表示パネルから出射された前記視差画像の画像光の光線方向を規定する。前記コントローラは、前記シャッタパネルにおける、所定値以上の透過率で前記画像光を透過させる透光状態の領域と、前記透光状態の透過率より低い透過率で前記画像光を透過させる減光状態の領域とそれぞれを所定の時間周期で変更する。前記コントローラは、前記透光状態の領域の位置に基づいて、前記第１画像および前記第２画像を表示するサブピクセルを変更する。
本開示の一実施形態によれば、太陽光の照射による劣化を低減させることが可能となる。
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本開示の一実施形態にかかる３次元表示システム１００は、図１に示すように、位置検出装置１と、情報検出装置２と、３次元表示装置３とを含んで構成される。
図２に示すように、３次元表示システム１００は、ヘッドアップディスプレイシステム４００に搭載されうる。ヘッドアップディスプレイシステム４００は、ＨＵＤ（Head Up Display）４００ともいう。ＨＵＤ４００は、３次元表示システム１００と、光学部材４１０と、被投影面４３０を有する被投影部材４２０とを備える。ＨＵＤ４００は、３次元表示システム１００から出射される画像光を、光学部材４１０を介して被投影部材４２０に到達させる。ＨＵＤ４００は、被投影部材４２０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、ＨＵＤ４００は、破線で示される光路４４０に沿って、３次元表示システム１００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４４０に沿って到達した画像光を、虚像４５０として視認しうる。
図３に示すように、３次元表示システム１００を含むＨＵＤ４００は、移動体１０に搭載されてよい。ＨＵＤ４００は、構成の一部を、当該移動体１０が備える他の装置、部品と兼用してよい。例えば、移動体１０は、ウインドシールドを被投影部材４２０として兼用してよい。ＨＵＤ４００、３次元表示システム１００は、移動体１０に搭載されてよい。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。
図１に戻って、位置検出装置１は、利用者の左眼（第１眼）および右眼（第２眼）の位置を検出し、３次元表示装置３に出力する。位置検出装置１は、例えば、カメラを備えてよい。位置検出装置１は、カメラによって利用者の顔を撮影してよい。位置検出装置１は、カメラの利用者の顔の像を含む撮影画像から左眼および右眼の位置を検出してよい。位置検出装置１は、１つのカメラの撮影画像から、左眼および右眼の位置を３次元空間の座標として検出してよい。位置検出装置１は、２個以上のカメラの撮影画像から、左眼の位置および右眼の位置を３次元空間の座標として検出してよい。
位置検出装置１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。位置検出装置１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。カメラを備えない位置検出装置１は、カメラが映像信号を入力する入力端子を備えてよい。カメラを備えない位置検出装置１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位置を検出してよい。
位置検出装置１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。位置検出装置１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位置を検出してよい。位置検出装置１は、１個または２個以上のセンサによって、左眼および右眼の位置を３次元空間の座標として検出してよい。
３次元表示システム１００は、位置検出装置１を備えなくてよい。３次元表示システム１００が位置検出装置１を備えない場合、３次元表示装置３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。３次元表示装置３には、装置外の検出装置から取得した左眼および右眼の位置を示す位置座標が入力されてよい。
情報検出装置２は、第１情報を検出する。第１情報は、表示パネル６の性能劣化および故障の原因に関連する情報である。第１情報は、例えば、表示パネル６の温度、移動方位、緯度および経度の少なくとも一方、並びに表示パネル６の周辺の気温、照度、及び天候を含む。情報検出装置２は、デバイス温度センサ２１と、外気温センサ２２と、照度センサ２３と、天候情報検出部２４と、位置検出部２５と、方位センサ２６との何れか一つ以上を備える。表示パネル６の周辺は、３次元表示装置３に隣接する領域であってよい。表示パネル６の周辺は、３次元表示装置３から所定距離以内の領域であってよい。所定距離以内の領域は、表示パネル６の外部であって、表示パネル６と略同一の気温、照度、及び天候であると見込まれる領域であってよい。表示パネル６が移動体１０に搭載される場合、表示パネル６の周辺は、例えば、移動体１０の内部であってよい。
デバイス温度センサ２１は、表示パネル６の温度を検出する。デバイス温度センサ２１は、検出した温度を３次元表示装置３に出力する。
外気温センサ２２は、表示パネル６の周辺の気温を検出する。外気温センサ２２は、検出した気温を３次元表示装置３に出力する。
照度センサ２３は、表示パネル６の周辺の照度を検出する。３次元表示装置３が移動体１０に搭載される構成において、照度センサ２３は、例えば、移動体１０のウインドシールドによって反射された太陽光が到達しうる、表示パネル６の周辺の照度を検出する。照度センサ２３は、検出した照度を３次元表示装置３に出力する。
天候情報検出部２４は、外部の装置から通信ネットワークを介して天候情報を受信することによって天候情報を検出する。天候情報は、表示パネル６の位置における天候又は天気を示す情報であり、晴れ、雨、曇り等が含まれる。天候情報検出部２４は、検出した天候情報を３次元表示装置３に出力する。
位置検出部２５は、該位置検出部２５を備える情報検出装置２の位置を検出する。情報検出装置２は、３次元表示装置３に対する相対的な位置が固定であるように設けられてよい。これにより、位置検出部２５は、情報検出装置２の位置を検出することによって、３次元表示装置３の位置を検出してよい。位置検出部２５は、例えば、全地球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の受信器を含む。位置検出部２５は、全地球測位システムの受信機が人工衛星から受信した信号に基づいて、当該位置検出部２５の位置を検出する。全地球測位システムは、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、準天頂衛星等の衛星測位システムを含む。位置検出部２５は、３次元表示装置３の位置を検出すると、当該位置を３次元表示装置３に出力する。
方位センサ２６は、表示パネル６が移動する方位を検出する。方位センサ２６は、検出した方位を３次元表示装置３に出力する。
３次元表示装置３は、取得部４と、照射器５と、表示パネル６と、光学素子としてのシャッタパネル７と、コントローラ８とを含んで構成される。
取得部４は、位置検出装置１によって検出された利用者の眼の位置を取得してよい。取得部４は、情報検出装置２によって検出された第１情報を取得してよい。３次元表示装置３が移動体１０に搭載されている場合、取得部４は、移動体１０のＥＣＵ（Engine Control UnitまたはElectric Control Unit）から情報を受信してよい。取得部４がＥＣＵから受信する情報は、移動体１０のヘッドライトが点灯しているか否かを示す点灯情報を含んでよい。ヘッドライトは、移動体１０に取付けられている照度センサが検出した照度に基づいて点灯したり消灯したりする。具体的には、ヘッドライトは、照度が閾値未満である場合にヘッドライトを点灯し、照度が閾値以上である場合にヘッドライトを消灯する。したがって、移動体１０のヘッドライトが点灯している場合、移動体１０に搭載された表示パネル６の近傍における太陽光による照度は、ヘッドライトが点灯ししていない場合に比べて低い。したがって、取得部４は、ヘッドライトの点灯情報に基づいて、表示パネル６の近傍における照度の範囲を取得することができる。
照射器５は、表示パネル６を面的に照射しうる。照射器５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５は、光源により照射光を出射し、導光板、拡散板、拡散シート等により照射光を表示パネル６の面方向に均一化する。そして、照射器５は均一化された光を表示パネル６の方に出射しうる。
表示パネル６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６としては、透過型の液晶パネルに限られず、有機ＥＬ等他の表示パネルを使用しうる。表示パネル６として、自発光型の表示パネルを使用した場合、３次元表示装置３は照射器５を備えなくてよい。表示パネル６を液晶パネルとして説明する。図４に示すように、表示パネル６は、面状に形成されたアクティブエリア６１上に複数の区画領域を有する。アクティブエリア６１は、視差画像を表示する。視差画像は、後述する左眼画像（第１画像）と左眼画像に対して視差を有する右眼画像（第２画像）とを含む。区画領域は、格子状のブラックマトリックスにより第１方向および第１方向に直交する第２方向に区画された領域である。第１方向および第２方向に直交する方向は第３方向と称される。第１方向は水平方向と称されてよい。第２方向は鉛直方向と称されてよい。第３方向は奥行方向と称されてよい。しかし、第１方向、第２方向、および第３方向はそれぞれこれらに限られない。図面において、第１方向はｘ軸方向として表され、第２方向はｙ軸方向として表され、第３方向はｚ軸方向として表される。
区画領域の各々には、１つのサブピクセルが対応する。したがって、アクティブエリア５１は、水平方向および鉛直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。
各サブピクセルは、Ｒ（Red），Ｇ（Green），Ｂ（Blue）のいずれかの色に対応し、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つのサブピクセルを一組として１ピクセルを構成する。１ピクセルは、１画素と称されうる。水平方向は、例えば、１ピクセルを構成する複数のサブピクセルが並ぶ方向である。鉛直方向は、例えば、同じ色のサブピクセルが並ぶ方向である。
上述のようにアクティブエリア６１に配列された複数のサブピクセルはサブピクセル群Ｐｇを構成する。サブピクセル群Ｐｇは、水平方向に繰り返して配列される。サブピクセル群Ｐｇは、鉛直方向にも繰り返して配列される。サブピクセル群Ｐｇは、所定の行および列のサブピクセルを含む。具体的には、サブピクセル群Ｐｇは、鉛直方向にｂ行、水平方向に２×ｎ列、連続して配列された（２×ｎ×ｂ）個のサブピクセルＰ１～Ｐ（２×ｎ×ｂ）を含む。図４に示す例では、ｎ＝５、ｂ＝１である。アクティブエリア６１には、鉛直方向に１行、水平方向に１０列、連続して配列された１０個のサブピクセルＰ１～Ｐ１０を含むサブピクセル群Ｐｇが配置される。図４に示す例では、一部のサブピクセル群Ｐｇに符号を付している。
サブピクセル群Ｐｇは、後述するコントローラ８が画像を表示するための制御を行う最小単位である。全てのサブピクセル群Ｐｇの同じ識別情報を有するサブピクセルＰ１～Ｐ（２×ｎ×ｂ）は、コントローラ８によって同時に制御される。例えば、コントローラ８は、サブピクセルＰ１に表示させる画像を左眼画像から右眼画像に切り替える場合、全てのサブピクセル群ＰｇにおけるサブピクセルＰ１に表示させる画像を左眼画像から右眼画像に同時的に切り替えられる。
シャッタパネル７は、図１に示したように、アクティブエリア６１に沿う平面により形成され、アクティブエリア６１から所定距離（ギャップ）ｇ、離れて配置される。シャッタパネル７は、表示パネル６に対して照射器５の反対側に位置してよい。シャッタパネル７は、表示パネル６の照射器５側に位置してよい。
シャッタパネル７は、液晶シャッタで構成される。シャッタパネル７は、図５に示すように、水平方向および鉛直方向に沿って格子状に配列された複数のシャッタ領域ｓを有する。各シャッタ領域ｓにおける光の透過率は、コントローラ８の制御に基づいて印加される電圧が変化することによって制御されうる。コントローラ８は、複数のシャッタ領域ｓのいくつかを透光状態に制御し、複数のシャッタ領域ｓのうちの残りを減光状態に制御する。これにより、図５に示すように、シャッタパネル７には、一部の領域を透光状態とした透光領域７１が形成され、残りの一部の領域を減光状態とした減光領域７２が形成される。透光領域７１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、後述する第２所定値より高い。減光領域７２は、第２所定値以下の透過率で光を透過させてよい。例えば、減光領域７２は、シャッタパネル７に入射する光を遮って殆ど透過させない。第１所定値に対する第２所定値の比率は低いほどよい。第１所定値に対する第２所定値の比率は、一例では、１／１００とすることできる。第１所定値に対する第２所定値の比率は、他の例では、１／１０００とすることができる。
透光領域７１および減光領域７２は、鉛直方向に延びるように形成される。透光領域７１および減光領域７２は、水平方向に繰り返し交互に配列されるように形成される。これにより、シャッタパネル７は、図１に示すように、サブピクセルから出射される画像光の伝播方向である光線方向を規定する。シャッタパネル７がサブピクセルから出射された画像光の光線方向を規定することによって、利用者の眼が視認可能なアクティブエリア６１上の領域が定まる。以降において、利用者の左眼の位置に伝播する画像光を出射するアクティブエリア６１内の領域は左可視領域６１ａＬ（第１可視領域）と称される。利用者の右眼の位置に伝播する画像光を出射するアクティブエリア６１内の領域は右可視領域６１ａＲ（第２可視領域）と称される。
図１に示したように、透光領域７１の水平方向における配置間隔であるバリアピッチＢｐ、アクティブエリア６１とシャッタパネル７との間のギャップｇは、適視距離ｄおよび眼間距離Ｅを用いた次の式（１）および式（２）が成り立つように規定される。
Ｅ：ｄ＝（ｎ×Ｈｐ）：ｇ 式（１）
ｄ：Ｂｐ＝（ｄ＋ｇ）：（２×ｎ×Ｈｐ） 式（２）
Ｅ：ｄ＝（ｎ×Ｈｐ）：ｇ 式（１）
ｄ：Ｂｐ＝（ｄ＋ｇ）：（２×ｎ×Ｈｐ） 式（２）
適視距離ｄは、利用者の右眼および左眼それぞれとシャッタパネル７との間の距離である。右眼と左眼とを通る直線の方向（眼間方向）は水平方向である。眼間距離Ｅは利用者の右眼と左眼との間の距離である。眼間距離Ｅは、例えば、産業技術総合研究所の研究によって算出された値である６１．１ｍｍ～６４．４ｍｍであってよい。Ｈｐは、図４に示したような、サブピクセルの水平方向の長さである。
このように構成されることによって、シャッタパネル７は、アクティブエリア６１の一部のサブピクセルから出射した画像光を、透光領域７１を透過させ利用者の左眼に伝搬させる。シャッタパネル７は、他の一部のサブピクセルから出射した画像光を、透光領域７１を透過させ利用者の右眼に伝搬させる。画像光が利用者の左眼および右眼のそれぞれに伝播されることによって、利用者の眼に視認される画像について、図６および図７を参照して詳細に説明する。図６及び図７において、左眼画像を表示するサブピクセルには符号「Ｌ」が付され、右眼画像を表示するサブピクセルには符号「Ｒ」が付されている。
図６に示す左可視領域６１ａＬは、上述のように、シャッタパネル７の透光領域７１を透過した画像光が利用者の左眼に到達することによって、利用者の左眼が視認するアクティブエリア６１上の領域である。左不可視領域６１ｂＬは、シャッタパネル７の減光領域７２によって画像光が遮られることによって、利用者の左眼が視認することのできない領域である。図６に示す例では、左可視領域６１ａＬには、サブピクセルＰ１からＰ３が含まれる。左不可視領域６１ｂＬには、サブピクセルＰ４からＰ１０が含まれる。
図７に示す右可視領域６１ａＲは、シャッタパネル７の透光領域７１を透過した他の一部のサブピクセルからの画像光が利用者の右眼に到達することによって、利用者の右眼が視認するアクティブエリア６１上の領域である。右不可視領域６１ｂＲは、シャッタパネル７の減光領域７２によって画像光が遮られることによって、利用者の右眼が視認することのできない領域である。図７に示す例では、右可視領域６１ａＲには、サブピクセルＰ６からＰ８が含まれる。右不可視領域６１ｂＲには、サブピクセルＰ１からＰ５、Ｐ９、およびＰ１０が含まれる。
このように、左眼は左眼画像を視認し、右眼は右眼画像を視認する。上述したように、右眼画像および左眼画像は互いに視差を有する視差画像であるため、利用者は３次元画像を視認する。
コントローラ８は、３次元表示システム１００の各構成要素に接続され、各構成要素を制御しうる。コントローラ８によって制御される構成要素は、位置検出装置１および表示パネル６を含む。コントローラ８は、例えばプロセッサとして構成される。コントローラ８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８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８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１００の各構成要素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８のワークメモリとして機能してよい。
コントローラ８は、シャッタパネル７を制御する。具体的には、コントローラ８は、透光領域７１と減光領域７２とが形成されるようにシャッタパネル７を制御する。さらに具体的には、コントローラ８は、透光領域７１と減光領域７２とが水平方向に交互に配置されるようにシャッタパネル７を制御する。コントローラ８は、所定の時間周期でシャッタパネル７における透光領域７１および減光領域７２をそれぞれ変更してよい。所定の時間周期は、例えば、表示パネル６の特定の部分に太陽光が連続して照射されることを回避すべき時間であり、実験等により定められる。所定の時間周期は、例えば、１０秒、３０秒、１分であってよい。
例えば、コントローラ８は、所定の時間周期における第１期間において、図８に示すように、シャッタパネル７の第１領域７０１を透光状態にするよう制御する。コントローラ８は、第１期間において、シャッタパネル７の第１領域７０１以外の領域を減光状態にするよう制御する。図８において、水平方向に配列される複数のシャッタ領域ｓ１からｓ１０のうち、透光状態のシャッタ領域ｓは破線で示され、減光状態のシャッタ領域ｓは実線で示されている。第１領域７０１の水平方向の長さは、バリアピッチＢｐの５０％以下である。図８に示す例では、第１領域７０１の水平方向の長さは、バリアピッチＢｐの３０％である。
コントローラ８は、シャッタパネル７の第１領域７０１を透光状態にするよう制御するとともに、位置検出装置１によって検出された利用者の目の位置に基づいて、図９に示すように、表示パネル６に表示させる視差画像を制御する。具体的には、コントローラ８は、透光状態である第１領域７０１を透過して利用者の左眼の位置に到達する画像光を出射するサブピクセルに左眼画像を表示させる。例えば、コントローラ８は、所定割合以上の部分からの画像光が左眼の位置に到達するサブピクセルに左眼画像を表示させてよい。所定割合は、例えば５０％である。同じく、コントローラ８は、シャッタパネル７の第１領域７０１を透光状態にするよう制御するとともに、透光領域７１を透過して利用者の右眼の位置に到達する画像光を出射するサブピクセルに右眼画像を表示させる。例えば、コントローラ８は、所定割合以上の部分からの画像光が右眼の位置に到達するサブピクセルに右眼画像を表示させてよい。
図９に示す例では、コントローラ８は、各サブピクセル群Ｐｇに含まれるサブピクセルＰ１からＰ３に左眼画像を表示させる。コントローラ８は、各サブピクセル群Ｐｇに含まれるサブピクセルＰ６からＰ８に右眼画像を表示させる。
コントローラ８は、第２期間において、図８に示すように、シャッタパネル７の第２領域７０２を透光状態にするよう制御する。コントローラ８は、第２期間において、シャッタパネル７の第２領域７０２以外の領域を減光状態にするよう制御する。第２領域７０２は、第１領域７０１とは異なる領域である。第２領域７０２は、第１領域７０１の一部を含んでよい。第２領域７０２の水平方向の長さは、第１領域７０１の水平方向の長さと同じであってよい。例えば、コントローラ８は、第１領域７０１を構成するシャッタ領域ｓのうち最も端部に位置するシャッタ領域ｓ１を透光状態から減光状態に変更してよい。このとき、コントローラ８は、第１領域７０１を構成するシャッタ領域ｓのうちシャッタ領域ｓ１とは反対側の端部のシャッタ領域ｓ３に隣接するシャッタ領域ｓ４を減光状態から透光状態に変更してよい。
コントローラ８は、シャッタパネル７の第２領域７０２を透光状態にするよう制御するとともに、位置検出装置１によって検出された利用者の目の位置に基づいて、図１０に示すように、表示パネル６に表示させる視差画像を制御する。具体的には、コントローラ８は、透光状態である第２領域７０２を透過して利用者の左眼の位置に到達する画像光を出射するサブピクセルに左眼画像を表示させる。例えば、コントローラ８は、所定割合以上の部分からの画像光が左眼の位置に到達するサブピクセルに左眼画像を表示させてよい。コントローラ８は、シャッタパネル７の第２領域７０２が透光状態となるよう制御するとともに、透光状態である第２領域７０２を透過して利用者の右眼の位置に到達する画像光を出射するサブピクセルに右眼画像を表示させる。例えば、コントローラ８は、所定割合以上の部分からの画像光が右眼の位置に到達するサブピクセルに右眼画像を表示させてよい。
図１０に示す例では、コントローラ８は、各サブピクセル群Ｐｇに含まれるサブピクセルＰ２からＰ４に左眼画像を表示させる。コントローラ８は、各サブピクセル群Ｐｇに含まれるサブピクセルＰ７からＰ９に右眼画像を表示させる。
コントローラ８は、第３期間において、図８に示すように、シャッタパネル７の第３領域７０３を透光状態にするよう制御する。コントローラ８は、第３期間において、シャッタパネル７の第３領域７０３以外の領域を減光状態にするよう制御する。第３領域７０３は、第１領域７０１および第２領域７０２とは異なる領域である。第３領域７０３は、第１領域７０１および第２領域７０２とは異なる領域である。第３領域７０３は、第１領域７０１の一部、および第２領域７０２の一部を含んでもよい。第３領域７０３の水平方向の長さは、第１領域７０１および第２領域７０２の水平方向の長さと同じであってよい。例えば、コントローラ８は、第２領域７０２を構成するシャッタ領域ｓのうち最も端部に位置するシャッタ領域ｓ２を透光状態から減光状態に変更してよい。このとき、コントローラ８は、第２領域７０２を構成するシャッタ領域ｓのうちシャッタ領域ｓ２とは反対側の端部のシャッタ領域ｓ４に隣接するシャッタ領域ｓ５を減光状態から透光状態に変更してよい。
コントローラ８は、シャッタパネル７の第３領域７０３を透光状態にするよう制御するとともに、位置検出装置１によって検出された利用者の目の位置に基づいて、図１１に示すように、表示パネル６に表示させる視差画像を制御する。具体的には、コントローラ８は、透光状態である第３領域７０３を透過して利用者の左眼の位置に到達する画像光を出射するサブピクセルに左眼画像を表示させる。例えば、コントローラ８は、所定割合以上の部分からの画像光が左眼の位置に到達するサブピクセルに左眼画像を表示させてよい。コントローラ８は、シャッタパネル７の第３領域７０３を透光状態にするよう制御するとともに、透光状態である第３領域７０３を透過して利用者の右眼の位置に到達する画像光を出射するサブピクセルに右眼画像を表示させる。例えば、コントローラ８は、所定割合以上の部分からの画像光が右眼の位置に到達するサブピクセルに右眼画像を表示させてよい。図１１に示す例では、コントローラ８は、各サブピクセル群Ｐｇに含まれるサブピクセルＰ３からＰ５に左眼画像を表示させる。コントローラ８は、各サブピクセル群Ｐｇに含まれるサブピクセルＰ８からＰ１０に右眼画像を表示させる。
コントローラ８は、同じく、第ｋ（ｋ＝１～（２×ｎ））期間において、シャッタパネル７の第ｋ領域を透光状態とするよう制御してよい。コントローラ８は、シャッタパネル７の第ｋ領域を透光状態にするよう制御するとともに、位置検出装置１によって検出された利用者の目の位置に基づいて、表示パネル６に表示させる視差画像を制御する。具体的には、コントローラ８は、透光状態である第ｋ領域を透過して利用者の左眼の位置に到達する画像光を出射するサブピクセルに左眼画像を表示させる。例えば、コントローラ８は、所定割合以上の部分からの画像光が左眼の位置に到達するサブピクセルに左眼画像を表示させてよい。図１に示す例においては、コントローラ８は、各サブピクセル群Ｐｇに含まれるサブピクセルＰｋから一方向に連続する３つのサブピクセルに左眼画像を表示させる。コントローラ８は、左眼画像を表示させる３つのサブピクセルに隣接する連続する２つのサブピクセルに反対方向で隣接する３つの連続するサブピクセルに右眼画像を表示させる。
上述した例では、コントローラ８は、第１領域７０１、第２領域７０２、第３領域７０３の順に各領域が透光状態となるように制御したが、この限りではない。例えば、コントローラ８は、第１領域７０１から第（２×ｎ）領域までの領域が任意の順で透光状態となるように制御してよい。
すなわち、コントローラ８は、所定の時間周期で、透光状態の領域の少なくとも一部を減光状態に変更し、かつ減光状態である領域における、透光状態から減光状態に変更された領域と同じ大きさの領域を透光状態に変更する。コントローラ８は、透光状態の領域の全部を減光状態に変更し、かつ減光状態の領域のうち、透光状態から減光状態に変更される領域と同じ大きさの領域を透光状態に変更してもよい。
コントローラ８は、表示パネル６の領域を減光状態と透光状態とで切り替える間に、透光領域７１を透過する画像光を出射するサブピクセルに黒画像を表示させてよい。黒画像は、例えば、黒色のような、所定輝度を有する画像である。所定輝度は、サブピクセルの表示可能な階調レベルのうち、最も低い階調の輝度またはこれに準じる階調の輝度に対応する値とすることができる。これにより、利用者の眼が視認する画像の位置が変化しすることによって、利用者の眼に発生するちらつきが低減されうる。
コントローラ８は、表示パネル６に表示させる画像の輝度を所定値以上大きく変化させるタイミングで、透光領域７１および減光領域７２をそれぞれ変更してよい。これにより、画像の輝度の大きな変化を利用者に強く認識させ、画像の位置の変化によるちらつきに対する認識を低減させることができる。
コントローラ８は、表示パネル６における各領域が透光状態である時間の差が所定範囲内となるように、シャッタパネル７を制御してよい。所定範囲が短く設定されるほど、各領域が太陽光を受ける時間は平均化され、一部の領域のみが太陽光を多く受けたことによる損傷が発生する可能性が低減されうる。
コントローラ８は、第１情報、および日時情報に基づいて、所定の時間周期を決定し、該所定の時間周期に基づいてシャッタパネル７の透光領域７１および減光領域７２をそれぞれ変更してよい。コントローラ８は、情報検出装置２から第１情報を取得してよい。コントローラ８が移動体１０に搭載されている場合は、移動体１０のＥＣＵから送信された情報に基づいて第１情報を取得してよい。日時情報は、現在の日付および時刻を示す情報である。コントローラ８は、例えば、通信ネットワークを介して外部の装置から日時情報を取得してよい。コントローラ８は、３次元表示装置３が管理する日時情報を用いてよい。
例えば、コントローラ８は、情報検出装置２に含まれるデバイス温度センサ２１によって検出されたデバイス温度に基づいて所定の時間周期を決定してよい。具体的には、コントローラ８は、取得部４がデバイス温度センサ２１からデバイス温度を取得すると、該デバイス温度が高いほど所定の時間周期を短くしてよい。
例えば、コントローラ８は、情報検出装置２に含まれる外気温センサ２２によって検出された外気温に基づいて所定の時間周期を決定してよい。具体的には、コントローラ８は、取得部４が外気温を取得すると、該外気温が高いほど所定の時間周期を短くしてよい。
例えば、コントローラ８は、情報検出装置２に含まれる照度センサ２３によって検出された照度に基づいて所定の時間周期を決定してよい。具体的には、コントローラ８は、取得部４が照度センサ２３から照度を取得すると、該照度が高いほど所定の時間周期を短くしてよい。コントローラ８は、取得部４がＥＣＵから取得したヘッドライトの点灯情報に基づく照度の範囲に基づいて所定の時間周期を決定してよい。
例えば、コントローラ８は、情報検出装置２に含まれる天候情報検出部２４によって検出された天候に基づいて所定の時間周期を決定してよい。具体的には、コントローラ８は、取得部４が天候情報検出部２４から天候を取得すると、該天候が晴れである場合、曇り又は雨である場合に比べて所定の時間周期を短くしてよい。
例えば、コントローラ８は、情報検出装置２に含まれる位置検出部２５によって検出された位置に基づいて所定の時間周期を決定してよい。具体的には、コントローラ８は、取得部４が位置検出部２５から表示パネル６を含む３次元表示装置３の位置を表す緯度を取得すると、該緯度が低いほど所定の時間周期を短くしてよい。
例えば、コントローラ８は、情報検出装置２に含まれる位置検出部２５によって検出された位置と現在の日にちに基づいて所定の時間周期を決定してよい。具体的には、コントローラ８は、取得部４が位置検出部２５から位置を表す経度を取得すると、該経度と日にちとに基づいた季節に応じて、所定の時間周期を決定してよい。例えば、コントローラ８は、経度と日にちとに基づいて表示パネル６を含む３次元表示装置３の位置における季節が夏であると判定すると、他の季節に比べて所定の時間周期を短くしてよい。
例えば、コントローラ８は、情報検出装置２に含まれる方位センサ２６によって検出された、表示パネル６を含む３次元表示装置３の移動方向に基づいて所定の時間周期を決定してよい。具体的には、コントローラ８は、取得部４が方位センサ２６から３次元表示装置３の移動方向を取得すると、該移動方向に南方向の成分が多く含まれるほど、所定の時間周期を短くしてよい。コントローラ８は、移動方向と時刻に基づいて所定の時間周期を決定してよい。例えば、コントローラ８は、移動方向が南方向であり時刻が夜である場合、時刻が昼である場合に比べて所定の時間周期を長くしてよい。
コントローラ８は、上記の例に限定されることなく、情報検出装置２またはＥＣＵから取得した情報の１つ以上を用いて所定の時間周期を決定してよい。
以上説明したように、本実施形態では、コントローラ８は、透光領域７１と減光領域７２とを所定の時間周期で変更し、利用者の眼の位置と透光領域７１の位置とに基づいて、サブピクセルそれぞれに左眼画像または右眼画像を表示させる。このため、表示パネル６のアクティブエリア６１における、透光領域７１を透過した太陽光が照射される領域が変更されうる。これにより、アクティブエリア６１における固定された部分にのみに太陽光が照射され続けることが回避されうる。したがって、アクティブエリア６１の一部に早期に損傷が生じやすくなることが回避されうる。この結果、一部の損傷が早期に発生することによる表示パネル６の修理または交換の頻度が低減されうる。
本開示の複数の実施形態の１つによれば、コントローラ８は、透光状態の領域の少なくとも一部を減光状態に変更し、かつ透光状態から減光状態に変更する領域と同じ大きさの一部を減光状態から透光状態に変更する。このため、シャッタパネル７における透光領域７１の全てが減光領域７２に変更され、減光領域７２の全てが透光領域７１に変更される場合に比べて、利用者の各眼が認識する画像の位置が大きく変更されない。したがって、利用者の眼に画像がちらついて見えることが低減されうる。
本開示の複数の実施形態の１つによれば、コントローラ８は、透光状態の領域の全部を減光状態に変更し、かつ減光状態の領域のうち、透光状態から減光状態に変更される領域と同じ大きさの領域を透光状態に変更する。このため、透光状態の領域の一部を減光状態に変更し、かつ減光状態の一部を透光状態に変更する場合に比べて、表示パネル６において、太陽光が連続して照射される領域を低減しうる。したがって、アクティブエリア６１の一部に早期に損傷が生じやすくなることが回避されうる。この結果、一部の損傷が早期に発生することによる表示パネル６の修理または交換の頻度が低減されうる。
本実施形態では、コントローラ８は、表示パネル６における各領域が透光状態である時間の差が所定範囲内となるようにシャッタパネル７を制御する。このため、表示パネル６のアクティブエリア６１における特定の領域のみへの長時間にわたる太陽光の照射が回避されうる。したがって、アクティブエリア６１の一部に早期に損傷が生じやすくなることが回避され、一部の損傷が早期に発生することによる表示パネル６の修理または交換の頻度が低減されうる。
本実施形態では、コントローラ８は、第１情報および日時情報の少なくとも１つに基づいて、所定の時間周期を変更する。このため、例えば、太陽光の照射強度が高い場合に、照射強度が低い場合に比べて、太陽光に照射される領域が早く変更されうる。したがって、例えば、太陽光の照射強度が高い時間帯に照射されたアクティブエリア６１の一部にのみ早期に損傷が生じやすくなることが回避されうる。これにより、一部の損傷が早期に発生することによる表示パネル６の修理または交換の頻度が低減されうる。
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形および変更が可能である。例えば、実施形態および実施例に記載の複数の構成ブロックを１つに組合せたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
上述の実施形態では、表示パネル６のサブピクセル群Ｐｇは、水平方向に繰り返して配列され、鉛直方向にも繰り返して配列されたが、この限りではない。例えば、サブピクセル群Ｐｇは、図１２に示すように、水平方向に繰り返して配列され、鉛直方向においては、水平方向に１サブピクセル分ずれた位置に隣接して繰り返して配列されてよい。このような構成において、シャッタパネル７は、図１３に示すように、表示パネル６の複数のサブピクセル群Ｐｇそれぞれにおいて対応する位置にあるサブピクセルからの画像光が同時に透光または減光されるように透光領域７１および減光領域７２を構成する。具体的には、シャッタパネル７において、各シャッタ領域ｓは、１サブピクセル分の大きさの画像からの画像光が利用者のいずれかの眼の位置に到達するように透過する大きさであってよい。このような構成において、コントローラ８は、水平方向に連続する複数のシャッタ領域ｓを透光状態に制御する。コントローラ８は、透光状態である水平方向に連続する複数のシャッタ領域ｓが、鉛直方向において１つのシャッタ領域ｓの水平方向の長さｓｗだけずれて配列されるように制御する。
上述の実施形態では、コントローラ８は、利用者の眼の位置と透光状態の領域の位置とに基づいて、右眼画像および左眼画像を表示するサブピクセルを変更するとしたが、これに限られない。例えば、利用者の眼の位置は固定であってよい。このような構成において、コントローラ８は、透光状態の領域の位置に基づいて、右眼画像および左眼画像を表示するサブピクセルを変更する。この場合、３次元表示システム１００は、位置検出装置１を備えなくてよい。取得部４は、眼の位置を取得しなくてよい。
１ 位置検出装置
２ 情報検出装置
３ ３次元表示装置
４ 取得部
５ 照射器
６ 表示パネル
７ シャッタパネル
８ コントローラ
１０ 移動体
２１ デバイス温度センサ
２２ 外気温センサ
２３ 照度センサ
２４ 天候情報検出部
２５ 位置検出部
２６ 方位センサ
６１ アクティブエリア
６１ａＬ 左可視領域
６１ａＲ 右可視領域
６１ｂＬ 左不可視領域
６１ｂＲ 右不可視領域
７１ 透光領域
７２ 減光領域
７０１ 第１領域
７０２ 第２領域
７０３ 第３領域
１００ ３次元表示システム
４００ ヘッドアップディスプレイシステム
４１０ 光学部材
４２０ 被投影部材
４３０ 被投影面
４４０ 光路
４５０ 虚像
２ 情報検出装置
３ ３次元表示装置
４ 取得部
５ 照射器
６ 表示パネル
７ シャッタパネル
８ コントローラ
１０ 移動体
２１ デバイス温度センサ
２２ 外気温センサ
２３ 照度センサ
２４ 天候情報検出部
２５ 位置検出部
２６ 方位センサ
６１ アクティブエリア
６１ａＬ 左可視領域
６１ａＲ 右可視領域
６１ｂＬ 左不可視領域
６１ｂＲ 右不可視領域
７１ 透光領域
７２ 減光領域
７０１ 第１領域
７０２ 第２領域
７０３ 第３領域
１００ ３次元表示システム
４００ ヘッドアップディスプレイシステム
４１０ 光学部材
４２０ 被投影部材
４３０ 被投影面
４４０ 光路
４５０ 虚像
Claims (8)
- 互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示する複数のサブピクセルを有する表示パネルと、
前記表示パネルから出射された前記視差画像の画像光の光線方向を規定するシャッタパネルと、
前記シャッタパネルにおける、所定値以上の透過率で前記画像光を透過させる透光状態の領域と、前記透光状態の透過率より低い透過率で前記画像光を透過させる減光状態の領域のそれぞれを所定の時間周期で変更し、前記透光状態の領域の位置に基づいて、前記第１画像および前記第２画像を表示するサブピクセルを変更するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記所定の時間周期で、前記透光状態の領域の一部の領域を前記減光状態に変更し、かつ前記減光状態の領域における、前記一部の領域と同じ大きさの領域を透光状態に変更する３次元表示装置。 - 前記コントローラは、前記シャッタパネルにおける各領域が透光状態である時間の差が所定範囲内となるように、前記シャッタパネルを制御する請求項１に記載の３次元表示装置。
- 前記コントローラは、太陽光の照射による前記表示パネルの性能劣化および故障の原因に関連する情報である第１情報、および日時情報の少なくとも１つに基づいて、前記所定の時間周期を変更する請求項１または２に記載の３次元表示装置。
- 前記コントローラは、太陽光の照射による前記表示パネルの性能劣化および故障の原因に関連する情報である第１情報、および日時情報の少なくとも１つに基づいて、前記透光状態から前記減光状態に変更する前記一部の領域の大きさを決定する請求項１に記載の３次元表示装置。
- 前記第１情報は、前記表示パネルの温度、移動方位、移動および経度の少なくとも一方、並びに前記表示パネルの周辺の気温、照度、及び天候を含み、前記日時情報は日付および時間を含む請求項３または４に記載の３次元表示装置。
- 利用者の眼の位置を検出する位置検出装置と、
互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示する複数のサブピクセルを有する表示パネルと、前記表示パネルから出射された前記視差画像の画像光の光線方向を規定するシャッタパネルと、前記シャッタパネルにおける、所定値以上の透過率で前記画像光を透過させる透光状態の領域と、前記透光状態の透過率より低い透過率で前記画像光を透過させる減光状態の領域のそれぞれを所定の時間周期で変更し、前記透光状態の領域の位置に基づいて、前記第１画像および前記第２画像を表示するサブピクセルを変更するコントローラと、を含み、前記コントローラは、前記所定の時間周期で、前記透光状態の領域の一部の領域を前記減光状態に変更し、かつ前記減光状態の領域における、前記一部の領域と同じ大きさの領域を透光状態に変更するとともに、前記位置検出装置によって検出された利用者の目の位置に基づいて、前記表示パネルに表示させる視差画像を制御する３次元表示装置と、を備える３次元表示システム。 - 互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示する複数のサブピクセルを有する表示パネルと、前記表示パネルから出射された前記視差画像の画像光の光線方向を規定するシャッタパネルと、前記シャッタパネルにおける所定値以上の透過率で前記画像光を透過させる透光状態の領域と、前記透光状態の透過率より低い透過率で前記画像光を透過させる減光状態の領域のそれぞれを所定の時間周期で変更し、前記透光状態の領域の位置に基づいて、前記第１画像および前記第２画像を表示するサブピクセルを変更するコントローラと、を含み、前記コントローラは、前記所定の時間周期で、前記透光状態の領域の一部の領域を前記減光状態に変更し、かつ前記減光状態の領域における、前記一部の領域と同じ大きさの領域を透光状態に変更する３次元表示装置を備えるヘッドアップディスプレイシステム。
- 互いに視差を有する第１画像および第２画像を含む視差画像を表示する複数のサブピクセルを有する表示パネルと、前記表示パネルから出射された前記視差画像の画像光の光線方向を規定するシャッタパネルと、前記シャッタパネルにおける、所定値以上の透過率で 前記画像光を透過させる透光状態の領域と、前記透光状態の透過率より低い透過率で前記画像光を透過させる減光状態の領域のそれぞれを所定の時間周期で変更し、前記透光状態の領域の位置に基づいて、前記第１画像および前記第２画像を表示するサブピクセルを変更するコントローラと、を含み、前記コントローラは、前記所定の時間周期で、前記透光状態の領域の一部の領域を前記減光状態に変更し、かつ前記減光状態の領域における、前記一部の領域と同じ大きさの領域を透光状態に変更する３次元表示装置を備える移動体。
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