WO2022145207A1 - ３次元表示装置および画像表示システム - Google Patents

３次元表示装置および画像表示システム Download PDF

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WO2022145207A1
WO2022145207A1 PCT/JP2021/045674 JP2021045674W WO2022145207A1 WO 2022145207 A1 WO2022145207 A1 WO 2022145207A1 JP 2021045674 W JP2021045674 W JP 2021045674W WO 2022145207 A1 WO2022145207 A1 WO 2022145207A1
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WO
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optical panel
liquid crystal
panel
optical
display device
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PCT/JP2021/045674
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薫 草深
諒 忠内
卓 島田
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京セラ株式会社
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Priority to EP21915068.7A priority patent/EP4273617A1/en
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    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
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    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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    • G03B35/18—Stereoscopic photography by simultaneous viewing
    • G03B35/24—Stereoscopic photography by simultaneous viewing using apertured or refractive resolving means on screens or between screen and eye
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Definitions

  • This disclosure relates to a three-dimensional display device and an image display system.
  • Patent Document 1 An example of the prior art is described in Patent Document 1.
  • the three-dimensional display device of the present disclosure includes a liquid crystal panel, a first optical panel, and a second optical panel.
  • the liquid crystal panel is configured to be able to display a parallax image.
  • the first optical panel is on the first surface of the liquid crystal panel.
  • the second optical panel is on the second surface of the liquid crystal panel.
  • the first optical panel and the second optical panel are configured to define the traveling direction of the image light of the parallax image.
  • the image display system of the present disclosure includes a three-dimensional display device, a camera, a detection unit, and a control unit.
  • the three-dimensional display device includes a liquid crystal panel, a first optical panel, and a second optical panel.
  • the liquid crystal panel is configured to be able to display a parallax image.
  • the first optical panel is on the first surface of the liquid crystal panel.
  • the second optical panel is on the second surface of the liquid crystal panel.
  • the first optical panel and the second optical panel are configured to define the traveling direction of the image light of the parallax image.
  • the camera is configured to capture the user's face.
  • the detection unit is configured to detect the positions of both eyes of a person from the captured image output from the camera.
  • the control unit is configured to control the liquid crystal panel according to the positions of both eyes of the person detected by the detection unit.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional display device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the user's eyes, the liquid crystal panel, the first optical panel, and the second optical panel.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a first example of a parallax image displayed on a liquid crystal panel.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a second example of a parallax image displayed on a liquid crystal panel.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a three-dimensional display device according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a head-up display which is an embodiment of the display device of the present disclosure mounted on a moving body such as a vehicle.
  • a parallax barrier type display device capable of stereoscopic viewing by projecting an image displayed on a display panel onto both eyes of a user through a parallax barrier.
  • a parallax barrier type display device capable of stereoscopic viewing by projecting an image displayed on a display panel onto both eyes of a user through a parallax barrier.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a three-dimensional display device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the schematic configuration diagram shown in FIG. 1 is an exploded perspective view for the sake of explanation.
  • the three-dimensional display device 10 may include a liquid crystal panel 12, a first optical panel 13, and a second optical panel 14, and may further include a backlight 11 and a control unit 15.
  • the backlight 11, the liquid crystal panel 12, the first optical panel 13, and the second optical panel 14 are located from a side far from the user along the optical path of the image light of the image displayed to the user.
  • Backlight 11, second optical panel 14, liquid crystal panel 12, and first optical panel 13 are arranged in this order.
  • the backlight 11 may be configured to include a light source, a light guide plate, a diffusion plate, a diffusion sheet, and the like.
  • the backlight 11 may be, for example, a surface-emitting backlight that emits light from a light source uniformly in the surface direction by a light guide plate, a diffusion plate, a diffusion sheet, or the like.
  • the planar light emitted from the backlight 11 is transmitted in the order of the second optical panel 14, the liquid crystal panel 12, and the first optical panel 13, and is irradiated to the user's eyes as image light.
  • the backlight 11 may use a light emitting element such as an LED (Light Emission Diode) or an organic EL or an inorganic EL as a light source.
  • the backlight 11 may be configured so that the emission intensity and its distribution can be controlled.
  • the liquid crystal panel 12 may employ a display element such as a transmissive liquid crystal panel.
  • the liquid crystal panel 12 may have a known liquid crystal panel configuration.
  • various liquid crystal panels such as IPS (In-Plane Switching) method, FFS (Fringe Field Switching) method, VA (Vertical Alignment) method, and ECB (Electrically Controlled Birefringence) method can be adopted. ..
  • the liquid crystal panel 12 can include a liquid crystal layer 12a, glass substrates 12b and 12c arranged so as to sandwich the liquid crystal layer 12a, and a color filter 12d arranged between the liquid crystal layer 12a and the glass substrate 12c.
  • the display area for displaying the image of the liquid crystal panel 12 can be regarded as being located near the interface between the liquid crystal layer 12a and the color filter 12d.
  • the display area for displaying the image of the liquid crystal panel 12 can be called the active area of the three-dimensional display device 10.
  • the active area is the area where the image is actually displayed.
  • the liquid crystal panel 12 can further include a light distribution film, a transparent electrode, a polarizing plate, and the like. Since the arrangement and configuration of the light distribution film, the transparent electrode, the polarizing plate and the like are known in a general liquid crystal panel, the description thereof will be omitted.
  • the liquid crystal panel 12 does not have the color filter 12d and may be a three-dimensional display device 10 for black-and-white display.
  • the first optical panel 13 and the second optical panel 14 are configured to define the traveling direction of incident light.
  • the first optical panel 13 and the second optical panel 14 are configured to function as a parallax barrier.
  • the second optical panel 14 located closer to the backlight 11 than the liquid crystal panel 12 along the optical path of the light emitted from the backlight 11, the light emitted from the backlight 11 is incident on the second optical panel 14. Then, it is further incident on the liquid crystal panel 12.
  • the second optical panel 14 is configured to block or attenuate a part of the light emitted from the backlight 11 and transmit the other part toward the liquid crystal panel 12.
  • the liquid crystal panel 12 is configured to emit incident light traveling in the direction defined by the second optical panel 14 as it is as image light traveling in the same direction.
  • the light transmitted through the liquid crystal panel 12 is incident on the first optical panel 13 located on the side farther from the backlight 11 than the liquid crystal panel 12 along the optical path of the light emitted from the backlight 11.
  • the first optical panel 13 is configured to block or attenuate a part of the image light emitted from the liquid crystal panel 12 and irradiate the other part toward the user's eye 5.
  • the first optical panel 13 and the second optical panel 14 allow a part of the image light emitted from the liquid crystal panel 12 to reach either the left eye 5L or the right eye 5R of the user.
  • the other part of the image light is configured to reach the other of the user's left eye 5L and right eye 5R. That is, the first optical panel 13 and the second optical panel 14 are configured to divide at least a part of the traveling direction of the image light into the left eye 5L and the right eye 5R of the user.
  • different image lights can reach the left eye 5L and the right eye 5R of the user. As a result, the user can visually recognize different images for each of the left eye 5L and the right eye 5R.
  • the liquid crystal panel 12 includes a left eye viewing area 201L visually recognized by the user's left eye 5L and a right eye viewing area 201R visually recognized by the user's right eye 5R.
  • the liquid crystal panel 12 is configured to display a parallax image including a left eye image visually recognized by the user's left eye 5L and a right eye image visually recognized by the user's right eye 5R.
  • the parallax image is an image projected on each of the left eye 5L and the right eye 5R of the user, and is an image that gives parallax to both eyes of the user.
  • the liquid crystal panel 12 is configured to display the left eye image in the left eye viewing area 201L and display the right eye image in the right eye viewing area 201R.
  • the liquid crystal panel 12 is configured to display a parallax image in the left eye visual recognition area 201L and the right eye visual recognition area 201R. It is assumed that the left eye visual recognition area 201L and the right eye visual recognition area 201R are aligned in the u-axis direction representing the parallax direction.
  • the left eye visual recognition area 201L and the right eye visual recognition area 201R may extend along the v-axis direction orthogonal to the parallax direction, or may extend in a direction inclined at a predetermined angle with respect to the v-axis direction.
  • the left eye visual recognition area 201L and the right eye visual recognition area 201R may be alternately arranged along a predetermined direction including a component in the parallax direction.
  • the pitch in which the left eye visual recognition area 201L and the right eye visual recognition area 201R are alternately arranged is also referred to as a parallax image pitch.
  • the left eye visual recognition area 201L and the right eye visual recognition area 201R may be located at intervals or may be adjacent to each other.
  • the liquid crystal panel 12 may further have a display area for displaying a flat image. It is assumed that the planar image is an image that does not give parallax to the user's eye 5 and is not stereoscopically viewed.
  • the first optical panel 13 has a dimming section 130 and a translucent section 131.
  • the first optical panel 13 is located on the optical path of the image light closer to the liquid crystal panel 12 when viewed from the user.
  • the first optical panel 13 is configured to control the transmittance of the image light emitted from the liquid crystal panel 12.
  • the translucent unit 131 is configured to transmit light incident on the first optical panel 13 from the liquid crystal panel 12.
  • the light transmitting unit 131 may transmit light with a transmittance of the first predetermined value or more.
  • the first predetermined value may be, for example, 100%, or may be a value close to 100%.
  • the dimming unit 130 is configured to dimm the light incident on the first optical panel 13 from the liquid crystal panel 12.
  • the dimming unit 130 may transmit light at a transmittance of a second predetermined value or less.
  • the second predetermined value may be, for example, 0% or a value close to 0%.
  • the first predetermined value is larger than the second predetermined value.
  • the dimming section 130 and the translucent section 131 of the first optical panel 13 are alternately arranged in the u-axis direction representing the parallax direction, which is the first direction.
  • the boundary between the dimming unit 130 and the translucent unit 131 may be along the v-axis direction orthogonal to the parallax direction, or may be along a direction inclined at a predetermined angle with respect to the v-axis direction.
  • the dimming section 130 and the translucent section 131 may be alternately arranged along a predetermined direction including a component in the parallax direction.
  • the second optical panel 14 has a dimming unit 140 and a translucent unit 141.
  • the second optical panel 14 is located on the optical path of the image light on the side farther than the liquid crystal panel 12 when viewed from the user.
  • the second optical panel 14 is configured to control the transmittance of light emitted from the backlight 11 and incident on the liquid crystal panel 12.
  • the translucent unit 141 is configured to transmit light incident on the second optical panel 14 from the backlight 11.
  • the light transmitting unit 141 may transmit light at a transmittance of the first predetermined value or more.
  • the dimming unit 140 is configured to dimm the light incident on the second optical panel 14 from the backlight 11.
  • the dimming unit 140 may transmit light at a transmittance of the second predetermined value or less.
  • the transmittance of the translucent portion 131 of the first optical panel 13 and the transmissivity of the translucent portion 141 of the second optical panel 14 may be the same or different.
  • the transmittance of the dimming section 130 of the first optical panel 13 and the transmittance of the dimming section 140 of the second optical panel 14 may be the same or different.
  • the dimming section 130 and the translucent section 131 of the first optical panel 13 are alternately arranged in the u-axis direction representing the parallax direction. It is assumed that the dimming portion 140 and the translucent portion 141 of the second optical panel 14 are alternately arranged in the u-axis direction representing the parallax direction.
  • the boundary between the dimming section 130 and the translucent section 131 and the boundary between the dimming section 140 and the translucent section 141 may be along the v-axis direction orthogonal to the parallax direction.
  • the boundary between the dimming section 130 and the translucent section 131 and the boundary between the dimming section 140 and the translucent section 141 may be along a direction inclined at a predetermined angle with respect to the v-axis direction.
  • the dimming section 130 and the translucent section 131, and the dimming section 140 and the translucent section 141 may be arranged alternately along a predetermined direction including the component in the parallax direction.
  • a part of the light emitted from the backlight 11 and incident on the liquid crystal panel 12 is transmitted by the second optical panel 14, and a part of the light is dimmed.
  • a part of the light emitted from the liquid crystal panel 12 is transmitted by the first optical panel 13, and a part of the light is dimmed.
  • the light transmitted through the left eye viewing area 201L of the liquid crystal panel 12 reaches the left eye 5L
  • the light transmitted through the right eye viewing area 201R of the liquid crystal panel 12 reaches the right eye. Reach 5R.
  • the three-dimensional display device 10 of the present embodiment Since the light incident on the liquid crystal panel 12 and the light transmitted through and emitted from the liquid crystal panel 12 are defined by the second optical panel 14 and the first optical panel 13, respectively, the three-dimensional display device 10 of the present embodiment has a parallax. It is possible to display a parallax image with improved display quality by reducing crosstalk of the image.
  • the dimming section 130 and the translucent section 131 of the first optical panel 13 and the dimming section 140 and the translucent section 141 of the second optical panel 14 are such that the translucent section 131 and the translucent section 141 have the first predetermined value. Any configuration may be used as long as the light is transmitted with the above transmittance and the dimming unit 130 and the dimming unit 140 transmit the light with the transmittance of the second predetermined value or less.
  • the first optical panel 13 includes, for example, a first translucent plate 13a and a first dimming material 13b located on one surface of the first translucent plate 13a at intervals along the parallax direction. It may be a configuration.
  • the first translucent plate 13a is a plate-shaped member made of a material that transmits light emitted from the liquid crystal panel 12 with a transmittance of a first predetermined value or more.
  • the plate-shaped member includes a member referred to as a plate-shaped member, a sheet-shaped member, a film-shaped member, or the like.
  • As the material constituting the first translucent plate 13a for example, a resin material, a glass material, or the like can be used.
  • the first dimming material 13b is composed of a material that transmits light emitted from the liquid crystal panel 12 with a transmittance of a second predetermined value or less.
  • a material in which a light absorbing substance is dispersed in a resin a material in which a light absorbing substance is dispersed in glass, a metal material, or the like can be used.
  • the portion where the first dimming material 13b is located becomes the dimming portion 130, and the other portion becomes the translucent portion 131.
  • the first optical panel 13 can be manufactured by attaching the first dimming material 13b to the surface of the first translucent plate 13a, printing, vapor deposition, or the like according to the material constituting the first dimming material 13b. ..
  • the second optical panel 14 includes, for example, a second translucent plate 14a and a second dimming material 14b located on one surface of the second translucent plate 14a at intervals along the parallax direction. It may be a configuration.
  • the second translucent plate 14a is a plate-shaped member made of a material that transmits light emitted from the backlight 11 with a transmittance of a first predetermined value or more.
  • a resin material, a glass material, or the like can be used as in the case of the first translucent plate 13a.
  • the second dimming material 14b is composed of a material that transmits light emitted from the backlight 11 with a transmittance of a second predetermined value or less.
  • the material constituting the second dimming material 14b examples include a material in which a light absorbing substance is dispersed in a resin, a material in which a light absorbing substance is dispersed in glass, and a metal, similarly to the first dimming material 13b. Materials and the like can be used.
  • the portion where the second dimming material 14b is located becomes the dimming portion 140, and the other portion becomes the translucent portion 141.
  • the second optical panel 14 has a second dimming material 14b attached to the surface of the second translucent plate 14a, and is used as a material constituting the second dimming material 14b such as printing and vapor deposition. It can be produced by a method according to the situation.
  • the first dimming material 13b is on the liquid crystal panel 12 side
  • the second optical panel 14 is also the second.
  • the dimming material 14b may be arranged so as to be on the liquid crystal panel 12 side.
  • the first optical panel 13 and the second optical panel 14 may have the same aperture ratio or may be different.
  • the aperture ratio of the first optical panel 13 may be, for example, the ratio of the translucent portion 131 in the first optical panel 13.
  • the aperture ratio of the second optical panel 14 may be, for example, the ratio of the translucent portion 141 in the second optical panel 14. Assuming that the width (parallax direction length) between the translucent portion and the dimming portion is constant, the aperture ratio is determined by the ratio of the width of the translucent portion and the dimming portion regardless of the width dimension of each. For example, in the first optical panel 13, if the widths of the translucent portion 131 and the dimming portion 130 are the same, the aperture ratio is 50%.
  • the aperture ratio is 37.5%.
  • the aperture ratio is 25%.
  • the aperture ratio of the second optical panel 14 is the same.
  • the aperture ratio is 50%, and in the second optical panel 14, the translucent portion 141. Since the width of the dimming unit 140 is the same as that of the dimming unit 140, the aperture ratio is 50%, which is the same as that of the first optical panel 13. Since the proportion of light defined by the first optical panel 13 and the proportion of light defined by the second optical panel 14 are the same, the crosstalk of the parallax image is further reduced to achieve higher display quality. A parallax image can be displayed.
  • the aperture ratio of the first optical panel 13 may be larger than the aperture ratio of the second optical panel 14. Since the aperture ratio of the first optical panel 13 on the user side is larger than that of the liquid crystal panel 12, for example, even if the arrangement of the first optical panel 13 is misaligned during manufacturing, the translucent portion 131 is the first. 2 The light specified by the optical panel 14 can be transmitted.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a first example of a parallax image displayed on a liquid crystal panel.
  • the liquid crystal panel 12 is configured such that the control unit 15 controls the liquid crystal layer 12a to display the left eye image in the left eye viewing area 201L and display the right eye image in the right eye viewing area 201R.
  • the display area of the liquid crystal panel 12 includes a plurality of subpixels 120 arranged in a grid along the u-axis direction and the v-axis direction orthogonal to the u-axis direction.
  • the left-eye image and the right-eye image are each composed of four subpixels 120 along the u-axis direction.
  • the four subpixels 120 constituting the left eye image are represented by L1, L2, L3, and L4.
  • the four subpixels 120 constituting the right eye image are represented by R1, R2, R3, and R4.
  • L4 and R1 are subpixels 120 adjacent to each other, and L1 and R4 are subpixels 120 adjacent to each other.
  • the user visually recognizes the left eye image with the left eye 5L and visually recognizes the right eye image with the right eye 5R. At this time, for example, if the left eye 5L visually recognizes the subpixels 120 of R1 and R4, crosstalk will occur. Further, for example, if the right eye 5R visually recognizes the subpixels 120 of L1 and L4, crosstalk will occur.
  • the three-dimensional display device 10 of the present disclosure can define image light and reduce crosstalk by using two optical panels, a first optical panel 13 and a second optical panel 14.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a second example of a parallax image displayed on a liquid crystal panel.
  • the gradation of the subpixel 120 adjacent to the right eye image among the subpixels 120 constituting the left eye image is set to the darkest gradation.
  • the gradation of the subpixel 120 adjacent to the left eye image among the subpixels 120 constituting the right eye image is set to the darkest gradation.
  • the sub-pixel 120 of L1 and L4 and the sub-pixel 120 of R1 and R4 are the darkest gradations.
  • the sub-pixel 120 having the darkest gradation has the lowest gradation of light incident on the liquid crystal panel 12. Crosstalk can be further reduced by setting the subpixel 120, which is a factor that causes crosstalk, to the darkest gradation.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a three-dimensional display device according to another embodiment of the present disclosure.
  • the three-dimensional display device 10A of the present embodiment further includes a detection device 17 that detects the position of the user's eye 5.
  • the left eye viewing area 201L and the right eye viewing area 201R of the liquid crystal panel 12 also change.
  • the control unit 15 controls the liquid crystal panel 12 so as to change the display of the left eye image and the right eye image according to the change of the left eye viewing area 201L and the right eye viewing area 201R.
  • the control unit 15 may control the liquid crystal panel 12 according to the position of the user's eye 5 detected by the detection device 17.
  • the detection device 17 is configured to detect the position of the pupil of the user's eye 5 and output the detection result to the input unit 16.
  • the input unit 16 can receive the pupil position information, which is the position of the user's eye 5, which is also called the so-called eye position, from the detection device 17.
  • the input unit 16 can output the pupil position information received from the detection device 17 to the control unit 15.
  • the input unit 16 includes an electric connector or an optical connector, and may be configured to be able to receive an electric signal or an optical signal from the detection device 17.
  • the input unit 16 may be configured to be able to output an electric signal or an optical signal to the control unit 15.
  • the detection device 17 may photograph the user's face with a camera.
  • the detection device 17 may detect the position of at least one of the left eye 5L and the right eye 5R from the image captured by the camera.
  • the detection device 17 may detect at least one pupil position of the left eye 5L and the right eye 5R as the coordinates in the three-dimensional space from the image taken by one camera.
  • the detection device 17 may detect at least one pupil position of the left eye 5L and the right eye 5R as coordinates in three-dimensional space from images taken by two or more cameras.
  • the detection device 17 does not have a camera and may be connected to a camera outside the device.
  • the detection device 17 may include an input terminal for inputting a signal from a camera outside the device. Cameras outside the device may be directly connected to the input terminals. The camera outside the device may be indirectly connected to the input terminal via a shared network.
  • the detection device 17 without a camera may include an input terminal into which the camera inputs a video signal. The detection device 17 without a camera may detect at least one pupil position of the left eye 5L and the right eye 5R from the video signal input to the input terminal.
  • the detection device 17 may include, for example, a sensor instead of the camera.
  • the sensor may be an ultrasonic sensor, an optical sensor, or the like.
  • the detection device 17 may detect the position of the user's head by a sensor and estimate the position of at least one of the pupils of the left eye 5L and the right eye 5R based on the position of the head.
  • the detection device 17 may detect at least one position of the left eye 5L and the right eye 5R as coordinates in three-dimensional space by one or two or more sensors.
  • the detection device 17 When the detection device 17 detects the pupil position of only one of the left eye 5L and the right eye 5R, the detection device 17 estimates the pupil position of the other eye from the information of the inter-eye distance of the user or the information of the general inter-eye distance. Can be done. The estimation of the pupil position of the other eye may be performed by the control unit 15 instead of the detection device 17.
  • the three-dimensional display device 10A can further include an optical system 18.
  • the optical system 18 can scale the image displayed on the liquid crystal panel 12 and project it onto the user's field of view.
  • the optical system 18 may be configured to include a reflection optical element, a refraction optical element, and the like.
  • the control unit 15 controls the liquid crystal panel 12 in consideration of the variable magnification of the optical system 18 with respect to the position of the user's eye 5.
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a head-up display which is an embodiment of the display device of the present disclosure mounted on a moving body such as a vehicle.
  • the head-up display 51 is also referred to as a HUD (Head Up Display).
  • the head-up display 51 is an image display system including a three-dimensional display device 52 and a detection device 53.
  • the detection device 53 detects the position of the eye 5 of the user who is the driver of the moving body 50 and transmits the position to the three-dimensional display device 52.
  • the three-dimensional display device 52 has the same configuration as the three-dimensional display device 10. That is, the three-dimensional display device 52 may include a backlight 11, a liquid crystal panel 12, a first optical panel 13, a second optical panel 14, and a control unit 15.
  • the three-dimensional display device 52 further includes an optical system that projects an image displayed on the liquid crystal panel 12 as a virtual image 60 in the user's field of view.
  • the optical system includes a first optical member 57, a second optical member 58, and a projected member 59.
  • the first optical member 57 is a mirror that reflects the image light emitted from the three-dimensional display device 52.
  • the second optical member 58 is a mirror that reflects the image light reflected by the first optical member 57 toward the projected member 59.
  • Both or one of the first optical member 57 and the second optical member 58 can be a concave mirror having a positive refractive power.
  • the projected member 59 is a translucent member that reflects the incident image light toward the user's eye 5 and transmits the incident light from the front of the user.
  • a part of the windshield may be used as the projected member 59.
  • a dedicated combiner may be used as the projected member 59.
  • the configuration of the optical system is not limited to the combination of mirrors.
  • the optical system can be configured in various ways, such as by combining a mirror and a lens.
  • the head-up display 51 can project an image as a virtual image 60 in the user's field of view according to the position of the user's eye 5. This image is perceived by the user as being displayed at the display position of the virtual image 60. Further, by providing the three-dimensional display device 52, the head-up display 51 can display a virtual image with reduced crosstalk and improved display quality.
  • each component can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of components and the like can be combined or divided into one.
  • the “moving body” in this disclosure includes vehicles, ships, and aircraft.
  • Vehicles in the present disclosure include, but are not limited to, automobiles and industrial vehicles, and may include railroad vehicles, domestic vehicles, and fixed-wing aircraft traveling on runways.
  • Automobiles include, but are not limited to, passenger cars, trucks, buses, motorcycles, trolleybuses and the like, and may include other vehicles traveling on the road.
  • Industrial vehicles include industrial vehicles for agriculture and construction.
  • Industrial vehicles include, but are not limited to, forklifts and golf carts.
  • Industrial vehicles for agriculture include, but are not limited to, tractors, tillers, transplanters, binders, combines, and lawnmowers.
  • Industrial vehicles for construction include, but are not limited to, bulldozers, scrapers, excavators, mobile cranes, dump trucks, and road rollers. Vehicles include those that travel manually.
  • the classification of vehicles is not limited to the above.
  • an automobile may include an industrial vehicle capable of traveling on a road, and the same vehicle may be included in a plurality of classifications.
  • Vessels in the present disclosure include marine jets, boats and tankers.
  • Aircraft in the present disclosure include fixed-wing aircraft and rotary-wing aircraft.
  • the descriptions such as “first” and “second” are identifiers for distinguishing the configuration.
  • the configurations distinguished by the descriptions such as “first” and “second” in the present disclosure can exchange numbers in the configurations.
  • the first optical panel can exchange the identifiers “first” and “second” with the second optical panel.
  • the exchange of identifiers takes place at the same time.
  • the configuration is distinguished.
  • the identifier may be deleted. Configurations with the identifier removed are distinguished by a code.
  • the results of measuring and comparing the crosstalk of Examples and Comparative Examples of the three-dimensional display device of the present disclosure are shown.
  • the same liquid crystal panel 12 was used in the examples and comparative examples.
  • the aperture ratio of the optical panel was changed (Examples 1 to 3) and the parallax image of the liquid crystal panel was changed (Examples 4 and 5).
  • the optical panel used had a structure in which a dimming material was provided on the surface of the translucent plate, and the dimming material was arranged so as to be on the liquid crystal panel side.
  • a spectroradiometer (trade name SR-LEDW, manufactured by Topcon Techno House Co., Ltd.) is placed at a position corresponding to the user's eye, and the luminance under each of the following conditions ( cd / m 2 ) was measured.
  • ⁇ Condition 1 The radiometer is placed at the position of the left (right) eye, the backlight 11 is turned on, the subpixel of the left (right) eye viewing area of the liquid crystal panel 12 is set to the darkest gradation, and the subpixel of the right (left) eye viewing area is set. The brightness was measured with the subpixel as the brightest gradation.
  • Table 1 shows the measurement results of each condition and the calculation results of crosstalk. The measurement result is standardized with the brightness of condition 2 of Comparative Example 2 set to 1000.
  • the three-dimensional display device of the present disclosure includes a liquid crystal panel configured to be able to display a parallax image, a first optical panel on the first surface of the liquid crystal panel, and a second surface on the second surface of the liquid crystal panel. It is equipped with an optical panel.
  • the first optical panel and the second optical panel are configured to define the traveling direction of the image light of the parallax image.
  • the image display system of the present disclosure includes a three-dimensional display device, a camera, a detection unit, and a control unit.
  • the three-dimensional display device includes a liquid crystal panel capable of displaying a parallax image, a first optical panel on the first surface of the liquid crystal panel, and a second optical panel on the second surface of the liquid crystal panel.
  • the first optical panel and the second optical panel are configured to define the traveling direction of the image light of the parallax image.
  • the camera is configured to capture the user's face.
  • the detection unit is configured to detect the positions of both eyes of a person from the captured image output from the camera.
  • the control unit controls the liquid crystal panel according to the positions of both eyes of the person detected by the detection unit.
  • the three-dimensional display device of the present disclosure it is possible to display a parallax image with reduced crosstalk and improved display quality.
  • the image display system of the present disclosure it is possible to provide an image display system capable of displaying a parallax image with reduced crosstalk and improved display quality.

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Abstract

３次元表示装置は、液晶パネル、第１光学パネルおよび第２光学パネルを備え、さらにバックライトおよび制御部を備えてよい。第１光学パネルおよび第２光学パネルは、入射する光の進行方向を規定するように構成される。

Description

３次元表示装置および画像表示システム
　本開示は、３次元表示装置および画像表示システムに関する。
　従来技術の一例は、特許文献１に記載されている。
特開２０１２－１４１３３１号公報
　本開示の３次元表示装置は、液晶パネルと、第１光学パネルと、第２光学パネルと、を備える。液晶パネルは、視差画像を表示可能に構成される。第１光学パネルは、前記液晶パネルの第１面上にある。第２光学パネルは、前記液晶パネルの第２面上にある。前記第１光学パネルおよび前記第２光学パネルは、前記視差画像の画像光の進行方向を規定するように構成される。
　本開示の画像表示システムは、３次元表示装置と、カメラと、検出部と、制御部と、を備える。３次元表示装置は、液晶パネルと、第１光学パネルと、第２光学パネルと、を備える。液晶パネルは、視差画像を表示可能に構成される。第１光学パネルは、前記液晶パネルの第１面上にある。第２光学パネルは、前記液晶パネルの第２面上にある。前記第１光学パネルおよび前記第２光学パネルは、前記視差画像の画像光の進行方向を規定するように構成される。カメラは、利用者の顔を撮像するように構成される。検出部は、前記カメラから出力された撮像画像から人の両眼の位置を検出するように構成される。制御部は、前記検出部で検出された人の両眼の位置に応じて前記液晶パネルを制御するように構成される。
　本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
図１は、実施形態に係る３次元表示装置の概略構成図である。 図２は、利用者の眼と液晶パネルと第１光学パネルおよび第２光学パネルとの関係を示す模式図である。 図３Ａは、液晶パネルに表示される視差画像の第１例を説明する図である。 図３Ｂは、液晶パネルに表示される視差画像の第２例を説明する図である。 図４は、本開示の他の実施形態に係る３次元表示装置の構成を示す概略構成図である。 図５は、車両等の移動体に搭載される本開示の表示装置の一実施形態であるヘッドアップディスプレイの概略構成を示す図である。
　本開示の３次元表示装置の基礎となる構成として、表示パネルに表示される画像を、視差バリアを介して利用者の両眼に投影し、立体視を可能とする視差バリア方式の表示装置が知られている。
　以下、本開示の実施の形態について、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一致していない。
　図１は、本開示の実施形態に係る３次元表示装置の構成を示す概略構成図である。図１に示す概略構成図は、説明のために分解斜視図としている。３次元表示装置１０は、液晶パネル１２、第１光学パネル１３および第２光学パネル１４を備え、さらにバックライト１１および制御部１５を備えてよい。
　一実施形態において、バックライト１１、液晶パネル１２、第１光学パネル１３および第２光学パネル１４は、利用者に対して表示される画像の画像光の光路に沿って、利用者から遠い側から、バックライト１１、第２光学パネル１４、液晶パネル１２、第１光学パネル１３の順に配置される。
　バックライト１１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。バックライト１１は、例えば、光源からの光を、導光板、拡散板、拡散シート等によって面方向に均一化して出射する面発光型バックライトであってよい。バックライト１１から出射された面状の光は、第２光学パネル１４、液晶パネル１２、第１光学パネル１３の順に透過し、画像光として利用者の眼に照射される。バックライト１１は、光源としてＬＥＤ（Light Emission Diode）又は有機ＥＬ若しくは無機ＥＬ等の発光素子を用いてよい。バックライト１１は、発光強度、及び、その分布を制御可能に構成されてよい。
　液晶パネル１２は、例えば透過型の液晶パネルなどの表示素子を採用しうる。液晶パネル１２は、公知の液晶パネルの構成を有してよい。公知の液晶パネルとしては、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式、ＶＡ（Vertical Alignment）方式、および、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）方式等の種々の液晶パネルを採用しうる。液晶パネル１２は、液晶層１２ａ、液晶層１２ａを挟むように配置されるガラス基板１２ｂおよび１２ｃ、ならびに、液晶層１２ａとガラス基板１２ｃとの間に配置されたカラーフィルタ１２ｄを含むことができる。液晶パネル１２の画像を表示する表示領域は、液晶層１２ａとカラーフィルタ１２ｄとの界面付近に位置するとみなすことができる。液晶パネル１２の画像を表示する表示領域は、３次元表示装置１０のアクティブエリアと呼ぶことができる。アクティブエリアは、実際に画像が表示される領域である。液晶パネル１２は、さらに、配光膜、透明電極、および、偏向板等を含むことができる。配光膜、透明電極、および、偏光板等の配置および構成は、一般的な液晶パネルにおいて公知なので説明を省略する。なお、液晶パネル１２は、カラーフィルタ１２ｄを有さず、白黒表示の３次元表示装置１０としてよい。
　第１光学パネル１３および第２光学パネル１４は、入射する光の進行方向を規定するように構成される。第１光学パネル１３および第２光学パネル１４は、パララックスバリアとして機能するように構成される。バックライト１１から出射される光の光路に沿って液晶パネル１２よりバックライト１１に近い側に位置する第２光学パネル１４は、バックライト１１から射出される光が、第２光学パネル１４に入射し、さらに液晶パネル１２に入射する。第２光学パネル１４は、バックライト１１から射出される光の一部を遮ったり減衰させたりし、他の一部を液晶パネル１２に向けて透過させるように構成される。液晶パネル１２は、第２光学パネル１４によって規定された方向に進行する入射光を、同じ方向に進行する画像光としてそのまま射出するように構成される。バックライト１１から出射される光の光路に沿って液晶パネル１２よりバックライト１１から遠い側に位置する第１光学パネル１３には、液晶パネル１２を透過した光が入射する。第１光学パネル１３は、液晶パネル１２から射出される画像光の一部を遮ったり減衰させたりし、他の一部を利用者の眼５に向けて照射させるように構成される。
　図２に示すように、第１光学パネル１３および第２光学パネル１４は、液晶パネル１２から出射される画像光の一部を利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒのいずれかに到達させ、画像光の他の一部を利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒの他方に到達させるように構成される。つまり、第１光学パネル１３および第２光学パネル１４は、画像光の少なくとも一部の進行方向を利用者の左眼５Ｌと右眼５Ｒとに分割するように構成される。第１光学パネル１３および第２光学パネル１４によって画像光の進行方向が規定されることで、利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒそれぞれに異なる画像光が到達しうる。その結果、利用者は、左眼５Ｌ及び右眼５Ｒそれぞれで異なる画像を視認しうる。
　液晶パネル１２は、利用者の左眼５Ｌで視認される左眼視認領域２０１Ｌと、利用者の右眼５Ｒで視認される右眼視認領域２０１Ｒとを含む。液晶パネル１２は、利用者の左眼５Ｌに視認させる左眼画像と、利用者の右眼５Ｒに視認させる右眼画像とを含む視差画像を表示するように構成される。視差画像は、利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒそれぞれに投影される画像であって、利用者の両眼に視差を与える画像であるとする。液晶パネル１２は、左眼視認領域２０１Ｌに左眼画像を表示し、右眼視認領域２０１Ｒに右眼画像を表示するように構成される。つまり、液晶パネル１２は、左眼視認領域２０１Ｌと右眼視認領域２０１Ｒとに視差画像を表示するように構成される。左眼視認領域２０１Ｌと右眼視認領域２０１Ｒとは、視差方向を表すｕ軸方向に並んでいるとする。左眼視認領域２０１Ｌ及び右眼視認領域２０１Ｒは、視差方向に直交するｖ軸方向に沿って延在してよいし、ｖ軸方向に対して所定角度で傾斜する方向に延在してよい。つまり、左眼視認領域２０１Ｌ及び右眼視認領域２０１Ｒは、視差方向の成分を含む所定方向に沿って交互に並んでいてよい。左眼視認領域２０１Ｌと右眼視認領域２０１Ｒとが交互に並ぶピッチは、視差画像ピッチともいう。左眼視認領域２０１Ｌと右眼視認領域２０１Ｒとは、間隔をあけて位置していてよいし、互いに隣接していてよい。液晶パネル１２は、平面画像を表示する表示領域をさらに有していてよい。平面画像は、利用者の眼５に視差を与えず、立体視されない画像であるとする。
　第１光学パネル１３は、減光部１３０と、透光部１３１とを有する。第１光学パネル１３は、画像光の光路上において、利用者から見て液晶パネル１２よりも近い側に位置する。第１光学パネル１３は、液晶パネル１２から出射される画像光の透過率を制御するように構成される。透光部１３１は、液晶パネル１２から第１光学パネル１３に入射する光を透過させるように構成される。透光部１３１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１００％であってよいし、１００％に近い値であってよい。減光部１３０は、液晶パネル１２から第１光学パネル１３に入射する光を減光するように構成される。減光部１３０は、第２所定値以下の透過率で光を透過させてよい。第２所定値は、例えば０％であってよいし、０％に近い値であってよい。第１所定値は、第２所定値より大きい。
　第１光学パネル１３の減光部１３０と透光部１３１とは、第１方向である視差方向を表すｕ軸方向に交互に並ぶとする。減光部１３０と透光部１３１との境界は、視差方向に直交するｖ軸方向に沿ってよいし、ｖ軸方向に対して所定角度で傾斜する方向に沿ってよい。言い換えれば、減光部１３０と透光部１３１とは、視差方向の成分を含む所定方向に沿って交互に並んでよい。
　第２光学パネル１４は、減光部１４０と、透光部１４１とを有する。第２光学パネル１４は、画像光の光路上において、利用者から見て液晶パネル１２よりも遠い側に位置する。第２光学パネル１４は、バックライト１１から出射され液晶パネル１２に入射する光の透過率を制御するように構成される。透光部１４１は、バックライト１１から第２光学パネル１４に入射する光を透過させるように構成される。透光部１４１は、前記第１所定値以上の透過率で光を透過させてよい。減光部１４０は、バックライト１１から第２光学パネル１４に入射する光を減光するように構成される。減光部１４０は、前記第２所定値以下の透過率で光を透過させてよい。第１光学パネル１３の透光部１３１の透過率と、第２光学パネル１４の透光部１４１の透過率とは、同じであってよく、異なっていてよい。第１光学パネル１３の減光部１３０の透過率と、第２光学パネル１４の減光部１４０の透過率とは、同じであってよく、異なっていてよい。
　第１光学パネル１３の減光部１３０と透光部１３１とは、視差方向を表すｕ軸方向に交互に並ぶとする。第２光学パネル１４の減光部１４０と透光部１４１とは、視差方向を表すｕ軸方向に交互に並ぶとする。減光部１３０と透光部１３１との境界および減光部１４０と透光部１４１との境界は、視差方向に直交するｖ軸方向に沿ってよい。減光部１３０と透光部１３１との境界および減光部１４０と透光部１４１との境界は、ｖ軸方向に対して所定角度で傾斜する方向に沿ってよい。言い換えれば、減光部１３０と透光部１３１および減光部１４０と透光部１４１は、視差方向の成分を含む所定方向に沿って交互に並んでよい。
　第２光学パネル１４によって、バックライト１１から出射され液晶パネル１２に入射する光の一部が透光し、一部が減光する。第１光学パネル１３によって、液晶パネル１２から出射される光の一部が透光し、一部が減光する。このようにして透光した光のうち、液晶パネル１２の左眼視認領域２０１Ｌを透過した光は、左眼５Ｌに到達し、液晶パネル１２の右眼視認領域２０１Ｒを透過した光は、右眼５Ｒに到達する。
　液晶パネル１２に入射する光および液晶パネル１２を透過して出射する光が、それぞれ第２光学パネル１４および第１光学パネル１３によって規定されるので、本実施形態の３次元表示装置１０は、視差画像のクロストークを減少させ、表示品質が改善された視差画像を表示することができる。
　第１光学パネル１３の減光部１３０および透光部１３１と、第２光学パネル１４の減光部１４０および透光部１４１とは、透光部１３１および透光部１４１が、第１所定値以上の透過率で光を透過させ、減光部１３０および減光部１４０が、第２所定値以下の透過率で光を透過させれば、どのような構成であってもよい。
　第１光学パネル１３は、例えば、第１透光板１３ａと、第１透光板１３ａの一方の表面に、視差方向に沿って間隔を空けて位置する第１減光材１３ｂと、を含む構成であってよい。第１透光板１３ａは、液晶パネル１２から出射される光を第１所定値以上の透過率で透過させる材料で構成された板状部材である。板状部材は、板状、シート状またはフィルム状などと称される部材を含む。第１透光板１３ａを構成する材料としては、例えば、樹脂材料およびガラス材料などを用いることができる。第１減光材１３ｂは、液晶パネル１２から出射される光を第２所定値以下の透過率で透過させる材料で構成される。第１減光材１３ｂを構成する材料としては、例えば、樹脂中に光吸収物質が分散されたもの、ガラス中に光吸収物質が分散されたもの、金属材料などを用いることができる。第１光学パネル１３において、第１減光材１３ｂが位置する部分が減光部１３０となり、それ以外の部分が透光部１３１となる。第１光学パネル１３は、第１透光板１３ａの表面に第１減光材１３ｂを貼り付け、印刷、蒸着など第１減光材１３ｂを構成する材料に応じた方法で作製することができる。
　第２光学パネル１４は、例えば、第２透光板１４ａと、第２透光板１４ａの一方の表面に、視差方向に沿って間隔を空けて位置する第２減光材１４ｂと、を含む構成であってよい。第２透光板１４ａは、バックライト１１から出射される光を第１所定値以上の透過率で透過させる材料で構成された板状部材である。第２透光板１４ａを構成する材料としては、例えば、第１透光板１３ａと同様に、樹脂材料およびガラス材料などを用いることができる。第２減光材１４ｂは、バックライト１１から出射される光を第２所定値以下の透過率で透過させる材料で構成される。第２減光材１４ｂを構成する材料としては、例えば、第１減光材１３ｂと同様に、樹脂中に光吸収物質が分散されたもの、ガラス中に光吸収物質が分散されたもの、金属材料などを用いることができる。第２光学パネル１４において、第２減光材１４ｂが位置する部分が減光部１４０となり、それ以外の部分が透光部１４１となる。第２光学パネル１４は、第１光学パネル１３と同様に、第２透光板１４ａの表面に第２減光材１４ｂを貼り付け、印刷、蒸着など第２減光材１４ｂを構成する材料に応じた方法で作製することができる。
　第１光学パネル１３および第２光学パネル１４がこのような構成である場合、第１光学パネル１３は、第１減光材１３ｂが液晶パネル１２側にあり、第２光学パネル１４も、第２減光材１４ｂが液晶パネル１２側にあるようにそれぞれ配置されてよい。
　第１光学パネル１３と第２光学パネル１４とは、開口率が同じであってよく、異なっていてよい。第１光学パネル１３の開口率は、例えば、第１光学パネル１３における透光部１３１の割合であってよい。第２光学パネル１４の開口率は、例えば、第２光学パネル１４における透光部１４１の割合であってよい。透光部と減光部との幅（視差方向長さ）が一定であるとすると、開口率は、それぞれの幅寸法とは関係なく、透光部と減光部の幅の比によって決まる。例えば、第１光学パネル１３において、透光部１３１と減光部１３０との幅が同じであれば、開口率は５０％である。例えば、第１光学パネル１３において、透光部１３１と減光部１３０との幅の比が、３：５であれば、開口率は３７．５％である。例えば、第１光学パネル１３において、透光部１３１と減光部１３０との幅の比が、１：３であれば開口率は２５％である。第２光学パネル１４の開口率も同様である。
　図２に示す例では、第１光学パネル１３において、透光部１３１と減光部１３０の幅が同じであるので、開口率は５０％であり、第２光学パネル１４において、透光部１４１と減光部１４０との幅が同じであるので、開口率は、第１光学パネル１３と同じ５０％である。第１光学パネル１３によって規定される光の割合と、第２光学パネル１４によって規定される光の割合とが、同じであるので、視差画像のクロストークをさらに減少させて、より高い表示品質の視差画像を表示することができる。
　第１光学パネル１３と第２光学パネル１４との開口率が異なっている場合は、第１光学パネル１３の開口率が、第２光学パネル１４の開口率より大きくてよい。液晶パネル１２より利用者側にある第１光学パネル１３の開口率が大きいので、例えば、製造時に第１光学パネル１３の配置にずれがあるような場合であっても、透光部１３１が第２光学パネル１４で規定された光を透過させることができる。
　図３Ａは、液晶パネルに表示される視差画像の第１例を説明する図である。液晶パネル１２は、制御部１５が、液晶層１２ａを制御することで、左眼視認領域２０１Ｌに左眼画像を表示し、右眼視認領域２０１Ｒに右眼画像を表示するように構成される。液晶パネル１２の表示領域は、ｕ軸方向およびｕ軸方向に直交するｖ軸方向に沿って格子配列される複数のサブピクセル１２０を含む。図３Ａに示す例では、左眼画像および右眼画像は、それぞれｕ軸方向に沿って４つのサブピクセル１２０で構成される。左眼画像を構成する４つのサブピクセル１２０をＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４で表す。右眼画像を構成する４つのサブピクセル１２０をＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４で表す。Ｌ４とＲ１とは互いに隣接するサブピクセル１２０であり、Ｌ１とＲ４とは、互いに隣接するサブピクセル１２０である。利用者は、左眼５Ｌで左眼画像を視認し、右眼５Ｒで右眼画像を視認する。このとき、例えば、左眼５ＬがＲ１、Ｒ４のサブピクセル１２０を視認してしまうとクロストークが生じてしまう。また、例えば、右眼５ＲがＬ１、Ｌ４のサブピクセル１２０を視認してしまうとクロストークが生じてしまう。本開示の３次元表示装置１０は、第１光学パネル１３と第２光学パネル１４の２つの光学パネルを用いることで、画像光を規定し、クロストークを減少させることができる。
　図３Ｂは、液晶パネルに表示される視差画像の第２例を説明する図である。制御部１５が液晶層１２ａを制御することで、左眼画像を構成するサブピクセル１２０のうち、右眼画像に隣接するサブピクセル１２０の階調を最も暗い階調とする。制御部１５が液晶層１２ａを制御することで、右眼画像を構成するサブピクセル１２０のうち、左眼画像に隣接するサブピクセル１２０の階調を最も暗い階調とする。図３に示す例では、Ｌ１、Ｌ４のサブピクセル１２０およびＲ１、Ｒ４のサブピクセル１２０を最も暗い階調とする。最も暗い階調のサブピクセル１２０は、液晶パネル１２に入射する光の透過率が最も低い階調となる。クロストークを生じさせる要因となるサブピクセル１２０を最も暗い階調とすることで、クロストークをさらに減少させることができる。
　図４は、本開示の他の実施形態に係る３次元表示装置の構成を示す概略構成図である。本実施形態の３次元表示装置１０Ａは、利用者の眼５の位置を検出する検出装置１７をさらに備える。利用者の眼５の位置が変化すると、液晶パネル１２の左眼視認領域２０１Ｌおよび右眼視認領域２０１Ｒも変化する。左眼視認領域２０１Ｌおよび右眼視認領域２０１Ｒの変化に応じて左眼画像および右眼画像の表示を変化させるように、制御部１５は液晶パネル１２を制御する。検出装置１７によって検出された利用者の眼５の位置に従って、制御部１５が液晶パネル１２を制御してよい。
　検出装置１７は、利用者の眼５の瞳の位置を検出し、検出結果を入力部１６に出力するように構成される。入力部１６は、利用者の眼５の位置である、いわゆるアイポジションとも呼ばれる瞳孔位置情報を、検出装置１７から受信することができる。入力部１６は、検出装置１７から受信した瞳孔位置情報を制御部１５に出力することができる。入力部１６は、電気コネクタまたは光コネクタを備え、検出装置１７からの電気信号または光信号を受信可能に構成され得る。入力部１６は、制御部１５に電気信号または光信号を出力可能に構成され得る。
　検出装置１７は、カメラによって利用者の顔を撮影してよい。検出装置１７は、カメラの撮影画像から左眼５Ｌおよび右眼５Ｒの少なくとも一方の位置を検出してよい。検出装置１７は、１個のカメラの撮影画像から、左眼５Ｌおよび右眼５Ｒの少なくとも一方の瞳位置を３次元空間の座標として検出してよい。検出装置１７は、２個以上のカメラの撮影画像から、左眼５Ｌおよび右眼５Ｒの少なくとも一方の瞳位置を３次元空間の座標として検出してよい。
　検出装置１７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１７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１７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１７は、入力端子に入力された映像信号から左眼５Ｌおよび右眼５Ｒの少なくとも一方の瞳位置を検出してよい。
　検出装置１７は、カメラに代えて、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１７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５Ｌおよび右眼５Ｒの少なくとも一方の瞳孔位置を推定してよい。検出装置１７は、１個または２個以上のセンサによって、左眼５Ｌおよび右眼５Ｒ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１７は、左眼５Ｌおよび右眼５Ｒの一方のみの瞳位置を検出した場合、利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、他方の眼の瞳孔位置を推定しうる。他方の眼の瞳孔位置の推定は、検出装置１７ではなく、制御部１５が行なってよい。
　３次元表示装置１０Ａはさらに、光学系１８を含むことができる。光学系１８は、液晶パネル１２に表示される画像を変倍して利用者の視野に投影しうる。光学系１８は、反射光学素子および屈折光学素子などを含んで構成されうる。制御部１５は、利用者の眼５の位置に対する、光学系１８による変倍率を考慮して、液晶パネル１２を制御する。
　図５は、車両等の移動体に搭載される本開示の表示装置の一実施形態であるヘッドアップディスプレイの概略構成を示す図である。ヘッドアップディスプレイ５１は、ＨＵＤ（Head Up Display）ともいう。ヘッドアップディスプレイ５１は、３次元表示装置５２および検出装置５３を含む画像表示システムである。検出装置５３は、移動体５０の運転者である利用者の眼５の位置を検出して３次元表示装置５２に送信する。３次元表示装置５２は、３次元表示装置１０と同様の構成を有する。すなわち、３次元表示装置５２は、バックライト１１、液晶パネル１２、第１光学パネル１３、第２光学パネル１４および制御部１５を備えてよい。
　３次元表示装置５２は、さらに、利用者の視野内に液晶パネル１２に表示される画像を虚像６０として投影する光学系を備える。光学系は、第１の光学部材５７、第２の光学部材５８および被投影部材５９を含む。第１の光学部材５７は、３次元表示装置５２から出射された画像光を反射するミラーである。第２の光学部材５８は、第１の光学部材５７により反射された画像光を、被投影部材５９に向けて反射するミラーである。第１の光学部材５７および第２の光学部材５８の双方または何れか一方は、正の屈折力を有する凹面鏡とすることができる。被投影部材５９は、入射した画像光を利用者の眼５に向けて反射するとともに、利用者の前方から入射する光を透過させる半透明の部材である。被投影部材５９として、ウインドシールドの一部が使用されることがある。また、被投影部材５９として、専用のコンバイナが使用されることがある。なお、光学系の構成は、ミラーを組み合わせたものに限られない。光学系は、ミラーとレンズ等を組み合わせる等の種々の構成が可能である。
　以上のような構成により、ヘッドアップディスプレイ５１は、利用者の眼５の位置に応じて、利用者の視野内に画像を虚像６０として投影することができる。この画像は、利用者に虚像６０の表示位置に表示されているものと知覚される。また、３次元表示装置５２を備えることにより、ヘッドアップディスプレイ５１は、クロストークを減少させ、表示品質が改善された虚像を表示することができる。
　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、スクレーパー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、およびロードローラを含むが、これに限られない。車両は、人力で走行するものを含む。車両の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。本開示における船舶には、マリンジェット、ボート、タンカーを含む。本開示における航空機には、固定翼機、回転翼機を含む。
　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光学パネルは、第２光学パネルと識別子である「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。
　以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、また、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
　本開示の３次元表示装置について、実施例および比較例のクロストークを測定して比較した結果を示す。実施例および比較例は、同じ液晶パネル１２を使用した。実施例は、光学パネルの開口率を変化させたもの（実施例１～３）および液晶パネルの視差画像を変化させたもの（実施例４，５）とした。光学パネルは、透光板の表面に減光材を設けた構成のものを用い、減光材が液晶パネル側にあるように配置した。
（実施例および比較例の構成）
・実施例１
　第１光学パネル１３の開口率：２５％
　第２光学パネル１４の開口率：２５％
　液晶パネル１２の表示視差画像：第１例
・実施例２
　第１光学パネル１３の開口率：３７．５％
　第２光学パネル１４の開口率：２５％
　液晶パネル１２の表示視差画像：第１例
・実施例３
　第１光学パネル１３の開口率：２５％
　第２光学パネル１４の開口率：３７．５％
　液晶パネル１２の表示視差画像：第１例
・実施例４
　第１光学パネル１３の開口率：２５％
　第２光学パネル１４の開口率：２５％
　液晶パネル１２の表示視差画像：第２例
・実施例５
　第１光学パネル１３の開口率：３７．５％
　第２光学パネル１４の開口率：２５％
　液晶パネル１２の表示視差画像：第２例
・比較例１
　第１光学パネル１３の開口率：２５％
　第２光学パネル１４：使用しない
　液晶パネル１２の表示視差画像：第１例
・比較例２
　第１光学パネル１３：使用しない
　第２光学パネルの開口率：２５％
　液晶パネル１２の表示視差画像：第１例
（クロストーク測定）
　図５に示すヘッドアップディスプレイ５１の構成とし、利用者の眼に相当する位置に分光放射計（商品名ＳＲ―ＬＥＤＷ、株式会社トプコンテクノハウス製）を配置して、以下の各条件の輝度（ｃｄ／ｍ２）を測定した。
・条件１
　放射計を左(右)眼の位置に配置し、バックライト１１を点灯し、液晶パネル１２の左(右)眼視認領域のサブピクセルを最も暗い階調とし、右(左)眼視認領域のサブピクセルを最も明るい階調として輝度を測定した。
・条件２
　放射計を左(右)眼の位置に配置し、バックライト１１を点灯し、液晶パネル１２の左(右)眼視認領域のサブピクセルを最も明るい階調とし、右(左)眼視認領域のサブピクセルを最も暗い階調として輝度を測定した。
・条件３
　放射計を左(右)眼の位置に配置し、バックライト１１を点灯し、液晶パネル１２の全サブピクセルを最も暗い階調として輝度を測定した。
　クロストーク（％）は、下記式によって算出した。
　クロストーク（％）＝(（条件１の輝度－条件３の輝度）／(条件２の輝度－条件３の輝度）)×１００
　各条件の測定結果とクロストークの算出結果を表１に示す。なお、測定結果は、比較例２の条件２の輝度を１０００として規格化したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１～５は、比較例１，２に比べて、クロストークが減少していることがわかった。実施例１～３を比較するとわかるように、第１光学パネルと第２光学パネルの開口率が同じ構成（実施例１）は、開口率が異なる構成（実施例２，３）よりさらにクロストークが減少した。また、実施例１と実施例４との比較、実施例２と実施例５との比較からわかるように、液晶パネル１２の表示視差画像を第２例（図３Ｂ）とすることで、第１例（図３Ａ）よりクロストークがさらに減少した。
　本開示は次の実施の形態が可能である。
　本開示の３次元表示装置は、視差画像を表示可能に構成される液晶パネルと、前記液晶パネルの第１面上にある第１光学パネルと、前記液晶パネルの第２面上にある第２光学パネルと、を備える。前記第１光学パネルおよび前記第２光学パネルは、前記視差画像の画像光の進行方向を規定するように構成される。
　本開示の画像表示システムは、３次元表示装置と、カメラと、検出部と、制御部と、を備える。３次元表示装置は、視差画像を表示可能に構成される液晶パネルと、前記液晶パネルの第１面上にある第１光学パネルと、前記液晶パネルの第２面上にある第２光学パネルと、を備え、前記第１光学パネルおよび前記第２光学パネルは、前記視差画像の画像光の進行方向を規定するように構成される。カメラは、利用者の顔を撮像するように構成される。検出部は、前記カメラから出力された撮像画像から人の両眼の位置を検出するように構成される。制御部は、前記検出部で検出された人の両眼の位置に応じて前記液晶パネルを制御する。
　本開示の３次元表示装置によれば、クロストークを減少させ、表示品質が改善された視差画像を表示することができる。
　本開示の画像表示システムによれば、クロストークを減少させ、表示品質が改善された視差画像を表示することができる画像表示システムを提供することができる。
　５　　　眼
　５Ｌ　　左眼
　５Ｒ　　右眼
　１０，１０Ａ　　３次元表示装置
　１１　　バックライト
　１２　　液晶パネル
　１２ａ　液晶層
　１２ｂ　ガラス基板
　１２ｃ　ガラス基板
　１２ｄ　カラーフィルタ
　１３　　第１光学パネル
　１３ａ　第１透光板
　１３ｂ　第１減光材
　１４　　第２光学パネル
　１４ａ　第２透光板
　１４ｂ　第２減光材
　１５　　制御部
　１６　　入力部
　１７　　検出装置
　１８　　光学系
　５０　　移動体
　５１　　ヘッドアップディスプレイ
　５２　　３次元表示装置
　５３　　検出装置
　５７　　第１の光学部材
　５８　　第２の光学部材
　５９　　被投影部材
　６０　　虚像
　１２０　サブピクセル
　１３０　減光部
　１３１　透光部
　１４０　減光部
　１４１　透光部
　２０１Ｌ　左眼視認領域
　２０１Ｒ　右眼視認領域

Claims (8)

  1. 　視差画像を表示可能に構成される液晶パネルと、
    　前記液晶パネルの第１面上にある第１光学パネルと、
    　前記液晶パネルの第２面上にある第２光学パネルと、を備え、
    　前記第１光学パネルおよび前記第２光学パネルは、前記視差画像の画像光の進行方向を規定するように構成される、３次元表示装置。
  2. 　請求項１記載の３次元表示装置であって、
    　前記第１光学部材は、第１方向に沿って交互に並ぶ第１減光部と第１透光部とを有し、
    　前記第２光学部材は、第１方向に沿って交互に並ぶ第２減光部と第２透光部とを有する、３次元表示装置。
  3. 　請求項２記載の３次元表示装置であって、
    　前記第１光学パネルは、第１透光板と、前記第１透光板の一方の表面に、第１方向に沿って間隔を空けて位置する第１減光材と、を含み、
    　前記第２光学パネルは、第２透光板と、前記第２透光板の一方の表面に、第１方向に沿って間隔を空けて位置する第２減光材と、を含み、
    　前記第１光学パネルは、前記第１減光材が前記液晶パネル側にあり、
    　前記第２光学パネルは、前記第２減光材が前記液晶パネル側にある、３次元表示装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１つに記載の３次元表示装置であって、
    　前記第１光学パネルと前記第２光学パネルとは開口率が異なる、３次元表示装置。
  5. 　請求項４記載の３次元表示装置であって、
    　前記画像光が、前記第１光学パネルから利用者に向かって進行するように構成され、
    　前記第１光学パネルは、前記第２光学パネルより開口率が大きい、３次元表示装置。
  6. 　請求項１～３のいずれか１つに記載の３次元表示装置であって、
    　前記第１光学パネルと前記第２光学パネルとは開口率が同じである、３次元表示装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか１つに記載の３次元表示装置であって、
    　前記第１光学パネルおよび前記第２光学パネルは、単一の利用者の両眼に前記視差画像を投影するように構成される、３次元表示装置。
  8. 　視差画像を表示可能に構成される液晶パネルと、前記液晶パネルの第１面上にある第１光学パネルと、前記液晶パネルの第２面上にある第２光学パネルと、を備え、前記第１光学パネルおよび前記第２光学パネルは、前記視差画像の画像光の進行方向を規定するように構成される、３次元表示装置と、
    　利用者の顔を撮像するように構成されるカメラと、
    　前記カメラから出力された撮像画像から人の両眼の位置を検出するように構成される検出部と、
    　前記検出部で検出された人の両眼の位置に応じて前記液晶パネルを制御するように構成される制御部と、を備える画像表示システム。
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