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公開番号2025103058
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2022086423
出願日2022-05-26
発明の名称3次元表示装置、ヘッドアップディスプレイシステム、及び移動体
出願人公立大学法人大阪,京セラ株式会社
代理人個人
主分類G02B 30/31 20200101AFI20250702BHJP(光学)
要約【課題】利用者に3次元画像を適切に視認させる。
【解決手段】 3次元表示装置2は、サブピクセルを含む表示面を有する表示パネル5、透光領域62及び遮光領域61を有するパララックスバリア6、利用者の眼の位置を取得する位置取得部3及び、表示面に表示する混合画像を合成するコントローラ7を含む。コントローラ7は、パララックスバリア6に応じて配されたn個のサブピクセルに第1画像又は第1画像に対して視差を有する第2画像を連続して割当てる。パララックスバリア6は、mを0以上n未満の整数とするとき、開口率が0.5+m/2nである。コントローラ7は、透光領域62の一端を横切って観察されるサブピクセル及び透光領域62の他端を横切って観察されるサブピクセルに、低輝度画像を表示させる。低輝度画像を表示するサブピクセルの数は、透光領域62の一端側及び他端側で同数である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１方向および前記第１方向に交差する第２方向に沿って配列された複数のサブピクセルを含む表示面を有する表示パネルと、
前記表示面から射出される画像光の光線方向を規定するパララックスバリアと、
利用者の第１眼および第２眼の少なくとも一方の位置を取得する位置取得部と、
前記位置取得部によって取得された第１眼および第２眼の少なくとも一方の位置に基づいて、前記表示面に表示する、第１画像と前記第１画像に対して視差を有する第２画像とを含む混合画像を合成するコントローラと、を備え、
前記パララックスバリアは、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し、前記透光領域および前記遮光領域は、前記第１方向に沿って交互に並び、
前記コントローラは、前記第２方向に対する前記パララックスバリアの傾斜角に応じて配されたｎ個のサブピクセルに、前記第１画像または前記第２画像を連続して割当て、
前記パララックスバリアの開口率ｘが、ｍを０以上かつｎ未満の整数とするとき、
ｘ＝０．５＋ｍ／２ｎ
であり、
前記コントローラは、前記ｎ個のサブピクセルにおいて、前記第１眼および前記第２眼の一方によって前記透光領域の一端を横切って観察されるサブピクセル、ならびに、前記第１眼および前記第２眼の前記一方によって前記透光領域の他端を横切って観察されるサブピクセルに、輝度を同等に低下させた低輝度画像を表示させ、前記低輝度画像を表示するサブピクセルの数は、前記透光領域の一端側および他端側で同数である、３次元表示装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記表示面上における前記透光領域と前記遮光領域との境界の、前記第２方向に対する傾斜角θが、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、ａおよびｂを自然数とするとき、
ｔａｎθ＝（ａ×Ｈｐ）／（ｂ×Ｖｐ）、または
ｔａｎθ＝０
を満たす、請求項１に記載の３次元表示装置。
【請求項３】
前記傾斜角θは、
ｔａｎθ＝（ａ×Ｈｐ）／（ｂ×Ｖｐ）
を満たし、ａおよびｂは互いに異なる自然数である、請求項２に記載の３次元表示装置。
【請求項４】
前記透光領域の前記一端を横切って観察される、前記低輝度画像を表示するサブピクセルの数は少なくともｐ個であり、ｐは、
１≦ｐ≦ａ＋ｂ－１
を満たす、請求項２または３に記載の３次元表示装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記低輝度画像を（ｎ＋ｍ）個のサブピクセル分だけ変位したサブピクセルに表示させる、請求項１～３のいずれか１項に記載の３次元表示装置。
【請求項６】
前記利用者が適視位置にある場合、前記表示面は、前記透光領域の前記一端側および前記他端側に、前記第１眼および前記第２眼の両方によって観察される両眼可視領域を有し、
前記コントローラは、前記一端側の両眼可視領域に含まれるサブピクセルのうちの少なくともｍ個のサブピクセル、および、前記他端側の両眼可視領域に含まれるサブピクセルのうちの少なくともｍ個のサブピクセルに、黒画像を表示させる、請求項１～３のいずれか１項に記載の３次元表示装置。
【請求項７】
前記傾斜角θは、
ｔａｎθ＝（ａ×Ｈｐ）／（ｂ×Ｖｐ）
を満たし、ａおよびｂは互いに異なる自然数であり、
前記利用者が適視位置にある場合、前記表示面は、前記透光領域の前記一端側および前記他端側に、前記第１眼および前記第２眼の両方によって観察される両眼可視領域を有し、
前記コントローラは、前記一端側の両眼可視領域に含まれるサブピクセルのうちの少なくともｍ個のサブピクセル、および、前記他端側の両眼可視領域に含まれるサブピクセルのうちの少なくともｍ個のサブピクセルに、黒画像を表示させる、請求項２に記載の３次元表示装置。
【請求項８】
前記傾斜角θは、
ｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐ
を満たし、
前記利用者が適視位置にある場合、前記表示面は、前記透光領域の前記一端側および前記他端側に、前記第１眼および前記第２眼の両方によって観察される両眼可視領域を有し、
前記コントローラは、前記一端側の両眼可視領域に含まれるサブピクセルのうちの（ｍ＋１）個のサブピクセル、および、前記他端側の両眼可視領域に含まれるサブピクセルのうちの（ｍ＋１）個のサブピクセルに、黒画像を表示させる、請求項２に記載の３次元表示装置。
【請求項９】
前記利用者が適視位置にない場合、前記表示面は、前記透光領域の前記一端側に、前記第１眼および前記第２眼の両方によって観察される両眼可視領域を有し、前記利用者と前記適視位置との距離が大きくなるにつれて前記両眼可視領域に含まれるサブピクセルの数が増加し、
前記コントローラは、前記両眼可視領域に含まれるサブピクセルのうちのｋ（ｋはｍよりも大きい自然数）個のサブピクセルに黒画像を表示させる、請求項１～３のいずれか１項に記載の３次元表示装置。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記黒画像を表示させるサブピクセルと前記低輝度画像を表示させるサブピクセルとが同じサブピクセルの場合、該サブピクセルに黒画像を表示させる、請求項６に記載の３次元表示装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、３次元表示装置、ヘッドアップディスプレイシステム、及び移動体に関する。
続きを表示（約 7,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、眼鏡を用いずに３次元表示を行うために、表示パネルから射出された光の一部を右眼に到達させ、表示パネルから射出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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－１６６２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような３次元表示装置において、利用者に３次元画像を適切に視認させることが求められている。
【０００５】
本開示は、利用者に３次元画像を適切に視認させることができる３次元表示装置、ヘッドアップディスプレイシステム、及び移動体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の３次元表示装置は、表示パネルと、パララックスバリアと、位置取得部と、コントローラと、を備える。前記表示パネルは、第１方向および前記第１方向に交差する第２方向に沿って配列された複数のサブピクセルを含む表示面を有する。前記パララックスバリアは、前記表示面から射出される画像光の光線方向を規定する。前記位置取得部は、利用者の第１眼および第２眼の少なくとも一方の位置を取得する。前記コントローラは、前記位置取得部によって取得された第１眼および第２眼の少なくとも一方の位置に基づいて、前記表示面に表示する、第１画像と前記第１画像に対して視差を有する第２画像とを含む混合画像を合成する。前記パララックスバリアは、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し、前記透光領域および前記遮光領域は、前記第１方向に沿って交互に並ぶ。前記コントローラは、前記第２方向に対する前記パララックスバリアの傾斜角に応じて配されたｎ個のサブピクセルに、前記第１画像または前記第２画像を連続して割当てる。前記パララックスバリアの開口率ｘが、ｍを０以上かつｎ未満の整数とするとき、ｘ＝０．５＋ｍ／２ｎである。前記コントローラは、前記ｎ個のサブピクセルにおいて、前記第１眼および前記第２眼の一方によって前記透光領域の一端を横切って観察されるサブピクセル、ならびに、前記第１眼および前記第２眼の前記一方によって前記透光領域の他端を横切って観察されるサブピクセルに、輝度を同等に低下させた低輝度画像を表示させる。前記低輝度画像を表示するサブピクセルの数は、前記透光領域の一端側および他端側で同数である。
【０００７】
本開示のヘッドアップディスプレイシステムは、表示パネルと、パララックスバリアと、位置取得部と、光学部材と、コントローラと、を備える。前記表示パネルは、第１方向および前記第１方向に交差する第２方向に沿って配列された複数のサブピクセルを含む表示面を有する。前記パララックスバリアは、前記表示面から射出される画像光の光線方向を規定する。前記位置取得部は、利用者の第１眼および第２眼の少なくとも一方の位置を取得する。前記光学部材は、前記表示面から射出される画像光を、前記利用者に虚像として視認させる。前記コントローラは、前記位置取得部によって取得された第１眼および第２眼の少なくとも一方の位置に基づいて、前記表示面に表示する、第１画像と前記第１画像に対して視差を有する第２画像とを含む混合画像を合成する。前記パララックスバリアは、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し、前記透光領域および前記遮光領域は、前記第１方向に沿って交互に並ぶ。前記コントローラは、前記第２方向に対する前記パララックスバリアの傾斜角に応じて配されたｎ個のサブピクセルに、前記第１画像または前記第２画像を連続して割当てる。前記パララックスバリアの開口率ｘが、ｍを０以上かつｎ未満の整数とするとき、ｘ＝０．５＋ｍ／２ｎである。前記コントローラは、前記ｎ個のサブピクセルにおいて、前記第１眼および前記第２眼の一方によって前記透光領域の一端を横切って観察されるサブピクセル、ならびに、前記第１眼および前記第２眼の前記一方によって前記透光領域の他端を横切って観察されるサブピクセルに、輝度を同等に低下させた低輝度画像を表示させる。前記低輝度画像を表示するサブピクセルの数は、前記透光領域の一端側および他端側で同数である。
【０００８】
本開示の移動体は、ヘッドアップディスプレイシステムを備える。前記ヘッドアップディスプレイシステムは、表示パネルと、パララックスバリアと、位置取得部と、光学部材と、コントローラと、を備える。前記表示パネルは、第１方向および前記第１方向に交差する第２方向に沿って配列された複数のサブピクセルを含む表示面を有する。前記パララックスバリアは、前記表示面から射出される画像光の光線方向を規定する。前記位置取得部は、利用者の第１眼および第２眼の少なくとも一方の位置を取得する。前記光学部材は、前記表示面から射出される画像光を、前記利用者に虚像として視認させる。前記コントローラは、前記位置取得部によって取得された第１眼および第２眼の少なくとも一方の位置に基づいて、前記表示面に表示する、第１画像と前記第１画像に対して視差を有する第２画像とを含む混合画像を合成する。前記パララックスバリアは、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し、前記透光領域および前記遮光領域は、前記第１方向に沿って交互に並ぶ。前記コントローラは、前記第２方向に対する前記パララックスバリアの傾斜角に応じて配されたｎ個のサブピクセルに、前記第１画像または前記第２画像を連続して割当てる。前記パララックスバリアの開口率ｘが、ｍを０以上かつｎ未満の整数とするとき、ｘ＝０．５＋ｍ／２ｎである。前記コントローラは、前記ｎ個のサブピクセルにおいて、前記第１眼および前記第２眼の一方によって前記透光領域の一端を横切って観察されるサブピクセル、ならびに、前記第１眼および前記第２眼の前記一方によって前記透光領域の他端を横切って観察されるサブピクセルに、輝度を同等に低下させた低輝度画像を表示させる。前記低輝度画像を表示するサブピクセルの数は、前記透光領域の一端側および他端側で同数である。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一実施形態によれば、利用者に３次元画像を適切に視認させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、一実施形態における３次元表示システムを鉛直方向から見た例を示す図である。
図２は、図１に示す表示パネルを奥行方向から見た例を示す図である。
図３は、図１に示すバリアを奥行方向から見た例を示す図である。
図４は、図１に示す表示パネルにおける左可視領域を説明するための図である。
図５は、図１に示す表示パネルにおける右可視領域を説明するための図である。
図６は、適視位置に位置する利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図７Ａは、適視位置に位置する利用者の右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図７Ｂは、適視位置から移動した利用者の右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図８Ａは、利用者の観察距離が適視距離ｄである場合の左可視領域及び右可視領域の一例を示す模式図である。
図８Ｂは、利用者の観察距離が適視距離ｄより長い場合の左可視領域及び右可視領域の一例を示す模式図である。
図８Ｃは、利用者の観察距離が適視距離ｄより短い場合の左可視領域及び右可視領域の一例を示す模式図である。
図８Ｄは、利用者の観察距離が適視距離ｄであり、バリア開口率が５０％より大きい場合の左可視領域及び右可視領域の一例を示す模式図である。
図９Ａは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％である場合に、適視位置にある利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図９Ｂは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％である場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図９Ｃは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％である場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図９Ｄは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％である場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図９Ｅは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％である場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図９Ｆは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％である場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１０Ａは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％である場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１０Ｂは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％である場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１０Ｃは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％である場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１１Ａは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合に、適視位置にある利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１１Ｂは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合に、適視位置にない利用者が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１１Ｃは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合に、適視位置にない利用者が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１１Ｄは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１１Ｅは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１２Ａは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１２Ｂは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１２Ｃは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／Ｖｐを満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１３Ａは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝０を満たし、バリア開口率が５０％である場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１３Ｂは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝０を満たし、バリア開口率が５０％である場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１３Ｃは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝０を満たし、バリア開口率が５０％である場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１４Ａは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％である場合に、適視位置にある利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１４Ｂは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％である場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１４Ｃは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％である場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察する左可視領域及び右可視領域の一例を示す模式図である。
図１４Ｄは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％である場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１４Ｅは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％である場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１４Ｆは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％である場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１４Ｇは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％である場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１５Ａは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％である場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１５Ｂは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％である場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１５Ｃは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％である場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１６Ａは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合に、適視位置にある利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１６Ｂは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１６Ｃは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１６Ｄは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１６Ｅは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１６Ｆは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合に、適視位置にない利用者の左眼及び右眼が観察するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図１７Ａは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１７Ｂは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１７Ｃは、バリア傾斜角θがｔａｎθ＝Ｈｐ／（２×Ｖｐ）を満たし、バリア開口率が５０％より大きい場合の輝度低下処理を説明する図である。
図１８は、適視距離ｄに位置する利用者の左眼及び右眼が視認するサブピクセルを示す模式図である。
図１９は、観察距離Ｙが適視距離ｄより長い場合の利用者の左眼及び右眼が視認するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図２０は、観察距離Ｙが適視距離ｄより長い場合の利用者の左眼及び右眼が視認するサブピクセルの他の例を示す模式図である。
図２１は、観察距離Ｙが適視距離ｄより短い場合の利用者の左眼及び右眼が視認するサブピクセルの一例を示す模式図である。
図２２は、観察距離Ｙが適視距離ｄより短い場合の利用者の左眼及び右眼が視認するサブピクセルの他の例を示す模式図である。
図２３は、観察距離Ｙと、観察距離Ｙに基づく第３サブピクセルの数との一覧である。
図２４は、本実施形態に係る３次元表示システムを搭載したヘッドアップディスプレイシステムの例を示す図である。
図２５は、図２４に示すヘッドアップディスプレイシステムを搭載した移動体の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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