1. すきまの ある まくで、めに ちがう えを とどける
1. 左右の目に別の絵を届ける膜は、どんな形をしているのか
1. 視差バリアの構造 ── 縦に刻んだ2枚の絵と、縦すじの格子
りょうてを かおの まえで ひらいて、ゆびの すきまから まどの そとを 見て ください。ひだりの 目だけで 見ると、見える ところが あります。みぎの 目だけだと、すこし ちがう ところが 見えます。
ニンテンドー3DSの 画面には、この ゆびの すきまの ような、うすい まくが はって あります。まくは、みぎの 目に 見せたい えを ひだりの 目から かくし、ひだりの 目に 見せたい えを みぎの 目から かくします[1]。
画面には、ひだり用と みぎ用の えが、たての ほそい ひもの ように こうごに ならんで います。そのため 2つの 目に ちがう えが とどき、ものが とび出して 見えます。ただし 本当に とび出して いるのでは なく、あたまの 中で そう 感じる のです。
両手を顔の前で開き、指のすきまから窓の外を見てください。左目だけで見るときと右目だけで見るときでは、すきまから見える景色が少しちがいます。
ニンテンドー3DSの画面には、このすきまのような薄い膜が液晶の前に貼られています。膜は、右目用の画像を左目から隠し、左目用の画像を右目から隠します[1]。画面には、左目用と右目用の画像が縦に細かく分けられ、交互に並んでいます。
2つの目に少しちがう絵が届くので、頭の中で奥行きが生まれ、ものが飛び出して見えます。画面が本当に飛び出しているわけではありません。
この方法は、100年以上前から知られています。フレデリック・アイブスが1901年に、短冊状に並べた左右の画像と、透明な線と不透明な線が並ぶ格子を使った立体画像を発表し、1903年に特許を得たといわれます[2]。
視差バリア(パララックスバリア)は、液晶画面の前に、すきまの空いた薄い膜を置く方式だ。画面には左目用と右目用の画像を縦の細い短冊に分けて交互に表示し、膜が、右目用の短冊を左目から、左目用の短冊を右目から遮る[1]。左右の目に届く絵に生じるずれ(視差)から、脳が奥行きを感じ取る。画面そのものが飛び出すわけではなく、立体感は知覚の側で生じる。
原理は古い。フレデリック・アイブスは、細い縦の短冊状に交互に並べた左右の画像と、不透明な線と透明な線を縦に並べた格子を使い、1901年に立体画像を示して、1903年に米国特許725,567を得たといわれる。同じ考えは、1896年にオーギュスト・ベルティエが先に発表していたが、実用的な成果はなかったとされる[2]。ただしこの経緯は百科事典の記述で、特許の原文は今回読んでいない。
では、100年以上前の原理が、いつから身の回りの製品に入ったのか。次の章では、携帯電話やデジカメへの搭載を見る。
2. けいたい電話や デジカメにも 入っていた
2. 3Dの膜は、携帯電話やデジカメにも入っていた
2. 2002年の携帯電話から2009年のデジカメへ ── 3Dを切りかえる工夫と、見える位置の限界
3Dの まくは、ゲームの きかいが はじめでは ありません。シャープは 2002ねんに、この しくみの 画面を つくりました。パソコンや、ゲームの きかいにも 入りました[3]。
同じ ころの 携帯電話SH251iSにも、3D用の 液晶が 入って いました。ボタンを おすと、ふつうの 画面と 3Dが きりかわります[5]。まくの はたらきを、入れたり きったり できるから です[3]。
2009ねんの ふじフイルムの デジカメ FinePix REAL 3D W1 は、うしろの 画面で 3Dが 見えました[6]。ただし、見える かくどは せまい ようです。ある テストでは、画面から 30センチほどの ところで 見ると、いちばん 立体に 見える、と いわれました[7]。
ITmediaが2010年に報じた内容によると、シャープは2002年に視差バリア方式の裸眼立体視ディスプレイを実用化し、パソコンやパチスロ機などに搭載しました。ただし当時のものは、画面が暗く、細かさも足りず、2つの像が混ざる二重像(クロストーク)も出やすいという課題がありました[3]。
同じ頃のシャープ製携帯電話SH251iSには、通常の液晶に独自のスイッチ液晶を組み合わせた3D対応画面が載りました。ボタンで2Dと3Dを切り替えられます[5]。2010年にシャープが発表した3D液晶も、膜をオンにすると3D、オフにすると通常の2D表示になる構造でした[3]。膜の「すきま」の働きを電気で切り替えられるから、文字が読みにくい3Dを、使わないときだけ止められます。
2009年発売の富士フイルムのデジカメFinePix REAL 3D W1は、背面の2.8型液晶で裸眼の立体視ができました。左右の目に入る光を別々に制御する方式です[6]。レビューでは、3Dに見える角度は通常の液晶よりかなり狭く、画面から約30cmで最も立体的に見えると評されました[7]。30cmはレビューを書いた人の感想で、仕様の数字ではありません。
では、この「すきま」の向きを少し変えると、どんな使い方が生まれるのか。次は、目の代わりに座席を左右に置いてみます。
3DSの前に、視差バリアは何に載ったのか。ITmediaの2010年の記事によると、シャープは2002年に視差バリア方式の裸眼立体視ディスプレイを実用化し、PCやパチスロ機などに搭載した。ただし旧来品は、輝度と精細度が低く、クロストーク(二重像)が出やすいという課題を抱えていた[3]。
携帯電話では、シャープ製SH251iS(2002年ごろの発売と考えられる)が、従来のTFTカラー液晶に独自のスイッチ液晶を組み合わせ、ボタンで2Dと3Dを切り替えた[5]。スイッチ式は、バリアを電気的にオンオフできることを意味する。2010年のシャープの3D液晶も、バリアをオンにすれば3D、オフにすれば2D表示になる[3]。バリアを置くと画質が落ちる以上、3Dが要らない場面で止められることは、実用上の利点になる。
デジカメでは、2009年8月発売の富士フイルムFinePix REAL 3D W1が、背面2.8型液晶で裸眼立体視を実現した。左右の目に入る光を別々に制御する方式と紹介されたもので[6]、視差バリアと同じ原理の説明にとどまり、この液晶を視差バリアそのものと断定する資料は、今回の範囲にはない。レビューは、3Dに見える視野角が通常の液晶よりかなり狭く、約30cmの距離で最も立体的に見えると述べる[7]。数値は評者の所感で、仕様ではない。
見える位置が限られるのは、膜のすきまが、画面の点と目の位置の関係で決まるためだ。それなら、2つの像を届ける先を「目」から「席」に変えれば、別の用途になるのではないか。
3. 左右の 目を、左右の せきに おきかえる
3. 左右の目を左右の座席に置きかえると、何ができるのか
3. デュアルビュー液晶 ── 「目」を「席」に置きかえた2005年のカーナビ
目と 目の あいだは、とても ちかい もの です。では、運転せきと 助手せきなら どうでしょう。2人は ずっと はなれて いるので、まくの すきまを ちがう 向きに 使えば、右の 人と 左の 人に、ちがう えを 見せられる はずです。
シャープは、この かんがえで「デュアルビュー液晶」を つくりました。見る かくどに よって、ちがう えいぞうを 出せる 画面です。つかい道には、カーナビ(運転せきと 助手せきで ちがう 画面)や、テレビ、パソコン、お店の かんばんが 考えられました[4]。
2005ねん9月には、この はたらきを もつ カーナビ「ECLIPSE DUAL AVN」が 売られました。トヨタの アルファードの 一部の 車にも、はじめから ついて いたと いいます[8]。
ここで つかうのは、目の あいだでは なく、運転せきと 助手せきから 見る 向きの ちがいです。
座席の間は、目と目の間よりずっと広くなります。それなら、膜の「すきま」が光を送る向きを変えれば、右側の人と左側の人に別の絵を届けられるはずです。
この考えでシャープが開発したのが、デュアルビュー液晶です。バリアで光を左右に分け、見る角度によってちがう映像を出せます。用途には、カーナビ(運転席と助手席で別の表示)、テレビ、PCモニター、ノートPC、デジタル看板などが挙げられていました。左、右、中央の3方向に分けるトリプルビューも提案されています[4]。
MONOistの記事によると、2005年9月には、旧富士通テン(現デンソーテン)が、運転席と助手席で別々の映像を見られる「デュアルディスプレイ機能」つきのカーナビ「ECLIPSE DUAL AVN」を発売しました。トヨタ・アルファードの特別仕様車でも、純正ナビとして採用されました[8]。
裸眼3Dで「右目と左目」に分けていたものを、「右の席と左の席」に分けただけで、膜の仕組みは同じ。それでも、使う人にとっては、まったくちがう道具になりました。
視差バリアで左右の目に別の絵を届けられるなら、左右の座席にも届けられるのではないか。シャープはこの発想で、バリアにより光を左右に分け、視聴する角度で異なる映像を出すデュアルビュー液晶を開発した。想定用途は、カーナビ(運転席と助手席で別表示)、テレビ、PCモニター、ノートPC、デジタル看板などで、左・右・中央に分けるトリプルビューも提案された[4]。
この液晶を使った製品が、MONOistの記事によれば、2005年9月に旧富士通テン(現デンソーテン)が発売したカーナビ「ECLIPSE DUAL AVN」だ。「デュアルディスプレイ機能」により、運転席と助手席で異なる映像を見ることができ、トヨタ・アルファードの特別仕様車でも純正ナビとして採用された[8]。
目から席への置きかえで変わったのは、2つの像を届ける相手の位置だけだ。両目の間隔より座席の間隔のほうがずっと広いので、バリアが光を送り分ける向きの差も、3Dより大きく取れると考えられる。ただしこれは筆者の推論で、資料に書かれた設計の説明ではない。
これほど便利に見える機能は、なぜ広く使われなかったのか。技術者の言葉が、その手がかりになる。
4. 画面の 点が 半分に なると、なにが こまるのか
4. 画面の細かさが半分になると、何が困るのか
4. 画素の交互配置と解像度 ── 横方向の画素が半分になる計算
画面は、小さな 点が たくさん ならんで できて います。このカーナビでは、運転せき用の 点と 助手せき用の 点を、1つずつ ならべて いました[8]。
たとえば、よこに 100この 点が ならぶ 画面を 考えます。これを 運転せきと 助手せきで わけると、それぞれ 50こ ずつ。えは あらく なります。ただし これは 考えやすい ように 作った 数字で、本当の カーナビの 数では ありません。
シャープの ぎじゅつしゃは、「えの 点の 数が 十分では なかった」と ふり返って います。この はたらきは、そのあと 広く つかわれる ことは ありませんでした[8]。
画面は、画素という小さな点が並んでできています。デュアルディスプレイ機能では、運転席向けの画素と助手席向けの画素を交互に並べるので、それぞれの席から見える画素の数は、半分に落ちます[8]。
たとえば、横に1920個の画素がある画面なら、それぞれの席に届くのは、横方向に約960個です(これは計算のための仮の数字で、実際の製品の数ではありません)。細かい文字の地図は、画面が荒くなると読みにくくなります。
シャープのベテラン技術者は、当時を「画素数が十分ではなかった」と振り返ります。この機能は、その後定着しませんでした[8]。もちろん、画素数だけが理由だったとは、この資料からは言えません。
3Dの場合も事情は同じで、片目に届く横方向の画素が半分になります。見える位置も、決まった場所に限られます[3]。
では、この弱点を抱えた機能が、約20年後にもう一度現れたのはなぜでしょうか。
視差バリアの代償は、画素の使い方に表れる。デュアルディスプレイ機能は、運転席向けと助手席向けの画素を交互に並べて実現するため、各席に届く画素数は半分に落ちる[8]。たとえば横1920画素の画面なら、各席に約960画素(1920÷2)が届く計算だ。これは仮の数値で、実際の製品の仕様ではない。
シャープの技術者は「画素数が十分ではなかった」と回想し、この機能はその後定着しなかった[8]。ただしこの資料は回想と結果を並べるもので、画素の少なさだけが原因だと断定してはいない。旧来の3D画面にも、輝度や精細度の低さ、クロストークという課題があった[3]。バリアで光を左右に分ける以上、明るさや見える位置に制約が出る。
弱点がはっきりしていたのに、なぜ20年後に同じ方式へ戻る必要があったのか。次の章で、2024年の発表を読む。
5. 20年ごに、なぜ また 出てきたのか
5. 約20年後の2024年、同じ仕組みで何が変わったのか
5. 2024年のJDI「2ビジョンディスプレイ」 ── 2005年と同じ方式、変えたところ
2024ねん8月、ジャパンディスプレイ(JDI)が、新しい 車の 画面を 発表しました。1つの 画面で、運転せきと 助手せきに ちがう えを 見せられます。左右から さわる 手の ちがいも 分かる ようです[9]。
左から 見える えと 右から 見える えの 点を、こうごに ならべる ところは、2005ねんと おなじです[9]。ちがうのは 2つの えが まざる ことを おさえる くふうです。とくべつな 部品で ようすを しらべて なおす ことで、はっきり 見せると いいます[9]。
1まいに できれば、画面を 2まい 用意する より、お金の ことでも かたちの ことでも とくだ、と JDIは 考えて います[9]。
MONOistの報道によると、2024年8月2日、ジャパンディスプレイ(JDI)は、1つのディスプレイで運転席と助手席に別々の映像を見せ、左右からのタッチ操作も区別できる車載用の「2ビジョンディスプレイ」を発表しました。左右の画素を交互に並べる点は、2005年と同じです[9]。
変わったところもあります。2つの像が混ざって見える「クロストーク」を、専用のASIC(特定の用途のための回路)で発生状況を解析し、補正して抑えます。1枚のパネルの中にバリアを作る工程も見直して、高い精細さを確保したといいます[9]。2枚の画面を1枚にまとめられるので、コストやデザインの面で利点がある、というのがJDIの説明です[9]。
発表時の計画では、量産は2025年にも始める予定でした。有機ELへの対応は、2026〜2027年をめどにするとされていました[9]。実際に量産が始まったかどうかは、ここで使った資料の範囲では分かりません。
2024年8月2日に、ジャパンディスプレイ(JDI)が車載用の「2ビジョンディスプレイ」を発表した。1つのディスプレイで運転席と助手席に別々の映像を見せ、左右からのタッチ操作も識別できる。左右の画素を交互に並べる点は、2005年のデュアルディスプレイ機能と同じだ[9]。つまり原理は変わっていない。
では、何を変えて再挑戦したのか。JDIは、2つの像が混ざるクロストークを、専用ASICで発生状況を解析・補正して抑え、1枚のパネル内にバリアを作る工程を刷新して高精細さも確保したと説明する。2枚のディスプレイを1枚にできるので、コスト・デザイン面の利点も挙げている[9][8]。これらは製品発表と報道にもとづく説明で、性能の実測値は資料に示されていない。
発表時の計画は、量産が2025年にも、有機EL化が2026〜2027年をめどというものだった[9]。計画は「予定」であり、実際の量産の開始は、今回使った資料では示されていない。
こうして、同じ膜が、3Dゲーム機から携帯電話、デジカメ、カーナビへ、置く相手を変えて使われてきた流れが見える。この流れの先に、読者が自分で確かめられることは何か。
6. ゆびの すきまで、目ごとの けしきを くらべよう
6. 指のすきまで、目ごとの景色を見くらべる
6. 見る位置で絵が変わる感覚を試す ── 出口と資料の読みどころ
じぶんの 手で、まくの はたらきを たしかめられます。まず、かべの 絵や 時計を、はなれた ところから 見ます。つぎに、手を ひろげて 目の まえに かざし、ゆびの すきまから 見ます。
ひだりの 目だけ つむって、みぎの 目だけで 見ます。つぎに、ひだりの 目だけで 見ます。見える ものが ちがいます。つぎに、あたまを 少し ずらしながら 見て みましょう。
安全の ため、手を ぶつけない ように、まわりに ものが ない ところで しましょう。電気の いらない ためしです。
ただし、3Dの まくは 目に 見えない ほど 細かい すきまが ならんで います。ゆびの すきまは 大きいので、仕組みを 体で 感じる ための まねです。
指のすきまは、すきまのある膜の大きな代わりになります。壁の時計や絵を、少し離れて見ます。次に、手を広げて目の前にかざし、指のすきまから見ます。
片目ずつ閉じて、すきまから何が見えるかを比べます。見える部分がちがえば、「目ごとに別の絵が届く」というバリアの考え方を、体で感じられます。頭を少し動かすと、見える部分がどう変わるかも確かめてみてください。
安全のため、手が何かにぶつからない、周りに物のない場所で行ってください。実際の膜は、肉眼では見えないほど細かいすきまが並んでいます。指のすきまとは大きさが全然ちがうので、あくまで仕組みの感覚をつかむための真似です。
読みたくなったら、任天堂の「3Dのしくみ」[1]、シャープのデュアルビュー液晶の紹介[4]、MONOistの記事[8][9]が、日本語で読めます。2005年の機能が20年後にどう語られたかを、読み比べると発見があります。
見る位置で別の絵が見える感覚は、指のすきまで試せる。壁の時計を、手を広げて目の前にかざし、指のすきまから見て、左目だけ、右目だけと切り替えて比べる。見える範囲がちがうことは、バリアの働きと同じ向きの現象だ。手が物にぶつからない場所で行う。実際の膜は肉眼では見えないほど細かい周期で、指のすきまとは桁がちがう。
資料を読むなら、視差バリアの基本は任天堂「3Dのしくみ」[1]、デュアルビューの用途はシャープの技術紹介[4]、2005年と2024年の比較はMONOistの2本[8][9]が日本語で読める。アイブスの1901年の発表[2]は百科事典の記述にとどまるので、原典(特許公報など)に当たる余地がある。また、2ビジョンディスプレイの量産がその後どうなったかは、今回の資料の範囲外の、調べる価値のある問いだ。
しらべた もとの じょうほう
参考にした情報源
参考にした情報源と、その使い方
出典について:任天堂・シャープ・ジャパンディスプレイなどの発表、ITmedia・MONOist・Watchの記事、Wikipediaを使った。何に使ったかは項目の最後に書いている。
- 任天堂「ギモン解決!コーナー 3Dのしくみ」。https://www.nintendo.co.jp/kids/151216/about3d/ (視差バリアの基本的な仕組みについて)
- Frederic Eugene Ives(Wikipedia)。https://en.wikipedia.org/wiki/Frederic_Eugene_Ives (原理の発表と特許の経緯について。二次資料)
- ITmedia「シャープのタッチパネル対応3D液晶」(2010年)。https://www.itmedia.co.jp/news/article/1004/02/1100402070/ (2002年の実用化、課題、2D/3Dの切りかえについて)
- シャープ「デュアルビュー液晶」。https://jp.sharp/products/lcd/tech/dualview.html (見る角度で別の映像を出す技術と用途について)
- ケータイ Watch(SH251iS紹介記事)。https://k-tai.watch.impress.co.jp/cda/article/mobile_catchup/12241.html (3D対応液晶つきの携帯電話について)
- ITmedia「裸眼で3Dを楽しめるデジカメ FinePix REAL 3D W1」。https://www.itmedia.co.jp/news/article/0907/22/1090722061/ (発売時期と背面液晶の方式について)
- デジカメ Watch「FinePix REAL 3D W1」レビュー。https://dc.watch.impress.co.jp/docs/review/newproduct/311510.html (3Dに見える角度と距離の評価について)
- MONOist「20年越しに復活したテクノロジー」(2025年1月15日)。https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/2501/15/news135.html (2005年のカーナビと画素数の問題について)
- MONOist「助手席と運転席に異なる映像を見せるディスプレイ」(2024年8月5日)。https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/2408/05/news115.html (2024年のJDIの発表について)
なおした ところ
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