JP7127415B2 - virtual image display - Google Patents
virtual image display Download PDFInfo
- Publication number
- JP7127415B2 JP7127415B2 JP2018149746A JP2018149746A JP7127415B2 JP 7127415 B2 JP7127415 B2 JP 7127415B2 JP 2018149746 A JP2018149746 A JP 2018149746A JP 2018149746 A JP2018149746 A JP 2018149746A JP 7127415 B2 JP7127415 B2 JP 7127415B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- virtual image
- viewpoint
- image
- image display
- display device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 28
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 3
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 28
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 description 22
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 19
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 description 17
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 7
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 5
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 229920003217 poly(methylsilsesquioxane) Polymers 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000019771 cognition Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
- B60K35/10—Input arrangements, i.e. from user to vehicle, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
- B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
- B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
- B60K35/211—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
- B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
- B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
- B60K35/22—Display screens
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
- B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
- B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
- B60K35/23—Head-up displays [HUD]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
- B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
- B60K35/28—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor characterised by the type of the output information, e.g. video entertainment or vehicle dynamics information; characterised by the purpose of the output information, e.g. for attracting the attention of the driver
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/06—Simple or compound lenses with non-spherical faces with cylindrical or toric faces
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Instrument Panels (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Description
この明細書による開示は、虚像表示装置に関する。 The disclosure according to this specification relates to a virtual image display device.
従来、虚像表示装置が知られている。特許文献1に開示の虚像表示装置において、投射部は、左眼用画像及び右眼用画像を交互に配列された立体視用画像を表示している。そして、視差バリアは、左眼用画像が観察者の左眼に入射するようにし、右眼用画像が観察者の右眼に入射するようにしている。
Conventionally, a virtual image display device is known. In the virtual image display device disclosed in
しかしながら、特許文献1では、虚像の位置と立体映像の表示位置とが不一致となっている。これにより、観察者のピントぼけによる立体映像の解像度の低下及び当該立体映像の認識時間の遅れ等の問題が発生するので、虚像の立体視における視認性が十分に良好ではなかった。
However, in
開示されるひとつの目的は、虚像の立体視における高い視認性を実現した虚像表示装置を提供することにある。 One object of the disclosure is to provide a virtual image display device that achieves high visibility in stereoscopic viewing of a virtual image.
ここに開示された態様は、表示光を投影部(3a)に反射させることにより、視認領域(EB)から視認可能な虚像を表示するように構成された虚像表示装置であって、
互いに配列された複数の視点分割素子(21,221,321)を有し、視認領域において複数の視点(VP)が配列されるように、各視点分割素子が視点を分割する視点分割部(20,220,320)と、
視点分割部を透過する表示光を発する画面(13a)を有し、各視点分割素子に個別に対応する画面上の各領域(CGA)において、各視点と対応付けられた視差画像を表示する視差画像表示部(12)と、を備え、
視点分割部の虚像(VI1)における視点分割素子の配列のピッチをPdとし、視認領域の視点の配列の間隔をPeとし、視認領域から視点分割部の虚像までの距離をLとすると、下記の数1に示される数式
が成立する。 The aspect disclosed here is a virtual image display device configured to display a virtual image visible from a viewing area (EB) by reflecting display light to a projection unit (3a),
A viewpoint dividing unit (20) having a plurality of viewpoint dividing elements (21, 221, 321) arranged with each other, each viewpoint dividing element dividing a viewpoint so that a plurality of viewpoints (VP) are arranged in a visible region. , 220, 320) and
Parallax for displaying a parallax image associated with each viewpoint in each area (CGA) on the screen that individually corresponds to each viewpoint dividing element, and has a screen (13a) that emits display light that passes through the viewpoint dividing section. an image display unit (12),
Let Pd be the pitch of the arrangement of the viewpoint dividing elements in the virtual image (VI1) of the viewpoint dividing portion, Pe be the interval of the arrangement of viewpoints in the visible region, and L be the distance from the visual region to the virtual image of the viewpoint dividing portion. The formula shown in
holds.
このような態様によると、この不等式を成立させたことにより、5mよりも近い距離での通常の眼の調節において、視点分割部によって分割され、視認領域に配列された複数の視点のうち、観察者の1つの眼球の瞳孔に入る2つないし3つの視点間の位相の整合が回避される。そうすると、観察者の眼球と実質的に共役の関係にある立体映像の表示位置において、各視点に到達する表示光の光線を、逆向きに延長した仮想の光線は、ばらけるように構成される。すなわち、1つの瞳孔に入る各視点の表示位置が互いにずれるようになるので、観察者が実質的に認識する画素数が各視点に応じて確保される。したがって、立体映像の解像度を高くすることができる。以上により、虚像の立体視における高い視認性を実現することが可能となる。 According to this aspect, by establishing this inequality, in normal eye accommodation at a distance shorter than 5 m, among the plurality of viewpoints divided by the viewpoint dividing unit and arranged in the visual recognition area, the observation Phase matching between two or three viewpoints entering the pupil of one eye of a person is avoided. Then, at the display position of the stereoscopic image that is substantially conjugate with the eyeball of the observer, the virtual light rays obtained by extending the light rays of the display light reaching each viewpoint in the opposite direction are arranged to be dispersed. . That is, since the display positions of the viewpoints within one pupil are shifted from each other, the number of pixels that the observer can substantially recognize is ensured according to each viewpoint. Therefore, the resolution of stereoscopic video can be increased. As described above, it is possible to realize high visibility in stereoscopic vision of a virtual image.
なお、括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。 It should be noted that the reference numerals in parentheses exemplarily indicate the correspondence with the portions of the embodiment described later, and are not intended to limit the technical scope.
以下、複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。 A plurality of embodiments will be described below with reference to the drawings. Note that redundant description may be omitted by assigning the same reference numerals to corresponding components in each embodiment. When only a part of the configuration is described in each embodiment, the configurations of other embodiments previously described can be applied to other portions of the configuration. In addition, not only the combinations of the configurations specified in the description of each embodiment, but also the configurations of a plurality of embodiments can be partially combined even if they are not specified unless there is a particular problem with the combination. .
(第1実施形態)
図1に示すように、本開示の第1実施形態による虚像表示装置は、車両1に用いられ、当該車両1のインストルメントパネル2内に収容されることにより、当該車両1に搭載されているヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置)100となっている。HUD装置100は、車両1のウインドシールド3に設定された投影部3aへ画像を投影することにより、観察者としての乗員により視認可能な虚像を表示する。すなわち、投影部3aにて反射される画像の表示光が、車両1の室内に設けられた視認領域EBに到達することにより、視認領域EBに眼球5が位置する乗員が当該表示光を虚像として知覚する。後に詳述するが、本実施形態において乗員は、虚像によって認識可能となった立体映像SIを認識することとなる。そして、乗員は、立体映像SIによって各種情報を認識することができる。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1 , the virtual image display device according to the first embodiment of the present disclosure is used in a
表示される各種情報としては、例えば車両1の速度、燃料残量等の車両1の状態を示す情報、又は視界補助情報、道路情報等のナビゲーション情報が挙げられる。
Examples of the displayed information include information indicating the state of the
以下において、特に断り書きがない限り、前方、後方、前後方向、上方、下方、上下方向、左方、右方、及び左右方向の表記は、水平面HP上の車両1を基準として記載される。
Hereinafter, unless otherwise specified, forward, rearward, longitudinal, upward, downward, vertical, leftward, rightward, and lateral directions are described with reference to the
車両1のウインドシールド3は、例えばガラスないしは合成樹脂により透光性の板状に形成され、インストルメントパネル2よりも上方に配置されている。ウインドシールド3は、後方へ向かう程、インストルメントパネル2から離間するように、傾斜して配置されている。ウインドシールド3は、表示光が投影される投影部3aを、滑らかな凹状湾曲を呈する曲面状に形成している。表示光の投影部3aへの入射角は、20°以上90°未満に設定されることが多く、例えば65°に設定される。
A
なお、投影部3aは、ウインドシールド3に設けられていなくてもよい。例えば車両1と別体となっているコンバイナを車両1内に設置して、当該コンバイナに投影部3aが設けられていてもよい。
Note that the
視認領域EBは、HUD装置100により表示される虚像が所定の規格(例えば虚像を所定の輝度以上で視認できる)を満たすように視認可能となる空間領域であって、アイボックスとも称される。視認領域EBは、典型的には、車両1に設定されたアイリプスと重なるように設定される。アイリプスは、座席4に着座した乗員のアイポイント(すなわち眼球5の位置)の空間分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、楕円体状に設定されている。すなわち、視認領域EBは、投影部3aよりも後方の空間に設定されている。
The visible region EB is a spatial region where the virtual image displayed by the
このようなHUD装置100の具体的構成を、図2,3も用いて、以下に説明する。HUD装置100は、ハウジング10、視差画像表示部12、レンチキュラレンズ20、画像制御部30等により構成されている。
A specific configuration of such a
ハウジング10は、例えば合成樹脂ないしは金属により、遮光性を有する中空形状に形成され、視差画像表示部12及びレンチキュラレンズ20を収容している。ハウジング10は、投影部3aと対向するように、上方に対して光学的に開口する窓部10aを、形成している。窓部10aは、透光性ないしは半透光性を有する防塵シート10bによって塞がれている。
The
視差画像表示部12は、ハウジング10において比較的下方に設置されている。本実施形態の視差画像表示部12は、液晶表示器となっている。視差画像表示部12は、画像表示パネル13及びバックライト14を有し、例えば箱状のケーシングにこれらを収容して形成されている。バックライト14には、いわゆるエッジ型のバックライト、直下型のバックライト等、種々の構成が採用され得る。
The parallax
画像表示パネル13は、画像を実像表示する平板状の表示素子である。本実施形態では、画像表示パネル13として、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、TFT)を用いたTFT液晶パネルであって、2次元方向に配列された複数の画素により表示画面13aを形成するアクティブマトリクス型の透過型液晶パネルが採用されている。
The
画像表示パネル13は、長手方向及び短手方向を有する矩形状を呈している。画素が長手方向及び短手方向に沿って配列されることで、表示画面13aもまた矩形状を呈している。
The
画像表示パネル13には、一対の偏光板及び当該一対の偏光板に挟まれた液晶層等が積層されている。一対の偏光板はその偏光軸を互いに実質直交するように配置されている。液晶層では、画素毎の電圧印加により、印加電圧に応じて液晶層を透過する光の偏光方向を回転させることが可能となっている。こうして、表示画素毎に、表示画面側の偏光板を透過する光の透過率を制御することが可能となっている。
The
したがって、画像表示パネル13は、バックライト14側の表面である照明対象面を当該バックライト14により照明され、画素毎の透過率が制御されることで、表示画面13aに画像を表示することが可能となっている。隣り合う画素には、互いに異なる色のカラーフィルタ(例えば赤、緑及び青)が設けられており、これらの組み合わせにより、様々な色が表現されるようになっている。
Therefore, the
表示画面13aは、その長手方向が左右方向に沿うように配置され、上方のウインドシールド3側を向いていることにより、表示光は、各画素から上方へと射出されるように発光する。
The display screen 13a is arranged so that its longitudinal direction extends in the left-right direction and faces the
レンチキュラレンズ20は、例えばガラスないしは合成樹脂により形成され、透光性を有している。レンチキュラレンズ20は、複数のシリンドリカルレンズ21が配列された板状に形成されている。レンチキュラレンズ20は、表示光の光路上に配置され、例えば表示画面13aに接するように配置されていることで、画像表示パネル13と一体的に構成されている。
The
レンチキュラレンズ20は、表示光が投影部3aに投影されることに伴って、投影部3aを挟んで視認領域EBとは反対側、すなわちウインドシールド3よりも前方の車外の空間に、当該レンチキュラレンズ20の虚像VI1を形成する。このレンチキュラレンズ20の虚像VI1は、表示光が結像されて認識される映像とは別物である。このレンチキュラレンズ20の虚像VI1は、仮に視差画像表示部12の電源をオフにすると共にレンチキュラレンズ20が例えば太陽光等の外光に十分に照明されていれば、視認領域EBからレンチキュラレンズ20の形状を写した像として実際に確認できる可能性はあるが、そうでなければ、表示光による立体映像SIとの輝度コントラストの影響により直接的な確認は困難である。
As the display light is projected onto the
シリンドリカルレンズ21は、レンチキュラレンズ20の虚像VI1において、上下方向に沿って延伸するように配置される。上述のように傾斜する投影部3aでの反射によって、レンチキュラレンズ20の虚像VI1が形成されるので、実体物としてのシリンドリカルレンズ21は、前後方向に沿って延伸する。実体物としてのシリンドリカルレンズ21の配列方向は、左右方向に沿っており、虚像VI1に映るシリンドリカルレンズ21の配列方向も、左右方向に沿っている。なお、図2では、シリンドリカルレンズ21のうち一部にのみ符号が付されている。
The
シリンドリカルレンズ21の配列のピッチは、レンチキュラレンズ20の虚像VI1において、均等化されるように、より好ましくは均等なピッチとなるように形成されている。すなわち、実体物としてのシリンドリカルレンズ21の配列のピッチは、投影部3aの曲面形状を考慮して、変調している。より詳細に、投影部3aでの表示光の反射を原因としてレンチキュラレンズ20の虚像VI1にて生じ得る歪曲収差を考慮して、実体物のシリンドリカルレンズ21の配列のピッチが、例えばレンチキュラレンズ20の中央部から左右に向かう程大きくなるように、予め設定されている。なお、本実施形態の「均等化」とは、実体物のシリンドリカルレンズ21のピッチを均等にした場合の虚像VI1でのピッチPdの乱れに対して、当該乱れが小さくなるように改善が図られていることを意味する。
The pitch of the arrangement of the
図3に示すように、各シリンドリカルレンズ21は、例えば、表示画面13a側の面21aを、レンチキュラレンズ20全体に共通の平面状に形成し、反対側の面21bを、その配列方向を含む縦断面において湾曲する凸シリンドリカル面状に形成している。
As shown in FIG. 3, each
そして、面21aと対向する画像表示パネル13の表示画面13a上には、各シリンドリカルレンズ21に対して個別に対応する対向画像領域CGAが設定されている。各対向画像領域CGAは、各々対をなすシリンドリカルレンズ21と対向する領域として仮想的に(換言すると画像制御上の仮想領域として)設定されている。本実施形態において、各対向画像領域CGAは、シリンドリカルレンズ21の延伸方向に沿った方向を長手方向とし、シリンドリカルレンズ21の配列方向を短手方向とした細長い矩形状の領域となっている。シリンドリカルレンズ21は、互いに重複せずに隙間なく配列されているので、対向画像領域CGAも、互いに重複せずに隙間なく配列されている。
On the display screen 13a of the
各対向画像領域CGAから射出される表示光が、個別に対応するシリンドリカルレンズ21に入射するようになっている。シリンドリカルレンズ21による屈折作用によって、同一の対向画像領域CGAに属し、配列方向に互いにずれた位置の各画素から射出される各表示光は、レンチキュラレンズ20を透過することに伴って、配列方向を含む縦断面において互いに異なる方向へ屈折されることとなる。
The display light emitted from each counter image area CGA is made incident on the corresponding
なお、レンチキュラレンズ20の各シリンドリカルレンズ21は、表示画面13aの虚像VI2を視認領域EBから3m以上かつ5m以下の距離に結像させるように、表示画面13aの虚像VI2の結像位置を調整する光学パワーを有していることが好ましい。
Each
図4に示す画像制御部30は、いわゆるコンピュータであり、少なくとも1つのプロセッサ、メモリ、入出力インターフェースを含む電子回路を主体として構成されている。プロセッサは、メモリに記憶されているコンピュータプログラムを実行する演算回路である。メモリ装置は、例えば半導体メモリ等によって提供され、プロセッサによって読み取り可能なコンピュータプログラム及びデータを非一時的に格納するための非遷移的実体的記憶媒体である。
The
画像制御部30は、視差画像表示部12と通信可能に接続されており、表示画面13aに表示される画像を制御する。加えて、画像制御部30は、通信を用いた電気信号の入力によって、車両1からの各種情報を取得可能に構成されている。なお、画像制御部30と各要素との間の通信は、有線通信、無線通信を問わず各種の好適な通信方式が採用され得る。
The
画像制御部30は、機能ブロックとして、視差画像制御部31及びフィードバック制御部32を有している。視差画像制御部31は、表示画面13aの各対向画像領域CGAを仮想的に設定し、さらに各対向画像領域CGAをシリンドリカルレンズ21の配列方向に分割した細切りの視差画像領域PGAを仮想的に設定した上で、表示画面13aに表示される画像を制御する。同一の対向画像領域CGAに属する視差画像領域PGAは、典型的には、乗員の眼球5が位置することとなる視認領域EBに設定される視点VPの全数と同数となるように、設けられる。なお、図3は、図の視認性の観点から、視差画像領域PGAの分割数を実際よりも少なくして記載されている。
The
同一の対向画像領域CGAに属する各視差画像領域PGAでは、視認領域EBに設定される各視点と個別に対応付けられた視差画像が表示される。隣り合う視差画像領域PGAでは、視認領域EBにおいて隣り合う2視点の間隔(以下、視点間隔Peという)分の視差を表現するような視差画像が表示される。各視差画像領域PGAに表示された各視差画像からの表示光が、シリンドリカルレンズ21において互いに異なる方向へ屈折されることにより、その後の投影部3aでの反射を経て、視認領域EBにおいて個別に対応する視点VPの位置に到達する。
In each parallax image area PGA belonging to the same opposing image area CGA, a parallax image individually associated with each viewpoint set in the visual recognition area EB is displayed. In the adjacent parallax image area PGA, a parallax image is displayed that expresses a parallax corresponding to the distance between two adjacent viewpoints (hereinafter referred to as viewpoint distance Pe ) in the visual recognition area EB. The display light from each parallax image displayed in each parallax image area PGA is refracted in mutually different directions by the
こうした視差画像が、各対向画像領域CGAにおいて同様に表示されることにより、1つの視点VPに対して、各対向画像領域CGA内の1つの視差画像が個別に対応している。すなわち、1つの視点VPに対して、異なる対向画像領域CGAに属する複数の視差画像が対応している。より詳細には、1つの視点VPには、各シリンドリカルレンズ21を経由した所定の視差画像からの表示光がそれぞれ到達するようになっている。
Such parallax images are similarly displayed in each opposing image area CGA, so that one parallax image in each opposing image area CGA individually corresponds to one viewpoint VP. That is, a plurality of parallax images belonging to different opposing image areas CGA correspond to one viewpoint VP. More specifically, display light from a predetermined parallax image via each
したがって、レンチキュラレンズ20は、視点分割素子としてのシリンドリカルレンズ21によって視認領域EBにおける視点VPを複数に分割する視点分割部として機能する。レンチキュラレンズ20において、視点分割素子を構成するシリンドリカルレンズ21は、レンチキュラレンズ20の虚像VI1において左右方向に配列されているので、視認領域EBにおける視点VPも、左右方向に配列されたものとなる。
Therefore, the
なお、シリンドリカルレンズ21により分割される視点VPは、「点」と表現しているが、視点分割素子としてのシリンドリカルレンズ21を1方向に配列した本実施形態においては、厳密には、シリンドリカルレンズ21の延伸方向に対応する上下方向に延伸する「線」状に設定される。このため、本実施形態の視点VPは、形状としての「点」というよりは、視るための「位置」を意味している。なお、図2,5では、視点VPのうち一部が模式的に示されている。
The viewpoint VP divided by the
視認領域EBにおける視点VPの分割によって、例えば1つの眼球5の瞳孔に対して複数の視点VPが重なれば、これら複数の視点VPから視認される視差画像の間で生じさせられる視差が乗員の認識に影響する。また、例えば右眼に重なる視点VPと、左眼に重なる視点VPとが異なれば、右眼に重なる視点VPから視認される視差画像と、左眼に重なる視点VPから視認される視差画像との間で生じさせられる視差が乗員の認識に影響する。
If, for example, a plurality of viewpoints VP overlap with the pupil of one
こうした視差の影響を受け、図5に示すように、表示光によって乗員に認識される映像は、視差画像表示部12の虚像VI2そのものというよりは、視差画像表示部12の虚像VI2とは異なる距離に浮かび上がる立体映像SIとなる。この立体映像SIと乗員の眼球5とが共役の関係になる。
Due to the influence of such parallax, as shown in FIG. 5, the image recognized by the occupant by the display light is not the virtual image VI2 itself of the parallax
本実施形態では、乗員の1つの眼球5の瞳孔に複数の視点VPを入れるために、視点間隔Peが乗員の瞳孔径以下、好ましくは瞳孔径の半分以下となるように設定されている。すなわち、最低でも、右眼の眼球5に2つ以上の視点VP、左眼の眼球5に2つ以上の視点VPが設定される。このため、本実施形態における視点VPの分割数は、最低でも4つ以上であり、実際的には視認領域EBに多数の視点VPが設定される。
In this embodiment, the viewpoint interval Pe is set to be equal to or less than the occupant's pupil diameter, preferably less than half the pupil diameter, in order to put a plurality of viewpoints VP in the pupil of one
視点間隔Peを適切に設定することにより、レンチキュラレンズ20の虚像VI1とは異なる位置(例えば視認領域EBを基準として虚像VI1よりも遠方)で、各視点VPに入射する表示光の光線が散る(ばらける)ようになる。立体映像SIの表示位置にて各視点VPに対応する光線がばらけるようにすることで、立体映像SIを視認する乗員に画素数が増えたように認識させることができるため、立体映像SIの解像度が高く認識されるようになる。 By appropriately setting the viewpoint interval Pe , the rays of the display light incident on each viewpoint VP are scattered at positions different from the virtual image VI1 of the lenticular lens 20 (for example, farther than the virtual image VI1 with respect to the visual recognition area EB). (split apart). By separating the light beams corresponding to each viewpoint VP at the display position of the stereoscopic image SI, it is possible for the passenger viewing the stereoscopic image SI to perceive that the number of pixels has increased. Higher resolution will be recognized.
そして、立体映像SIの表示距離(すなわち視認領域EBから立体映像SIまでの距離)をZとすると、表示距離Zにおける表示光の光線の分布は、乗員の眼の調節がZに合焦されていると仮定すると、以下の数式2で表される。
数式2において、Pdはレンチキュラレンズ20の虚像VI1におけるシリンドリカルレンズ21の配列のピッチ、Lは視認領域EBからレンチキュラレンズ20の虚像VI1までの距離、mは1つの瞳孔に入る視点数、θは視野角、PSFは回折作用を考慮するための点像分布関数、gは視差画像表示部12の虚像VI2における画素1ピクセルの発光幅、nはレンチキュラレンズ20の要素レンズ(すなわちシリンドリカルレンズ21)の数である。
In
また数式2において、以下の数式3で表される項は、各視点VP間の立体映像SIの表示位置での位相差を表している。
ここで本実施形態では、m=2の条件が設定されている。この条件は、最低2つの視点VPが1つの瞳孔に入ることを意味する。mを大きくし過ぎると、視認領域EB自体が狭くなるため、乗員が頭を少し動かしただけで立体映像SIが視認されなくなってしまうというデメリットが生じる。 Here, in this embodiment, the condition of m=2 is set. This condition means that at least two viewpoints VP enter one pupil. If m is too large, the visual recognition area EB itself becomes narrow, resulting in a demerit that the 3D image SI cannot be visually recognized even if the occupant moves his or her head slightly.
1つの眼球5の瞳孔に入る各視点VPの位相が互いにずれるようにするには、数2で示される位相差の絶対値を、1よりも小さく設定すればよい。仮に、位相差の絶対値が1である場合には、1つの眼球5の瞳孔に入った視点VP間で、位相が一致してしまうため、位相差を1よりも小さく設定すべきである。したがって、以下の数式4の条件が導出される。
また、乗員の眼の調節は、正視の場合、通常、5mよりも近い距離での調節であり、また、運転中では3mよりも近い距離に調節することも少ないことが判っている。このため、3≦Z≦5の範囲において、位相差の絶対値が1より小さくなればよいが、表示距離Zの上限値であるZ=5において、位相差の絶対値が最大となるので、実際には以下の数式5の条件が成立すればよい。
本実施形態では、この数式5を満たすように、視点間隔Pe、ピッチPd、及び距離Lが設定されている。特に本実施形態では、虚像VI1の全幅に対して数式4を充たすように、視点間隔Pe、ピッチPd、及び距離Lが設定されている。
In this embodiment, the viewpoint interval P e , the pitch P d , and the distance L are set so as to satisfy
図6に示すように、表示画面13a上に表示される視差画像の表示光は、幾何光学に基づけば、シリンドリカルレンズ21にて屈折されて、当該シリンドリカルレンズ21の光学パワーに応じた位置に結像される。しかしながら、仮にピッチPdを適切に設定しない場合、シリンドリカルレンズ21の配列が回折格子として機能して、回折作用を受けた表示光は所定の強度分布(図6の視認領域EB側のドットのハッチング部分を参照)に拡がってしまう。そうすると、視差画像にぼけが発生するばかりか、乗員は、虚像VI1自体をより近い位置で結像されているように認識してしまう。通常Lが1m程度に設定されることを考慮すると、ピッチPdは1mm以上に設定されることが好ましい。ただし、以下のようにより厳密な条件も得られる。
As shown in FIG. 6, the display light of the parallax image displayed on the display screen 13a is refracted by the
ここで、視差画像表示部12において、白色を表示(赤、緑及び青の各画素を全て点灯表示)したときの波長の重心位置をλgと定義する。この重心位置λgは、各波長に、当該波長の発光強度を重み付けして得られる値である。この重心位置λgに基づき、以下の数式6が成立することが好ましい。
数式6の左辺は、波長λgのガウシアンビームがFナンバーL/Pdを有している場合の集光位置におけるスポット径を表している。ここでのスポット径とは、光線のピーク強度を1とした際に、光線強度が1/e2となる幅のことである。つまり、数式6はレンチキュラレンズ20から射出した光線が仮に、視認領域EBで集光した際のスポット径が、ピッチPdよりも小さくなることを意味している。この数式6の条件を満足することにより、レンチキュラレンズ20による回折の影響が低減され、レンチキュラレンズ20の光学パワーによって虚像VI2の位置を決定することができる。そのため、適切な光学パワーをレンチキュラレンズ20に設定することにより立体映像SIのぼけが低減される。結局、数式6を変形することにより、レンチキュラレンズ20の虚像VI1におけるシリンドリカルレンズ21の配列のピッチPdの設定条件として、以下の数式7の条件が得られる。
以上のように、視差画像表示部12は、左右方向、すなわち乗員を基準とした水平方向の各視差に対応した視差画像を表示する。視差画像表示部12から射出された表示光は、レンチキュラレンズ20によって、視認領域EBにて左右方向(乗員の水平方向)に並ぶ複数の視点VPを形成するように、導光される。この結果、レンチキュラレンズ20の虚像VI1とは異なる位置に立体映像SIを表示する場合に、左右方向(乗員の水平方向)における運動視差、輻輳、及び両眼視差が当該立体映像SIにおいて担保される。
As described above, the parallax
他方、上下方向、すなわち乗員を基準とした鉛直方向では、フィードバック制御部32によるフィードバック制御によって視差を出すことが可能である。
On the other hand, in the vertical direction, that is, in the vertical direction with respect to the occupant, feedback control by the
フィードバック制御部32は、頭部情報検出部7から、眼球5の位置を検出可能となっている。頭部情報検出部7は、例えば車両1に搭載されたドライバステータスモニタ(以下、DSM)によって実現される。フィードバック制御部32は、取得された乗員の眼球5の位置、特に上下方向(乗員の鉛直方向)の成分に基づいて、各視差画像を補正する。補正された各視差画像は、視差画像制御部31によって表示画面13a上に表示される。ここで、頭部情報検出部7によって検出される乗員の眼球5の位置は、DSMによって撮影した乗員の頭部画像の特徴点認識情報から算出してもいい。サングラスなどを乗員が装着しており、直接的に眼球5の位置を検出できないときは、頭部画像の特徴点から算出した頭部の中心位置情報に、人間の平均的な瞳孔間距離情報を付加して眼球5の位置を検出してもいい。
The
<実施例1>
実施例1では、図7に示されるように、各数値が設定されている。上述のように、視点間隔Peは、乗員の眼球5の瞳孔径以下、好ましくは瞳孔径の半分以下となるように設定されることが好ましいが、実施例1ではPe=700[μm]に設定されている。
<Example 1>
In Example 1, each numerical value is set as shown in FIG. As described above, the viewpoint interval P e is preferably set to be equal to or less than the pupil diameter of the occupant's
瞳孔径は、周囲の環境の明暗により変動があり、また、個人差が存在するが、Pe=700[μm]に設定すると、例えば平均的な瞳孔径である4mmの場合に、乗員の1つの瞳孔に6つの視点VPを入れることができ、周囲が明るくなり瞳孔径が2mmで縮小しても、1つの瞳孔に3つの視点VPを入れることができる。 The pupil diameter fluctuates depending on the brightness and darkness of the surrounding environment, and there are individual differences. Six viewpoints VP can be entered into one pupil, and three viewpoints VP can be entered into one pupil even if the surroundings become brighter and the pupil diameter shrinks to 2 mm.
また、図8には、この実施例1の条件において、立体映像SIの表示距離Zを変化させた場合の各視点VPの光線のばらけ具合がプロットされたグラフが示されている。図8の各実線が1つの視点VPに対応する1ピクセルの位置を示している。ただし、位置は、瞳孔の中心を基準として当該1ピクセルが視認される方向(これを本実施形態では視野角と呼ぶ)によって定義されている。 Also, FIG. 8 shows a graph plotting the spread of light rays at each viewpoint VP when the display distance Z of the stereoscopic image SI is changed under the conditions of the first embodiment. Each solid line in FIG. 8 indicates the position of one pixel corresponding to one viewpoint VP. However, the position is defined by the direction in which the pixel is viewed with respect to the center of the pupil (this is called the viewing angle in this embodiment).
このグラフによれば、3≦Z≦5の範囲において、各実線の位置は、重ならずにばらけている。故に、3≦Z≦5の範囲に表示される立体映像SIの解像度を高くできることがわかる。 According to this graph, in the range of 3≤Z≤5, the positions of the solid lines are scattered without overlapping. Therefore, it can be seen that the resolution of the stereoscopic image SI displayed in the range of 3≦Z≦5 can be increased.
(作用効果)
以上説明した第1実施形態の作用効果を以下に改めて説明する。
(Effect)
The effects of the first embodiment described above will be described again below.
第1実施形態によると、数式5の不等式を成立させたことにより、5mよりも近い距離での通常の眼の調節において、視点分割部としてのレンチキュラレンズ20によって分割され、視認領域EBに配列された複数の視点VPのうち、観察者の1つの眼球5の瞳孔に入る2つないし3つの視点VP間の位相の整合が回避される。そうすると、観察者の眼球5と実質的に共役の関係にある立体映像SIの表示位置において、各視点VPに到達する表示光の光線を、逆向きに延長した仮想の光線は、ばらけるように構成される。すなわち、1つの瞳孔に入る各視点VPの表示位置が互いにずれるようになるので、観察者が実質的に認識する画素数が各視点VPに応じて確保される。したがって、立体映像SIの解像度を高くすることができる。以上により、虚像の立体視における高い視認性を実現することが可能となる。
According to the first embodiment, by establishing the inequality of
また、第1実施形態によれば、Pdを1mm以上にすると、レンチキュラレンズ20の虚像VI1の位置を近く設定しても、上述の数4の条件を容易に成立させることができるので、HUD装置100の光路をコンパクトにまとめることができる。これと共に、視点分割素子としてのシリンドリカルレンズ21による回折の影響が小さくなるため、立体映像SIがぼける現象を抑制することができるので、虚像の立体視における視認性を向上させることができる。
Further, according to the first embodiment, if Pd is set to 1 mm or more, even if the position of the virtual image VI1 of the
また、第1実施形態によれば、数式7の条件を成立させると、シリンドリカルレンズ21のピッチPdが表示光のスポットの回折限界よりも大きくなるので、シリンドリカルレンズ21による回折をより小さくすることができる。このため、立体映像SIがぼける現象を抑制することができるので、虚像の立体視における視認性を向上させることができる。
Further, according to the first embodiment, if the condition of
また、第1実施形態によると、レンチキュラレンズ20の虚像VI1において車両1の上下方向に沿って延伸するシリンドリカルレンズ21が視点分割素子として採用されている。このようにすると、視点VPが車両1の左右方向、換言すると観察者の水平方向に配列されるようになるので、両眼視差を担保することができる。
Further, according to the first embodiment, the
また、第1実施形態によると、HUD装置100は、観察者の眼球5の位置に基づいて、視差画像を補正するフィードバック制御部32を、さらに備える。こうしたフィードバック制御によって、視点VPが車両1の左右方向の一方向に配列された形態において、観察者の眼球5が車両1の上下方向に移動しても、立体映像SIの違和感を低減することができる。
Moreover, according to the first embodiment, the
また、第1実施形態によると、レンチキュラレンズ20の虚像VI1においてシリンドリカルレンズ21のピッチPdが均等化されるように、レンチキュラレンズ20の実体物においてシリンドリカルレンズ21のピッチが変調している。虚像VI1におけるピッチPdが均等化されることにより、虚像VI1のうち広範囲で数式4の不等式を容易に成立させることが可能となるので、立体映像SIの広範囲に亘って、高い解像度を実現することができる。
Further, according to the first embodiment, the pitch of the
また、第1実施形態によると、レンチキュラレンズ20は、視差画像表示部12の虚像VI2を視認領域EBから3m以上かつ5m以下の距離に結像させるように、結像位置を調整する光学パワーを有してもよい。このようにすると、本態様において解像度が高くなる立体映像SIの3≦Z≦5の範囲での表示位置に、視差画像表示部12の虚像VI2の位置を近づけることができるので、立体映像SIの認識時間の遅れも抑制することができる。したがって、虚像の立体視における視認性を格別なものとすることができる。
Further, according to the first embodiment, the
(第2実施形態)
図9に示すように、第2実施形態は第1実施形態の変形例である。第2実施形態について、第1実施形態とは異なる点を中心に説明する。
(Second embodiment)
As shown in FIG. 9, the second embodiment is a modification of the first embodiment. The second embodiment will be described with a focus on points different from the first embodiment.
第2実施形態では、レンチキュラレンズ20に代えて、2次元に(換言すると2方向に)複数のレンズ素子221が2次元方向に配列された板状のマイクロレンズアレイ220が採用されている。マイクロレンズアレイ220は、例えばガラスないしは合成樹脂により形成されて、透光性を有している。表示光の光路上に配置され、例えば表示画面13aに接するように配置されていることで、画像表示パネル13と一体的に構成されている。
In the second embodiment, instead of the
マイクロレンズアレイ220は、第1実施形態と同様に、表示光が投影部3aに投影されることに伴って、投影部3aを挟んで視認領域EBとは反対側、すなわちウインドシールド3よりも前方の車外の空間に、当該マイクロレンズアレイ220の虚像VI1を形成する。
As in the first embodiment, the
複数のレンズ素子221は、マイクロレンズアレイ220の虚像VI1において、上下方向及び左右方向の2方向に沿って、並ぶように配置される。傾斜する投影部3aでの反射によって、マイクロレンズアレイ220の虚像VI1が形成されるので、実体物としてのレンズ素子221は、前後方向及び左右方向の2方向に沿って配列されている。なお、図9では、レンズ素子221の一部にのみ符号が付されている。
The plurality of
レンズ素子221の各方向の配列のピッチは、マイクロレンズアレイ220の虚像VI1において、均等化されるように、より好ましくは均等なピッチとなるように形成されている。すなわち、実体物としてのレンズ素子221の各方向のピッチは、投影部3aの曲面形状を考慮して、変調している。より詳細に、投影部3aでの表示光の反射を原因としてマイクロレンズアレイ220の虚像VI1にて生じ得る歪曲収差を考慮して、実体物のレンズ素子221の配列のピッチが、例えばマイクロレンズアレイ220の中央部から左右方向に行く程大きくなり、中央部から前後方向に行く程大きくなるように、予め設定されている。
The pitch of the arrangement of the
各レンズ素子221は、表示画面13a側の面221aを、マイクロレンズアレイ220全体に共通の平面状に形成し、反対側の面221bを、その配列方向を含む各縦断面において湾曲する凸面状に形成している。この凸面状とは、例えば球面状、回転対称の非球面状、トロイダル面状等の各種形状を意味している。
Each
そして、各レンズ素子221に対して、個別に対応する表示画面13a上の対向画像領域CGAが設定されている。各対向画像領域CGAは、対となるレンズ素子221と対向する領域として仮想的に設定されており、レンズ素子221の外周輪郭に対応した矩形状の領域となっている。そして、視差画像領域PGAは、前後方向及び左右方向の2方向に分割されている。
A corresponding opposing image area CGA on the display screen 13a is set for each
視認領域EBにおける視点VPは、左右方向だけでなく上下方向にも配列される(すなわち2次元に配列される)ようになる。したがって、第1実施形態のようにフィードバック制御部32によって乗員の眼球5の位置を各視差画像にフィードバックしなくても、乗員の水平方向及び鉛直方向の両方向に、視差を生じさせることができる。故に、第2実施形態ではフィードバック制御部32が設けられていない。なお、図9では、上下方向の視点VPの配列の図示が省略されている。
The viewpoints VP in the visual recognition area EB are arranged not only in the horizontal direction but also in the vertical direction (that is, arranged two-dimensionally). Therefore, parallax can be generated in both the horizontal and vertical directions of the occupant without using the
もちろん、第2実施形態では、左右方向及び上下方向の各方向において、マイクロレンズアレイ220の虚像VI1におけるレンズ素子221の配列のピッチPdが数式5の条件を満たすように設定されている。
Of course, in the second embodiment, the pitch Pd of the arrangement of the
以上説明した第2実施形態によると、マイクロレンズアレイ220の虚像VI1において車両1の上下方向及び左右方向に沿って互いに配列されたレンズ素子221が視点分割素子として採用されている。このようにすると、視点VPが車両1の左右方向及び上下方向の2方向、換言すると観察者の水平方向及び鉛直方向に配列されるようになるので、観察者の眼球5の各方向への移動に対しても、立体映像SIの視認性を高く維持することができる。
According to the second embodiment described above, in the virtual image VI1 of the
(第3実施形態)
図10に示すように、第3実施形態は第2実施形態の変形例である。第3実施形態について、第1実施形態とは異なる点を中心に説明する。
(Third Embodiment)
As shown in FIG. 10, the third embodiment is a modification of the second embodiment. The third embodiment will be described with a focus on points different from the first embodiment.
第3実施形態では、実体物のマイクロレンズアレイ320におけるレンズ素子321のピッチは、変調せずに、実質的に等間隔に設定されている。なお、図10では、レンズ素子321の一部にのみ符号が付されている。
In the third embodiment, the pitch of the
そして、第3実施形態では、マイクロレンズアレイ320とは別に、追加レンズ323が設けられている。追加レンズ323は、例えばガラスないしは合成樹脂により形成されて、透光性を有している。追加レンズ323は、光路上のマイクロレンズアレイ320と投影部3aとの間、より詳細にはマイクロレンズアレイ320の投影部3a側の面に近接するように、配置されている。
Further, in the third embodiment, an
追加レンズ323は、マイクロレンズアレイ320側を向く第1光学面323aと、投影部3a側を向く第2光学面323bとを有し、単一のレンズである。本実施形態では、第1光学面323aが平面状に形成され、第2光学面323bが投影部側に凸となる曲面状に形成されている。より詳細に、追加レンズ323の第2光学面323bは、投影部3aの形状に合わせた自由曲面となっており、マイクロレンズアレイ320の虚像VI1においてレンズ素子321のピッチが均等化されるように、当該虚像VI1の歪曲収差を修正している。
The
また、追加レンズ323は、レンズ素子321のピッチPdの均等化と同時に、視認領域全域において視点間隔Peが均等化されるように、表示光を屈折している。なお、図10では、ハウジング10の図示が省略されている。
Further, the
以上説明した第3実施形態によると、視点分割部の虚像において視点分割素子のピッチが均等化されるように、歪曲収差を修正する歪曲修正レンズとしての追加レンズ323が設けられている。虚像VI1におけるピッチPdが均等化されることにより、虚像VI1のうち広範囲で数式4の不等式を容易に成立させることが可能となるので、立体映像SIの広範囲に亘って、高い解像度を実現することができる。
According to the third embodiment described above, the
(他の実施形態)
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈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実施形態及び組み合わせに適用することができる。
(Other embodiments)
Although a plurality of embodiments have been described above, the present disclosure is not to be construed as being limited to those embodiments, and can be applied to various embodiments and combinations within the scope of the present disclosure. can be done.
具体的に変形例1としては、視差画像は、カラー画像ではなく、例えば赤色、緑色、青色等の単色の画像であってもよい。この場合、波長の重心位置λgは、表示光のピーク波長とみなすことができる。
Specifically, as a
変形例2としては、視差画像表示部12は、液晶表示器に限られず、有機ELディスプレイ等の各種表示器を採用することができる。
As a
変形例3としては、立体映像SIの表示距離Zは、常に3≦Z≦5の範囲に設定されている必要はなく、演出に適宜合わせて、3m未満の距離又は5mよりも長い距離に立体映像SIを表示することができる。
As a
第2,3実施形態に関する変形例4としては、レンズ素子221,321が配列された2方向のうち、1方向のみで数式4の条件が成立するようにしてもよい。
As a
変形例5としては、虚像表示装置は、飛行機、船舶、あるいは移動しない筐体(例えばゲーム筐体)等の各種の乗り物に適用することができる。 As Modified Example 5, the virtual image display device can be applied to various vehicles such as an airplane, a ship, or a non-moving housing (for example, a game housing).
100 HUD装置(虚像表示装置)、3a 投影部、12 視差画像表示部、13a 表示画面(画面)、20 レンチキュラレンズ(視点分割部)、21 シリンドリカルレンズ(視点分割素子)、220,320 マイクロレンズアレイ(視点分割部)、221,321 レンズ素子(視点分割素子)、CGA 対向画像領域(領域)、EB 視認領域、VI1 虚像、VP 視点
100 HUD device (virtual image display device)
Claims (9)
互いに配列された複数の視点分割素子(21,221,321)を有し、前記視認領域において複数の視点(VP)が配列されるように、各前記視点分割素子が前記視点を分割する視点分割部(20,220,320)と、
前記視点分割部を透過する前記表示光を発する画面(13a)を有し、各前記視点分割素子に個別に対応する前記画面上の各領域(CGA)において、各前記視点と対応付けられた視差画像を表示する視差画像表示部(12)と、を備え、
前記視点分割部の虚像(VI1)における前記視点分割素子の配列のピッチをPdとし、前記視認領域の前記視点の配列の間隔をPeとし、前記視認領域から前記視点分割部の虚像までの距離をLとすると、下記の数5に示される数式
が成立する虚像表示装置。 A virtual image display device configured to display a virtual image visible from a viewing area (EB) by reflecting display light to a projection unit (3a),
Viewpoint division having a plurality of viewpoint dividing elements (21, 221, 321) arranged with each other, each said viewpoint dividing element dividing said viewpoint so that a plurality of viewpoints (VP) are arranged in said viewing area. a part (20, 220, 320);
A parallax associated with each viewpoint in each area (CGA) on the screen, which has a screen (13a) that emits the display light that passes through the viewpoint dividing section, and which individually corresponds to each of the viewpoint dividing elements. A parallax image display unit (12) for displaying an image,
Let Pd be the pitch of the arrangement of the viewpoint dividing elements in the virtual image (VI1) of the viewpoint dividing section, let Pe be the spacing of the arrangement of the viewpoints in the visual recognition area, and let P e be the distance from the visual recognition area to the virtual image of the viewpoint dividing section. Assuming that the distance is L, the formula shown in Equation 5 below
A virtual image display device in which
が成立する請求項1又は2に記載の虚像表示装置。 Defining the barycentric position of the wavelength of the display light as λ g when the parallax image display unit displays white, the following formula (7)
3. The virtual image display device according to claim 1, wherein:
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018149746A JP7127415B2 (en) | 2018-08-08 | 2018-08-08 | virtual image display |
PCT/JP2019/026011 WO2020031549A1 (en) | 2018-08-08 | 2019-07-01 | Virtual image display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018149746A JP7127415B2 (en) | 2018-08-08 | 2018-08-08 | virtual image display |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020024340A JP2020024340A (en) | 2020-02-13 |
JP7127415B2 true JP7127415B2 (en) | 2022-08-30 |
Family
ID=69413480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018149746A Active JP7127415B2 (en) | 2018-08-08 | 2018-08-08 | virtual image display |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7127415B2 (en) |
WO (1) | WO2020031549A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230018075A (en) | 2021-07-29 | 2023-02-07 | 삼성전자주식회사 | Method and device to calibrate parallax optical element |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005326610A (en) | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Three-dimensional image reproducing device |
JP2009008722A (en) | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Univ Of Tsukuba | Three-dimensional head up display device |
JP2011085790A (en) | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Seiko Epson Corp | Electro-optical device and electronic device |
WO2015145934A1 (en) | 2014-03-27 | 2015-10-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Virtual-image display apparatus, heads-up-display system, and vehicle |
JP2016065908A (en) | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 日本精機株式会社 | Head-up display device |
US20180052309A1 (en) | 2016-08-19 | 2018-02-22 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for expanding field of view of head-mounted display device and apparatus using the same |
-
2018
- 2018-08-08 JP JP2018149746A patent/JP7127415B2/en active Active
-
2019
- 2019-07-01 WO PCT/JP2019/026011 patent/WO2020031549A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005326610A (en) | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Three-dimensional image reproducing device |
JP2009008722A (en) | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Univ Of Tsukuba | Three-dimensional head up display device |
JP2011085790A (en) | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Seiko Epson Corp | Electro-optical device and electronic device |
WO2015145934A1 (en) | 2014-03-27 | 2015-10-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Virtual-image display apparatus, heads-up-display system, and vehicle |
JP2016065908A (en) | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 日本精機株式会社 | Head-up display device |
US20180052309A1 (en) | 2016-08-19 | 2018-02-22 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for expanding field of view of head-mounted display device and apparatus using the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020024340A (en) | 2020-02-13 |
WO2020031549A1 (en) | 2020-02-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20200301239A1 (en) | Varifocal display with fixed-focus lens | |
US20100214635A1 (en) | Display device, display method and head-up display | |
US20110090419A1 (en) | Electrooptical device and electronic device | |
WO2011074209A1 (en) | Transmissive display device | |
US10882454B2 (en) | Display system, electronic mirror system, and moving body | |
US20100097580A1 (en) | Display apparatus | |
US20170336626A1 (en) | Display device and display control method | |
US20040257663A1 (en) | Hybrid HMD device | |
WO2016130941A1 (en) | Combining a high resolution narrow field display and a mid resolution wide field display | |
JP7003925B2 (en) | Reflectors, information displays and mobiles | |
JP2008527440A (en) | Multi-view display and display control device | |
WO2015145934A1 (en) | Virtual-image display apparatus, heads-up-display system, and vehicle | |
CN110050222B (en) | Virtual image display device | |
US20180101018A1 (en) | Light-field display | |
US9684166B2 (en) | Motor vehicle and display of a three-dimensional graphical object | |
CN113661432B (en) | Head-up display device | |
JP4945691B2 (en) | Display device, display method, and head-up display | |
JP2018203245A (en) | Display system, electronic mirror system, and mobile body | |
JP7127415B2 (en) | virtual image display | |
CN206115049U (en) | Virtual display panel and display device | |
JP2020095271A (en) | Device and method for displaying three-dimensional images | |
US11054641B2 (en) | Image generating device for screen and head-up display | |
JPWO2018101170A1 (en) | Display device and electronic mirror | |
US20220390743A1 (en) | Ghost image free head-up display | |
CN112526748A (en) | Head-up display device, imaging system and vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210621 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220607 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220708 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220719 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220801 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7127415 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |