(57)【要約】【課題】横方向に長い画像によって利用者に立体視を提供できるヘッドアップディスプレイ及び移動体を提供する。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ１は、左眼画像と右眼画像とを含む視差画像に係る画像光を射出する表示パネル１０と、利用者の左眼及び右眼にそれぞれ、左眼画像及び右眼画像に係る画像光を到達させるバリアパターン２３を有するバリア２０と、視差画像に係る画像光を結像させ、利用者の左眼及び右眼に投影する光学系３０とを備える。光学系３０は、視差画像が視差方向に対応する第１方向に沿って第１倍率で拡大され、且つ、視差画像が第１方向に交差する第２方向に沿って第２倍率で拡大されるように、投影面において視差画像に係る画像光を結像させる。第１倍率と第２倍率とは、互いに異なる。【選択図】図１
2019144399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左眼画像と右眼画像とを含む視差画像に係る画像光を射出する表示パネルと、
利用者の左眼及び右眼にそれぞれ、前記左眼画像及び前記右眼画像に係る画像光を到達させるバリアパターンを有するバリアと、
前記視差画像に係る画像光を結像させ、前記利用者の左眼及び右眼に投影する光学系と
を備え、
前記光学系は、前記視差画像が視差方向に対応する第１方向に沿って第１倍率で拡大され、且つ、前記視差画像が前記第１方向に交差する第２方向に沿って第２倍率で拡大されるように、投影面において前記視差画像に係る画像光を結像させ、
前記第１倍率と前記第２倍率とは、互いに異なる
ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記バリアパターンは、前記第１方向に沿って並び、前記第２方向に対して所定角度で傾斜する方向に沿って延在し、
前記所定角度は、前記第１倍率と前記第２倍率との比と、前記投影面において前記バリアパターンを見た時に前記バリアパターンが前記第２方向に対して傾斜している角度とに基づいて決定される、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
前記バリアパターンは、所定のピッチで前記第１方向に沿って並び、
前記所定のピッチは、前記第１倍率と前記第２倍率との比と、前記投影面において前記バリアパターンを見た時の前記バリアパターンのピッチとに基づいて決定される、請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
前記表示パネルは、前記左眼画像を表示する第１サブピクセルと、前記右眼画像を表示する第２サブピクセルとを含み、
前記光学系は、前記第１サブピクセル及び前記第２サブピクセルそれぞれが前記第１方向に沿って並ぶ数を維持しつつ、前記視差画像を拡大する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項５】
表示パネルと、バリアと、光学系とを備えるヘッドアップディスプレイを搭載し、
前記表示パネルは、左眼画像と右眼画像とを含む視差画像に係る画像光を射出し、
前記バリアは、利用者の左眼及び右眼にそれぞれ、前記左眼画像及び前記右眼画像に係る画像光を到達させるバリアパターンを有し、
前記光学系は、前記視差画像が視差方向に対応する第１方向に沿って第１倍率で拡大され、且つ、前記視差画像が前記第１方向に交差する第２方向に沿って第２倍率で拡大されるように、投影面において前記視差画像に係る画像光を結像させ、前記利用者の左眼及び右眼に投影し、
前記第１倍率と前記第２倍率とは、互いに異なる
移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ヘッドアップディスプレイ及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像光の少なくとも一部を遮るバリアを備えることによって、利用者の両眼に対して視差画像を投影し、立体視を提供する表示装置が知られている（例えば、特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２８７１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
表示装置は、利用者から見て横方向により長い画像を表示することがある。表示装置は、横方向に長い画像によって利用者に立体視を提供することが求められる。
【０００５】
本開示は、上述の点に鑑みてなされたものであり、横方向に長い画像によって利用者に立体視を提供できるヘッドアップディスプレイ及び移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイは、表示パネルと、バリアと、光学系とを備える。前記表示パネルは、左眼画像と右眼画像とを含む視差画像に係る画像光を射出する。前記バリアは、利用者の左眼及び右眼にそれぞれ、前記左眼画像及び前記右眼画像に係る画像光を到達させるバリアパターンを有する。前記光学系は、前記視差画像に係る画像光を結像させ、前記利用者の左眼及び右眼に投影する。前記光学系は、前記視差画像が視差方向に対応する第１方向に沿って第１倍率で拡大され、且つ、前記視差画像が前記第１方向に交差する第２方向に沿って第２倍率で拡大されるように、投影面において前記視差画像に係る画像光を結像させる。前記第１倍率と前記第２倍率とは、互いに異なる。
【０００７】
本開示の一実施形態に係る移動体は、ヘッドアップディスプレイを搭載する。前記ヘッドアップディスプレイは、表示パネルと、バリアと、光学系とを備える。前記表示パネルは、左眼画像と右眼画像とを含む視差画像に係る画像光を射出する。前記バリアは、利用者の左眼及び右眼にそれぞれ、前記左眼画像及び前記右眼画像に係る画像光を到達させるバリアパターンを有する。前記光学系は、前記視差画像に係る画像光を結像させ、前記利用者の左眼及び右眼に投影する。前記光学系は、前記視差画像が視差方向に対応する第１方向に沿って第１倍率で拡大され、且つ、前記視差画像が前記第１方向に交差する第２方向に沿って第２倍率で拡大されるように、投影面において前記視差画像に係る画像光を結像させる。前記第１倍率と前記第２倍率とは、互いに異なる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ及び移動体によれば、横方向に長い画像によって利用者に立体視が提供されうる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係るヘッドアップディスプレイの構成例を示す図である。
【図２】表示装置の画素の構成例を示す図である。
【図３】バリアの構成例を示す図である。
【図４】光学系を介さずに利用者の両眼に視差画像を投影する場合のバリアの構成例を示す図である。
【図５】バリアパターンの一例を示す図である。
【図６】光学系を介して図５のバリアパターンを見た時の見え方の例を示す図である。
【図７】バリアパターンの一例を示す図である。
【図８】光学系を介して図７のバリアパターンを見た時の見え方の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に示されるように、一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１は、表示装置１０と、バリア２０と、光学系３０とを備える。ヘッドアップディスプレイ１は、ＨＵＤ（Head Up Display）ともいう。ヘッドアップディスプレイ１は、表示装置１０に画像を表示させ、バリア２０に画像光の一部を遮らせることによって、利用者の左眼５Ｌと利用者の右眼５Ｒとにそれぞれ異なる画像を投影しうる。つまり、ヘッドアップディスプレイ１は、利用者の両眼に対して視差画像を投影しうる。視差画像は、利用者の両眼の位置に対応する投影面に投影されるともいえる。利用者は、左眼５Ｌと右眼５Ｒとで視差画像を見ることによって、画像を立体視できる。視差画像は、利用者の左眼５Ｌに投影する左眼画像と、利用者の右眼５Ｒに投影する右眼画像とを含む。
【００１１】
表示装置１０は、左眼画像と右眼画像とを表示する。つまり、表示装置１０は、左眼画像に係る画像光と、右眼画像に係る画像光とを射出する。表示装置１０が左眼画像及び右眼画像それぞれに係る画像光を射出する面は、表示面ともいう。表示装置１０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の液晶デバイスであってよい。表示装置１０は、バックライトと液晶パネルとを有してよい。表示装置１０は、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）又は無機ＥＬ等の自発光デバイスであってよい。表示装置１０は、表示パネルともいう。
【００１２】
バリア２０は、利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒと、表示装置１０との間に位置してよい。表示装置１０が液晶デバイスである場合、バリア２０は、バックライトと液晶パネルとの間に位置してよい。バリア２０は、右眼画像に係る画像光が利用者の右眼５Ｒに到達しつつ、利用者の左眼５Ｌに到達しないようにする。バリア２０は、左眼画像に係る画像光が利用者の左眼５Ｌに到達しつつ、利用者の右眼５Ｒに到達しないようにする。
【００１３】
光学系３０は、表示装置１０から射出され、利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒに到達する画像光の光路３２に位置する。光学系３０は、画像光を結像させ、利用者の両眼に視差画像を投影する。光学系３０は、視差画像を拡大したり縮小したりして結像させてよい。光学系３０は、光学部材３０ａと、光学部材３０ｂと、光学部材３０ｃとを含んでよい。光学系３０を構成する光学部材の数は、３つに限られず、２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。光学部材は、凸面又は凹面ミラーを含む反射部材を含んでよい。光学部材は、凸レンズ又は凹レンズを含む屈折部材を含んでよい。凸レンズは、両凸レンズ、平凸レンズ、凸メニスカスレンズを含む。凹レンズは、両凹レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズを含む。光学部材は、反射部材又は屈折部材に限られず、他の種々の光学部材を含んでよい。
【００１４】
利用者から見て最も近くに位置する光学部材３０ｃから奥側に向かう、一点鎖線で示される延長線上に、表示装置１０の虚像１０Ｑと、バリア２０の虚像２０Ｑとが位置する。虚像１０Ｑ及び虚像２０Ｑは、視差画像として、利用者の両眼に投影される。つまり、利用者は、虚像１０Ｑ及び虚像２０Ｑを視差画像として視認しうる。このようにすることによって、利用者に立体視が提供されうる。
【００１５】
図２に示されるように、表示装置１０は、複数のサブピクセル１１を有する。サブピクセル１１は、格子状に配列されてよい。本実施形態において、サブピクセル１１の配列を表す格子軸は、Ｘ軸及びＹ軸であるものと仮定する。サブピクセル１１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向それぞれに、所定のピッチで並んでよい。Ｘ軸方向のピッチ、及び、Ｙ軸方向のピッチは、それぞれＨｐ及びＶｐと表される。以下、Ｖｐは、Ｈｐよりも大きいものと仮定する。
【００１６】
利用者の両眼に視差を与える方向は、視差方向ともいう。視差方向は、利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒが並ぶ方向に対応する。本実施形態において、Ｘ軸方向が視差方向に対応すると仮定する。Ｘ軸方向は、水平方向又は第１方向ともいう。Ｙ軸方向は、垂直方向又は第２方向ともいう。第１方向は、視差方向に対応する。第２方向は、第１方向に交差する。
【００１７】
サブピクセル１１は、ピクセル１２を構成してよい。ピクセル１２は、破線で囲まれる３個のサブピクセル１１を含んでよい。ピクセル１２は、例えば、ＲＧＢの各色を表示するサブピクセル１１を含んでよい。ピクセル１２に含まれているサブピクセル１１の数は、３個に限られず、２個であってよいし、４個以上であってよい。表示装置１０がＬＣＤ又は有機ＥＬ若しくは無機ＥＬである場合、各画素は、サブピクセル１１又はピクセル１２に対応してよい。本実施形態において、ピクセル１２は、視差方向に並ぶサブピクセル１１を含むと仮定する。言い換えれば、ピクセル１２を構成するサブピクセル１１は、利用者から見て横に並ぶ。この場合、Ｘ軸方向及びＹ軸方向はそれぞれ、横及び縦に対応する。利用者から見たサブピクセル１１の縦及び横の長さの比は、サブピクセル１１の縦横比ともいう。この場合、縦横比は、Ｖｐ／Ｈｐである。以下、Ｖｐ／Ｈｐは、ｘとして表される。この場合、ｘは、１より大きい。
【００１８】
サブピクセル１１の配列は、太線の階段形状で示される表示境界１５によって分けられうる。表示装置１０は、表示境界１５の位置及び形状を決定してよい。表示境界１５は、図２に示される形状に限られず、他の形状であってよい。サブピクセル１１の配列は、表示境界１５によって、第１領域１１Ｌと第２領域１１Ｒとに分けられる。第１領域１１Ｌ及び第２領域１１Ｒに位置するサブピクセル１１はそれぞれ、第１サブピクセル及び第２サブピクセルともいう。表示装置１０は、第１領域１１Ｌに左眼画像を表示させ、第２領域１１Ｒに右眼画像を表示させてよい。この場合、第１サブピクセル及び第２サブピクセルはそれぞれ、左眼画像及び右眼画像を表示する。表示境界１５は、第１領域１１Ｌの範囲を示す第１表示境界と、第２領域１１Ｒの範囲を示す第２表示境界とを含んでよい。このようにすることで、第１領域１１Ｌ及び第２領域１１Ｒのいずれにも含まれないサブピクセル１１が表されうる。
【００１９】
図３に示されるように、バリア２０は、透光領域２１と遮光領域２２とを含む。透光領域２１は、バリア２０に入射する光を透過させる。透光領域２１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。遮光領域２２は、バリア２０に入射する光を遮る。遮光領域２２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。
【００２０】
透光領域２１と遮光領域２２とは、Ｘ軸方向に交互に並ぶ。１組の透光領域２１と遮光領域２２とは、バリアパターン２３ともいう。バリアパターン２３は、視差方向に沿って所定のピッチで並んでいるともいえる。透光領域２１と遮光領域２２との境界は、Ｙ軸方向に対して、θで表される所定角度で傾斜する方向に沿う。つまり、バリアパターン２３は、Ｙ軸方向に対して、θで表される所定角度で傾斜する方向に沿って延在する。透光領域２１の端部を示す線は、透光領域２１の端線ともいう。θで表される所定角度は、バリア傾斜角ともいう。θは、０度より大きく９０度より小さい角度であってよい。θは、４５度より小さい角度であってもよい。
【００２１】
比較例として、透光領域２１の端線が図２に例示されるサブピクセル１１の配列方向（Ｙ軸方向）に沿って延在する場合、サブピクセル１１の配置又は透光領域２１の寸法に含まれる誤差によって、表示画像においてモアレが認識されやすくなる。一方で、透光領域２１の端線がサブピクセル１１の配列方向（Ｙ軸方向）に対して所定の角度を有する方向に延在する場合、サブピクセル１１の配置又は透光領域２１の寸法に含まれる誤差にかかわらず、表示画像においてモアレが認識されにくくなる。
【００２２】
バリア２０は、第２所定値未満の透過率を有するフィルム又は板状部材で構成されてよい。この場合、遮光領域２２は、当該フィルム又は板状部材で構成される。透光領域２１は、フィルム又は板状部材に設けられた開口で構成される。フィルムは、樹脂で構成されてよいし、他の材料で構成されてよい。板状部材は、樹脂又は金属等で構成されてよいし、他の材料で構成されてよい。バリア２０は、フィルム又は板状部材に限られず、他の種類の部材で構成されてよい。バリア２０は、遮光性を有する基材で構成されてよい。バリア２０は、遮光性を有する添加物を含有する基材で構成されてよい。
【００２３】
バリア２０は、液晶シャッターで構成されてよい。液晶シャッターは、印加する電圧に応じて光の透過率を制御しうる。液晶シャッターは、複数の画素で構成され、各画素における光の透過率を制御してよい。液晶シャッターは、光の透過率が高い領域又は光の透過率が低い領域を任意の形状に形成しうる。バリア２０が液晶シャッターで構成される場合、透光領域２１は、第１所定値以上の透過率を有してよい。バリア２０が液晶シャッターで構成される場合、遮光領域２２は、第２所定値以下の透過率を有してよい。
【００２４】
透光領域２１は、左眼画像の画像光が利用者の左眼５Ｌに到達するように、左眼画像の画像光を透過させ、右眼画像の画像光が利用者の右眼５Ｒに到達するように、右眼画像の画像光を透過させる。遮光領域２２は、左眼画像の画像光が利用者の右眼５Ｒに到達しないように、左眼画像の画像光を遮り、右眼画像の画像光が利用者の左眼５Ｌに到達しないように、右眼画像の画像光を遮る。つまり、バリア２０によって、左眼画像及び右眼画像はそれぞれ、利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒに投影される。一方で、左眼画像及び右眼画像はそれぞれ、利用者の右眼５Ｒ及び左眼５Ｌに投影されない。バリア２０は、表示装置１０から所定距離をおいて位置してよい。表示装置１０が液晶デバイスである場合、バリア２０は、液晶パネルから所定距離をおいて位置してよい。
【００２５】
図４に示されるように、利用者の左眼５Ｌと右眼５Ｒとは、バリア２０から、Ｐで表される距離だけ離れて位置するものと仮定する。利用者とバリア２０との間に光学系３０が位置する場合、Ｐは、バリア２０から利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒまでの光路３２の長さであってよいし、光路３２の長さを光学系３０の特性に基づいて補正した値であってもよい。透光領域２１と遮光領域２２とを含むバリアパターン２３は、ｊとして表されている所定のピッチでＸ軸方向に並ぶ。バリアパターン２３が並ぶ所定のピッチは、バリアピッチともいう。左眼５Ｌと右眼５Ｒとの間の距離は、眼間距離ともいい、Ｅとして表されている。バリア２０から表示装置１０までの距離は、ギャップともいい、ｇとして表されている。利用者の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒから表示装置１０までの距離は、ａとして表されている。
【００２６】
表示装置１０は、透光領域２１を介して利用者の左眼５Ｌから視認可能な左眼可視領域１３Ｌと、遮光領域２２によって利用者の左眼５Ｌから視認できなくなっている左眼遮光領域１４Ｌとを有する。左眼可視領域１３Ｌと左眼遮光領域１４Ｌとは、Ｘ軸方向に交互に並んでいる。左眼可視領域１３Ｌと左眼遮光領域１４Ｌとの境界の位置は、透光領域２１の端線の位置と、バリア２０から利用者の両眼までの距離（Ｐ）と、ギャップ（ｇ）とによって決定される。
【００２７】
表示装置１０は、透光領域２１を介して利用者の右眼５Ｒから視認可能な右眼可視領域１３Ｒと、遮光領域２２によって利用者の右眼５Ｒから視認できなくなっている右眼遮光領域１４Ｒとを有する。右眼可視領域１３Ｒと右眼遮光領域１４Ｒとは、Ｘ軸方向に交互に並んでいる。右眼可視領域１３Ｒと右眼遮光領域１４Ｒとの境界の位置は、透光領域２１の端線の位置と、バリア２０から利用者の両眼までの距離（Ｐ）と、ギャップ（ｇ）とによって決定される。
【００２８】
表示装置１０は、第１領域１１Ｌ（図２参照）に位置するサブピクセル１１に左眼画像を表示させることによって、左眼可視領域１３Ｌを形成してよい。表示装置１０は、第２領域１１Ｒ（図２参照）に位置するサブピクセル１１に右眼画像を表示させることによって、右眼可視領域１３Ｒを形成してよい。第１領域１１Ｌ及び第２領域１１Ｒそれぞれが左眼可視領域１３Ｌ及び右眼可視領域１３Ｒに対応する場合、表示境界１５は、左眼可視領域１３Ｌ及び右眼可視領域１３Ｒの境界を表している。つまり、表示装置１０は、透光領域２１の端線の位置と、バリア２０から利用者の両眼までの距離（Ｐ）と、ギャップ（ｇ）とに基づいて、表示境界１５の位置を決定してよい。
【００２９】
左眼可視領域１３Ｌと右眼可視領域１３ＲとがＸ軸方向に沿って少なくとも一部で重複する場合、左眼画像の一部が右眼５Ｒに投影されたり、右眼画像の一部が左眼５Ｌに投影されたりしうる。つまり、クロストークが発生しうる。クロストークは、利用者に対して投影される視差画像の画質を悪化させる。
【００３０】
左眼可視領域１３Ｌと右眼可視領域１３Ｒとが互いに重複せずにＸ軸方向に交互に並ぶ場合、左眼５Ｌが左眼画像だけを視認しうるとともに、右眼５Ｒが右眼画像だけを視認しうる。この場合、クロストークが低減されうる。左眼５Ｌ及び右眼５Ｒがそれぞれ左眼画像及び右眼画像だけを視認する場合における、バリア２０から利用者の両眼までの距離（Ｐ）は、適視距離であるといえる。適視距離は、ＯＶＤ（Optical Viewing Distance）ともいう。
【００３１】
左眼可視領域１３Ｌ及び右眼可視領域１３Ｒそれぞれは、片目ドット群ともいう。片目ドット群がＸ軸方向に並ぶピッチは、片目ドット群ピッチともいい、Ｒとして表されている。左眼可視領域１３Ｌ及び右眼可視領域１３Ｒをあわせた構成は、左右ドット群ともいう。左右ドット群がＸ軸方向に並ぶピッチは、左右ドット群ピッチともいう。Ｐが適視距離である場合、左右ドット群ピッチは、片眼ドット群ピッチの２倍であり、２Ｒとして表されている。
【００３２】
光学系３０は、視差画像を種々の倍率で変形して結像させてよい。光学系３０は、視差画像を、第１方向に沿って第１倍率で変形して結像させてよい。光学系３０は、視差画像を、第２方向に沿って第２倍率で変形して結像させてよい。第１倍率と第２倍率とは、互いに異なってよい。第１倍率は、第２倍率よりも大きくてよい。第１倍率と第２倍率とが互いに異なることによって、利用者から見た画像の縦横比が容易に変更されうる。第１倍率が第２倍率よりも大きいことによって、画像の縦の長さに対する横の長さの比率が容易に大きくされうる。
【００３３】
図５は、サブピクセル１１とバリアパターン２３との実体における関係を示す一例である。図５に示されるように、バリアパターン２３は、サブピクセル１１の配列方向に対して所定角度だけ傾斜する方向に延在する。バリアパターン２３が延在する方向は、Ｙ軸方向に対してθAで表されている所定角度だけ傾斜する方向として特定されうる。バリアパターン２３が傾斜する方向を表す所定角度は、傾斜角度ともいう。
【００３４】
バリアパターン２３の傾斜角度は、視差方向に基づいて決定されてよい。バリアパターン２３の傾斜角度は、バリアパターン２３が延在する方向と視差方向との間の角度が４５度より大きい角度となるように決定されてよい。この場合における傾斜角度は、４５度より小さい角度に対応する。このようにすることで、利用者の両眼に対して視差が与えられやすくなる。バリアパターン２３の傾斜角度は、サブピクセル１１の配列に基づいて決定されてよい。バリアパターン２３の傾斜角度は、クロストークの発生頻度が低減するように決定されてよい。バリアパターン２３の傾斜角度は、利用者に提供される立体視の質に影響を及ぼしうる。つまり、バリアパターン２３の傾斜角度が所望の角度に決定されることによって、利用者に提供される立体視の質が向上されうる。
【００３５】
図５において、θAは、ｔａｎθA＝Ｈ／Ｖで表される関係を満たしている。つまり、バリアパターン２３が延在する方向は、ＸＹ座標系において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ、Ｈ及びＶだけ増加する傾きを有する直線に沿う方向として表されうる。バリアパターン２３は、Ｘ軸方向に所定のピッチで並んでいるといえる。バリアパターン２３がＸ軸方向に並ぶピッチは、第１ピッチともいい、Ｈで表される。第１ピッチは、サブピクセル１１のＸ軸方向のピッチに対して整数倍であってよい。第１ピッチは、左眼可視領域１３Ｌ及び右眼可視領域１３ＲのＸ軸方向の長さがサブピクセル１１のＸ軸方向のピッチに対して整数倍となるように決定されてよい。バリアパターン２３は、Ｙ軸方向に所定のピッチで並んでいるともいえる。バリアパターン２３がＹ軸方向に並ぶピッチは、第２ピッチともいい、Ｖで表される。第２ピッチは、サブピクセル１１のＹ軸方向のピッチに対して整数倍であってよい。第２ピッチに対する第１ピッチの比は、縦横バリアピッチ比ともいい、Ｈ／Ｖで表される。ｔａｎθA＝Ｈ／Ｖで表される関係が満たされる場合において、仮に第１ピッチがＨからＨ×α（α：正の実数）になった場合、第２ピッチは、ＶからＶ×αになる。つまり、第１ピッチの値の変更にかかわらず、縦横バリアピッチ比は、Ｈ／Ｖのままであり、ｔａｎθAの値と等しい。第１ピッチがＨより大きくなったり小さくなったりしている場合でも、縦横バリアピッチ比がｔａｎθAの値と等しい関係は維持されるといえる。
【００３６】
図６は、サブピクセル１１とバリアパターン２３とのみかけ上の関係を示す一例である。光学系３０において、第１倍率及び第２倍率がそれぞれ、ｔ及びｓで表されると仮定する。第２倍率に対する第１倍率の比がｗで表されると仮定する。つまり、ｗ＝ｔ／ｓで表される関係が成り立つ。ｗは、１より大きいと仮定する。ｔ及びｓ、並びにｗは、正の整数であってよいし、正の有理数であってよいし、正の実数であってもよい。バリアパターン２３及びサブピクセル１１は、光学系３０を介して見られることによって、Ｘ軸方向に第１倍率（ｔ）だけ拡大し、且つ、Ｙ軸方向に第２倍率（ｓ）だけ拡大して見える。光学系３０を介して見たバリアパターン２３及びサブピクセル１１は、投影面におけるバリアパターン２３及びサブピクセル１１ともいうし、みかけ上のバリアパターン２３及びサブピクセル１１ともいう。光学系３０を介さずに見たバリアパターン２３及びサブピクセル１１は、表示面におけるバリアパターン２３及びサブピクセル１１ともいうし、実体のバリアパターン２３及びサブピクセル１１ともいう。図６に示されるように、みかけ上のバリアパターン２３及びサブピクセル１１は、図５に示される実体のバリアパターン２３及びサブピクセル１１と比べて、Ｘ軸方向に第１倍率（ｔ）だけ拡大し、且つ、Ｙ軸方向に第２倍率（ｓ）だけ拡大して見える。光学系３０を介して見たバリアパターン２３の傾斜角度は、みかけ上の傾斜角度ともいう。図６において、みかけ上の傾斜角度（θB）は、ｔａｎθB＝（Ｈ×ｔ）／（Ｖ×ｓ）＝Ｈ×ｗ／Ｖで表される関係を満たしている。
【００３７】
光学系３０を介して見た第１ピッチ及び第２ピッチは、みかけ上の第１ピッチ及び第２ピッチともいう。光学系３０を介さずに見た第１ピッチ及び第２ピッチは、実体の第１ピッチ及び第２ピッチともいう。みかけ上の第１ピッチ及び第２ピッチはそれぞれ、実体の第１ピッチ及び第２ピッチと比べて、第１倍率及び第２倍率に基づいて拡大しているように見える。みかけ上の縦横バリアピッチ比は、ｔａｎθBの値と等しく、Ｈ×ｗ／Ｖで表される。つまり、みかけ上の縦横バリアピッチ比は、実体の縦横バリアピッチ比に対してｗ倍となっている。ｗが１より大きいかにかかわらず、みかけ上の傾斜角度及び縦横バリアピッチ比は、実体の傾斜角度及び縦横バリアピッチ比に対してｗ倍として表される。
【００３８】
図７は、サブピクセル１１とバリアパターン２３との実体における関係を示す一例である。図７に示されるバリアパターン２３の傾斜角度は、θCで表される。θCは、ｔａｎθC＝（Ｈ／ｗ）／Ｖで表される関係を満たしている。つまり、バリアパターン２３が延在する方向は、ＸＹ座標系において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ、Ｈ／ｗ及びＶだけ増加する傾きを有する直線によって表される。この場合におけるバリアパターン２３の縦横バリアピッチ比は、ｔａｎθCの値と等しく、（Ｈ／ｗ）／Ｖで表される。
【００３９】
図８は、サブピクセル１１とバリアパターン２３とのみかけ上の関係を示す一例である。図８に示されるように、みかけ上のバリアパターン２３及びサブピクセル１１は、図７に示される実体のバリアパターン２３及びサブピクセル１１と比べて、Ｘ軸方向に第１倍率（ｔ）だけ拡大し、且つ、Ｙ軸方向に第２倍率（ｓ）だけ拡大して見える。みかけ上の傾斜角度（θD）は、ｔａｎθD＝｛（Ｈ／ｗ）×ｔ｝／（Ｖ×ｓ）＝（Ｈ×ｓ）／（Ｖ×ｓ）＝Ｈ／Ｖで表される関係を満たしている。
【００４０】
図７に示されている実体の傾斜角度（θC）は、図８に示されているみかけ上の傾斜角度（θD）が図５に示されている傾斜角度（θA）と等しくなるように決定されている。実体の傾斜角度は、みかけ上の傾斜角度が所望の傾斜角度となるように決定されうる。つまり、バリアパターン２３の実体の傾斜角度は、光学系３０における第２倍率に対する第１倍率の比（ｗ）に基づいて、決定されうる。このようにすることで、光学系３０が縦横それぞれの方向に異なる倍率で像を拡大する場合であっても、バリアパターン２３のみかけ上の傾斜角度が所望の傾斜角度とされうる。
【００４１】
バリアパターン２３の傾斜角度は、利用者に提供される立体視の質に影響を及ぼしうる。例えば、みかけ上の傾斜角度が４５度より大きくなった場合、利用者は立体視しにくくなる。本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１において、利用者から見て視差画像が横方向に拡大されつつ、バリアパターン２３のみかけ上の傾斜角度が所望の角度とされうる。結果として、横方向に拡大される立体視の質が向上されうる。
【００４２】
傾斜角度の正接（ｔａｎ）の値と縦横バリアピッチ比とが等しいことに基づけば、みかけ上の傾斜角度が所望の傾斜角度にされると同時に、みかけ上の縦横バリアピッチ比が所望の比にされる。
【００４３】
バリアパターン２３のみかけ上の第１ピッチ及び第２ピッチは、バリアパターン２３の実体の第１ピッチ及び第２ピッチと、光学系３０の第１倍率及び第２倍率との積によって算出される。サブピクセル１１のみかけ上のＸ軸方向及びＹ軸方向のピッチは、サブピクセル１１の実体のＸ軸方向及びＹ軸方向のピッチと、光学系３０の第１倍率及び第２倍率との積によって算出される。つまり、バリアパターン２３とサブピクセル１１とは両方とも、光学系３０によって同じ倍率で拡大して見える。この場合、左眼可視領域１３Ｌ及び右眼可視領域１３Ｒは、みかけ上のサブピクセル１１と同一又は類似に拡大して見える。左眼可視領域１３Ｌ及び右眼可視領域１３Ｒそれぞれに含まれる第１サブピクセル及び第２サブピクセルの数は、維持されうる。Ｘ軸方向に沿って見た場合、左眼可視領域１３Ｌ及び右眼可視領域１３ＲそれぞれにおいてＸ軸方向に沿って並ぶ第１サブピクセル及び第２サブピクセルの数は維持されつつ、左眼可視領域１３Ｌ及び右眼可視領域１３Ｒそれぞれが拡大されうる。第１サブピクセル及び第２サブピクセルそれぞれの数が維持されることによって、視差画像に含まれる左眼画像及び右眼画像が繰り返される数が維持されうる。結果として、表示装置１０は、光学系３０にかかわらず同じ内容を表示すればよく、表示する内容を容易に制御しうる。
【００４４】
汎用的な表示パネルにおいて、表示領域の縦横比は、１６：９又は４：３等である。比較例に係る装置において、表示パネルは、汎用的な表示パネルよりもさらに横長の表示領域を実体として有する。光学系３０の第１倍率と第２倍率とが等しい場合、表示パネルが汎用的な表示パネルよりも横長の表示領域を有することによって、利用者に対して横長の視差画像が投影されうる。一方で、汎用的な表示パネルと異なる縦横比の表示領域を有する表示パネルのコストは、汎用的な表示パネルのコストよりも高い。本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１は、汎用的な表示パネルを使用することでコストを低減しつつも、利用者に対して提供する横長の視差画像による立体視の質を高めうる。言い換えれば、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１によれば、表示パネルが変更されなくとも、利用者に対して横長の視差画像による立体視が提供されうる。
【００４５】
利用者が光学系３０を介して表示装置１０及びバリア２０を見る時、光学系３０の特性に基づいて、みかけ上、表示装置１０及びバリア２０が歪むことがある。例えば、表示装置１０及びバリア２０の周縁近傍において、大きく歪むことがある。バリアパターン２３の形状は、光学系３０の歪みに基づいて、決定されてよい。
【００４６】
表示装置１０の左眼可視領域１３Ｌ及び右眼可視領域１３Ｒが第１方向に沿って周期的に並ぶことによって、利用者の両眼に視差画像が投影される。左眼可視領域１３Ｌ及び右眼可視領域１３Ｒの配列の周期性は、表示装置１０の端部において失われる。表示装置１０の端部及びその近傍において、所定の境界条件が設定されうる。つまり、左眼可視領域１３Ｌ及び右眼可視領域１３Ｒの配列は、表示装置１０の端部及びその近傍において、所定の境界条件に基づいて決定されうる。
【００４７】
本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１は、移動体に搭載されてよい。ヘッドアップディスプレイ１は、その構成の一部を、移動体が備える他の装置、部品と兼用してよい。例えば、移動体のウインドシールドは、ヘッドアップディスプレイ１の構成の一部として兼用されてよい。例えば図１に示されている光学部材３０ｃは、移動体のウインドシールドによって置き換えられてよい。ヘッドアップディスプレイ１は、利用者から見て横方向に長いウインドシールドの形状に合わせて、視差画像を横方向に拡大して投影してよい。
【００４８】
本開示における「移動体」には、車両、船舶、航空機を含む。本開示における「車両」には、自動車および産業車両を含むが、これに限られず、鉄道車両および生活車両、滑走路を走行する固定翼機を含めてよい。自動車は、乗用車、トラック、バス、二輪車、およびトロリーバス等を含むがこれに限られず、道路上を走行する他の車両を含んでよい。産業車両は、農業および建設向けの産業車両を含む。産業車両には、フォークリフト、およびゴルフカートを含むがこれに限られない。農業向けの産業車両には、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、および芝刈り機を含むが、これに限られない。建設向けの産業車両には、ブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、およびロードローラを含むが、これに限られない。車両は、人力で走行するものを含む。なお、車両の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。本開示における船舶には、マリンジェット、ボート、タンカーを含む。本開示における航空機には、固定翼機、回転翼機を含む。
【００４９】
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、幾多の変形又は変更が可能である。例えば、各構成部等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。
【００５０】
本開示に係る構成を説明する図は、模式的なものである。図面上の寸法比率等は、現実のものと必ずしも一致しない。
【００５１】
本開示において「第１」及び「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」及び「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サブピクセルは、第２サブピクセルと識別子である「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」及び「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に利用してはならない。
【符号の説明】
【００５２】
１  ヘッドアップディスプレイ
５Ｌ  左眼
５Ｒ  右眼
１０  表示装置
１０Ｑ  表示装置の虚像
１１  サブピクセル
１１Ｌ  第１領域
１１Ｒ  第２領域
１２  ピクセル
１３Ｌ  左眼可視領域
１３Ｒ  右眼可視領域
１４Ｌ  左眼遮光領域
１４Ｒ  右眼遮光領域
１５  表示境界
２０  バリア
２０Ｑ  バリアの虚像
２１  透光領域
２２  遮光領域
２３  バリアパターン
３０  光学系
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  光学部材
３２  光路
【図１】
2019144399.tif 000003
【図２】
2019144399.tif 000004
【図３】
2019144399.tif 000005
【図４】
2019144399.tif 000006
【図５】
2019144399.tif 000007
【図６】
2019144399.tif 000008
【図７】
2019144399.tif 000009
【図８】
2019144399.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月27日(2019.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左眼画像と右眼画像とを含む視差画像に係る画像光を射出する表示パネルと、
利用者の左眼及び右眼にそれぞれ、前記左眼画像及び前記右眼画像に係る画像光を到達させるバリアパターンを有するバリアと、
前記視差画像に係る画像光を結像させ、前記利用者の左眼及び右眼に投影する光学系とを備え、
前記光学系は、前記視差画像が視差方向に対応する第１方向に沿って第１倍率で拡大され、且つ、前記視差画像が前記第１方向に交差する第２方向に沿って第２倍率で拡大されるように、投影面において前記視差画像に係る画像光を結像させ、
前記第１倍率と前記第２倍率とは、互いに異なり、
前記バリアパターンは、前記第１方向に沿って並び、前記第２方向に対して所定角度で傾斜する方向に沿って延在し、
前記所定角度は、前記第１倍率と前記第２倍率との比と、前記投影面において前記バリアパターンを見た時に前記バリアパターンが前記第２方向に対して傾斜している角度とに基づいて決定される、ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記バリアパターンは、所定のピッチで前記第１方向に沿って並び、
前記所定のピッチは、前記第１倍率と前記第２倍率との比と、前記投影面において前記バリアパターンを見た時の前記バリアパターンのピッチとに基づいて決定される、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
前記表示パネルは、前記左眼画像を表示する第１サブピクセルと、前記右眼画像を表示する第２サブピクセルとを含み、
前記光学系は、前記第１サブピクセル及び前記第２サブピクセルそれぞれが前記第１方向に沿って並ぶ数を維持しつつ、前記視差画像を拡大する、請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
表示パネルと、バリアと、光学系とを備えるヘッドアップディスプレイを搭載し、
前記表示パネルは、左眼画像と右眼画像とを含む視差画像に係る画像光を射出し、
前記バリアは、利用者の左眼及び右眼にそれぞれ、前記左眼画像及び前記右眼画像に係る画像光を到達させるバリアパターンを有し、
前記光学系は、前記視差画像が視差方向に対応する第１方向に沿って第１倍率で拡大され、且つ、前記視差画像が前記第１方向に交差する第２方向に沿って第２倍率で拡大されるように、投影面において前記視差画像に係る画像光を結像させ、前記利用者の左眼及び右眼に投影し、
前記第１倍率と前記第２倍率とは、互いに異なり、
前記バリアパターンは、前記第１方向に沿って並び、前記第２方向に対して所定角度で傾斜する方向に沿って延在し、
前記所定角度は、前記第１倍率と前記第２倍率との比と、前記投影面において前記バリアパターンを見た時に前記バリアパターンが前記第２方向に対して傾斜している角度とに基づいて決定される、移動体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本開示の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイは、表示パネルと、バリアと、光学系とを備える。前記表示パネルは、左眼画像と右眼画像とを含む視差画像に係る画像光を射出する。前記バリアは、利用者の左眼及び右眼にそれぞれ、前記左眼画像及び前記右眼画像に係る画像光を到達させるバリアパターンを有する。前記光学系は、前記視差画像に係る画像光を結像させ、前記利用者の左眼及び右眼に投影する。前記光学系は、前記視差画像が視差方向に対応する第１方向に沿って第１倍率で拡大され、且つ、前記視差画像が前記第１方向に交差する第２方向に沿って第２倍率で拡大されるように、投影面において前記視差画像に係る画像光を結像させる。前記第１倍率と前記第２倍率とは、互いに異なる。前記バリアパターンは、前記第１方向に沿って並び、前記第２方向に対して所定角度で傾斜する方向に沿って延在する。前記所定角度は、前記第１倍率と前記第２倍率との比と、前記投影面において前記バリアパターンを見た時に前記バリアパターンが前記第２方向に対して傾斜している角度とに基づいて決定される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本開示の一実施形態に係る移動体は、ヘッドアップディスプレイを搭載する。前記ヘッドアップディスプレイは、表示パネルと、バリアと、光学系とを備える。前記表示パネルは、左眼画像と右眼画像とを含む視差画像に係る画像光を射出する。前記バリアは、利用者の左眼及び右眼にそれぞれ、前記左眼画像及び前記右眼画像に係る画像光を到達させるバリアパターンを有する。前記光学系は、前記視差画像に係る画像光を結像させ、前記利用者の左眼及び右眼に投影する。前記光学系は、前記視差画像が視差方向に対応する第１方向に沿って第１倍率で拡大され、且つ、前記視差画像が前記第１方向に交差する第２方向に沿って第２倍率で拡大されるように、投影面において前記視差画像に係る画像光を結像させる。前記第１倍率と前記第２倍率とは、互いに異なる。前記バリアパターンは、前記第１方向に沿って並び、前記第２方向に対して所定角度で傾斜する方向に沿って延在する。前記所定角度は、前記第１倍率と前記第２倍率との比と、前記投影面において前記バリアパターンを見た時に前記バリアパターンが前記第２方向に対して傾斜している角度とに基づいて決定される。
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月8日(2019.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左眼画像と右眼画像とを含む視差画像に係る画像光を射出する表示パネルと、
利用者の左眼及び右眼にそれぞれ、前記左眼画像及び前記右眼画像に係る画像光を到達させるバリアパターンを有するバリアと、
前記視差画像に係る画像光を結像させ、前記利用者の左眼及び右眼に投影する光学系と
を備え、
前記光学系は、前記視差画像が視差方向に対応する第１方向に沿って第１倍率で拡大され、且つ、前記視差画像が前記第１方向に交差する第２方向に沿って第２倍率で拡大されるように、投影面において前記視差画像に係る画像光を結像させ、
前記第１倍率と前記第２倍率とは、互いに異なり、
前記バリアパターンは、前記第１方向に沿って並び、前記第２方向に対して所定角度で傾斜する方向に沿って延在し、
前記所定角度の正接の値は、前記投影面において前記バリアパターンを見た時に前記バリアパターンが前記第２方向に対して傾斜している角度の正接の値と、前記第１倍率に対する前記第２倍率の比との積である、ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記バリアパターンは、所定のピッチで前記第１方向に沿って並び、
前記所定のピッチは、前記第１倍率の逆数と、前記投影面において前記バリアパターンを見た時の前記バリアパターンのピッチとの積である、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
前記表示パネルは、前記左眼画像を表示する第１サブピクセルと、前記右眼画像を表示する第２サブピクセルとを含み、
前記光学系は、前記第１サブピクセル及び前記第２サブピクセルそれぞれが前記第１方向に沿って並ぶ数を維持しつつ、前記視差画像を拡大する、請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
表示パネルと、バリアと、光学系とを備えるヘッドアップディスプレイを搭載し、
前記表示パネルは、左眼画像と右眼画像とを含む視差画像に係る画像光を射出し、
前記バリアは、利用者の左眼及び右眼にそれぞれ、前記左眼画像及び前記右眼画像に係る画像光を到達させるバリアパターンを有し、
前記光学系は、前記視差画像が視差方向に対応する第１方向に沿って第１倍率で拡大され、且つ、前記視差画像が前記第１方向に交差する第２方向に沿って第２倍率で拡大されるように、投影面において前記視差画像に係る画像光を結像させ、前記利用者の左眼及び右眼に投影し、
前記第１倍率と前記第２倍率とは、互いに異なり、
前記バリアパターンは、前記第１方向に沿って並び、前記第２方向に対して所定角度で傾斜する方向に沿って延在し、
前記所定角度の正接の値は、前記投影面において前記バリアパターンを見た時に前記バリアパターンが前記第２方向に対して傾斜している角度の正接の値と、前記第１倍率に対する前記第２倍率の比との積である、移動体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本開示の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイは、表示パネルと、バリアと、光学系とを備える。前記表示パネルは、左眼画像と右眼画像とを含む視差画像に係る画像光を射出する。前記バリアは、利用者の左眼及び右眼にそれぞれ、前記左眼画像及び前記右眼画像に係る画像光を到達させるバリアパターンを有する。前記光学系は、前記視差画像に係る画像光を結像させ、前記利用者の左眼及び右眼に投影する。前記光学系は、前記視差画像が視差方向に対応する第１方向に沿って第１倍率で拡大され、且つ、前記視差画像が前記第１方向に交差する第２方向に沿って第２倍率で拡大されるように、投影面において前記視差画像に係る画像光を結像させる。前記第１倍率と前記第２倍率とは、互いに異なる。前記バリアパターンは、前記第１方向に沿って並び、前記第２方向に対して所定角度で傾斜する方向に沿って延在する。前記所定角度の正接の値は、前記投影面において前記バリアパターンを見た時に前記バリアパターンが前記第２方向に対して傾斜している角度の正接の値と、前記第１倍率に対する前記第２倍率の比との積である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本開示の一実施形態に係る移動体は、ヘッドアップディスプレイを搭載する。前記ヘッドアップディスプレイは、表示パネルと、バリアと、光学系とを備える。前記表示パネルは、左眼画像と右眼画像とを含む視差画像に係る画像光を射出する。前記バリアは、利用者の左眼及び右眼にそれぞれ、前記左眼画像及び前記右眼画像に係る画像光を到達させるバリアパターンを有する。前記光学系は、前記視差画像に係る画像光を結像させ、前記利用者の左眼及び右眼に投影する。前記光学系は、前記視差画像が視差方向に対応する第１方向に沿って第１倍率で拡大され、且つ、前記視差画像が前記第１方向に交差する第２方向に沿って第２倍率で拡大されるように、投影面において前記視差画像に係る画像光を結像させる。前記第１倍率と前記第２倍率とは、互いに異なる。前記バリアパターンは、前記第１方向に沿って並び、前記第２方向に対して所定角度で傾斜する方向に沿って延在する。前記所定角度の正接の値は、前記投影面において前記バリアパターンを見た時に前記バリアパターンが前記第２方向に対して傾斜している角度の正接の値と、前記第１倍率に対する前記第２倍率の比との積である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2019144399.tif 000011