(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左眼用虚像と右眼用虚像の視差量がそれぞれ異なる複数の領域で構成される視差画像を出力する表示デバイスと、
前記視差画像に基づいて虚像を表示する光学系と、
前方物体を検出する検出部と、
前記検出部が前記前方物体を検出した場合に、前記前方物体に対応する領域を新たに設定することにより、視差量がそれぞれ異なる前記複数の領域の区分けを変更する制御部と、を備える
虚像表示装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記前方物体の距離に応じて、前記複数の領域の区分けを変更する、
請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記視差画像は、前記距離に関する情報である、
請求項２に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記前方物体のサイズに応じて、前記複数の領域の区分けを変更する、
請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の虚像表示装置を備えるヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のヘッドアップディスプレイシステムを搭載する乗物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、虚像表示装置、虚像表示装置を備えたヘッドアップディスプレイシステム、ヘッドアップディスプレイシステムを搭載する乗物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ−Ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＨＵＤ）は、自動車等の車両に乗った運転手の前景に、運転を支援するための補助情報を描画した画像を虚像として重畳表示する。特許文献１には、左眼用虚像と右眼用虚像の視差量を変更して左右両眼のそれぞれで視認させ、融像させることにより、虚像の表示距離を変更する虚像表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０１１４４号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、より利便性を向上させた虚像表示装置、ヘッドアップディスプレイシステム及び乗物を提供する。
【０００５】
本開示の虚像表示装置は、左眼用虚像と右眼用虚像の視差量がそれぞれ異なる複数の領域で構成される視差画像を出力する表示デバイスと、視差画像に基づいて虚像を表示する光学系と、前方物体を検出する検出部と、検出部が前方物体を検出した場合に、前方物体に対応する領域を新たに設定することにより、視差量がそれぞれ異なる複数の領域の区分けを変更する制御部と、を備える。
【０００６】
本開示の虚像表示装置によれば、より利便性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイシステムの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る表示デバイスと視差バリアと制御部と撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る観察者の左眼用画像と右眼用画像と立体像の関係を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る領域を変更する第１の例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る領域を変更する第２の例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る領域を変更する第３の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【０００９】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１０】
（実施の形態１）
［１．ヘッドアップディスプレイシステムの構成］
本実施の形態で説明するヘッドアップディスプレイシステムは、例えば、自動車の運転席に備えつけられる。図１は、実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイシステム１００の構成を説明する図である。ヘッドアップディスプレイシステム１００は、虚像表示装置２００と、撮像装置３００、ウインドシールド４００を備えている。
【００１１】
虚像表示装置２００は、筐体２１０と、筐体２１０の内部に表示デバイス２２０と、視差バリア（Ｐａｒａｌｌａｘ  Ｂａｒｒｉｅｒ）２３０と、第１ミラー２４１と第２ミラー２４２で構成されるミラー２４０と、マイコン等の制御部２５０を備えている。また、筐体２１０は開口２６０を有している。開口２６０は、透明のカバーで覆われていてもよい。
【００１２】
虚像表示装置２００は、例えば、自動車のダッシュボードの内部に配置される。表示デバイス２２０が表示する画像を、第１ミラー２４１を介して反射させ、さらに第２ミラー２４２を介して反射させ、さらにウインドシールド４００を介して反射させ、車両内部の観察者Ｄに導いて虚像Ｉを表示する。
【００１３】
表示デバイス２２０は、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬディスプレイ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレイ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などが用いられる。表示デバイス２２０は、道路進行案内や、前方車両までの距離、自動車のバッテリー残量、現在の車速など、各種の情報を表示する。第１ミラー２４１は、表示デバイス２２０の垂直方向上部に設けられ、その反射面を第２ミラー方向に向けている。
【００１４】
なお、ミラー２４０は無くてもよく、表示デバイス２２０から出力された画像を、開口２６０を介してウインドシールド４００に直接投射してもよい。
【００１５】
撮像装置３００は、自動車の前方を撮影するカメラである。撮像装置３００は、撮影した画像を制御部２５０に供給する。制御部２５０は、供給された撮影画像を解析することにより、前方車両に関する各種の情報を検出する。例えば、制御部２５０は、供給された撮影画像を解析することにより、前方車両までの距離や、前方車両の大きさなどを検出する。
【００１６】
なお、本実施の形態では、撮像装置３００を用いたが、これに限定されない。例えば、レーダーを用い、前方車両までの距離や、前方車両の大きさなどを検出してもよい。又、撮像装置３００とレーダーを併用してもよい。
【００１７】
ウインドシールド４００は、自動車走行中に前方から来る空気の流れから、自動車内部の観察者Ｄを保護するために設けられるシールドである。ウインドシールド４００は、例えば、ガラスにより構成される。
【００１８】
本実施の形態では、ウインドシールド４００を用いた場合を例示するが、これに限定されない。ウインドシールド４００の代わりにコンバイナーを用いてもよい。
【００１９】
［２．表示デバイスと視差バリアの構成］
次に、表示デバイス２２０と視差バリア２３０の構成について詳細に説明する。図２は、表示デバイス２２０と視差バリア２３０と制御部２５０と撮像装置３００の構成を示すブロック図である。視差バリア２３０は、図示しないガラス基板に、例えば、クロムなどの遮光材料を蒸着させ、ガラス基板上に１次元的にストライプ状に形成される。遮光材料が蒸着されない部分が開口２３１となる。
【００２０】
表示デバイス２２０は、Ｒ（ＲＥＤ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）の画素を有している。実施の形態１では、表示デバイス２２０の各画素は、左眼用画素２２１及び右眼用画素２２２として、空間分割されている。すなわち、表示デバイス２２０の各画素は、左眼用画素２２１と右眼用画素２２２として交互に割り当てられる。
【００２１】
制御部２５０は、撮像装置３００が撮像した画像を解析することにより、前方車両に関する各種の情報を検出し、検出した情報に基づいて表示デバイス２２０の表示画像を制御する。表示デバイス２２０は、制御部２５０からの制御に従って、表示画像を出力する。
【００２２】
視差バリア２３０は、所定の間隔で開口２３１が形成されている。開口２３１によって、表示デバイス２２０から出射した光は、配光を制御され、左眼用画素２２１から出射した光は観察者Ｄの左眼に、右眼用画素２２２から出射した光は観察者Ｄの右眼に到達する。これにより、表示デバイス２２０と視差バリア２３０は、観察者Ｄに視差のある画像を提示することができる。
【００２３】
図３は、観察者Ｄの左眼用虚像画像ＩＬと右眼用虚像画像ＩＲと立体像Ｓの関係を示す図である。観察者Ｄは、ヘッドアップディスプレイシステム１００を用いると、所定の位置に視差画像の虚像Ｉである左眼用虚像画像ＩＬ及び、右眼用虚像画像ＩＲが表示される。観察者Ｄは、左眼用虚像画像ＩＬ及び、右眼用虚像画像ＩＲを見ることで、これらを立体視して融像した立体像Ｓが所定の位置より遠方にあるように知覚する。
【００２４】
ここで、虚像Ｉである左眼用虚像画像ＩＬ及び、右眼用虚像画像ＩＲの表示される所定の位置を「基準虚像位置」と定義する。
【００２５】
次に、表示デバイス２２０の表示画像に与える視差量Ｑと、観察者Ｄから、融像した像を知覚する位置である融像位置までの距離である立体視距離Ｌとの関係を（数１）に示す。
【００２６】
制御部２５０は、右眼用虚像画像ＩＲと左眼用虚像画像ＩＬの視差量Ｑを変化させることで、輻輳角θが視差量Ｑに応じて変化し、観察者Ｄに表示される虚像Ｉの立体視距離を変化させることが出来る。
【００２７】
【数１】
0006596668.tif 000002
【００２８】
制御部２５０は、表示する画像を複数の領域に区分けし、領域ごとに異なる視差量Ｑで表示デバイス２２０に出力させる。領域ごとの視差量Ｑは、領域ごとの観察者Ｄから融像位置までの立体視距離Ｌに基づいて（数１）から算出する。
【００２９】
なお、表示デバイス２２０は、空間分割により左眼用虚像画像及び、右眼用虚像画像を出力するとしたが、本開示はこれに限定されない。表示デバイス２２０は、時間分割により、左眼用虚像画像及び、右眼用虚像画像を出力するようにしてもよい。
【００３０】
なお、上述では視差バリア２３０を用いるとしたが、本開示はこれに限定されない。レンチキュラレンズや、液晶レンズなど、表示デバイス２２０から投射された光の配光を制御できる構成であれば、他の構成であっても構わない。
【００３１】
［３．動作］
次に、ヘッドアップディスプレイシステム１００の動作を説明する。ヘッドアップディスプレイシステム１００は、表示デバイス２２０が出力する画像において視差量が同じである領域の区分けを、「状況」に応じて変更する。この「状況」は種々のものが考えられるが、以下に例示する。
【００３２】
領域を変更する第１の例として、前方の自動車の距離を表示する場合に、前方の自動車が遠い距離から近い距離に近づいた場合を説明する。ヘッドアップディスプレイシステム１００は、前方の自動車の距離に応じて、領域を変更する。図４は、領域を変更する第１の例を説明する図である。
【００３３】
図４に示すように、観察者Ｄの前景が前景５００から前景５０１に変化する。前景５００は、前方車両として、車両６００、６０１が確認できる。撮像装置３００により、前景５００が撮影され、その画像が制御部２５０に供給される。制御部２５０は、供給された画像を解析し、車両６００までの距離が５０ｍ、車両６０１までの距離が２５ｍであることを検出する。制御部２５０は、前景５００を前方車両までの距離に応じて表示する虚像画像の視差量を変えるために領域を分ける。具体的には、前景５００に、立体像を表示した虚像画面５００ａに示すように、横方向に３分割され、領域１、領域２、領域３にわけられている。領域３、領域２、領域１の順で前方車両との距離が近くなる。領域３には、５０ｍ先に走行中の車両６００が存在し、領域２には、２５ｍ先に走行中の車両６０１が存在し、領域１には車両が存在しない。
【００３４】
制御部２５０は、領域３に、車両６００の左側に車両６００までの距離「５０ｍ」を表示させ、領域２に、車両６０１の左側に車両６０１までの距離「２５ｍ」を表示させ、領域１に、距離「１０ｍ」を表示させる。表示する距離の文字サイズは、距離が近づくに従って大きくなるように表示する。制御部２５０は、領域ごとに視差量を算出し、表示デバイス２２０の領域１から領域３のそれぞれに視差画像を表示し、観察者Ｄは虚像画面５００ａを視認する。
【００３５】
表示デバイス２２０は、領域ごとに視差画像を表示するので観察者Ｄの左右の目に対応する視差画像を視認させ、虚像を立体視できる。これにより、両眼の視差によって、観察者Ｄは前方の自動車の距離に応じた位置に距離を示す情報の融像を知覚できる。また、虚像画面を同一視差量からなる複数の領域に分割して表示することで、領域の視差量に応じた融像を知覚できる。
【００３６】
次に、前景が、前景５００から前景５０１に変化したとする。前景５０１は、前方車両として車両６００が前景５００に比べて近づいており、車両６０１が前景から消えている。撮像装置３００により、前景５０１が撮影され、その画像が制御部２５０に供給される。制御部２５０は、供給された画像を解析し、車両６００までの距離が５ｍであることを検出する。制御部２５０は、前景５０１を前方車両までの距離に応じて表示する虚像画像の視差量を変えるために領域を分ける。具体的には、前景５０１に立体像を表示した虚像画面５０１ａに示すように、横に２分割され、領域４、領域５にわけられている。領域５、領域４の順で前方車両との距離が近くなる。領域５は、５ｍ先に走行中の車両６００が存在し、領域４には車両が存在しない。
【００３７】
制御部２５０は、領域５に、車両６００の左側に車両６００までの距離「５ｍ」を表示させ、領域４に、距離「３ｍ」を表示させる。表示する距離の文字サイズは、距離が近づくに従って大きくなるように表示する。制御部２５０は、領域ごとに視差量を算出し、表示デバイス２２０の領域４、５のそれぞれに視差画像を表示し、観察者Ｄは虚像画面５０１ａを視認する。
【００３８】
以上のように、前景が前景５００から前景５０１に変化、すなわち、車両６００との距離が変化すると、領域の数や領域の大きさを変化させることで、観察者Ｄの前景に対する視認性を向上できる。
【００３９】
なお、領域のそれぞれにおいて、距離を表示するようにしたが、これに限定されない。すなわち、領域のそれぞれは、距離以外の情報を表示するようにしてもよい。例えば、領域１及び２は距離を表示し、領域３は、距離を表示する代わりに車両６００に枠を表示し、車両６００が前方に存在することを強調するような表示にしてもよい。また、一つの領域内に複数の項目を表示するようにしてもよい。例えば、領域３は、車両６００の枠と、距離を表示するようにしてもよい。
【００４０】
次に、領域を変更する第２の例として、前方車両までの距離が同じであっても前方車両の大きさに応じて、領域の大きさを変更する場合を説明する。図５は、領域を変更する第２の例を説明する図である。
【００４１】
図５に示すように、観察者Ｄの前景が前景５０２から前景５０３に変化する。前景５０２は、前方車両として車両６０２、６０３が確認できる。車両６０２は、自動車であり、車両６０３は２輪車である。撮像装置３００により、前景５０２が撮影され、その画像が制御部２５０に供給される。制御部２５０は、供給された画像を解析し、車両６０２までの距離が２５ｍ、車両６０３までの距離が５ｍであることを検出する。制御部２５０は、前景５０２を前方車両までの距離に応じて表示する虚像画像の視差量を変えるために領域を分ける。具体的には、前景５０２に立体像を表示した虚像画面５０２ａに示すように、横方向に３分割され、領域１１、領域１２、領域１３にわけられている。領域１３、領域１２、領域１１の順で前方車両との距離が近くなる。領域１３には、２５ｍ先に走行中の車両６０２が存在し、領域１２には、５ｍ先に走行中の車両６０３が存在し、領域１１には車両が存在しない。
【００４２】
制御部２５０は、領域１３に、車両６０２の左側に車両６０２までの距離「２５ｍ」を表示させ、領域１２に、車両６０３の左側に車両６０３までの距離「５ｍ」を表示させ、領域１１に、距離「３ｍ」を表示させる。表示する距離の文字サイズは、距離が近づくに従って大きくなるように表示する。制御部２５０は、領域ごとに視差量を算出し、表示デバイス２２０の領域１１から領域１３のそれぞれに視差画像を表示し、観察者Ｄは虚像画面５０２ａを視認する。
【００４３】
次に、前景が前景５０２から前景５０３に変化したとする。前景５０３は、前方車両として車両６０２が前景５０２に比べ近づき距離は５ｍとなり、さらに、車両６０３が前景から消えている。前景５０２の車両６０３の距離と前景５０３の車両６０２の距離は、同じ５ｍであるが、車両６０２と車両６０３のサイズが異なるので、これらのサイズに応じて領域の大きさを変更している。撮像装置３００により、前景５０３が撮影され、その画像が制御部２５０に供給される。制御部２５０は、供給された画像を解析し、車両６０２までの距離であることを検出する。制御部２５０は、前景５０３を前方車両までの距離に応じて表示する虚像画像の視差量を変えるために領域を分ける。具体的には、前景５０３に立体像を表示した虚像画面５０３ａに示すように、横方向に２分割され、領域１４、領域１５にわけられている。領域１５、領域１４の順で前方車両との距離が近くなる。領域１５には、５ｍ先に走行中の車両６０２が存在し、領域１４には車両が存在しない。
【００４４】
制御部２５０は、領域１５に、車両６０２の左側に車両６０２までの距離「５ｍ」を表示させ、領域１４に距離「３ｍ」を表示させる。表示する距離の文字サイズは、距離が近づくに従って大きくなるように表示する。制御部２５０は、領域ごとに視差量を算出し、表示デバイス２２０の領域１４、１５のそれぞれに視差画像を表示し、観察者Ｄは虚像画面５０３ａを視認する。
【００４５】
虚像画面５０２ａの領域１２と虚像画面５０３ａの領域１５を比較すると、前方車両のサイズに応じて領域の大きさが異なっていることがわかる。
【００４６】
以上により、観察者Ｄの前方車両に対する視認性を向上できる。
【００４７】
なお、図４や図５では、領域の数を前景の変化に応じて３つから２つに変更したが、これに限定されない。例えば、領域の数は変えずに、サイズを変更してもよいし、領域の数は２つや３つでなくてもよい。
【００４８】
なお、図４や図５では、虚像画面に表示する距離の文字サイズは、距離が近づくに従って大きくなるように表示するとしたが、これに限られない。文字サイズは、距離にかかわらず、同じでもよい。
【００４９】
なお、図４や図５では、自動車の前方を撮影し、撮影した画像を解析することで、前方車両に関する各種の情報を検出するとしたが、これに限定されない。例えば、前方に存在する物体に関する各種の情報であれば、何でもよい。
【００５０】
次に、領域を変更する第３の例として、領域を横方向に分けるだけでなく、縦方向に分ける場合を説明する。図６は、領域の変更の第３の例を説明する図である。
【００５１】
図６に示すように、観察者Ｄの前景が前景５００の場合の立体像の表示の別の一例を説明する。前景５００は、前方車両として、車両６００、６０１が確認できる。撮像装置３００により、前景５００が撮影され、その画像が制御部２５０に供給される。制御部２５０は、供給された画像を解析し、車両６００までの距離が５０ｍ、車両６０１までの距離が２５ｍであることを検出する。制御部２５０は、前景５００を前方車両までの距離に応じて表示する虚像画像の視差量を変えるために領域を分ける。具体的には、前景５００に虚像を表示した虚像画面５００ｂに示すように、横方向に３分割され、領域２１、領域２２、領域２３にわけられている。領域２３、領域２２、領域２１の順で前方車両との距離が近くなる。領域２３には、５０ｍ先に走行中の車両６００が存在し、領域２２には、２５ｍ先に走行中の車両６０１が存在し、領域２１には車両が存在しない。図４で説明した虚像画面５００ａと異なる点は、領域が横方向だけでなく縦方向にも分割されている点である。
【００５２】
制御部２５０は、領域２３に、車両６００の左側に車両６００までの距離「５０ｍ」を表示させ、領域２２に、車両６０１の左側に車両６０１までの距離「２５ｍ」を表示させ、領域２１に、道路案内として目的地までの距離「１０ｋｍ」を表示させる。表示する距離の文字サイズは、距離が近づくに従って大きくなるように表示する。制御部２５０は、領域ごとに視差量を算出し、表示デバイス２２０の領域２１から領域２３のそれぞれに視差画像を表示し、観察者Ｄは虚像画面５００ｂを視認する。
【００５３】
以上により、観察者Ｄの前方車両に対する視認性を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本開示の虚像表示装置および虚像表示装置を備えたヘッドアップディスプレイシステムは、自動車等の車両の用途だけでなく、飛行機や船舶の操縦席や、ゲーム機などの操縦をユーザに体感させるようなシミュレーションシステム等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１００    ヘッドアップディスプレイシステム
２００    虚像表示装置
２１０    筐体
２２０    表示デバイス
２３０    視差バリア
２３１    開口
２２１    左眼用画素
２２２    右眼用画素
２４０    ミラー
２４１    第１ミラー
２４２    第２ミラー
２５０    制御部
２６０    開口
３００    撮像装置
４００    ウインドシールド
５００，５０１，５０２，５０３    前景
５００ａ，５００ｂ，５０１ａ，５０２ａ，５０３ａ    虚像画面
６００，６０１，６０２，６０３    車両
【図１】
0006596668.tif 000003
【図２】
0006596668.tif 000004
【図３】
0006596668.tif 000005
【図４】
0006596668.tif 000006
【図５】
0006596668.tif 000007
【図６】
0006596668.tif 000008