(57)【要約】【課題】実際より遠い位置に表示が見えるようにする。【解決手段】ディスプレイ装置１０において、左目に入る左目画像と右目に入る右目画像を異ならせて表示する。観察者は両画像を合わせて１つの疑似画像１２として認識する。右目画像と左目画像のずれを適切に設定することで、疑似画像１２の観察者からの距離を実際のディスプレイ１０の位置より遠い位置に連続した時間位置させる。【選択図】図１
2007081635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左目に入る左目用画像と右目に入る右目用画像を表示し、両画像を合わせて１つの擬似画像を表示するディスプレイ装置であって、
疑似画像の観察者からの距離を実際のディスプレイの位置より遠い位置に連続した時間位置させることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
左目に入る左目用画像と右目に入る右目用画像を表示し、両画像を合わせて１つの擬似画像を表示するディスプレイ装置において、
疑似画像の位置のある点をＡ’、観測者の左右の眼の中心をそれぞれＢ、Ｃ、それらがなす角度を輻輳角ＢＡ’Ｃ、実際のディスプレイ上の点Ａについての輻輳角ＢＡＣとした場合に、輻輳角ＢＡ’Ｃが輻輳角ＢＡＣよりも小さい右目用、左目用の画像を連続した時間表示することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のディスプレイ装置において、
前記輻輳角ＢＡ’Ｃが輻輳角ＢＡＣよりも常時小さいことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のディスプレイ装置において、
前記疑似画像は、実際のディスプレイの位置より全体として等距離だけ遠い場所に位置することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のディスプレイ装置において、
入力されてくる映像信号について、左目に入る左目画像と右目に入る右目画像であって両画像を合わせて形成される画像がディスプレイより遠い位置に位置する映像信号に変換しディスプレイに供給することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のディスプレイ装置において、
ディスプレイの表示領域の縦方向の長さａと横方向の長さｂの比ｂ／ａが、右目画像と左目画像が合わさって疑似的に認識される疑似画像の表示エリアの縦方向の長さａ’と横方向の長さｂ’の比ｂ’／ａ’よりも大きいことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載のディスプレイ装置において、
前記実際のディスプレイに表示における表示エリアの比であるｂ／ａが、４／３＜ｂ／ａ＜１６／９を満足することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１つに記載のディスプレイ装置において、
前記実際のディスプレイに表示における表示エリアの比であるｂ／ａが、１６／９＜ｂ／ａを満足することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１つに記載のディスプレイ装置において、
ｃを任意の定数としたとき、ａ＝ｃ×ａ’，ｂ＝ｃ×ｂ’＋ｄ，２ｃｍ＜ｄ＜１０ｃｍを満足することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載のディスプレイ装置において、
実際のディスプレイの表示は、車両のウィンドシールドガラスに表示されることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１つに記載のディスプレイ装置において、
実際のディスプレイの表示が観察者に直視されることを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、左目に入る左目画像と右目に入る右目画像を異ならせるとともに、両画像を合わせて１つの疑似画像として認識させるディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディスプレイ装置として、ブラウン管（ＣＲＴ）、液晶（ＬＣＤ）、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）、リアプロ（リアプロジェクション）、プラズマなど、各種のものが知られている。この中で、携帯用などの小型のディスプレイ装置としてはＬＣＤが広く普及しており、また有機ＥＬディスプレイも利用されつつある。
【０００３】
ここで、車両のウィンドシールドガラスに各種表示を行うヘッドアップディスプレイなどでは、表示位置をドライバーの視点に合わせてある程度前方に位置させることが求められており、ウィンドシールドガラスに投射するまでの光路長を長くして、これを達成している。
【０００４】
一方、ディスプレイ装置として、目に入る左目画像と右目に入る右目画像を異ならせ、両画像を合わせることによって立体画像として認識させる３Ｄディスプレイ装置が特許文献１などに提案されている。このような３Ｄ表示のディスプレイ装置によれば、画面から飛び出した映像などが表示可能であって、臨場感ある映像を楽しむことができる。
【０００５】
【特許文献１】特許第３０９６６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来のディスプレイ装置は、基本的に２Ｄ表示を基本としており表示面において表示された映像を観察者において認識されることを前提としている。一方、３Ｄ表示のディスプレイ装置では、画像が飛び出すことなど画像の表示位置を部分的、動的に変化させることで、２Ｄ表示とは異なる映像を得ている。
【０００７】
しかし、表示には、各種の要求もあり、ヘッドアップディスプレイでは、運動時の視点移動をできるだけ少なくするためにドライバーから見て遠くに映像を表示したいという要求もある。従って、そのような要求に答えることができるディスプレイ装置も望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、左目に入る左目用画像と右目に入る右目用画像を表示し、両画像を合わせて１つの擬似画像を表示するディスプレイ装置であって、疑似画像の観察者からの距離を実際のディスプレイの位置より遠い位置に連続した時間位置させることを特徴とする。
【０００９】
また、疑似画像の位置のある点をＡ’、観測者の左右の眼の中心をそれぞれＢ、Ｃ、それらがなす角度を輻輳角ＢＡ’Ｃ、実際のディスプレイ上の点Ａについての輻輳角ＢＡＣとした場合に、輻輳角ＢＡ’Ｃが輻輳角ＢＡＣよりも小さい右目用、左目用の画像を連続した時間表示することが好適である。
【００１０】
また、前記輻輳角ＢＡ’Ｃが輻輳角ＢＡＣよりも常時小さいことが好適である。
【００１１】
また、前記疑似画像は、実際のディスプレイの位置より全体として等距離だけ遠い場所に位置することが好適である。
【００１２】
また、入力されてくる映像信号について、左目に入る左目画像と右目に入る右目画像であって両画像を合わせて形成される画像がディスプレイより遠い位置に位置する映像信号に変換しディスプレイに供給することが好適である。
【００１３】
また、ディスプレイの表示領域の縦方向の長さａと横方向の長さｂの比ｂ／ａが、右目画像と左目画像が合わさって疑似的に認識される疑似画像の表示エリアの縦方向の長さａ’と横方向の長さｂ’の比ｂ’／ａ’よりも大きいことが好適である。
【００１４】
また、前記疑似画像の比であるｂ’／ａ’が、４／３＜ｂ’／ａ’＜１６／９を満足することが好適である。
【００１５】
また、前記実際のディスプレイに表示における表示エリアの比であるｂ／ａが、１６／９＜ｂを満足することが好適である。
【００１６】
また、ｃを任意の定数、ｄを２ｃｍ＜ｄ＜１０ｃｍとしたときに、ａ＝ｃ×ａ’、ｂ＝ｃ×ｂ’＋ｄを満足することが好適である。
【００１７】
また、実際のディスプレイの表示は、車両のウィンドシールドガラスに表示されることが好適である。
【００１８】
また、実際のディスプレイの表示が観察者に直視されることが好適である。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明では、輻輳角ＢＡ’Ｃを輻輳角ＢＡＣよりも小さく設定する。従って、狭い空間を利用して、遠くの表示が行える。例えば、車両のヘッドアップディスプレイシステムにおいては、ウィンドシールドガラスに表示する画像をドライバーから見て遠くの位置とするために、ウィンドシールドガラスに至るまでの映像の経路をミラーなどを用いて長くしているが、本実施形態によれば経路を短くしても、投射される擬似画像を遠くに位置させることができ、画像を遠くにした場合とほとんど同じ効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置について、図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態の原理を説明する概念的構成図である。ディスプレイ装置１０には、映像信号に応じた映像が表示される。この例では、ディスプレイ装置１０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であり、画素毎の画像信号からなる映像信号をマトリクス状に配置された画素毎に表示する。また、各画素はＲＧＢまたはＲＧＢＷの画素からなり、液晶への電圧印加を画素毎に制御して表示が行われる。
【００２２】
ここで、このディスプレイ装置１０では、基本的に２Ｄ表示が行われるが、観察者が認識する映像の表示場所がディスプレイ装置１０の表面ではなく、より遠い位置にある疑似画像１２の位置に制御される。一方、通常の３Ｄ表示では、飛び出す映像がメインで、疑似的表示位置を部分的に随時変化させることで臨場感を得るが、本実施形態では２Ｄの疑似的映像１２の位置を実際のディスプレイ装置１０の位置より遠い位置に設定する。
【００２３】
すなわち、本実施形態によれば、表示画素毎に左目に入る左目画像用と右目に入る右目画像用の光学フィルタを形成する。従って、ある画素は左目用画像を表示し、その画像は観察者の左目に供給され、その隣の画素は右目用画像を表示し、その画像は観察者の右目に供給される。従って、左目用の画素によって形成される左目用画像が観察者の左目で認識され、右目用の画素によって形成される右目用画像が観察者の右目で認識される。そして、左目用画像と、右目用画像とを合わせて観察者に認識される疑似画像の位置が全体としてディスプレイ装置１０の位置より遠い位置に設定してある。
【００２４】
これは、左目用画像と右目用画像によって形成される疑似画像１２の位置のある特定の点Ａ’と、観測者の左右の眼の中心をそれぞれＢ、Ｃとのなす角度（輻輳角）ＢＡ’Ｃが、実際のディスプレイ装置１０上の点Ａについての輻輳角ＢＡＣに比べ、小さくなるように左目用画像と右目用画像を作成することで実現される。このような左右目用画像の作成は、画面上のすべての点について疑似画像が一定の場所に位置するように変換すればよいため、通常の３Ｄ画像を作成するのに比べ、非常に簡単に行うことができる。すなわち、すべての画素について、左目用画像と、右目用画像によって形成される疑似画像が予め設定した観察者から遠い地点に位置するように設定すればよい。
【００２５】
このように、本実施形態では、輻輳角ＢＡ’Ｃが輻輳角ＢＡＣよりも常時小さい。従って、狭い空間を利用して、遠くの表示が行える。例えば、車両のヘッドアップディスプレイシステムにおいては、ウィンドシールドガラスに表示する画像をドライバーから見て遠くの位置とするために、ウィンドシールドガラスに至るまでの映像の経路をミラーなどを用いて長くしているが、本実施形態によれば経路を短くしても、投射される擬似画像を遠くに位置させることができ、画像を遠くにした場合とほとんど同じ効果を得ることができる。
【００２６】
また、図１に示すように、疑似画像は、ディスプレイ装置１０を介して後方に位置する。従って、ディスプレイ装置１０を窓として表示されることになり、図に示したように疑似画像はディスプレイ装置１０より大きくなる。従って、観察者が見る画像は、ディスプレイ装置１０に表示されたものより、遠くで大きなものになる。このため、プロジェクタと同様の大画面を小さいディスプレイで疑似的に得ることができる。さらに、小さな画面を手に持ったような状態でも、比較的遠くに大きな画面を見ることができ、近く小さい画像が見にくい、遠視や老眼の人によって見やすい表示とすることができる。
【００２７】
ここで、図２（ａ）、（ｂ）には、ディスプレイ装置１０における表示画像と、疑似画像１２における表示画像の縦横比について示してある。このように、ディスプレイ装置１０の縦横比ａ／ｂと、疑似画像の縦横比ａ’／ｂ’を比べると、ディスプレイ装置の縦横比ａ／ｂの方が大きくなっている。これは、図２（ｃ）に示すように左右方向は、観察者の右目、左目の両方に対し、ディスプレイ装置１０が窓になる点が限界になり、そのような制限の生じない上下方向と比べ、伸張幅が小さくなるからである。
【００２８】
従って、ディスプレイ装置１０の表示領域の縦方向の長さａと横方向の長さｂの比ｂ／ａが、右目画像と左目画像が合わさって疑似的に認識される疑似画像の表示エリアの縦方向の長さａ’と横方向の長さｂ’の比ｂ’／ａ’よりも大きくなる。
【００２９】
テレビ信号によって表示されるべき映像は、横縦比が４／３または１６／９である。従って、観察者が見る疑似画像において、その横縦比である、ｂ’／ａ’も４／３または１６／９である。ｂ’／ａ’が４／３の場合は、実際のディスプレイの横縦比ｂ／ａは、４／３＜ｂ／ａを満足することが好適である。またｂ’／ａ’が１６／９の映像を表示する場合には１６／９＜ｂ／ａを満足することが好適である。これによって、一般的なテレビ信号に基づいた表示が効率的に行える。
【００３０】
また、ディスプレイ装置１０の表示エリアと疑似画像の大きさの比は、どのくらい遠い位置に疑似画像を設定するかによって決定され、その拡大率を１／ｃとすると、基本的にａ＝ｃ×ａ’、ｂ＝ｃ×ｂ’の関係が成り立つはずである。しかし、上述のように、観察者の両目の間の距離に応じた制限があり、この両目間距離ｄを２ｃｍ＜ｄ＜１０ｃｍとしたときに、ａ＝ｃ×ａ’、ｂ＝ｃ×ｂ’＋ｄの関係が成り立つ。
【００３１】
ここで、左目用画像と、右目用画像の形成について、簡単に説明する。観察者が特殊な眼鏡をかけ、左目用画像については左目、右目画像については右目のみで見られるようにするものが知られている。特殊な眼鏡としては、高速のシャッターがついたものがあり、表示とシャッターが同期することで、左右画像を別々に見ることができる。また、特殊な眼鏡を必要とせずに左右画像を別々に表示するものとして、パララックスバリア方式のものがある。これは、パララックスバリアによって、観察者の左右視点からそれぞれ左目画像または右目画像のいずれかのみが見えるようにするものである。
【００３２】
さらに、特許文献１には、パララックスバリアと同様の原理を用いながら、表示部における右目画像及び左目画像の画素の配列を千鳥状（チェッカーフラッグ状）とし、表示部の前面に配置するフィルタも画素に対応して開口部が千鳥状に位置するものとする。なお、フィルタは、開口部から２画素分が見え、右目からは右目用画素、左目からは左目用画素が見えるようにする。これによって、水平方向の画素列数の減少を防止して不要な縦縞の発生を防止できる。
【００３３】
本実施形態においては、この特許文献１に記載されている立体表示方法を利用して、表示における輻輳角を制御する。
【００３４】
また、車両のヘッドアップディスプレイシステムに本実施形態のディスプレイ装置を用いることも好適である。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、車両のウィンドシールドガラス２０の手前に本実施形態のディスプレイ装置１０を設置する。例えば、ダッシュボードの上など比較的ウィンドシールドガラス２０に近い位置でよい。そして、このディスプレイ装置１０に上述したように左目画像および右目画像を表示する。これによって、ディスプレイ装置１０の虚像２２がウィンドシールドガラス２０の前方に表示されるが、この虚像２２はディスプレイ装置１０の表示と実質的に同じ（図３の場合は上下反転）である。従って、車室内にいる観察者（通常はドライバー）は、虚像２２において、左目用画像と右目用画像を左目、右目でそれぞれ見ることになり、従って疑似画像２４はそれら画像で決定されるさらに遠い位置になる。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、車両のウィンドシールドガラス２０に投射するまでの距離を短くしても、元々の虚像２２が右目用と左目用の別々の画像で形成されており、従って疑似画像２４の位置は、さらに遠くなる。そこで、ディスプレイ装置１０をウィンドシールドガラス２０の近くに配置することが可能になり、その配置場所の自由度が上昇する。また図３（ｂ）に示すように画像を凹面鏡２６に反射させることでウインドシールドガラスに投影される画像を拡大することが可能になる。
【００３７】
図４には、映像信号処理の構成を示すブロック図が示してある。ＮＴＳＣなど、所定のフォーマットの映像信号は、信号処理回路３０に供給される。この信号処理回路３０では、ディスプレイ装置１０の各画素に表示するための映像信号を作成する。このとき、信号処理回路３０は、予め定められた輻輳角に対応する１つの映像信号から左目用の映像信号および右目用の映像信号を作成する。この輻輳角についてのデータは外部から位置調整信号として供給するとよいが、一定値として内部に記憶しておくてもよい。そして、得られた左目用映像信号と右目用映像信号を画素毎に交互に位置するようにして、表示用の映像信号を作成する。すなわち、１水平ラインの画素は、左目用、右目用の画素が交互に位置し、また列方向においても左目用画素、右目用画素を交互に位置する。なお、実際には、映像信号はカラーであって、ＲＧＢ毎にそれぞれ左目用画像、右目用画像を交互に配置する。
【００３８】
さらに、位置調整用信号をディスプレイ装置１０に設けたつまみなどを利用して利用者が入力できるようにしておけば、疑似画像位置を所望のものに調整できる。なお、この位置の調整は右目画像と左目画像の位置ずれの大きさを調整して、輻輳角を調整することで行われる。
【００３９】
なお、ディスプレイ装置１０としては、液晶ディスプレイ装置が好適であるが、有機ＥＬディスプレイ装置や、ＣＲＴ、リアプロジェクタ、プラズマディスプレイ装置など従来から知られているどのようなディスプレイ装置でも利用することができる。
【００４０】
また、上記実施形態では、擬似画像の表示位置が常時一定位置としたが、必要に応じて変更できるようにしてもよい。さらに、擬似画像の位置を基本的にディスプレイ装置１０の位置より遠い位置としておき、その前提の上で、３Ｄ画像の表示にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態の原理を説明する図である。
【図２】ディスプレイ装置の表示と、疑似画像の表示を示す図である。
【図３】ヘッドアップディスプレイシステムに適応した場合の構成を示す図である。
【図４】映像信号の処理の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  ディスプレイ装置、１２，２４  疑似画像、２０  ウィンドシールドガラス、２２  虚像。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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