(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、ヘッドアップディスプレイのための映像ユニットを提供する。【解決手段】映像ユニット１００は、第１の表示領域１０２と、第１の表示領域１０２の外に配置される第２の表示領域１０４と、を有する表示ユニット１０６と、第１のライトフィールド１１０により第１の表示領域１０２を背後から照光し、第２のライトフィールド１１２により第２の表示領域１０４を背後から照光するための少なくとも１つの光源１０８と、第１の表示領域１０２と第２の表示領域１０４との間に配置されたビームスプリッタ１１８であって、ビームスプリッタ１１８の、第２の表示領域１０４の方を向かない側へと第１のライトフィールド１１０を偏向させ、ビームスプリッタ１１８の、第２の表示領域１０４を向かない側へと第２のライトフィールド１１２を透過させるよう構成された上記ビームスプリッタ１１８と、を備える。【選択図】図１
2017037304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドアップディスプレイ（６００）のための映像ユニット（１００）であって、前記映像ユニット（１００）は、以下の特徴を備え、すなわち、
第１の表示領域（１０２）と、前記第１の表示領域（１０２）の外に配置される第２の表示領域（１０４）とを有する表示ユニット（１０６）と、
第１のライトフィールド（１１０）により前記第１の表示領域（１０２）を背後から照光し、第２のライトフィールド（１１２）により前記第２の表示領域（１０４）を背後から照光するための少なくとも１つの光源ユニット（１０８、４０４）と、
前記表示ユニット（１０６）の、前記少なくとも１つの光源ユニット（１０８、４０４）と対向する側に配置されたビームスプリッタ（１１８）であって、前記第１のライトフィールド（１１０）を偏向させ、前記第２のライトフィールド（１１２）を透過させるよう構成された前記ビームスプリッタ（１１８）と、
を有する、映像ユニット（１００）。
【請求項２】
前記映像ユニット（１００）は、前記第１のライトフィールド（１１０）を第１の偏光方向へと偏光させるための前記第１の表示領域（１０２）に配置された第１の偏光層（１１４）、および／または、前記第２のライトフィールド（１１２）を、前記第１の偏光方向とは異なる第２の偏光方向へと偏光させるための前記第２の表示領域（１０４）に配置された第２の偏光層（１１６）を備え、特に、前記第１の偏光方向と前記第２の偏光方向とは、互いにほぼ直交していることを特徴とする、請求項１に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項３】
前記ビームスプリッタ（１１８）は、偏光ビームスプリッタとして、および／または、プリズムとして実現されていることを特徴とする、請求項１、または２に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項４】
前記ビームスプリッタ（１１８）の主伸長平面は、前記第１の表示領域（１０２）および／または前記第２の表示領域（１０４）の主伸長平面に対して、ほぼ直交して方向付けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項５】
前記映像ユニット（１００）は、前記光源（１０８）と前記表示ユニット（１０６）との間の、前記第１のライトフィールド（１１０）および／または前記第２のライトフィールド（１１２）の光路に配置された光学素子（２００）であって、前記第１のライトフィールド（１１０）および／または前記第２のライトフィールド（１１２）を偏向させ、および／または、第１の光線（１１０）および／または第２の光線（１１２）を集光するための前記光学素子（２００）を備え、特に、前記光学素子（２００）は、前記ヘッドアップディスプレイ（６００）の観者の第１の目に対応付けられた第１の方向へと、前記第１のライトフィールド（１１０）を偏向させ、前記観者の第２の目に対応付けられた第２の方向へと、前記第２のライトフィールド（１１２）を偏向させるよう構成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項６】
前記光学素子（２００）は、少なくとも１つのマイクロレンズアレイ（３０２；１０００、１００２）および／またはレンズ（３００；４００、４０２、４０６、４０８）および／またはミラー（２０２、２０４）および／または偏光ビームスプリッタ（２０６）を有することを特徴とする、請求項５に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項７】
前記レンズ（３００）は、フレネルレンズとして実現されていることを特徴とする、請求項６に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項８】
前記映像ユニット（１００）は、
前記第１のライトフィールド（１１０）を偏向させるための、前記第１のライトフィールド（１１０）の前記光路に配置されまたは配置可能な第１のレンズ（４００）と、
前記第２のライトフィールド（１１２）を偏向させるための、前記第２のライトフィールド（１１２）の前記光路に配置された第２のレンズ（４０２）と、
前記第１のレンズ（４００）により偏向させられたライトフィールドを第１の集光方向へと集光するための第１のマイクロレンズアレイ（１０００）と、
前記第２のレンズ（４０２）により偏向させられた前記ライトフィールドを第２の集光方向へと集光するための第２のマイクロレンズアレイ（１００２）と、
を備えることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項９】
前記映像ユニット（１００）および／または前記光源ユニット（１０８、４０４）は、少なくとも１つの軸の周りを回動可能であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項１０】
前記光源ユニット（１０８、４０４）は、少なくとも１つの光源（４０４）を有し、前記光源ユニット（１０８）は、前記第１のライトフィールド（１１０）により前記第１の表示領域（１０２）を背後から照光するよう構成され、
前記光源（４０４）は、前記第２のライトフィールド（１１２）により前記第２の表示領域（１０４）を背後から照光するよう構成され、特に、前記光源ユニット（１０８）は、前記観者の前記第１の目に対応付けられた前記第１の方向へと前記第１のライトフィールド（１１０）を放射するために配置され、前記光源（４０４）は、前記観者の前記第２の目に対応付けられた前記第２の方向へと前記第２のライトフィールド（１１２）を放射するために配置されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）を備えたヘッドアップディスプレイ（６００）。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）を用いて立体視のための対画像を生成する方法（１３００）であって、
前記方法（１３００）は、以下の工程、すなわち、
第１のライトフィールド（１１０）により第１の表示領域（１０２）を背後から照光することによって、第１の立体視のための画像を生成し、第２のライトフィールド（１１２）により第２の表示領域（１０４）を背後から照光することによって、第２の立体視のための画像を生成するために、表示ユニット（１０６）および／または光源ユニット（１０８、４０４）を制御する工程（１３１０）
を含む、方法（１３００）。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法（１３００）を実行および／または制御するよう構成された制御装置（１２０）。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法（１３００）を実行および／または制御するよう構成されたコンピュータプログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のコンピュータプログラムが格納された機械読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の前提部に記載の装置または方法に関する。さらに、本発明の主題は、コンピュータプログラムである。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２００３１０２６６６号明細書には、プロジェクタと、少なくとも部分的に反射する面とを利用して虚像を生成する表示装置が記載されている。プロジェクタは、裸眼立体視式に（ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｋｏｐｉｓｃｈ）光線を導く光学素子を有する。表示装置は、自動車の表示装置であって、運転者が、窓ガラスの前の車両の外の虚像であって、ミラーによって反射された上記虚像を見る上記自動車の表示装置に好適に適している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このような背景から、本明細書で紹介するアプローチによって、ヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ−Ｕｐ−Ｄｉｓｐｌａｙ、ＨＵＤ）のための映像ユニット、ヘッドアップディスプレイ、映像ユニットを用いて立体視のための対画像（Ｈａｌｂｂｉｌｄｅｒ）を生成する方法、さらに、本方法を利用する制御装置、最後に、独立請求項に係る対応するコンピュータプログラムが紹介される。従属請求項に記載された措置によって、独立請求項で示された装置の有利な発展形態および改良例が可能である。
【０００５】
ヘッドアップディスプレイのための映像ユニットであって、映像ユニットは、以下の特徴を有し、すなわち、
第１の表示領域と、第１の表示領域の外に配置される第２の表示領域とを有する表示ユニットと、
第１のライトフィールドにより第１の表示領域を背後から照光し、第２のライトフィールドにより第２の表示領域を背後から照光するための少なくとも１つの光源ユニットと、
表示ユニットの、少なくとも１つの光源ユニットと対向する側に配置されたビームスプリッタであって、第１のライトフィールドを偏向させ、第２のライトフィールドを透過させるよう構成された上記ビームスプリッタと、
を有する、上記映像ユニットが紹介される。
【０００６】
映像ユニットとは、裸眼立体視（ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｋｏｐｉｓｃｈ）画像、すなわち、三次元で知覚されうる画像を生成するユニットとして理解されうる。映像ユニットは、虚像を表示するためのプロジェクタとして実現されうる。表示ユニットとは、ディスプレイ、特に例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）として理解されうる。表示ユニットは、２つの表示領域に分けられる。表示領域とは、表示ユニットのアクティブな平面の一部分であって、光線で表示領域を背後から照光することにより画像内容を表示するために役立つ上記部分として理解されうる。特に、表示領域はほぼ同じ大きさを有し、同一のフォーマット、例えば正方形のフォーマットを有しうる。表示領域は、互いに隣接して配置され、または互いに間隔を取って配置されうる。第１のライトフィールドと第２のライトフィールドはそれぞれ、立体画像の画像を表示することが可能である。光源ユニットとは、例えば、光ダイオード、レーザダイオード、もしくは、有機発光ダイオード、または、複数のこのような発光素子から成る構成として理解されうる。ビームスプリッタとは、ライトフィールドを２つの部分ライトフィールドへと分けるため、すなわち、例えば、反射ライトフィールドと透過ライトフィールドへと分けるための光学素子として理解されうる。例えば、ビームスプリッタは、偏光ビームスプリッタとして、または、プリズムとして実現されうる。ビームスプリッタは、例えば、第１の表示領域と第２の表示領域との間の高さに、特に、表示ユニットの、光源と対向する側に取り付けられうる。ビームスプリッタは、偏向させられた第１のライトフィールドの成分と、透過させられた第２のライトフィールドの成分とを、ビームスプリッタの同じ側で出力または放射するよう構成または配置されうる。ビームスプリッタはさらに、表示ユニットと、第１の表示領域および／または第２の表示領域とに隣接し、または、表示ユニットと、第１の表示領域および／または第２の表示領域と、接触しうる。例えば、ビームスプリッタは、特に光源ユニットの方を向かない側の、第１の表示領域と第２の表示領域との間の高さに配置されうる。
【０００７】
本明細書で紹介するアプローチは、ビームスプリッタと組み合わせて表示ユニットを利用することによって、裸眼立体視ヘッドアップディスプレイで対画像を生成することが可能であるという認識に基づいている。裸眼立体視駆動のための対画像の生成のために、液晶ディスプレイのような表示ユニットのみを利用することによって、ヘッドアップディスプレイの対応する映像装置の製造コストがほぼ半減される。このことによって、映像装置に掛るコストが削減されるだけではなく、追加的な表示ユニットを制御するための追加的な電子回路が無いことによって設置空間も縮小される。というのは、対画像の一方をそれぞれが生成する表示ユニットの２つの部分平面を、非常にコンパクトに配列できるからである。これによりさらに位置偏差が小さくなる。なぜならば、表示ユニットのみ正しく位置合わせすればよいからである。
【０００８】
例えば、裸眼立体視式の表示を実現するために２つの異なる画像内容を時間的に同時に生成するための表示ユニットとして、１つの液晶ディスプレイが利用されうる。このために、液晶ディスプレイは２つの部分領域に分けられ、その際に、各部分領域は、各目のための画像内容を生成することが可能である。その後に、２つの部分画像は、適切なビームスプリッタによって重ねられる。その際に、ヘッドアップディスプレイは、この種の映像装置構成に対して特別に適合された結像光学系を有しうる。適切なバックライトを備える液晶ディスプレイを１つだけ利用することによって、コンパクトで安価な構成を実現することが可能である。
【０００９】
一実施形態によれば、映像ユニットは、第１のライトフィールドを第１の偏光方向へと偏光させるための第１の表示領域に配置された第１の偏光層を有し、追加的または代替的に、第２のライトフィールドを、第１の偏光方向とは異なる第２の偏光方向へと偏光させるための第２の表示領域に配置された第２の偏光層を有する。特に、第１の偏光方向と第２の偏光方向とは、互いにほぼ直交しうる。
【００１０】
第１の偏光層および第２の偏光層とは、第１の表示領域または第２の表示領域にぶつかるライトフィールドを、線形状または円形状に偏光させるよう構成された層として理解されたい。２つの偏光層の所定の偏光方向は、例えば、互いに直交していてもよい。２つの偏光方向のこのような方向付けは、対応する偏光層を利用することによって簡単に、比較的低コストで実現される。
【００１１】
偏光無依存型のビームスプリッタでは、例えば、２つのライトフィールドの偏光方向が異なっている必要がない。実施形態に応じて、偏光が互いに交差している映像ユニット、または、偏光が少なくとも互いにずれている映像ユニットが実現されうる。
【００１２】
さらに、ビームスプリッタが、偏光ビームスプリッタとして、および／または、プリズムとして実現されている場合には有利である。本実施形態によって、２つの光線を非常に効率よく反射または透過させることが可能である。さらにこれにより二重像が低減される。
【００１３】
他の実施形態によれば、ビームスプリッタの主伸長平面は、第１の表示領域および／または第２の表示領域の主伸長平面に対してほぼ直交して方向付けられている。例えば、ビームスプリッタは、プレート形状に構成されて表示ユニットの中央に固定されてもよく、したがってＴ形状の構成が獲得される。これにより、ビームスプリッタは、第１の表示領域と第２の表示領域との間の光学的な隔壁として機能する。このような構成は、特に、設置場所が節約され、さらに簡単に低コストで実現される。
【００１４】
さらに、映像ユニットは、光源と表示ユニットとの間の、第１のライトフィールドおよび／または第２のライトフィールドの光路に配置された光学素子であって、第１のライトフィールドおよび／または第２のライトフィールドを偏向させ、および／または、第１のライトフィールドおよび／または第２のライトフィールドを集光するための上記光学素子を有しうる。特に、光学素子は、ヘッドアップディスプレイの観者の第１の目に対応付けられた第１の方向へと、第１のライトフィールドを偏向させ、観者の第２の目に対応付けられた第２の方向へと、第２のライトフィールドを偏向させるよう構成されうる。例えば、光学素子を用いて、いわゆるアイボックス（Ｅｙｅｂｏｘ）への光路に２つの光線を導くことが可能であり、すなわち、観者の目がその中に入る領域へと２つの光線を導くことが可能である。本実施形態によって、所与の空間条件および結像条件に応じて２つのライトフィールドが成形されうる。２つのライトフィールドを別々のアイボックスへと分けることによって、立体視機能が実現され、これにより、画像ユニットの表示品質が大幅に改善される。
【００１５】
さらに、光学素子が、少なくとも１つのマイクロレンズアレイを有する場合には有利である。追加的または代替的に、光学素子は、実施形態に応じて、少なくとも１つのレンズ、ミラー、または偏光ビームスプリッタを有しうる。マイクロレンズアレイとは、小型化された形状による複数のレンズ、すなわち、例えば円柱レンズから成る構成として理解されうる。本実施形態によって、たとえ光源が１つしか使用されない際にも、簡単に低コストで提供される手段を利用して、２つのライトフィールドを様々な放射方向に放射することが可能である。
【００１６】
その際に、レンズは、フレネルレンズとして実現されてもよい。フレネルレンズとは、輪帯状の領域に分けられた階段状のレンズとして理解されうる。これにより、光線を効率良く表示ユニットへと偏向させることが可能である。
【００１７】
他の実施形態によれば、映像ユニットは、第１のライトフィールドを偏向させるための、第１のライトフィールドの光路に配置されまたは配置可能な第１のレンズと、第２のライトフィールドを偏向させるための、第２のライトフィールドの光路に配置された第２のレンズと、第１のレンズおよび／または第２のレンズにより偏向させられたライトフィールドを第１の集光方向へと集光するための第１のマイクロレンズアレイと、第１のレンズおよび／または第２のレンズにより偏向させられたライトフィールドを第２の集光方向へと集光するための第２のマイクロレンズアレイとを備えうる。本実施形態によって、２つのライトフィールドの円錐状に広がるビーム（以下、円錐状ビーム）（Ａｂｓｔｒａｈｌｋｅｇｅｌ）の各指向角が、互いに別々に設定されうる。
【００１８】
任意に、映像ユニット、追加的または代替的に、光源は、少なくとも１つの軸の周りを回動可能でありうる。これにより、光線は、観者の頭または目の動きに追従することが可能である。
【００１９】
さらに、光源ユニットは、少なくとも１つの光源を有しうる。光源ユニットは、第１の光線により第１の表示領域を背後から照光するよう構成されうる。対応して、光源は、第２の光線により第２の表示領域を背後から照光するよう構成されうる。特に、光源ユニットは、観者の第１の目に対応付けられた第１の方向へと、第１のライトフィールドを放射するために配置され、光源は、観者の第２の目に対応付けられた第２の方向へと、第２のライトフィールドを放射するために配置されうる。本実施形態によって、２つの表示領域は、互いに依存せずに、背後から照光されうる。
【００２０】
さらに、本明細書に記載されるアプローチによって、先に記載した実施形態の１つに係る映像ユニットを備えたヘッドアップディスプレイが創出される。ヘッドアップディスプレイとは、車両の運転者の視野に情報を投影するための表示システムとして理解されうる。特に、ヘッドアップディスプレイは、三次元の虚像を表示するために適している。
【００２１】
さらに、提案されるアプローチによって、本明細書に記載される実施形態の１つに係る映像ユニットを用いて立体視のための対画像を生成する方法であって、本方法は、以下の工程、すなわち、
第１のライトフィールドにより第１の表示領域を背後から照光することによって、第１の立体視のための画像を生成し、第２のライトフィールドにより第２の表示領域を背後から照光することによって、第２の立体視のための画像を生成するために、表示ユニットおよび／または光源ユニットを制御する工程
を含む、上記方法が創出される。
【００２２】
本方法は、例えば、ソフトウェアもしくはハードウェアにより、または、ソフトウェアとハードウェアとの混合形態により、例えば制御装置で実施されうる。
【００２３】
さらに、本明細書で提案されるアプローチによって、本明細書で提案される方法の変形例の工程を対応する装置で実行し、制御し、または実現するよう構成された制御装置が創出される。制御装置の形態による本方法の本変形例によって、本発明の根底にある課題が、迅速かつ効果的に解決される。
【００２４】
本明細書では制御装置とは、センサ信号を処理し、センサ信号に従って制御信号および／またはデータ信号を出力する電気的装置として理解されうる。制御装置は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアに基づき構成可能なインタフェースを有しうる。ハードウェアに基づく構成の場合、インタフェースは、例えば、制御装置の様々な機能を含むいわゆるシステムＡＳＩＣの構成要素でありうる。しかしながら、インタフェースは固有の集積回路であってもよく、または、少なくとも部分的に別々の構成要素で構成されてもよい。ソフトウェアに基づく構成の場合、インタフェースは、例えばマイクロコントローラ上に他のソフトウェアモジュールと共に存在するソフトウェアモジュールでありうる。
【００２５】
半導体メモリ、ハードディスク、または光メモリのような機械読み取り可能な担体または記憶媒体に格納可能であり、かつ、特にプログラム製品またはプログラムがコンピュータまたは装置で実行される場合に先に記載した実施形態の１つに記載された方法の工程を実行、実現、および／または制御するために利用される、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品またはコンピュータプログラムも有利である。
【００２６】
本発明の実施例が図面に示され、以下の明細書の記載において詳細に解説される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施例に係る映像ユニットの概略図を示す。
【図２】一実施例に係る光学素子を備えた映像ユニットの概略図を示す。
【図３】一実施例に係る光学素子を備えた映像ユニットの概略図を示す。
【図４】一実施例に係る光学素子を備えた映像ユニットの概略図を示す。
【図５】一実施例に係る光学素子を備えた映像ユニットの概略図を示す。
【図６】一実施例に係るヘッドアップディスプレイの概略図を示す。
【図７】一実施例に係る表示ユニットの背後での光出力を示すグラスを示す。
【図８】一実施例に係るヘッドアップディスプレイの概略図を示す。
【図９】一実施例に係るヘッドアップディスプレイの概略図を示す。
【図１０】一実施例に係る光学素子を備えた映像ユニットの概略図を示す。
【図１１】一実施例に係る回転可能な映像ユニットを備えるヘッドアップディスプレイの概略図を示す。
【図１２】一実施例に係る光学素子を備えた映像ユニットの概略図を示す。
【図１３】一実施例に係る方法のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の有利な実施例についての以下の記載では、様々な図に示された、似たように作用する構成要素のために、同一または類似した符号を利用し、当該構成要素についての重複説明は行わない。
【００２９】
図１は、一実施例に係る映像ユニット１００の概略図を示す。映像ユニット１０４は、第１の表示領域１０２と、第２の表示領域１０４とに分けられた表示ユニット１０６、すなわち、例えば、ＬＣＤディスプレイを有する。図１では、第２の表示領域１０４は、例えば、第１の表示領域１０２の下方に存在する。（ここでは光源１０８の形態による）光源ユニットは、第１のライトフィールド１１０により第１の表示領域１０２を背後から照光し、第２のライトフィールド１１２により第２の表示領域１０４を背後から照光するよう構成されている。２つのライトフィールド１１０、１１２が、表示ユニット１０６の、光源１０８の方を向かない側から、それぞれ他の偏光方向に抜けている。
【００３０】
上記の効果を実現するために、第１の表示領域１０２は第１の偏光層１１４を有し、かつ、第２の表示領域１０４は第２の偏光層１１６を有し、その際に、第１の偏光層１１４は、第１のライトフィールド１１０を第１の偏光方向に偏光させるよう構成され、第２の偏光層１１６は、第２のライトフィールド１１２を第２の偏光方向に偏光させるよう構成される。本実施例によれば、２つの偏光層１１４、１１６は、対応する偏光方向が互いに直交するように設計される。
【００３１】
さらに、映像ユニット１００は、ビームスプリッタ１１８、すなわち、ここではプレート形状の偏光ビームスプリッタを有し、この偏光ビームスプリッタは、第１の表示領域１０２から抜けた第１のライトフィールド１１０を、当該ビームスプリッタ１１８の第２の表示領域１０４の方を向かない側へと反射させるために役立つ。図１では、第１のライトフィールド１１０は、例えば、ビームスプリッタ１１８に対して４５度の入射角および出射角を有する。さらに、ビームスプリッタ１１８は、第２の表示領域１０４から抜けた第２のライトフィールド１１２を、当該ビームスプリッタ１１８の、第２の表示領域１０４の方を向かない側へと透過させるために役立ち、その際に、第２のライトフィールド１１２の出射角も同様に、ビームスプリッタ１１８に対して４５度である。図１では、２つのライトフィールド１１０、１１２は、ビームスプリッタ１１８によって、それぞれのアイボックス（Ｅｙｅｂｏｘ）形成のために各方向に導かれている。
【００３２】
図１で示される実施例によれば、ビームスプリッタ１１８は、表示ユニット１０６の、２つの表示領域１０２、１０４が互いに隣接する場所に固定されている。図１では、この場所は、例えば、表示ユニット１０６の中央に相当する。ここでは、ビームスプリッタ１１８は、表示ユニット１０６に対して９０度の角度を有し、したがってＴ形状の配置が獲得される。
【００３３】
制御装置１２０は、２つのライトフィールド１１０、１１２および表示ユニット１０６を制御するための制御信号を準備して、光源１０８および表示ユニット１０６へと出力するよう構成される。光源１０８は、制御信号１２２を利用して、２つのライトフィールド１１０、１１２を放射するよう構成される。２つのライトフィールド１１０、１１２は、２つの表示領域１０２、１０４の背後から照光するために役立ち、２つの表示領域１０２、１０４は、各表示領域を通る各ライトフィールドにより背後から照光された際に立体画像の対画像を生成するように、制御信号１２２によって制御される。一実施例によれば、制御装置１２０は、少なくとも１つの可動軸への追従のためおよび輝度制御のために光源１０８を制御するよう構成され、その際に、表示ユニット１０６への制御における制御装置１２０の実質的な機能は、対画像を生成することにある。
【００３４】
一実施例によれば、例えば液晶ディスプレイのような表示ユニット１０６の、表示領域１０２、１０４として機能する２つの領域には、その偏光が互いに直交する２つの偏光層１１４、１１６が備えられている。偏光ビームスプリッタの形態によるビームスプリッタ１１８は、ビームスプリッタ１１８の第１の表示領域１０４の方を向く側に、第２の表示領域１０２により生成された虚像が存在するように、２つの表示領域１０２、１０４を重ねる。その際に、２つの表示領域１０２、１０４は、光源１０８によって別々に照光される。
【００３５】
２つの表示領域１０２、１０４がこのように別々に背後から照光された際には、映像ユニット１００を有するヘッドアップディスプレイの観者の両目のために別々の画像情報が生成され、ビームスプリッタ１１９によって重ねられる。その際に、例えば、第１の偏光層１１４は、直線偏光を４５度の角度で透過させるよう構成され、第２の偏光層１１６は、直線偏光を−４５度の角度で透過させるよう構成され、その際に、ビームスプリッタ１１８は、表示ユニット１０６の表示面に対して垂直に表示ユニット１０６に取り付けられている。
【００３６】
図２は、一実施例に係る光学素子２００を備えた映像ユニット１００の概略図を示している。映像ユニット１００は、例えば、先に図１を用いて説明した映像ユニットが関わっている。本実施例によれば、光学素子２００は、第１のミラー２０２と、第２のミラー２０４と、本例では第１のミラー２０２と表示ユニット１０６との間に配置された、偏光依存型ビームスプリッタ２０６とを備える。ここでは、２つのミラー２０２、２０４は、互いに直交している。しかしながら、実施形態に応じて他の構成も可能である。
【００３７】
偏光依存型ビームスプリッタ２０６は、ここでは示されない光源から放射される光を、第１のライトフィールド１１０と、第２のライトフィールド１１２とに分ける。ここでは、第１のライトフィールド１１０は、第１の表示領域１０２に直接的にぶつかる。第２のライトフィールド１１２は、２つのミラー２０２、２０４を介して第２の表示領域１０４で反射される。本実施例によれば、２つのミラー２０２、２０４は、第２のライトフィールド１１２が、合計１８０度偏向されるように、配置されている。これにより、２つの表示領域１０２、１０４には、互いに直交する偏光された光線が照光される。このために、バックライトユニットとも呼ばれる光学素子２００が、光源から放射された光を、最初に偏光依存型ビームスプリッタ２０６によって、互いに直交する２つの偏光に分ける。表示ユニット１０６を透過した際に、２つの光線１１０、１１２は、ビームスプリッタ１１８によって再び重ねられる。
【００３８】
ビームスプリッタ１１８として偏光依存型ビームスプリッタを利用することの利点は、ビームスプリッタ１１８が対応して位置決めされており、対応する偏光子が２つの表示領域１０２、１０４に備えられており、したがって２つの部分画像の偏光方向が互いに十字に交差する限りにおいて、表示ユニット１０６から来る光が丸ごと透過または反射させられることにある。
【００３９】
車両の窓ガラスは、光線がいわゆるブルースター角の近傍で当たるため、反射した際には通常は強い優先方向がある。したがって、２つの部分画像のために可能な限り同じ強さの反射を実現するために、ここで解説するシステムは、窓ガラスでの＋４５度および４５度の偏光のために設計され、したがって、光損失は、窓ガラスでは発生するが、映像ユニット１００の内部では発生しない。すなわち、映像ユニットの内部でより少ない迷光が引き起こされ、これにより、コントラスト特性が改善される。
【００４０】
偏光無依存型のビームスプリッタが利用される際にも、システムは同様に、窓ガラスでの光損失を最小に抑えるために設計されうる。この場合、２つの表示領域１０２、１０４に同じ偏光層を備えることが可能である。
【００４１】
２つの部分画像を重ねるためにビームスプリッタを利用することによって、ビームスプリッタ内部での相互反射により、望まれぬ二重像が生じる可能性がある。この二重像は、例えば、背面に反射防止加工が施された適切なビームスプリッタを利用することによって低減することが可能である。代替的に、特に薄型のビームスプリッタを利用することが可能であり、この薄型ビームスプリッタの場合は、二重像が、本来の画像の非常に近くに存在する。２つの画像のずれが、例えば、表示ユニット１０６での１ピクセルよりも小さい場合には、二重像はもはや独立した画像として知覚されない。この種のビームスプリッタは、例えば、特に薄い金属膜、すなわち例えば厚さ４ｎｍのアルミニウムコーティング、または誘電体膜のコーティングが施されたガラス薄膜を蒸着することによって製造されうる。
【００４２】
偏光依存型ビームスプリッタを利用することによって、二重像が同様に低減されうる。なぜならば、この種のビームスプリッタは、例えばワイヤグリッド（Ｗｉｒｅ−Ｇｒｉｄ）技術の使用により、反射効果または透過効果が非常に高いからである。
【００４３】
特別なバックライティングにより生成される、左目および右目のための視野は、運転者の頭の動きに追従するべきであろう。運転者の目の位置を決定するために、例えば、１つ以上のカメラに基づく頭部追跡システム（Ｈｅａｄ−Ｔｒａｃｋｉｎｇ−Ｓｙｓｔｅｍ）を利用することが可能である。
【００４４】
対応する眼球位置データは映像ユニット１００へと転送され、映像ユニット１００は、眼球位置に従って全体が回転し、運転者の頭の位置ごとに視野を調整するよう構成されている。映像ユニット１００の機械的な追跡の回転角は、たとえば約６度である。代替的に、表示ユニット１０６での円錐状ビームの角度を変更するために、表示ユニット１０６の背後に存在する光源の追跡も構想されうる。
【００４５】
図３は、一実施例に係る光学素子２００を備えた映像ユニット１００の概略図を示す。図２とは異なって、図３に示される光学素子２００は、フレネルレンズの形態によるレンズ３００と、レンズ３００と表示ユニット１０６との間に配置されたマイクロレンズアレイ３０２とを備える。
【００４６】
ここでは、表示ユニット１０６での、特定方向への特定幅を有する定められた円錐状ビームの形成のための、表示ユニット１０６への可能なバックライティングが示されている。円錐状ビームは、例えば、狭い立体角で放射される散乱面に基づいて生成される。散乱面の代わりに、このようなバックライティング構想が、表示ユニット１０６の背後のマイクロレンズアレイ３０２によって実現されうる。円錐状ビームの中心放射線の方向を決定するために、フレネルレンズ３００によって、光源１０８から照射された光が偏向される。レンズ３００の後段に接続されたマイクロレンズアレイ３０２が、表示ユニット１０６の平面上に集光する。マイクロレンズの開口部の大きさおよび焦点距離に従って、表示ユニット１０６を照射する定められた幅のこのような円錐状ビームが生成される。
【００４７】
実施形態に従って、表示ユニット１０６の２つの部分は、裸眼立体視ヘッドアプディスプレイの立体視駆動（Ｓｔｅｒｅｏｂｅｔｒｉｅｂ）のために必要な表示ユニット１０６での指向性を生成する固有のバックライトを有してもよい。
【００４８】
図４は、一実施例に係る光学素子２００を備えた映像ユニット１００の概略図を示している。図３で示した表示ユニットとは異なって、図４に係る映像ユニット１００は、表示ユニット１０６の第１の表示領域１０２に配置された第１のレンズ４００と、表示ユニット１０６の第２の表示領域１０４に配置された第２のレンズ４０２とを有し、その際に、第１のレンズ４００は、第１の表示領域１０２への第１のライトフィールド１１０を偏向させ、第２のレンズ４０２は、第２の表示領域１０４への第２のライトフィールド１１２を偏向させるよう構成される。例えば、表示ユニット１０６と、２つのレンズ４００、４０２とは、マイクロレンズアレイ３０２と共に、積層構造体（Ｌａｇｅｖｅｒｂｕｎｄ）を成し、その際に、マイクロレンズアレイ３０２は、２つの光線１１０、１１２を収束させるための、表示ユニット１０６と２つのレンズ４００、４０２との間に存在する層である。
【００４９】
図３とのさらなる相違点は、映像ユニット１００が、光源１０８に加えて、第２のライトフィールド１１２を放射するよう構成されたさらなる別の光源４０４を有することである。２つの光源１０８、４０４は、異なる方向に向けられている。厳密に言えば、光源１０８は、第１のライトフィールド１１０を、アルファベットＲで示される観者の右目への光路に導くために配置されている。第２の光源４０４は、第２のライトフィールド１１２がアルファベットＬで示される観者の左目への光路に導かれるように、方向付けられている。このことは、第１のレンズ４００と光源１０８との間の第１の光線１１０の光路に配置された第１の補助レンズ４０６と、第２のレンズ４０２とさらなる別の光源４０４との間の第２の光線１１２の光路に配置された第２の補助レンズ４０８とを用いて行われる。
【００５０】
図４には、２つの部分画像を重ねるための基本原則、すなわち、２つの部分画像を左の部分画像Ｌと右の部分画像Ｒとに分けるための基本原則が示されている。その際に、２つの部分画像Ｌ、Ｒは、僅かに異なる方向に、すなわち例えば５度〜１０度異なる方向に放射されている。これにより、２つのライトフィールド１１０、１１２は、左目と右目とのための２つの視野（英語ではアイボックス（ｅｙｅｂｏｘ））に達する。上記の異なる放射方向は、例えばＬＥＤとして実現された２つの光源１０８、４０４の形態によるバックライト要素の対応する位置決めによって、実現される。実施形態に応じて、２つの部分画像Ｌ、Ｒが後続の光学素子に依存して垂直方向または水平方向において異なっているように、２つの部分画像Ｌ、Ｒの分割が行われうる。
【００５１】
図５は、一実施例に係る光学素子２００を備えた映像ユニット１００の概略図を示している。映像ユニット１００は、図４を用いて説明した映像ユニットとほぼ対応しているが、図５に係るビームスプリッタ１１８がプリズムとして実現されている点で異なっている。図５に斜線で示したプリズムの形態によるビームスプリッタ１１８によって、２つの表示部分面１０２、１０４は、二重像の形成が効果的に防止されるように、重ねられうる。ガラス体の形態によるこのようなビームスプリッタプリズムは、例えば光学的に、表示ユニット１０６としてのＬＣＤモジュールに結合されうる。その際に、２つのライトフィールド１１０、１１２それぞれがビームスプリッタ１１８から抜けるガラス面は、各放射方向に対して調整されうる。
【００５２】
図６は、一実施例に係るヘッドアップディスプレイ６００の概略図を示している。側面図および斜視図に示されたヘッドアップディスプレイ６００は、例えば、先に図１〜図５を用いて説明してきた映像ユニット１００と、２つの表示ミラーから成る結像光学系であって、映像ユニット１００によって放射された光線をフロントガラス６０４を介して運転者の視野６０６へと導くよう構成された上記結像光学系とを備える。斜視図では、運転者の左目および右目のための２つの部分画像が見て取れ、ここでは、表示ユニット１０６の上方の部分が左目のために寄与し、表示ユニット１０６の下方の部分が右目のために寄与する。
【００５３】
ヘッドアップディスプレイ６００は、例えば、表示ユニット１０６としてのＬＣＤディスプレイを備えた、裸眼立体視（ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｋｏｐｉｓｃｈ）ヘッドアップディスプレイとして実現される。ビームスプリッタ１１８によって、表示ユニット１０６の２つの部分の光線が重ねられる。
【００５４】
一実施例によれば、光線は、ビームスプリッタ１１８で重ねられた後で、実施形態に応じて１つ以上のミラーを有する結像光学系によって案内され、最後に、窓ガラス６０４介して観者のところに達する。図６で示されるシステムでは、表示ユニット１０６は、ＬＥＤバックライトの光軸に対して、例えば４５度傾けられている。表示ユニット１０６を斜めに照光することによって、上記光軸の方向へと表示部が発する輝度が下げられる。
【００５５】
図７は、一実施例に係る表示ユニットの背後の光出力を表すグラスを示している。図７で示すグラフは、例えば、先に図６を用いて説明した表示ユニットに関連している。ここでは、バックライトの光軸に対する表示ユニットの傾斜に従った、ＬＥＤコリメートバックライトを有するＬＣＤディスプレイの形態による表示ユニットの、透過された光出力の測定結果が示されている。これにより、正規化された光出力が傾斜角度の関数として示されており、その際に、対応する検出器は、ＬＥＤバックライトの光軸と一直線上に存在している。縦軸には光出力がパーセンテージで示され、横軸には傾斜が角度で示されている。傾斜が４５度の場合、光軸方向への光出力が、約７０パーセントの値に下げられる。これは、例えば、より強いバックライトを利用することによって補正されうる。裸眼立体視ヘッドアップディスプレイでは左目および右目のための視野が比較的小さく設けられるため、構想によっては、状況によって、従来のヘッドアップディスプレイに比較してより小さい光束が必要となる。
【００５６】
図８は、一実施例に係る図６のヘッドアップディスプレイ６００の概略図を示している。図６とは異なって、図８で示すヘッドアップディスプレイ６００の結像光学系は、２つの表示ミラーの代わりに３つの表示ミラーを有する。ここでは、ヘッドアップディスプレイ６００の側面図（左）と拡大図（右）が示されている。
【００５７】
表示ユニット１０６のＬＣＤ半領域の中央での円錐状ビームの主光線の必要な角度は、本実施形態によれば、表示ユニット１０６の面法線に対して２５度である。全体的に見ると、光線は、例えば１４０ｍｍ×５０ｍｍで設けられる全アイボックス範囲内の各位置について、および表示ユニット１０６の全箇所について、４７度より小さい角度で放射される。すなわち、バックライトの最も傾いた必要角度は４７度である。図６と比較してより小さい放射角度によって、表示システムのコントラスト値および効率が上げられる。中央の表示点での円錐状ビームは、例えば、水平方向に２度、垂直方向に３度の指向角を必要とする。
【００５８】
図９は、一実施例に係るヘッドアップディスプレイ６００の概略図を示している。先に図６および図８を用いて解説したヘッドアップディスプレイとは異なって、図９に係る表示ユニット１０６の２つの表示領域１０２、１０４は、光源１０８の形態による固有の光ダイオードと、さらなる別の光源４０４とによって別々に背後から照光されている。
【００５９】
さらに、表示ユニット１０６の直ぐ後ろに、以下で図１０を用いて詳細に解説するように、光線成形要素としての追加的なマイクロレンズおよびレンズが存在する。ビームスプリッタ１１８を介して、表示領域１０２、１０４から放射される２つの部分画像が、第１の表示領域１０２の虚像が第２の表示領域１０４の場所に存在するように、重ねられる。このようにして重ねられた表示領域１０２、１０４は、１つ以上のＨＵＤミラー６０２を備えるヘッドアップディスプレイミラー光学系と、窓ガラス６０４とを介して結像される。２つの部分画像の光は、全アイボックス６０６範囲内にある目に提供される。全アイボックス６０６の内部では、各部分画像の光線が、運転者の各目がその中に存在するより小さいアイボックスを形成する。２つの表示領域１０２、１０４は、ヘッドアップディスプレイ光学系と、窓ガラス６０４とを介して仮想的に結像される。
【００６０】
仮想スクリーンまでの距離のデータと、視野と、アイボックス全体の大きさとから、本システムのラグランジュ・ヘルムホルツの不変量が計算され、これにより、表示ユニット１０６での円錐状ビームの予期される円錐幅が決定される。このようにして、円錐状ビームの指向半角は、水平方向に９度、垂直方向に２．９度である。ディスプレイ上で生じる、面法線に対する光線の最大角は、円錐状ビームの指向半角と、光軸に対するディスプレイの傾斜とを利用して計算される。したがって、ラグランツジュ・ヘルムホルツの不変量によれば、垂直方向の最大角は、垂直方向に３２．９度、水平方向に９度である。光学的なシミュレーションに従って生じる垂直方向の最大角は、例えば３６．９度である。面法線に対する光線の最大角は、シミュレーションによれば、例えば４１．６度である。その場合、面法線に対する上記光線の入射角は、水平方向の成分と、垂直方向の成分とを有する。
【００６１】
図１０は、一実施例に係る光学素子２００を備えた映像ユニット１００の概略図を示している。映像ユニット１００は、例えば、図９を用いて解説した、拡大図による映像ユニットが関わっている。２つのレンズ４００、４０２の形態による光線成形光学素子が、表示ユニット１０６の直ぐ後ろに存在することが見て取れる。光は、２つの光源１０８、４０２から来て２つのレンズの一方を通り、表示ユニット１０６での円錐状ビームの中心放射線の正しい放射方向が生成されるように偏向させられる。このために、２つの光源１０８、４０４は、２つのレンズ４００、４０２に対して相対的に対応して位置付けられている。表示ユニット１０６での円錐状ビームを成形するために、本実施例によれば、２つの部分アレイ１０００、１００２を含むマイクロレンズアレイ３０２によって集光される。部分アレイ１０００、１００２は、例えば、第１の部分アレイ１０００が水平方向にのみ作用し第２の部分アレイ１００２が垂直方向にのみ作用するように、円柱レンズアレイとして実現されている。個々のマイクロレンズの曲率半径によって、表示ユニット１０６での円錐状ビームの指向角が互いに別々に設定されうる。２つの表示領域１０２、１０４での指向性が成形された後で、得られた部分画像がビームスプリッタ１１８によって重ねられる。
【００６２】
図１１は、一実施例に係る回転可能な映像ユニット１００を備えたヘッドアップディスプレイ６００の概略図を示している。ヘッドアップディスプレイ６００は、例えば、図１０を用いて解説した映像ユニット１００を備える。映像ユニット１００がその周りを回転可能な回転軸が、点線で示されている。例えば、映像ユニット１００一式が、回転軸の周りを回転させられる場合には、全アイボックス６０６内の各目のためのアイボックスもずれる。これにより、全アイボックス６０６に入射する光線が、運転者の頭の動きに追従する。
【００６３】
代替的または追加的に、２つの光源１０８、４０４が回転軸の周りを回転可能である。例えば、映像ユニット１００一式が一緒に動くことなく、２つの光源１０８、４０４を回転させることが可能である。表示ユニット１０６の後ろの光線成形要素が部分的に一緒に回転するということも構想されうる。
【００６４】
図１２は、一実施例に係る光学素子２００を備えた映像ユニット１００の概略図を示している。映像ユニット１００は、例えば、図２、図４、および図１０を用いて先に解説した実施例の組み合わせに相当し、これによれば、２つの表示領域１０２、１０４は、光源１０８によって一緒に背後から照光される。
【００６５】
その際に、２つの表示領域１０２、１０４には、例えば、その偏光が互いに直交する偏向層が備えられている。この場合、表示ユニット１０６上に存在する偏光ビームスプリッタ１１８が、互いに９０度の角度を成す偏光された光で照光される表示領域１０２、１０４を重ねる。その際に、光学素子２００が、最初に偏光ビームスプリッタ２０６によって光を、互いに直交する２つの偏光に分ける。表示ユニット１０６を通過した後で、光は再度ビームスプリッタ１１９によって重ねられる。その場合に、第２の表示領域１０４の虚像は、第１の表示領域１０２に存在する。
【００６６】
図１２に示される実施例によれば、２つの表示領域１０２、１０４は、全く同一の光源１０８の光を利用する。このために、光は、最初に偏光依存型ビームスプリッタ２０６によって、互いに直交する２つの偏光方向に分けられ、その際に、１の偏光方向の光が、第１の表示領域１０２を後方から照光する。１の偏光方向の光に対して直交して偏光させられた、ビームスプリッタ２０６によって方向を変えられた光が、ここでは対向して配置している２つのミラー光学系２０２、２０４を介して、第２の表示領域１０４へと偏向させられる。偏光層はそれぞれ、互いに直交して偏光させられた光を透過させ、これにより、同様に互いに直交して偏光させられた光が、２つの表示領域１０２、１０４から抜ける。直交する偏光によって、光は、偏光依存型ビームスプリッタ１１８によって効率良く重ねられる。他の実施例によれば、５０：５０のビームスプリッタ、または、これとは異なる分岐比のビームスプリッタが、ビームスプリッタ１１８として使用されうる。
【００６７】
図１３は、一実施例に係る映像ユニットを用いて光学的な対画像を生成する方法１３００のフロー図を示している。方法１３００は、例えば、先に図１〜図１２を用いて解説した映像ユニットと関連して実行されうる。本方法は、工程１３１０を含み、工程１３１０では、第１のライトフィールドにより第１の表示領域を背後から照光することによって第１の立体視のための画像が生成され、第２のライトフィールドにより第２の表示領域を背後から照光することによって第２の立体視のための画像が生成されるように、表示ユニット、または、映像ユニットの１つ以上の光源が制御される。
【００６８】
その際に、光源、すなわち例えば光ダイオードは、実質的にバックライティングに役立つ。画像内容は、最初に、表示ユニットによって印加される。光源は、調光および追従に関して制御される。実質的に、画像内容の制御は、ほぼ表示ユニットを介する。
【００６９】
実施例が、第１の特徴と第２の特徴の間に「および／または」（ｕｎｄ／ｏｄｅｒ）結合を含む場合は、一の実施形態に係る実施例が第１の特徴および第２の特徴を有し、他の実施形態に係る実施例が第１の特徴のみまたは第２の特徴のみを有すると理解されたい。
【図１】
2017037304.tif 000003
【図２】
2017037304.tif 000004
【図３】
2017037304.tif 000005
【図４】
2017037304.tif 000006
【図５】
2017037304.tif 000007
【図６】
2017037304.tif 000008
【図７】
2017037304.tif 000009
【図８】
2017037304.tif 000010
【図９】
2017037304.tif 000011
【図１０】
2017037304.tif 000012
【図１１】
2017037304.tif 000013
【図１２】
2017037304.tif 000014
【図１３】
2017037304.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月19日(2016.8.19)
【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】
ヘッドアップディスプレイ（６００）のための映像ユニット（１００）であって、前記映像ユニット（１００）は、以下の特徴を備え、すなわち、
第１の表示領域（１０２）と、前記第１の表示領域（１０２）の外に配置される第２の表示領域（１０４）とを有する表示ユニット（１０６）と、
第１のライトフィールド（１１０）により前記第１の表示領域（１０２）を背後から照光し、第２のライトフィールド（１１２）により前記第２の表示領域（１０４）を背後から照光するための少なくとも１つの光源ユニット（１０８、４０４）と、
前記表示ユニット（１０６）の、前記少なくとも１つの光源ユニット（１０８、４０４）と対向する側に配置されたビームスプリッタ（１１８）であって、前記第１のライトフィールド（１１０）を偏向させ、前記第２のライトフィールド（１１２）を透過させるよう構成された前記ビームスプリッタ（１１８）と、
を有する、映像ユニット（１００）。
【請求項２】
前記映像ユニット（１００）は、前記第１のライトフィールド（１１０）を第１の偏光方向へと偏光させるための前記第１の表示領域（１０２）に配置された第１の偏光層（１１４）、および／または、前記第２のライトフィールド（１１２）を、前記第１の偏光方向とは異なる第２の偏光方向へと偏光させるための前記第２の表示領域（１０４）に配置された第２の偏光層（１１６）を備える、請求項１に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項３】
前記第１の偏光方向と前記第２の偏光方向とは、互いにほぼ直交していることを特徴とする、請求項２に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項４】
前記ビームスプリッタ（１１８）は、偏光ビームスプリッタとして、および／または、プリズムとして実現されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項５】
前記ビームスプリッタ（１１８）の主伸長平面は、前記第１の表示領域（１０２）および／または前記第２の表示領域（１０４）の主伸長平面に対して、ほぼ直交して方向付けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項６】
前記映像ユニット（１００）は、前記光源ユニット（１０８）と前記表示ユニット（１０６）との間の、前記第１のライトフィールド（１１０）および／または前記第２のライトフィールド（１１２）の光路に配置された光学素子（２００）であって、前記第１のライトフィールド（１１０）および／または前記第２のライトフィールド（１１２）を偏向させ、および／または、第１の光線（１１０）および／または第２の光線（１１２）を集光するための前記光学素子（２００）を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項７】
前記光学素子（２００）は、前記ヘッドアップディスプレイ（６００）の観者の第１の目に対応付けられた第１の方向へと、前記第１のライトフィールド（１１０）を偏向させ、前記観者の第２の目に対応付けられた第２の方向へと、前記第２のライトフィールド（１１２）を偏向させるよう構成されることを特徴とする、請求項６に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項８】
前記光学素子（２００）は、少なくとも１つのマイクロレンズアレイ（３０２；１０００、１００２）および／またはレンズ（３００；４００、４０２、４０６、４０８）および／またはミラー（２０２、２０４）および／または偏光ビームスプリッタ（２０６）を有することを特徴とする、請求項６、または７に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項９】
前記レンズ（３００）は、フレネルレンズとして実現されていることを特徴とする、請求項８に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項１０】
前記映像ユニット（１００）は、
前記第１のライトフィールド（１１０）を偏向させるための、前記第１のライトフィールド（１１０）の前記光路に配置されまたは配置可能な第１のレンズ（４００）と、
前記第２のライトフィールド（１１２）を偏向させるための、前記第２のライトフィールド（１１２）の前記光路に配置された第２のレンズ（４０２）と、
前記第１のレンズ（４００）により偏向させられたライトフィールドを第１の集光方向へと集光するための第１のマイクロレンズアレイ（１０００）と、
前記第２のレンズ（４０２）により偏向させられた前記ライトフィールドを第２の集光方向へと集光するための第２のマイクロレンズアレイ（１００２）と、
を備えることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項１１】
前記映像ユニット（１００）および／または前記光源ユニット（１０８、４０４）は、少なくとも１つの軸の周りを回動可能であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項１２】
前記光源ユニット（１０８、４０４）は、少なくとも１つの光源（４０４）を有し、前記光源ユニット（１０８）は、前記第１のライトフィールド（１１０）により前記第１の表示領域（１０２）を背後から照光するよう構成され、
前記光源（４０４）は、前記第２のライトフィールド（１１２）により前記第２の表示領域（１０４）を背後から照光するよう構成されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項１３】
前記光源ユニット（１０８）は、観者の第１の目に対応付けられた第１の方向へと前記第１のライトフィールド（１１０）を放射するために配置され、
前記光源（４０４）は、前記観者の第２の目に対応付けられた第２の方向へと前記第２のライトフィールド（１１２）を放射するために配置されることを特徴とする、請求項１２に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）を備えたヘッドアップディスプレイ（６００）。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）を用いて立体視のための対画像を生成する方法（１３００）であって、
前記方法（１３００）は、以下の工程、すなわち、
第１のライトフィールド（１１０）により第１の表示領域（１０２）を背後から照光することによって、第１の立体視のための画像を生成し、第２のライトフィールド（１１２）により第２の表示領域（１０４）を背後から照光することによって、第２の立体視のための画像を生成するために、表示ユニット（１０６）および／または光源ユニット（１０８、４０４）を制御する工程（１３１０）
を含む、方法（１３００）。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法（１３００）を実行および／または制御するよう構成された制御装置（１２０）。
【請求項１７】
請求項１２に記載の方法（１３００）を実行および／または制御するよう構成されたコンピュータプログラム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のコンピュータプログラムが格納された機械読み取り可能な記憶媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
一実施例によれば、例えば液晶ディスプレイのような表示ユニット１０６の、表示領域１０２、１０４として機能する２つの領域には、その偏光が互いに直交する２つの偏光層１１４、１１６が備えられている。偏光ビームスプリッタの形態によるビームスプリッタ１１８は、ビームスプリッタ１１８の第１の表示領域１０２の方を向く側に、第２の表示領域１０４により生成された虚像が存在するように、２つの表示領域１０２、１０４を重ねる。その際に、２つの表示領域１０２、１０４は、光源１０８によって別々に照光される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
仮想スクリーンまでの距離のデータと、視野と、アイボックス全体の大きさとから、本システムのラグランジュ・ヘルムホルツの不変量が計算され、これにより、表示ユニット１０６での円錐状ビームの予期される円錐幅が決定される。このようにして、円錐状ビームの指向半角は、水平方向に９度、垂直方向に２．９度である。ディスプレイ上で生じる、面法線に対する光線の最大角は、円錐状ビームの指向半角と、光軸に対するディスプレイの傾斜とを利用して計算される。したがって、ラグランツジュ・ヘルムホルツの不変量によれば、最大角は、垂直方向に３２．９度、水平方向に９度である。光学的なシミュレーションに従って生じる垂直方向の最大角は、例えば３６．９度である。面法線に対する光線の最大角は、シミュレーションによれば、例えば４１．６度である。その場合、面法線に対する上記光線の入射角は、水平方向の成分と、垂直方向の成分とを有する。
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月26日(2016.8.26)
【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】
ヘッドアップディスプレイ（６００）のための映像ユニット（１００）であって、前記映像ユニット（１００）は、以下の特徴を備え、すなわち、
第１の表示領域（１０２）と、前記第１の表示領域（１０２）の外に配置される第２の表示領域（１０４）とを有する表示ユニット（１０６）と、
第１のライトフィールド（１１０）により前記第１の表示領域（１０２）を背後から照光し、第２のライトフィールド（１１２）により前記第２の表示領域（１０４）を背後から照光するための少なくとも１つの光源ユニット（１０８、４０４）と、
前記表示ユニット（１０６）の、前記少なくとも１つの光源ユニット（１０８、４０４）と対向する側に配置されたビームスプリッタ（１１８）であって、前記第１のライトフィールド（１１０）を偏向させ、前記第２のライトフィールド（１１２）を透過させるよう構成された前記ビームスプリッタ（１１８）と、
を有する、映像ユニット（１００）。
【請求項２】
前記映像ユニット（１００）は、前記第１のライトフィールド（１１０）を第１の偏光方向へと偏光させるための前記第１の表示領域（１０２）に配置された第１の偏光層（１１４）、および／または、前記第２のライトフィールド（１１２）を、前記第１の偏光方向とは異なる第２の偏光方向へと偏光させるための前記第２の表示領域（１０４）に配置された第２の偏光層（１１６）を備える、請求項１に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項３】
前記第１の偏光方向と前記第２の偏光方向とは、互いにほぼ直交していることを特徴とする、請求項２に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項４】
前記ビームスプリッタ（１１８）は、偏光ビームスプリッタとして、および／または、プリズムとして実現されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項５】
前記ビームスプリッタ（１１８）の主伸長平面は、前記第１の表示領域（１０２）および／または前記第２の表示領域（１０４）の主伸長平面に対して、ほぼ直交して方向付けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項６】
前記映像ユニット（１００）は、前記光源ユニット（１０８）と前記表示ユニット（１０６）との間の、前記第１のライトフィールド（１１０）および／または前記第２のライトフィールド（１１２）の光路に配置された光学素子（２００）であって、前記第１のライトフィールド（１１０）および／または前記第２のライトフィールド（１１２）を偏向させ、および／または、第１の光線（１１０）および／または第２の光線（１１２）を集光するための前記光学素子（２００）を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項７】
前記光学素子（２００）は、前記ヘッドアップディスプレイ（６００）の観者の第１の目に対応付けられた第１の方向へと、前記第１のライトフィールド（１１０）を偏向させ、前記観者の第２の目に対応付けられた第２の方向へと、前記第２のライトフィールド（１１２）を偏向させるよう構成されることを特徴とする、請求項６に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項８】
前記光学素子（２００）は、少なくとも１つのマイクロレンズアレイ（３０２；１０００、１００２）および／またはレンズ（３００；４００、４０２、４０６、４０８）および／またはミラー（２０２、２０４）および／または偏光ビームスプリッタ（２０６）を有することを特徴とする、請求項６、または７に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項９】
前記レンズ（３００）は、フレネルレンズとして実現されていることを特徴とする、請求項８に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項１０】
前記映像ユニット（１００）は、
前記第１のライトフィールド（１１０）を偏向させるための、前記第１のライトフィールド（１１０）の前記光路に配置されまたは配置可能な第１のレンズ（４００）と、
前記第２のライトフィールド（１１２）を偏向させるための、前記第２のライトフィールド（１１２）の前記光路に配置された第２のレンズ（４０２）と、
前記第１のレンズ（４００）により偏向させられたライトフィールドを第１の集光方向へと集光するための第１のマイクロレンズアレイ（１０００）と、
前記第２のレンズ（４０２）により偏向させられた前記ライトフィールドを第２の集光方向へと集光するための第２のマイクロレンズアレイ（１００２）と、
を備えることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項１１】
前記映像ユニット（１００）および／または前記光源ユニット（１０８、４０４）は、少なくとも１つの軸の周りを回動可能であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項１２】
前記光源ユニット（１０８、４０４）は、少なくとも１つの光源（４０４）を有し、前記光源ユニット（１０８）は、前記第１のライトフィールド（１１０）により前記第１の表示領域（１０２）を背後から照光するよう構成され、
前記光源（４０４）は、前記第２のライトフィールド（１１２）により前記第２の表示領域（１０４）を背後から照光するよう構成されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項１３】
前記光源ユニット（１０８）は、観者の第１の目に対応付けられた第１の方向へと前記第１のライトフィールド（１１０）を放射するために配置され、
前記光源（４０４）は、前記観者の第２の目に対応付けられた第２の方向へと前記第２のライトフィールド（１１２）を放射するために配置されることを特徴とする、請求項１２に記載の映像ユニット（１００）。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）を備えたヘッドアップディスプレイ（６００）。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の映像ユニット（１００）を用いて立体視のための対画像を生成する方法（１３００）であって、
前記方法（１３００）は、以下の工程、すなわち、
第１のライトフィールド（１１０）により第１の表示領域（１０２）を背後から照光することによって、第１の立体視のための画像を生成し、第２のライトフィールド（１１２）により第２の表示領域（１０４）を背後から照光することによって、第２の立体視のための画像を生成するために、表示ユニット（１０６）および／または光源ユニット（１０８、４０４）を制御する工程（１３１０）
を含む、方法（１３００）。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法（１３００）を実行および／または制御するよう構成された制御装置（１２０）。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法（１３００）を実行および／または制御するよう構成されたコンピュータプログラム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のコンピュータプログラムが格納された機械読み取り可能な記憶媒体。
【外国語明細書】
2017037304000001.pdf