(57)【要約】【課題】利き眼を検出し、検出された眼に映像を投影することで、自然で見易い映像を提供できる表示装置、表示方法及びヘッドアップディスプレイを提供する。【解決手段】映像を含む光束を、観視者の頭部に向けて投影する映像投影部と、前記観視者の像を撮像する撮像部と、前記像に基づいて、前記映像投影部を制御することにより、前記光束の投影範囲と投影位置とを調整する制御部と、前記像に基づいて、前記観視者の両眼のうちで前記投影位置の目標とする片眼を検出する目標眼検出部と、を備えたことを特徴とする表示装置が提供される。【選択図】図１
2009229752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を含む光束を、観視者の頭部に向けて投影する映像投影部と、
前記観視者の像を撮像する撮像部と、
前記像に基づいて、前記映像投影部を制御することにより、前記光束の投影範囲と投影位置とを調整する制御部と、
前記像に基づいて、前記観視者の両眼のうちで前記投影位置の目標とする片眼を検出する目標眼検出部と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記目標眼検出部は、前記光束の前記投影範囲が前記観視者の両眼を包含する範囲よりも小さい状態において、前記観視者が左右いずれの眼で前記映像を受けているかを検出することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記目標眼検出部は、前記光束の前記投影範囲が前記観視者の両眼を包含する状態における前記像と、前記光束の前記投影範囲が縮小され前記観視者の両眼を包含する範囲よりも小さい状態における前記像と、に基づいて、前記投影位置の目標とする前記片眼を検出することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
前記映像投影部は、前記光束の前記投影範囲が前記観視者の両眼を包含する状態における前記映像の輝度と、前記光束の前記投影範囲が前記観視者の両眼を包含する範囲よりも小さい状態における前記映像の輝度と、が接近するように調節することを特徴とする請求項２または３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記映像投影部は、前記光束の発散角度を変えることによって、前記光束の投影範囲を可変とする、発散角制御部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の表示装置
【請求項６】
前記制御部は、前記目標眼検出部によって検出された前記片眼を目標にして、前記投影位置を調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項７】
前記目標とする片眼を前記観視者ごとに記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記記憶された前記目標とする片眼を目標として、前記投影位置を調整することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項８】
前記像に基づいて、前記観視者を認識し、前記制御部は、前記認識された前記観視者に対応する前記記憶された前記目標とする片眼を目標として、前記投影位置を調整することを特徴とする請求項７記載の表示装置。
【請求項９】
映像を含む光束の投影範囲が観視者の両眼を包含する範囲よりも小さい状態において前記観視者が前記光束を観視している方の片眼を検出し、
前記検出された前記片眼を目標として、前記光束の投影位置を調整して表示することを特徴とする表示方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の表示装置と、
前記表示装置から出射される前記光束が投影される反射層が設けられた透明板と、
を備えたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、表示方法及びヘッドアップディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用の表示装置として、車両速度や進行方向指示等の運行情報をフロントガラスに投影して観視可能とし、外界情報と運行情報とを同時に視認可能とするヘッドアップディスプレイＨＵＤ（Head-Up Display）がある。  
通常のＨＵＤは両眼で表示像を観察するが、視認性の向上のために、片眼で表示像を視認する単眼ＨＵＤが提案されている。例えば、特許文献１には、両眼視認における２重像を防止する目的で、看者の一方の目のみに表示像を呈示する単眼ＨＵＤに関する技術が開示されている。また、奥行き知覚を増強する目的で片眼のみに表示像を呈示する技術も考えられている。さらに、ＨＵＤにおいて、昼間の明るい周囲環境に比べて表示輝度が低いことに対して、表示領域を眼の部分のみ、特に片眼に限定して表示を行い、輝度を上げ、また光源を長寿命化する方策が考えられる。
【０００３】
このように、表示領域を狭めた表示装置において、特に片眼で表示を視認する場合、表示領域と眼との位置合わせは重要となる。
【０００４】
このとき、表示領域の位置を制御する際、位置合わせの目標となる眼として、左右のいずれの眼を採用するかは重要である。  
すなわち、一般に、ヒトには利き眼（優位眼）があるといわれている。そして、片眼で映像を視認する時に、利き眼でない方の眼で視認すると、視野闘争などが発生し映像を視認しにくくなる可能性があるが、利き眼で視認する場合には視野闘争などの発生が少なく、自然に映像を視認できる。従って、単眼表示装置においては、利き眼に映像を表示するのが好ましい。すなわち、表示領域の位置の目標として、利き眼を採用するのが好ましい。
【０００５】
利き眼の検出方法の一例として次のようなものがある。例えば、まず、人差し指で何か指標となるもの（２、３メートル先の眼に見えるもの）を指差し、このとき顔を傾けずに腕はまっすぐ伸ばし、顔の正面に人差し指を設定する。そして、両眼を開いたまま、指標に焦点を合わせ、そのままの姿勢で片眼を閉じ、両眼で見た時の映像とずれが少ない映像を呈示する方の眼が、利き眼となる。また、利き眼の検出方法の別の例としては、以下がある。例えば、直径１〜２ｃｍの穴のあいた紙を両手でまっすぐ持ち、両眼で穴から適当な指標を見る。そして、指標を見ながら、紙を手前に（顔に向かって）近づける。眼の前まで紙を近づけた時、穴をのぞいている方の眼が利き眼となる。
【０００６】
従来、利き眼を自動的に検出する方法はなく、単眼表示装置において利き眼に映像を投影する際には、表示領域の位置の制御の目標となる眼を視認者自身が設定する必要があり、不便であった。
【０００７】
なお、視認者の位置を特定するための人物認証に関する技術が特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開平７−２２８１７２号公報
【特許文献２】特許第３２７９９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、利き眼を検出し、検出された眼に映像を投影することで、自然で見易い映像を提供できる表示装置、表示方法及びヘッドアップディスプレイを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、映像を含む光束を、観視者の頭部に向けて投影する映像投影部と、前記観視者の像を撮像する撮像部と、前記像に基づいて、前記映像投影部を制御することにより、前記光束の投影範囲と投影位置とを調整する制御部と、前記像に基づいて、前記観視者の両眼のうちで前記投影位置の目標とする片眼を検出する目標眼検出部と、を備えたことを特徴とする表示装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の他の一態様によれば、映像を含む光束の投影範囲が観視者の両眼を包含する範囲よりも小さい状態において前記観視者が前記光束を観視している方の片眼を検出し、前記検出された前記片眼を目標として、前記光束の投影位置を調整して表示することを特徴とする表示方法が提供される。
【００１１】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の表示装置と、前記表示装置から出射される光束が投影される反射層が設けられた透明板と、を備えたことを特徴とするヘッドアップディスプレイが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、利き眼を検出し、検出された眼に映像を投影することで、自然で見易い映像を提供できる表示装置、表示方法及びヘッドアップディスプレイが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。  
図１に表したように、本発明の第１の実施形態に係わる表示装置１０は、映像を含む光束１１２を、観視者１００の頭部１０５に向けて投影する映像投影部１１５と、観視者１００の像を撮像する撮像部６１０と、撮像部６１０により撮像された像６１１に基づいて、映像投影部１１５を制御することにより、光束１１２の投影範囲１１３と投影位置１１４を調整する制御部６２０と、撮像部６１０により撮像された像６１１に基づいて、投影位置１１４の目標とする観視者１００の片眼１０１を検出する目標眼検出部６３０と、を備える。ここで、目標とする観視者１００の片目１０１は、典型的には、観視者１００の左右両眼のうちのいずれか一方の利き眼である。つまり、目標眼検出部６３０は、片眼１０１を観視者１００の利き眼と推定し、検出する。
【００１４】
映像投影部１１５は、例えば、映像を形成する映像形成部１１０と、映像を含む光束１１２を観視者１００の頭部１０５に向けて投影する投影部１２０と、を含む。  
映像形成部１１０としては、例えば、液晶表示装置やＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＭＥＭＳ（Micro-electro-mechanical System）等の各種光スイッチを用いることができる。そして、映像形成部１１０には、例えば、映像信号部６０４から映像信号が与えられ、映像形成部１１０は映像を形成する。  
そして、投影部１２０には、例えば、各種の光源、投影レンズ、ミラー、及び、発散角（拡散角）を制御する各種の光学素子が用いられる。  
図１に例示する表示装置１０の投影部１２０には、例えば凹面状の可動式のミラー１６３が用いられており、ミラー１６３の角度を変えることで投影位置１１４を変えることができる。  
投影部１２０に用いられる光源としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、レーザなどが用いられる。ＬＥＤを用いると装置を小型化できる。投影部１２０のこの他の具体例については後述する。
【００１５】
表示装置１０から出射された光束１１２は、例えば、自動車のフロントガラス（ウインドシールド、透明板）３１０の一部に設けられた反射層１６７に投影され、この投影像を観視者１００は視認することができ、表示装置１０はＨＵＤとして使用できる。
【００１６】
表示装置１０は、特定の投影範囲１１３で光束１１２を投影する。例えば、観視者１００の片眼に投影し、観視者１００は片眼で映像を観視する。  
この時、投影範囲１１３とその投影位置１１４は、観視者１００の頭部１０５の眼の位置に正しく調整されるように、制御部６２０は映像投影部１１５（主に投影部１２０）を制御する。すなわち、撮像部６１０によって、観視者１００の頭部の像をリアルタイムで撮像し、この像を例えば映像判断部６１２で解析し判断し、観視者１００の頭部（眼）１０５の位置を特定する。映像判断部６１２における映像判断には、撮像データを基に、例えば、特許文献２に記載された顔認識技術により、観視者１００の顔面の特徴点として、両眼眼球位置、鼻位置、口の位置等を特定することができる。これにより、観視者１００の眼の位置を特定し、導出する。
【００１７】
そして、映像判断部６１２によって導出された観視者１００の眼の位置のデータに基づいて、制御部６２０により、映像投影部１１５（主に投影部１２０）の各種の光学素子を制御して、観視者１００の片眼に映像を呈示することができる。例えば、図１に例示した表示装置１０の場合、投影部１２０の一部を構成するミラー１６３に連結された駆動部１６４を制御して、ミラー１６３の角度を制御することによって、投影位置１１４を制御する。  
これにより、観視者１００の頭部１０５が動いた際にも、それに自動的に追従して、映像の呈示位置を制御することが可能となり、観視者１００の頭部の移動による映像呈示位置からの外れが無くなり、実用的な観視範囲を広くすることが可能となる。
【００１８】
このとき、本実施形態に係る表示装置１０では、投影位置１１４の目標とする観視者１００の片眼を検出する目標眼検出部６３０を備えている。すなわち、目標眼検出部６３０は、観視者１００の利き眼と推定される片眼を自動的に検出し、この結果に基づいて、制御部６２０は、検出された片眼を目標にして、投影範囲１１３と投影位置１１４を制御し、映像を観視者１００の片眼に投影することができる。
【００１９】
これにより、本実施形態に係る表示装置１０は、利き眼と推定される片眼を検出し、検出された眼に映像を投影することで、自然で見易い映像を提供できる表示装置が提供できる。
【００２０】
なお、図１に例示した表示装置１０では、映像判断部６１２は、目標眼検出部６３０と別に設けられているが、目標眼検出部６３０は、映像判断部６１２を含むこともできる。
【００２１】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の一部の構成を例示する模式図である。  
図２は、本実施形態に係る表示装置１０に用いられる映像投影部１１５の一部、すなわち、投影部１２０の一部、及び、映像形成部１１０の構成を例示している。  
図２に表したように、投影部１２０には、例えば、光源３７４、テーパライトガイド３７５、第１のレンズ３７１、可変アパーチャ３７３、及び、第２のレンズ３７２の光学素子が用いられている。そして、第１のレンズ３７１の焦点距離をｆ１、第２のレンズ３７２の焦点距離をｆ２とすると、可変アパーチャ３７３は、第１のレンズからｆ１の距離で、第２のレンズ３７２からｆ２の距離の位置に設置されている。  
そして、投影部１２０から出射した光束１１２は、映像形成部１１０に入射する。この例では、映像形成部１１０には、液晶表示装置３７６が用いられている。
【００２２】
そして、テーパライトガイド３７５の出射位置から第１のレンズ３７１までの距離がｆ１となるように設置し、また、第２のレンズ３７２と液晶表示装置３７６との距離がｆ２となるように設置する。これにより、光源３７４からの光束は、可変アパーチャ３７３で集光し、さらに第２のレンズ３７２により発散角が制御された状態で映像形成部１１０に入射する。  
なお、上記において、光源３７４には、例えば白色の光束１１２を発生するＬＥＤを用いることができ、その発光面積は、例えば４ｍｍ×４ｍｍである。テーパライトガイド３７５の長さは例えば５０ｍｍであり、テーパライトガイド３７５の出射部の面積は例えば１５ｍｍ×８ｍｍである。そして、ｆ１は例えば２０ｍｍである。但し、本発明はこれには限らない。
【００２３】
そして、図１に表したように、投影部１２０は、ミラー１６３、非球面フレネルレンズ４０２等の光学素子をさらに有しており、映像形成部１１０から出射した光束１１２は、これらの光学素子を通って、発散角が制御された光束１１２として観視者１００へ投影される。この時、可変アパーチャ３７３の径を変えることより、簡便に光束１１２の投影範囲１１３の大きさを制御することが可能であり、観視者１００の位置において、特定の領域、例えば、片方の眼に光束１１２を入射することができる。  
すなわち、可変アパーチャ３７３の開口径を拡大することで投影範囲１１３を広げ、開口径を縮小することで投影範囲を狭くし、投影範囲１１３を制御することができる。  
すなわち、本実施形態の表示装置１０の映像投影部１１５は、光束１１２の発散角を制御する発散角制御部３７０として、可変アパーチャ３７３を用いている。
【００２４】
なお、上記の非球面フレネルレンズ４０２は、例えば、フロントガラス３１０の形状に合わせて光束１１２の形を制御できるように設計することができる。
【００２５】
なお、例えば、非球面フレネルレンズ４０２とフロントガラス３１０の効果を一体化した光学的効果（パワー）を持った反射面や、可動式のミラー１６３に、非球面フレネルレンズ４２０と同様の光学的効果を持った可動式ミラーなどを用いることも可能である。この場合、非球面フレネルレンズ４０２は省略する事が可能である。また、非平面で映像が反射された場合には、映像が歪んだり、頭部１０５の移動で映像の位置がずれるので、これを予め電気的に補正することにより歪みや位置ずれのない映像を得ることもできる。
【００２６】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。  
すなわち、図３は、本実施形態に係る表示装置１０における、投影位置１１４の目標とする観視者１００の片眼１０１を検出する際の動作を例示している。  
図３（ａ）に表したように、まず、観視者１００の頭部１０５に、広い範囲で光束１１２を投影する。すなわち、投影範囲１１３が、観視者１００の両方の眼を含む範囲となるようにし、観視者１００が一定時間両眼で映像を見えるように光束１１２を投影する。例えば、ヒトの両眼の距離は６５ｍｍ程度であるので、投影範囲１１３の水平方向の幅を６５ｍｍ以上、例えば約１００ｍｍ程度以上の範囲になるように可変アパーチャ３７３を制御する。そして、例えば、観視者１００の両眼の中心位置と、投影範囲１１３の中心と、が一致するように表示する。そして、撮像部６１０により撮像した観視者１００の頭部の像に基づいて、この時の観視者１００の頭部（眼）１０５の位置を検出する。
【００２７】
そして、図３（ｂ）に表したように、投影範囲１１３の大きさを徐々に狭めていき、観視者１００が映像を両眼で見ることができない大きさに縮小していった時、観視者１００は、映像を片眼で見ようとして、頭部１０５を動かす。例えば、図３（ｂ）に例示した矢印１０６の方向に頭部を動かす。  
すなわち、観視者１００の両眼の中央方向に向かって投影範囲１１３が徐々に縮小するように、例えば、可変アパーチャ３７３の開口面積を小さくしていく。なお、このとき、投影範囲１１３の大きさが変化するので、投射された映像の輝度が変化するが、輝度が変化しないように、例えば、光源３７４や映像形成部１１０（この場合は液晶表示装置３７６）を制御して、輝度を調整して映像を表示することができる。
【００２８】
そして、図３（ｃ）に表したように、観視者１００が頭部１０５を動かした結果、観視者１００は片眼（この場合は、片眼１０１）で映像を観視する。  
この時、撮像部６１０によって撮像した観視者１００の頭部の像に基づいて観視者１００の頭部１０５の位置を検出し、観視者１００のどちらの眼で見ているかを目標眼検出部６３０で検出できる。すなわち、図３（ａ）に例示した状態の頭部１０５の位置と、図３（ｃ）に例示した頭部１０５の位置と、の差異に基づいて、これらを比較することで、観視者１００が片眼で見る時に、どちらの眼で見ているか（片眼１０１と片眼１０２のいずれか）が判定できる。  
すなわち、投影範囲１１３を縮小しながら、観視者１００の頭（眼）の動きを撮像部６１０で撮像し、この像を映像判断部６１２で判断し、この結果に基づいて目標眼検出部６３０で、観視者１００がどちらの眼で投影像を見ているかを判断する。投影像を見ていると判断された眼（映像が投影されている眼、この場合は片眼１０１）を、投影位置１１４の目標とする観視者１００の片眼、すなわち利き眼、と推定して検出する。
【００２９】
すなわち、目標眼検出部６３０は、観視者１００が映像を両眼で見える投影範囲１１３で光束１１２を投影した時の観視者１００の頭部１０５の位置と、その後、投影範囲１１３を徐々に狭め、観視者１００が映像を片眼で見える投影範囲１１３で光束１１２を投影した時の観視者１００の頭部１０５の位置と、の差異に基づいて、投影位置１１４の目標とする観視者１００の片眼を検出することができる。
【００３０】
また、上記のように、観視者１００の両眼を含む範囲に光束を投影しなくても、例えば、図３（ｃ）の状態の観視者１００の像を映像判断部６１２で画像認識した結果に基づいて、目標眼検出部６３０は、投影範囲１１３が、どちらの眼に対応しているかを判断することも可能である。  
すなわち、目標眼検出部６３０は、観視者１００が映像を片眼で見える投影範囲１１３で光束１１２を投影した時に、撮像部６１０によって撮像した観視者１００の頭部の像に基づいて観視者１００が観視している方の片眼（この場合は片眼１０１）を判定し、この片眼１０１を、投影位置１１４の目標とする観視者１００の片眼として検出することができる。
【００３１】
この検出された片眼１０１は、観視者１００の利き眼（優位眼）と推定され、このように、本実施形態の表示装置１０の目標眼検出部６３０によって検出された片眼１０１を、目標にして、制御部６２０は、映像投影部１１５を制御することにより、光束１１２の投影位置１１４を調整することができる。
【００３２】
そして、この表示装置１０をＨＵＤとして使用し、例えば、道路上に道案内の矢印などをナビゲーションとして表示する場合には、利き眼と推定される片眼（この場合は片眼１０１）に矢印を表示することで、道路と矢印が一体化して見える。  
このように、本実施形態に係る表示装置１０によれば、利き眼と推定される片眼を自動的に検出し、検出された眼に映像を投影することで、自然で見易い映像を提供できる表示装置が提供できる。
【００３３】
なお、上記で検出された眼と、その逆の眼とに、投影位置の目標を切り替えて映像を呈示するようにしても良い。これにより、観視者１００は、映像が呈示される眼を左右の眼で切り替えて観視し、見易い方の片眼を実際に確認することができる。
【００３４】
また、上記の動作によって、利き眼と推定される片眼が所定の有意性で検出されない場合も考えられる。この時は、上記の動作を繰り返して行うこともできるし、利き眼と推定される片眼が検出されない場合の対応として、一般に右眼が利き眼の人の割合が高いことから、観視者１００の右眼を目標にして映像を投影するように設定することできる。
【００３５】
なお、観視者１００の頭部１０５の撮像は、直接的に撮像しても良いし、表示装置１０を構成する光学素子のいずれかからの出射光を（例えばハーフミラーなどを介して）撮像しても良い。
【００３６】
また、観視者１００への映像呈示位置（投影位置１１４）の調整は、図１に例示した表示装置１０では、可動式のミラー１６３によって行ったが、これに限らず、表示装置１０を構成する各種の光学素子のうち、技術的に可能な範囲の全ての光学素子を調整の対象とすることができる。例えば、制御部６２０は、投影部１２０に含まれる光学素子、及び、映像形成部１１０に含まれる光学素子の少なくともいずれかを制御することができる。
【００３７】
なお、上記において、投影範囲１１３の制御（この例では、可変アパーチャ３７３の制御）、及び、投影範囲１１３と目標眼検出部６３０の動作の連動に関する制御を、制御部６２０で行うことができる。
【００３８】
また、本実施形態の表示装置１０をＨＵＤに用い、観視者１００が運転者（操縦者）である場合、観視者１００の頭部（眼）の位置は運転中は大きくは変化しない。このため、制御部６２０は、リアルタイムに観視者１００の頭（眼）の動きに連動して投影範囲１１３の位置を制御する必要は必ずしも必要ではなく、運転者が入れ替わる際の座席の位置や角度の調節の時に、投影位置を制御するようにしても良い。
【００３９】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る別の表示装置の一部の構成を例示する模式図である。  
図４は、本実施形態に係る別の表示装置に用いられる映像投影部１１５の一部、すなわち、投影部１２０の一部、及び、映像形成部１１０の構成を例示している。  
図４に表したように、本実施形態に係る表示装置においては、映像形成部１１０にはＤＭＤ３７７ａが用いられている。
投影部１２０は、赤色用ＬＥＤ、緑色用ＬＥＤ、青色用ＬＥＤの発光タイミングをそれぞれ制御できるＬＥＤ光源３７７ｂを有している。ＤＭＤ３７７ａは、画素となる角度制御可能な微細なミラーアレイを有しており、ＬＥＤ光源３７７ｂからＤＭＤ３７７ａに入射した光は、角度制御されたミラーアレイに入射し、そこで反射されて画像を形成する。  そして、発散角制御部３７０として、印加電圧によって光散乱性が制御できるＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）１７８とレンズシート１７２（レンチキュラースクリーン）が用いられている。但し、本発明は、これに限らず、光束１１２の発散角が可変できるものであれば任意のものを用いることができる。
【００４０】
上記の発散角制御部３７０においては、例えば、ＰＤＬＣ１７８への印加電圧が低くＰＤＬＣの光散乱性が高い場合、光束１１２の発散角が大きく、観視者１００の頭部１０５における投影範囲１１３は広い。そして、ＰＤＬＣ１７８への印加電圧が高く、ＰＤＬＣの光散乱性が低い場合、光束１１２の発散角が小さく、観視者１００の頭部１０５における投影範囲１１３が縮小する。このようにして、発散角制御部３７０は、投影範囲１１３を任意に制御できる。
【００４１】
これにより、本実施形態に係る表示装置においても、図３に例示した動作が可能となり、利き眼と推定される片眼を自動的に検出し、検出された眼に映像を投影することで、自然で見易い映像を提供できる表示装置が提供できる。
【００４２】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置に用いることができる光学素子を例示する模式図である。  
すなわち、図５は、本実施形態に係る表示装置における発散角制御部３７０に用いることができる光学素子を例示している。  
図５（ａ）に表すように、図４に例示したレンズシート１７２として、２枚のレンチキュラー板１７２ａを、半円柱状レンズの延在方向が略直交するように、半円柱状レンズが対向するように配置した光学素子を用いることができる。  
また、図５（ｂ）に表したように、レンズシート１７２として、平板の上にドーム状の微小レンズ１７４が、直線状に配列したマイクロレンズアレイを有する光学素子を用いることもできる。  
また、図５（ｃ）に表したように、レンズシート１７２として、平板の上にドーム状の微小レンズ１７４が、六方稠密に配列したマイクロレンズアレイを有する光学素子を用いることができる。  
さらに、図５（ｄ）に表したように、レンズシート１７２として、平板に略円形状に屈折率分布を持たせた、グレーテッドインデクス型マイクロレンズ１７５を２次元的に配置したマイクロレンズアレイを有する光学素子を用いることができる。
【００４３】
さらには、レンズシート１７２として、表面に微小な凹凸が設けられ、この微小な凹凸の形状や大きさ、配置密度等を変えることにより発散角が制御できるホログラフィックディフューザを用いることができる。また、上記の他、例えば、三角柱状の山と溝が複数平行に配列したプリズムシートや、各種のルーバーシート、切頭三角錐状の導波管を複数配列させたもの等、各種光学素子を発散角制御部３７０に用いることができる。
【００４４】
また、図４に例示した発散角制御部３７０におけるＰＤＬＣ１７８の代わりに、例えば、ネマティック液晶層中に微粒子を分散させた構造や、微細にパターニングされた電極間に液晶を挟んだ回折格子型の液晶素子など、光学特性が例えば電気信号によって可変の各種の光学素子を用いることができる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。  
図６に表したように、本発明の第２の実施形態に係わる表示装置２０は、図１に例示した表示装置１０に対し、観視者１００が、投影位置１１４の目標とする観視者１００の片眼を自分で設定可能とするインタフェース６４０をさらに備えている。  
これにより、目標眼検出部６３０が検出した片眼を投影位置１１４の目標として、映像を投影した場合に、観視者１００が見難いと感じた時に、逆側の眼を、投影位置１１４の目標とすることができ、便利である。
【００４６】
すなわち、観視者１００が映像の投影位置１１４の目標とする眼を、手動で変更したり、設定したりすることができる。
【００４７】
また、前方の道路状況などを注意して見たい場合、運転者がナビゲーションの映像を一時的に見たくない場合もあり得る。このため、観視者１００の頭（眼）の位置に追従させた投影位置の制御の追従性を適切に設定したり、投影動作を中断したりすることを、インタフェース６４０で行うことができる。  
上記において、インタフェース６４０は、入力部や表示部を有するように構成しても良く、また、入力部としては、入力釦やタッチパネル等のように接触式のものの他、音声入力等のように非接触式のものを用いことができる。特に、音声入力方式等のように非接触式の入力部は、観視者１００の映像の観視の姿勢を変えずに入力が可能となるので便利である。
【００４８】
これにより、本実施形態に係る表示装置２０は、利き眼と推定される片眼を自動的に検出し、検出された眼に映像を投影することで、自然で見易い映像をより便利に提供できる表示装置が提供できる。
【００４９】
（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。  
図７に表したように、本発明の第３の実施形態に係わる表示装置３０は、図６に例示した表示装置２０に対し、観視者ごとの目標とする片眼を記憶する記憶部６５０をさらに備えている。そして、制御部６２０は、記憶部６５０に記憶された目標とする片眼を目標として、投影位置１１４を調整する。
【００５０】
観視者１００それぞれに利き眼は存在するが、一度その利き眼と推定される片眼を検出したら、その後は、その利き眼と推定される片眼が変わることはあまりない。  
このため、観視者ごとの目標とする片眼を記憶部６５０に記憶しておき、観視者が変われば、その観視者に対応する目標とする片眼（利き眼）を採用すれば良い。
【００５１】
本実施形態の表示装置３０をＨＵＤに用い、観視者１００が運転者（操縦者）である場合、運転者が入れ替わる際の座席の位置や角度の調節の時に、記憶部６５０に記憶された運転者ごとの利き眼と推定される片眼のデータに基づいて、投影位置１１４を制御することができ、目標眼検出部６３０での検出動作を運転者が変わるごとに行わなくても済み、効率が良くなり、便利である。
【００５２】
これにより、本実施形態に係る表示装置３０によって、利き眼と推定される片眼を自動的に検出し、検出された眼に映像を投影することで、自然で見易い映像をより便利に提供できる表示装置が提供できる。
【００５３】
さらに、撮像部６１０により撮像された像に基づいて、観視者１００（運転者）を認識し、識別することができる。そして、この観視者１００の識別結果に基づき、制御部６２０は、認識された観視者に対応する記憶された目標とする片眼を目標として、投影位置１１４を調整することができる。すなわち、観視者１００を自動的に認識し、記憶部６５０に既に記憶された観視者１００である場合は、既に登録して記憶された片眼のデータを用いて投影位置を調整する。そして、観視者１００が、記憶された観視者でない場合に、目標眼検出部６３０によって、観視者１００の目標とする片眼（利き眼）を検出する。これにより、より効率が高いより便利な表示装置が提供できる。
【００５４】
（第４の実施の形態）
図８は、本発明の第４の実施形態に係る表示方法を例示するフローチャート図である。  図８に表したように、本発明の第４の実施形態に係る表示方法では、まず、観視者１００の両眼が含まれる投影範囲１１３で、観視者１００に映像を含む光束１１２を投影する（ステップＳ１３０）。すなわち、図３（ａ）に例示したように、観視者１００の頭部１０５に、広い投影範囲１１３で光束１１２を投影する。
【００５５】
そして、投影範囲１１３を徐々に縮小する（ステップＳ１２０）。すなわち、図３（ｂ）に例示したように、観視者１００の両眼の中央方向に向かって投影範囲１１３が徐々に縮小するように、例えば、可変アパーチャ３７３の開口面積を小さくしていく。
【００５６】
そして、観視者１００が映像を片眼で見える（両眼で見ることができない）投影範囲１１３で光束１１２を投影した時に観視者１００が観視している方の片眼を検出する（ステップＳ１３０）。  
すなわち、例えば、図３（ｃ）に例示したように、ステップＳ１１０における頭部１０５の位置と、ステップＳ１３０における頭部１０５の位置との差異から、観視者１００が片眼で見ている時の眼を検出することができる。また、画像認識によって観視者１００が片眼で見ている時の眼を検出することができる。
【００５７】
そして、検出された片眼を目標として、光束１１２の投影位置を調整して表示する（ステップＳ１４０）。
【００５８】
このように、本実施形態に係る表示方法により、利き眼と推定される片眼を自動的に検出し、検出された眼に映像を投影することで、自然で見易い映像を提供できる表示方法が提供できる。
【００５９】
なお、上記のステップＳ１３０で、利き眼と推定される片眼が検出されない場合も考えられる。この時の対応として、例えば、観視者１００の右眼を目標にして映像を投影しても良い。  
また、観視者１００が映像の投影位置１１４の調整の目標とする眼を、手動で変更したり、設定したりするようにしても良い。
【００６０】
（第５の実施の形態）  
本発明の第５の実施形態のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）は、上述した表示装置及び表示方法を自動車用ヘッドアップディスプレイに用いたものである。  
図９は、本発明の第５の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの構成を例示する模式図である。  
図９に表したように、本発明の第５の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）５０においては、本発明の実施形態の映像投影部１１５、撮像部６１０、制御部６２０、目標眼検出部６３０を備えている。そして、例えば、映像投影部１１５、制御部６２０、目標眼検出部６３０は、運転者７００（観視者１００）から見て自動車（車両）７３０のダッシュボード７２０の奥に設けられる。そして、撮像部６１０は、例えば、ダッシュボード７２０に組み込まれている。  
映像投影部１１５は、映像形成部１１０と投影部１２０を含む。映像形成部１１０として、例えば液晶表示装置が用いられる。そして、投影部１２０は、映像を含む光束１１２を生成し、可動式のミラー１６３や非球面フレネルレンズ４０２を介して、運転者７００（観視者１００）の片眼１０１に入射されるように、発散角を制御して光束１１２を出射する。  
そして、自動車７３０のフロントガラス（ウインドシールド、透明板）３１０の一部に光束１１２を反射する反射層１６７（ハーフミラー７１１）が設けられている。反射層１６７が、ＨＵＤのコンバイナーとして機能し、運転者７００は映像を含む投影像７６２を観視する。
【００６１】
そして、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ５０は、目標眼検出部６３０によって、運転者７００（観視者１００）の利き眼と推定される片眼を自動的に検出し、制御部６２０によって、その検出された眼を目標にして映像を投影することで、自然で見易い映像を提供できる。
【００６２】
図１０は、本発明の第５の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの使用状態を例示する模式図である。  
図１０に表したように、本発明の第５の実施形態のヘッドアップディスプレイ５０においては、例えば、現在位置５１１、周辺の建物情報等５１２、進路の表示矢印５１３、速度や燃料等の車両情報５１４等の表示映像５１０をフロントガラス３１０の反射部（図示せず）に投影して表示することで、運転者（観視者）１００は、外界映像５２０と表示映像５１０を同時に見る。  
そして、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ５０では、目標眼検出部６３０によって、運転者７００（観視者１００）の利き眼と推定される片眼を自動的に検出し、検出された眼に映像を投影することで、自然で見易い映像を提供できる。  
すなわち、観視者１００の見易い眼に、映像を呈示することができ、車両等のより安全な運行を効果的に支援することができる。
【００６３】
図１１は、本発明の実施形態に係る表示装置、表示方法及びヘッドアップディスプレイの応用例を説明するための模式図である。  
図１１に表したように、本発明の実施形態に係る表示装置、表示方法及びヘッドアップディスプレイは、自動車等の車両の他、列車、飛行機、ヘリコプター、船舶等、各種の移動体に応用できる。
【００６４】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、表示装置、表示方法及びヘッドアップディスプレイを構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００６５】
その他、本発明の実施の形態として上述した表示装置、表示方法及びヘッドアップディスプレイを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置、表示方法及びヘッドアップディスプレイも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００６６】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の一部の構成を例示する模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る別の表示装置の一部の構成を例示する模式図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る表示装置に用いることができる光学素子を例示する模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る表示方法を例示するフローチャート図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの構成を例示する模式図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの使用状態を例示する模式図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る表示装置、表示方法及びヘッドアップディスプレイの応用例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０、２０、３０  表示装置
５０  ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）
１００  観視者
１０１、１０２  片眼
１０５  頭部
１０６  矢印
１１０  映像形成部
１１２  光束
１１３  投影範囲
１１４  投影位置
１１５  映像投影部
１２０  投影部
１６３  ミラー
１６４  駆動部
１６７  反射層
１７２  レンズシート
１７２ａ、１７２ｂ  レンチキュラー板
１７４  微小レンズ
１７５  マイクロレンズ
１７８  ＰＤＬＣ
３１０  フロントガラス
３７０  発散角制御部
３７１  第１のレンズ
３７２  第２のレンズ
３７３  可変アパーチャ
３７４  光源
３７５  テーパライトガイド
３７６  液晶表示装置
３７７ａ  ＤＭＤ
３７７ｂ  ＬＥＤ光源
４０２  非球面フレネルレンズ
５１０  表示映像
５１１  現在位置
５１２  建物情報等
５１３  表示矢印
５１４  車両情報
５２０  外界映像
６０４  映像信号部
６１０  撮像部
６１１  像
６１２  映像判断部
６２０  制御部
６３０  目標眼検出部
６４０  インタフェース
６５０  記憶部
７００  運転者
７１１  ハーフミラー
７２０  ダッシュボード
７３０  自動車
７６２  投影像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2009229752.tif 000011
【図１０】
2009229752.tif 000012
【図１１】
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