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WO2015145935A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Publication number
WO2015145935A1
WO2015145935A1 PCT/JP2015/000457 JP2015000457W WO2015145935A1 WO 2015145935 A1 WO2015145935 A1 WO 2015145935A1 JP 2015000457 W JP2015000457 W JP 2015000457W WO 2015145935 A1 WO2015145935 A1 WO 2015145935A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
virtual image
vehicle
display device
distance
image
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/000457
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真弘 笠野
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=54194499&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2015145935(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority to JP2016509932A priority Critical patent/JP6596668B2/ja
Publication of WO2015145935A1 publication Critical patent/WO2015145935A1/ja
Priority to US15/214,655 priority patent/US9939637B2/en

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    • H04N2013/0088—Synthesising a monoscopic image signal from stereoscopic images, e.g. synthesising a panoramic or high resolution monoscopic image

Definitions

  • the present disclosure relates to a virtual image display device, a head-up display system including the virtual image display device, and a vehicle equipped with the head-up display system.
  • a head-up display displays an image in which auxiliary information for supporting driving is drawn on a foreground of a driver on a vehicle such as an automobile as a virtual image.
  • Patent Document 1 discloses a virtual image display device that changes the display distance of a virtual image by changing the amount of parallax between the left-eye virtual image and the right-eye virtual image to be visually recognized by both the left and right eyes and fusing them. ing.
  • the present disclosure provides a virtual image display device, a head-up display system, and a vehicle with improved convenience.
  • a virtual image display device includes a display device that outputs a parallax image including a plurality of regions having different parallax amounts of a left-eye virtual image and a right-eye virtual image, and an optical system that displays a virtual image based on the parallax image And a control unit that changes the division of the plurality of regions of the parallax image according to the situation.
  • the convenience can be further improved.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a head-up display system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the display device, the parallax barrier, the control unit, and the imaging apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between the image for the left eye, the image for the right eye, and the stereoscopic image according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a first example of changing an area according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a second example of changing the region according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a third example of changing a region according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a head-up display system 100 according to the first embodiment.
  • the head-up display system 100 includes a virtual image display device 200, an imaging device 300, and a windshield 400.
  • the virtual image display device 200 includes a housing 210, a display device 220 inside the housing 210, a parallax barrier 230, a mirror 240 including a first mirror 241 and a second mirror 242, a microcomputer, and the like.
  • the control unit 250 is provided.
  • the housing 210 has an opening 260.
  • the opening 260 may be covered with a transparent cover.
  • the virtual image display device 200 is disposed, for example, inside a dashboard of an automobile.
  • the image displayed by the display device 220 is reflected through the first mirror 241, further reflected through the second mirror 242, further reflected through the windshield 400, and guided to the observer D inside the vehicle to be a virtual image. I is displayed.
  • a liquid crystal display Liquid Crystal Display
  • an organic EL display Organic Electroluminescence Display
  • a plasma display Plasma Display
  • the display device 220 displays various information such as road progress guidance, a distance to a preceding vehicle, a remaining battery level of the automobile, and a current vehicle speed.
  • the first mirror 241 is provided in the upper part of the display device 220 in the vertical direction, and its reflection surface is directed in the second mirror direction.
  • the mirror 240 may not be provided, and the image output from the display device 220 may be directly projected onto the windshield 400 through the opening 260.
  • the imaging device 300 is a camera that captures the front of the automobile.
  • the imaging device 300 supplies the captured image to the control unit 250.
  • the control unit 250 detects various types of information related to the preceding vehicle by analyzing the supplied captured image. For example, the control unit 250 detects the distance to the preceding vehicle, the size of the preceding vehicle, and the like by analyzing the supplied captured image.
  • the imaging apparatus 300 is used, but the present invention is not limited to this.
  • a radar may be used to detect the distance to the vehicle ahead and the size of the vehicle ahead.
  • you may use the imaging device 300 and a radar together.
  • the windshield 400 is a shield provided to protect the observer D inside the automobile from the air flow coming from the front while the automobile is running.
  • the windshield 400 is made of glass, for example.
  • the present invention is not limited to this.
  • a combiner may be used instead of the windshield 400.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the display device 220, the parallax barrier 230, the control unit 250, and the imaging device 300.
  • the parallax barrier 230 is formed in a one-dimensional stripe shape on a glass substrate by depositing a light shielding material such as chromium on a glass substrate (not shown). A portion where the light shielding material is not deposited becomes the opening 231.
  • the display device 220 has R (RED), G (Green), and B (Blue) pixels.
  • each pixel of the display device 220 is spatially divided as a left-eye pixel 221 and a right-eye pixel 222. That is, the pixels of the display device 220 are alternately assigned as the left eye pixel 221 and the right eye pixel 222.
  • the control unit 250 detects various types of information regarding the vehicle ahead by analyzing the image captured by the imaging device 300, and controls the display image of the display device 220 based on the detected information.
  • the display device 220 outputs a display image according to control from the control unit 250.
  • the parallax barrier 230 has openings 231 formed at predetermined intervals.
  • the light emitted from the display device 220 is controlled by the aperture 231, the light emitted from the left eye pixel 221 is directed to the left eye of the observer D, and the light emitted from the right eye pixel 222 is observed to the observer D. Reach the right eye.
  • the display device 220 and the parallax barrier 230 can present an image with parallax to the observer D.
  • FIG. 3 is a diagram showing a relationship among the virtual image image IL for the left eye, the virtual image IR for the right eye, and the stereoscopic image S of the observer D.
  • the left-eye virtual image IL and the right-eye virtual image IR which are virtual images I of parallax images, are displayed at predetermined positions.
  • the observer D perceives that the stereoscopic image S obtained by stereoscopic viewing of the left-eye virtual image image IL and the right-eye virtual image image IR is far from a predetermined position.
  • the predetermined positions at which the left-eye virtual image IL and the right-eye virtual image IR, which are the virtual images I are defined as “reference virtual image positions”.
  • the relationship between the parallax amount Q given to the display image of the display device 220 and the stereoscopic distance L, which is the distance from the observer D to the fusion position, which is the position where the fused image is perceived, is expressed as follows: ).
  • the controller 250 changes the parallax amount Q between the right-eye virtual image IR and the left-eye virtual image IL, so that the convergence angle ⁇ changes according to the parallax Q, and the virtual image I displayed to the observer D is displayed.
  • the stereoscopic viewing distance can be changed.
  • the control unit 250 divides an image to be displayed into a plurality of areas, and causes the display device 220 to output the images with different parallax amounts Q for each area.
  • the parallax amount Q for each region is calculated from (Equation 1) based on the stereoscopic distance L from the viewer D to the fusion position for each region.
  • the display device 220 outputs the left-eye virtual image and the right-eye virtual image by space division, but the present disclosure is not limited to this.
  • the display device 220 may output the left-eye virtual image and the right-eye virtual image by time division.
  • parallax barrier 230 is used in the above description, the present disclosure is not limited to this.
  • Other configurations such as a lenticular lens and a liquid crystal lens may be used as long as they can control the light distribution of the light projected from the display device 220.
  • the head-up display system 100 changes the classification of the regions having the same amount of parallax in the image output from the display device 220 according to the “situation”. Although various "situations" can be considered, examples are given below.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a first example of changing an area.
  • the foreground of the observer D changes from the foreground 500 to the foreground 501.
  • vehicles 600 and 601 can be confirmed as front vehicles.
  • the foreground 500 is captured by the imaging apparatus 300 and the image is supplied to the control unit 250.
  • the control unit 250 analyzes the supplied image and detects that the distance to the vehicle 600 is 50 m and the distance to the vehicle 601 is 25 m.
  • the controller 250 divides the region in order to change the amount of parallax of the virtual image that displays the foreground 500 according to the distance to the vehicle ahead.
  • the foreground 500 is divided into three in the horizontal direction and divided into a region 1, a region 2, and a region 3.
  • the distance from the vehicle ahead becomes closer in the order of area 3, area 2, and area 1.
  • the vehicle 600 traveling 50 m ahead exists, in the region 2 the vehicle 601 traveling 25 m ahead, and in the region 1 no vehicle exists.
  • the control unit 250 displays the distance “50 m” to the vehicle 600 on the left side of the vehicle 600 in the area 3, displays the distance “25 m” to the vehicle 601 on the left side of the vehicle 601, and , The distance “10 m” is displayed. The character size of the distance to be displayed is displayed so as to increase as the distance decreases.
  • the control unit 250 calculates the amount of parallax for each region, displays parallax images in each of the region 1 to the region 3 of the display device 220, and the observer D visually recognizes the virtual image screen 500a.
  • the display device 220 Since the display device 220 displays a parallax image for each region, the display device 220 can visually recognize the parallax image corresponding to the left and right eyes of the observer D and can stereoscopically view the virtual image. Thereby, the observer D can perceive the fusion of the information indicating the distance at the position corresponding to the distance of the vehicle ahead by the binocular parallax. Further, by dividing and displaying the virtual image screen into a plurality of regions having the same amount of parallax, it is possible to perceive a fusion according to the amount of parallax of the region.
  • the foreground has changed from the foreground 500 to the foreground 501.
  • the vehicle 600 as a forward vehicle is closer than the foreground 500, and the vehicle 601 disappears from the foreground.
  • the foreground 501 is captured by the imaging device 300 and the image is supplied to the control unit 250.
  • the control unit 250 analyzes the supplied image and detects that the distance to the vehicle 600 is 5 m.
  • the control unit 250 divides the region in order to change the parallax amount of the virtual image that displays the foreground 501 in accordance with the distance to the preceding vehicle.
  • the image is divided into two horizontally and divided into regions 4 and 5.
  • the distance from the vehicle ahead becomes closer in the order of area 5 and area 4.
  • the traveling vehicle 600 exists 5 m ahead, and no vehicle exists in the area 4.
  • the control unit 250 displays the distance “5 m” to the vehicle 600 on the left side of the vehicle 600 in the area 5 and displays the distance “3 m” in the area 4.
  • the character size of the distance to be displayed is displayed so as to increase as the distance decreases.
  • the control unit 250 calculates the amount of parallax for each region, displays the parallax image in each of the regions 4 and 5 of the display device 220, and the observer D visually recognizes the virtual image screen 501a.
  • the foreground changes from the foreground 500 to the foreground 501, that is, when the distance to the vehicle 600 changes, the number of regions and the size of the regions are changed, thereby improving the visibility of the viewer D with respect to the foreground. it can.
  • each area may display information other than the distance.
  • the regions 1 and 2 may display the distance
  • the region 3 may display a frame on the vehicle 600 instead of displaying the distance to emphasize that the vehicle 600 exists ahead.
  • a plurality of items may be displayed in one area.
  • the area 3 may display the frame of the vehicle 600 and the distance.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a second example of changing a region.
  • the foreground of the observer D changes from the foreground 502 to the foreground 503.
  • the vehicles 602 and 603 can be confirmed as front vehicles.
  • the vehicle 602 is an automobile, and the vehicle 603 is a two-wheeled vehicle.
  • the foreground 502 is captured by the imaging apparatus 300 and the image is supplied to the control unit 250.
  • the control unit 250 analyzes the supplied image and detects that the distance to the vehicle 602 is 25 m and the distance to the vehicle 603 is 5 m.
  • the control unit 250 divides the region in order to change the parallax amount of the virtual image that displays the foreground 502 according to the distance to the preceding vehicle.
  • a virtual image screen 502 a displaying a stereoscopic image on the foreground 502
  • the image is divided into three in the horizontal direction, and is divided into an area 11, an area 12, and an area 13.
  • the distance from the vehicle ahead becomes closer in the order of area 13, area 12, and area 11.
  • the control unit 250 displays the distance “25 m” to the vehicle 602 on the left side of the vehicle 602 in the area 13, displays the distance “5 m” to the vehicle 603 on the left side of the vehicle 603, and , The distance “3 m” is displayed.
  • the character size of the distance to be displayed is displayed so as to increase as the distance decreases.
  • the control unit 250 calculates the amount of parallax for each area, displays parallax images in each of the area 11 to the area 13 of the display device 220, and the observer D visually recognizes the virtual image screen 502a.
  • the foreground 503 is closer to the vehicle 602 as a forward vehicle than the foreground 502, and the distance is 5 m. Further, the vehicle 603 disappears from the foreground.
  • the distance between the vehicle 603 in the foreground 502 and the distance between the vehicle 602 in the foreground 503 is the same 5 m, but the sizes of the vehicle 602 and the vehicle 603 are different, so the size of the area is changed according to these sizes.
  • the foreground 503 is captured by the imaging apparatus 300 and the image is supplied to the control unit 250.
  • the control unit 250 analyzes the supplied image and detects that it is a distance to the vehicle 602.
  • the control unit 250 divides the region in order to change the parallax amount of the virtual image that displays the foreground 503 according to the distance to the vehicle ahead. Specifically, as shown in a virtual image screen 503 a displaying a stereoscopic image on the foreground 503, the image is divided into two in the horizontal direction and divided into a region 14 and a region 15. The distance from the vehicle ahead becomes closer in the order of area 15 and area 14. In the area 15, there is a vehicle 602 that is running 5 m ahead, and there is no vehicle in the area 14.
  • the control unit 250 displays the distance “5 m” to the vehicle 602 on the left side of the vehicle 602 in the area 15 and displays the distance “3 m” in the area 14.
  • the character size of the distance to be displayed is displayed so as to increase as the distance decreases.
  • the control unit 250 calculates the amount of parallax for each region, displays the parallax image in each of the regions 14 and 15 of the display device 220, and the observer D visually recognizes the virtual image screen 503a.
  • the number of areas is changed from three to two according to the change in the foreground, but the present invention is not limited to this.
  • the size may be changed without changing the number of regions, and the number of regions may not be two or three.
  • the character size of the distance displayed on the virtual image screen is displayed so as to increase as the distance approaches, but this is not restrictive.
  • the character size may be the same regardless of the distance.
  • FIG. 4 and FIG. 5 various information regarding the vehicle ahead is detected by photographing the front of the automobile and analyzing the photographed image, but the present invention is not limited to this.
  • any information may be used as long as it is various information related to an object existing ahead.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a third example of area change.
  • the foreground 500 is captured by the imaging apparatus 300 and the image is supplied to the control unit 250.
  • the control unit 250 analyzes the supplied image and detects that the distance to the vehicle 600 is 50 m and the distance to the vehicle 601 is 25 m.
  • the controller 250 divides the region in order to change the amount of parallax of the virtual image that displays the foreground 500 according to the distance to the vehicle ahead. Specifically, as shown in a virtual image screen 500 b that displays a virtual image on the foreground 500, the image is divided into three regions 21, 22, and 23 in the horizontal direction.
  • the distance from the vehicle ahead becomes closer in the order of area 23, area 22, and area 21.
  • area 23 there is a vehicle 600 traveling 50m ahead
  • area 22 there is a vehicle 601 traveling 25m ahead, and there is no vehicle in the area 21.
  • the difference from the virtual image screen 500a described in FIG. 4 is that the region is divided not only in the horizontal direction but also in the vertical direction.
  • the control unit 250 displays the distance “50 m” to the vehicle 600 on the left side of the vehicle 600 in the area 23, displays the distance “25 m” to the vehicle 601 on the left side of the vehicle 601, and Then, the distance “10 km” to the destination is displayed as road guidance. The character size of the distance to be displayed is displayed so as to increase as the distance decreases.
  • the control unit 250 calculates the amount of parallax for each region, displays parallax images in each of the region 21 to the region 23 of the display device 220, and the observer D visually recognizes the virtual image screen 500b.
  • the virtual image display device and the head-up display system including the virtual image display device according to the present disclosure are simulations that allow the user to experience not only the use of a vehicle such as an automobile but also the control seat of an airplane or a ship or a game machine. It can also be applied to systems.

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Abstract

　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。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、視差画像の複数の領域の区分けを状況に応じて変更する制御部と、を備える。

Description

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
　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。
　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。
特開２００５－３０１１４４号公報
　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。
　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、視差画像の複数の領域の区分けを状況に応じて変更する制御部と、を備える。
　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。
　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。
　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。
　（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　［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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　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。
　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。
　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。
　［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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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

Claims (6)

  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、
    　前記視差画像の複数の領域の区分けを状況に応じて変更する制御部と、を備える
    虚像表示装置。
  2. 　前方物体を検出する検出部を更に備え、
    　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。
  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記載の虚像表示装置。
  4. 　前方物体を検出する検出部を更に備え、
    　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。
  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。
  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。
PCT/JP2015/000457 2014-03-27 2015-02-03 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 WO2015145935A1 (ja)

Priority Applications (2)

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