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図面 (7)

課題・解決手段

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、左眼用虚像右眼用虚像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。

概要

背景

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前景に、運転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、左眼用虚像右眼用虚像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。

概要

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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

左眼用虚像右眼用虚像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

請求項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。

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記載の虚像表示装置。

請求項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。

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

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前景に、運転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、左眼用虚像右眼用虚像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

0003

特開2005−301144号公報

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、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。

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に係る観察者左眼用画像右眼用画像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。

実施例

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

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。

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、飛行機船舶操縦席や、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。

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

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