車両用表示装置
【課題】 簡便な光学系によってドライバーの視点位置に基づいた表示光制御を行う両眼視差画像を表示することができる車両用表示装置を提供する。
【解決手段】 液晶表示パネル３０は、左目用画像及び右目用画像を時分割表示する。照明手段１１は、左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒを有し、液晶表示パネル３０を透過照明する照明光Ｌを発する。撮像手段３５は、ドライバー３６を撮像して撮像データを出力する。視点検出手段４１は、撮像データに基づいてドライバー３６の視点位置を検出して視点位置データを出力する。光軸制御手段２１は、視点位置データに基づいて照明手段１１からの照明光Ｌの光軸を変化させる。光軸制御手段２１は、照明手段１１からの照明光Ｌを反射させる一対の平行な反射部材２２，２３と、反射部材２２，２３を回動させる駆動部２５とを有する。
【解決手段】 液晶表示パネル３０は、左目用画像及び右目用画像を時分割表示する。照明手段１１は、左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒを有し、液晶表示パネル３０を透過照明する照明光Ｌを発する。撮像手段３５は、ドライバー３６を撮像して撮像データを出力する。視点検出手段４１は、撮像データに基づいてドライバー３６の視点位置を検出して視点位置データを出力する。光軸制御手段２１は、視点位置データに基づいて照明手段１１からの照明光Ｌの光軸を変化させる。光軸制御手段２１は、照明手段１１からの照明光Ｌを反射させる一対の平行な反射部材２２，２３と、反射部材２２，２３を回動させる駆動部２５とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体的な映像を表示する車両用表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特殊な眼鏡を用いずに立体映像を表示する表示装置が種々提案されており、例えば特許文献１，特許文献２及び特許文献３に開示されている。斯かる表示装置は、左目用画像及び右目用画像を時分割で液晶表示パネルに表示させると共に、その左目用画像及び右目用画像に同期させて左目用光源及び右目用光源を発光させて、立体映像を表示するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２３６５６１号公報
【特許文献２】特開２０００−４４５２号公報
【特許文献３】特開２００５−２６６５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に開示された表示装置では、回転光学系により照明光の光軸方向を変更しており、その照明光をフレネルレンズで拡散板へ平行光として入射させているため、回転光学系の角度に合わせたフレネルレンズの光線屈折設計が必要であり、光学的な設計が煩雑である。また、拡散板と回転光学系と光源との配置関係に制限があり、特に車両用ヘッドアップディスプレイ装置においては車両内の狭いスペースに筐体を埋め込むために配置の制限によって車両への搭載が困難になる場合があるという問題を有していた。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、簡便な光学系によってドライバーの視点位置に基づいた表示光制御を行う両眼視差画像を表示することができる車両用表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するため、左目用画像及び右目用画像を時分割表示する液晶表示パネル３０と、左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒを有し前記液晶表示パネル３０を透過照明する照明光Ｌを発する照明手段１１と、ドライバー３６を撮像して撮像データを出力する撮像手段３５と、前記撮像データに基づいて前記ドライバー３６の視点位置を検出して視点位置データを出力する視点検出手段４１と、前記視点位置データに基づいて前記照明手段１１からの前記照明光Ｌの光軸を変化させる光軸制御手段２１と、を備えた車両用表示装置であって、前記光軸制御手段２１は、前記照明手段１１からの前記照明光Ｌを反射させる一対の平行な反射部材２２，２３と、前記反射部材２２，２３を回動させる駆動部２５と、を有するものである。
【０００６】
また、本発明は、前記照明手段１１は、前記左目用発光素子１２Ｌと前記右目用発光素子１２Ｒとの間に設けられた遮光部材１４を有するものである。
【０００７】
また、本発明は、前記視点位置データに基づいて前記液晶表示パネル３０に表示する画像の視点位置を変換する制御手段４０を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
視点検出手段から出力された視点位置データに基づいて、照明手段からの照明光の光軸を変化させることにより、ドライバーの視点位置に基づいた表示光制御を行うことができ、簡便な光学系によって両眼視差画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態を示す概観図。
【図２】同上実施形態を示す要部拡大正面図。
【図３】同上実施形態を示す要部拡大正面図。
【図４】同上実施形態を示す要部拡大側面図。
【図５】同上実施形態を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づいて、本発明を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態を説明する。
【００１１】
１１は照明手段であり、この照明手段１１は、左目用発光素子１２Ｌ，右目用発光素子１２Ｒ，コンデンサレンズ１３，遮光部材１４，レンチキュラレンズ１５，拡散板１６を有している（図２参照）。左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒは発光ダイオードからなるものであり、左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒが発した光は、コンデンサレンズ１３によって平行光にされる。コンデンサレンズ１３から出射した光は、レンチキュラレンズ１５及び拡散板１６を介して、後述するミラーに入射する。遮光部材１４は、左目用発光素子１２Ｌと右目用発光素子１２Ｒとの間に設けられている。
【００１２】
２１は光軸制御手段であり、この光軸制御手段２１は、ミラー（反射部材）２２，２３，ミラーホルダ２４，モータ（駆動部）２５を有している。ミラー２２，２３は平面鏡からなるものであり、反射面２２ａ，２３ａを向かい合わせて、ミラー２２，２３が平行になるように配置されている。モータ２５の軸部２５ａは、ミラーホルダ２４に連結されている。モータ２５は、後述するモータ制御部により駆動され、ミラーホルダ２４に固定されたミラー２２，２３を平行状態のままで回動させる。ミラー２２，２３は、回動軸Ａに対して４５度の角度でミラーホルダ２４に配置されている。
【００１３】
２９は凸レンズであり、この凸レンズ２９は、光軸制御手段２１のミラー２２，２３で反射された照明光Ｌを集光させる。３０は液晶表示パネルであり、この液晶表示パネル３０は、左目用画像及び右目用画像を時間的に交互に表示する。液晶表示パネル３０は、ＯＣＢモードの液晶表示素子からなるものである。３１はコールドミラーであり、このコールドミラー３１は、液晶表示パネル３０から発せられた表示光を反射させ、後述する発光素子から発せられた赤外光を透過させる。
【００１４】
３２は凹面鏡であり、この凹面鏡３２は表示光をフロントガラス３３に投影するものである。３５は撮像カメラ（撮像手段）であり、この撮像カメラ３５はコールドミラー３１，凹面鏡３２及びウィンドシールド３３を介して、ドライバー３６を撮像する。３７は発光素子であり、この発光素子３７は赤外光を発し、コールドミラー３１，凹面鏡３２及びウィンドシールド３３を介して、ドライバー３６を照明する。撮像カメラ３５及び発光素子３７は、コールドミラー３１の後側に配置されている。
【００１５】
左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒが発した照明光Ｌは、コンデンサレンズ１３によって平行光となる。コンデンサレンズ１３から出射した光は、レンチキュラレンズ１５及び拡散板１６を通過し、ミラー２２，２３によって反射される。ミラー２２，２３によって反射された照明光Ｌは、凸レンズ２９によって屈折し、液晶表示パネル３０を透過して、コールドミラー３１で反射された後、凹面鏡３２で拡大されてフロントガラス３３に投射される。凹面鏡３２にて反射された表示光のうち、フロントガラス３３で更に反射された表示光がドライバー３６の左目３６Ｌ及び右目３６Ｒに届く。
【００１６】
左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子２１Ｒは交互に点灯するものであり、左目用発光素子１２Ｌが点灯している時には液晶表示パネル３０に左目用画像を表示し、右目用発光素子１２Ｒが点灯している時は液晶表示パネル３０に右目用画像を表示する。液晶表示パネル３０と、左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒとを同期して制御することにより、左目３６Ｌ及び右目３６Ｒに夫々異なる左目用画像及び右目用画像を映すことのできる光を照射することができ、立体映像をドライバー３６に知覚させることができる。
【００１７】
図５は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を示すブロック部である。制御手段４０は、視点検出処理部（視点検出手段）４１，描画処理部４２，時分割制御部４３，モータ制御部４４を有している。視点検出処理部４１は、撮像カメラ３５で得られた撮像データからドライバー３６の視点位置を検出し、描画処理部４２及びモータ制御部４４に視点位置データを出力する。モータ制御部４４は、前記視点位置データに基づき、ミラー２２，２３をモータ２５によって回動させる。モータ２５によって一対のミラー２２，２３が回動された場合、光軸制御手段２１から出射する照明光Ｌは、平行移動する（図３参照）。
【００１８】
描画処理部４２は、視点検出処理部４１で得られた視点位置データに基づいて、左目３６Ｌと右目３６Ｒ夫々の視点による画像を生成し、さらにフロントガラス３３の湾曲形状に基づく投影時の歪み補正加工を行い、左右夫々の画像を液晶表示パネル３０に時分割表示する。また、描画処理部４２は、視点位置データに基づいて液晶表示パネル３０に表示する画像の視点位置を変換する。ドライバー３６は拡大された左目用虚像ＶＬと右目用虚像ＶＲとを見ることができ、奥行きのある立体虚像Ｖを知覚することができる。なお、液晶表示パネル３０に表示させる左目用画像と右目用画像とを切り替える周期は左右夫々６０Ｈｚ以上であることが望ましく、眼精疲労を防止することができる。
【００１９】
本実施形態によれば、視点検出処理部４１から出力された視点位置データに基づいて、照明手段１１からの照明光Ｌの光軸を変化させることにより、ドライバー３６の視点位置に基づいた表示光制御を行うと共に、立体虚像Ｖを表示することができる。なお、本実施形態は車両用ヘッドアップディスプレイ装置であったが、例えば、車両用計器装置であっても良い。
【符号の説明】
【００２０】
１１ 照明手段
１２Ｌ 左目用発光素子
１２Ｒ 右目用発光素子
１４ 遮光部材
２１ 光軸制御手段
３０ 液晶表示パネル
３５ 撮像カメラ（撮像手段）
３６ ドライバー
４１ 視点検出処理部（視点検出手段）
４２ 描画処理部
４４ モータ制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体的な映像を表示する車両用表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特殊な眼鏡を用いずに立体映像を表示する表示装置が種々提案されており、例えば特許文献１，特許文献２及び特許文献３に開示されている。斯かる表示装置は、左目用画像及び右目用画像を時分割で液晶表示パネルに表示させると共に、その左目用画像及び右目用画像に同期させて左目用光源及び右目用光源を発光させて、立体映像を表示するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２３６５６１号公報
【特許文献２】特開２０００−４４５２号公報
【特許文献３】特開２００５−２６６５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に開示された表示装置では、回転光学系により照明光の光軸方向を変更しており、その照明光をフレネルレンズで拡散板へ平行光として入射させているため、回転光学系の角度に合わせたフレネルレンズの光線屈折設計が必要であり、光学的な設計が煩雑である。また、拡散板と回転光学系と光源との配置関係に制限があり、特に車両用ヘッドアップディスプレイ装置においては車両内の狭いスペースに筐体を埋め込むために配置の制限によって車両への搭載が困難になる場合があるという問題を有していた。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、簡便な光学系によってドライバーの視点位置に基づいた表示光制御を行う両眼視差画像を表示することができる車両用表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するため、左目用画像及び右目用画像を時分割表示する液晶表示パネル３０と、左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒを有し前記液晶表示パネル３０を透過照明する照明光Ｌを発する照明手段１１と、ドライバー３６を撮像して撮像データを出力する撮像手段３５と、前記撮像データに基づいて前記ドライバー３６の視点位置を検出して視点位置データを出力する視点検出手段４１と、前記視点位置データに基づいて前記照明手段１１からの前記照明光Ｌの光軸を変化させる光軸制御手段２１と、を備えた車両用表示装置であって、前記光軸制御手段２１は、前記照明手段１１からの前記照明光Ｌを反射させる一対の平行な反射部材２２，２３と、前記反射部材２２，２３を回動させる駆動部２５と、を有するものである。
【０００６】
また、本発明は、前記照明手段１１は、前記左目用発光素子１２Ｌと前記右目用発光素子１２Ｒとの間に設けられた遮光部材１４を有するものである。
【０００７】
また、本発明は、前記視点位置データに基づいて前記液晶表示パネル３０に表示する画像の視点位置を変換する制御手段４０を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
視点検出手段から出力された視点位置データに基づいて、照明手段からの照明光の光軸を変化させることにより、ドライバーの視点位置に基づいた表示光制御を行うことができ、簡便な光学系によって両眼視差画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態を示す概観図。
【図２】同上実施形態を示す要部拡大正面図。
【図３】同上実施形態を示す要部拡大正面図。
【図４】同上実施形態を示す要部拡大側面図。
【図５】同上実施形態を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づいて、本発明を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態を説明する。
【００１１】
１１は照明手段であり、この照明手段１１は、左目用発光素子１２Ｌ，右目用発光素子１２Ｒ，コンデンサレンズ１３，遮光部材１４，レンチキュラレンズ１５，拡散板１６を有している（図２参照）。左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒは発光ダイオードからなるものであり、左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒが発した光は、コンデンサレンズ１３によって平行光にされる。コンデンサレンズ１３から出射した光は、レンチキュラレンズ１５及び拡散板１６を介して、後述するミラーに入射する。遮光部材１４は、左目用発光素子１２Ｌと右目用発光素子１２Ｒとの間に設けられている。
【００１２】
２１は光軸制御手段であり、この光軸制御手段２１は、ミラー（反射部材）２２，２３，ミラーホルダ２４，モータ（駆動部）２５を有している。ミラー２２，２３は平面鏡からなるものであり、反射面２２ａ，２３ａを向かい合わせて、ミラー２２，２３が平行になるように配置されている。モータ２５の軸部２５ａは、ミラーホルダ２４に連結されている。モータ２５は、後述するモータ制御部により駆動され、ミラーホルダ２４に固定されたミラー２２，２３を平行状態のままで回動させる。ミラー２２，２３は、回動軸Ａに対して４５度の角度でミラーホルダ２４に配置されている。
【００１３】
２９は凸レンズであり、この凸レンズ２９は、光軸制御手段２１のミラー２２，２３で反射された照明光Ｌを集光させる。３０は液晶表示パネルであり、この液晶表示パネル３０は、左目用画像及び右目用画像を時間的に交互に表示する。液晶表示パネル３０は、ＯＣＢモードの液晶表示素子からなるものである。３１はコールドミラーであり、このコールドミラー３１は、液晶表示パネル３０から発せられた表示光を反射させ、後述する発光素子から発せられた赤外光を透過させる。
【００１４】
３２は凹面鏡であり、この凹面鏡３２は表示光をフロントガラス３３に投影するものである。３５は撮像カメラ（撮像手段）であり、この撮像カメラ３５はコールドミラー３１，凹面鏡３２及びウィンドシールド３３を介して、ドライバー３６を撮像する。３７は発光素子であり、この発光素子３７は赤外光を発し、コールドミラー３１，凹面鏡３２及びウィンドシールド３３を介して、ドライバー３６を照明する。撮像カメラ３５及び発光素子３７は、コールドミラー３１の後側に配置されている。
【００１５】
左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒが発した照明光Ｌは、コンデンサレンズ１３によって平行光となる。コンデンサレンズ１３から出射した光は、レンチキュラレンズ１５及び拡散板１６を通過し、ミラー２２，２３によって反射される。ミラー２２，２３によって反射された照明光Ｌは、凸レンズ２９によって屈折し、液晶表示パネル３０を透過して、コールドミラー３１で反射された後、凹面鏡３２で拡大されてフロントガラス３３に投射される。凹面鏡３２にて反射された表示光のうち、フロントガラス３３で更に反射された表示光がドライバー３６の左目３６Ｌ及び右目３６Ｒに届く。
【００１６】
左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子２１Ｒは交互に点灯するものであり、左目用発光素子１２Ｌが点灯している時には液晶表示パネル３０に左目用画像を表示し、右目用発光素子１２Ｒが点灯している時は液晶表示パネル３０に右目用画像を表示する。液晶表示パネル３０と、左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒとを同期して制御することにより、左目３６Ｌ及び右目３６Ｒに夫々異なる左目用画像及び右目用画像を映すことのできる光を照射することができ、立体映像をドライバー３６に知覚させることができる。
【００１７】
図５は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を示すブロック部である。制御手段４０は、視点検出処理部（視点検出手段）４１，描画処理部４２，時分割制御部４３，モータ制御部４４を有している。視点検出処理部４１は、撮像カメラ３５で得られた撮像データからドライバー３６の視点位置を検出し、描画処理部４２及びモータ制御部４４に視点位置データを出力する。モータ制御部４４は、前記視点位置データに基づき、ミラー２２，２３をモータ２５によって回動させる。モータ２５によって一対のミラー２２，２３が回動された場合、光軸制御手段２１から出射する照明光Ｌは、平行移動する（図３参照）。
【００１８】
描画処理部４２は、視点検出処理部４１で得られた視点位置データに基づいて、左目３６Ｌと右目３６Ｒ夫々の視点による画像を生成し、さらにフロントガラス３３の湾曲形状に基づく投影時の歪み補正加工を行い、左右夫々の画像を液晶表示パネル３０に時分割表示する。また、描画処理部４２は、視点位置データに基づいて液晶表示パネル３０に表示する画像の視点位置を変換する。ドライバー３６は拡大された左目用虚像ＶＬと右目用虚像ＶＲとを見ることができ、奥行きのある立体虚像Ｖを知覚することができる。なお、液晶表示パネル３０に表示させる左目用画像と右目用画像とを切り替える周期は左右夫々６０Ｈｚ以上であることが望ましく、眼精疲労を防止することができる。
【００１９】
本実施形態によれば、視点検出処理部４１から出力された視点位置データに基づいて、照明手段１１からの照明光Ｌの光軸を変化させることにより、ドライバー３６の視点位置に基づいた表示光制御を行うと共に、立体虚像Ｖを表示することができる。なお、本実施形態は車両用ヘッドアップディスプレイ装置であったが、例えば、車両用計器装置であっても良い。
【符号の説明】
【００２０】
１１ 照明手段
１２Ｌ 左目用発光素子
１２Ｒ 右目用発光素子
１４ 遮光部材
２１ 光軸制御手段
３０ 液晶表示パネル
３５ 撮像カメラ（撮像手段）
３６ ドライバー
４１ 視点検出処理部（視点検出手段）
４２ 描画処理部
４４ モータ制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左目用画像及び右目用画像を時分割表示する液晶表示パネルと、左目用発光素子及び右目用発光素子を有し前記液晶表示パネルを透過照明する照明光を発する照明手段と、ドライバーを撮像して撮像データを出力する撮像手段と、前記撮像データに基づいて前記ドライバーの視点位置を検出して視点位置データを出力する視点検出手段と、前記視点位置データに基づいて前記照明手段からの前記照明光の光軸を変化させる光軸制御手段と、を備えた車両用表示装置であって、
前記光軸制御手段は、前記照明手段からの前記照明光を反射させる一対の平行な反射部材と、前記反射部材を回動させる駆動部と、を有することを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
前記照明手段は、前記左目用発光素子と前記右目用発光素子との間に設けられた遮光部材を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項３】
前記視点位置データに基づいて前記液晶表示パネルに表示する画像の視点位置を変換する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項１】
左目用画像及び右目用画像を時分割表示する液晶表示パネルと、左目用発光素子及び右目用発光素子を有し前記液晶表示パネルを透過照明する照明光を発する照明手段と、ドライバーを撮像して撮像データを出力する撮像手段と、前記撮像データに基づいて前記ドライバーの視点位置を検出して視点位置データを出力する視点検出手段と、前記視点位置データに基づいて前記照明手段からの前記照明光の光軸を変化させる光軸制御手段と、を備えた車両用表示装置であって、
前記光軸制御手段は、前記照明手段からの前記照明光を反射させる一対の平行な反射部材と、前記反射部材を回動させる駆動部と、を有することを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
前記照明手段は、前記左目用発光素子と前記右目用発光素子との間に設けられた遮光部材を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項３】
前記視点位置データに基づいて前記液晶表示パネルに表示する画像の視点位置を変換する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−５９２７０（Ｐ２０１１−５９２７０Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０７３６６（Ｐ２００９−２０７３６６）
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００２３１５１２）日本精機株式会社 (1,561)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００２３１５１２）日本精機株式会社 (1,561)
【Ｆターム（参考）】
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