CN112313737B - 影像显示装置 - Google Patents

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Abstract

影像显示装置(100)具有：曲面形状的面板(30)，其使光透过和反射；第1显示部(10)，其显示基于第1影像数据的第1影像，该第1影像穿过面板(30)而到达预定的位置；第2显示部(20)，其显示基于第2影像数据的第2影像，该第2影像由面板(30)反射而到达预定的位置；位置信息取得部(40)，其取得表示观察者实际的视点位置的位置信息；以及影像处理部(150)，其根据位置信息决定第2影像数据的每个扫描线的变倍率，对输入到第2显示部的第2影像数据实施每个扫描线的变倍处理。

Description

影像显示装置
技术领域
本发明涉及影像显示装置。
背景技术
以往，公知有一种影像显示装置，该影像显示装置具有显示穿过光透过型反射面板即半透半反镜而到达观察者的眼睛的第1影像的第1显示部、以及显示由半透半反镜反射而到达观察者的眼睛的第2影像的第2显示部。观察者识别第1影像即实像，并且在三维空间内识别基于第2影像的虚像。在实像与虚像相互交叉的情况下，作为交叉影像显示的效果，观察者在视觉辨认出的影像中感觉到立体感即进深感(例如参照专利文献1)。
此外，如果从观察者观察，半透半反镜的形状为凹面形状，则借助凹面的透镜效果而放大识别虚像，因此，能够使第2显示部的尺寸小型化。进而，通过设半透半反镜为凹面形状，环境光等外光的反射光很难到达观察者的眼睛。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-177920号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在设半透半反镜为凹面形状的情况下，根据观察者的眼睛位置的变化即视点位置的变化，实像与虚像的交叉位置以及虚像相对于实像的倾斜变化，因此，有时观察者无法适当地感觉到作为交叉影像显示效果的立体感。
本发明正是为了解决上述现有技术的课题而完成的，其目的在于，提供如下的影像显示装置：在观察者的视点位置变化的情况下，观察者也能够适当地感觉到立体感。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式的影像显示装置的特征在于，所述影像显示装置具有：曲面形状的面板，其使入射的光透过和反射；第1显示部，其显示基于第1影像数据的第1影像，所述第1影像穿过所述面板而到达预定的位置；第2显示部，其显示基于第2影像数据的第2影像，所述第2影像由所述面板反射而到达所述预定的位置；位置信息取得部，其取得表示观察所述第1影像和所述第2影像的观察者实际的视点位置的位置信息；以及影像处理部，其根据所述位置信息决定所述第2影像数据的每个扫描线的变倍率，使用所述变倍率对输入到所述第2显示部的所述第2影像数据实施每个所述扫描线的变倍处理。
发明效果
根据本发明，在观察者的视点位置变化的情况下，观察者也能够适当地感觉到立体感。
附图说明
图1是概略地示出本发明的实施方式1的影像显示装置的结构的图。
图2是概略地示出实施方式1的影像显示装置的光学系统的构造和虚像面的纵剖视图。
图3是示出实施方式1的影像显示装置的影像处理部的要部的结构要素的框图。
图4是概略地示出实施方式1的影像显示装置的光学系统的构造、虚像面和实像面的纵剖视图。
图5是示出实施方式1的影像显示装置的影像处理部中的每个扫描线的变倍率(缩小率)的计算方法的例子的横剖视图。
图6是示出实施方式1的影像显示装置的影像处理部中的每个扫描线的变倍率(放大率)的计算方法的例子的横剖视图。
图7是示出由实施方式1的影像显示装置显示的第1影像和第2影像的例子的图。
图8是示出实施方式1的影像显示装置的第2显示部中显示的、未进行每个扫描线的变倍处理的第2影像(即比较例的第2影像)的例子的图。
图9是示出在实施方式1的影像显示装置的第2显示部显示出图8所示的第2影像(即比较例的第2影像)时，观察者视觉辨认的虚像面的虚像的图。
图10是示出实施方式1的影像显示装置的第2显示部中显示的、进行了每个扫描线的变倍处理的第2影像的例子(即实施方式1中的第2影像的例子)的图。
图11是示出在实施方式1的影像显示装置的第2显示部显示出图10所示的第2影像(即实施方式1中的第2影像)时，观察者视觉辨认的虚像的图。
图12是示出本发明的实施方式2的影像显示装置的影像处理部的要部的结构要素的框图。
图13是示出实施方式2的影像显示装置的影像处理部中的变倍率的计算方法的例子(即视点位于较高位置时的例子)的纵剖视图。
图14是示出实施方式2的影像显示装置的影像处理部中的变倍率的计算方法的例子(即视点位于较低位置时的例子)的纵剖视图。
图15是示出实施方式2的影像显示装置的第1显示部中显示的进行了变倍处理的第1影像的例子(即图13时的例子)的图。
图16是示出实施方式2的影像显示装置的第1显示部中显示的进行了变倍处理的第1影像的例子(即图14时的例子)的图。
图17是概略地示出本发明的实施方式3的影像显示装置的结构的图。
图18是示出在实施方式3的影像显示装置的第2显示部显示出图8所示的第2影像(即比较例的第2影像)时，观察者视觉辨认的虚像的图。
图19是示出实施方式3的影像显示装置的第2显示部中显示的、进行了每个扫描线的变倍处理的第2影像的例子(即实施方式3中的第2影像的例子)的图。
图20是示出本发明的实施方式4的影像显示装置的影像处理部的要部的结构要素的框图。
图21是示出在实施方式4的影像显示装置中观察者视觉辨认的实像和虚像的例子(即车辆的行驶速度较慢时的例子)的图。
图22是示出在实施方式4的影像显示装置中观察者视觉辨认的实像和虚像的例子(即车辆的行驶速度较快时的例子)的图。
图23是示出实施方式1～4的变形例的影像显示装置的影像处理部的硬件结构的例子的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式的影像显示装置进行说明。在以下的实施方式中，说明影像显示装置搭载于车辆(例如汽车)的仪表板的例子。但是，实施方式的影像显示装置能够用于车辆用以外的用途。以下的实施方式只不过是例子，能够在本发明的范围内进行各种变更。
在各图中，根据需要示出xyz直角坐标系的坐标轴。在各图中，z轴是与观察者的视线大致平行的坐标轴。+z轴方向是从观察者的视点朝向影像显示装置的方向。x轴是与z轴正交的大致水平方向的坐标轴。x轴方向对应于第1影像和第2影像的水平扫描线的方向。y轴是与z轴和x轴正交的大致铅垂方向的坐标轴。+y轴方向是铅垂向上的方向。
《1》实施方式1
《1-1》结构
图1是概略地示出本发明的实施方式1的影像显示装置100的结构的图。图1示出从斜上方观察影像显示装置100的光学系统的构造、在视线82的方向上观察影像的观察者80以及影像处理部150。如图1所示，实施方式1的影像显示装置100具备具有显示第1影像的显示区域10a的第1显示部10、具有显示第2影像的显示区域20a的第2显示部20、作为光透过型反射面板的面板30、取得观察者80的眼睛位置即视点81的位置信息的位置信息取得部40、以及向第1显示部10和第2显示部20分别提供第1影像数据A11和第2影像数据A21的影像处理部150。
图2是概略地示出图1所示的影像显示装置100的构造和虚像面21的纵剖视图。图2示出沿与yz平面平行的平面切断图1所示的影像显示装置100的纵截面构造。图2中示出如下状况：将第2显示部20的显示区域20a中显示的第2影像作为影像光投影到面板30，投影出的影像光由面板30反射而朝向观察者80的视点81。
面板30是使入射的光透过和反射的曲面形状且板状的光学元件。即，面板30是具有将入射的光分离成透过光和反射光的性质的光学元件。面板30例如是半透半反镜。半透半反镜是将入射的光分离成强度彼此大致相等的透过光和反射光的光学元件。但是，半透半反镜的透过光和反射光的强度也可以彼此不同。面板30例如也可以由玻璃板或丙烯酸板等透过光的强度比反射光的强度高的光透过性材料形成。此外，在第1显示部10和第2显示部20是如液晶显示器那样发出线偏振光作为影像光的装置的情况下，面板30也可以是具有仅使特定偏振方向的光成分透过的反射型偏振膜的光学元件。该情况下，能够使第1显示部10发出的影像光穿过面板30而高效地到达观察者80，进而，能够使第2显示部20发出的影像光由面板30反射而高效地到达观察者80。
在图1的例子中，从观察者80的视点81观察，面板30是凹面形状的。在图1的例子中，沿包含从视点81朝向面板30的视线82的大致水平的平面即与xz平面大致平行的平面切断面板30的截面为直线状。此外，沿包含视线82的大致垂直的平面即与yz平面平行的平面切断面板30的截面为圆弧状。在图1的例子中，面板30为如下的曲面形状：在接近上端的部分具有接近水平面(即xz平面)的角度平缓的倾斜，在接近下端的部分具有接近垂直面(即xy平面)的角度陡峭的倾斜。
实施方式1的影像显示装置100例如是搭载于车辆的仪表板的装置。该情况下，观察者80是车辆的驾驶员。因此，观察者80有时在影像显示装置100的上方即比第1显示部10的上端更靠+y轴方向的位置和第1显示部10的后方即比第1显示部10更靠+z轴方向的位置存在从太阳或其他车辆的照明光源等发出的外光的环境下，观察影像显示装置100显示的影像。通过构成为接近面板30上端的部分具有接近水平面的平缓的倾斜，能够使由面板30反射的外光朝向观察者80的眼睛位置的下方。因此，在视觉上烦杂的外光很难进入观察者80的眼睛。
从观察者80观察，第1显示部10配置于面板30的后方即比面板30更靠+z轴方向的位置。优选第1显示部10配置成显示区域10a与观察者80的视线82大致垂直，即与xy平面大致平行。
第1显示部10在显示区域10a显示基于从影像处理部150供给的第1影像数据A11的第1影像。第1影像数据A11例如是对输入的影像数据A10进行变倍处理而得到的影像数据。变倍处理包含放大处理和缩小处理。变倍处理能够包含垂直扫描方向的变倍处理和水平扫描方向的变倍处理。变倍处理不需要是按照每个扫描线求出变倍率而进行的每个扫描线的变倍处理。变倍率包含放大率和缩小率。但是，变倍处理也可以是每个扫描线的变倍处理。第1显示部10的显示区域10a中显示的第1影像穿过面板30而到达预定的位置。预定的位置例如是预计可能存在观察者80的视点81的范围内的位置。观察者80穿过面板30视觉辨认第1显示部10的显示区域10a中显示的第1影像。
第2显示部20在显示区域20a显示基于从影像处理部150供给的第2影像数据A21的第2影像。第2影像数据A21是对输入的影像数据A20进行每个扫描线的变倍处理而得到的影像数据。在图1的例子中，第2影像数据A21是对输入的影像数据A20进行每个水平扫描线的变倍处理而得到的影像数据。但是，第2影像数据A21也可以是对输入的影像数据A20进行每个水平扫描线的变倍处理和垂直扫描方向的变倍处理双方而得到的影像数据。
基于第2影像数据A21的第2影像被投影到面板30，由面板30反射而到达预定的位置。预定的位置例如是预计可能存在视点81的范围内的位置，是与预计第1影像到达的范围内的位置相同的位置。观察者80将第2显示部20的显示区域20a中显示的第2影像识别为比面板30更远的位置即虚像面21上存在的虚像21a。第2显示部20位于面板30的下侧(即比面板30更靠-y轴方向的位置)，基于第2显示部20的显示区域20a中显示的第2影像的影像光由面板30反射而朝向观察者80，因此，朝向斜上方配置该显示区域20a以使其面向上方或面板30。
第1显示部10是通过在显示区域10a显示第1影像而从显示区域10a发出影像光的显示装置。第2显示部20是通过在显示区域20a显示第2影像而从显示区域20a发出影像光的显示装置。第1显示部10和第2显示部20分别例如是具有透过型液晶面板和LED(LightEmitting Diode)背光源的液晶显示器。第1显示部10和第2显示部20也可以是等离子体发光型的显示器、有机EL(Electro Luminescence：电致发光)显示器、或具有排列在垂直扫描方向和水平扫描方向的多个LED的LED显示器这样的自发光型的显示装置。此外，第1显示部10也可以是由在图1和图2中示出第1显示部10的位置设定的屏幕和通过投影光对该屏幕投影影像的投影仪构成的投射型显示装置。该情况下，从投影仪发出的投影光在屏幕上漫反射，由此，能够使从屏幕朝向观察者80的第1影像到达观察者80。
此外，第2显示部20的显示区域20a发出的影像光由面板30反射而朝向观察者80。因此，通过使构成第2显示部20的液晶显示器具有控制配光特性的棱镜片，能够提高观察者80识别为存在于虚像面21的虚像21a的亮度。棱镜片是具有排列多个微小的单位棱镜而成的棱镜面的光学部件。
虚像面21是由于从第2显示部20发出、由面板30反射而到达观察者80的眼睛的影像光而被观察者80识别为存在虚像21a的假想面。在实施方式1中，面板30是曲面形状的，因此，从观察者80观察，被观察者80识别出的虚像面21的虚像21a在纵向上被拉伸，即在纵向上被放大。该虚像21a由面板30的反射面形成，因此，从构成第2显示部20的显示区域20a的各像素发出的扩散光不会会聚于一点。即，从构成第2显示部20的显示区域20a的各像素发出的扩散光在纵向上被拉伸，即在纵向上被放大。此外，面板30是曲面形状的，因此，被拉伸的扩散光的放大率根据观察者80的视点81的位置而变化，当视点81的位置变化时，虚像面21的虚像21a的外观变化。
位置信息取得部40取得表示观察影像的观察者80实际的视点81的位置的位置信息。位置信息取得部40例如能够包含作为拍摄观察者80的面部的摄像装置的摄像机、以及根据通过摄像机拍摄而得到的面部图像数据检测眼睛的位置的分析部。即，位置信息取得部40能够包含检测观察者80的视点81的位置信息的传感器设备、以及根据来自传感器设备的输出而取得位置信息的分析部。该分析部可以设置于位置信息取得部40，但是，也可以设置于影像处理部150。影像处理部150也可以是计算机。位置信息取得部40是能够取得表示观察者80实际的视点81的位置的位置信息的单元即可，没有特别限定。例如，位置信息取得部40也可以是如下装置：对观察者80照射红外线，对由观察者80反射的反射光进行传感并分析，由此检测视点81的位置。
影像处理部150根据表示观察者80实际的视点81的位置的位置信息决定第2影像数据的每个扫描线的变倍率，使用该变倍率对输入到第2显示部20的影像数据A20进行每个扫描线的变倍处理，输出进行了每个扫描线的变倍处理的第2影像数据A21。影像处理部150也可以根据表示观察者80实际的视点81的位置的位置信息B1决定影像数据A10的变倍率，使用变倍率对影像数据A10进行基于已决定的变倍率的变倍处理，输出第1影像数据A11。第1显示部10为平面，因此，用于计算第1影像数据A11的变倍处理不需要是每个扫描线的变倍处理。但是，与用于计算第2影像数据A21的处理同样，也能够设用于计算第1影像数据A11的变倍处理为每个扫描线的变倍处理。
图1中的影像处理部150使输入到第2显示部20的第2影像数据A21根据从位置信息取得部40得到的视点81的位置信息B1而变化。在视点81的位置变化的情况下，影像处理部150也对输入的影像数据A10实施每个扫描线的变倍处理，由此生成第2影像数据A21，以使观察者80识别为三维空间上的虚像面21的位置和倾斜没有变化。
图3是示出实施方式1的影像显示装置100的影像处理部150的要部的结构要素的框图。如图3所示，影像处理部150具有能够对输入的影像数据A20进行每个扫描线的变倍处理即放大或缩小的处理的变倍处理部151、决定变倍处理中使用的变倍率即放大率或缩小率的变倍率计算部152、以及存储用于决定变倍率的参照信息作为参数表154的存储部153。影像处理部150接受表示第2显示部20中显示的第2影像的影像数据A20、以及从用于取得观察者80的视点81的位置的位置信息取得部40得到的视点81的位置信息B1，将进行了每个扫描线的变倍处理的第2影像数据A21提供给第2显示部20。影像处理部150的变倍率计算部152根据视点81的位置信息和存储部153中存储的参数表154的信息，计算每个扫描线的变倍率。在实施方式1中，每个扫描线例如是包含多个像素的每个水平扫描线。每个扫描线还能够为包含多个像素的每个垂直扫描线，还能够以水平扫描线和垂直扫描线双方进行变倍处理。变倍处理部151接受由变倍率计算部152决定的每个扫描线的变倍率，对输入的影像数据A20进行每个扫描线的变倍处理，输出进行了每个扫描线的变倍处理的第2影像数据A21。
存储部153中存储的参数表154例如是存储有变倍率计算部152中使用的计算式所需要的常数的数据表。作为参数表154存储的数据例如在观察者80的视点81的每个位置具有在三维空间内的期望位置识别虚像面21的虚像的投影图像(即第2显示部20的显示区域20a中显示的第2影像)的投影位置信息。该投影位置信息例如能够包含三维空间中的由一次函数表示的三维平面信息、以及切取该三维平面信息表示的平面时的边界条件。此外，投影位置信息例如也可以是包含期望的图像的投影面中的单位像素各自的三维位置信息的数据集。单位像素是将图像分割成预定的多行和多列的区域时的、各区域中包含的像素组。
此外，参数表154也可以保持面板30的三维位置信息。面板30的三维位置信息例如可以包含表示面板30的曲面的指数函数或3次函数等表示三维曲面的函数、以及面板30的坐标。此外，参数表154例如也可以包含表示近似中使用的多个多边形的坐标信息，该近似是指利用通过由三维空间的坐标轴表示的3个单位坐标点连接的多个多边形的组合近似面板30的曲面。
《1-2》动作
图4是概略地示出实施方式1的影像显示装置100的光学系统的构造、虚像面21和实像面11的纵剖视图。如图4所示，在实施方式1中，观察第1显示部10的显示区域10a中显示的第1影像(例如使用后述的图11所示的远近法的影像)的观察者80能够将第1显示部10的显示区域10a中显示的第1影像识别为相对于显示区域10a倾斜的实像面11上存在的实像11a。在实施方式1中，设定第1显示部10的显示区域10a中显示的第1影像，使得实像面11将第1显示部10的显示区域10a的垂直方向的大致中心的位置设为交叉位置，以大约45度的角度与显示区域10a交叉。通过调整第1显示部10的显示区域10a中显示的第1影像，能够任意地设定实像面11与显示区域10a交叉的交叉位置、实像面11与显示区域10a交叉的交叉角度和实像11a的显示尺寸。在实施方式1中，从观察者80的视点81观察在实像面11的前方和后方，即以与实像面11交叉的方式存在虚像面21。变更实像面11的交叉位置、交叉角度和显示尺寸的方法在后述的实施方式2中进行说明。
对为了在虚像面21显示虚像21a而由第2显示部20投影的第2影像的垂直方向的变倍率的计算方法进行说明。输入到影像处理部150的影像数据A20是具有与期望的实像面11的显示尺寸一致的分辨率的影像信息。这里，针对输入的影像数据A20的各水平扫描线，利用直线连接配置于实像面11的点和观察者80的视点81的位置。例如，图4中的实线的直线82a是连接观察者80的视点81的位置和实像面11中的上端的水平扫描线的直线。此外，实线的直线82b是连接观察者80的视点81的位置和实像面11中的下端的水平扫描线的直线。这些直线82a、82b任意地设定，表示该设定内容的设定信息存储于存储部153的参数表154。直线82a、82b能够根据实像面11的位置信息和从位置信息取得部40得到的观察者80的视点81的位置信息，作为三维空间中的一次函数进行计算。
接着，在连接观察者80的视点81和实像面11的直线82a、82b中，通过连接与虚像面21的交点，可知从观察者80观察，用于与实像面11同样地感知虚像面21的、虚像面21上的各水平扫描线的垂直方向的显示位置。这里，应该求解的各水平扫描线的垂直方向的显示位置是投影到与虚像面21的交点的第2显示部20的显示区域20a的第2影像的位置，因此，计算使直线82a、82b从面板30的面反转到对称位置的直线(即虚线22a、22b)与第2显示部20的显示区域20a的交点。例如，在图4中的与直线82a交叉的实像面11的上端的水平扫描线中，虚线22a上与第2显示部20的显示区域20a的交点成为计算位置。同样，在与直线82b交叉的实像面11的下端的水平扫描线中，虚线22b上与第2显示部20的显示区域20a的交点是计算位置。这些各虚线22a、22b能够根据参数表154中存储的面板30的三维位置信息和表示直线82a、82b的一次函数进行计算。要计算的各水平扫描线的第2显示部20的显示区域20a上的位置坐标与第2影像数据A21的显示位置同义。因此，通过将要计算的各水平扫描线的第2显示部20的显示区域20a上的位置坐标转换成第2显示部20的显示区域20a中的二维坐标，能够得到针对输入的影像数据A20的垂直方向的变倍率。
对为了在虚像面21显示虚像21a而由第2显示部20投影的影像的水平方向的变倍率的计算方法进行说明。对于观察者80来说，通过直线远近法，作为对象的显示区域越是位于近前则越是被放大识别，越是位于远处则越是被缩小识别。因此，实施方式1的水平方向的每个水平扫描线的变倍率可以考虑从观察者80观察时的虚像面21与实像面11的距离的差分即z轴方向的位置的差异进行计算。
图5是示出实施方式1的影像显示装置100的影像处理部150中的每个扫描线的变倍率(缩小率)的计算方法的例子的横剖视图。在图5的例子中，从观察者80的视点81观察，实像面11位于比虚像面21更远的位置，因此，需要在水平方向即x轴方向上缩小虚像。为了计算该缩小率，取从实像面11的左右端部连接到观察者80的视点81的直线与虚像面21的交点，求出2个交点之间的长度D2。长度D2与基于输入的影像数据A20的水平方向的尺寸之比是应该求解的缩小率。
图6是示出实施方式1的影像显示装置100的影像处理部150中的每个扫描线的变倍率(放大率)的计算方法的例子的横剖视图。在图6的例子中，从观察者80的视点81观察，实像面11位于比虚像面21更近的位置，因此，需要在水平方向即x轴方向上放大虚像。为了计算该放大率，延长从实像面11的左右端部连接到观察者80的视点81的直线，取延长出的直线与虚像面21的交点，求出2个交点之间的长度D4。长度D4与输入的影像数据A20的水平方向的尺寸之比是应该求解的放大率。
另外，图5所示的水平方向的尺寸D2跟期望的实像面11与虚像面21的距离D1a成为比例关系。此外，图6所示的水平方向的尺寸D4跟期望的实像面11与虚像面21的距离D1b成为比例关系。此外，实像面11与虚像面21的距离能够根据计算垂直方向的变倍率时求出的三维位置信息进行计算。因此，关于水平方向的变倍率的计算，也能够根据参数信息和视点81的位置信息即图4所示的直线82a方向的距离D1a和图4所示的直线82b方向的距离D1b进行计算。
图3中的变倍处理部151使用由变倍率计算部152求出的每个扫描线的扫描线方向的变倍率，对输入的影像数据A20进行变倍处理。在该变倍处理中，例如，将影像数据A20保持于存储器，将影像数据A20转换成与垂直方向的变倍率一致的垂直方向的变倍即扫描线的间隔的变倍(例如缩小)后的影像数据，使用每个水平扫描线的水平扫描方向的变倍率进行每个水平扫描线的变倍处理。此外，例如，也可以将输入的影像数据A20的全部像素的数据保持于存储部(未图示)，对全部像素的数据乘以能够根据变倍率信息计算的关于全部像素的射影转换矩阵，进行变倍处理。
图7是示出由实施方式1的影像显示装置100显示的第1影像和第2影像的例子的图。图7示出影像显示装置100是搭载于车辆的仪表板的车载显示器的情况。观察者80例如是车辆的驾驶员。图7示出在车辆的中央前方配置有影像显示装置100的情况。通过利用实施方式1的曲面形状的面板30，影像显示装置100能够实现不会压迫车辆所需要的功能的配置空间的小型的壳体尺寸。此外，通过曲面形状的面板30，能够抑制来自车辆的前面或侧面的外光朝向观察者80即驾驶员反射。
作为图7中的显示内容的例子，在第1显示部10显示当前地信息111、到目的地的距离信息112和方向指示的图标113作为地图中的资讯信息。由第2显示部20显示的虚像包含地图图像121。通过使实像面11和虚像面21交叉，观察者80能够直观地感觉到地图上的进深感，具有不容易读错地图上的方向指示内容的效果。此外，通过使实像面11和虚像面21交叉，具有消除车辆与地图显示内容的速度感的差异而容易掌握距离感的效果。
图8是示出实施方式1的影像显示装置100的第2显示部20中显示的未进行每个扫描线的变倍处理的第2影像(即比较例的第2影像)的例子的图。图9是示出在实施方式1的影像显示装置100的第2显示部20显示出图8所示的第2影像(即比较例的第2影像)时，观察者80视觉辨认的虚像面21的虚像21a的图。例如，如图8所示，在将未进行每个扫描线的变倍处理的地图的影像数据A20作为第2影像数据A21输入到第2显示部20的情况下，如图9所示，从观察者80即驾驶员的视点81的位置看到的地图的虚像21a成为不自然地变形的形状。在图9的例子中，接近第2显示部20的上端的位置的影像在水平扫描方向上被放大显示。其放大率根据观察者80的视点81的位置而变化。因此，例如，当使视点81的位置变化时，观察者80将与图9所示的地图不同形状的地图视觉辨认为虚像21a。
图10是示出实施方式1的影像显示装置100的第2显示部20中显示的进行了每个扫描线的变倍处理的第2影像的例子(即实施方式1中的第2影像的例子)的图。图11是示出在实施方式1的影像显示装置100的第2显示部20显示出图10所示的第2影像(即实施方式1中的第2影像)时，观察者80视觉辨认的虚像21b的图。通过影像处理部150的处理将图8的地图影像转换成图10这样的第2影像数据A21，由此，能够将看起来如图9所示的不自然地变形的形状的虚像显示成图11所示的适当形状的虚像21b。由此，观察者80能够在视觉上适当地识别基于第1显示部10的显示区域10a中显示的第1影像和第2显示部20的显示区域20a中显示的第2影像的实像与虚像的交叉角度和交叉位置。
《1-3》效果
如以上说明的那样，根据实施方式1的影像显示装置100，在观察者80的视点81的位置变化的情况下，观察者80也能够适当地感觉到基于第1显示部10中显示的第1影像的实像和基于第2显示部20中显示的第2影像的虚像的立体感。
此外，在实施方式1中，从观察者80观察，面板30是凹面形状的，因此，能够使第2显示部20小型化，其结果是，能够使影像显示装置100小型化。
此外，在现有的影像显示装置中，观察者80感觉到的视觉上的立体感仅依赖于第1显示部10、第2显示部20和作为半透半反镜的面板30的位置关系，恒定而与要显示的影像内容无关。与此相对，根据实施方式1的影像显示装置100，能够使立体表现变化，能够扩大立体表现的宽度。
《2》实施方式2
图12是示出本发明的实施方式2的影像显示装置200的影像处理部250的要部的结构要素的框图。如图12所示，影像处理部250具有能够对输入的影像数据A10进行变倍处理即放大或缩小处理的变倍处理部251、以及决定变倍处理中使用的变倍率即放大率或缩小率的变倍率计算部252。影像处理部250接受表示第1显示部10中显示的第1影像的影像数据A10、以及从用于取得观察者80的视点81的位置的位置信息取得部40得到的视点81的位置信息B1，将进行了变倍处理的第1影像数据A11提供给第1显示部10。影像处理部250的变倍率计算部252根据视点81的位置信息计算变倍率。变倍处理部251接受由变倍率计算部252决定的变倍率，对输入的影像数据A10进行变倍处理，输出进行了变倍处理的第1影像数据A11。实施方式2的影像显示装置200对输入到显示实像的第1显示部10的影像数据A10进行基于影像处理部250的变倍处理，即使视点81的位置变化，交叉的实像面11和虚像面21所成的交叉角度也维持恒定。
虽然图12中没有记载，但是，实施方式2的影像显示装置200的影像处理部250还具有实施方式1中的影像处理部150的结构。因此，与实施方式1的影像显示装置100同样，实施方式2的影像显示装置200能够对影像数据A20进行每个扫描线的变倍处理。
由第1显示部10形成的实像面11为平面，因此，在影像处理部250进行的第1影像的变倍处理中，不需要如第2影像的变倍处理的情况那样按照每个扫描线计算变倍率。但是，与第2影像的变倍处理中的变倍率同样，也能够按照每个扫描线计算第1影像的变倍处理中使用的变倍率。
图13是示出实施方式2的影像显示装置200的影像处理部250中的变倍率的计算方法的例子(即视点81位于较高位置时的例子)的纵剖视图。图14是示出实施方式2的影像显示装置200的影像处理部250中的变倍率的计算方法的例子(即视点81位于较低位置时的例子)的纵剖视图。
影像处理部250对影像数据A10进行处理而生成第1影像数据A11，以使实像面11与虚像面21的交叉角度维持期望的角度。例如，当改变实像面11的倾斜时，观察者80未视觉辨认到第1显示部10的显示区域10a中的连接图13所示的视点81与实像面11的上端的直线83a的外侧(即上侧)的区域以及连接视点81与实像面11的下端的直线83b的外侧(即下侧)的区域的影像。同样，当改变实像面11的倾斜时，观察者80未视觉辨认到第1显示部10的显示区域10a中的连接图14所示的视点81与实像面11的上端的直线84a的外侧(即上侧)的区域以及连接视点81与实像面11的下端的直线84b的外侧(即下侧)的区域的影像。
进而，在实施方式2中，第1显示部10为平面，因此，通过使期望的实像面11也为平面，从观察者80观察的实像面11上的位置与第1显示部10上的对应位置的三维距离相对于垂直方向(y方向)和水平方向(x方向)的各方向线性变化。因此，在变倍率计算部252中的垂直方向(y方向)和水平方向(x方向)的变倍率的计算中，不需要必须进行每个扫描线的变倍率的计算。在变倍率计算部252计算垂直方向和水平方向的变倍率时，计算视线82的方向上的变倍率，根据视线82的方向上的变倍率，利用线性变化来计算直线83a、83b之间的像素(或直线84a、84b之间的像素)的变倍率即可。
图15是示出实施方式2的影像显示装置200的第1显示部10的显示区域10a中显示的进行了变倍处理的第1影像的例子(即图13时的例子)的图。图16是示出实施方式2的影像显示装置200的第1显示部10的显示区域10a中显示的进行了变倍处理的第1影像的例子(即图14时的例子)的图。根据观察者80的视点81的位置使显示区域的投影角度和变倍率变化，由此，能够以恒定的角度与虚像面21交叉来表现。
如以上说明的那样，根据实施方式2的影像显示装置200，在观察者80的视点81的位置变化的情况下，观察者80也能够适当地感觉到基于第1显示部10中显示的第1影像的实像和基于第2显示部20中显示的第2影像的虚像的立体感。
关于上述以外的方面，实施方式2的影像显示装置200与实施方式1的影像显示装置100相同。
《3》实施方式3
图17是概略地示出本发明的实施方式3的影像显示装置300的结构的图。图17示出从斜上方观察影像显示装置300的光学系统的构造、在视线82的方向上观察影像的观察者80以及影像处理部350。在图17中，对与图1所示的结构要素相同或对应的结构要素标注与图1所示的标号相同的标号。
如图17所示，实施方式3的影像显示装置300具备具有显示影像的显示区域10a的第1显示部10、具有显示影像的显示区域20a的第2显示部20、作为光透过型反射面板的面板31、取得观察者80的眼睛的位置即视点81的位置信息的位置信息取得部40、以及向第1显示部10和第2显示部20提供影像数据的影像处理部350。关于面板31的形状这点，实施方式3的影像显示装置300与实施方式1的影像显示装置100不同。
在图17的例子中，从观察者80的视点81观察，面板31是凹面形状的。面板31具有在左右方向弯曲的凹面形状。在图17的例子中，沿包含从视点81朝向面板31的视线82的大致水平的平面即与xz平面大致平行的平面切断面板31的截面为圆弧状。此外，沿包含视线82的大致垂直的平面即与yz平面平行的平面切断面板31的截面为直线状。根据实施方式3的结构，虚像面21在左右方向上伸长，因此，能够实现第2显示部20的小型化，能够实现影像显示装置300的小型化。
图18是示出在实施方式3的影像显示装置300的第2显示部20显示出图8所示的第2影像(即比较例的第2影像)时，观察者80视觉辨认的虚像21c的图。通过面板31，虚像面在左右两个方向上被放大，并且，越接近左端或越接近右端，则虚像21c在垂直方向上越大地被放大。
此外，虚像21c的放大率根据观察者80的视点81的位置而变化，当视点81与影像显示装置300的中央相比位于右侧时，虚像21c的右侧部分的放大率减小，左侧部分的放大率增大。相反，当视点81与影像显示装置300的中央相比位于左侧时，虚像21c的左侧部分的放大率减小，右侧部分的放大率增大。
图19是示出实施方式3的影像显示装置300的第2显示部20中显示的、进行了每个扫描线的变倍处理的第2影像的例子(即实施方式3中的基于第2影像数据A21的影像的例子)的图。另外，实施方式3中的影像处理部350的处理的目的与实施方式1的影像处理部150的处理的目的相同，观察者80识别的期望的虚像与图11所示的虚像21b相同。即，在实施方式3中，通过在第2显示部20的显示区域20a显示图19所示的进行了垂直方向的缩小处理和每个水平扫描线的变倍处理的影像，能够向观察者80提供如图11所示的虚像21b那样能够感觉到适当的立体感的影像。
如以上说明的那样，根据实施方式3的影像显示装置300，在观察者80的视点81的位置变化的情况下，观察者80也能够适当地感觉到基于第1显示部10中显示的第1影像的实像和基于第2显示部20中显示的第2影像的虚像的立体感。
关于上述以外的方面，实施方式3的影像显示装置300与实施方式1的影像显示装置100相同。
《4》实施方式4
图20是示出本发明的实施方式4的影像显示装置的影像处理部450的要部的结构要素的框图。实施方式4的影像显示装置搭载于车辆(例如汽车)的仪表板，根据表示车辆的行驶状态的车辆信息E1切换影像的显示方法。关于影像处理部450根据表示车辆的行驶状态的车辆信息E1进行处理这点，实施方式4的影像显示装置与实施方式1的影像显示装置100不同。另外，图20中示出根据车辆信息E1进行影像数据A20的变倍处理的结构，但是，也可以代替影像数据A20的变倍处理或在影像数据A20的变倍处理的基础上进行影像数据A10的变倍处理。
如图20所示，影像处理部450具有能够对输入的影像数据A20进行每个扫描线的变倍处理即每个扫描线的放大或缩小处理的变倍处理部451、决定变倍处理中使用的变倍率即放大率或缩小率的变倍率计算部452、以及存储用于决定变倍率的参照信息作为参数表454的存储部453。影像处理部450接受表示第2显示部20中显示的第2影像的第2影像数据、从用于取得观察者80的视点81的位置的位置信息取得部40得到的视点81的位置信息、以及从取得表示搭载有影像显示装置的车辆的状态的车辆信息E1的车辆信息取得部455得到的车辆信息E1(例如行驶速度信息)，将进行了每个扫描线的变倍处理的第2影像数据A21提供给第2显示部20。影像处理部450的变倍率计算部452根据视点81的位置信息、存储部453中存储的参数表454的信息和车辆信息E1，计算每个扫描线的变倍率。每个扫描线例如是包含多个像素的每个水平扫描线。每个扫描线还能够为包含多个像素的每个垂直扫描线。变倍处理部451接受由变倍率计算部452决定的每个扫描线的变倍率，对输入的影像数据A20进行变倍处理，输出进行了每个扫描线的变倍处理的第2影像数据A21。
影像处理部450例如在车辆的导航引导显示中使导航信息与参数联动，以使2个显示影像的交叉位置和方向指示位置一致。
图21是示出在实施方式4的影像显示装置中观察者80视觉辨认的实像和虚像的例子(即车辆的行驶速度较慢时的例子)的图。图22是示出实施方式4的影像显示装置中的观察者80视觉辨认的实像和虚像的例子(即车辆的行驶速度较快时的例子)的图。通过第1显示部10，以能够从观察者80垂直观察的方式显示方向点亮显示和速度计等仪表显示11d。通过影像处理部450，以成为期望的虚像面21的方式显示箭头等导航显示和地图信息等道路标识21d。
如图21所示，在车辆的行驶速度为低速的情况下，通过减小第1显示部10显示的显示实像的实像面11与显示虚像的虚像面21所成的角度，减小视觉辨认导航显示和道路标识21d时的进深感。通过该进深感，在低速行驶时的导航显示和道路标识21d中，能够感知车辆位置与实际道路的位置关系。
如图22所示，在车辆的行驶速度为高速的情况下，通过增大第1显示部10显示的显示实像的实像面11与显示虚像的虚像面21所成的角度，增大视觉辨认导航显示和道路标识21d时的进深感。通过该进深感，在高速行驶时的导航显示和道路标识21d中，能够感知车辆位置与实际道路的位置关系。观察者80即驾驶员根据虚像的倾斜来掌握处于高速行驶时，在与目标位置(例如交叉路口等)之间的距离较远的阶段接受导航显示的指示，能够早期进行驾驶上的调整(例如车道变更、减速等)。
如以上说明的那样，根据实施方式4的影像显示装置，在观察者80的视点81的位置变化的情况下，观察者80也能够适当地感觉到基于第1显示部10中显示的第1影像的实像和基于第2显示部20中显示的第2影像的虚像的立体感。
关于上述以外的方面，实施方式4的影像显示装置与实施方式1的影像显示装置100相同。
《5》变形例
图23是概略地示出上述实施方式1～4的变形例的影像显示装置的影像处理部的硬件结构的图。图3、图12、图17和图20所示的影像处理部150、250、350、450能够由集成电路构成，但是，也可以使用存储作为软件的程序的作为存储装置的存储器91以及执行存储器91中存储的程序的作为信息处理部的处理器92(例如通过计算机)实现。此外，也可以通过图23所示的存储器91和执行程序的处理器92实现影像处理部150、250、350、450的一部分。
此外，还能够设面板30或31为半球形状的凹面形状的面板。该情况下，通过在面板30或31的上下左右配置第2显示部20，离半球形状的中心位置越远，则显示放大率越大的虚像。
此外，上述实施方式1～4的影像显示装置的结构要素能够彼此适当组合。
标号说明
10：第1显示部；10a：显示区域；11：实像面；20：第2显示部；20a：显示区域；21：虚像面；21a：虚像；30、31：面板；40：位置信息取得部；80：观察者；81：视点；82：视线；100、200、300：影像显示装置；150、250、350、450：影像处理部；A10：影像数据；A11：第1影像数据；A20：影像数据；A21：第2影像数据；B1：位置信息。

Claims (18)

1.一种影像显示装置，其特征在于，所述影像显示装置具有：
曲面形状的面板，其使入射的光透过和反射；
第1显示部，其显示基于第1影像数据的第1影像，所述第1影像穿过所述面板而到达预定的位置；
第2显示部，其显示基于第2影像数据的第2影像，所述第2影像由所述面板反射而到达所述预定的位置；
位置信息取得部，其取得表示观察所述第1影像和所述第2影像的观察者实际的视点位置的位置信息；以及
影像处理部，其根据所述位置信息决定所述第2影像数据的每个扫描线的变倍率，使用所述变倍率对输入到所述第2显示部的所述第2影像数据实施每个所述扫描线的变倍处理，
从所述视点观察，所述面板是凹面形状的。
2.根据权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于，
所述面板的沿包含从所述视点朝向所述面板的视线的水平面切断的截面为直线状，沿包含所述视线的垂直面切断的截面为圆弧状。
3.根据权利要求2所述的影像显示装置，其特征在于，
每个所述扫描线的变倍处理是水平扫描线方向的变倍处理。
4.根据权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于，
所述面板的沿包含从所述视点朝向所述面板的视线的水平面切断的截面为圆弧状，沿包含所述视线的垂直面切断的截面为直线状。
5.根据权利要求4所述的影像显示装置，其特征在于，
每个所述扫描线的变倍处理是垂直扫描线方向的变倍处理。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的影像显示装置，其特征在于，
所述影像处理部进行对基于所述第1影像数据的所述第1影像进行变倍的处理。
7.根据权利要求1～5中的任意一项所述的影像显示装置，其特征在于，
所述影像处理部进行每个所述扫描线的变倍处理，使得由所述观察者识别为存在与所述第1影像对应的实像的实像面和由所述观察者识别为存在与所述第2影像对应的虚像的虚像面交叉。
8.根据权利要求6所述的影像显示装置，其特征在于，
所述影像处理部进行每个所述扫描线的变倍处理，使得由所述观察者识别为存在与所述第1影像对应的实像的实像面和由所述观察者识别为存在与所述第2影像对应的虚像的虚像面交叉。
9.根据权利要求1～5中的任意一项所述的影像显示装置，其特征在于，
所述影像处理部进行每个所述扫描线的变倍处理，使得由所述观察者识别为存在与所述第1影像对应的实像的实像面和由所述观察者识别为存在与所述第2影像对应的虚像的虚像面交叉，并且所述实像面与所述虚像面所成的角度维持恒定。
10.根据权利要求6所述的影像显示装置，其特征在于，
所述影像处理部进行每个所述扫描线的变倍处理，使得由所述观察者识别为存在与所述第1影像对应的实像的实像面和由所述观察者识别为存在与所述第2影像对应的虚像的虚像面交叉，并且所述实像面与所述虚像面所成的角度维持恒定。
11.根据权利要求7所述的影像显示装置，其特征在于，
所述影像处理部具有：
存储部，其预先存储表示所述位置信息与所述虚像面的关系的参照信息作为数据库；以及
变倍率计算部，其根据由所述位置信息取得部取得的位置信息和所述数据库的参照信息，计算每个所述扫描线的变倍率。
12.根据权利要求8所述的影像显示装置，其特征在于，
所述影像处理部具有：
存储部，其预先存储表示所述位置信息与所述虚像面的关系的参照信息作为数据库；以及
变倍率计算部，其根据由所述位置信息取得部取得的位置信息和所述数据库的参照信息，计算每个所述扫描线的变倍率。
13.根据权利要求9所述的影像显示装置，其特征在于，
所述影像处理部具有：
存储部，其预先存储表示所述位置信息与所述虚像面的关系的参照信息作为数据库；以及
变倍率计算部，其根据由所述位置信息取得部取得的位置信息和所述数据库的参照信息，计算每个所述扫描线的变倍率。
14.根据权利要求10所述的影像显示装置，其特征在于，
所述影像处理部具有：
存储部，其预先存储表示所述位置信息与所述虚像面的关系的参照信息作为数据库；以及
变倍率计算部，其根据由所述位置信息取得部取得的位置信息和所述数据库的参照信息，计算每个所述扫描线的变倍率。
15.根据权利要求7所述的影像显示装置，其特征在于，
所述影像显示装置具有：
车辆信息取得部，其取得表示搭载有所述影像显示装置的车辆的状态的车辆的行驶速度信息；以及
变倍率计算部，其根据所述行驶速度信息计算每个所述扫描线的变倍率。
16.根据权利要求8所述的影像显示装置，其特征在于，
所述影像显示装置具有：
车辆信息取得部，其取得表示搭载有所述影像显示装置的车辆的状态的车辆的行驶速度信息；以及
变倍率计算部，其根据所述行驶速度信息计算每个所述扫描线的变倍率。
17.根据权利要求9所述的影像显示装置，其特征在于，
所述影像显示装置具有：
车辆信息取得部，其取得表示搭载有所述影像显示装置的车辆的状态的车辆的行驶速度信息；以及
变倍率计算部，其根据所述行驶速度信息计算每个所述扫描线的变倍率。
18.根据权利要求10所述的影像显示装置，其特征在于，
所述影像显示装置具有：
车辆信息取得部，其取得表示搭载有所述影像显示装置的车辆的状态的车辆的行驶速度信息；以及
变倍率计算部，其根据所述行驶速度信息计算每个所述扫描线的变倍率。
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