JP2007127819A - ディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】擬似画像の表示位置を変えても擬似画像の縦横比が一定となるようにする。
【解決手段】左眼に入る左眼用画像と右眼に入る右眼用画像とを表示し、両画像を合わせて1つの擬似画像を表示するディスプレイ装置(10)において、実際のディスプレイに表示する画像の縦横比を可変とすることにより、擬似画像(12)を認識させる位置を変えても擬似画像(12)の縦横比を一定とすることができる。
【選択図】図1
【解決手段】左眼に入る左眼用画像と右眼に入る右眼用画像とを表示し、両画像を合わせて1つの擬似画像を表示するディスプレイ装置(10)において、実際のディスプレイに表示する画像の縦横比を可変とすることにより、擬似画像(12)を認識させる位置を変えても擬似画像(12)の縦横比を一定とすることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、左眼に入る左眼用画像と右眼に入る右眼用画像を異ならせるとともに、両画像を合わせて1つの擬似画像として認識させるディスプレイ装置に関する。
従来より、ディスプレイ装置として、ブラウン管(CRT)、液晶(LCD)、有機EL(エレクトロルミネッセンス)、リアプロ(リアプロジェクション)、プラズマなど、各種のものが知られている。この中で、携帯用などの小型のディスプレイ装置としてはLCDが広く普及しており、また有機ELディスプレイも利用されつつある。
ここで、車両のウィンドシールドガラスに各種表示を行うヘッドアップディスプレイなどでは、表示位置をドライバーの視点に合わせてある程度前方に位置させることが求められており、ウィンドシールドガラスに投射するまでの光路長を長くして、これを達成している。
一方、ディスプレイ装置として、左眼に入る左眼用画像と右眼に入る右眼用画像を異ならせ、両画像を合わせることによって立体画像として認識させる3Dディスプレイ装置が特許文献1などに提案されている。このような3D表示のディスプレイ装置によれば、画面から飛び出した映像などが表示可能であって、臨場感ある映像を楽しむことができる。
ここで、上述のように、ヘッドアップディスプレイでは、運動時の視点移動をできるだけ少なくするためにドライバーから見て遠くに映像を表示したいという要求があるが、このためにはウィンドシールドガラスまでの光路長を長くしなければならない。また、通常のディスプレイ装置においても、画像の見える位置を実際の表示装置と異ならせることが好適な場合もある。
本発明は、左眼に入る左眼用画像と右眼に入る右眼用画像とを表示し、両画像を合わせて1つの擬似画像を表示するディスプレイ装置であって、実際のディスプレイに表示する画像の縦横比が可変である。
また、前記ディスプレイ装置において、前記擬似画像の縦方向の長さをa’、横方向の長さをb’、実際のディスプレイに表示される画像の縦方向の長さをa、横方向の長さをb、人間の左右の眼の間隔をcとした場合、比b/aは、b’/a’を一定とするために、
(b’/a’)≦(b/a)≦〔a×(b’/a’)+c〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
(b’/a’)≦(b/a)≦〔a×(b’/a’)+c〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
前記ディスプレイ装置において、実際のディスプレイの表示が車両のウィンドシールドガラスに表示されるヘッドアップディスプレイ装置であり、上記比b/aは、
〔a×(b’/a’)+12mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
〔a×(b’/a’)+12mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
また、前記ディスプレイ装置において、実際のディスプレイの表示が観察者に直視される直視型の車載用ディスプレイ装置であり、上記比b/aは、
〔a×(b’/a’)+12mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
〔a×(b’/a’)+12mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
また、前記ディスプレイ装置において、主に手で持ちながら操作する装置に搭載されるディスプレイ装置であり、上記比b/aは、
〔a×(b’/a’)+11mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
〔a×(b’/a’)+11mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
また、前記ディスプレイ装置において、撮影する対象物の距離の位置に前記擬似画像を表示することが好ましい。
また、前記ディスプレイ装置において、前記擬似画像の表示位置は、前記手で持ちながら操作する装置に備えられたオートフォーカスと連動して変動することが好ましい。
また、前記ディスプレイ装置において、使用時に主に固定して使用する装置に搭載されるディスプレイ装置であり、上記比b/aは、
〔a×(b’/a’)+11mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
〔a×(b’/a’)+11mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
さらに、前記ディスプレイ装置において、前記右眼用画像及び前記左眼用画像は画像処理により作成されることが好ましい。
このように、本発明では、左眼に入る左眼用画像と右眼に入る右眼用画像とを表示し、両画像を合わせて1つの擬似画像を表示することで、画像を認識させる位置を実際の表示位置と異なるものにすることができる。そして、このようなディスプレイ装置において、実際のディスプレイに表示する画像の縦横比を可変とすることにより、擬似画像を認識させる位置を変えても擬似画像の縦横比を一定とすることができる。
以下、本発明の実施形態に係るディスプレイ装置について、図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態の表示原理を説明する概念的構成図である。ディスプレイ装置10には、映像信号に応じた映像が表示される。この例では、ディスプレイ装置10は、液晶ディスプレイ(LCD)であり、画素毎の画像信号からなる映像信号をマトリクス状に配置された画素毎に表示する。また、各画素はRGBまたはRGBW等の画素からなり、液晶への電圧印加を画素毎に制御して表示が行われる。
このディスプレイ装置10では、基本的に2D表示が行われるが、観察者14が認識する映像の位置をディスプレイ装置10の位置ではなく、より遠い位置にある擬似画像12の位置に制御する。通常の3D表示では、飛び出す映像がメインで、擬似的表示位置を部分的に随時変化させることで臨場感を得るが、本実施形態では2Dの擬似画像12を実際のディスプレイ装置10の位置より遠い位置に認識させることを目的とする。
次に、上記目的を実現するための原理について説明する。本実施形態によれば、表示画素毎に左眼に入る左眼用画像用と右眼に入る右眼用画像用の光学フィルタを形成する。従って、ある画素は左眼用画像を表示し、その画像は観察者14の左眼に供給され、その隣の画素は右眼用画像を表示し、その画像は観察者14の右眼に供給される。従って、左眼用の画素によって形成される左眼用画像が観察者14の左眼で認識され、右眼用の画素によって形成される右眼用画像が観察者14の右眼で認識される。そして、左眼用画像と、右眼用画像とを合わせて観察者14に認識される擬似画像12の位置を全体としてディスプレイ装置10の位置より遠い位置に設定してある。
人間の距離の認識は輻輳角に大きく依存しており、輻輳角が小さいほど遠くに認識される。本発明では、左眼用画像と右眼用画像によって形成される擬似画像12の位置のある特定の点A’と、観察者14の左の眼の中心Bと、右の眼の中心Cとのなす角度(輻輳角)BA’Cが、実際のディスプレイ装置10上の点Aについての輻輳角BACに比べ、小さくなるように左眼用画像と右眼用画像を作成することで実現できる。このような左右眼用画像の作成は、画像は同じで、右眼用画像、左眼用画像、各々の位置をずらすだけでよいので、通常の3D画像を作成するのに比べ、非常に簡単に行うことができる。
このように、本実施形態では、輻輳角BA’Cが輻輳角BACよりも常時小さい。従って、狭い空間を利用して、画像をより遠くに認識させることができる。例えば、車両のヘッドアップディスプレイシステムにおいては、ウィンドシールドガラスに表示する画像をドライバーから見て遠くの位置とするために、ウィンドシールドガラスに至るまでの映像の経路をミラーなどを用いて長くしているが、本実施形態によれば経路を短くしても、投射される擬似画像を遠くに認識させることができ、画像を遠くにした場合とほとんど同じ効果を得ることができる。
また、図1に示すように、擬似画像12は、ディスプレイ装置10を介して後方に位置する。従って、ディスプレイ装置10を窓として表示されることになり、図に示したように擬似画像12はディスプレイ装置10より大きく認識される。このため、大画面を小さいディスプレイで擬似的に得ることができる。さらに、携帯電話のような小さな画面を手に持ったような状態でも、比較的遠くに大きな画面として認識させることができ、近くにある画像や小さい画像が見にくい遠視や老眼の人にとって見やすい画像とすることができる。
図2(a),(b)には、ディスプレイ装置10における表示画像と、擬似画像12の縦横比についてそれぞれ示してある。このようにディスプレイ装置10に表示される画像の縦横比a/bと、擬似画像12の縦横比a’/b’とを比べると、ディスプレイ装置10に表示される画像の縦横比a/bの方が大きくなっている。これは、図2(c)に示すように左右方向は、観察者14の右眼、左眼の視差に起因するずれが生じるのに対し、上下方向はそのような視差が生じないからである。
ここで、本実施形態において、実際のディスプレイ装置10に表示される画像の縦横比b/aを可変とする。すなわち、擬似画像12の縦横比b’/a’を一定とするために、擬似画像12の表示位置を観察者14から遠い位置に設定する場合は、b/aが大きくなるように設定し、擬似画像12の表示位置を観察者14から近い位置に設定する場合は、b/aが小さくなるように設定すればよい。
また、比b/aは、
(b’/a’)≦(b/a)≦〔a×(b’/a’)+c〕/a
の範囲で可変である。ここで、cは人間の左右の眼の間隔である。c=20mm〜100mmの範囲であることが好ましく、c=60mm〜70mmの範囲であることがより好ましい。
(b’/a’)≦(b/a)≦〔a×(b’/a’)+c〕/a
の範囲で可変である。ここで、cは人間の左右の眼の間隔である。c=20mm〜100mmの範囲であることが好ましく、c=60mm〜70mmの範囲であることがより好ましい。
ここで、図3に示すように、観察者14の眼から実際のディスプレイ装置10までの距離をEI、ディスプレイ装置10から擬似画像12までの距離をIV、観察者14の眼から擬似画像12までの距離をEV、ディスプレイ装置10における右眼用画像16と左眼用画像18の表示位置のずれ幅をSI、人間の左右の眼の間隔をcとしたとき、
SI=(c×IV)/EV (1)
EV=EI+IV (2)
ディスプレイ装置10における実際の画像縦横比=〔a×(b’/a’)+SI〕/a (3)
となる。
SI=(c×IV)/EV (1)
EV=EI+IV (2)
ディスプレイ装置10における実際の画像縦横比=〔a×(b’/a’)+SI〕/a (3)
となる。
本実施形態に係るディスプレイ装置が、実際のディスプレイの表示が車両のウィンドシールドガラスに表示される、車両のヘッドアップディスプレイとして使用される場合、上記比b/aは、
〔a×(b’/a’)+12mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。なお、a,b,a’,b’の単位はmmである。
〔a×(b’/a’)+12mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。なお、a,b,a’,b’の単位はmmである。
これは、ヘッドアップディスプレイの場合、EI=500mm〜2000mm、IV=3000mm〜無限遠、観察者の左右の眼の間隔c=20mm〜100mmとしたときに、上記式(1),(2)よりSI=12mm〜100mmとして求まる。また、cは60mm〜70mmの範囲がより好ましいが、このときSI=36mm〜70mmとなる。
また、本実施形態に係るディスプレイ装置が、実際のディスプレイの表示が観察者に直視される、車載用LCD等の直視型車載用ディスプレイとして使用される場合、上記比b/aは、
〔a×(b’/a’)+12mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
〔a×(b’/a’)+12mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
これは、直視型車載用ディスプレイの場合、EI=500mm〜1000mm、IV=1500mm〜無限遠、観察者の左右の眼の間隔c=20mm〜100mmとしたときに、上記式(1),(2)よりSI=12mm〜100mmとして求まる。また、cは60mm〜70mmの範囲がより好ましいが、このときSI=36mm〜70mmとなる。
また、本実施形態に係るディスプレイ装置が、携帯電話、デジタルスチルカメラ(DSC)、デジタルビデオカメラ(DVC)等の主に手で持ちながら操作するタイプの装置に搭載されるディスプレイとして使用される場合、上記比b/aは、
〔a×(b’/a’)+11mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
〔a×(b’/a’)+11mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
これは、このタイプのディスプレイの場合、EI=100mm〜800mm、IV=1000mm〜無限遠、観察者の左右の眼の間隔c=20mm〜100mmとしたときに、上記式(1),(2)よりSI=11mm〜100mmとして求まる。また、cは60mm〜70mmの範囲がより好ましいが、このときSI=33mm〜70mmとなる。
また、デジタルスチルカメラ(DSC)、デジタルビデオカメラ(DVC)等に搭載されるディスプレイとして使用される場合、撮影者が撮影する対象物の距離の位置あるいはその近傍に擬似画像を認識させることが好ましい。これにより、撮影対象物とディスプレイを交互に見る必要がなく、ディスプレイに視点を移した時に、撮影対象物を見失うといったことがなくなり、より精度の良い撮影が可能となる。
さらに、擬似画像の表示位置はデジタルスチルカメラ(DSC)、デジタルビデオカメラ(DVC)等の装置に備えられたオートフォーカスと連動して変動することが好ましい。これにより、常に撮影対象物の位置に擬似画像を認識させることができ、精度の良い撮影が可能となる。
また、本実施形態に係るディスプレイ装置が、デスクトップパソコン、ノートパソコン、ポータブルDVDプレーヤ等の使用時に主に固定して使用するタイプのパーソナル機器に搭載されるディスプレイとして使用される場合、上記比b/aは、
〔a×(b’/a’)+11mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
〔a×(b’/a’)+11mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることが好ましい。
これは、パーソナル機器に搭載されるディスプレイの場合、EI=300mm〜800mm、IV=1000mm〜無限遠、観察者の左右の眼の間隔c=20mm〜100mmとしたときに、上記式(1),(2)よりSI=11mm〜100mmとして求まる。また、cは60mm〜70mmの範囲がより好ましいが、このときSI=33mm〜70mmとなる。
テレビ信号によって表示されるべき映像は主として、横縦比が4/3または16/9である。従って、観察者が認識する擬似画像において、その横縦比である、b’/a’も主に4/3または16/9である。b’/a’が4/3の場合は、実際のディスプレイの横縦比b/aは、4/3<b/aを満足することが好適である。またb’/a’が16/9の映像を表示する場合には16/9<b/aを満足することが好適である。これによって、一般的なテレビ信号に基づいた表示が効率的に行える。
また、ディスプレイ装置10の表示エリアと認識される擬似画像の大きさの比は、どのくらい遠い位置に擬似画像を設定するかによって決定され、その拡大率を1/dとすると、基本的にa’=d×a、b’=d×bの関係が成り立つはずである。しかし、上述のように、観察者の両眼の間の距離に応じた制限があり、この両眼間距離をcとしたときに、a’=d×a、b’=d×(b’−c)の関係が成り立つ。
ここで、左眼用画像と、右眼用画像の形成について、簡単に説明する。観察者が特殊な眼鏡をかけ、左眼用画像については左眼、右眼用画像については右眼のみで見られるようにするものが知られている。特殊な眼鏡としては、高速のシャッターがついたものがあり、表示とシャッターが同期することで、左右画像を別々に見ることができる。また、特殊な眼鏡を必要とせずに左右画像を別々に表示するものとして、パララックスバリア方式のものがある。これは、パララックスバリアによって、観察者の左右視点からそれぞれ左眼用画像または右眼用画像のいずれかのみが見えるようにするものである。
さらに、上記特許文献1では、パララックスバリアと同様の原理を用いながら、表示部における右眼用画像及び左眼用画像の画素の配列を千鳥状(チェッカーフラッグ状)とし、表示部の前面に配置するフィルタも画素に対応して開口部が千鳥状に位置するものとする。なお、フィルタは、右眼からは右眼用画素、左眼からは左眼用画素が見えるようにする。これによって、水平方向の画素列数の減少を防止して不要な縦縞の発生を防止できる。しかしながら、この方式では上下方向の見える範囲が制限されるという問題点がある。上下方向の見える範囲を広げるためにはストライプ配置されたパララックスバリアの使用が好ましい。
本実施形態においては、この特許文献1に記載されている立体表示方法を利用して、表示における輻輳角を制御する。また、特開平8−194273号公報に記載されているような、指向性の光源を使用するレンチキュラー方式を利用してもよい。
また、車両のヘッドアップディスプレイシステムに本実施形態のディスプレイ装置を用いることも好適である。
図4(a)に示すように、車両のウィンドシールドガラス20の手前に本実施形態のディスプレイ装置10を設置する。例えば、ダッシュボードの上や中など比較的ウィンドシールドガラス20に近い位置でよい。そして、このディスプレイ装置10に上述したように左眼用画像および右眼用画像を表示する。これによって、ディスプレイ装置10の虚像22がウィンドシールドガラス20の観察者側から見て後方に表示されるが、この虚像22はディスプレイ装置10の表示と実質的に同じである。従って、車室内にいる観察者(通常はドライバー)は、虚像22において、左眼用画像と右眼用画像を左眼、右眼でそれぞれ見ることになり、従って擬似画像24はそれら画像で決定されるさらに遠い位置に認識されることになる。
このように、本実施形態によれば、車両のウィンドシールドガラス20に投射するまでの距離を短くしても、元々の虚像22が右眼用と左眼用の別々の画像で形成されており、従って認識される擬似画像24の位置は、さらに遠くなる。そこで、ディスプレイ装置10をウィンドシールドガラス20の近くに配置することが可能になり、その配置場所の自由度が上昇する。また、図4(b)に示すように画像を凹面鏡26に反射させることでウィンドシールドガラスに投影される画像を拡大することが可能になる。
また、これらの表示を行うための右眼用画像及び左眼用画像はそれぞれ画像処理により作成されることが好ましい。図5には、映像信号処理の構成を示すブロック図が示してある。NTSCなど、所定のフォーマットの映像信号は、信号処理回路30に供給される。この信号処理回路30では、ディスプレイ装置10の各画素に表示するための映像信号を作成する。このとき、信号処理回路30は、予め定められた輻輳角に対応する1つの映像信号から左眼用の映像信号および右眼用の映像信号を作成する。この輻輳角についてのデータは外部から位置調整信号として供給するとよいが、一定値として内部に記憶しておいてもよい。そして、チェッカーフラッグ状に右眼用と左眼用の画素を表示する場合、得られた左眼用映像信号と右眼用映像信号を画素毎に交互に位置するようにして、表示用の映像信号を作成する。すなわち、1水平ラインの画素は、左眼用、右眼用の画素が交互に位置し、また列方向においても左眼用画素、右眼用画素を交互に位置する。なお、実際には、映像信号はカラーであって、RGB毎にそれぞれ左眼用画像、右眼用画像を交互に配置する。
さらに、位置調整用信号をディスプレイ装置10に設けたつまみなどを利用して利用者が入力できるようにしておけば、擬似画像位置を所望のものに調整できる。なお、この位置の調整は右眼用画像と左眼用画像の表示位置のずれ幅SIの大きさを調整して、輻輳角を調整することで行われる。このときに、擬似画像12の縦横比b’/a’を一定とするために、実際のディスプレイ装置10に表示される画像の縦横比b/aを可変とする。
なお、ディスプレイ装置10としては、液晶ディスプレイ装置が好適であるが、有機ELディスプレイ装置や、CRT、リアプロジェクタ、プラズマディスプレイ装置など従来から知られているどのようなディスプレイ装置でも利用することができる。
また、擬似画像の位置を基本的にディスプレイ装置10の位置より遠い位置としておき、その前提の上で、3D画像の表示にしてもよい。
10 ディスプレイ装置、12,24 擬似画像、14 観察者、16 右眼用画像、18 左眼用画像、20 ウィンドシールドガラス、22 虚像、26 凹面鏡、30 信号処理回路。
Claims (9)
- 左眼に入る左眼用画像と右眼に入る右眼用画像とを表示し、両画像を合わせて1つの擬似画像を表示するディスプレイ装置であって、
実際のディスプレイに表示する画像の縦横比が可変であることを特徴とするディスプレイ装置。 - 請求項1に記載のディスプレイ装置であって、
前記擬似画像の縦方向の長さをa’、横方向の長さをb’、実際のディスプレイに表示される画像の縦方向の長さをa、横方向の長さをb、人間の左右の眼の間隔をcとした場合、比b/aは、b’/a’を一定とするために、
(b’/a’)≦(b/a)≦〔a×(b’/a’)+c〕/a
の範囲で可変であることを特徴とするディスプレイ装置。 - 請求項1または2に記載のディスプレイ装置であって、
実際のディスプレイの表示が車両のウィンドシールドガラスに表示されるヘッドアップディスプレイ装置であり、
上記比b/aは、
〔a×(b’/a’)+12mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることを特徴とするディスプレイ装置。 - 請求項1または2に記載のディスプレイ装置であって、
実際のディスプレイの表示が観察者に直視される直視型の車載用ディスプレイ装置であり、
上記比b/aは、
〔a×(b’/a’)+12mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることを特徴とするディスプレイ装置。 - 請求項1または2に記載のディスプレイ装置であって、
主に手で持ちながら操作する装置に搭載されるディスプレイ装置であり、
上記比b/aは、
〔a×(b’/a’)+11mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることを特徴とするディスプレイ装置。 - 請求項5に記載のディスプレイ装置であって、
撮影する対象物の距離の位置に前記擬似画像を表示することを特徴とするディスプレイ装置。 - 請求項5または6に記載のディスプレイ装置であって、
前記擬似画像の表示位置は、前記手で持ちながら操作する装置に備えられたオートフォーカスと連動して変動することを特徴とするディスプレイ装置。 - 請求項1または2に記載のディスプレイ装置であって、
使用時に主に固定して使用する装置に搭載されるディスプレイ装置であり、
上記比b/aは、
〔a×(b’/a’)+11mm〕/a≦b/a≦〔a×(b’/a’)+100mm〕/a
の範囲で可変であることを特徴とするディスプレイ装置。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のディスプレイ装置であって、
前記右眼用画像及び前記左眼用画像は画像処理により作成されることを特徴とするディスプレイ装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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