JP2010191404A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【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１０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１は、左目用発光素子２Ｌ及び右目用発光素子２Ｒを有し、液晶表示パネル１０を透過照明する照明光を発する。撮像手段１５は、ドライバー１６を撮像して撮像データを出力する。視点検出手段２１は、撮像データに基づいてドライバー１６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４は、視点位置データに基づいて照明手段１からの照明光の光軸を変化させる。光軸制御手段４は、照明手段１からの照明光の一部を通過させるマスク５と、マスク５を水平方向に移動させる駆動部６とを有する。
【選択図】 図１

Description

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。

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及び特許文献２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。

特開２０００−２３６５６１号公報 特開２０００−４４５２号公報

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。

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１０と、左目用発光素子２Ｌ及び右目用発光素子２Ｒを有し前記液晶表示パネル１０を透過照明する照明光を発する照明手段１，３１と、ドライバー１６を撮像して撮像データを出力する撮像手段１５と、前記撮像データに基づいて前記ドライバー１６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２１と、前記視点位置データに基づいて前記照明手段１，３１からの前記照明光の光軸を変化させる光軸制御手段４と、を備えたものである。

また、本発明は、前記照明手段３１は、前記左目用発光素子２Ｌ及び前記右目用発光素子２Ｒの照明光を導光する導光部材３２，３３を有するものである。

また、本発明は、前記照明手段３１は、前記左目用発光素子２Ｌの照明光を導光する第一の導光体３２と、前記左目用発光素子２Ｒの照明光を導光する第二の導光体３３と、前記第一の導光体３２と前記第二の導光体３３の間に設けられた遮光部材３４と、を有するものである。

また、本発明は、前記光軸制御手段４は、前記照明手段１，３１からの前記照明光の一部を通過させるマスク５と、前記マスク５を水平方向に移動させる駆動部６と、を有するものである。

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１０に表示する画像の視点位置を変換する描画処理部２２を備えたものである。

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。

本発明の第一実施形態を示す概観図。 同上実施形態を示す要部拡大図。 同上実施形態を示す要部拡大図。 同上実施形態を示すブロック図。 本発明の第二実施形態を示す断面図。

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。図１乃至図４は、第一実施形態を示すものである。

１は照明手段であり、この照明手段１は、左目用発光素子２Ｌ，右目用発光素子２Ｒ，コンデンサレンズ３を有している（図２参照）。左目用発光素子２Ｌ及び右目用発光素子２Ｒは発光ダイオードからなるものであり、左目用発光素子２Ｌ及び右目用発光素子２Ｒが発した光は、コンデンサレンズ３によって平行光にされる。４は光軸制御手段であり、この光軸制御手段４は、マスク５，アクチュエータ（駆動部）６を有している。マスク５には、開口部５ａ，５ｂが形成されており、夫々、左目用発光素子２Ｌ及び右目用発光素子２Ｒが発した光を通過させる。アクチュエータ６は、後述するアクチュエータ制御部により駆動され、マスク５を左右に移動させるものである。７は凸レンズであり、この凸レンズ７は、照明手段１から発せられマスク５の開口部５ａ，５ｂを通過した照明光を集光させる。

１０は液晶表示パネルであり、この液晶表示パネル１０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１０は、ＯＣＢモードの液晶表示素子からなるものである。１１はコールドミラーであり、このコールドミラー１１は、液晶表示パネル１０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。１２は凹面鏡であり、この凹面鏡１２は表示光をフロントガラス１３に投影するものである。１５は撮像カメラ（撮像手段）であり、この撮像カメラ１５はコールドミラー１１，凹面鏡１２及びウィンドシールド１３を介して、ドライバー１６を撮像する。１７は発光素子であり、この発光素子１７は赤外光を発し、コールドミラー１１，凹面鏡１２及びウィンドシールド１３を介して、ドライバー１６を照明する。撮像カメラ１５及び発光素子１７は、コールドミラー１１の後側に配置されている。

左目用発光素子２Ｌ及び右目用発光素子２Ｒが発した照明光は、コンデンサレンズ３によって平行光となりマスク５に入射し、照明光の一部はマスク５の開口部５ａ，５ｂを通過する。マスク５の開口部５ａ，５ｂから出た照明光は凸レンズ７によって屈折し、液晶表示パネル１０を透過して、コールドミラー１１で反射された後、凹面鏡１２で拡大されてフロントガラス１３に投射される。凹面鏡１２にて反射された表示光のうち、フロントガラス１３で更に反射された表示光がドライバー１６の左目１６Ｌ及び右目１６Ｒに届く。

左目用発光素子２Ｌ及び右目用発光素子２Ｒは交互に点灯するものであり、左目用発光素子２Ｌが点灯している時には液晶表示パネル１０に左目用画像を表示し、右目用発光素子２Ｒが点灯している時は液晶表示パネル１０に右目用画像を表示する。液晶表示パネル１０と、左目用発光素子２Ｌ及び右目用発光素子２Ｒとを同期して制御することにより、左目１６Ｌ及び右目１６Ｒ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１６に知覚させることができる。

図４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２０は、視点検出処理部（視点検出手段）２１，描画処理部２２，時分割制御部２３，アクチュエータ制御部２４を有している。視点検出処理部２１は、撮像カメラ１５で得られた撮像データからドライバー１６の視点位置を検出し、描画処理部２２及びアクチュエータ制御部２４に視点位置データを出力する。アクチュエータ制御部２４は、前記視点位置データに基づき、マスク５をアクチュエータ６によって水平方向に平行移動させる。例えば、ドライバー１６の視点が左にずれた場合にはマスク５を右側へ移動させる（図３参照）。

描画処理部２２は、視点検出処理部２１で得られた視点位置データに基づいて、左目１６Ｌと右目１６Ｒ夫々の視点による画像を生成し、さらにフロントガラス１３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素子１０に時分割表示する。また、描画処理部２２は、視点位置データに基づいて液晶表示パネル１０に表示する画像の視点位置を変換する。ドライバー１６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１０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。

図５は、第二実施形態を示す図である。第二実施形態は照明手段３１のみが相違し、他の構成は第一実施形態と同様である。

照明手段３１は、第一の導光体（導光部材）３２，第二の導光体（導光部材）３３，遮光部材３４，拡散部材３５を有している。第一の導光体３２及び第二の導光体３３は、四角柱形状の透光性樹脂からなるものであり、夫々、受光面３２ａ，３３ａ及び出射面３２ｂ，３３ｂを有している。遮光部材３４は、不透明な樹脂からなるものであり、第一の導光体３２と第二の導光体３３との間に設けられている。拡散部材３５は、出射面３２ｂ，３３ｂに設けられており、第一の導光体３２及び第二の導光体３３から出射した照明光を拡散させる。

左目用発光素子２Ｌが発した照明光は、第一の導光体３２の受光面３２ａから入射し、出射面３２ｂから出射する。右目用発光素子２Ｒが発した照明光は、第二の導光体３３の受光面３３ａから入射し、出射面３３ｂから出射する。左目用発光素子２Ｌ及び右目用発光素子２Ｒが発した照明光は、第一の導光体３２及び第二の導光体３３の側面で繰り返し反射され、均斉度が向上する。

第一，第二実施形態によれば、視点検出処理部２１から出力された視点位置データに基づいて、照明手段１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１６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、第一，第二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。また、マスク５の代わりに光線制御用の液晶パネルを設置し、その透過部分を平行移動させても良いし、液晶パネルを用いる場合はその透過領域の面積を変化させることにより、ドライバー１６の目に届く光線の照射範囲を制御しても良い。また、第二実施形態の導光部材は、第一の導光体３２及び第二の導光体３３からなるものであったが、例えば、多数の平面鏡を内側に向けて筒状に配置したミラーボックスであったも良い。

本発明は、車両用表示装置に利用することができ、特に、車両用ヘッドアップディスプレイ装置に好適である。

１ 照明手段
２Ｌ 左目用発光素子
２Ｒ 右目用発光素子
４ 光軸制御手段
５ マスク
６ アクチュエータ駆動部
１０ 液晶表示パネル
１５ 撮像カメラ（撮像手段）
１６ ドライバー
２１ 視点検出処理部（視点検出手段）
２２ 描画処理部
３１ 照明手段
３２ 第一の導光体（導光部材）
３３ 第二の導光体（導光部材）
３４ 遮光部材

Claims (5)

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、を備えたことを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記照明手段は、前記左目用発光素子及び前記左目用発光素子の照明光を導光する導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。
3. 前記照明手段は、前記左目用発光素子の照明光を導光する第一の導光体と、前記左目用発光素子の照明光を導光する第二の導光体と、前記第一の導光体と前記第二の導光体の間に設けられた遮光部材と、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。
4. 前記光軸制御手段は、前記照明手段からの前記照明光の一部を通過させるマスクと、前記マスクを水平方向に移動させる駆動部と、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。
5. 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。

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