JP2011064902A - 表示装置及び表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】観視する目が光束の投影領域から外れ難く見易い単眼方式の表示装置及び表示方法を提供する。
【解決手段】映像情報を含む複数の光束１１２を観視者１００に向けて投影する表示装置が提供される。観視者の位置１００ｐにおける複数の光束どうしの間隔（光束間隔Ｗｘｓ）は、観視者の両目の間隔Ｗｘｅよりも広く、観視者の位置における複数の光束の幅（第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂ）の少なくともいずれかは、観視者の両目の間隔Ｗｘｅよりも狭い。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置及び表示方法に関する。

奥行き感を知覚させる高品質の表示装置の開発が進められている。
従来、奥行き感を知覚させる表示としては、両眼視差に基づく構成が各種提案されているが、左右の眼用の複数の画像の生成のために高度の画像処理装置が必要であり、また表示のための光学系も複雑になる。

車載用のヘッドアップディスプレイＨＵＤ（Head-Up Display）においては、ナビゲーション情報等の表示情報をフロントガラスに投影して、外界情報と表示情報とを同時に視認するが、両眼視のＨＵＤにおいては、外界情報と表示情報とで両眼視差が発生し、見難い表示となる。

これに対し、片目で表示を観視する単眼用の表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、背景にマッチした奥行き位置に、表示オブジェクトの虚像を知覚させることができ、奥行き感や立体感が増強された表示を提供できる。

このような単眼視の表示装置は、例えば、車載用のヘッドアップディスプレイＨＵＤに応用でき、外界情報と表示情報とを同時に視認したときにおいても両眼視差は発生せず、所望の奥行き位置に表示を呈示して知覚させることができる。

また、このように片目で観視する表示装置は、車載用のＨＵＤの他、ゲームなどのアミューズメント用途にも応用でき、奥行き感や立体感が増強され、高臨場感の表示を提供できる。

単眼用の表示装置においては、表示が両目で観視されないように表示内容を含む光束の投影領域が狭く制御される。このため、観視する片目がその投影領域から外れると、観視者は表示を見失ってしまう。単眼用の表示装置において、表示を見易く使い易くするために、改良の余地がある。

特開２００９−１２８５６５号公報

本発明は、観視する目が光束の投影領域から外れ難く見易い単眼方式の表示装置及び表示方法を提供する。

本発明の一態様によれば、映像情報を含む複数の光束を観視者に向けて投影する表示装置であって、前記観視者の位置における前記複数の光束どうしの間隔は、前記観視者の両目の間隔よりも広く、前記観視者の位置における前記複数の光束の幅の少なくともいずれかは、前記観視者の両目の間隔よりも狭いことを特徴とする表示装置が提供される。

本発明の別の一態様によれば、映像情報を含み、互いの間隔が両目の間隔よりも広く、幅が両目の間隔よりも狭い複数の光束を観視者に向けて投影することを特徴とする表示方法が提供される。

本発明によれば、観視する目が光束の投影領域から外れ難く見易い単眼方式の表示装置及び表示方法が提供される。

第１の実施形態に係る表示装置の構成と動作を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る表示装置の構成の概要を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る表示装置の特性を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る表示装置の分割素子の特性を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る表示装置の特性を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る別の表示装置の要部の構成を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る別の表示装置の動作を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る別の表示装置の分割素子を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。 第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。 第３の実施形態に係る表示方法を例示するフローチャート図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施形態に係る表示装置は、片目で観視する表示装置であり、車載用のＨＵＤの他、ゲームなどのアミューズメント用途にも適用でき、奥行き感や立体感が増強され、高臨場感の表示を提供できる。以下では、例として本実施形態に係る表示装置が、車載用の表示装置であるＨＵＤとして応用される場合として説明する。

図１は、第１の実施形態に係る表示装置の構成と動作を例示する模式図である。
すなわち、同図（ａ）は、模式的斜視図であり、同図（ｂ）は、動作状態を例示する模式的平面図である。
図２は、第１の実施形態に係る表示装置の構成の概要を例示する模式図である。
まず、図２により、本実施形態に係る表示装置１０の構成の概要について説明する。

図２に表したように、表示装置１０は、映像情報を含む複数の光束１１２を観視者１００に向けて投影する表示装置である。複数の光束１１２は、例えば、第１光束１１２ａ及び第２光束１１２ｂである。光束１１２の数は、後述するように３つ以上でも良い。以下では、説明を簡単にするために、複数の光束１１２が２つであり、第１光束１１２ａ及び第２光束１１２ｂである場合として説明する。

表示装置１０は、複数の光束１１２を、像形成部７１５に反射させて観視者１００の片目１０１に向けて投影する映像投影部１１５を備える。

像形成部７１５は、複数の光束１１２を反射して複数の光束１１２に基づいた像を形成する。本具体例では、像形成部７１５は、例えば、車両７３０（移動体）のフロントガラス７１０である。すなわち、像形成部７１５が、反射性と透光性とを有しており、観視者１００は、像形成部７１５で反射した光束１１２に含まれる映像情報と、像形成部７１５を透過する外界の外界情報と、を同時に観視することができる。ただし、本発明はこれに限らず、像形成部７１５は反射性を有していれば良く、複数の光束１１２を反射して複数の光束１１２に基づいた像を形成できれば良い。なお、像形成部７１５は、映像投影部１１５に含まれても良く、また、像形成部７１５と映像投影部１１５とが別体と見なされても良い。以下では、像形成部７１５が映像投影部１１５とは別体として設けられるものとして説明する。

なお、映像情報は、例えば表示オブジェクト１８０を含む。表示オブジェクト１８０は、表示装置１０が観視者１００に呈示する映像に設けられるものであり、例えば、表示装置１０が搭載される車両７３０の運行情報に関する、進行方向を示す「矢印」等の各種の表示内容である。

映像投影部１１５は、複数の光束１１２を観視者１００の頭部１０５に向けて投影する。すなわち、映像投影部１１５から出射された複数の光束１１２は、像形成部７１５の反射面７１２で反射され、頭部１０５に入射する。この時、光束１１２の発散角が制御されており、複数の光束１１２のうちのいずれかが、観視者１００の片目１０１に入射する。これにより、観視者１００は、光束１１２に含まれる映像情報を片目１０１で観視する。

なお、像形成部７１５（この例でフロントガラス７１０）は、観視者１００からの距離が２１．７ｃｍ以上の位置に配置される。これにより、特許文献１に記載された効果によって、観視者１００が知覚する奥行き感が増強され、また、表示オブジェクト１８０を所望の奥行き位置に知覚させることができる。なお、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ： Head Mounted Display）において、片目（単眼）に映像呈示を行うことがあるが、目のごく近傍（２１．７ｃｍよりも近い位置）に配置された表示部による映像を知覚するだけであり、奥行き感を持った高い臨場感の表示はできない。

なお、図２に例示したように、表示装置１０は、例えば車両７３０の中、すなわち、例えば、操縦者である観視者１００から見て車両７３０のダッシュボード７２０の奥に設けられることができる。

映像投影部１１５は、例えば、映像データ生成部１３０と、映像形成部１１０と、投影部１２０と、を有する。

映像データ生成部１３０は、表示オブジェクト１８０を含む映像に対応する映像信号を生成し、映像形成部１１０に供給する。

映像形成部１１０としては、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）やＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、及び、ＭＥＭＳ（Micro-electro-mechanical System）等の各種光スイッチを用いることができる。そして、映像形成部１１０は、映像データ生成部１３０から供給された映像信号に基づいて、映像形成部１１０の画面に映像を形成する。

一方、投影部１２０には、例えば、各種の光源、レンズ、ミラー、及び、発散角（拡散角）を制御する各種の光学素子が用いられる。
本具体例では、投影部１２０は、光源１２１と、テーパライトガイド１２２と、光源側レンズ１２３と、画像出射側レンズ１２４と、光路変化用ミラー１２７と、分割素子１２８と、出射側ミラー１２６と、を含む。

光源１２１は光束１１２となる光を生成する。光束１１２となる光の進行方向に沿って、光源１２１と出射側ミラー１２６との間にテーパライトガイド１２２が配置され、テーパライトガイド１２２と出射側ミラー１２６との間に光源側レンズ１２３が配置され、光源側レンズ１２３と出射側ミラー１２６との間に画像出射側レンズ１２４が配置され、画像出射側レンズ１２４と出射側ミラー１２６との間に光路変化用ミラー１２７が配置され、光路変化用ミラー１２７と出射側ミラー１２６との間に分割素子１２８が設けられる。

なお、光路変化用ミラー１２７に画像出射側レンズ１２４の機能を持たせることもできる。また、光源１２１、テーパライトガイド１２２、光源側レンズ１２３及び画像出射側レンズ１２４の配置によっては、光路変化用ミラー１２７は省略可能である。

本具体例では、光源側レンズ１２３と画像出射側レンズ１２４との間に、映像形成部１１０（例えばＬＣＤ）が配置されている。

光源１２１には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、レーザなど各種のものを用いることができる。光源１２１にＬＥＤを用いることで、消費電力を低減でき、また装置を軽量化でき、小型化できる。

映像データ生成部１３０、映像形成部１１０及び投影部１２０のそれぞれの構成は、種々の変形が可能である。映像形成部１１０に含まれる要素と、投影部１２０に含まれる要素と、の配置は任意であり、例えば、投影部１２０に含まれる要素どうしの間に、映像形成部１１０（及びそれに含まれる要素）が挿入されていても良い。

光源１２１から出射された光は、テーパライトガイド１２２において発散角がある程度の範囲に制御される。そして、その光は、映像形成部１１０を経ることで、所定の表示オブジェクト１８０を含む映像を含む１次光束１１２ｏとなる。

そして、１次光束１１２ｏが、分割素子１２８を経ることで、複数の光束１１２（例えば、第１光束１１２ａ及び第２光束１１２ｂ）となる。複数の光束１１２の発散角は、映像投影部１１５に含まれる種々の光学素子によって制御される。

このように、本具体例の映像投影部１１５は、まず１次光束１１２ｏを生成し、その１次光束１１２ｏを分割し複数の光束１１２を生成することができる。従って、映像投影部１１５に含まれる映像形成部１１０及び投影部１２０を、１次光束１１２ｏを生成する部分（１次光束生成部１４０）と、１次光束１１２ｏを分割して、観視者１００に向けて投影する部分（分割投影部１４１）とに、分けることができる。

１次光束生成部１４０は、例えば、上記の投影部１２０に含まれる光源１２１、テーパライトガイド１２２及び光源側レンズ１２３、並びに、映像形成部１１０を含む。分割投影部１４１は、例えば、投影部１２０に含まれる画像出射側レンズ１２４、光路変化用ミラー１２７、分割素子１２８及び出射側ミラー１２６を含む。

このように、映像投影部１１５は、１次光束生成部１４０と、分割投影部１４１と、を有する。
１次光束生成部１４０は、映像情報を含む１次光束１１２ｏを生成する。
分割投影部１４１は、１次光束１１２ｏを複数の光束１１２に分割する分割素子１２８を有し、複数の光束１１２どうしの間隔と、複数の光束の幅と、を制御する。

１次光束生成部１４０、並びに、分割投影部１４１に含まれる分割素子１２８の具体例については、後述する。

本具体例では、出射側ミラー１２６は、凹面状であり、これにより、光束１１２に含まれる映像情報の像を拡大して観視者１００に投影できる。

図２に表したように、複数の光束１１２は、出射側ミラー１２６で反射した後、車両７３０の像形成部７１５で反射して、観視者１００の片目１０１に到る。

観視者１００は、像形成部７１５を介して、像形成位置１８１ｐの位置に形成された表示オブジェクト１８０の像１８１（虚像）を知覚する。このように、表示装置１０は、ＨＵＤとして使用できる。

なお、出射側ミラー１２６は可動式とすることができ、例えば、観視者１００の頭部１０５の位置や動きに合わせて、手動で、または、自動で、出射側ミラー１２６の位置や角度を調節し、光束１１２を片目１０１に適切に投影させることができる。
なお、映像投影部１１５は、上記の具体例の他に、各種の変形が可能である。

表示装置１０は、片目で観視する表示装置であるため、両目で観視されないように、複数の光束１１２の広がりが制御され、複数の光束１１２のいずれかが片目に投影され両目には投影されない。

すなわち、図１（ａ）に表したように、複数の光束１１２のうちの第１光束１１２ａの、観視者１００の位置１００ｐにおける第１投影領域１１４ａの大きさは、片目だけが入り、両目が入らない大きさに設定される。同様に、複数の光束１１２のうちの第２光束１１２ｂの、観視者１００の位置１００ｐにおける第２投影領域１１４ｂの大きさは、片目だけが入り、両目が入らない大きさに設定される。そして、第１投影領域１１４ａと第２投影領域１１４ｂとは、互いに離間しており、その間の距離は、観視者１００の両目の間の距離よりも大きく設定される。

例えば、映像投影部１１５から、第１光束１１２ａが出射され、第１光束１１２ａは、像形成部７１５で反射して、観視者１００に向かって投影される。同様に、映像投影部１１５から、第２光束１１２ｂが出射され、第２光束１１２ａは、像形成部７１５で反射して、観視者１００に向かって投影される。これにより、観視者１００は、像形成部７１５によって形成される表示オブジェクト１８０の像１８１（虚像）を知覚する。

ここで、表示装置１０から出射した光束１１２が像形成部７１５で反射した後の光束１１２の方向をＺ軸方向とする。そして、２つの光束１１２（第１光束１１２ａ及び第２光束１１２ｂ）が互いに対向する方向をＸ軸方向とする。すなわち、２つの光束１１２（第１光束１１２ａ及び第２光束１１２ｂ）は互いにＸ軸方向に沿って離間しておる。そしてＺ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。なお、像形成部７１５は、例えば車両７３０のフロントガラス７１０であり、鉛直軸に対して傾斜していても良い。

例えば、観視者１００の位置１００ｐと、像形成部７１５において光束１１２が反射す位置と、表示オブジェクト１８０の像１８１の位置（像形成位置１８１ｐ）と、は、Ｚ軸方向に沿って並ぶ。すなわち、観視者１００は、像形成部７１５において光束１１２が反射する位置のＺ軸方向の延長上において、表示オブジェクト１８０の像１８１を観視する。そして、観視者１００の左右方向はＸ軸方向に対応し、観視者１００の上下方向はＹ軸方向に対応する。このように、観視者１００の位置１００ｐとは、光束１１２に沿った方向の位置であり、すなわち、Ｚ軸方向に沿った位置である。

図１（ｂ）は、観視者１００の位置１００ｐにおける複数の光束１１２を例示している。
図１（ｂ）に表したように、第１光束１１２の観視者１００の位置１００ｐにおける第１投影領域１１４ａと、第２光束１１２の観視者１００の位置１００ｐにおける第２投影領域１１４ｂと、の間の間隔である光束間隔Ｗｘｓは、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも広い。

そして、第１投影領域１１４ａのＸ軸方向に沿った長さである第１投影領域幅Ｗｘａと、第２投影領域１１４ｂのＸ軸方向に沿った長さである第２投影領域幅Ｗｘｂと、は、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも狭い。ただし、後述するように、第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂのいずれかが、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも狭ければ良い。以下では、第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂの両方が、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも狭い場合として説明する。

このように、表示装置１０においては、観視者１００の位置１００ｐにおける複数の光束１１２どうしの間隔（光束間隔Ｗｘｓ）は、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも広く、観視者１００の位置１００ｐにおける複数の光束１１２の幅（例えば第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂ）の少なくともいずれかが、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも狭いことで、複数の光束１１２のいずれかの領域（第１投影領域１１４ａ及び第２投影領域１１４ｂのいずれか）の中に観視者１００の両目が同時に入ることがない。

そして、複数の光束１１２のいずれか一方の領域（例えば第１投影領域１１４ａ）に観視者１００の一方の片目１０１が入っているときに、複数の光束１１２のいずれか他方の領域（例えば第２投影領域１１４ｂ）に観視者１００の他方の片目１０２が入ることがない。

このように、表示装置１０によれば、観視者１００に両目で表示を見させることがなく、観視者１００に片目で表示を見させることができる。

そして、光束１１２が複数設けられることで、観視者１００の一方の片目１０１が、光束１１２の投影領域（例えば第１投影領域１１４ａ）から外れ、観視者１００が表示を見失いそうになった時に、観視者１００の他方の片目１０２が別の投影領域（例えば第２投影領域１１４ｂ）に入ることで、観視者１００は他方の片目１０２で表示を見ることができ、観視者１００が表示を見失うことを抑制できる。

このように、表示装置１０によれば、観視する目が光束の投影領域から外れ難くでき、見易い単眼方式の表示が呈示できる。

観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅは、人によるばらつきもあるが、６０ｍｍ（ミリメートル）程度から６５ｍｍ程度である。このため、観視者１００の位置１００ｐにおける複数の光束１１２どうしの間隔（光束間隔Ｗｘｓ）は、６０ｍｍ程度から６５ｍｍ程度の幅よりも広い間隔に設定される。そして、観視者１００の位置１００ｐにおける複数の光束１１２の幅（例えば第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂ）は、６０ｍｍ程度から６５ｍｍ程度の幅よりも狭い幅に設定される。第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂは例えば約５５ｍｍであり、観視者１００の位置１００ｐにおける光束間隔Ｗｘｓは例えば約７０ｍｍである。

観視者１００の位置１００ｐにおける光束間隔Ｗｘｓが小さいと、光束１１２（例えば第１光束１１２ａ）から一方の片目１０１が外れたときに、他方の片目１０２が別の光束１１２（例えば第２光束１１２ｂ）に直ぐに入る。この場合には、観視者１００は一方の片目１０１から、他方の片目１０２に直ちに切り替えて表示を見ることになる。

観視者１００の位置１００ｐにおける光束間隔Ｗｘｓが大きいと、光束１１２（例えば第１光束１１２ａ）から一方の片目１０１が外れたときに、他方の片目１０２が別の光束１１２（例えば第２光束１１２ｂ）に直ぐには入らない。この場合には、観視者１００は一方の片目１０１から、他方の片目１０２に直ちに切り替えて表示を見るのではなく、例えば、観視者１００は頭部１０５を動かして表示オブジェクト１８０の像１８１を探し、その結果として、再び光束１１２（例えば第１光束１１２ａ）を一方の片目１０１に入射させ、観視者１００は一方の片目１０１で像１８１を見るか、他方の片目１０２に別の光束１１２（例えば第２光束１１２ｂ）を入射させ、他方の片目１０２に切り替えて表示を見る。

このように、光束間隔Ｗｘｓが小さい場合は、頭部１０５の位置と光束１１２との位置がずれた場合には、観視する目が、一方の片目１０１と他方の片目１０２とに切り替わる頻度が高くなると考えられ、光束間隔Ｗｘｓが大きい場合は、頭部１０５の位置と光束１１２との位置がずれた場合に、観視者１００がそのずれを補償する動作を行うことが推定され、観視する目が、一方の片目１０１を維持することが多くなると推測される。

ヒトには、優位眼があるとされている。表示装置１０が表示を呈示する場合に、観視者１００の優位眼に光束１１２を入射しても良く、非優位眼に光束１１２を入射させても良い。光束１１２が入射されない方の目は、外界の背景像を観視し、光束１１２が入射された方の目は、外界の背景像と共に、表示オブジェクト１８０の像１８１を観視する。観視者１００の好みによって、光束１１２を入射させる目を主に優位眼とするか、主に非優位眼にするかを選択できる。

そして、観視者１００の好みによって、頭部１０５の位置と光束１１２との位置がずれた場合に一方の片目１０１と他方の片目１０２とに切り替わる頻度が高くするか、一方の片目１０１に維持し易くするか、を選択できる。このように、光束間隔Ｗｘｓは、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも広い条件の中で、観視者１００の好みによって設定することができる。

ただし、光束間隔Ｗｘｓは、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅの２倍以下とすることが望ましい。すなわち、光束間隔Ｗｘｓが観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅの２倍よりも大きくなると、例えば、光束１１２（例えば第１光束１１２ａ）から一方の片目１０１が外れたときに、観視者１００は頭部１０５を動かしても、他方の片目１０２に別の光束１１２（例えば第２光束１１２ｂ）を入射させることの容易さが低減され、使い難くなる。これに対し、光束間隔Ｗｘｓが観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅの２倍以下の場合には、光束１１２（例えば第１光束１１２ａ）から一方の片目１０１が外れたときにも、簡単に他方の片目１０２に別の光束１１２（例えば第２光束１１２ｂ）を入射させることができ、使い易くなる。

なお、表示装置１０においては、光束１１２が両目に入射されないようにされれば良いので、光束１１２の縦方向の幅（例えば第１投影領域１１４ａ及び第２投影領域１１４ｂのＹ軸方向の長さ）は、任意である。また、光束１１２の断面形状（例えば第１投影領域１１４ａ及び第２投影領域１１４ｂをＺ軸方向から見たときのパターン形状）は任意であり、楕円形、円形、長方形、角部が曲線とされた長方形など種々の形状を適用できる。

複数の光束１１２のそれぞれ境界は、例えば、光束１１２において明るさが実質的に零である部分の境界に限定されず、光束１１２の中で明るさが相対的に高い部分と、周辺部において明るさが相対的に低い部分との明るさの比に基づいて定めることができる。すなわち、複数の光束１１２のそれぞれにおいて、明るさが相対的に高い部分と、それに対して明るさが相対的に低い部分と、の境界を光束１１２の境界とすることができ、明るさが相対的に高い部分において観視者１００は表示を観視できるものとされ、明るさが相対的に低い部分において観視者１００は表示を観視しないものとされる。

表示装置１０を車載用のＨＵＤに応用する場合、周囲が明るい条件（例えば日中など）で表示を見る場合と、周囲が暗い条件（例えば夜間など）で表示を見る場合とで、表示装置１０から出射される光束１１２の明るさを変えることができる。この時、光束１１２の境界は、それぞれの条件において、光束１１２の明るさの絶対値ではなく、明るさが高い部分と明るさが低い部分との相対的な関係によって光束１１２の境界が定められる。この相対的に定められた境界に基づいて、光束間隔Ｗｘｓが観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも広く、複数の光束１１２の幅（第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂ）の少なくともいずれかが観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも狭く設定される。

なお、光束１１２の境界を、明るさの相対的な比（明るさが低い部分の明るさ／明るさが高い部分の明るさ）で定めた場合において、相対的な比を高く（大きく）設定すると、光束間隔Ｗｘｓが広がると共に複数の光束１１２の幅（第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂ）が狭まる。一方、相対的な比を低く（小さく）設定すると、光束間隔Ｗｘｓが狭まると共に複数の光束１１２の幅（第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂ）が広がる。

以下、映像投影部１１５の具体例について説明する。
図３は、第１の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。
すなわち、同図（ａ）は、映像投影部１１５の構成を例示しており、同図（ｂ）は、映像投影部１１５に用いられる分割素子１２８の構成を例示している。

図３（ａ）に表したように、映像投影部１１５は、映像情報を含む１次光束１１２ｏを生成する１次光束生成部１４０と、分割投影部１４１と、を有する。
１次光束生成部１４０には、既に説明した光源１２１、テーパライトガイド１２２及び光源側レンズ１２３、並びに、映像形成部１１０が用いられている。
分割投影部１４１は、１次光束１１２ｏを複数の光束１１２に分割する分割素子１２８を有し、複数の光束１１２どうしの間隔（光束間隔Ｗｘｓ）と、複数の光束１１２の幅（例えば第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂ）と、を制御する。

図３（ｂ）に表したように、分割素子１２８は、反射面１２８ｒと、透過反射面１２８ｔと、を有する。
分割素子１２８の反射面１２８ｒは、１次光束１１２ｏを反射する。透過反射面１２８ｔは、反射面１２８ｒに対して非平行に配置され、１次光束１１２ｏに対して透過性と反射性とを有する。

分割素子１２８には、光学的に透明な、例えばガラス等が用いられ、分割素子１２８は例えば、三角柱状の形状を有する。三角柱の軸方向に対して垂直な方向で分割素子１２８を切断した時の形状は例えば、直角三角形であり、直角三角形の底辺に相当する面が、反射面１２８ｒとされ、直角三角形の斜辺に相当する面が透過反射面１２８ｔとされる。このような分割素子１２８は、ガラスなどによる三角柱の反射面１２８ｒとなる面に例えば銀などの反射膜を形成し、透過反射面１２８ｔとなる面に例えば金属酸化膜や有機樹脂膜などを形成することによって得られる。なお、光束１１２の波長は例えば可視光であり、分割素子１２８は可視光に対して透過性を有することができる。分割素子１２８は、実質的に透明であれば良く、分割素子１２８には、ガラスの他、種々の樹脂を用いても良い。

透過反射面１２８ｔの透過率は、例えば、６２％程度であり、透過反射面１２８ｔの反射率は、例えば、３８％程度とすることができる。一方、反射面１２８ｒの反射率は理想的には１００％であり、すなわち、入射する光の全てを反射する。

図３（ｂ）に表したように、分割素子１２８の透過反射面１２８ｔに入射する１次光束１１２ｏのうちの一部は、透過反射面１２８ｔで反射され、第１光束１１２ａとなり、出射側ミラー１２６を経て、観視者１００に向かって投影される。そして、第１光束１１２ａは、観視者１００の位置１００ｐにおいて、第１投影領域１１４ａを有する。

一方、分割素子１２８の透過反射面１２８ｔに入射する１次光束１１２ｏのうちの他の一部は、分割素子１２８の内部を進行し、反射面１２８ｒで反射され、外部に取り出され、第２光束１１２ｂとなり、出射側ミラー１２６を経て、観視者１００に向かって投影される。そして、第２光束１１２ｂは、観視者１００の位置１００ｐにおいて、第２投影領域１１４ｂを有する。

このように、分割素子１２８が、反射面１２８ｒと、反射面１２８ｒに非平行に配置された透過反射面１２８ｔと、の組み合わせを有することで、分割素子１２８に入射する１次光束１１２ｏを２つに分離することができ、２つの光束１１２を観視者１００に投影することができる。

なお、分割素子１２８の光学特性と、分割素子１２８の光路上での配置と、によって、２つの光束１１２の進行方向の差が制御される。

そして、映像投影部１１５に含まれるアパーチャの機能を有する光学素子の特性と、映像投影部１１５（場合によっては像形成部７１５も含む）の全体の光学系としての拡大率と、によって、複数の光束１１２の間の間隔（光束間隔Ｗｘｓ）と、複数の光束１１２の幅（例えば第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂ）が制御される。

本具体例では、映像投影部１１５に含まれるアパーチャの機能を有する制御素子１２９として、画像出射側レンズ１２４が用いられる。
映像形成部１１０を経た１次光束１１２ｏが、画像出射側レンズ１２４及び光路変化用ミラー１２７を介して、分割素子１２８に入射する。そして、分割素子１２８の例えば透過反射面１２８ｔに１次光束１１２ｏに含まれる映像情報の像が形成される。すなわち、透過反射面１２８ｔが像形成面となる。この時、画像出射側レンズ１２４の大きさや形状によって、画像出射側レンズ１２４から分割素子１２８に入射する１次光束１１２ｏの断面の大きさや形状が制御される。そして、１次光束１１２ｏが分割されて生成される複数の光束１１２の投影領域も、画像出射側レンズ１２４によって制御される。このように、本具体例では、画像出射側レンズ１２４が制御素子１２９として機能する。

映像投影部１１５に含まれる制御素子１２９のアパーチャのサイズは、映像投影部１１５（場合によっては像形成部７１５も含む）の全体の光学系としての拡大率を考慮した上で、例えば、複数の光束１１２の幅（例えば第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂ）が観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも小さくなるように、適切に設定される。

このように、映像投影部１１５の分割投影部１４１は、複数の光束１１２の幅を制御する制御素子１２９（この例では、画像出射側レンズ１２４）をさらに有することができる。そして、複数の光束１１２の光路上において、制御素子１２９の位置と観視者１００の位置１００ｐとは結像関係とすることができる。

すなわち、観視者１００の位置１００ｐは、光束１１２に含まれる映像情報を観視する位置とすることができるので、制御素子１２９（画像出射側レンズ１２４）の光束１１２に沿った位置と、観視者１００の位置１００ｐと、が互いに光学的に共役の関係とされ、制御素子１２９の光束１１２に沿った位置と、観視者１００の位置１００ｐと、は互いに結像関係とされる。

図４は、第１の実施形態に係る表示装置の特性を例示する模式図である。
図４に表したように、例えば、アパーチャとなる制御素子１２９と観視者１００との間の光路上にレンズ等の光学素子が設けられるとする。その光学素子の位置と、アパーチャとなる制御素子１２９と、の光束１１２に沿った距離ｄ_１とする。そして、その光学素子の位置と、観視者１００の位置１００ｐと、の光束１１２に沿った距離を距離ｄ_２とする。そして、その光学素子の焦点距離を焦点距離ｆ_３としたとき、（１／ｄ_１）＋（１／ｄ_２）＝（１／ｆ_３）の関係を満たすように、距離ｄ_１、距離ｄ_２及び焦点距離ｆ_３が設定される。

さらに、例えば、アパーチャとなる制御素子１２９と観視者１００との間の光路上に複数の光学素子が設けられる場合には以下となる。すなわち、その複数の光学素子を光学的に統合して得られる主点と、アパーチャとなる制御素子１２９と、の光束１１２に沿った距離を距離ｄ_１とする。その主点と、観視者１００の位置１００ｐと、の光束１１２に沿った距離を距離ｄ_２とする。そして、その複数の光学素子を光学的に統合して得られる焦点距離を焦点距離ｆ_ｋとしたとき、（１／ｄ_１）＋（１／ｄ_２）＝（１／ｆ_ｋ）の関係を満たすように、距離ｄ_１、距離ｄ_２及び焦点距離ｆ_ｋが設定される。

本具体例の場合、制御素子１２９（画像出射側レンズ１２４）と観視者１００との間の光路上に設けられる光学素子は、光路変化用ミラー１２７と、分割素子１２８と、出射側ミラー１２６と、像形成部７１５と、である。

このような関係により、例えば、映像投影部１１５の映像形成部１１０によって形成された映像情報の像が、観視者１００の位置において結像され、観視者１００は、像形成位置１８１ｐに形成された像１８１を、ピントが合った良好な状態で観視することができる。

ここで、分割素子１２８の特性について説明する。
図５は、第１の実施形態に係る表示装置の分割素子の特性を例示する模式図である。
図５に表したように、分割素子１２８は、反射面１２８ｒと透過反射面１２８ｔとを有しており、反射面１２８ｒと透過反射面１２８ｔとがなす角を傾斜角θ１とする。そして、反射面１２８ｒと透過反射面１２８ｔとの間の空間の媒質の屈折率を媒質屈折率ｎとする。分割素子１２８として例えばガラスの三角柱を用いた場合には、媒質屈折率ｎとして、例えば、１．３３が用いられる。分割素子１２８を除く空間の屈折率は、１とする。

分割素子１２８の透過反射面１２８ｔに対して、１次光束１１２ｏが入射角θｉで入射したとき、分割素子１２８の透過反射面１２８ｔで反射した第１光束１１２ａは、第１出射角θｊａで出射し、分割素子１２８の反射面１２８ｒで反射した第２光束１１２ｂは、第２出射角θｊｂで出射するとする。第１光束１１２ａの方向と、第２光束１１２ｂの方向と、のなす角である出射角度差α（すなわち第１出射角θｊａと第２出射角θｊｂとの差の絶対値）は、分割素子１２８の傾斜角θ１と、媒質屈折率ｎと、入射角θｉと、に依存し、これらの値の関係は、以下の式（１）で表される。

θ１＝（１／２）・ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎα）／ｎ） （１）

そして、第１光束１１２ａの出射方向と第２光束１１２ｂの出射方向とのなす角である出射角度差αと、光学系全体の倍率と、観視者１００の位置１００ｐと分割素子１２８との間の光束１１２に沿った距離（分割素子１２８と出射側ミラー１２６との間の光束１１２に沿った距離と、出射側ミラー１２６と観視者１００の位置１００ｐとの間の光束１１２に沿った距離ｄ_２）と、によって、観視者１００の位置１００ｐにおける第１光束１１２ａと第２光束１１２ｂとの間の距離（第１投影領域幅Ｗｘａの中心と、第２投影領域幅Ｗｘｂの中心と、の間の距離）が定まる。

図６は、第１の実施形態に係る表示装置の特性を例示する模式図である。
すなわち、同図（ａ）及び（ｂ）は、出射側ミラー１２６が平面ミラーである場合と凹面ミラーである場合とにおける第１光束１１２ａ及び第２光束１１２ｂの光路を例示している。なお、これらの具体例では、説明を簡単にするために、フロントガラス７１０（像形成部７１５）は平板である場合としている。

図６（ａ）に表したように、出射側ミラー１２６が平面ミラーである場合には、観視者１００の位置１００ｐにおいて、第１光束１１２ａの方向（第１光束１１２ａの中心光線の方向）と、第２光束１１２ｂの方向（第２光束１１２ｂの中心光線の方向）と、のなす角は、上記の出射角度差αとなり、上記の式（１）で表される分割素子１２８の傾斜角θ１及び媒質屈折率ｎに依存する。すなわち、観視者１００の位置１００ｐにおいて、第１投影領域１１４ａの中心（第１光束１１２ａの中心）と、第２投影領域１１４ｂの中心（第２光束１１２ｂの中心）と、の間の光束中心間距離Ｗｘｓｃは、分割素子１２８の傾斜角θ１及び媒質屈折率ｎに依存する。なお、光束中心間距離Ｗｘｓｃは、Ｗｘｓｃ＝Ｗｘｓ＋（Ｗｘａ＋Ｗｘｂ）／２の関係を有する。

図６（ｂ）に表したように、出射側ミラー１２６が凹面ミラーである場合には、出射側ミラー１２６における光束１１２の入射位置ＩＰによって、法線角θｒが変わる。ここで、観視者１００の位置１００ｐにおける第１光束１１２の第１投影領域１１４ａの中心の位置と、分割素子１２８の位置と、凹面ミラー１２６の曲面の中心と、が直線上に配置され、第１投影領域１１４ａの中心の位置と、出射側ミラー１２６における光束１１２の入射位置ＩＰと、のＸ軸方向の距離を入射位置距離ｘ_ＩＰとし、出射側ミラー１２６の曲率半径を曲率半径ｒとしたとき、法線角θｒは、以下の式（２）で表される。

θｒ＝ｓｉｎ^−１（ｘ_ＩＰ／ｒ） （２）

この法線角θｒを用いると、観視者１００の位置１００ｐにおいて、第１光束１１２ａの方向（第１光束１１２ａの中心光線の方向）と、第２光束１１２ｂの方向（第２光束１１２ｂの中心光線の方向）と、のなす角は、（α−２θｒ）となる。すなわち、観視者１００の位置１００ｐにおいて、第１投影領域１１４ａの中心と、第２投影領域１１４ｂの中心と、の間の光束中心間距離Ｗｘｓｃは、分割素子１２８の傾斜角θ１及び媒質屈折率ｎ、出射側ミラー１２６における光束１１２の入射位置ＩＰ、並びに、出射側ミラー１２６の曲率半径ｒに依存する。

分割素子１２８の傾斜角θ１は、所望の光束中心間距離Ｗｘｓｃ、観視者１００の所望の位置１００ｐ、及び、光学系全体の倍率（例えば出射側ミラー１２６の曲率半径ｒなどを含む）などによって適正に設定することができる。

図７は、第１の実施形態に係る別の表示装置の要部の構成を例示する模式図である。
図７に表したように、本実施形態に係る別の表示装置１０ａにおいては、映像投影部１１５に含まれる分割素子１２８は、三角柱状ではなく、１次光束１１２ｏを反射する反射面１２８ｒを有する反射板１２８ｒａと、反射面１２８ｒに対して非平行に配置され、１次光束１１２ｏに対して透過性と反射性とを有する透過反射面１２８ｔを有する透過反射板１２８ｔａと、を有する。

すなわち、分割素子１２８に含まれる反射面１２８ｒと透過反射面１２８ｔとが別体として設けられており、これにより、反射面１２８ｒと透過反射面１２８ｔとがなす傾斜角θ１を可変にすることができる。これにより、複数の光束１１２の互いの角（出射角度差α）が可変にでき、観視者１００の位置１００ｐにおける複数の光束１１２の間の光束間隔Ｗｘｓを可変にでき、より便利になる。

図８は、第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。
図８に表したように、本実施形態に係る別の表示装置１０ｂにおいては、映像投影部１１５に含まれる制御素子１２９としてアパーチャ１２５ｂが用いられる。

すなわち、既に説明した表示装置１０においては、映像投影部１１５に含まれるアパーチャとして機能する光学素子（制御素子１２９）として、画像出射側レンズ１２４が用いられているが、本具体例の表示装置１０ｂにおいては、映像投影部１１５に含まれるアパーチャとして機能する光学素子（制御素子１２９）として、アパーチャ１２５ｂが用いられている。

画像出射側レンズ１２４を経た１次光束１１２ｏは、アパーチャ１２５ｂを経て、アパーチャ出射側レンズ１２４ａに入射し、さらに、光路変化用ミラー１２７を経て、分割素子１２８に入射する。そして、分割素子１２８によって複数の光束１１２が生成され、複数の光束１１２が観視者１００に向かって投影される。

アパーチャ１２５ｂとしては、開口部の大きさが可変のアパーチャを用いることができる。この場合には、観視者１００の位置における複数の光束１１２の幅を可変にできる。これにより、より使い易い表示装置が提供できる。

図９は、第１の実施形態に係る別の表示装置の動作を例示する模式図である。
なお、同図においては、複数の光束の１つである第１光束１１２ａの光路が例示されている。
図９に表したように、アパーチャ１２５ｂの光束１１２に沿った位置と、観視者１００の位置１００ｐと、が互いに光学的に共役の関係とされる。すなわち、アパーチャ１２５ｂの光束１１２に沿った位置と、観視者１００の位置１００ｐと、において面光線の関係が同じである。

そして、光束１１２の像形成面１２８ｉの位置（この場合は、分割素子１２８の透過反射面１２８ｔの位置）と、表示オブジェクト１８０の像１８１の像形成位置１８１ｐと、は光学的に共役の関係とされる。すなわち、光束１１２の像形成面１２８ｉの位置と、像形成位置１８１ｐと、は結像関係であり、映像形成部１１０と、光束１１２の像形成面１２８ｉの位置と、像形成位置１８１ｐと、での像は、実質的に同じものと見なすことができる。

図１０は、第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。
すなわち、同図は、本実施形態に係る表示装置１１の動作状態を例示する模式的平面図である。
図１０に表したように、表示装置１１も、２つの光束（第１光束１１２ａ及び第２光束１１２ｂ）を観視者１００に向けて投影する。

そして、表示装置１１においては、観視者１００の位置１００ｐにおける第１光束１１２ａの第１投影領域幅Ｗｘａは、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも狭いが、観視者１００の位置１００ｐにおける第２光束１１２ｂの第２投影領域幅Ｗｘｂは、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも広い。そして、この場合も、第１光束１１２ａ及び第２光束１１２ｂとの間隔（光束間隔Ｗｘｓ）は、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも広い。これ以外は、表示装置１０と同様にすることができる。

このような構成の表示装置１１の場合、第１投影領域１１４ａを、観視者１００の観視する方の一方の目（例えば一方の片目１０１）に設定しておくことで、一方の片目１０１が第１投影領域１１４ａから外れることはほとんど生じない。そして、観視者１００の頭部１０５が大きく動き、第１投影領域１１４ａから一方の片目１０１が外れた場合、他方の片目１０２が、第２投影領域１１４ｂに配置されることで、観視者１００は、表示を見失うことがない。このように、第２投影領域１１４ｂの第１投影領域１１４ａとは反対側の境界が第１投影領域１１４ａから離れるように第２投影領域１１４ｂの第２投影領域幅Ｗｘｂが拡大しても、観視者１００の片目での観視のし易さは大きくは低下しない。

さらに、頭部１０５を移動すると、観視者１００の両方の目（一方の片目１０１及び他方の片目１０２）の両方が、第２投影領域１１４ｂの内部に入ることもあり得る。ただし、このような状況は、当初設定した片目１０１が第１投影領域１１４ａに入る状況からかなり大きく頭部１０５を動かした特殊な状態であり、この場合には、表示を片目で観視することだけでなく、表示を両目で見えるようにしておく方が便利な場合がある。

すなわち、本実施形態に係る表示装置は、片目で表示を見ることにより、表示内容を背景像の任意の奥行き位置に配置して知覚させることができるが、このように、頭部１０５を大きく動かす場合は、表示装置の通常の使用状態ではなく、特殊な使用状態（例えば、片目の視力が突然低下するなどの事故など）であることが推測され、この場合には、表示装置による表示を両目でも見えるようにしておくことで、例えば、車載用途のＨＵＤなどに応用する場合において安全性が高い表示が提供できる。

なお、本実施形態に係る表示装置において、必要に応じて、表示を片目で見る、または、表示を両目で見ることが切り替えられるように、光束１１２の幅を可変にすることもできる。このとき、複数設けられる光束１１２において、観視者１００の位置１００ｐにおける複数の光束１１２どうしの間隔（光束間隔Ｗｘｓ）が、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも広く設定されつつ、観視者１００の位置１００ｐにおける複数の光束１１２の幅（第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂ）の少なくともいずれかが観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも狭く設定することができれば良く、表示装置の設定によっては、光束間隔Ｗｘｓが、両目の間隔Ｗｘｅよりも狭く設定される動作、または、観視者１００の位置１００ｐにおける複数の光束１１２の幅（第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂ）が両目の間隔Ｗｘｅよりも狭く設定される動作が可能であっても良い。

図１１は、第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。
すなわち、同図は、本実施形態に係る表示装置１２の動作状態を例示する模式的平面図である。
図１１に表したように、表示装置１２は、映像情報を含む３つの光束１１２（第１光束１１２ａ、第２光束１１２ｂ及び第３光束１１２ｃ）を観視者に向けて投影する。

そして、この場合も、観視者１００の位置における複数の光束１１２どうしの間隔（光束間隔Ｗｘｓ）は、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも広く、観視者１００の位置における複数の光束１１２の幅（第１投影領域幅Ｗｘａ、第２投影領域幅Ｗｘｂ及び第３投影領域幅Ｗｘｃ）の少なくともいずれかは、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも狭い。なお、本具体例では、第２投影領域１１４ｂと第３投影領域１１４ｃとの間に第１投影領域１１４ａが配置される。

これにより、実質的に、観視者１００に両目で表示を見させることがなく、観視者１００に片目で表示を見させる。観視者１００の一方の片目１０１が、光束１１２の投影領域から外れ、観視者１００が表示を見失いそうになった時に、観視者１００の他方の片目１０２が別の投影領域に入ることで、観視者１００は他方の片目１０２で表示を見ることができ、観視者１００が表示を見失うことをさらに効果的に抑制できる。このように、表示装置１２によれば、観視する目が光束の投影領域から外れ難くでき、見易い単眼方式の表示が呈示できる。

光束１１２を３つ設けることで、観視者１００が表示を見失うことをより効率的に抑制できる。すなわち、光束１１２が３つ設けられる場合において、３つの光束１１２のうちの中央の第１光束１１２ａの第１投影領域１１４ａに、初期の設定状態として、観視者１００の所望の目（例えば優位眼）を配置すれば、頭部１０５が左右のどちらの方向に移動した場合にも、左右方向に配置された第２投影領域１１４ｂまたは第３投影領域１１４ｃに片目（一方の片目１０１または他方の片目１０２）を入れることができ、観視する目が光束の投影領域からより外れ難い。

なお、３つの光束１１２のうちで中央に配置される第１光束１１２ａの幅（第１投影領域幅Ｗｘａ）は、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも狭く設定されることが望ましい。すなわち、光束１１２が３つ設けられる場合において、３つの光束１１２のうちの中央の第１光束１１２ａの第１投影領域１１４ａの第１投影領域幅Ｗｘａを、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも狭く設定することで、初期状態において、観視者１００は表示を片目で観視できる。

なお、このように、３つ以上の光束１１２を用いる場合には、例えば、１次光束１１２ｏから第１光束１１２ａ及び第２光束１１２ｂを生成した後、第１光束１１２ａ及び第２光束１１２ｂのいずれかの光路上に、例えばさらに別の分割素子を配置することで、第１光束１１２ａ及び第２光束１１２ｂのいずれかを２つに分割することができ、これにより、３つ以上の光束１１２を形成することができる。

図１２は、第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。
図１２に表したように、本実施形態に係る別の表示装置１３においては、映像投影部１１５の構成が表示装置１０とは異なる。すなわち、映像投影部１１５に含まれる分割素子１２８ａが透過型であり、１次光束１１２ｏが分割素子１２８ａの一方の主面に入射し、一方の主面に対向する他方の主面から出射する。

分割素子１２８ａは、互いに非平行に配置された複数の界面を含む。この複数の界面の少なくともいずれかは、透過性と反射性とを有する界面であり、この複数の界面が、非平行に配置されることで、これらの複数の界面を通過する１次光束１１２ｏを複数の光束１１２に分割することができる。

本具体例では、光源１２１から出射した光は、映像形成部１１０を経て、映像情報を含む１次光束１１２ｏとなる。１次光束１１２ｏは、画像出射側レンズ１２４に入射し、その後、アパーチャ１２５ｂ及びアパーチャ出射側レンズ１２４ａを経て、分割素子１２８ａに入射する。そして、分割素子１２８ａによって、複数の光束１１２が生成される。

このように透過型の分割素子１２８を有する表示装置１３によっても、観視する目が光束の投影領域から外れ難くでき、見易い単眼方式の表示が呈示できる。

図１３は、第１の実施形態に係る別の表示装置の分割素子を例示する模式図である。
図１３（ａ）に表したように、表示装置１３の分割素子１２８ａは、第１透過反射素子３１０と、第２透過反射素子３２０と、を有する。第１透過反射素子３１０は、第１三角柱素子３１１と第２三角柱素子３１２とを有す。第１三角柱素子３１１の斜面は、透過性と反射性とを有する第１透過反射膜３１１ｔを有する。第１三角柱素子３１１の第１透過反射膜３１１ｔが、第２三角柱素子３１２の斜面と対向するように、第１三角柱素子３１１と第２三角柱素子３１２とが配置される。

第２透過反射素子３２０は、第３三角柱素子３１３と第４三角柱素子３１４とを有す。第３三角柱素子３１３の斜面は、透過性と反射性とを有する第２透過反射膜３１３ｔを有する。第３三角柱素子３１３の第２透過反射膜３１３ｔが、第４三角柱素子３１４の斜面と対向するように、第３三角柱素子３１３と第４三角柱素子３１４とが配置される。

そして第１透過反射膜３１１ｔと第２透過反射膜３１３ｔとが互いに非平行になるように、第１透過反射素子３１０と第２透過反射素子３２０とが配置される。

第１透過反射膜３１１ｔ及び第２透過反射膜３１３ｔには、金属や誘電体の薄膜が用いられ、例えば、第１三角柱素子３１１及び第３三角柱素子３１３の斜面に、蒸着やスパッタなどの手法によって金属や誘電体の薄膜を形成することで第１透過反射膜３１１ｔ及び第２透過反射膜３１３ｔは形成される。

図１３（ｂ）に表したように、分割素子１２８ａの第１三角柱素子３１１の底面に、１次光束１１２が入射すると、１次光束１１２ｏのうちの一部の光は、第１透過反射膜３１１ｔ及び第２透過反射膜３１３ｔを透過して、第１光束１１２ａとなって、分割素子１２８ａから出射する。そして、１次光束１１２ｏのうちの別の一部の光は、第２透過反射膜３１３ｔで反射し、第４三角柱素子３１４及び第２三角柱素子３１２を経て第１透過反射膜３１１ｔに至り、第１透過反射膜３１１ｔで反射して、第２光束１１２ｂとなって、分割素子１２８ａから出射する。このようにして、分割素子１２８ａを用いることで、１次光束１１２ｏは、第１光束１１２ａと第２光束１１２ｂとに分割される。

図１３（ｃ）に表したように、表示装置１３に用いることができる別の分割素子１２８ｂは、第１三角柱素子３１１と、第３三角柱素子３１３と、第５三角柱素子３１５と、を有す。第１三角柱素子３１１の斜面は、透過性と反射性とを有する第１透過反射膜３１１ｔを有する。第３三角柱素子３１３の斜面は、透過性と反射性とを有する第２透過反射膜３１３ｔを有する。第１三角柱素子３１１の斜面と、第３三角柱素子３１３の斜面と、は互いに非平行であり、第１透過反射膜３１１ｔと第２透過反射膜３１３ｔとが非平行になるように、第１三角柱素子３１１と第３三角柱素子３１３とが配置される。第５三角柱素子３１５は、第１三角柱素子３１１の斜面に平行な斜面と、第３三角柱素子３１３の斜面に平行な斜面とを有する。そして、第１三角柱素子３１１と第３三角柱素子３１３との間に、第５三角柱素子３１５が配置される。

図１３（ｄ）に表したように、分割素子１２８ｂの第１三角柱素子３１１の底面に、１次光束１１２が入射すると、１次光束１１２ｏのうちの一部の光は、第１透過反射膜３１１ｔ及び第２透過反射膜３１３ｔを透過して、第１光束１１２ａとなって、分割素子１２８ｂから出射する。そして、１次光束１１２ｏのうちの別の一部の光は、第２透過反射膜３１３ｔで反射し、第５三角柱素子３１５を経て第１透過反射膜３１１ｔに至り、第１透過反射膜３１１ｔで反射して、第２光束１１２ｂとなって、分割素子１２８ｂから出射する。このようにして、分割素子１２８ｂを用いることで、１次光束１１２ｏは、第１光束１１２ａと第２光束１１２ｂとに分割される。

このように、分割素子１２８ａ及び１２８ｂは、１次光束１１２ｏを反射する反射面（例えば第２透過反射膜３１３ｔ）と、この反射面に対して非平行に配置され、１次光束１１２ｏに対して透過性と反射性とを有する透過反射面（例えば第１透過反射膜３１１ｔ）と、を有する。
なお、上記の第１三角柱素子３１１、第２三角柱素子３１２、第３三角柱素子３１３、第４三角柱素子３１４及び第５三角柱素子３１５の屈折率は同じでも良く、また、互いに異なっていても良い。

図１４は、第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。
図１４に表したように、本実施形態に係る別の表示装置１３ａにおいては、映像投影部１１５の制御素子１２９としてレンチキュラー板１２５ｌが用いられる。このレンチキュラー板１２５ｌは、透過型の分割素子１２８ａの出射側（光路上において、分割素子１２８ａの観視者１００の側）に配置されている。

本具体例では、光源１２１から出射した光は、映像形成部１１０を経て、映像情報を含む１次光束１１２ｏとなり、その後、画像出射側レンズ１２４ｂを経て、分割素子１２８ａに入射する。そして、分割素子１２８によって、複数の光束１１２が生成され、複数の光束１１２がレンチキュラー板１２５ｌに入射し、複数の光束１１２の発散角が制御され、観視者１００に向かって投影される。

このように透過型の分割素子１２８ａを有し、また、制御素子１２９としてレンチキュラー板１２５ｌを用いた表示装置１３ａによっても、観視する目が光束の投影領域から外れ難くでき、見易い単眼方式の表示が呈示できる。

図１５は、第１の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。
図１５（ａ)に表したように、本実施形態に係る別の表示装置１４においては、光源が複数設けられ、複数の映像形成部が設けられる。すなわち、既に説明した表示装置１０等においては、１つの１次光束１１２ｏを複数の光束１１２に分割するが、本具体例の表示装置１４においては、１次光束１１２ｏを分割するのではなく、光源を複数設け、光源から直接的に複数の光束１１２が生成される。

すなわち、表示装置１４の映像投影部１１５は、１つ目の光学系として、光源１２１と、テーパライトガイド１２２と、光源側レンズ１２３と、映像形成部１１０と、画像出射側レンズ１２４と、アパーチャ１２５ｂと、アパーチャ出射側レンズ１２４ａとを有す。

さらに、映像投影部１１５は、２つ目の光学系として、光源１２１ｙと、テーパライトガイド１２２ｙと、光源側レンズ１２３ｙと、映像形成部１１０ｙと、画像出射側レンズ１２４ｙと、アパーチャ１２５ｂｙと、アパーチャ出射側レンズ１２４ａｙとを有す。
なお、本具体例では、は、映像投影部１１５には、１つの出射側ミラー１２６が設けられている。
そして、映像投影部１１５の映像データ生成部１３０は、１つ目の映像形成部１１０と、２つ目の映像形成部１１０ｙとに、映像データを供給する。

図１５（ｂ）に表したように、本実施形態に係る別の表示装置１４ａにおいても、表示装置１４の映像投影部１１５は、１つ目の光学系として、光源１２１と、テーパライトガイド１２２と、光源側レンズ１２３と、画像出射側レンズ１２４と、アパーチャ１２５ｂと、アパーチャ出射側レンズ１２４ａとを有す。

さらに、映像投影部１１５は、２つ目の光学系として、光源１２１ｙと、テーパライトガイド１２２ｙと、光源側レンズ１２３ｙと、画像出射側レンズ１２４ｙと、アパーチャ１２５ｂｙと、アパーチャ出射側レンズ１２４ａｙとを有す。

そして、光源側レンズ１２３と画像出射側レンズ１２４との間、及び、光源側レンズ１２３ｙと画像出射側レンズ１２４ｙとの間に映像形成部１１０が設けられている。すなわち、映像形成部１１０が、１つ目の光学系と、２つ目の光学系と、で兼用されており、映像形成部１１０の２つの領域を２つの光束が通過し、２つの光束１１２となる。このように、映像形成部１１０は、映像投影部１１５に少なくとも１つ設けられれば良い。

このような構成を有する表示装置１４及び１４ａによっても、映像情報を含む複数の光束１１２を観視者１００に向けて投影することができ、１つ目の光学系と、２つ目の光学系と、の例えば光学軸の設定により、観視者１００の位置１００ｐにおける複数の光束１１２どうしの間隔（光束間隔Ｗｘｓ）を、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも広く、観視者１００の位置１００ｐにおける複数の光束１１２の幅（例えば第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂ）の少なくともいずれかを、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも狭く設定することができ、これにより、観視する目が光束の投影領域から外れ難くでき、見易い単眼方式の表示が呈示できる。

（第２の実施の形態）
図１６は、第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。
図１６に表したように、本実施形態に係る表示装置２０は、複数の光束１１２に基づいた像を形成する像形成部７１５をさらに含む。すなわち、像形成部７１５は、例えば、映像投影部１１５に含まれる。

像形成部７１５は、光束１１２を反射して像を形成できれば良く、透光性と反射性とを有している透明なガラス板や、透明な樹脂板などを用いることができ、さらには、透光性がなく、実質的に反射性を有するいわゆるミラーであっても良い。

これにより、表示装置２０の像形成部７１５で形成された像を観視者は片目で観視でき、奥行き感や立体感が増強され、高臨場感の表示を提供できる。表示装置２０をゲームなどのアミューズメント用途に応用した場合に、特にその効果が効果的に発揮される。

そして、この場合も、観視者１００の位置１００ｐにおける複数の光束１１２どうしの間隔（光束間隔Ｗｘｓ）を、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも広く、観視者１００の位置１００ｐにおける複数の光束１１２の幅（例えば第１投影領域幅Ｗｘａ及び第２投影領域幅Ｗｘｂ）の少なくともいずれかを、観視者１００の両目の間隔Ｗｘｅよりも狭く設定することができ、これにより、観視する目が光束の投影領域から外れ難くでき、見易い単眼方式の表示が呈示できる。

このように、映像投影部１１５は、複数の光束１１２を反射して複数の光束１１２に基づいた像を形成する像形成部７１５をさらに含むことができる。そして、複数の光束１１２の光路上における像形成部７１５と観視者１００の目との距離は２１．７ｃｍ以上とされる。これにより、観視者１００が知覚する奥行き感が増強され、また、表示オブジェクト１８０を所望の奥行き位置に知覚させることができる。

（第３の実施の形態）
図１７は、第３の実施形態に係る表示方法を例示するフローチャート図である。
すなわち、同図（ａ）は表示方法のフローチャート図であり、同図（ｂ）は表示方法の具体例を示すフローチャート図である。
図１７（ａ）に表したように、本実施形態に係る表示方法においては、映像情報を含み、互いの間隔が両目の間隔Ｗｘｅよりも広く、幅が両目の間隔Ｗｘｅよりも狭い複数の光束１１２を観視者１００に向けて投影する（ステップＳ１０１）。
これにより、観視者１００は、片目で表示を見ることができ、そのときに、観視する目が光束の投影領域から外れ難くでき、見易い単眼方式の表示が呈示できる。

この時、まず、映像情報を含む１次光束１１２ｏを生成し、その後、その１次光束１１２ｏを複数に分割する方法を採用できる。
すなわち、図１７（ｂ）に表したように、まず、映像情報を含む１次光束１１２ｏを生成する（ステップＳ１１０）。
そして、１次光束１１２ｏを複数に分割し、映像情報を含む複数の光束１１２を生成し、複数の光束１１２の間隔が両目の間隔Ｗｘｅよりも広く、複数の光束１１２の幅が両目の間隔Ｗｘｅよりも狭く制御して、複数の光束１１２を観視者１００に向けて投影する（ステップＳ１２０）。
１次光束１１２ｏの分割には、例えば既に説明した分割素子１２８、１２８ａ及び１２８ｂを用いることができる。このように、１次光束１１２ｏを分割して複数の光束１１２を生成することで、光学系が簡略化され、装置が小型化できる。この方法によっても、観視する目が光束の投影領域から外れ難くでき、見易い単眼方式の表示が呈示できる。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、表示装置を構成する映像投影部、映像データ生成部、映像形成部、投影部、１次光束生成部、分割投影部、制御素子、分割素子等の各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した表示装置及び表示方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置及び表示方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

１０、１０ａ、１０ｂ、１１、１２、１３、１３ａ、１４、１４ａ、２０…表示装置、 １００…観視者、 １００ｐ…観視者の位置、 １０１、１０２…片目、 １０５…頭部、 １１０、１１０ｙ…映像形成部、 １１２…光束、 １１２ａ…第１光束、 １１２ｂ…第２光束、 １１２ｃ…第３光束、 １１２ｏ…１次光束、 １１４ａ…第１投影領域、 １１４ｂ…第２投影領域、 １１４ｃ…第３投影領域、 １１５…映像投影部、 １２０…投影部、 １２１、１２１ｙ…光源、 １２２、１２２ｙ…テーパライトガイド、 １２３、１２３ｙ…光源側レンズ、 １２４…画像出射側レンズ、 １２４、１２４ｂ、１２４ｂｙ…画像出射側レンズ、 １２４ａ、１２４ａｙ…アパーチャ出射側レンズ、 １２５ｂ、１２５ｂｙ…アパーチャ、 １２５ｌ…レンチキュラー板、 １２６…出射側ミラー、 １２７ 光路変化用ミラー、 １２８、１２８ａ、１２８ｂ…分割素子、 １２８ｉ…像形成面、 １２８ｒ…反射面、 １２８ｒａ…反射板、 １２８ｔ…透過反射面、 １２８ｔａ…透過反射板、 １２９…制御素子、 １３０…映像データ生成部、 １４０…１次光束生成部、 １４１…分割投影部、 １８０…表示オブジェクト、 １８１…像、 １８１ｐ…像形成位置、 ３１０…第１透過反射素子、 ３１１、３１２、３１３、３１４、３１５…第１〜第５三角柱素子、 ３１１ｔ…第１透過反射膜、 ３１３ｔ…第２透過反射膜、 ３２０…第２透過反射素子、 ７１０…フロントガラス、 ７１２…反射面、 ７１５…像形成部、 ７２０…ダッシュボード、 ７３０…車両（移動体）、 ｎ…媒体屈折率、 ｒ…曲率半径、 Ｗｘａ…第１投影領域幅、 Ｗｘｂ…第２投影領域幅、 Ｗｘｃ…第３投影領域幅、 Ｗｘｅ…両目の間隔、 Ｗｘｓ…光束間隔、 Ｗｘｓｃ…光束中心間距離、 ｘ_ＩＰ…入射位置距離、 α…出射角度差、 θ１…傾斜角、 θｉ…入射角、 θｊａ、θｊｂ…第１及び第２出射角、 θｒ…法線角

Claims (5)

1. 映像情報を含む複数の光束を観視者に向けて投影する表示装置であって、
   前記観視者の位置における前記複数の光束どうしの間隔は、前記観視者の両目の間隔よりも広く、前記観視者の位置における前記複数の光束の幅の少なくともいずれかは、前記観視者の両目の間隔よりも狭いことを特徴とする表示装置。
2. 映像情報を含む１次光束を生成する１次光束生成部と、
   前記１次光束を前記複数の光束に分割する分割素子を有し、前記複数の光束どうしの前記間隔と、前記複数の光束の前記幅と、を制御する分割投影部と、
   を有する映像投影部を備え、
   前記分割素子は、
   前記１次光束を反射する反射面と、
   前記反射面に対して非平行に配置され、前記１次光束に対して透過性と反射性とを有する透過反射面と、
   を有することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記分割投影部は、前記複数の光束の幅を制御する制御素子をさらに有し、
   前記複数の光束の光路上において、前記制御素子の位置と前記観視者の位置とは光学的に共役の関係にあることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
4. 前記映像投影部は、前記複数の光束を反射して前記複数の光束に基づいた像を形成する像形成部をさらに含み、
   前記複数の光束の光路上における前記像形成部と前記観視者の目との距離は２１．７ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の表示装置。
5. 映像情報を含み、互いの間隔が両目の間隔よりも広く、幅が両目の間隔よりも狭い複数の光束を観視者に向けて投影することを特徴とする表示方法。

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