JP2011133508A - Scanned type display-device optical system, three-dimensional display device and head-up display device - Google Patents

Scanned type display-device optical system, three-dimensional display device and head-up display device Download PDF

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俊文 三橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To display a three-dimensional image at an intended display distance, at an optimum condition, and with a simple and inexpensive configuration. <P>SOLUTION: The scanned type display-device optical system 10 includes a two-dimensional image forming element 11, a first condenser lens 12, a diaphragm 13, a second condenser lens 14, a one-dimensional scanner 15, a third condenser lens 16 and a diffuser 17. For the two-dimensional image forming element 11, a display device using a liquid crystal display, an organic EL display, or a digital micromirror device or the like can be used. An input parallactic image is switched at a high speed and displayed at time division. The one-dimensional scanner 15, by performing scan linked to the operation of the two-dimensional image forming element 11, projects the image of the two-dimensional image forming element 11 on the diffuser 17, and displays the parallactic image on the eyeballs 21L and 21R of an observer 20. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、走査型表示装置光学系、立体表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置に係り、特に簡単な構成で立体表示可能な走査型表示装置光学系、この光学系を用いた立体表示装置及びこの立体表示装置使用したヘッドアップディスプレイ(HUD)装置に関する。   The present invention relates to a scanning display device optical system, a stereoscopic display device, and a head-up display device, and more particularly to a scanning display device optical system capable of stereoscopic display with a simple configuration, a stereoscopic display device using the optical system, and the stereoscopic display device. The present invention relates to a head-up display (HUD) device using a display device.

従来、立体表示装置として、左右眼にdisparity(不均衡、不釣合い)のある画像を提示して立体感を得るステレオ表示は様々な表示法で実現されてきた(例えば特許文献1参照)。また、もっとも単純には2枚の航空写真を裸眼あるいは簡単な装置によって観察して地図を作成することも行われてきた。   Conventionally, as a stereoscopic display device, a stereoscopic display that obtains a stereoscopic effect by presenting an image having disparity (imbalance, unbalance) between the left and right eyes has been realized by various display methods (see, for example, Patent Document 1). Most simply, two aerial photographs have been observed with the naked eye or with a simple device to create a map.

また、近年、より現実感のある立体画像を得るために、左右眼2眼用の画像ではなくてインテグラルディスプレイや多眼の画像を使用したものがあり(特許文献2参照)、更に超多眼方式と称される画像数を128とした立体ディスプレイも提案されている(特許文献3参照)。この超多眼方式の立体画像表示は、実際の物体が発する光を角度単位でサンプリングして得られる多数の光線群を空間に再現し、左右眼のそれぞれの瞳孔に2つ以上の視差画像が入射するような細かいピッチで多視点画像を表示するものである。これにより水平方向の滑らかな運動視差と眼精疲労の生じない3次元カラー動画表示を実現できる。   In recent years, in order to obtain a more realistic stereoscopic image, there is an image using an integral display or a multi-view image instead of a left-and-right two-view image (see Patent Document 2). A stereoscopic display with 128 images called an eye system has also been proposed (see Patent Document 3). In this super multi-view stereoscopic image display, a large number of ray groups obtained by sampling light emitted from an actual object in an angular unit are reproduced in space, and two or more parallax images are displayed in each pupil of the left and right eyes. A multi-viewpoint image is displayed at a fine pitch so as to be incident. As a result, it is possible to realize a three-dimensional color moving image display in which horizontal motion parallax and eye strain do not occur.

また、ホログラムで立体画像を表示するに際して、DMDデバイスと、複数個のシリンダーレンズと、縦方向拡散板とを使用した立体表示装置が開示されている(非特許文献1)。   Also, a stereoscopic display device using a DMD device, a plurality of cylinder lenses, and a vertical diffusion plate when displaying a stereoscopic image with a hologram is disclosed (Non-patent Document 1).

一方、例えば前方視界支援装置として赤外線カメラを介して車室内のヘッドアップディスプレイ(以下、HUDと略称する)装置によって表示する夜間運転視界支援装置(ナイトビジョン)も知られている(特許文献4参照)。   On the other hand, for example, a night driving vision support device (night vision) that displays with a head-up display (hereinafter abbreviated as HUD) device in a vehicle interior via an infrared camera as a forward vision support device is also known (see Patent Document 4). ).

特許3851887公報Japanese Patent No. 3851887 特開2001−42257号公報JP 2001-42257 A 特開2007−309975号公報JP 2007-309975 A 特許3855439号公報Japanese Patent No. 3855439

Applied Optics 10 June 2009 /Vol.48,No.17/3255-3260Applied Optics 10 June 2009 /Vol.48,No.17/3255-3260

しかしながら、従来の超多眼方式を利用した立体表示装置では、それぞれの画像に2次元表示装置が1台ずつ必要となる(例えば128台)ため、立体表示装置が大きくなり、コストも嵩むという問題があった。また、超多眼、あるいはインテグラルディスプレイでは、視差が付く角度が決まっている、つまり提示しようとしている物体の距離に限界があるなどの問題もあった。   However, in the conventional stereoscopic display device using the super multi-view system, one two-dimensional display device is required for each image (for example, 128), so that the stereoscopic display device becomes large and the cost increases. was there. In addition, the super multi-view or integral display has a problem that the angle at which the parallax is given is determined, that is, the distance of the object to be presented is limited.

そのため、例えば車両などの移動体にHUD表示装置を装着し、ドライバーに障害物の画像を現実の風景に重ね合わせて表示した場合に、障害物の距離が現実の距離とずれて表示されてしまい、ドライバーが障害物との距離感を正確に把握できない問題もあった。更に、ホログラムを使用する場合には画像データの作成に手間がかかるという問題があった。   For this reason, for example, when a HUD display device is mounted on a moving body such as a vehicle and an image of an obstacle is superimposed on a real scene and displayed on a driver, the distance of the obstacle is displayed with a deviation from the actual distance. There was also a problem that the driver could not accurately grasp the distance to the obstacle. Further, when using a hologram, there is a problem that it takes time to create image data.

そこで、本発明では、画像データの作成が容易であり、且つ、簡単な構成で立体画像を意図する提示距離に最適に表示を行える走査型表示装置光学系、立体表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置を安価に提供することを目的とする。   Therefore, in the present invention, there is provided a scanning display device optical system, a stereoscopic display device, and a head-up display device capable of easily creating image data and capable of optimally displaying a stereoscopic image with a simple configuration at an intended presentation distance. The purpose is to provide it at low cost.

請求項1の発明は、複数組の視差画像を時間的に分割して表示する2次元画像形成素子と、前記2次元画像形成素子の下流に配置された第1集光レンズと、前記2次元画像形成素子の前記第1集光レンズの焦点位置に配置された絞りと、前記絞りの下流に配置された第2集光レンズと、前記第2集光レンズの下流に配置され、前記時分割された視差画像を所定の振り幅及びタイミングでライン走査する1次元スキャナと、前記1次元スキャナの下流に配置された第3集光レンズと、前記第3集光レンズと光学的に共役な位置に配置されるとともに略垂直方向だけ光を拡散する拡散板と、を備えることを特徴とする走査型表示装置光学系である。   The invention according to claim 1 is a two-dimensional image forming element that displays a plurality of sets of parallax images divided in time, a first condenser lens disposed downstream of the two-dimensional image forming element, and the two-dimensional A diaphragm arranged at a focal position of the first condenser lens of the image forming element, a second condenser lens arranged downstream of the diaphragm, and arranged downstream of the second condenser lens, the time division A one-dimensional scanner for scanning the parallax image with a predetermined amplitude and timing, a third condenser lens arranged downstream of the one-dimensional scanner, and a position optically conjugate with the third condenser lens And a diffusing plate that diffuses light only in a substantially vertical direction.

請求項2の発明は、請求項1に記載された走査型表示装置光学系と、所定タイミングで前記2次元画像形成素子に表示させる複数の視差画像を発生する視差画像発生手段と、前記視差画像に基づいて前記2次元画像形成素子を駆動する画像形成素子駆動手段と、前記1次元スキャナを駆動するスキャナ駆動手段と、前記視差画像発生手段の視差画像発生タイミングに基づいて前記スキャナ駆動手段の駆動制御を行うスキャナ駆動制御手段と、を備えることを特徴とする立体表示装置である。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a scanning display device optical system according to the first aspect, a parallax image generating means for generating a plurality of parallax images to be displayed on the two-dimensional image forming element at a predetermined timing, and the parallax image The image forming element driving means for driving the two-dimensional image forming element based on the above, the scanner driving means for driving the one-dimensional scanner, and the driving of the scanner driving means based on the parallax image generation timing of the parallax image generating means And a scanner driving control means for performing control.

請求項3の発明は、請求項3に記載のである立体表示装置において、観察者の眼球の位置情報及び視線情報の少なくとも一方を含む眼球情報を取得する眼球情報取得手段を備え、前記スキャナ駆動制御手段は、前記眼球情報に基づいて前記スキャナ駆動手段を駆動することを特徴とする。   A third aspect of the present invention is the stereoscopic display device according to the third aspect, further comprising eyeball information acquisition means for acquiring eyeball information including at least one of position information and line-of-sight information of an observer's eyeball, and the scanner drive control The means drives the scanner driving means based on the eyeball information.

請求項4の発明は、請求項2又は請求項3に記載された立体表示装置を備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a head-up display device comprising the stereoscopic display device according to the second or third aspect.

請求項5の発明は、請求項4に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、移動体のフロントウインドウスクリーンに前記拡散板の画像を反射させて移動体のオペレータに立体画像を表示することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the head-up display device according to the fourth aspect, a stereoscopic image is displayed on the operator of the moving body by reflecting the image of the diffusion plate on the front window screen of the moving body. .

本発明に係る走査型表示装置光学系及び立体表示装置によれば、1台の2次元ディスプレイと、標準的な1次元スキャナを使用するだけで立体表示を行えるので、画像データを簡単に作成でき、且つ簡易な構成で低コストなものとすることができる。   According to the scanning display device optical system and the stereoscopic display device according to the present invention, it is possible to perform stereoscopic display only by using one two-dimensional display and a standard one-dimensional scanner, so that image data can be easily created. And it can be made low-cost by a simple structure.

また、本発明に係る立体表示装置によれば、取得した眼球情報に基づいて1次元スキャナの駆動を制御して立体像を眼球の状態に適正なものとして表示できるので、意図した距離及び位置に高い現実感の立体像を表示することができる。   Further, according to the stereoscopic display device according to the present invention, since the stereoscopic image can be displayed as appropriate for the state of the eyeball by controlling the driving of the one-dimensional scanner based on the acquired eyeball information, it is possible to display the stereoscopic image at the intended distance and position. A highly realistic stereoscopic image can be displayed.

更に、本発明に係るヘッドアップディスプレイによれば、夜間オペレータに対して例えば障害物等を指摘する立体画像を正しい距離感を備えた状態で現実の風景に重ね合わせて表示することができオペレータは障害物との距離感を正確に把握することができる。   Furthermore, according to the head-up display according to the present invention, the operator can superimpose and display a stereoscopic image indicating an obstacle or the like on the night scene with a correct sense of distance on the actual landscape. A sense of distance to the obstacle can be accurately grasped.

実施例に係る走査型表示装置光学系を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the scanning display apparatus optical system which concerns on an Example. 走査型表示装置光学系における立体視の原理を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the principle of the stereoscopic vision in a scanning display apparatus optical system. 走査型表示装置光学系における立体視の原理を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the principle of the stereoscopic vision in a scanning display apparatus optical system. 実施例に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the head-up display apparatus which concerns on an Example. 実施例に係るヘッドアップディスプレイ装置の制御系を示すブロック図である。を示す模式図である。It is a block diagram which shows the control system of the head up display apparatus which concerns on an Example. It is a schematic diagram which shows. 実施例に係るヘッドアップディスプレイ装置の変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the modification of the head-up display apparatus which concerns on an Example. ヘッドアップディスプレイ装置の使用状態における画像を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the image in the use condition of a head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置で表示される測量ポイントマーカーを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the survey point marker displayed with a head-up display apparatus.

本発明に係る走査型表示装置光学系は、複数組の視差画像を時間的に分割して表示する2次元画像形成素子と、前記2次元画像形成素子の下流に配置された第1集光レンズと、前記2次元画像形成素子の前記第1集光レンズの焦点位置に配置された絞りと、前記絞りの下流に配置された第2集光レンズと、前記第2集光レンズの下流に配置され、前記時分割された視差画像を所定の振り幅及びタイミングでライン走査する1次元スキャナと、前記1次元スキャナの下流に配置された第3集光レンズと、前記第3集光レンズと光学的に共役な位置に配置されるとともに略垂直方向だけ光を拡散する拡散板と、を備えるものである。   The scanning display device optical system according to the present invention includes a two-dimensional image forming element that displays a plurality of sets of parallax images divided in time, and a first condenser lens disposed downstream of the two-dimensional image forming element. A diaphragm disposed at a focal position of the first condenser lens of the two-dimensional image forming element, a second condenser lens disposed downstream of the diaphragm, and disposed downstream of the second condenser lens. A one-dimensional scanner that scans the time-divided parallax image with a predetermined swing width and timing, a third condenser lens disposed downstream of the one-dimensional scanner, the third condenser lens, and the optical system. And a diffusion plate that is disposed at a conjugate position and diffuses light only in a substantially vertical direction.

本例において2次元表示装置としては有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイ、デジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いた表示装置を採用することができ、これらの2次元表示装置からの光は、第1集光レンズ、絞り、第2集光レンズを経て1次元スキャナに導かれ、第3集光レンズを介して、垂直方向のみ光が拡散する拡散板に投影される。   In this example, a display device using an organic EL display, a liquid crystal display, a digital micromirror device, or the like can be adopted as the two-dimensional display device, and the light from these two-dimensional display devices is a first condensing light. The light is guided to a one-dimensional scanner through a lens, a diaphragm, and a second condenser lens, and is projected through a third condenser lens onto a diffusion plate that diffuses light only in the vertical direction.

本例では、2次元表示装置に表示すべき立体画像の視差画像を時分割して表示することにより、立体画像を表示することができ、立体画像データをホログラムデータに比べて容易に作成することができる。   In this example, a stereoscopic image can be displayed by displaying a parallax image of a stereoscopic image to be displayed on the two-dimensional display device in a time-sharing manner, and the stereoscopic image data can be easily created compared to the hologram data. Can do.

また、本発明に係る立体表示装置は前記走査型表示装置光学系と、所定タイミングで前記2次元画像形成素子に表示させる複数の視差画像を発生する視差画像発生手段と、前記視差画像に基づいて前記2次元画像形成素子を駆動する画像形成素子駆動手段と、前記1次元スキャナを駆動するスキャナ駆動手段と、前記視差画像発生手段の視差画像発生タイミングに基づいて前記スキャナ駆動手段の駆動制御を行うスキャナ駆動制御手段と、を備える。   The stereoscopic display device according to the present invention is based on the scanning display device optical system, parallax image generation means for generating a plurality of parallax images to be displayed on the two-dimensional image forming element at a predetermined timing, and the parallax image. Drive control of the scanner driving means is performed based on the parallax image generation timing of the image forming element driving means for driving the two-dimensional image forming element, the scanner driving means for driving the one-dimensional scanner, and the parallax image generating means. Scanner drive control means.

本例によれば、視差画像発生手段からの視差画像は画像形成素子駆動手段に駆動される2次元画像形成素子で表示され、スキャナ駆動手段で駆動される1次元スキャナでスキャンされる。このとき、スキャナ駆動手段はスキャナ駆動制御手段で前記視差画像の発生タイミングに基づいて駆動が制御され、スキャンされた画像は所定タイミングで拡散板に投影され、観察者に適正な視差画像を視認させることができる。   According to this example, the parallax image from the parallax image generating unit is displayed by the two-dimensional image forming element driven by the image forming element driving unit, and scanned by the one-dimensional scanner driven by the scanner driving unit. At this time, the scanner drive unit is controlled by the scanner drive control unit based on the generation timing of the parallax image, and the scanned image is projected onto the diffusion plate at a predetermined timing to allow the observer to visually recognize an appropriate parallax image. be able to.

また、本発明に係る立体表示装置は、観察者の眼球の位置情報及び視線情報の少なくとも一方を含む眼球情報を取得する眼球情報取得手段を備え、前記スキャナ駆動制御手段は、前記眼球情報に基づいて前記スキャナ駆動手段を駆動する。   The stereoscopic display device according to the present invention further includes eyeball information acquisition means for acquiring eyeball information including at least one of position information and line-of-sight information of the eyeball of the observer, and the scanner drive control means is based on the eyeball information. To drive the scanner driving means.

本例によれば、取得した眼球情報に基づいて1次元スキャナの駆動を制御するので、立体表示装置の観察者の姿勢、視線の状態にあわせた最適な立体画像を表示することができる。   According to this example, since the driving of the one-dimensional scanner is controlled based on the acquired eyeball information, it is possible to display an optimal stereoscopic image in accordance with the observer's posture and line-of-sight state of the stereoscopic display device.

また、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、立体表示装置を備えるものである。本例によれば、車両などの移動体に立体表示装置を装着してヘッドアップディスプレイ装置を構成し、移動体の操作者に、計器情報や夜間における障害物の画像を表示でき、この際障害物などの物体の立体画像を現実の距離に合致した正確な距離感で表示でき、操作者に障害物を正確に把握させることができる。   The head-up display device according to the present invention includes a stereoscopic display device. According to this example, a 3D display device is mounted on a moving body such as a vehicle to form a head-up display device, and instrument information and an image of an obstacle at night can be displayed to the operator of the moving body. A stereoscopic image of an object such as an object can be displayed with an accurate sense of distance that matches the actual distance, and the operator can accurately grasp an obstacle.

また、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、移動体のフロントウインドウスクリーンに前記拡散板の画像を反射させて移動体のオペレータに表示するものである。本例によれば、車両などの移動体のフロントシールドスクリーンに計器の表示や夜間における障害物の画像をフロントシールドスクリーンから視認される現実の風景に重ね合わせて表示でき操作者は視線を動かすことなく計器、夜間の障害物の映像を立体的に視認することができる。   In the head-up display device according to the present invention, the image of the diffusion plate is reflected on the front window screen of the moving body and displayed to the operator of the moving body. According to this example, the display of instruments and images of obstacles at night can be displayed on the front shield screen of a moving object such as a vehicle superimposed on the actual scenery viewed from the front shield screen, and the operator can move his / her line of sight It is possible to view the image of the instrument and the obstacle at night in three dimensions.

以下実施例に係る画像形成装置について説明する。図1は実施例に係るヘッドアップディスプレイ装置に使用される走査型表示装置光学系を示すものであり、(a)は平面模式図、(b)は(a)中B方向からの模式図、図2及び図3は走査型表示装置光学系における立体視の原理を示す模式図である。   The image forming apparatus according to the embodiment will be described below. 1A and 1B show a scanning display device optical system used in a head-up display device according to an embodiment. FIG. 1A is a schematic plan view, and FIG. 1B is a schematic view from a B direction in FIG. 2 and 3 are schematic views showing the principle of stereoscopic vision in the scanning display device optical system.

本例に係る走査型表示装置光学系10は、図1に示すように、2次元画像形成素子11と、第1集光レンズ12と、絞り13と、第2集光レンズ14と、1次元スキャナ15と、第3集光レンズ16と、拡散板17を備えて構成される。2次元画像形成素子11は液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、デジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いた表示装置を使用することができ、入力された視差画像を高速に切り換えて時分割表示する。   As shown in FIG. 1, the scanning display device optical system 10 according to the present example includes a two-dimensional image forming element 11, a first condenser lens 12, a diaphragm 13, a second condenser lens 14, and a one-dimensional element. The scanner 15, the third condenser lens 16, and the diffusion plate 17 are provided. As the two-dimensional image forming element 11, a display device using a liquid crystal display, an organic EL display, a digital micromirror device, or the like can be used, and an input parallax image is switched at high speed and displayed in a time-sharing manner.

前記第1集光レンズ12は正レンズであり、前記2次元画像形成素子11の下流側に配置されている。また、前記絞り13は、前記第1集光レンズ12の焦点位置に配置されている。更に、第2集光レンズ14は正レンズであり、前記絞り13の下流に配置されている。前記1次元スキャナ15は、前記時分割された視差画像を所定の振り幅及びタイミングでライン走査する走査鏡15aを電磁力により所定タイミングで揺動させるガルバノミラーとして構成されている。   The first condenser lens 12 is a positive lens and is disposed on the downstream side of the two-dimensional image forming element 11. The diaphragm 13 is disposed at the focal position of the first condenser lens 12. Further, the second condenser lens 14 is a positive lens and is disposed downstream of the diaphragm 13. The one-dimensional scanner 15 is configured as a galvano mirror that swings a scanning mirror 15a that scans the time-divided parallax image with a predetermined swing width and timing at a predetermined timing by electromagnetic force.

第3集光レンズ16は正レンズであり、前記絞り13の第2集光レンズ14による結像位置に焦点位置を有し、拡散板17に2次元画像形成素子11の像を投影する。そして、前記拡散板17は、前記第3集光レンズと光学的に共役な位置に配置されており、本例に係る光学系はテレセントリック光学系をなす。 The third condenser lens 16 is a positive lens, has a focal position at the image formation position by the second condenser lens 14 of the diaphragm 13, and projects the image of the two-dimensional image forming element 11 onto the diffusion plate 17. The diffusion plate 17 is disposed at a position optically conjugate with the third condenser lens, and the optical system according to this example forms a telecentric optical system.

前記拡散板17は、鉛直方向(図1(a)の紙面に垂直方向)にのみ光を拡散させ、水平方向には光を拡散させず透過させる特性を有する素子であり、例えば微細加工により形成した回折光学素子を採用することができる。
The diffusing plate 17 is an element having a characteristic of diffusing light only in the vertical direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 1A) and transmitting light in the horizontal direction without diffusing, and is formed by, for example, microfabrication. The diffractive optical element can be employed.

このような走査型表示装置光学系10において、2次元画像形成素子11に表示された画像は、第1集光レンズ12、絞り13、第2集光レンズ14を経て1次元スキャナ15に入射する。入射光は1次元スキャナ15でスキャンされて第3集光レンズ16に照射され、拡散板97に結像する。従って本例に係る走査型表示装置光学系10では、1次元スキャナ15によるスキャンは、観察者20からは左右方向になされ、2次元画像形成素子11の画素はそのまま観察者20が認識する画素となり、拡散板17に入射する光線の角度は前記1次元スキャナ15の走査鏡15aの角度で定まる。   In such a scanning display device optical system 10, an image displayed on the two-dimensional image forming element 11 enters the one-dimensional scanner 15 through the first condenser lens 12, the diaphragm 13, and the second condenser lens 14. . Incident light is scanned by the one-dimensional scanner 15 and irradiated on the third condenser lens 16 to form an image on the diffusion plate 97. Accordingly, in the scanning display device optical system 10 according to this example, scanning by the one-dimensional scanner 15 is performed in the left-right direction from the observer 20, and the pixels of the two-dimensional image forming element 11 are pixels that the observer 20 recognizes as they are. The angle of the light beam incident on the diffusion plate 17 is determined by the angle of the scanning mirror 15a of the one-dimensional scanner 15.

そして、図2に示すように、観察者20に点Aを所定の位置に表示させるには、1次元スキャナ15からの光線が左の眼球21Lと点Aを結ぶ直線LL及び右の眼球21Rと点Aを結ぶ直線LRと一致するように、2次元画像形成素子91の対応する画素を表示する。これにより、観察者20の左の眼球21L、右の眼球21Rには視差のある画像が入射され、観察者20は点Aの立体画像を認識することがきる。ここで、実際には観察者20は移動することがあり、これに対処するため、本例では、2次元画像形成素子11に各方向から観察した点Aに対応する画像を表示しつつ1次元スキャナ15をこの表示に同期してスキャンし、拡散板17の全ての位置から、点Aに向う方向から光が入射するように構成している。具体的には、点Aから拡散板17までの光線が存在するように、点Aの輝度、色、位置、1次元スキャナの角度に応じて2次元画像形成素子11に表示するのである。   Then, as shown in FIG. 2, in order for the observer 20 to display the point A at a predetermined position, a light beam from the one-dimensional scanner 15 is connected to the straight line LL connecting the left eyeball 21L and the point A and the right eyeball 21R. The corresponding pixels of the two-dimensional image forming element 91 are displayed so as to coincide with the straight line LR connecting the points A. Thereby, an image with parallax is incident on the left eyeball 21L and the right eyeball 21R of the observer 20, and the observer 20 can recognize the stereoscopic image of the point A. Here, the observer 20 may actually move, and in order to cope with this, in this example, the two-dimensional image forming element 11 displays a one-dimensional image corresponding to the point A observed from each direction. The scanner 15 is scanned in synchronization with this display, and light is incident from all the positions of the diffuser plate 17 in the direction toward the point A. Specifically, the light is displayed on the two-dimensional image forming element 11 in accordance with the luminance, color, position, and angle of the one-dimensional scanner so that a light beam from the point A to the diffusion plate 17 exists.

以上の説明は、簡単のために1点(点A)のみ表示する場合についてのものであるが、複数の点を表示することにより立体画像を表示したり、時間的に変化する複数の点を表示して立体動画を表示したりすることができる。また、画素の発光量を調整することにより、明暗のある画像を表示することができる他、2次元画像形成素子11をカラー表示のものとすればカラー立体表示を行うことができる。これにより、矢印等の記号その他の模様や、立体的な物体とすることができ、これらのときには、模様や物体に対応した画像が左右の眼球21L,21Rに入射するよう1次元スキャナ15の角度に応じて、2次元画像形成素子11を表示させるようにする。   The above description is for the case where only one point (point A) is displayed for the sake of simplicity. However, by displaying a plurality of points, a stereoscopic image is displayed, or a plurality of points that change over time are displayed. It is possible to display a stereoscopic video. Further, by adjusting the light emission amount of the pixel, a bright and dark image can be displayed, and if the two-dimensional image forming element 11 has a color display, a color stereoscopic display can be performed. Accordingly, symbols such as arrows and other patterns and three-dimensional objects can be obtained. In these cases, the angle of the one-dimensional scanner 15 is set so that images corresponding to the patterns and objects enter the left and right eyeballs 21L and 21R. Accordingly, the two-dimensional image forming element 11 is displayed.

ここで、ある一瞬に付いてみると、拡散板17から出る光の水平方向の角度は、一つの方向のみである。これらの光の拡散板上での空間パターンは画像パネルの空間パターンと同じである。   Here, when it comes to a certain moment, the angle of the horizontal direction of the light emitted from the diffuser plate 17 is only one direction. The spatial pattern of these light diffusion plates is the same as that of the image panel.

本実施例では、1次元スキャナ15が一方の最外角から反対の角度までスキャンして、一つの立体画像を表示し、更にそれを繰り返して立体画像を表示するので、人間の視覚特性を考慮すると、一つの画像を走査するスキャン速さは最低30Hz程度とする必要がある(なお、帰り方向の速度は高速として無視する)。本例では、1/30秒間に、前記特許文献3に示した超多眼(例えば128眼)の表示を行うとすると、2次元画像形成素子91は各方向からの画像が所定回(例えば128回)書き直される。また、立体画像が表示される方向は1次元スキャナ15の走査鏡15aの向きで定まる。   In this embodiment, the one-dimensional scanner 15 scans from one outermost angle to the opposite angle, displays one stereoscopic image, and then repeats it to display the stereoscopic image, so that human visual characteristics are considered. The scanning speed for scanning one image needs to be at least about 30 Hz (note that the speed in the return direction is ignored as a high speed). In this example, if the super multi-eye display (for example, 128 eyes) shown in Patent Document 3 is performed in 1/30 seconds, the two-dimensional image forming element 91 displays images from each direction a predetermined number of times (for example, 128). Times) rewritten. The direction in which the stereoscopic image is displayed is determined by the direction of the scanning mirror 15a of the one-dimensional scanner 15.

図3に示すように、本例に係る走査型表示装置光学系10を使用するとき、表示したい画像と観察者20との位置から、光線は、線分LAと線分LBの間にあれば良好な3次元画像を表示できることが判る。従って、1次元スキャナ15の走査鏡15aの振り角度は、1次元スキャナ15から拡散板17の中央Oにあたる光線を考慮し、水平方向の主光線が、それぞれ、画像を観察するために必要な線分LA、線分LBと同じ角度になるように振れれば良いことが判る。つまり走査鏡15aの振り角度はLa、Lbの角度の半分の角度であれば十分ということになる。   As shown in FIG. 3, when the scanning display device optical system 10 according to this example is used, the light beam is between the line segment LA and the line segment LB from the position of the image to be displayed and the observer 20. It can be seen that a good three-dimensional image can be displayed. Therefore, the swing angle of the scanning mirror 15a of the one-dimensional scanner 15 is a line required for observing the image in consideration of the light rays from the one-dimensional scanner 15 to the center O of the diffuser plate 17, respectively. It can be seen that it suffices to swing to the same angle as the segment LA and the line segment LB. That is, it is sufficient that the swing angle of the scanning mirror 15a is half the angle of La and Lb.

本実施例に係る走査型表示装置光学系10を用いて、自動車、ブルドーザー等の重機、農機具、船舶、飛行機、車両などの移動体に装着し、外部の景色、あるいは夜間の障害物などと赤外線カメラで撮影した画像、又は燃料計、走行距離などの計器のデータなどを重ね合わせて表示するヘッドアップディスプレイ装置(HUD)装置に用いることができる。図4は実施例に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す模式図、図5は実施例に係るヘッドアップディスプレイ装置の制御系を示すブロック図である。   Using the scanning display device optical system 10 according to this embodiment, it is mounted on a moving body such as an automobile, a bulldozer, etc., agricultural equipment, a ship, an airplane, a vehicle, etc. It can be used for a head-up display device (HUD) device that superimposes and displays an image photographed by a camera or data such as a fuel gauge and travel distance. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the head-up display device according to the embodiment, and FIG. 5 is a block diagram illustrating a control system of the head-up display device according to the embodiment.

本例に係るヘッドアップディスプレイ装置50は、図4に示すように、走査型表示装置光学系10の2次元画像形成素子11、第1集光レンズ12、絞り13、第2集光レンズ14を備えた走査光学系30と、第3集光レンズ31、拡散板32を備える。そして、拡散板32に投影された画像は車両のフロントシールドスクリーン33に反射して観察者20に視認される。このフロントシールドスクリーン33は、車室内側に、半透鏡、あるいはある波長のみ反射するように、反射防止膜が積層されている。なお、本例ではフロントシールドスクリーン33は、後述する眼球情報の取得のため近赤外線を透過するものとしている。また、本例に係るヘッドアップディスプレイ装置50には、観察者20である運転者の眼球21の位置、視線方向を検知する眼球情報取得手段40が配置される。この眼球情報取得手段40は、観察者20の眼球付近に近赤外線を照射する照射手段41と、近赤外光を選択的に反射するダイクロイックミラー42と、近赤外線カメラ43とを備えて構成される。ここでダイクロイックミラー42は観察者20の視線の延長上に近赤外光を近赤外線カメラ44方向に反射するよう配置される。また、照射手段41はLEDを備え、例えば940nm程度の近赤外線を照射する。   As shown in FIG. 4, the head-up display device 50 according to this example includes a two-dimensional image forming element 11, a first condenser lens 12, a diaphragm 13, and a second condenser lens 14 of the scanning display device optical system 10. The scanning optical system 30 provided, the 3rd condensing lens 31, and the diffusion plate 32 are provided. Then, the image projected on the diffusion plate 32 is reflected by the front shield screen 33 of the vehicle and visually recognized by the observer 20. The front shield screen 33 has a semi-reflector or an antireflection film laminated on the vehicle interior side so as to reflect only a certain wavelength. In this example, the front shield screen 33 transmits near-infrared rays for acquiring eyeball information described later. Further, in the head-up display device 50 according to this example, an eyeball information acquisition unit 40 that detects the position and the line-of-sight direction of the eyeball 21 of the driver who is the observer 20 is disposed. The eyeball information acquisition unit 40 includes an irradiation unit 41 that irradiates near infrared rays near the eyeball of the observer 20, a dichroic mirror 42 that selectively reflects near infrared light, and a near infrared camera 43. The Here, the dichroic mirror 42 is disposed on the extension of the line of sight of the observer 20 so as to reflect near infrared light toward the near infrared camera 44. Moreover, the irradiation means 41 is provided with LED, for example, irradiates near infrared rays of about 940 nm.

次にヘッドアップディスプレイ装置50の制御について説明する。ヘッドアップディスプレイ装置50を制御する制御系60は、図5に示すように、2次元画像形成素子11を駆動する画像形成素子駆動手段61、画像形成素子駆動手段61に視差画像を出力する視差画像発生手段62、1次元スキャナ15を駆動するスキャナ駆動手段63、前記視差画像発生手段62からのタイミング信号及び近赤外線カメラ43からの画像に基づいて観察者20の眼球の姿勢、位置などの眼球情報を出力する眼球情報出力手段64及び前記視差画像発生手段62からのタイミング信号及び前記眼球情報出力手段64からの眼球情報に基づいてスキャナ駆動手段63を制御するスキャナ制御手段65を備える。   Next, control of the head-up display device 50 will be described. As shown in FIG. 5, the control system 60 that controls the head-up display device 50 includes an image forming element driving unit 61 that drives the two-dimensional image forming element 11, and a parallax image that outputs a parallax image to the image forming element driving unit 61. Eye information such as the posture and position of the eyeball of the observer 20 based on the timing signal from the parallax image generating means 62 and the image from the near-infrared camera 43 based on the generating means 62, the scanner driving means 63 for driving the one-dimensional scanner 15, and the parallax image generating means 62. Is provided with a scanner control means 65 for controlling the scanner driving means 63 based on the timing signal from the parallax image generation means 62 and the eyeball information from the eyeball information output means 64.

これらの制御系60により1次元スキャナ15を駆動制御して、検知された眼の位置、視線方向にあわせて、1次元スキャナ15による反射方向を制御し、観察者20の視線の方向に立体画像が表示される。なお、図4中、走査光学系30において、1次元スキャナ15は、2次元画像形成素子11から紙面垂直に来る光束を紙面上方に向け反射し、反射された光束は紙面垂直方向に走査される。   The control system 60 drives and controls the one-dimensional scanner 15, controls the reflection direction by the one-dimensional scanner 15 in accordance with the detected eye position and line-of-sight direction, and stereoscopic images in the direction of the line of sight of the observer 20. Is displayed. In FIG. 4, in the scanning optical system 30, the one-dimensional scanner 15 reflects the light beam perpendicular to the paper surface from the two-dimensional image forming element 11 toward the upper surface of the paper surface, and the reflected light beam is scanned in the direction perpendicular to the paper surface. .

本実施例によれば、車両などの移動体に立体表示装置を装着してヘッドアップディスプレイ装置を構成し、移動体の操作者に計器情報や夜間における障害物の画像を表示でき、この際障害物などの物体の立体画像を現実の距離に合致した正確な距離感で表示でき、操作者に障害物を正確に把握させることができる他、車両などの移動体のフロントシールドスクリーンに計器の表示や夜間における障害物の画像をフロントシールドスクリーンから視認される現実の風景に重ね合わせて表示でき操作者は視線を動かすことなく計器、夜間の障害物の映像を立体的に視認することができる。   According to the present embodiment, a 3D display device is mounted on a moving body such as a vehicle to form a head-up display device, and instrument information and an image of an obstacle at night can be displayed to the operator of the moving body. 3D images of objects such as objects can be displayed with an accurate sense of distance that matches the actual distance, allowing the operator to accurately grasp obstacles, and displaying the instrument on the front shield screen of moving objects such as vehicles In addition, an image of an obstacle at night can be displayed superimposed on an actual scene viewed from the front shield screen, and the operator can view the image of the instrument and the obstacle at night in three dimensions without moving the line of sight.

次にヘッドアップディスプレイ装置の変形例について説明する。図6は実施例に係るヘッドアップディスプレイ装置の変形例を示す模式図である。本例に係るヘッドアップディスプレイ装置70は、移動体室内側に眼球情報取得手段80を備える他、前記実施例に係るヘッドアップディスプレイ装置50と同様の構成を備える。眼球情報取得手段80は、近赤外線カメラ81とダイクロイックミラー82とを備えている。本例では、近赤外線カメラ81は近赤外線を照射する光源を内蔵し、照射した近赤外線をダイクロイックミラー82で反射して観察者20の眼球21付近を照明する。本例に係るヘッドアップディスプレイ装置70によれば、移動体外部に部材を配置することなく、前記実施例と同様に観察者20に立体画像を表示することができる。   Next, a modified example of the head-up display device will be described. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a modification of the head-up display device according to the embodiment. The head-up display device 70 according to the present example has the same configuration as the head-up display device 50 according to the above embodiment, in addition to the eyeball information acquisition means 80 on the moving body room side. The eyeball information acquisition unit 80 includes a near-infrared camera 81 and a dichroic mirror 82. In this example, the near-infrared camera 81 has a built-in light source that emits near-infrared light, and the irradiated near-infrared light is reflected by the dichroic mirror 82 to illuminate the vicinity of the eyeball 21 of the observer 20. According to the head-up display device 70 according to the present example, it is possible to display a stereoscopic image to the observer 20 as in the above-described embodiment without arranging a member outside the moving body.

この走査型表示装置光学系10を測量システムに適用する場合について説明する。この測量システムは車両に搭載され、矢印、カーソルなどの限られた画像を観察者の視認する景色の所定の位置に重畳して表示するものである。このようなシステムは、本例に係る走査型表示装置光学系10を適用するのに好適なものである。ここでカーソル等の位置はシステム側で保持している。また、観察者の眼の位置は上述した近赤外線を使用した認識装置で認識できる。   A case where the scanning display device optical system 10 is applied to a surveying system will be described. This surveying system is mounted on a vehicle and displays a limited image such as an arrow or a cursor superimposed on a predetermined position of a scene visually recognized by an observer. Such a system is suitable for applying the scanning display device optical system 10 according to this example. Here, the position of the cursor or the like is held on the system side. The position of the observer's eyes can be recognized by the above-described recognition device using near infrared rays.

次にヘッドアップディスプレイ装置の実際の使用例について説明する。図7はヘッドアップディスプレイ装置の使用状態における表示画像を示す模式図、図8はヘッドアップディスプレイ装置で表示される各種ポイントマーカーを示す模式図である。本例は、ヘッドアップディスプレイ装置を移動体測量装置に使用した場合を示している。   Next, an actual usage example of the head-up display device will be described. FIG. 7 is a schematic diagram showing a display image when the head-up display device is in use, and FIG. 8 is a schematic diagram showing various point markers displayed on the head-up display device. This example shows a case where the head-up display device is used for a mobile surveying device.

移動体測量装置では、ドライバーを兼ねる測量者が移動体測量装置を搭載した車両を移動させつつ、あるいは測量ポイント設定時は停止した状態で、測量点を決定していく。測量者が測量ポイントを設定すると、検出されたその測量者の頭部及び眼の位置に対応して、正確には拡散板との相対位置から、方向、距離を考慮したポイントマーカーが表示される。表示されるポイントマーカーは、例えば3次元ディスプレイで提示された矢印を測量対象物に付着したように見える状態で、視差、大きさを調整されたものである。   In the mobile surveying device, a surveyor who also serves as a driver determines a survey point while moving a vehicle equipped with the mobile surveying device or in a stopped state when setting a survey point. When the surveyor sets a survey point, a point marker that takes into account the direction and distance is displayed from the relative position to the diffuser plate, corresponding to the detected position of the head and eyes of the surveyor. . For example, the displayed point marker is adjusted in parallax and size in a state in which an arrow presented on a three-dimensional display appears to be attached to the surveying object.

図7に示した例では、道路111の左側の樹木に112に最初のポイントマーカー113を、右側の建物114に2番目のポイントマーカー115を表示している。これらのポイントマーカーは例えば赤い矢印と、測量点の番号(丸印付きの番号)で表示される。また、測量者が、測量点を決まる作業中のカーソル116を表示するようにしている。この例ではカーソル116は「×」で表示される。なお、図中117は窓枠、118はハンドルを示している。   In the example shown in FIG. 7, the first point marker 113 is displayed at 112 on the tree on the left side of the road 111, and the second point marker 115 is displayed at the building 114 on the right side. These point markers are displayed by, for example, red arrows and survey point numbers (circled numbers). In addition, the surveyor displays the cursor 116 during the work to determine the survey point. In this example, the cursor 116 is displayed as “×”. In the figure, reference numeral 117 denotes a window frame, and 118 denotes a handle.

ここで、カーソルやポイントマーカーは、方位、距離により視差、大きさを変更して表示される。また、車側からのカメラによる観察が行われている場合で、外部の物体の輝度、更に色彩が認識できることがあり、このような場合には、カーソル、ポインターが、測量者が観察しやすい輝度、色で表示されるようにするものとする。例えばポイントマーカーとしては、図8に示すように、番号付きの下向き矢印121(図8(a))、符号付きの左向き矢印122(同(b))、文字付きの上向き矢印123(同(c))等、必要に応じて設定できる。   Here, the cursor and the point marker are displayed by changing the parallax and the size depending on the direction and the distance. In addition, when the camera is viewed from the vehicle side, the brightness and color of external objects may be recognized. In such a case, the cursor and pointer are easily observable by the surveyor. , It shall be displayed in color. For example, as point markers, as shown in FIG. 8, a numbered down arrow 121 (FIG. 8A), a signed left arrow 122 (FIG. 8B), a lettered up arrow 123 (FIG. )) Etc. can be set as required.

更に、このような測量では、測量者が測量ポイントを設定してから、車両即ち移動体測量装置が移動することが多く、その場合は、移動体測量装置に付属したGPS、光学的な測量手段、あるいは車の走行記録により、移動体測量装置自体と測量ポイントの相対的位置関係を再計算して、測量ポイントマーカーの表示が自動的に変更することができる。   Further, in such surveying, the vehicle, that is, the mobile surveying device often moves after the surveyor sets the survey point. In this case, the GPS or optical surveying means attached to the mobile surveying device is used. Alternatively, the display of the surveying point marker can be automatically changed by recalculating the relative positional relationship between the mobile body surveying device itself and the surveying point based on the vehicle running record.

例えば、建物114の左上手前の角を測量ポイントとして設定する場合は以下の手順による。
第1ステップ:
測量者は、測量ポイントのラフな位置を、ジョイスティックの操作でカーソルを移動することにより設定する。ジョイスティックは、左右にたおすことで測量ポイントがカーソルとともに左右に移動し、前後に傾倒することにより測量ポイントがカーソルとともに前後に移動する。この前後移動の動作は採用しないこともできる。前後移動のマニュアル設定がない場合は、すでに入力された2次元的な情報と、後述する奥行き方向の機械的な測定により、奥行き方向は自動的に設定される。この処理は、設定は通常停止した状態で行う。上下方向は、眼科装置で使われているように、ジョイスティックの縦のホールドする部分が回転するようになっていて、その回転により上下方向を指定することができる。
For example, when the upper left corner of the building 114 is set as a survey point, the following procedure is used.
First step:
The surveyor sets the rough position of the survey point by moving the cursor by operating the joystick. When the joystick is moved left and right, the survey point moves left and right together with the cursor, and when the joystick is tilted back and forth, the survey point moves back and forth together with the cursor. This back-and-forth movement operation can be omitted. When there is no manual setting for forward / backward movement, the depth direction is automatically set by two-dimensional information already input and mechanical measurement in the depth direction, which will be described later. This processing is performed in a state where the setting is normally stopped. As used in the ophthalmologic apparatus, the vertical holding portion of the joystick is rotated, and the vertical direction can be designated by the rotation.

第2ステップ:
このように、測量者により、測量ポイントがラフに決まったら、装置により正確な測量ポイントの決定が必要となることがある。そのために、まず、その測量ポイントの周辺をカメラで撮影し、それにより得られた2次元画像から、特徴点を抽出し、左右、上下のポイント決定の補助、あるいは自動で設定する。また、奥行き方向に関しては、移動体測量装置に、3次元測量手段、例えば、2つあるいは複数のカメラを使ったステレオ方式の3次元測量により奥行き(距離)を決定することができる。また、光学的な測量方式により距離情報を得ることができる。
Second step:
As described above, when the surveying point is roughly determined by the surveyor, it may be necessary to accurately determine the surveying point by the apparatus. For this purpose, first, the periphery of the survey point is photographed with a camera, and feature points are extracted from the two-dimensional image obtained thereby, and the left and right, upper and lower points are determined or set automatically. Regarding the depth direction, the depth (distance) can be determined by a three-dimensional surveying means using a three-dimensional surveying means, for example, two or a plurality of cameras, in the mobile body surveying apparatus. Further, distance information can be obtained by an optical surveying method.

第3ステップ:
次に、マニュアル、あるいは機械により決まられた測量点が本当に測量者の意図した点であるかの確認、そして必要であれば修正の処理を実行する。この処理では、暫定の測量点として、ポイントマーカーが表示され、その表示が正しいことを測量者が確認する。このとき、前記の風景を目視しているところに、ヘッドアップディスプレイ装置(HUD)としての3次元ディスプレイからのポイントマーカーが重ねられて表示されることもできる。更に肉眼では倍率、奥行き方向の解像力が出ない場合は、3次元ディスプレイにここまでのプロセスで得られた、測量ポイントとその周辺の情報を2次元的、あるいは3次元できに提示し、その上でポイントを確実に確認することができる。また、このような表示を使って、測量ポイントを修正し、高い精度で設定することができる。
Third step:
Next, it is confirmed whether the survey point determined by the manual or the machine is really the point intended by the surveyor, and if necessary, correction processing is executed. In this process, a point marker is displayed as a temporary survey point, and the surveyor confirms that the display is correct. At this time, a point marker from a three-dimensional display as a head-up display device (HUD) can be superimposed and displayed while viewing the scenery. Furthermore, when the magnification and depth resolution cannot be obtained with the naked eye, the survey point and its surrounding information obtained in the process so far are displayed on the 3D display in 2D or 3D. The point can be confirmed with. In addition, using such a display, the survey point can be corrected and set with high accuracy.

なお、実施例に係るヘッドアップディスプレイ装置では、横方向の視差は表示したい物体により完全に表示されるが、縦方向は、物理的に拡散板上の位置で固定されてしまう。これでは、眼の高さが異なる観察者が来たときに表示の高さが変わってしまうので、眼の高さを観察することにより高さ方向の表示の補正をする。この補正は表示すべきカーソル、ポイントマーカー等の画像を2次元画像形成素子上で上下方向に移動することにより行われる。また、移動体測量中に眼の高さが変わってしまうこともありうるが、この場合も眼の高さを観察して、実時間的に高さ方向が適当になるように表示を変更することで対応できる。   In the head-up display device according to the embodiment, the parallax in the horizontal direction is completely displayed by an object to be displayed, but the vertical direction is physically fixed at a position on the diffusion plate. In this case, since the display height changes when an observer with different eye heights comes, the display in the height direction is corrected by observing the eye height. This correction is performed by moving an image such as a cursor or point marker to be displayed in the vertical direction on the two-dimensional image forming element. In addition, the height of the eye may change during mobile surveying. In this case, too, the height of the eye is observed and the display is changed so that the height direction is appropriate in real time. It can respond.

10 走査型表示装置光学系
11 2次元画像形成素子
12 第1集光レンズ
13 絞り
14 第2集光レンズ
15 1次元スキャナ
15a 走査鏡
16 第3集光レンズ
17 拡散板
20 観察者
21 眼球
21L 眼球(左)
21R 眼球(右)
30 走査光学系
31 第3集光レンズ
32 拡散板
33 フロントシールドスクリーン
40 眼球情報取得手段
41 照射手段
42 ダイクロイックミラー
43 近赤外線カメラ
50 ヘッドアップディスプレイ装置
60 制御系
61 画像形成素子駆動手段
62 視差画像発生手段
63 スキャナ駆動手段
64 眼球情報出力手段
65 スキャナ制御手段
70 ヘッドアップディスプレイ装置
80 眼球情報取得手段
81 近赤外線カメラ
82 ダイクロイックミラー
91 2次元画像形成素子
97 拡散板
111 道路
113 ポイントマーカー
114 建物
115 ポイントマーカー
116 カーソル
121 矢印
122 矢印
123 矢印
42 ダイクロイックミラー
82 ダイクロイックミラー
43 近赤外線カメラ
81 近赤外線カメラ
113 ポイントマーカー
115 ポイントマーカー
121 矢印
122 矢印
123 矢印

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Scanning-type display device optical system 11 Two-dimensional image forming element 12 First condensing lens 13 Aperture 14 Second condensing lens 15 One-dimensional scanner 15a Scanning mirror 16 Third condensing lens 17 Diffuser 20 Observer 21 Eyeball 21L Eyeball (left)
21R Eyeball (right)
30 Scanning optical system 31 Third condensing lens 32 Diffuser plate 33 Front shield screen 40 Eyeball information acquisition means 41 Irradiation means 42 Dichroic mirror 43 Near-infrared camera 50 Head-up display device 60 Control system 61 Image forming element driving means 62 Parallax image generation Means 63 Scanner driving means 64 Eyeball information output means 65 Scanner control means 70 Head-up display device 80 Eyeball information acquisition means 81 Near infrared camera 82 Dichroic mirror 91 Two-dimensional image forming element 97 Diffuser 111 Road 113 Point marker 114 Building 115 Point marker 116 Cursor 121 Arrow 122 Arrow 123 Arrow 42 Dichroic mirror 82 Dichroic mirror 43 Near-infrared camera 81 Near-infrared camera 113 Point marker 115 Poi Tomaka 121 arrow 122 arrow 123 arrow

Claims (5)

複数組の視差画像を時間的に分割して表示する2次元画像形成素子と、
前記2次元画像形成素子の下流に配置された第1集光レンズと、
前記2次元画像形成素子の前記第1集光レンズの焦点位置に配置された絞りと、
前記絞りの下流に配置された第2集光レンズと、
前記第2集光レンズの下流に配置され、前記時分割された視差画像を所定の振り幅及びタイミングでライン走査する1次元スキャナと、
前記1次元スキャナの下流に配置された第3集光レンズと、
前記第3集光レンズと光学的に共役な位置に配置されるとともに略垂直方向だけ光を拡散する拡散板と、
を備えることを特徴とする走査型表示装置光学系。
A two-dimensional image forming element that displays a plurality of sets of parallax images divided in time;
A first condenser lens disposed downstream of the two-dimensional image forming element;
A stop disposed at a focal position of the first condenser lens of the two-dimensional image forming element;
A second condenser lens disposed downstream of the diaphragm;
A one-dimensional scanner which is arranged downstream of the second condenser lens and scans the time-divided parallax image with a predetermined swing width and timing;
A third condenser lens disposed downstream of the one-dimensional scanner;
A diffusion plate disposed at a position optically conjugate with the third condenser lens and diffusing light only in a substantially vertical direction;
A scanning-type display device optical system.
請求項1に記載された走査型表示装置光学系と、
所定タイミングで前記2次元画像形成素子に表示させる複数の視差画像を発生する視差画像発生手段と、
前記視差画像に基づいて前記2次元画像形成素子を駆動する画像形成素子駆動手段と、
前記1次元スキャナを駆動するスキャナ駆動手段と、
前記視差画像発生手段の視差画像発生タイミングに基づいて前記スキャナ駆動手段の駆動制御を行うスキャナ駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする立体表示装置。
A scanning display device optical system according to claim 1;
Parallax image generating means for generating a plurality of parallax images to be displayed on the two-dimensional image forming element at a predetermined timing;
Image forming element driving means for driving the two-dimensional image forming element based on the parallax image;
Scanner driving means for driving the one-dimensional scanner;
A scanner drive control means for performing drive control of the scanner drive means based on the parallax image generation timing of the parallax image generation means;
A stereoscopic display device comprising:
観察者の眼球の位置情報及び視線情報の少なくとも一方を含む眼球情報を取得する眼球情報取得手段を備え、
前記スキャナ駆動制御手段は、前記眼球情報に基づいて前記スキャナ駆動手段を駆動することを特徴とする請求項2に記載の立体表示装置。
Eyeball information acquisition means for acquiring eyeball information including at least one of position information and line-of-sight information of an observer's eyeball;
The stereoscopic display device according to claim 2, wherein the scanner drive control unit drives the scanner drive unit based on the eyeball information.
請求項3に記載された立体表示装置を備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。   A head-up display device comprising the stereoscopic display device according to claim 3. 移動体のフロントウインドウスクリーンに前記拡散板の画像を反射させて移動体のオペレータに立体画像を表示することを特徴とする請求項4に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. The head-up display device according to claim 4, wherein the image of the diffusion plate is reflected on a front window screen of a moving body to display a stereoscopic image to an operator of the moving body.
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