JP2012047893A - 表示装置及び表示方法 - Google Patents
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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】実施形態によれば、映像情報を含む第1光束と、映像情報を含む第2光束と、を観視者に向けて投影する表示装置が提供される。観視者の位置における第1光束と観視者の位置における第2光束との間隔は、観視者の両目の間隔よりも広い。観視者の位置における第1光束の幅及び観視者の位置における第2光束の幅の少なくともいずれかは、観視者の両目の間隔よりも狭い。第1光束は、第1高輝度状態と、第1高輝度状態よりも輝度が低い第1低輝度状態と、を有し、第2光束は、第2高輝度状態と、第2高輝度状態よりも輝度が低い第2低輝度状態と、を有する。第1光束が第1高輝度状態のときには第2光束は第2低輝度状態であり、第1光束が第1低輝度状態のときには第2光束は第2高輝度状態である。
【選択図】図1
【解決手段】実施形態によれば、映像情報を含む第1光束と、映像情報を含む第2光束と、を観視者に向けて投影する表示装置が提供される。観視者の位置における第1光束と観視者の位置における第2光束との間隔は、観視者の両目の間隔よりも広い。観視者の位置における第1光束の幅及び観視者の位置における第2光束の幅の少なくともいずれかは、観視者の両目の間隔よりも狭い。第1光束は、第1高輝度状態と、第1高輝度状態よりも輝度が低い第1低輝度状態と、を有し、第2光束は、第2高輝度状態と、第2高輝度状態よりも輝度が低い第2低輝度状態と、を有する。第1光束が第1高輝度状態のときには第2光束は第2低輝度状態であり、第1光束が第1低輝度状態のときには第2光束は第2高輝度状態である。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、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。
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。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。
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。
本発明の実施形態によれば、映像情報を含む第1光束と、映像情報を含む第2光束と、を観視者に向けて投影する表示装置が提供される。前記観視者の位置における前記第1光束と、前記観視者の位置における前記第2光束と、の間隔は、前記観視者の両目の間隔よりも広い。前記観視者の位置における前記第1光束の幅及び前記観視者の位置における前記第2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。前記第1光束は、輝度が高い第1高輝度状態と、前記第1高輝度状態よりも輝度が低い第1低輝度状態と、を有し、前記第2光束は、輝度が高い第2高輝度状態と、前記第2高輝度状態よりも輝度が低い第2低輝度状態と、を有する。前記第1光束が前記第1高輝度状態のときには前記第2光束は前記第2低輝度状態であり、前記第1光束が前記第1低輝度状態のときには前記第2光束は前記第2高輝度状態である。
本発明の実施形態によれば、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交互に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。
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。
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。
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(a)及び図1(b)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。
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、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。
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。
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いる。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。
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(a)及び図3(b)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)及び図3(b)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。
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d1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d2とする。そして、その光学素子の焦点距離を焦点距離f3としたとき、(1/d1)+(1/d2)=(1/f3)の関係を満たすように、距離d1、距離d2及び焦点距離f3が設定される。
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d1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d2とする。そして、その光学素子の焦点距離を焦点距離f3としたとき、(1/d1)+(1/d2)=(1/f3)の関係を満たすように、距離d1、距離d2及び焦点距離f3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d1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d2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fkとしたとき、(1/d1)+(1/d2)=(1/fk)の関係を満たすように、距離d1、距離d2及び焦点距離fk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。
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d2)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(a)及び図6(b)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。
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(出射側ミラー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xIP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(xIP/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。
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。
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。
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。
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。
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。
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(a)〜図13(d)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。
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112o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112o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。
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。
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(a)及び図15(b)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。
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、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。
なお、本具体例では、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。
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(a)及び図17(b)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。
図17(a)及び図17(b)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。
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。
(第4の実施の形態)
図18は、第4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18に表したように、本実施形態に係る表示装置30も、映像投影部115を備える。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241と、を含む。1次光束生成部140の構成は、既に説明したものと同様とすることができるので説明を省略する。
図18は、第4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18に表したように、本実施形態に係る表示装置30も、映像投影部115を備える。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241と、を含む。1次光束生成部140の構成は、既に説明したものと同様とすることができるので説明を省略する。
本実施形態においては、分割投影部241として、例えば図3(a)に関して説明した光路変化用ミラー127及び分割素子128の代わりに、時分割素子228が用いられている。分割投影部241のその他の構成は、既に説明したものと同様とすることができるので説明を省略する。
本実施形態においては、時分割素子228により、1次光束112oから第1光束112a及び第2光束112bが生成される。
なお、この場合も、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。すなわち、分割投影部241は、第1光束112a及び第2光束112bのそれぞれの幅を制御する制御素子129を含み、第1光束112a及び第2光束112bのそれぞれの光路上において、制御素子129の位置と観視者100の位置100pとは光学的に共役の関係にある。
図19(a)及び図19(b)は、第4の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
すなわち、これらの図は、表示装置30における第1期間の第1状態S1と、第2期間の第2状態S2と、における光束112の状態を例示している。第2期間は第1期間とは異なる期間である。
図19(a)に表したように、第1期間の第1状態S1においては、1次光束112oが時分割素子228に入射し、時分割素子228を出た光は、第1光束112aとなって、第1投影領域114aに到達する。
すなわち、これらの図は、表示装置30における第1期間の第1状態S1と、第2期間の第2状態S2と、における光束112の状態を例示している。第2期間は第1期間とは異なる期間である。
図19(a)に表したように、第1期間の第1状態S1においては、1次光束112oが時分割素子228に入射し、時分割素子228を出た光は、第1光束112aとなって、第1投影領域114aに到達する。
図19(b)に表したように、第2期間の第2状態S2においては、1次光束112oが時分割素子228に入射し、時分割素子228を出た光は、第2光束112bとなって、第2投影領域114bに到達する。
すなわち、時分割素子228は、1次光束112oの進行方向を変更する機能を有する。例えば、第1状態S1と第2状態S2とは、繰り返される。この繰り返しの1周期の時間は、例えば観視者100がフリッカを実質的に知覚しない長さに設定される。
第1投影領域114a及び第2投影領域114bは、既に説明したように制御される。すなわち、観視者100の位置100pにおける第1光束112aと第2光束112bとの間隔(光束間隔Wxs)は、観視者100の両目の間隔Wxeよりも広く設定される。そして、観視者100の位置100pにおける第1光束112a及び第2光束112bの幅(幅Wxa及び幅Wxb)の少なくともいずれかは、観視者100の両目の間隔Wxeよりも狭く設定される。
図20(a)及び図20(b)は、第4の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
すなわち、図20(a)は、第1光束112aの輝度LI1の時間変化を例示しており、図20(b)は、第2光束112bの輝度LI2の時間変化を例示している。これらの図の横軸は時間tである。
すなわち、図20(a)は、第1光束112aの輝度LI1の時間変化を例示しており、図20(b)は、第2光束112bの輝度LI2の時間変化を例示している。これらの図の横軸は時間tである。
図20(a)に表したように、第1光束112aは、輝度LI1が高い第1高輝度状態HS1と、第1高輝度状態HS1よりも輝度が低い第1低輝度状態LS1と、を有する。本具体例では、第1状態S1(第1期間)において第1光束112aは第1高輝度状態HS1となり、第2状態S2(第2期間)において第1光束112aは第1低輝度状態LS1となる。
図20(b)に表したように、第2光束112bは、輝度LI2が高い第2高輝度状態HS2と、第2高輝度状態HS2よりも輝度が低い第2低輝度状態LS2と、を有する。本具体例では、第1状態S1(第1期間)において第2光束112bは第2低輝度状態LS2となり、第2状態S2(第2期間)において第2光束112bは第2高輝度状態HS2となる。
このように、第1期間(第1状態S1)において第1投影領域114aに輝度が高い状態の第1光束112aが投影され、第2期間(第2状態S2)において第2投影領域114bに輝度が高い状態の第2光束112bが投影されることで、観視者100は、2つの異なる領域に複数の光束112が投影されていると知覚できる。
このように、本実施形態に係る表示装置30は、映像情報を含む第1光束112aと、映像情報を含む第2光束112bと、を観視者100に向けて投影する表示装置である。 観視者100の位置100pにおける第1光束112aと、観視者100の位置100pにおける第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よりも広く設定され、観視者100の位置100pにおける第1光束112aの幅Wxa及び観視者100の位置100pにおける第2光束112bの幅Wxbの少なくともいずれかは、観視者100の両目の間隔Wxeよりも狭く設定される。
第1光束112aは、輝度が高い第1高輝度状態HS1と、第1高輝度状態HS1よりも輝度が低い第1低輝度状態LS1と、を有し、第2光束112bは、輝度が高い第2高輝度状態HS2と、第2高輝度状態HS2よりも輝度が低い第2低輝度状態LS2と、を有する。第1光束112aが第1高輝度状態HS1のとき(例えば第1期間の第1状態S1)には第2光束112bは第2低輝度状態LS2であり、第1光束112aが第1低輝度状態LS1のとき(例えば第2期間の第2状態S2)には第2光束112bは第2高輝度状態HS2である。
これにより、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が提供できる。
第1状態S1と第2状態S2とは繰り返される。これにより、観視者100は、複数の光束112が異なる領域に投影されていると知覚できる。第1状態S1の第1期間と、第2状態S2の第2期間と、の合計の時間は、例えば、30ミリ秒以下に設定される。これにより、観視者100はフリッカを知覚し難くなる。
なお、第1低輝度状態LS1の輝度LI1は零とすることができる。第2低輝度状態LS2の輝度LI2は零とすることができる。また、第1低輝度状態LS1は、第1高輝度状態HS1よりも輝度が低ければ良く、第1低輝度状態LS1の輝度LI1は零でなくても良い。同様に、第2低輝度状態LS2は、第2高輝度状態HS2よりも輝度が低ければ良く、第2低輝度状態LS2の輝度LI2は零でなくても良い。例えば、第1低輝度状態LS1の輝度LI1、及び、第2低輝度状態LS2の輝度LI2は、第1光束112aと第2光束112bとが観視者100によって同時に明確に観視されない値に設定できる。これにより、後述するように、第1光束112aと第2光束112bとで異なる映像データを用いることで、より適切な表示を行うことができる。
このように、時分割素子228により、1次光束112oから、互いに異なる複数の方向に進行する第1光束112及び第2光束112bを得ることで、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が提供できる。
図18に表したように、表示装置30の映像投影部115は、時分割素子228に制御信号210sを供給する時分割制御部210をさらに含むことができる。時分割素子228は、制御信号210sに基づいて、1次光束112oの進行方向を、第1光束112の方向と、第2光束112bの方向と、に変更する。
このように、表示装置30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、供給される制御信号210sに基づいて1次光束112oの進行方向を時間的に変化させ、第1光束112a及び第2光束112bを生成する時分割素子228を含む分割投影部241と、を含む映像投影部115を備えることができる。
以下、時分割素子228の例について説明する。
図21(a)及び図21(b)は、第4の実施形態に係る表示装置に含まれる素子の構成を例示する模式図である。
すなわち、図21(a)は時分割素子228の構成を例示する模式的斜視図であり、図21(b)は、図21(a)のA−A’線断面図である。
図21(a)及び図21(b)に表したように、時分割素子228は、屈折率変化層340を含む。屈折率変化層340には、例えば液晶(液晶層)が用いられる。
図21(a)及び図21(b)は、第4の実施形態に係る表示装置に含まれる素子の構成を例示する模式図である。
すなわち、図21(a)は時分割素子228の構成を例示する模式的斜視図であり、図21(b)は、図21(a)のA−A’線断面図である。
図21(a)及び図21(b)に表したように、時分割素子228は、屈折率変化層340を含む。屈折率変化層340には、例えば液晶(液晶層)が用いられる。
本具体例では、第1電極332aを有する第1基板331aと、第2電極332bを有する第2基板331bと、の間に屈折率変化層340が配置されている。第1基板331a及び第2基板331bには、例えばガラス基板などが用いられる。第1電極332a及び第2電極332bには、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの透光性導電層が用いられる。ただし、時分割素子228が反射型として用いられる場合には、第1基板331a及び第2基板331bのいずれかが遮光性でも良く、第1電極332a及び第2電極332bのいずれかが反射性であっても良い。また、別途反射層を設けても良い。
第1電極332aの屈折率変化層340(液晶層)に接する側には、第1配向層333aを設けることができ、第2電極332bの屈折率変化層340(液晶層)に接する側には、第2配向層333bを設けることができる。第1配向層333a及び第2配向層333bには例えばポリイミドなどを用いることができる。第1配向層333a及び第2配向層333bは、必要に応じて設けられ、場合によっては省略しても良い。
屈折率変化層340には、例えばネマティック液晶を用いることができる。屈折率変化層340における液晶の配列(モード)は任意である。
第1基板331aと第2基板331bとの間において、屈折率変化層340(液晶層)の周囲にシール部351が設けられている。シール部351には、例えばエポキシ系の樹脂等が用いられる。
本具体例では、第1基板331a及び第2基板331bは厚さが実質的に一定であり、第1基板331aと第2基板331bとが非平行に配置されている。例えば、図示しないスペーサの高さを場所によって変更することで、第1基板331aと第2基板331bとを非平行に配置することができる。
これにより、屈折率変化層340の厚さは、不均一になっている。すなわち、屈折率変化層340は、第1主面341aと第2主面341bとを有する。第2主面341bは、第1主面341aとは反対の側である。第2主面341bは、第1主面341aに対して非平行である。
第1主面341aは、第1基板331a(第1電極332a)に対向する側の面である。第2主面341bは、第2基板331b(第2電極332b)に対向する側の面である。
第1主面341aは、第1基板331a(第1電極332a)に対向する側の面である。第2主面341bは、第2基板331b(第2電極332b)に対向する側の面である。
ここで、第1主面341aに対して平行な平面をX1−Y1平面とする。第1主面341aと第2主面341bとが交差する方向をX1軸方向とする。X1−Y1平面に対して平行でX1軸方向に対して垂直な方向をY1軸とする。第1主面341aに垂直な方向をZ1軸方向とする。
屈折率変化層340の厚さ(便宜的にZ1軸方向に沿った屈折率変化層340としても良い)は、Y1軸方向に沿って変化している。
第1電極332a及び第2電極332bには、時分割制御部210が接続されており、これにより、屈折率変化層340(液晶層)には、時分割制御部210から供給される制御信号210sに基づく電圧が印加可能である。屈折率変化層340(液晶層)に印加される電圧(例えば実効値電圧)によって、液晶層における液晶分子の配列が変化する。液晶は複屈折率を有しており、液晶分子の配列の変化により、液晶層の実効的な屈折率が変化する。
このような構成を有する屈折率変化層340の第1主面341aまたは第2主面341bに光(例えば1次光束112o)が入射したとき、屈折率変化層340から出射する光の進行方向は、屈折率変化層340の屈折率によって変化する。本具体例においては、屈折率変化層340の液晶層に印加する電圧(例えば実効値電圧)の変化により、屈折率変化層340の屈折率が変化し、これにより、屈折率変化層340から出射する光の進行方向が変化する。これにより、1次光束112oから、進行方向が互いに異なる第1光束112aと第2光束112bとを時分割で生成することができる。
図22(a)及び図22(b)は、第4の実施形態に係る表示装置に含まれる素子の動作を例示する模式的断面図である。
すなわち、図22(a)は、屈折率変化層340の液晶層に印加される電圧の実効値が低い状態(例えば電圧が零の状態)を例示しており、図22(b)は、電圧の実効値が高い状態を例示している。
すなわち、図22(a)は、屈折率変化層340の液晶層に印加される電圧の実効値が低い状態(例えば電圧が零の状態)を例示しており、図22(b)は、電圧の実効値が高い状態を例示している。
図22(a)に表したように、本具体例では、液晶層としてπセル構成が用いられている。すなわち、液晶層の第1主面341aの側における液晶分子342の長軸方向(ダイレクタ)が、液晶層の第2主面341bの側における液晶分子342の長軸方向と平行であり、液晶層における液晶分子342の配列はベンド配列である。液晶層には負の誘電異方性を有する液晶が用いられている。液晶分子342のチルト角が基板に対して垂直である場合には、液晶層における屈折率nは、実質的に、液晶の常光に対する屈折率noとなる。
図22(b)に表したように、液晶層に印加される電圧の実効値が高いとき、液晶分子342の長軸は、電界の向きに対して垂直方向に向かって変化する。これにより、液晶層における屈折率nは、液晶の配列状態に連動して、屈折率noと、異常光に対す屈折率neと、の間の屈折率になる。すなわち、屈折率nが高くなる。
このように、液晶層(屈折率変化層340)における屈折率nは、印加電圧(制御信号210s、または、制御信号210sに基づく電圧)によって変化する。これにより、1次光束112oから進行方向が互いに異なる第1光束112aと第2光束112bとを時分割で生成することができる。
このように、時分割素子228は、第1主面341aと、第1主面341aとは反対の側であって第1主面341aに対して非平行な第2主面341bと、を有し、制御信号210sに基づいて屈折率が変化可能な屈折率変化層340を含むことができる。
なお、本具体例においては、屈折率変化層340として、πセル構成(ベンド配列)を有する液晶層を用いていることから、屈折率変化層340の屈折率の変化の応答速度が速い。これにより、第1状態S1と第2状態S2との切り替えの時間を短縮でき、フリッカがより少ない表示が実現し易くなる。
なお、本具体例においては、液晶層における液晶分子342の長軸方向は、例えば、X1軸方向に対して実質的に垂直な方向(すなわち、実質的にY1−Z1平面内)に設定される。これにより、液晶層における液晶分子342の配列の変化を、屈折率変化層340の屈折率の変化として利用し易くなる。また、液晶層における液晶分子342の長軸方向を、X1軸方向に対して実質的に垂直な方向に設定することで、ベンド配列が安定になり、より安定した動作を実施し易い。
図23(a)〜図23(d)は、第4の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
すなわち、これらの図は、屈折率変化層340の屈折率が変化したときの、観視者100の位置100pにおける光束112の方向の変化をシミュレーションした結果を例示している。図23(a)、図23(b)、図23(c)及び図23(d)は、屈折率変化層340の屈折率nが、それぞれ1.0、1.4、2.0及び2.5のときの光束112を例示している。
すなわち、これらの図は、屈折率変化層340の屈折率が変化したときの、観視者100の位置100pにおける光束112の方向の変化をシミュレーションした結果を例示している。図23(a)、図23(b)、図23(c)及び図23(d)は、屈折率変化層340の屈折率nが、それぞれ1.0、1.4、2.0及び2.5のときの光束112を例示している。
図23(a)〜図23(d)に表したように、屈折率変化層340の屈折率nの変化に伴って、光束112の進行方向がX軸方向に沿って変化し、観視者100の位置100pにおける光束112の投影領域114の位置は、X軸方向に沿って変化する。
屈折率変化層340として液晶を用いたときには、例えば屈折率nは、1.4と2.0との間で変化する。これにより、図23(b)に例示した光束112(例えば第1光束112aに対応する)と、図23(c)に例示した光束112(例えば第2光束112bに対応する)と、が得られる。
このように、本実施形態に係る表示装置30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が提供できる。
さらに、本実施形態に係る表示装置30においては、1次光束112oから、時分割で第1光束112aと第2光束112bとを得ることから、第2光束112bに含まれる映像情報の映像データを、第1光束112aに含まれる映像情報の映像データとは異ならせることが可能である。すなわち、1次光束112oから第1光束112aを生成する第1期間(第1状態S1)においては、映像データ生成部130は、第1映像情報の映像データを生成する。そして、1次光束112oから第2光束112bを生成する第2期間(第2状態S2)においては、映像データ生成130は、第1映像情報の映像データとは異なる第2映像情報の映像データを生成する。これにより、第1光束112aと第2光束112bとのそれぞれに適した映像データを生成し、観視者100により適正な表示を与えることが可能となる。
例えば、映像投影部115から出射した光束112は、像形成部715(例えばフロントガラス710)で反射して観視者100に向けて投影される。像形成部715の反射面は、必ずしも平面ではなく曲面である。このため、像形成部715で反射した光束112に含まれる映像情報の像には歪みが生じる。このとき、この像の歪みを補償するように、映像形成部110(例えば液晶表示装置)において生成する像を予め変形させておき、観視者100の位置100pで像をみたときに歪みの少ない像を得ることができる。また、映像投影部115に含まれる種々の光学部品(例えば出射側ミラー126など)も曲面を有することが多く、この曲面の光学特性を補償するように、映像形成部110において生成する像を予め変形させておき、観視者100の位置100pで像をみたときに歪みの少ない像を得る場合もある。
互いに異なる進行方向を有する第1光束112a及び第2光束112bとは、通過する光学素子(例えば、像形成部715、及び、映像投影部115に含まれる光学素子の少なくともいずれか)の異なる位置を通過する(反射または透過する)。このため、第1光束112a及び第2光束112bとでは、像の歪みの特性が異なる。
このとき、表示装置30においては、第1光束112aに含まれる映像データを、第1光束112aの像の歪みが少なくなるようにを調整することができる。そして、第2光束112bに含まれる映像データを、第2光束112bの像の歪みが少なくなるように調整することができる。
例えば、映像データ生成部130は、1次光束112oから第1光束112aを生成する第1期間(第1状態S1)においては、第1光束112aの像の歪みが少なくなるように第1映像情報の映像データを生成する。そして、映像データ生成部130は、1次光束112oから第2光束112bを生成する第2期間(第2状態S2)においては、第2光束112bの像の歪みが少なくなるように第2映像情報の映像データを生成する。このように、映像データ生成部130において、第1光束112aと第2光束112bのそれぞれに合わせて映像データを補正する。
図24(a)〜図24(h)は、第4の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
すなわち、図24(a)、図24(b)、図24(c)及び図24(d)は、1次光束112oの像として枡目形状の像を用いたときに、観視者100の位置100pでの光束112に含まれる像181の形状を例示している。図24(a)、図24(b)、図24(c)及び図24(d)は、屈折率変化層340の屈折率nが、それぞれ1.0、1.4、2.0及び2.5のときに対応しており、それぞれの屈折率nに応じて光束112の投影領域114の位置が変化したときに対応する像181のシミュレーション結果を例示している。すなわち、図24(a)、図24(b)、図24(c)及び図24(d)は、映像データ補正を行わないときの像181に対応する。
すなわち、図24(a)、図24(b)、図24(c)及び図24(d)は、1次光束112oの像として枡目形状の像を用いたときに、観視者100の位置100pでの光束112に含まれる像181の形状を例示している。図24(a)、図24(b)、図24(c)及び図24(d)は、屈折率変化層340の屈折率nが、それぞれ1.0、1.4、2.0及び2.5のときに対応しており、それぞれの屈折率nに応じて光束112の投影領域114の位置が変化したときに対応する像181のシミュレーション結果を例示している。すなわち、図24(a)、図24(b)、図24(c)及び図24(d)は、映像データ補正を行わないときの像181に対応する。
図24(e)、図24(f)、図24(g)及び図24(h)は、映像データ補正を施した1次光束112oの像181aを例示している。すなわち、図24(e)、図24(f)、図24(g)及び図24(h)は、屈折率変化層340の屈折率nが、それぞれ1.0、1.4、2.0及び2.5のときにおいて、映像データ生成部130から供給される映像データ補正後の映像データの像181aを表している。
図24(a)に表したように、屈折率変化層340の屈折率nが1.0のときは、1次光束112oの像が枡目形状の像であっても、観視者100の位置100pの位置での光束112に含まれる像181の形状は、扇状となる。これは、例えば、光束112が通過(反射)する像形成部715の反射面が曲面であることに起因する。
図24(b)〜図24(d)に表したように、屈折率変化層340の屈折率nが変化すると、観視者100の位置100pでの像181の形状は、変化する。これは、例えば、屈折率変化層340の屈折率nの変化に対応して、光束112が通過(反射)する像形成部715の位置が変化することによる。
このとき、図24(e)、図24(f)、図24(g)及び図24(h)に表したように、目的とする像が枡目形状であるときに観視者100の位置100pでの光束112に含まれる像181の形状が枡目形状になるように、1次光束112oの像181aの形状を補正する。これにより、観視者100の位置100pにおいて、目的とする形状の像が得られる。
例えば、第1光束112aが図24(b)に例示した像181に対応する光学特性を有する場合は、図24(f)に例示した像181aのように、1次光束112oの映像データを補正する。
そして、第2光束112bが図24(c)に例示した像181に対応する光学特性を有する場合は、図24(g)に例示した像181aのように、1次光束112oの映像データを補正する。
これにより、互いに位置が異なる第1光束112a及び第2光束112bのそれぞれにおいて、映像データの適正な補正が実施でき、第1光束112a及び第2光束112bのそれぞれにおいて、目的とする像が再現性良く得られる。
このように、表示装置30においては、映像データ生成部130は、第1期間(第1状態S1)においては第1光束112aの像の歪みが少なくなるような第1映像情報に関する映像データを生成し、第2期間(第2状態S2)においては、第2光束112bの像の歪みが少なくなるような第2映像情報に関する映像データを生成する。
すなわち、映像投影部115は、時分割素子228に制御信号210sを供給する時分割制御部210と、映像情報に対応する映像データを生成し、1次光束生成部140(例えば映像形成部110)に映像データを供給する映像データ生成部130と、をさらに含む。映像データ生成部130は、時分割制御部210の制御信号210sと同期する信号(例えば図18に例示した信号210c)に基づいて、映像データを変化させる。制御信号210sと同期する信号(例えば信号210c)は、制御信号210sと同じ信号でも良い。
これにより、第1光束112aと第2光束112bとのそれぞれに適した映像情報を観視者100に提供でき、より見易い表示が可能となる。
映像データ生成部130の少なくとも一部にコンピュータを用いることができる。時分割制御部210の少なくとも一部にコンピュータを用いることができる。映像データ生成部130に用いられるコンピュータを時分割制御部210の少なくとも一部として用いることができる。この場合、コンピュータにおいて映像データを生成する処理を実施する部分を映像データ生成部130と見なし、制御信号210sを出力する部分を時分割制御部210と見なすことができる。
上記においては、第1光束112aと第2光束112bとで、像の形状に関する特性が異なり、第1光束112aと第2光束112bとのそれぞれにおいてこの特性を適正に補正する技術に関して説明したが、実施形態はこれに限らない。第1光束112aと第2光束112bとで、像の明るさや色に関する特性が異なり、第1光束112aと第2光束112bとのそれぞれにおいてこの特性を適正に補正しても良い。
このように、本実施形態に係る表示装置30においては、互いに異なる位置に時分割で投影される第1光束112aと第2光束112bとのそれぞれの光学特性を適正に補正するように、第1光束112aと第2光束112bとの切り替えに連動して第1光束112oに含まれる映像情報の映像データを時間的に変化させることで、より見易い表示が可能となる。
図25(a)及び図25(b)は、第4の実施形態に係る表示装置に含まれる別の素子の動作を例示する模式的断面図である。
図25(a)及び図25(b)に表したように、この例では、時分割素子228aの屈折率変化層340として、ホモジニアス配向を有する液晶層が用いられている。液晶層には、正の誘電異方性を有するネマティック液晶が用いられる。図25(a)は、屈折率変化層340の液晶層に印加される電圧の実効値が高い状態を例示しており、図25(b)は、電圧の実効値が低い状態(例えば電圧が零の状態)を例示している。
図25(a)及び図25(b)に表したように、この例では、時分割素子228aの屈折率変化層340として、ホモジニアス配向を有する液晶層が用いられている。液晶層には、正の誘電異方性を有するネマティック液晶が用いられる。図25(a)は、屈折率変化層340の液晶層に印加される電圧の実効値が高い状態を例示しており、図25(b)は、電圧の実効値が低い状態(例えば電圧が零の状態)を例示している。
図25(b)に表したように、印加電圧の実効値が低いときに、液晶分子342はホモジニアス配向状態である。このときの屈折率変化層340の屈折率nは、例えば異常光の屈折率neとなる。
図25(a)に表したように、印加電圧の実効値が高い(しきい値電圧を超える電圧)とき、液晶分子342の長軸は、Z1軸方向に向かって変化し、チルト角が大きくなる。これに伴い、屈折率変化層340の屈折率nは常光の屈折率noに向かって減少する。
このような時分割素子228aにおいても、制御信号210sによって、1次光束112oの進行方向を時間的に変化させ、第1光束112aと第2光束112bとを生成することができる。
さらに、本実施形態に係る時分割素子には、印加電圧によって屈折率が変化する、例えば、PLZT(チタン酸ジルコン酸ランタン鉛)におけるKerr効果を利用した素子を用いることもできる。
また、本実施形態に係る時分割素子には、角度が変化可能な鏡を含む素子を用いることができる。そして、その素子の鏡の角度に応じて1次光束112oの輝度を変調することで、第1光束112aと第2光束112bとを得ることができる。角度が変化可能な鏡を含む素子として例えばMEMS素子を用いることができる。また、鏡を回転させ、その回転の角度に応じて、1次光束112oの輝度を変調しても良い。
このように、時分割素子は種々の変形が可能である。
このように、時分割素子は種々の変形が可能である。
図26は、第4の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式断面図である。
図26に表したように、本実施形態に係る別の表示装置30b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。その他の光学系も、図8に例示した表示装置10bに含まれる光学系と同様である。ただし、表示装置30bにおいては、分割素子128の代わりに時分割素子228(または時分割素子228aでも良い)が用いられている。そして、時分割素子228は反射型である。
図26に表したように、本実施形態に係る別の表示装置30b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。その他の光学系も、図8に例示した表示装置10bに含まれる光学系と同様である。ただし、表示装置30bにおいては、分割素子128の代わりに時分割素子228(または時分割素子228aでも良い)が用いられている。そして、時分割素子228は反射型である。
この場合の時分割素子228においては、例えば第1電極332aとして反射電極が用いられる。第2主面341bの側から屈折率変化層340に入射した光は、第1電極332aで反射し、第1主面341aの側から外部に出射する。このように、時分割素子228は反射型でも良い。
(第5の実施の形態)
図27は、第5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27に表したように、本実施形態に係る表示装置40は、第1光束112a及び第2光束112b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。
図27は、第5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27に表したように、本実施形態に係る表示装置40は、第1光束112a及び第2光束112b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、図16に関して説明した通り、光束112を反射して像を形成する、例えば、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、ミラーを用いることもできる。
このように、映像投影部115は、第1光束112a及び第2光束112bを反射して第1光束112a及び第2光束112b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。第1光束112a及び第2光束112bのそれぞれ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以上である。
これにより、表示装置40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、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。すなわち、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40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。
これにより、表示装置40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、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。すなわち、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40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。
(第6の実施の形態)
図28(a)及び図28(b)は、第6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28(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よりも広く、幅が両目の間隔よりも狭い複数の光束112(第1光束112a及び第2光束112b)を交互に観視者100に向けて投影する(ステップS201)。
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。
図28(a)及び図28(b)は、第6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28(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よりも広く、幅が両目の間隔よりも狭い複数の光束112(第1光束112a及び第2光束112b)を交互に観視者100に向けて投影する(ステップS201)。
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、複数に時間的に分割する方法を採用できる。
すなわち、図28(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S210)。
そして、1次光束112oを複数に時間的に分割し、第1光束112aと第2光束112bとを生成し、第1光束112aと第2光束112bとの間隔が両目の間隔Wxeよりも広く、第1光束112aの幅と第2光束112bの幅とが両目の間隔Wxeよりも狭くなるように制御して、第1光束112aと第2光束112bとを観視者100に向けて交互に投影する(ステップS220)。
そして、1次光束112oを複数に時間的に分割し、第1光束112aと第2光束112bとを生成し、第1光束112aと第2光束112bとの間隔が両目の間隔Wxeよりも広く、第1光束112aの幅と第2光束112bの幅とが両目の間隔Wxeよりも狭くなるように制御して、第1光束112aと第2光束112bとを観視者100に向けて交互に投影する(ステップS220)。
1次光束112oの分割には、例えば既に説明した時分割素子228及び228aなどを用いることができる。このように、1次光束112oを時間的に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。
そして、第1光束112aと第2光束112bとを交互に投影することにより、第1光束112aと第2光束112bとのそれぞれに適した映像データ補正を施した映像情報を観視者100に与えることができ、より見易い表示が提供できる。例えば、第1光束112aと第2光束112bとのそれぞれに適した明るさ、色、像の形状の少なくともいずれかに関する映像データ補正を行うことで、例えば、第1光束112aに含まれる映像と、第2光束112bに含まれる映像と、を同じ明るさ、同じ色、同じ形状にすることができる。また、必要に応じて、第1光束112aと第2光束112bとで、例えば明るさを変えることで、観視者100の優位眼の目に適正な映像を提供し、より見易くすることもできる。
実施形態によれば、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。
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、表示装置に含まれる映像投影部、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、時分割素子、時分割制御部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。
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。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10、10a、10b、11、12、13、13a、14、14a、20、30、30b、40…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、 114…投影領域、 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、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、181a…像、 181p…像形成位置、 210…時分割制御部、 210c…信号、 210s…制御信号、 228、228a…時分割素子、 241…分割投影部、 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、 331a、331b…第1及び第2基板、 332a、332b…第1及び第2電極、 333a、333b…第1及び第3配向層、 340…屈折率変化層、 341a、341b…第1及び第2主面、 342…液晶分子、 351…シール部、 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)、 HS1、HS2…第1及び第2高輝度状態、 LS1、LS2…第1及び第2低輝度状態、 IP…入射位置、 LI1、LI2…輝度、 LS1、LS2…第1及び第2低輝度状態、 S1、S2…第1及び第2状態、 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、 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、 d1、d2…距離、 n…媒体屈折率、屈折率、 r…曲率半径、 t…時間、 xIP…入射位置距離
Claims (5)
- 映像情報を含む第1光束と、映像情報を含む第2光束と、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第1光束と、前記観視者の位置における前記第2光束と、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第1光束の幅及び前記観視者の位置における前記第2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く、
前記第1光束は、輝度が高い第1高輝度状態と、前記第1高輝度状態よりも輝度が低い第1低輝度状態と、を有し、
前記第2光束は、輝度が高い第2高輝度状態と、前記第2高輝度状態よりも輝度が低い第2低輝度状態と、を有し、
前記第1光束が前記第1高輝度状態のときには前記第2光束は前記第2低輝度状態であり、
前記第1光束が前記第1低輝度状態のときには前記第2光束は前記第2高輝度状態であることを特徴とする表示装置。 - 前記第2光束に含まれる前記映像情報の映像データは、前記第1光束に含まれる前記映像情報の映像データとは異なることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
- 映像情報を含む1次光束を生成する1次光束生成部と、
供給される制御信号に基づいて前記1次光束の進行方向を時間的に変化させ、前記第1光束及び前記第2光束を生成する時分割素子を含む分割投影部と、
を含む映像投影部を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の表示装置。 - 前記映像投影部は、
前記時分割素子に前記制御信号を供給する時分割制御部と、
前記映像情報に対応する映像データを生成し、前記前記1次光束生成部に前記映像データを供給する映像データ生成部と、
をさらに含み、
前記映像データ生成部は、前記時分割制御部の前記制御信号と同期する信号に基づいて、前記映像データを変化させることを特徴とする請求項3記載の表示装置。 - 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交互に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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