JP2016130771A - 表示装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】片目のみが視認可能な領域と両目で視認可能な領域との境界をまたぐ虚像を表示する場合であっても、虚像が示す情報を観察者に好適に視認させることが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】虚像表示装置１００は、プロジェクタ２の出射光に基づきスクリーン３に中間像を表示させ、凹面鏡４の略全面に中間像を構成する光を照射する。そして、虚像表示装置１００は、右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの輝度を、両目視中間像領域ＣＢよりも高く設定することで、右目虚像領域ＩＶＲ及び左目虚像領域ＩＶＬを、両目視虚像領域ＩＶＢよりも相対的に明るく表示する。
【選択図】図２

Description

本発明は、虚像として画像を視認させる表示装置に関する。

従来から、ユーザの目の位置（アイポイント）から虚像として画像を視認させるヘッドアップディスプレイなどの表示装置が知られている。例えば、特許文献１には、両目で視認可能な虚像の表示領域には比較的重要度の高い情報を表示させ、片目でのみ視認可能な虚像の表示領域では比較的重要度の低い情報を表示させるヘッドアップディスプレイが知られている。

特開平０８−４０１１２号公報

特許文献１のように、片目のみが視認可能な領域も利用して虚像を表示する場合、虚像の画角を広くすることができるという利点がある。一方、片目でのみ視認する場合には、両目で視認する場合と比較して、一般的に、視力が低くなり視認性が低くなる。よって、片目のみが視認可能な領域と両目で視認可能な領域との境界をまたぐ虚像を表示する場合には、観察者は、片目のみが視認可能な部分の虚像の情報を視認することが難しい。

本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、片目のみが視認可能な領域と両目で視認可能な領域との境界をまたぐ虚像を表示する場合であっても、虚像が示す情報を観察者に好適に視認させることが可能な表示装置を提供することを主な目的とする。

請求項に記載の発明は、表示装置であって、凹面形状の反射面を有する光学素子と、観察者の眼の位置に関する位置情報を取得する取得部と、表示部を介して観察者が視認可能な虚像を形成させるための光を、前記光学素子に照射する光源部と、前記虚像に含まれる、前記観察者が両目で視認可能な第１範囲の輝度と、前記観察者が単眼でのみ視認可能な第２範囲の輝度とを異ならせる輝度調整部と、を備えることを特徴とする。

また、請求項に記載の発明は、凹面形状の反射面を有する光学素子と、表示部を介して観察者が視認可能な虚像を形成させるための光を、前記光学素子に照射する光源部と、を有する表示装置が実行する制御方法であって、観察者の眼の位置に関する位置情報を取得する取得工程と、前記虚像に含まれる、前記観察者が両目で視認可能な第１範囲の輝度と、前記観察者が単眼でのみ視認可能な第２範囲の輝度とを異ならせる輝度調整工程と、を有することを特徴とする。

また、請求項に記載の発明は、凹面形状の反射面を有する光学素子と、表示部を介して観察者が視認可能な虚像を形成させるための光を、前記光学素子に照射する光源部と、を有する表示装置を制御するコンピュータが実行するプログラムであって、観察者の眼の位置に関する位置情報を取得する取得部と、前記虚像に含まれる、前記観察者が両目で視認可能な第１範囲の輝度と、前記観察者が単眼でのみ視認可能な第２範囲の輝度とを異ならせる輝度調整手段として前記コンピュータを機能させることを特徴とする。

実施例に係る虚像表示装置の全体構成を示す。 虚像と、凹面鏡と、アイボックスとの光学的な位置関係を示す図である。 中間像内の各領域の配置を示す。 中間像のサイズと目の幅との関係を表すグラフを示す。 中間像における両目視中間像領域の面積割合を示すグラフと、中間像における右目中間像領域及び左目中間像領域を合わせた面積割合を示すグラフとを示す。 目の幅を「５５ｍｍ」、「６５ｍｍ」、「７５ｍｍ」に設定した場合の中間像内の各領域の配置を示す。 中間像の各領域に設定する輝度を示す。 虚像の表示例を示す。 虚像の輝度の調整方法の具体例を示す。 変形例１において、中間像の各領域に設定する輝度を示す。 目から凹面鏡までの距離と中間像のサイズとの関係等を示すグラフである。 虚像表示装置の他の構成例を示す。 変形例に係る虚像表示装置の構成例を示す。

本発明の１つの好適な実施形態では、表示装置は、凹面形状の反射面を有する光学素子と、観察者の眼の位置に関する位置情報を取得する取得部と、表示部を介して観察者が視認可能な虚像を形成させるための光を、前記光学素子に照射する光源部と、前記虚像に含まれる、前記観察者が両目で視認可能な第１範囲の輝度と、前記観察者が単眼でのみ視認可能な第２範囲の輝度とを異ならせる輝度調整部と、を備える。

上記表示装置は、光学素子と、取得部と、光源部と、輝度調整部とを備える。光学素子は、凹面形状の反射面を有する。取得部は、観察者の眼の位置に関する位置情報を取得する。光源部は、表示部を介して観察者が視認可能な虚像を形成させるための光を、光学素子に照射する。輝度調整部は、虚像に含まれる、観察者が両目で視認可能な第１範囲の輝度と、観察者が単眼でのみ視認可能な第２範囲の輝度とを異ならせる。このようにすることで、表示装置は、片目でのみ視認可能な部分を利用して虚像を広い画角で表示した場合であっても、虚像全体を観察者に好適に視認させることができる。

上記表示装置の一態様では、前記輝度調整部は、前記第２範囲の輝度を、前記第１範囲の輝度よりも高くする。一般に、片目でのみ視認する場合には、両目で視認する場合と比較して、視力が低くなり、視認性が低くなる。従って、この態様により、表示装置は、虚像全体を観察者に好適に視認させることができる。

上記表示装置の他の一態様では、前記取得部は、前記観察者の両目の間隔に関する情報を取得し、前記輝度調整部は、前記第１範囲及び前記第２範囲を、前記間隔に関する情報に基づいて認識する。この態様により、表示装置は、観察者が両目で視認可能な第１範囲と、観察者が単眼でのみ視認可能な第２範囲とをそれぞれ好適に認識することができる。

上記表示装置の他の一態様では、前記第１範囲と前記第２範囲の境界に設けられた所定範囲では、前記第１範囲及び前記第２範囲が並ぶ方向での位置の変化に応じて輝度が徐々に変化する。この態様により、表示装置は、第１範囲と第２範囲との境界が観察者に視認されるのを好適に抑制することができる。

上記表示装置の他の一態様では、前記輝度調整部は、入射する光の光量を調整する輝度調整素子の位置を調整することで、前記第１範囲の輝度と、前記第２範囲の輝度とを異ならせる。この態様により、表示装置は、好適に、第１範囲の輝度と、第２範囲の輝度とを異ならせることができる。

上記表示装置の他の一態様では、前記輝度調整部は、前記光源部に入力される画像の輝度の設定値を調整することで、前記第１範囲の輝度と、前記第２範囲の輝度とを異ならせる。この態様によっても、表示装置は、好適に、第１範囲の輝度と、第２範囲の輝度とを異ならせることができる。

本発明の他の好適な実施形態では、凹面形状の反射面を有する光学素子と、表示部を介して観察者が視認可能な虚像を形成させるための光を、前記光学素子に照射する光源部と、を有する表示装置が実行する制御方法であって、観察者の眼の位置に関する位置情報を取得する取得工程と、前記虚像に含まれる、前記観察者が両目で視認可能な第１範囲の輝度と、前記観察者が単眼でのみ視認可能な第２範囲の輝度とを異ならせる輝度調整工程を有する。表示装置は、この制御方法を実行することで、片目でのみ視認可能な部分を利用して虚像を広い画角で表示した場合であっても、虚像全体を観察者に好適に視認させることができる。

本発明の他の好適な実施形態では、凹面形状の反射面を有する光学素子と、表示部を介して観察者が視認可能な虚像を形成させるための光を、前記光学素子に照射する光源部と、を有する表示装置を制御するコンピュータが実行するプログラムであって、観察者の眼の位置に関する位置情報を取得する取得部と、前記虚像に含まれる、前記観察者が両目で視認可能な第１範囲の輝度と、前記観察者が単眼でのみ視認可能な第２範囲の輝度とを異ならせる輝度調整手段として前記コンピュータを機能させる。コンピュータは、このプログラムを実行することで、片目でのみ視認可能な部分を利用して虚像を広い画角で表示した場合であっても、虚像全体を観察者に好適に視認させることができる。好適には、上記プログラムは、記憶媒体に記憶される。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

［概略構成］
図１は、実施例に係る虚像表示装置１００の概略構成図である。図１に示すように、虚像表示装置１００は、ウィンドシールド６を有する車両に搭載され、画像をユーザの目の位置（「アイポイントＰＥ」とも呼ぶ。）から虚像として視認させるヘッドアップディスプレイである。虚像表示装置１００は、光源ユニット１と、カメラ７とを有する。以後では、地面に垂直な方向をＺ軸、車両の進行方向（即ち観察者の視線方向）をＸ軸、Ｚ軸及びＸ軸に垂直な車両の側面方向をＹ軸とし、各軸の正方向を図１及び後述する図２が示す方向に定める。

光源ユニット１は、レーザ光を出射するプロジェクタ２と、スクリーン３と、凹面鏡４と、制御部５とを有する。

プロジェクタ２は、赤色、緑色、青色のレーザ光源、及び、レーザ光源から出射されたレーザ光を走査するスキャン機構（走査機構）などを有する。プロジェクタ２から照射された光は、スクリーン３に入射する。後述するように、プロジェクタ２は、好適には、制御部５から送信される制御信号に基づき移動自在に構成される。プロジェクタ２は、本発明における「光源部」の一例である。

スクリーン３は、プロジェクタ２から光が照射されることで、ユーザに提示する画像の中間像を形成する。例えば、スクリーン３は、射出瞳拡大素子（ＥＰＥ）であって、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイである。スクリーン３から出射された光は、凹面鏡４に入射する。ここで、スクリーン３により表示される中間像は、観察者が両目により視認可能な虚像部分に対応する表示領域（「両目視中間像領域ＣＢ」とも呼ぶ。）と、左目では視認不可であって右目のみが視認可能な虚像部分に対応する表示領域（「右目中間像領域ＣＲ」とも呼ぶ。）と、右目では視認不可であって左目のみが視認可能な虚像部分に対応する表示領域（「左目中間像領域ＣＬ」とも呼ぶ。）とを有する。以後では、右目中間像領域ＣＲと左目中間像領域ＣＬとを総称して、「片目中間像領域ＣＲＬ」とも呼ぶ。

凹面鏡４は、スクリーン３から出射された光を反射し、ウィンドシールド６へ到達させる。この場合、凹面鏡４は、光を反射することで、当該光が示す画像を拡大させる。凹面鏡４で反射された光は、さらにウィンドシールド６で反射され、観察者のアイポイントＰＥへ到達する。これにより、観察者は、虚像を視認する。後述するように、本実施例では、スクリーン３の中間像の光は、凹面鏡４の略全面に照射される。この場合、虚像が視認可能なアイポイントの範囲（「アイボックスＥＢ」とも呼ぶ。）のＹ軸方向の幅は、観察者の目の幅と同等の幅に設定される。なお、凹面鏡４は、本発明における「光学素子」の一例であり、ウィンドシールド６は、本発明における「表示部」の一例である。

カメラ７は、虚像の観察者の顔を撮影可能な向きに設置され、撮影した画像（「撮影画像Ｉｍ」とも呼ぶ。）を光源ユニット１の制御部５へ供給する。

制御部５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含んでおり、光源ユニット１全体の制御を行う。実施例では、制御部５は、カメラ７から撮影画像Ｉｍを受信し、撮影画像Ｉｍを対象に公知の画像認識技術を適用することにより、観察者の両目の間隔（「両目間隔Ｗ」とも呼ぶ。）を測定する。そして、制御部５は、両目間隔Ｗに基づき、両目視中間像領域ＣＢ及び片目中間像領域ＣＲＬの各領域を特定し、両目視中間像領域ＣＢと片目中間像領域ＣＲＬとで輝度を変える。制御部５は、本発明における「取得部」、「輝度調整部」、及び本発明におけるプログラムを実行するコンピュータの一例である。なお、プロジェクタ２と制御部５とは、一体に構成されていてもよい。

なお、好適には、制御部５は、検出した頭の位置に合わせて、アイボックスＥＢを移動させることで、観察者に虚像を視認させるとよい。この場合、制御部５は、頭の位置に応じて、虚像に対応する中間像のスクリーン３での表示位置、即ち、中間像を生成するための光のスクリーン３への照射範囲を変更し、虚像の表示位置を調整することで、アイボックスＥＢを移動させる。これにより、観察者の頭部が移動した場合であっても、観察者に好適に虚像を視認させることができる。

［両目視中間像領域及び片目中間像領域の特定］
次に、中間像における両目視中間像領域ＣＢと片目中間像領域ＣＲＬの特定方法について説明する。概略的には、虚像表示装置１００は、両目視中間像領域ＣＢと片目中間像領域ＣＲＬを、両目間隔Ｗに基づき特定する。以後では、Ｙ軸正方向を「右方向」、Ｙ軸負方向を「左方向」とも表記する。

まず、両目視中間像領域ＣＢと片目中間像領域ＣＲＬとにそれぞれ対応する虚像の表示領域の存在について、図２を参照して説明する。

図２（Ａ）は、左目又は右目のいずれかにより視認可能な虚像と、凹面鏡４と、アイボックスＥＢとの光学的な位置関係を示す図である。図２（Ａ）において、破線「Ｌａｘ」は、凹面鏡４の光軸を示す。

図２（Ａ）に示すように、観察者の右目と凹面鏡４の左端位置とを結ぶ光線「Ｌ１」の延長上にある位置「９Ｌ」は、片目又は両目で視認可能な虚像の見かけ上の表示領域（「虚像表示領域ＩＶ」とも呼ぶ。）の左端位置に相当する。また、観察者の左目と凹面鏡４の右端位置とを結ぶ光線「Ｌ２」の延長上にある位置「９Ｒ」は、虚像表示領域ＩＶの右端位置に相当する。なお、観察者は、左目では虚像表示領域ＩＶの左端位置９Ｌを視認することはできず、右目では虚像表示領域ＩＶの右端位置９Ｒを視認することはできない。

図２（Ｂ）は、左右両目により視認可能な虚像と、凹面鏡４と、アイボックスＥＢとの光学的な位置関係を示す図である。以後では、虚像表示領域ＩＶのうち、左右両目により視認可能な部分を「両目視虚像領域ＩＶＢ」、右目のみが視認可能な部分を「右目虚像領域ＩＶＲ」、左目のみが視認可能な部分を「左目虚像領域ＩＶＬ」とも呼ぶ。

図２（Ｂ）に示すように、この場合、観察者の左目と凹面鏡４の左端位置とを結ぶ光線「Ｌ３」の延長上にある位置「９ＬＢ」は、両目視虚像領域ＩＶＢの左端位置に相当する。また、観察者の右目と凹面鏡４の右端位置とを結ぶ光線「Ｌ４」の延長上にある位置「９ＲＢ」は、両目視虚像領域ＩＶＢの右端位置に相当する。そして、両目視虚像領域ＩＶＢの両端位置９ＲＢ、９ＬＢは、虚像表示領域ＩＶの両端位置９Ｒ、９Ｌの内側に存在する。よって、左端位置９Ｌと左端位置９ＬＢとの間には、右目虚像領域ＩＶＲが形成され、右端位置９Ｒと右端位置９ＲＢとの間には、左目虚像領域ＩＶＬが形成される。

図３は、スクリーン３に表示される中間像内の各領域の配置を示す。図３に示すように、中間像の左端領域は、右目中間像領域ＣＲに相当し、中間像の中央領域は、両目視中間像領域ＣＢに相当し、中間像の右端領域は、左目中間像領域ＣＬに相当する。なお、図３に示すように、中間像における各領域の面積は、中間像における各領域のＹ軸方向の幅に比例する。

次に、虚像表示領域ＩＶのサイズ（即ちＹ軸方向の幅）と、両目間隔Ｗとの関係について、再び図２を参照して説明する。

凹面鏡４の略全面を使用する場合に必要な虚像表示領域ＩＶのサイズは、図２（Ａ）に示す関係に基づき、幾何学的に算出される。具体的には、虚像距離を「Ｄｅ」、アイポイントから凹面鏡４までの距離を「Ｄｚ」、凹面鏡４のＹ軸方向の幅を「ＭＳ」とすると、以下の式（１）により表される。

また、凹面鏡４の略全面を使用する場合に必要な両目視虚像領域ＩＶＢのＹ軸方向の幅は、同じく幾何学的計算に基づき、以下の式（２）により表される。

さらに、凹面鏡４の略全面を使用する場合に必要な右目虚像領域ＩＶＲと左目虚像領域ＩＶＬとを合わせたＹ軸方向の幅は、以下の式（３）により表される。

また、中間像全体のサイズは、虚像表示領域ＩＶのサイズを接眼光学系の倍率で割った値に相当する。同様に、両目視中間像領域ＣＢのサイズは、両目視虚像領域ＩＶＢのサイズを上述の倍率で割った値に相当し、右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬのサイズは、右目虚像領域ＩＶＲ及び左目虚像領域ＩＶＬのサイズを上述の倍率で割った値に相当する。よって、虚像表示装置１００は、虚像距離Ｄｅ、距離Ｄｚ、及び凹面鏡４の幅ＭＳを予め計測又は算出しておくことで、式（１）〜（３）から、スクリーン３内における両目視中間像領域ＣＢ、右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの各々の位置及び範囲を算出することが可能である。

図４は、式（１）〜（３）に基づき導出された中間像のサイズ（即ちＹ軸方向の幅）と両目間隔Ｗとの関係を表すグラフを示す。図４の縦軸の「規格化中間像サイズ」は、両目間隔Ｗが標準的な「６５ｍｍ」である場合に必要な中間像のＹ軸方向の幅を「１」とした場合の各両目間隔Ｗにおいて必要な中間像のＹ軸方向の幅を示す。また、図５は、中間像における両目視中間像領域ＣＢの面積割合を表すグラフと、中間像における右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬを合わせた面積割合を表すグラフとを示す。なお、図４及び図５では、虚像距離Ｄｅを「２００００ｍｍ」、距離Ｄｚを「１２００ｍｍ」、凹面鏡４の幅ＭＳを「２５０ｍｍ」として計算を行っている。

図４に示すように、両目間隔Ｗが広くなるほど、左目中間像領域ＣＬ及び右目中間像領域ＣＲは左右に広がるため、中間像の全体サイズを大きくする必要がある。また、図５に示すように、両目間隔Ｗが広くなるほど、中間像における右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの割合が大きくなる。

図６（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、図４及び図５の例において、両目間隔Ｗを「５５ｍｍ」、「６５ｍｍ」、「７５ｍｍ」に設定した場合の中間像における両目視中間像領域ＣＢ、右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの区分けを示す。図６に示すように、両目間隔Ｗが「７５ｍｍ」の場合（図６（Ｃ）参照）は、相対的に左目中間像領域ＣＬ及び右目中間像領域ＣＲの面積が最も大きくなり、かつ、中間像全体のサイズも最も大きくなる。一方、両目間隔Ｗが「５５ｍｍ」の場合（図６（Ａ）参照）は、相対的に左目中間像領域ＣＬ及び右目中間像領域ＣＲの面積が最も小さくなり、かつ、中間像全体のサイズも最も小さくなる。

以上を勘案し、制御部５は、予め計測又は算出された虚像距離Ｄｅ、距離Ｄｚ、及び凹面鏡４の幅ＭＳから図４及び図５のグラフに相当する情報を予め生成し、メモリに記憶しておく。そして、制御部５は、撮影画像Ｉｍから両目間隔Ｗを検出した場合に、上述の情報を参照し、スクリーン３内における両目視中間像領域ＣＢ、右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの各々の位置及び範囲を特定する。

［輝度設定方法］
虚像表示装置１００は、特定した右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの輝度を、両目視中間像領域ＣＢよりも高く設定することで、右目虚像領域ＩＶＲ及び左目虚像領域ＩＶＬを、両目視虚像領域ＩＶＢよりも相対的に明るく表示する。

一般に、片目でのみ視認する場合には、両目で視認する場合と比較して、視力が低くなり、視認性が低くなる。以上を勘案し、虚像表示装置１００は、右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの輝度を、両目視中間像領域ＣＢよりも高く設定する。これにより、虚像表示装置１００は、右目虚像領域ＩＶＲ又は／及び左目虚像領域ＩＶＬと両目視虚像領域ＩＶＢとにまたがった画像を表示する場合であっても、当該画像の全体を好適に観察者に視認させる。

図７（Ａ）〜（Ｃ）は、中間像の各領域に設定する輝度を示す。具体的に、図７（Ａ）は、右目中間像領域ＣＲ、両目視中間像領域ＣＢ及び左目中間像領域ＣＬの配置例を示し、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の破線１５に沿った各位置での輝度の設定値を示し、図７（Ｃ）は、図７（Ａ）に示す中間像の各位置での輝度を濃淡により示した図である。なお、図７（Ｃ）では、色が濃いほど輝度が低いものとする。

図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、制御部５は、両目視中間像領域ＣＢの各位置での輝度を一律に輝度値「Ｖｂ」に設定し、右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの各位置での輝度を一律に輝度値「Ｖａ」に設定する。ここで、輝度値Ｖａは、輝度値Ｖｂよりも高い値に設定される。これにより、制御部５は、右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの視認性を相対的に向上させることができる。

図８は、虚像表示領域ＩＶの表示例を示す。図８の例では、虚像表示装置１００は、虚像として、右目虚像領域ＩＶＲと両目視虚像領域ＩＶＢとの境界線３１、又は両目視虚像領域ＩＶＢと左目虚像領域ＩＶＬとの境界線３２を跨ぐ画像２１〜２３を表示している。ここで、画像２１は、走行車線の両端位置を描いた画像であり、画像２２は、前方車両の位置を示す画像であり、画像２３は、前方車両との車間距離を表す画像である。この場合であっても、虚像表示装置１００は、視認性が低くなる右目虚像領域ＩＶＲ及び左目虚像領域ＩＶＬを両目視虚像領域ＩＶＢよりも高い輝度により表示する。これにより、虚像表示装置１００は、各画像２１〜２３の全体を好適に観察者に視認させ、各画像２１〜２３が示す情報を観察者に好適に認識させることができる。

次に、輝度の調整方法の具体例（第１調整例〜第４調整例）について説明する。

図９（Ａ）は、第１調整例の概要を示す図である。図９（Ａ）に示すように、第１調整例では、スクリーン３の背面（即ち、プロジェクタ２と対向する面と反対側の面）に、輝度調整素子８が設けられている。輝度調整素子８は、例えば、目で見える範囲の入射光を均等に吸収するＮＤフィルタであり、スクリーン３に形成される両目視中間像領域ＣＢの光が入射する位置に設けられる。そして、輝度調整素子８は、両目視中間像領域ＣＢの輝度を低下させることで、相対的に右目虚像領域ＩＶＲ及び左目虚像領域ＩＶＬを明るくする。

また、輝度調整素子８は、制御部５の制御に基づき移動自在であり、制御部５は、検出した観察者の両目間隔Ｗに基づきスクリーン３における両目視中間像領域ＣＢの位置を特定した場合に、特定した両目視中間像領域ＣＢの光が入射する位置に、輝度調整素子８を移動させる。

図９（Ｂ）は、第２調整例の概要を示す図である。図９（Ｂ）に示すように、第２調整例では、プロジェクタ２とスクリーン３との間に、輝度調整素子８Ａが設けられている。輝度調整素子８Ａは、両目視中間像領域ＣＢへの投影光が入射する位置に配置され、両目視中間像領域ＣＢの輝度を低下させることで、相対的に右目虚像領域ＩＶＲ及び左目虚像領域ＩＶＬを明るくする。また、輝度調整素子８Ａは、制御部５の制御に基づき移動自在であり、制御部５は、検出した観察者の両目間隔Ｗに基づきスクリーン３における両目視中間像領域ＣＢの位置を特定した場合に、特定した両目視中間像領域ＣＢの光が入射する位置に輝度調整素子８Ａを移動させる。

図９（Ｃ）は、第３調整例の概要を示す図である。図９（Ｃ）に示すように、第３調整例では、スクリーン３の背面の左右の両端位置に、輝度調整素子８Ｂがそれぞれ設けられている。ここで、輝度調整素子８Ｂは、入射する光の光量を増加させる素子であり、右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの光が入射する位置に設けられる。そして、輝度調整素子８Ｂは、右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの光量を増加させることで、相対的に右目虚像領域ＩＶＲ及び左目虚像領域ＩＶＬを明るくする。この場合、輝度調整素子８は、制御部５の制御に基づき移動自在であり、制御部５は、検出した観察者の両目間隔Ｗに基づきスクリーン３における右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの位置を特定した場合に、特定した右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの光が入射する位置に輝度調整素子８を移動させる。

次に、第４調整例について説明する。第４調整例では、制御部５は、プロジェクタ２に入力する画像の輝度の設定値を調整することで、右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬと、両目視中間像領域ＣＢとの輝度を異ならせる。具体的には、制御部５は、プロジェクタ２に入力する画像において、右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬに表示させる画像の輝度値を、両目視中間像領域ＣＢに表示させる画像の輝度値よりも高くする。

［変形例］
次に、上記した実施例の変形例について説明する。なお、以下で提示する変形例は、上記した実施例に適宜組み合わせて実施することができる。

（変形例１）
本変形例では、虚像表示装置１００は、右目中間像領域ＣＲと両目視中間像領域ＣＢとの境界付近、及び、左目中間像領域ＣＬと両目視中間像領域ＣＢとの境界付近の輝度を徐々に変化させる。これにより、両目視虚像領域ＩＶＢと右目虚像領域ＩＶＲ及び両目視虚像領域ＩＶＢとの境界が輝度差に起因して観察者に視認されるのを好適に抑制する。

図１０は、変形例１において、中間像の各領域に設定する輝度を示す。具体的に、図１０（Ａ）は、右目中間像領域ＣＲ、両目視中間像領域ＣＢ及び左目中間像領域ＣＬの配置例を示し、図１０（Ｂ）は、図７（Ａ）の破線１６に沿った各位置での輝度の設定値を示し、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）に示す中間像の各位置での輝度を濃淡により示した図である。なお、図１０（Ｃ）では、色が濃いほど輝度が低いものとする。

図１０（Ａ）に示す中間像には、右目中間像領域ＣＲと両目視中間像領域ＣＢとの境界に対し線対称となる矩形の境界領域１１Ｒと、両目視中間像領域ＣＢと左目中間像領域ＣＬとの境界に対し線対称となる矩形の境界領域１１Ｌとが設けられている。ここで、境界領域１１Ｒ、１１Ｌでは、輝度がＹ軸方向に沿って連続的に変化する。この例では、境界領域１１Ｌの左端から右端にかけて、輝度が値Ｖａから値Ｖｂ（＜Ｖａ）に連続的に変化し、境界領域１１Ｒの左端から右端にかけて、輝度が値Ｖｂから値Ｖａに連続的に変化する。そして、境界領域１１Ｌ及び境界領域１１Ｒ以外の右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの輝度は、輝度値Ｖａに設定され、境界領域１１Ｌ及び境界領域１１Ｒ以外の両目視中間像領域ＣＢの輝度は、値Ｖｂに設定される。

このように、虚像表示装置１００は、右目中間像領域ＣＲと両目視中間像領域ＣＢとの境界付近、及び、左目中間像領域ＣＬと両目視中間像領域ＣＢとの境界付近の輝度を徐々に変化させる。これにより、両目視虚像領域ＩＶＢと右目虚像領域ＩＶＲ及び両目視虚像領域ＩＶＢとの境界が目立つのを好適に抑制することができる。

（変形例２）
制御部５は、アイポイントＰＥのＸ軸方向の位置を検出し、Ｘ軸方向でのアイポイントＰＥの位置に基づき、中間像の表示態様を変更してもよい。

図１１（Ａ）は、目から凹面鏡４までの距離Ｄｚと、式（１）〜（３）に基づき導出される中間像のサイズとの関係を示すグラフである。図１１（Ａ）に示すように、距離Ｄｚに応じて、凹面鏡４の全体を使用するのに必要な中間像のサイズは異なる。

よって、好適には、制御部５は、まず、カメラ７が生成した撮影画像Ｉｍを対象にした公知の画像認識技術により観察者の目を検出し、検出した目と凹面鏡４との距離Ｄｚに基づき、図１１（Ａ）に示すグラフに相当する情報を参照して中間像のサイズを決定する。この場合、制御部５は、撮影画像Ｉｍ又は及び観察者の頭部の位置を測定するレーダなどの検出値に基づき、距離Ｄｚを検出する。なお、制御部５は、この場合、距離Ｄｚを直接検出してもよく、基準となるＸ軸上の位置に対するＸ軸上の目の位置を検出することで、距離Ｄｚを認識してもよい。

図１１（Ｂ）は、距離Ｄｚに応じた中間像における両目視中間像領域ＣＢの面積割合を示すグラフと、距離Ｄｚに応じた中間像における右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬを合わせた面積割合を示すグラフとを示す。図１１（Ｂ）に示すように、距離Ｄｚが変わると、中間像における両目視中間像領域ＣＢ、右目中間像領域ＣＲ、左目中間像領域ＣＬの割合が僅かに変化する。よって、制御部５は、中間像のサイズと同様、距離Ｄｓに基づき、図１１（Ｂ）に示すグラフに相当する情報を参照し、中間像における両目視中間像領域ＣＢ、右目中間像領域ＣＲ、左目中間像領域ＣＬの割合を変化させてもよい。

（変形例３）
図１に示す虚像表示装置１００の構成は一例であり、本発明が適用可能な虚像表示装置１００の構成は、これに限定されない。

図１２は、虚像表示装置１００の他の構成例を示す。図１２の例では、ウィンドシールド６よりも観察者側にコンバイナ１２が設けられており、さらに、凹面鏡４に代えて、画像の拡大効果がない立上げミラー１１が光源ユニット１内に設けられている。コンバイナ１３は、スクリーン３から入射した光を反射することで、入射光に対応する像を拡大した虚像として表示させるハーフミラーである。具体的には、コンバイナ１２は、スクリーン３からの光が入射する面（つまり入射面）が凹面形状に構成されている。なお、コンバイナ１２は、本発明における「光学素子」の一例に相当する。そして、図１２の例では、スクリーン３で結像された中間像の光は、立上げミラー１１でコンバイナ１２に向けて反射され、さらにコンバイナ１２が入射光の一部をアイポイントに反射することで、観察者に虚像を視認させる。

図１２の例であっても、虚像表示装置１００は、コンバイナ１２の略全面にスクリーン３で結像される中間像の光を照射させる構成とする。そして、虚像表示装置１００は、検知した両目間隔Ｗに基づき、スクリーン３における両目視中間像領域ＣＢ、右目中間像領域ＣＲ、左目中間像領域ＣＬの位置及び範囲を特定し、両目視中間像領域ＣＢよりも右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬの輝度を高く設定する。このように、変形例によっても、虚像表示装置１００は、画角の広い虚像を観察者に好適に視認させることができる。

（変形例４）
虚像表示装置１００は、光源として液晶ディスプレイを有してもよい。

図１３は、本変形例に係る虚像表示装置１００の構成例を示す。図１３では、虚像表示装置１００は、プロジェクタ２及びスクリーン３に代えて、液晶ディスプレイ１３を有する。液晶ディスプレイ１３が表示する画像の光は、凹面鏡４の略全面に照射される。

そして、液晶ディスプレイ１３は、制御部５の制御に基づき、ディスプレイに中間像に相当する画像を表示し、かつ、両目視中間像領域ＣＢに相当する画素よりも、右目中間像領域ＣＲ及び左目中間像領域ＣＬに相当する画素の輝度を高くする。これにより、虚像表示装置１００は、実施例と同様、画角の広い虚像を観察者に好適に視認させることができる。なお、制御部５と液晶ディスプレイ１３とは一体に構成されていてもよい。本変形例において、液晶ディスプレイ１３は、「光源部」の一例である。

１ 光源ユニット
２ プロジェクタ
３ スクリーン
４ 凹面鏡
５ 制御部
６ ウィンドシールド
７ カメラ
１１ 立上げミラー
１２ コンバイナ
１３ 液晶ディスプレイ
１００ 虚像表示装置

Claims (9)

1. 凹面形状の反射面を有する光学素子と、
   観察者の眼の位置に関する位置情報を取得する取得部と、
   表示部を介して観察者が視認可能な虚像を形成させるための光を、前記光学素子に照射する光源部と、
   前記虚像に含まれる、前記観察者が両目で視認可能な第１範囲の輝度と、前記観察者が単眼でのみ視認可能な第２範囲の輝度とを異ならせる輝度調整部と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記輝度調整部は、前記第２範囲の輝度を、前記第１範囲の輝度よりも高くすることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記取得部は、前記観察者の両目の間隔に関する情報を取得し、
   前記輝度調整部は、前記第１範囲及び前記第２範囲を、前記間隔に関する情報に基づいて認識することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記第１範囲と前記第２範囲の境界に設けられた所定範囲では、前記第１範囲及び前記第２範囲が並ぶ方向での位置の変化に応じて輝度が徐々に変化することを特徴とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
5. 前記輝度調整部は、入射する光の光量を調整する輝度調整素子の位置を調整することで、前記第１範囲の輝度と、前記第２範囲の輝度とを異ならせることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
6. 前記輝度調整部は、前記光源部に入力される画像の輝度の設定値を調整することで、前記第１範囲の輝度と、前記第２範囲の輝度とを異ならせることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
7. 凹面形状の反射面を有する光学素子と、
   表示部を介して観察者が視認可能な虚像を形成させるための光を、前記光学素子に照射する光源部と、を有する表示装置が実行する制御方法であって、
   観察者の眼の位置に関する位置情報を取得する取得工程と、
   前記虚像に含まれる、前記観察者が両目で視認可能な第１範囲の輝度と、前記観察者が単眼でのみ視認可能な第２範囲の輝度とを異ならせる輝度調整工程と、
   を有することを特徴とする制御方法。
8. 凹面形状の反射面を有する光学素子と、
   表示部を介して観察者が視認可能な虚像を形成させるための光を、前記光学素子に照射する光源部と、を有する表示装置を制御するコンピュータが実行するプログラムであって、
   観察者の眼の位置に関する位置情報を取得する取得部と、
   前記虚像に含まれる、前記観察者が両目で視認可能な第１範囲の輝度と、前記観察者が単眼でのみ視認可能な第２範囲の輝度とを異ならせる輝度調整部
   として前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
9. 請求項８に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする記憶媒体。