JP2020160362A - Virtual image display system, head-up display, and mobile body - Google Patents

Virtual image display system, head-up display, and mobile body Download PDF

Info

Publication number
JP2020160362A
JP2020160362A JP2019061927A JP2019061927A JP2020160362A JP 2020160362 A JP2020160362 A JP 2020160362A JP 2019061927 A JP2019061927 A JP 2019061927A JP 2019061927 A JP2019061927 A JP 2019061927A JP 2020160362 A JP2020160362 A JP 2020160362A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
optical element
display
row
virtual image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019061927A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7178637B2 (en
Inventor
研一 笠澄
Kenichi Kasasumi
研一 笠澄
森 俊也
Toshiya Mori
俊也 森
正人 尾形
Masato Ogata
正人 尾形
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2019061927A priority Critical patent/JP7178637B2/en
Publication of JP2020160362A publication Critical patent/JP2020160362A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7178637B2 publication Critical patent/JP7178637B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

To improve visibility related to stereoscopic images.SOLUTION: An optical element group 22 of a virtual image display system is formed in a grid shape by alternately arranging a first column K1 and a second column K2. Each optical element B0 concentrates light rays from a corresponding image piece GP0 among a plurality of image pieces GP0 forming an image. Each image piece GP0 is long in an arrangement direction D1 and a size Q1 in a longitudinal direction is larger than a size Q2 of each optical element B0 in the arrangement direction D1. Each optical element B0 of the first column K1 includes a first end face S1. Each optical element B0 of the second column K2 includes a second end face S2. An inclination direction F1 of the first end face S1 and an inclination direction F2 of the second end face S2 are different from each other when viewed in the arrangement direction D1, and is along a direction orthogonal to the longitudinal direction when viewed in a direction orthogonal to a display surface 211.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本開示は、一般に、虚像表示システム、ヘッドアップディスプレイ、及び移動体に関する。より詳細には、本開示は、虚像を表示する虚像表示システム、当該虚像表示システムを備えたヘッドアップディスプレイ、及び当該ヘッドアップディスプレイを備えた移動体に関する。 The present disclosure generally relates to virtual image display systems, head-up displays, and moving objects. More specifically, the present disclosure relates to a virtual image display system for displaying a virtual image, a head-up display including the virtual image display system, and a moving body including the head-up display.

従来例として、特許文献1に記載の立体映像表示装置を例示する。この立体映像表示装置は、要素画像群を表示する表示手段と、3次元映像を再生する要素光学素子群と、を備える。各要素画像は、要素光学素子の幅を超える長方形で、当該長方形の長辺方向を基準線の方向として、一列に整列し要素画像列を形成する。要素光学素子群において、各要素光学素子のうち互いに接して一列に配置される要素光学素子列の中心直線が基準線に対して角度を持つように、要素光学素子列が設置面上で傾斜させた状態で配置されている。 As a conventional example, the stereoscopic image display device described in Patent Document 1 will be illustrated. This stereoscopic image display device includes a display means for displaying an element image group and an element optical element group for reproducing a three-dimensional image. Each element image is a rectangle that exceeds the width of the element optical element, and is aligned in a row with the long side direction of the rectangle as the reference line direction to form an element image sequence. In the element optical element group, the element optical element array is tilted on the installation surface so that the central straight line of the element optical element array arranged in a row in contact with each other among the element optical elements has an angle with respect to the reference line. It is arranged in a state of being.

この特許文献1によれば、駆動手段を必要とせず、要素画像の幅と高さの比率を変えることで特定方向の視域角を拡大することができるものである。 According to Patent Document 1, the viewing angle in a specific direction can be expanded by changing the ratio of the width and the height of the element image without the need for a driving means.

特開2012−230142号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-230142

ところで、虚像表示システムにおいては、観測者が、虚像表示システムから提示されている立体画像を観測中に、観測者の頭部が、一方向(例えば横方向)に沿って比較的広範囲に移動する可能性がある。特許文献1に記載の立体映像表示装置による視域角の拡大では、依然として十分とは言えない可能性がある。 By the way, in the virtual image display system, the observer's head moves in a relatively wide range along one direction (for example, the lateral direction) while the observer is observing the stereoscopic image presented by the virtual image display system. there is a possibility. Enlarging the viewing area angle by the stereoscopic image display device described in Patent Document 1 may still not be sufficient.

本開示は上記事由に鑑みてなされ、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる、虚像表示システム、ヘッドアップディスプレイ、及び移動体を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a virtual image display system, a head-up display, and a moving body capable of improving the visibility of a stereoscopic image.

本開示の一態様の虚像表示システムは、画像データ作成部と、表示部と、光学素子群と、を備える。前記画像データ作成部は、立体描画を行う対象物の第1画像データと、前記立体描画を行う対象物の表示位置に関する位置情報とに基づいて、前記立体描画を行う対象物を立体視させるための第2画像データを作成する。前記表示部は、前記第2画像データに基づく画像を表示面に表示する。前記光学素子群は、前記表示部から焦点距離に応じて前記表示面と対向するように配置され、前記表示面に表示される前記画像からの光線を集光して、立体的な虚像を再生する。前記光学素子群は、各列が複数の光学素子を含む第1列と第2列とを交互に並べて方眼状に構成される。各光学素子は、前記画像を構成する複数の画像片のうち、対応する画像片からの前記光線を集光する。各画像片は、前記第1列と前記第2列とが並ぶ並び方向に沿って長尺であり、かつ、長尺方向における寸法が、前記並び方向における各光学素子の寸法よりも大きい。前記第1列を構成する各光学素子は、前記光線が通る第1端面を有する。前記第2列を構成する各光学素子は、前記光線が通る第2端面を有する。前記第1端面及び前記第2端面は、前記表示面に対して傾斜する。前記第1端面の傾斜方向及び前記第2端面の傾斜方向は、前記並び方向に沿って見て、互いに異なり、かつ、前記表示面と直交する方向に沿って見て、前記長尺方向に直交する方向に沿っている。 The virtual image display system of one aspect of the present disclosure includes an image data creation unit, a display unit, and an optical element group. The image data creation unit is for making the object to be stereoscopically viewed stereoscopically based on the first image data of the object to be stereoscopically drawn and the position information regarding the display position of the object to be stereoscopically drawn. The second image data of is created. The display unit displays an image based on the second image data on the display surface. The optical element group is arranged so as to face the display surface from the display unit according to the focal length, and collects light rays from the image displayed on the display surface to reproduce a three-dimensional virtual image. To do. The optical element group is formed in a grid shape by alternately arranging a first row and a second row in which each row contains a plurality of optical elements. Each optical element collects the light beam from the corresponding image piece among the plurality of image pieces constituting the image. Each image piece is long along the arrangement direction in which the first row and the second row are lined up, and the dimension in the long length direction is larger than the size of each optical element in the arrangement direction. Each optical element constituting the first row has a first end surface through which the light beam passes. Each optical element constituting the second row has a second end surface through which the light beam passes. The first end surface and the second end surface are inclined with respect to the display surface. The inclination direction of the first end surface and the inclination direction of the second end surface are different from each other when viewed along the arrangement direction, and are orthogonal to the elongated direction when viewed along a direction orthogonal to the display surface. Along the direction of

本開示の別の一態様の虚像表示システムは、画像データ作成部と、表示部と、光学素子群と、を備える。前記画像データ作成部は、立体描画を行う対象物の第1画像データと、前記立体描画を行う対象物の表示位置に関する位置情報とに基づいて、前記立体描画を行う対象物を立体視させるための第2画像データを作成する。前記表示部は、前記第2画像データに基づく画像を表示面に表示する。前記光学素子群は、前記表示部から焦点距離に応じて前記表示面と対向するように配置され、前記表示面に表示される前記画像からの光線を集光して、立体的な虚像を再生する。前記光学素子群は、各列が複数の光学素子を含む第1列と第2列とを交互に並べて方眼状に構成される。各光学素子は、前記画像を構成する複数の画像片のうち、対応する画像片からの前記光線を集光する。各画像片は、前記第1列と前記第2列とが並ぶ並び方向に沿って長尺であり、かつ、長尺方向における寸法が、前記並び方向における各光学素子の寸法よりも大きい。前記第1列を構成する各光学素子は、前記光線が出射する第1曲面を有する。前記第2列を構成する各光学素子は、前記光線が出射する第2曲面を有する。前記第1曲面及び前記第2曲面は、前記並び方向に沿って見て、前記表示面から離れる方向に円弧状に凸となって湾曲し、かつ当該円弧の中心位置が互いにずれるように構成される。 Another aspect of the virtual image display system of the present disclosure includes an image data creation unit, a display unit, and an optical element group. The image data creation unit is for making the object to be stereoscopically viewed stereoscopically based on the first image data of the object to be stereoscopically drawn and the position information regarding the display position of the object to be stereoscopically drawn. The second image data of is created. The display unit displays an image based on the second image data on the display surface. The optical element group is arranged so as to face the display surface from the display unit according to the focal length, and collects light rays from the image displayed on the display surface to reproduce a three-dimensional virtual image. To do. The optical element group is formed in a grid shape by alternately arranging a first row and a second row in which each row contains a plurality of optical elements. Each optical element collects the light beam from the corresponding image piece among the plurality of image pieces constituting the image. Each image piece is long along the arrangement direction in which the first row and the second row are lined up, and the dimension in the long length direction is larger than the size of each optical element in the arrangement direction. Each optical element constituting the first row has a first curved surface from which the light beam is emitted. Each optical element constituting the second row has a second curved surface from which the light beam is emitted. The first curved surface and the second curved surface are configured to be convex and curved in an arc shape in a direction away from the display surface when viewed along the alignment direction, and the center positions of the arcs are displaced from each other. To.

本開示の一態様のヘッドアップディスプレイは、上記のいずれかの虚像表示システムを備える。上記のいずれかの虚像表示システムは、前記表示面に表示される前記画像をアイボックスに集光することによって、前記アイボックスに視点があるユーザに、前記表示面に表示される前記画像に基づく前記立体的な虚像を視認させる光学系を、更に備える。前記光学系は、入射光を前記アイボックスに向かって反射する光透過性を有する反射部材を含む。前記ヘッドアップディスプレイは、前記アイボックスに視点があるユーザに、前記反射部材を透過して見える現実空間に重ね合わせた前記虚像を視認させる。 The head-up display of one aspect of the present disclosure includes any of the above virtual image display systems. Any of the above virtual image display systems is based on the image displayed on the display surface to a user having a viewpoint on the eye box by condensing the image displayed on the display surface on the eye box. An optical system for visually recognizing the three-dimensional virtual image is further provided. The optical system includes a light-transmitting reflective member that reflects incident light toward the eyebox. The head-up display allows a user who has a viewpoint in the eye box to visually recognize the virtual image superimposed on the real space that can be seen through the reflective member.

本開示の一態様の移動体は、移動する移動体本体と、前記移動体本体に搭載される上記ヘッドアップディスプレイと、を備える。前記反射部材は、前記移動体本体のウィンドシールド又はコンバイナを含む。 The moving body of one aspect of the present disclosure includes a moving moving body main body and the head-up display mounted on the moving body main body. The reflective member includes a windshield or combiner of the moving body body.

本開示によれば、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる、という利点がある。 According to the present disclosure, there is an advantage that the visibility of a stereoscopic image can be improved.

図1は、本開示の一実施形態に係る虚像表示システムの概略的な説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view of a virtual image display system according to an embodiment of the present disclosure. 図2は、同上の虚像表示システムを備える移動体の概略説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory view of a moving body including the above-mentioned virtual image display system. 図3は、同上の虚像表示システムの概略的なブロック図である。FIG. 3 is a schematic block diagram of the above-mentioned virtual image display system. 図4は、同上の虚像表示システムによって表示される虚像の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a virtual image displayed by the above-mentioned virtual image display system. 図5は、同上の虚像表示システムによって立体描画を行う方法を説明する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a method of performing three-dimensional drawing by the above-mentioned virtual image display system. 図6Aは、同上の虚像表示システムにおける光学素子群を説明するための概略説明図である。図6Bは、図6Aの光学素子群をX軸方向に沿って見た概略の要部側面図である。FIG. 6A is a schematic explanatory view for explaining an optical element group in the above-mentioned virtual image display system. FIG. 6B is a schematic side view of a main part of the optical element group of FIG. 6A as viewed along the X-axis direction. 図7は、同上の虚像表示システムにおける光学素子群の比較例を説明するための概略説明図である。FIG. 7 is a schematic explanatory view for explaining a comparative example of the optical element group in the above-mentioned virtual image display system. 図8Aは、同上の虚像表示システムにおける変形例1の光学素子群を説明するための概略説明図である。図8Bは、図8Aの光学素子群をX軸方向に沿って見た概略の要部側面図である。FIG. 8A is a schematic explanatory view for explaining the optical element group of the modified example 1 in the above-mentioned virtual image display system. FIG. 8B is a schematic side view of a main part of the optical element group of FIG. 8A as viewed along the X-axis direction. 図9Aは、同上の虚像表示システムにおける変形例2の光学素子群を説明するための概略説明図である。図9Bは、同上の光学素子群の正面から見た概略の要部平面図である。FIG. 9A is a schematic explanatory view for explaining the optical element group of the modification 2 in the above-mentioned virtual image display system. FIG. 9B is a schematic plan view of a main part viewed from the front of the optical element group of the same.

(1)概要
以下の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
(1) Outline Each figure described in the following embodiments is a schematic view, and the ratio of the size and the thickness of each component in each figure does not necessarily reflect the actual dimensional ratio. Not necessarily.

本実施形態に係る虚像表示システム10は、図1及び図2に示すように、例えば、移動体としての自動車100に用いられる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the virtual image display system 10 according to the present embodiment is used, for example, in an automobile 100 as a moving body.

虚像表示システム10は、図1、図3、図5及び図6Aに示すように、画像データ作成部52(図3参照)と、表示部21と、光学素子群22と、を備えている。 As shown in FIGS. 1, 3, 5 and 6A, the virtual image display system 10 includes an image data creation unit 52 (see FIG. 3), a display unit 21, and an optical element group 22.

画像データ作成部52は、立体描画を行う対象物の第1画像データと、立体描画を行う対象物の表示位置に関する位置情報とに基づいて、立体描画を行う対象物を立体視させるための第2画像データを作成する。以下、画像データ作成部52を、単に「作成部52」と呼ぶこともある。 The image data creation unit 52 makes the object to be stereoscopically viewed stereoscopically based on the first image data of the object to be stereoscopically drawn and the position information regarding the display position of the object to be stereoscopically drawn. 2 Create image data. Hereinafter, the image data creation unit 52 may be simply referred to as a “creation unit 52”.

表示部21は、第2画像データに基づく画像を表示面211に表示する。光学素子群22は、表示部21から焦点距離W1(図5参照)に応じて(例えば、概ね焦点距離W1を空けて)表示面211と対向するように配置され、表示面211に表示される画像からの光線を集光して、立体的な虚像320(図4参照)を再生する。以下、第2画像データに基づく画像を「三次元用画像G1」(図6A参照)と呼ぶこともある。 The display unit 21 displays an image based on the second image data on the display surface 211. The optical element group 22 is arranged from the display unit 21 so as to face the display surface 211 according to the focal length W1 (see FIG. 5) (for example, substantially leaving the focal length W1), and is displayed on the display surface 211. The light rays from the image are focused to reproduce the three-dimensional virtual image 320 (see FIG. 4). Hereinafter, the image based on the second image data may be referred to as "three-dimensional image G1" (see FIG. 6A).

虚像表示システム10は、例えば移動体(ここでは自動車100)に搭載されるヘッドアップディスプレイ1に用いられる。すなわち、本実施形態のヘッドアップディスプレイ1は、虚像表示システム10を備えている。ヘッドアップディスプレイ1では、光学系30が反射部材(例えばウィンドシールド112)を含む。反射部材は、光透過性を有し、入射光をアイボックス210に向かって反射する。ヘッドアップディスプレイ1は、アイボックス210に視点があるユーザ200に、反射部材を透過して見える現実空間に重ね合わせた虚像320を視認させる。 The virtual image display system 10 is used, for example, in a head-up display 1 mounted on a moving body (here, an automobile 100). That is, the head-up display 1 of the present embodiment includes a virtual image display system 10. In the head-up display 1, the optical system 30 includes a reflective member (for example, a windshield 112). The reflective member has light transmission and reflects incident light toward the eyebox 210. The head-up display 1 causes the user 200, who has a viewpoint on the eye box 210, to visually recognize the virtual image 320 superimposed on the real space that can be seen through the reflective member.

虚像表示システム10は、自動車100に搭載されるヘッドアップディスプレイ1に用いられ、例えば、自動車100の速度情報、コンディション情報、及び運転情報等に関連する運転支援情報をユーザ200の視界に表示するために用いられる。自動車100の運転情報としては、例えば、走行経路等を表示するナビゲーション関連の情報、及び、走行速度及び車間距離を一定に保つACC(Adaptive Cruise Control)関連の情報等がある。 The virtual image display system 10 is used in the head-up display 1 mounted on the automobile 100, and for example, in order to display driving support information related to the speed information, condition information, driving information, etc. of the automobile 100 in the field of view of the user 200. Used for. The driving information of the automobile 100 includes, for example, navigation-related information that displays a traveling route and the like, and ACC (Adaptive Cruise Control) -related information that keeps the traveling speed and the inter-vehicle distance constant.

ここで、虚像表示システム10は、必ずしも立体的な虚像320(立体描写の対象物の虚像)のみを再生するだけではない。例えば、虚像表示システム10は、立体的な虚像320以外に、平面的な虚像310を再生する。以下、虚像310と虚像320とをまとめて虚像300と呼ぶこともある。 Here, the virtual image display system 10 does not necessarily reproduce only the three-dimensional virtual image 320 (the virtual image of the object of the three-dimensional depiction). For example, the virtual image display system 10 reproduces a planar virtual image 310 in addition to the three-dimensional virtual image 320. Hereinafter, the virtual image 310 and the virtual image 320 may be collectively referred to as a virtual image 300.

自動車100の速度情報及びコンディション情報は、立体的に、例えば走行面400と垂直な平面PL1に沿って、表示されるのが好ましく、これらの情報は虚像320を用いて表示される。一方、走行経路等を表示するナビゲーション関連の情報、及びACC関連の情報等は、平面的に、例えば平面PL1よりやや傾けた平面PL2に沿って表示されるのが好ましく、これらの情報は、虚像310を用いて表示される。 The speed information and the condition information of the automobile 100 are preferably displayed three-dimensionally, for example, along the plane PL1 perpendicular to the traveling surface 400, and these information are displayed using the virtual image 320. On the other hand, navigation-related information for displaying a traveling route and the like, ACC-related information, and the like are preferably displayed in a plane, for example, along a plane PL2 slightly tilted from the plane PL1, and these information are virtual images. It is displayed using 310.

虚像表示システム10が表示する情報の種類は、予め決まっているので、虚像表示システム10が表示する虚像300の画像データは、例えば、記憶部54(図3参照)に予め保持されている。つまり、立体描画の対象物である虚像320の第1画像データ、及び、平面(二次元)描画の対象物である虚像310の第3画像データは、記憶部54に予め保持されている。したがって、作成部52は、立体描画を行う対象物である虚像320の第1画像データと、虚像320の表示位置に関する位置情報とに基づいて、虚像320を立体視させるための第2画像データを作成する。なお、作成部52は、平面描画を行う対象物である虚像310の第3画像データと、虚像310の表示位置に関する位置情報とに基づいて、虚像310を平面描画するための第4画像データを作成する。以下、第4画像データに基づく画像を「二次元用画像」と呼ぶこともある。 Since the type of information displayed by the virtual image display system 10 is predetermined, the image data of the virtual image 300 displayed by the virtual image display system 10 is stored in advance in, for example, a storage unit 54 (see FIG. 3). That is, the first image data of the virtual image 320, which is the object of three-dimensional drawing, and the third image data of the virtual image 310, which is the object of two-dimensional drawing, are stored in advance in the storage unit 54. Therefore, the creating unit 52 obtains the second image data for stereoscopically viewing the virtual image 320 based on the first image data of the virtual image 320, which is the object to be stereoscopically drawn, and the position information regarding the display position of the virtual image 320. create. The creation unit 52 creates the fourth image data for drawing the virtual image 310 in a plane based on the third image data of the virtual image 310 which is an object to be drawn in a plane and the position information regarding the display position of the virtual image 310. create. Hereinafter, the image based on the fourth image data may be referred to as a "two-dimensional image".

「虚像310及び320」は、図1に示すように、アイボックス210に視点201があるユーザ200(例えば自動車100の運転者等)に視認させるための、表示面211に表示される画像に基づく像である。虚像表示システム10は、光学系30を更に備えている。光学系30は、表示部21及び光学素子群22を有する画像表示部20から出力される画像(表示面211に表示される画像)を構成する光の反射と屈折との少なくとも一方を行う。その結果、光学系30は、画像表示部20から出力される画像を、アイボックス210に集光する。 As shown in FIG. 1, the "virtual images 310 and 320" are based on an image displayed on the display surface 211 so as to be visually recognized by a user 200 (for example, a driver of a car 100) having a viewpoint 201 in the eye box 210. It is a statue. The virtual image display system 10 further includes an optical system 30. The optical system 30 performs at least one of reflection and refraction of light constituting an image (image displayed on the display surface 211) output from the image display unit 20 having the display unit 21 and the optical element group 22. As a result, the optical system 30 collects the image output from the image display unit 20 on the eye box 210.

ところで、光学素子群22は、図6Aに示すように、各列が複数(図示例では便宜上4つのみ図示)の光学素子B0を含む第1列K1と第2列K2とを交互に並べて方眼状に構成される。ここで言う「方眼状」は、光学素子群22を正面から見て、複数の光学素子B0が縦横に直角に整列されて配置されることを意味する。ここでは、光学素子群22は、レンズアレイにより構成される。レンズアレイは、一例として、おおむね平凸レンズからなる光学素子B0が平面上に複数配置されて構成される。 By the way, as shown in FIG. 6A, in the optical element group 22, the first row K1 and the second row K2 including the optical elements B0 having a plurality of rows (only four are shown for convenience in the illustrated example) are alternately arranged in a grid. It is composed like a shape. The term "square-shaped" as used herein means that a plurality of optical elements B0 are arranged at right angles in the vertical and horizontal directions when the optical element group 22 is viewed from the front. Here, the optical element group 22 is composed of a lens array. As an example, the lens array is configured by arranging a plurality of optical elements B0, which are generally composed of plano-convex lenses, on a plane.

各光学素子B0は、画像を構成する複数の画像片GP0のうち、対応する画像片GP0からの光線を集光する。各画像片GP0は、第1列K1と第2列K2とが並ぶ並び方向D1に沿って長尺であり、かつ、長尺方向における寸法Q1が、並び方向D1における各光学素子B0の寸法Q2よりも大きい。 Each optical element B0 collects a light ray from the corresponding image piece GP0 among the plurality of image pieces GP0 constituting the image. Each image piece GP0 is long along the alignment direction D1 in which the first row K1 and the second row K2 are lined up, and the dimension Q1 in the long direction is the dimension Q2 of each optical element B0 in the alignment direction D1. Greater than.

第1列K1を構成する各光学素子B0は、光線が通る第1端面S1を有している。第2列K2を構成する各光学素子B0は、光線が通る第2端面S2を有している。以下では一例として、第1端面S1及び第2端面S2が、いずれも光線が出射する出射面C2であるものとする。 Each optical element B0 constituting the first row K1 has a first end surface S1 through which a light beam passes. Each optical element B0 constituting the second row K2 has a second end surface S2 through which a light ray passes. In the following, as an example, it is assumed that the first end surface S1 and the second end surface S2 are both exit surfaces C2 from which light rays are emitted.

そして、本実施形態では、第1端面S1及び第2端面S2(出射面C2)は、表示面211に対して傾斜するように構成される。特に図6Bに示すように、第1端面S1(出射面C2)の傾斜方向F1及び第2端面S2(出射面C2)の傾斜方向F2は、並び方向D1に沿って見て、互いに異なり、かつ、表示面211と直交する方向に沿って見て、長尺方向に直交する方向に沿っている。 Then, in the present embodiment, the first end surface S1 and the second end surface S2 (exit surface C2) are configured to be inclined with respect to the display surface 211. In particular, as shown in FIG. 6B, the inclination direction F1 of the first end surface S1 (emission surface C2) and the inclination direction F2 of the second end surface S2 (emission surface C2) are different from each other when viewed along the arrangement direction D1. , When viewed along the direction orthogonal to the display surface 211, it is along the direction orthogonal to the elongated direction.

この構成によれば、傾斜方向F1及び傾斜方向F2が、並び方向D1に沿って見て、互いに異なり、かつ、表示面211と直交する方向に沿って見て、長尺方向に直交する方向に沿っている。そのため、光学素子B0の寸法Q2よりも大きい長尺の画像片GP0に関する視域は、光学素子群22を介することで、並び方向D1に拡げることができる。言い換えると、方眼状の光学素子群22において、視域の幅を拡げるために画像片GP0を横長にしても、第1列の光学素子B0に対応する画像片GP0と、第2列の光学素子B0に対応する画像片GP0とが互いに干渉し合う可能性を抑えることができる。したがって、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。 According to this configuration, the inclination direction F1 and the inclination direction F2 are different from each other when viewed along the alignment direction D1 and are orthogonal to the long direction when viewed along the direction orthogonal to the display surface 211. Along. Therefore, the viewing range of the long image piece GP0, which is larger than the size Q2 of the optical element B0, can be expanded in the arrangement direction D1 via the optical element group 22. In other words, in the grid-shaped optical element group 22, even if the image piece GP0 is horizontally elongated in order to widen the viewing range, the image piece GP0 corresponding to the optical element B0 in the first row and the optical element in the second row It is possible to suppress the possibility that the image pieces GP0 corresponding to B0 interfere with each other. Therefore, it is possible to improve the visibility of the stereoscopic image.

(2)詳細
以下、本実施形態に係る虚像表示システム10について図面を参照して詳しく説明する。
(2) Details Hereinafter, the virtual image display system 10 according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

(2.1)全体構成
虚像表示システム10は、図1及び図3に示すように、画像表示部20と、光学系30と、制御部50と、を備えている。また虚像表示システム10は、画像表示部20、光学系30、及び制御部50を収容するハウジング60(図1参照)を更に備えている。
(2.1) Overall Configuration As shown in FIGS. 1 and 3, the virtual image display system 10 includes an image display unit 20, an optical system 30, and a control unit 50. Further, the virtual image display system 10 further includes a housing 60 (see FIG. 1) that houses an image display unit 20, an optical system 30, and a control unit 50.

虚像表示システム10は、移動体である自動車100の移動体本体110に搭載される。すなわち、移動体(自動車100)は、移動する移動体本体110と、移動体本体110に搭載される虚像表示システム10と、を備えている。虚像表示システム10が備える反射部材は、例えばウィンドシールド112で実現されているが、移動体本体110に設けられたコンバイナで実現されてもよい。 The virtual image display system 10 is mounted on the moving body main body 110 of the automobile 100, which is a moving body. That is, the moving body (automobile 100) includes a moving moving body main body 110 and a virtual image display system 10 mounted on the moving body main body 110. The reflective member included in the virtual image display system 10 is realized by, for example, a windshield 112, but it may be realized by a combiner provided in the moving body main body 110.

以下、虚像表示システム10が備えるハウジング60、画像表示部20、光学系30、及び制御部50の各々について図面を参照して説明する。 Hereinafter, each of the housing 60, the image display unit 20, the optical system 30, and the control unit 50 included in the virtual image display system 10 will be described with reference to the drawings.

(2.1.1)ハウジング
ハウジング60は、例えば合成樹脂の成型品等で構成されている。ハウジング60は、内部に収容室64を有する箱状に形成されている。収容室64には、画像表示部20、光学系30、及び制御部50等が収容されている。
(2.1.1) Housing The housing 60 is made of, for example, a molded product of synthetic resin. The housing 60 is formed in a box shape having a storage chamber 64 inside. The image display unit 20, the optical system 30, the control unit 50, and the like are housed in the storage chamber 64.

ハウジング60は、移動体本体110のダッシュボード113に取り付けられている。ハウジング60の上部には開口部が設けられている。光学系30の第2ミラー32によって反射された光は開口部を通してウィンドシールド112に照射され、ウィンドシールド112によって反射された光がアイボックス210に集光される。 The housing 60 is attached to the dashboard 113 of the moving body main body 110. An opening is provided in the upper part of the housing 60. The light reflected by the second mirror 32 of the optical system 30 is applied to the windshield 112 through the opening, and the light reflected by the windshield 112 is focused on the eye box 210.

(2.1.2)画像表示部
画像表示部20は、表示部(表示デバイス)21及び光学素子群22を有している。光学素子群22は、上述の通り、レンズアレイとして構成され、表示部21の表示面211と対向するように配置される。
(2.1.2) Image Display Unit The image display unit 20 includes a display unit (display device) 21 and an optical element group 22. As described above, the optical element group 22 is configured as a lens array and is arranged so as to face the display surface 211 of the display unit 21.

画像表示部20は、画像中の対象物から複数の方向に放出される光(光線)を再現することで対象物を立体的に見せるライトフィールド(Light Field)方式により、立体画像を表示する機能を有している。 The image display unit 20 has a function of displaying a stereoscopic image by a light field method that makes an object appear three-dimensional by reproducing light (light rays) emitted from the object in the image in a plurality of directions. have.

表示部21は、収容室64の内部に、表示面211を第1ミラー31に向けた状態で収容されている。表示部21の表示面211は、ユーザ200に集光する画像の範囲、つまりウィンドシールド112の形状に合わせた形状(例えば矩形状)であり、表示部21の表示面211には複数の画素X0(図6A参照)がアレイ状に配置されている。複数の画素X0は、図6Aに示すように、X軸及びY軸に沿って方眼状に配置される。X軸は、例えば、ユーザ200が居る車内空間では左右方向に沿った軸に相当し、Y軸は、例えば、上下方向に沿った軸に相当する。 The display unit 21 is housed inside the storage chamber 64 with the display surface 211 facing the first mirror 31. The display surface 211 of the display unit 21 has a range of images to be focused on the user 200, that is, a shape (for example, a rectangular shape) that matches the shape of the windshield 112, and the display surface 211 of the display unit 21 has a plurality of pixels X0. (See FIG. 6A) are arranged in an array. As shown in FIG. 6A, the plurality of pixels X0 are arranged in a grid shape along the X-axis and the Y-axis. The X-axis corresponds to, for example, an axis along the left-right direction in the vehicle interior space where the user 200 is present, and the Y-axis corresponds to, for example, an axis along the up-down direction.

図5は、ライトフィールド方式を説明するための、上方から見た概略図であり、説明の便宜上、複数の画素が出力する画像のうち、三次元用画像G1を出力している4個の画素(X1〜X4)×7(合計28個の画素)のみに着目して図示している。 FIG. 5 is a schematic view seen from above for explaining the light field method, and for convenience of explanation, four pixels of the images output by the plurality of pixels are outputting the three-dimensional image G1. The illustration focuses on (X1 to X4) × 7 (a total of 28 pixels).

また図5では、ユーザ200から見て、28個の画素が、左右方向に並んでいるが、実際には、複数の画素が、上下及び左右方向に並んでいる。図5は、ライトフィールド方式を説明するための簡易的な図であるため、図5の各画素サイズは、必ずしも図6Aで示す本実施形態の光学素子群22に対応する各画素X0の画素サイズに対応しているとは限らない。また図5に示す各画素と、光学素子群22の(後述する)光学素子B0との対応関係も、必ずしも図6Aで示す対応関係に厳密に一致しているとは限らない。 Further, in FIG. 5, 28 pixels are arranged in the left-right direction when viewed from the user 200, but in reality, a plurality of pixels are arranged in the up-down and left-right directions. Since FIG. 5 is a simple diagram for explaining the light field method, each pixel size of FIG. 5 is not necessarily the pixel size of each pixel X0 corresponding to the optical element group 22 of the present embodiment shown in FIG. 6A. It does not always correspond to. Further, the correspondence between each pixel shown in FIG. 5 and the optical element B0 (described later) of the optical element group 22 does not necessarily exactly match the correspondence relationship shown in FIG. 6A.

表示部21の複数の画素X0は、制御部50の制御に応じて発光し、表示部21の表示面211から出力される光(光線)によって、表示面211に表示される画像が形成される。表示部21は、例えば、液晶ディスプレイ、又は有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等によって実現される。 The plurality of pixels X0 of the display unit 21 emit light under the control of the control unit 50, and the light (light rays) output from the display surface 211 of the display unit 21 forms an image displayed on the display surface 211. .. The display unit 21 is realized by, for example, a liquid crystal display, an organic EL (Electro Luminescence) display, or the like.

光学素子群22は、アレイ状に配列された複数の光学素子B0(図6A参照)を有している。各光学素子B0は、おおむね平凸レンズである。各光学素子B0は、完全なシリンドリカル状(いわゆる、カマボコ状)ではなく、表示部21からの光線が出射する出射面C2が、X軸方向においてもY軸方向においても湾曲している。なお、光学素子群22の具体的な構造については、後の「(2.3)光学素子群」の欄で詳しく説明する。 The optical element group 22 has a plurality of optical elements B0 (see FIG. 6A) arranged in an array. Each optical element B0 is generally a plano-convex lens. Each optical element B0 is not completely cylindrical (so-called semi-cylindrical shape), and the exit surface C2 from which the light rays emitted from the display unit 21 are emitted is curved in both the X-axis direction and the Y-axis direction. The specific structure of the optical element group 22 will be described in detail later in the column of "(2.3) Optical element group".

光学素子群22は、表示部21から焦点距離W1(図5参照)に応じて(例えば、概ね焦点距離W1を空けて)表示面211と対向するように配置される。光学素子群22は、表示面211に表示される画像(三次元用画像G1)からの光線を集光して、立体的な虚像320を再生する。 The optical element group 22 is arranged so as to face the display surface 211 from the display unit 21 according to the focal length W1 (see FIG. 5) (for example, with a substantially focal length W1). The optical element group 22 collects light rays from an image (three-dimensional image G1) displayed on the display surface 211 to reproduce a three-dimensional virtual image 320.

図5の例では、図中のグループGR1でそれぞれ括られた4個の画素X1〜X4が、複数の光学素子B0のうち同じ光学素子B0に対応している。また図5の例では、アイボックス210において水平方向に4つの視点P1〜P4が設定されている。視点P1には、複数(図5では3つ)の光学素子B0によって、表示部21における複数(図5では3個)の画素X1からの光が集光される。同様に視点P2には、複数の光学素子B0によって、表示部21における複数の画素X2からの光が集光される。また視点P3には、複数の光学素子B0によって、表示部21における複数の画素X3からの光が集光される。更に視点P4には、複数の光学素子B0によって、表示部21における複数の画素X4からの光が集光される。 In the example of FIG. 5, the four pixels X1 to X4, which are grouped by the group GR1 in the figure, correspond to the same optical element B0 among the plurality of optical elements B0. Further, in the example of FIG. 5, four viewpoints P1 to P4 are set in the horizontal direction in the eye box 210. Light from a plurality of (three in FIG. 5) pixels X1 on the display unit 21 is focused on the viewpoint P1 by a plurality of (three in FIG. 5) optical elements B0. Similarly, the light from the plurality of pixels X2 in the display unit 21 is focused on the viewpoint P2 by the plurality of optical elements B0. Further, on the viewpoint P3, the light from the plurality of pixels X3 on the display unit 21 is focused by the plurality of optical elements B0. Further, the light from the plurality of pixels X4 in the display unit 21 is focused on the viewpoint P4 by the plurality of optical elements B0.

表示部21は、制御部50から入力される第2画像データに基づく画像を表示面211に表示するように構成される。すなわち、制御部50は、立体描画の対象物の虚像320を表示する場合、虚像320を表示させるための第2画像データに基づく三次元用画像G1を表示部21に出力する。制御部50は、虚像320を投影する位置に対応した複数の画素のうち、視点P1に対応する複数の画素X1に、第2画像データに基づく三次元用画像G1を表示させる。また制御部50は、視点P2に対応する複数の画素X2と、視点P3に対応する複数の画素X3と、視点P4に対応する複数の画素X4と、にも、それぞれ第2画像データに基づく三次元用画像G1を表示させる。 The display unit 21 is configured to display an image based on the second image data input from the control unit 50 on the display surface 211. That is, when displaying the virtual image 320 of the object of the three-dimensional drawing, the control unit 50 outputs the three-dimensional image G1 based on the second image data for displaying the virtual image 320 to the display unit 21. The control unit 50 causes the plurality of pixels X1 corresponding to the viewpoint P1 among the plurality of pixels corresponding to the positions where the virtual image 320 is projected to display the three-dimensional image G1 based on the second image data. Further, the control unit 50 also has a plurality of pixels X2 corresponding to the viewpoint P2, a plurality of pixels X3 corresponding to the viewpoint P3, and a plurality of pixels X4 corresponding to the viewpoint P4, each of which is a tertiary based on the second image data. The original image G1 is displayed.

これにより、視点P1に対応する複数の画素X1から出力される光によって、複数の画素X1に表示される三次元用画像G1に基づく虚像320が視点P1に集光される。同様に、視点P2に対応する複数の画素X2から出力される光によって、複数の画素X2に表示される三次元用画像G1に基づく虚像320が視点P2に集光される。視点P3に対応する複数の画素X3から出力される光によって、複数の画素X3に表示される三次元用画像G1に基づく虚像320が視点P3に集光される。視点P4に対応する複数の画素X4から出力される光によって、複数の画素X4に表示される三次元用画像G1に基づく虚像320が視点P4に集光される。表示部21の表示面211に表示された画像は光学素子群22を通してアイボックス210に集光される。 As a result, the virtual image 320 based on the three-dimensional image G1 displayed on the plurality of pixels X1 is focused on the viewpoint P1 by the light output from the plurality of pixels X1 corresponding to the viewpoint P1. Similarly, the light output from the plurality of pixels X2 corresponding to the viewpoint P2 causes the virtual image 320 based on the three-dimensional image G1 displayed on the plurality of pixels X2 to be focused on the viewpoint P2. The light output from the plurality of pixels X3 corresponding to the viewpoint P3 causes the virtual image 320 based on the three-dimensional image G1 displayed on the plurality of pixels X3 to be focused on the viewpoint P3. The light output from the plurality of pixels X4 corresponding to the viewpoint P4 causes the virtual image 320 based on the three-dimensional image G1 displayed on the plurality of pixels X4 to be focused on the viewpoint P4. The image displayed on the display surface 211 of the display unit 21 is focused on the eye box 210 through the optical element group 22.

表示部21に表示される三次元用画像G1の立体描画の対象物は、共通の対象物である。ただし、画素X1〜X4に表示される三次元用画像G1を、光学素子群22を通して見ることで、画素X1〜X4で互いに見える角度が少しずつ異なる画像が視認されることで視差画像が再現され、立体画像として視認可能となる。 The three-dimensional drawing object of the three-dimensional image G1 displayed on the display unit 21 is a common object. However, by viewing the three-dimensional image G1 displayed on the pixels X1 to X4 through the optical element group 22, images having slightly different viewing angles on the pixels X1 to X4 are visually recognized, and the differential image is reproduced. , It becomes visible as a stereoscopic image.

また表示部21は、制御部50から入力される第4画像データに基づく二次元用画像を表示面211に表示するように構成される。すなわち、制御部50は、平面描画の対象物である虚像310を表示させる場合、表示部21の表示面211に、虚像310を表示させるための第4画像データに基づく二次元用画像を表示部21に出力する。言い換えれば、制御部50は、虚像310を投影する位置に対応した複数の画素であって、視点P1〜P4に対応する複数の画素の全てを使って、第4画像データに基づく二次元用画像を表示させる。なお、第4画像データに基づく画像を表示する複数の画素X0から出力される光も光学素子群22を通過するため、例えば、視点P1には、視点P1に対応した画素X0の光が到達し、視点P2〜P4に対応した画素の光は到達しない。 Further, the display unit 21 is configured to display a two-dimensional image based on the fourth image data input from the control unit 50 on the display surface 211. That is, when the control unit 50 displays the virtual image 310 which is the object of the plane drawing, the control unit 50 displays a two-dimensional image based on the fourth image data for displaying the virtual image 310 on the display surface 211 of the display unit 21. Output to 21. In other words, the control unit 50 is a plurality of pixels corresponding to the positions where the virtual image 310 is projected, and uses all of the plurality of pixels corresponding to the viewpoints P1 to P4 to form a two-dimensional image based on the fourth image data. Is displayed. Since the light output from the plurality of pixels X0 displaying the image based on the fourth image data also passes through the optical element group 22, for example, the light of the pixel X0 corresponding to the viewpoint P1 reaches the viewpoint P1. , The light of the pixels corresponding to the viewpoints P2 to P4 does not reach.

図5で言えば、例えば、ユーザ200の右目が視点P2の位置にあり、ユーザ200の左目が視点P3の位置にあるとする。ユーザ200の右目には、視点P2に対応した画素(三次元用画像G1に対応する画素X2だけでなく、二次元用画像に対応する画素X2も含む)から出力される光が集光される。ユーザ200の左目には、視点P3に対応した画素(三次元用画像G1に対応する画素X3だけでなく、二次元用画像に対応する画素X3も含む)から出力される光が集光される。よって、ユーザ200の右目には視点P2に対応した画素から出力される光が集光され、ユーザ200の左目には視点P3に対応した画素から出力される光が集光される。ユーザ200は、視点P2に対応した画素から集光される光と、視点P3に対応した画素から集光される光とによって、虚像320を視認することができる。 Speaking of FIG. 5, for example, it is assumed that the right eye of the user 200 is at the position of the viewpoint P2 and the left eye of the user 200 is at the position of the viewpoint P3. The light output from the pixel corresponding to the viewpoint P2 (including not only the pixel X2 corresponding to the three-dimensional image G1 but also the pixel X2 corresponding to the two-dimensional image) is focused on the right eye of the user 200. .. The light output from the pixel corresponding to the viewpoint P3 (including not only the pixel X3 corresponding to the three-dimensional image G1 but also the pixel X3 corresponding to the two-dimensional image) is focused on the left eye of the user 200. .. Therefore, the light output from the pixel corresponding to the viewpoint P2 is focused on the right eye of the user 200, and the light output from the pixel corresponding to the viewpoint P3 is focused on the left eye of the user 200. The user 200 can visually recognize the virtual image 320 by the light focused from the pixel corresponding to the viewpoint P2 and the light focused from the pixel corresponding to the viewpoint P3.

これにより、ユーザ200の右目及び左目には、立体描画の対象物を互いに異なる角度から見た画像が表示されるので、両眼視差を再現した画像を右目及び左目に集光することができる。よって、画像表示部20に表示された映像に基づいて、ユーザ200に対して立体描画の対象物の虚像320を立体的に見せることができる。 As a result, the right eye and the left eye of the user 200 display images of the three-dimensional drawing objects viewed from different angles, so that the image reproducing the binocular parallax can be focused on the right eye and the left eye. Therefore, the virtual image 320 of the object of the three-dimensional drawing can be shown three-dimensionally to the user 200 based on the image displayed on the image display unit 20.

また、例えばユーザ200の頭部が右に移動して、ユーザ200の右目及び左目が、視点P1及びP2へそれぞれに移ると、上述の視点P2及びP3により見えていた虚像320を、やや右側から見ているように角度を変えて見せることができる。 Further, for example, when the head of the user 200 moves to the right and the right and left eyes of the user 200 move to the viewpoints P1 and P2, respectively, the virtual image 320 seen by the above-mentioned viewpoints P2 and P3 is slightly viewed from the right side. You can change the angle as you see it.

なお、画像表示部20が、立体描画の対象物の虚像320を立体的に表示する方式はライトフィールド方式に限定されない。画像表示部20は、ユーザ200の左右の目に、互いに視差がある画像をそれぞれ集光することで、ユーザ200に立体描画の対象物の虚像310を視認させる視差方式を採用してもよい。 The method in which the image display unit 20 three-dimensionally displays the virtual image 320 of the object to be drawn in three dimensions is not limited to the light field method. The image display unit 20 may adopt a parallax method in which the left and right eyes of the user 200 are focused on images having parallax with each other so that the user 200 can visually recognize the virtual image 310 of the object of stereoscopic drawing.

(2.1.3)光学系
光学系30は、画像表示部20から出力される光を、アイボックス210に集光する。光学系30は、図1及び図3に示すように、例えば、凸面鏡である第1ミラー31と、凹面鏡である第2ミラー32と、ウィンドシールド112とを有している。
(2.1.3) Optical system The optical system 30 collects the light output from the image display unit 20 on the eye box 210. As shown in FIGS. 1 and 3, the optical system 30 has, for example, a first mirror 31 which is a convex mirror, a second mirror 32 which is a concave mirror, and a windshield 112.

第1ミラー31は、画像表示部20から出力される光を反射して、第2ミラー32に入射させる。第2ミラー32は、第1ミラー31から入射した光をウィンドシールド112に向かって反射する。ウィンドシールド112は、第2ミラー32から入射した光を反射してアイボックス210に入射させる。 The first mirror 31 reflects the light output from the image display unit 20 and causes it to enter the second mirror 32. The second mirror 32 reflects the light incident from the first mirror 31 toward the windshield 112. The windshield 112 reflects the light incident from the second mirror 32 and causes it to enter the eyebox 210.

図1中の光路L1は、画像表示部20の中心部(例えば、表示部21における矩形状の表示面211の中心部)から光学系30に出力される光の光路を示している。また図1中の光路L2は、画像表示部20の一端部(ユーザ200によって視認される場合の上端側の端部であって、図1では例えば表示面211の下端部)から光学系30を介してアイボックス210に集光される光の光路を示している。また、図1中の光路L3は、画像表示部20の他端部(ユーザ200によって視認される場合の下端側の端部であって、図1では例えば表示面211の上端部)から光学系30を介してアイボックス210に集光される光の光路を示している。 The optical path L1 in FIG. 1 indicates an optical path of light output from the central portion of the image display unit 20 (for example, the central portion of the rectangular display surface 211 in the display unit 21) to the optical system 30. Further, the optical path L2 in FIG. 1 is an optical system 30 from one end of the image display unit 20 (the end on the upper end side when visually recognized by the user 200, for example, the lower end of the display surface 211 in FIG. 1). It shows the optical path of the light focused on the eye box 210 through the eye box 210. Further, the optical path L3 in FIG. 1 is an optical system from the other end of the image display unit 20 (the end on the lower end side when visually recognized by the user 200, for example, the upper end of the display surface 211 in FIG. 1). The optical path of the light focused on the eye box 210 via 30 is shown.

(2.1.4)制御部
制御部50は、例えば、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしての1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを主構成とする。コンピュータシステムの1以上のメモリに記録されたプログラムを1以上のプロセッサが実行することによって、制御部50の機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムの1以上のメモリに予め記録されている。なお、プログラムは、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。
(2.1.4) Control unit The control unit 50 includes, for example, a computer system. A computer system mainly comprises one or more processors and one or more memories as hardware. The function of the control unit 50 is realized by executing a program recorded in one or more memories of a computer system by one or more processors. The program is pre-recorded in one or more memories of the computer system. The program may be provided through a telecommunication line, or may be recorded and provided on a non-temporary recording medium such as a memory card, an optical disk, or a hard disk drive that can be read by a computer system.

制御部50は、図3に示すように、例えば、描画制御部51、(上述した)作成部52、出力部53、及び記憶部54等を有している。言い換えると、制御部50は、描画制御部51、作成部52、出力部53、及び記憶部54等としての機能を有している。 As shown in FIG. 3, the control unit 50 includes, for example, a drawing control unit 51, a creation unit 52 (described above), an output unit 53, a storage unit 54, and the like. In other words, the control unit 50 has functions as a drawing control unit 51, a creation unit 52, an output unit 53, a storage unit 54, and the like.

記憶部54は、例えば、書換可能な不揮発性の半導体メモリ等の非一時的記録媒体にて実現される。記憶部54は、制御部50が実行するプログラム等を記憶する。また、本実施形態の虚像表示システム10は、自動車100の速度情報、コンディション情報、及び運転情報等に関連する運転支援情報をユーザ200の視界に表示するために用いられるので、虚像表示システム10が表示する虚像300の種類は予め決まっている。そして、記憶部54には、虚像300(平面描画の対象物である虚像310、及び、立体描画の対象物である虚像320)を表示するための画像データが予め記憶されている。 The storage unit 54 is realized by a non-temporary recording medium such as a rewritable non-volatile semiconductor memory. The storage unit 54 stores a program or the like executed by the control unit 50. Further, since the virtual image display system 10 of the present embodiment is used to display the speed information, the condition information, the driving support information related to the driving information and the like of the automobile 100 in the field of view of the user 200, the virtual image display system 10 is used. The type of virtual image 300 to be displayed is predetermined. Then, in the storage unit 54, image data for displaying the virtual image 300 (the virtual image 310 which is the object of plane drawing and the virtual image 320 which is the object of three-dimensional drawing) is stored in advance.

描画制御部51は、自動車100に搭載された各種のセンサ70から検出信号が受け取るように構成される。センサ70は、例えば先進運転システム(ADAS:Advanced Driver Assistance System)に使用される各種の情報を検出するためのセンサである。センサ70は、例えば、自動車100の車速、温度、残燃料等を測定するセンサ、自動車100の周囲を撮影する画像センサ、及び、自動車100の周囲に存在する物体を検出するためのミリ波レーダ、LIDAR(Light Detection and Ranging)などのセンサのうちの少なくとも1つを含む。 The drawing control unit 51 is configured to receive detection signals from various sensors 70 mounted on the automobile 100. The sensor 70 is a sensor for detecting various types of information used in, for example, an advanced driver assistance system (ADAS). The sensor 70 includes, for example, a sensor for measuring the vehicle speed, temperature, residual fuel, etc. of the automobile 100, an image sensor for photographing the surroundings of the automobile 100, and a millimeter-wave radar for detecting an object existing around the automobile 100. Includes at least one of sensors such as LIDAR (Light Detection and Ranging).

描画制御部51は、センサ70から受け取った検出信号に基づいて、センサ70の検出結果に関する情報を表示するための画像データの種類を決定する。画像データの種類は、第1種類(立体描画のみ)、第2種類(平面描画のみ)、及び第3種類(立体描画と平面描画の両方)に分類される。描画制御部51は、表示すべき画像データの種類を決定すると、当該種類に応じた画像データ(第1画像データ、及び/又は、第3画像データ)を記憶部54から取得する。 The drawing control unit 51 determines the type of image data for displaying information regarding the detection result of the sensor 70 based on the detection signal received from the sensor 70. The types of image data are classified into a first type (three-dimensional drawing only), a second type (plane drawing only), and a third type (both three-dimensional drawing and plane drawing). When the drawing control unit 51 determines the type of image data to be displayed, the drawing control unit 51 acquires image data (first image data and / or third image data) corresponding to the type from the storage unit 54.

また描画制御部51は、センサ70から受け取った検出信号に基づいて、虚像300を表示する位置に関する位置情報を求める。そして、描画制御部51は、表示対象の虚像300(立体描画の虚像320、及び/又は、平面描画の虚像310)の画像データと位置情報とを作成部52に出力する。 Further, the drawing control unit 51 obtains position information regarding the position where the virtual image 300 is displayed based on the detection signal received from the sensor 70. Then, the drawing control unit 51 outputs the image data and the position information of the virtual image 300 to be displayed (the virtual image 320 of the three-dimensional drawing and / or the virtual image 310 of the plane drawing) to the creation unit 52.

作成部52は、描画制御部51から受け取った画像データ及び位置情報に基づいて、表示対象の虚像300を表示するための画像データを作成する。作成部52は、虚像320を表示する場合、虚像320を形成するための三次元用画像G1を表示させる第2画像データを作成する。三次元用画像G1は、虚像320の表示位置に対応する複数の画素X0のうち、視点P1〜P4にそれぞれ対応する複数の画素X1〜X4の各々に表示される。作成部52は、虚像310を表示させる場合、虚像310を形成するための二次元用画像を表示させる第4画像データを作成する。二次元用画像は、虚像310の表示位置に対応する複数の画素X0に表示される。 The creation unit 52 creates image data for displaying the virtual image 300 to be displayed based on the image data and the position information received from the drawing control unit 51. When displaying the virtual image 320, the creation unit 52 creates second image data for displaying the three-dimensional image G1 for forming the virtual image 320. The three-dimensional image G1 is displayed on each of the plurality of pixels X1 to X4 corresponding to the viewpoints P1 to P4 among the plurality of pixels X0 corresponding to the display position of the virtual image 320. When displaying the virtual image 310, the creation unit 52 creates fourth image data for displaying a two-dimensional image for forming the virtual image 310. The two-dimensional image is displayed on a plurality of pixels X0 corresponding to the display position of the virtual image 310.

出力部53は、作成部52によって作成された第2画像データ及び/又は第4画像データを表示部21に出力し、表示部21の表示面211に、第2画像データ及び/又は第4画像データに基づく画像を表示させる。表示面211に表示された画像は、光学素子群22及び光学系30を介して、アイボックス210に集光され、ユーザ200によって立体描画される虚像320及び/又は平面描画される虚像310が視認される。 The output unit 53 outputs the second image data and / or the fourth image data created by the creation unit 52 to the display unit 21, and the second image data and / or the fourth image is displayed on the display surface 211 of the display unit 21. Display an image based on the data. The image displayed on the display surface 211 is focused on the eye box 210 via the optical element group 22 and the optical system 30, and the virtual image 320 and / or the virtual image 310 drawn in a plane are visually recognized by the user 200. Will be done.

(2.2)動作
本実施形態の虚像表示システム10の動作について簡単に説明する。
(2.2) Operation The operation of the virtual image display system 10 of the present embodiment will be briefly described.

例えば、自動車100のバッテリから虚像表示システム10に電力が供給され、自動車100が備えるECU(Electronic Control Unit)から虚像表示システム10に動作を開始させる制御信号が入力されると、虚像表示システム10が動作を開始する。 For example, when power is supplied to the virtual image display system 10 from the battery of the automobile 100 and a control signal for starting the operation is input to the virtual image display system 10 from the ECU (Electronic Control Unit) included in the automobile 100, the virtual image display system 10 causes the virtual image display system 10. Start operation.

例えば、自動車100のECUから制御部50に制御信号が入力されると、制御部50は、自動車100に設けられたセンサ70から定期的に検出信号を取得する。制御部50は、センサ70から検出信号を定期的に取得することに限定されない。制御部50は、センサ70の検出信号が変化した場合に、センサ70から出力される検出信号を取得するように構成されてもよい。 For example, when a control signal is input to the control unit 50 from the ECU of the automobile 100, the control unit 50 periodically acquires a detection signal from the sensor 70 provided in the automobile 100. The control unit 50 is not limited to periodically acquiring the detection signal from the sensor 70. The control unit 50 may be configured to acquire the detection signal output from the sensor 70 when the detection signal of the sensor 70 changes.

制御部50の描画制御部51は、センサ70から検出信号を取得すると、検出信号を表示するための虚像300の画像データの種類を決定する。描画制御部51は、決定した種類の画像データ、すなわち、立体描画を行う虚像320の第1画像データ、及び/又は、平面描画を行う虚像310の第3画像データを、記憶部54から取得する。また描画制御部51は、センサ70の検出信号に基づいて、虚像300の表示位置に関する位置情報を求める。そして、描画制御部51は、センサ70の検出信号を表示するための虚像300の画像データと位置情報とを画像データ作成部52に出力する。 When the drawing control unit 51 of the control unit 50 acquires the detection signal from the sensor 70, the drawing control unit 51 determines the type of image data of the virtual image 300 for displaying the detection signal. The drawing control unit 51 acquires the determined type of image data, that is, the first image data of the virtual image 320 that performs stereoscopic drawing and / or the third image data of the virtual image 310 that performs plane drawing from the storage unit 54. .. Further, the drawing control unit 51 obtains position information regarding the display position of the virtual image 300 based on the detection signal of the sensor 70. Then, the drawing control unit 51 outputs the image data and the position information of the virtual image 300 for displaying the detection signal of the sensor 70 to the image data creation unit 52.

例えば、センサ70からの検出信号が、前方を走行する他の自動車100A(図4参照)までの距離を示す情報であれば、描画制御部51は、虚像310A(図4参照)及び虚像310B(図4参照)の画像データ及び位置情報を作成部52に出力する。虚像310Aは、車間距離を表示するためのものであり、ここでは自動車100Aとの間の車間距離を表示するために走行面400に重ねて表示される。虚像310Bは、走行コースを表示するためのものであり、ここでは自動車100Aを避けるための走行コースを表示するために走行面400に重ねて表示される。虚像310A及び虚像310Bはいずれも、平面描画される虚像である。 For example, if the detection signal from the sensor 70 is information indicating the distance to another automobile 100A (see FIG. 4) traveling ahead, the drawing control unit 51 may use the virtual image 310A (see FIG. 4) and the virtual image 310B (see FIG. 4). The image data and position information of (see FIG. 4) are output to the creation unit 52. The virtual image 310A is for displaying the inter-vehicle distance, and here, it is superposed on the traveling surface 400 for displaying the inter-vehicle distance with the automobile 100A. The virtual image 310B is for displaying the traveling course, and here, it is displayed on the traveling surface 400 in order to display the traveling course for avoiding the automobile 100A. Both the virtual image 310A and the virtual image 310B are virtual images drawn in a plane.

また描画制御部51は、前方の自動車100Aまでの車間距離をメータ(数値)表示し、自動車100Aを回避するための走行コースをマップ表示するために、虚像320Aの画像データ及び位置情報を、作成部52に出力する。虚像320Aは、立体描画される虚像である。 Further, the drawing control unit 51 creates image data and position information of the virtual image 320A in order to display the inter-vehicle distance to the vehicle 100A in front as a meter (numerical value) and display a map of the traveling course for avoiding the vehicle 100A. Output to unit 52. The virtual image 320A is a virtual image that is three-dimensionally drawn.

またセンサ70からの検出信号が、自動車100の速度に関する検出信号の場合、描画制御部51は、速度をメータ(数値)表示するために、虚像320Bの画像データ及び位置情報を、作成部52に出力する。虚像320Bは、立体描画される虚像である。 When the detection signal from the sensor 70 is a detection signal related to the speed of the automobile 100, the drawing control unit 51 sends the image data and position information of the virtual image 320B to the creation unit 52 in order to display the speed as a meter (numerical value). Output. The virtual image 320B is a virtual image that is three-dimensionally drawn.

以上の通り、ここでは一例として、平面描画される虚像310A及び虚像310Bは、前方を走行する他の自動車100Aの状況等に応じて、アイボックス210に対する表示位置が変化し得る。一方、立体描画される虚像320A及び虚像320Bは、メータ表示やマップ表示等を目的とした虚像であるため、アイボックス210に対する表示位置が一定である。 As described above, here, as an example, the display positions of the virtual image 310A and the virtual image 310B drawn in a plane may change with respect to the eye box 210 according to the situation of another automobile 100A traveling in front. On the other hand, since the virtual images 320A and 320B that are three-dimensionally drawn are virtual images for the purpose of meter display, map display, and the like, the display position with respect to the eye box 210 is constant.

立体描画される虚像であっても、アイボックス210に対する表示位置が変化してもよい。虚像表示システム10は、例えば、前方を走行する他の自動車100Aを囲むようなマーカを表示するための虚像320C(図4参照)を表示してもよい。虚像320Cは、立体描画される虚像である。立体描画される虚像320Cは、前方を走行する他の自動車100Aの状況等に応じて、アイボックス210に対する表示位置が変化し得る。 Even if it is a three-dimensionally drawn virtual image, the display position with respect to the eye box 210 may change. The virtual image display system 10 may display, for example, a virtual image 320C (see FIG. 4) for displaying a marker that surrounds another automobile 100A traveling in front. The virtual image 320C is a virtual image that is three-dimensionally drawn. The display position of the three-dimensionally drawn virtual image 320C with respect to the eye box 210 may change depending on the situation of another automobile 100A traveling in front of the virtual image 320C.

作成部52は、描画制御部51から第1画像データと位置情報とを受け取ると、これらに基づいて、虚像320を表示させるための第2画像データを作成する。作成部52は、描画制御部51から第3画像データと位置情報とを受け取ると、これらに基づいて、虚像310を表示させるための第4画像データを作成する。 When the creation unit 52 receives the first image data and the position information from the drawing control unit 51, the creation unit 52 creates the second image data for displaying the virtual image 320 based on these. When the creation unit 52 receives the third image data and the position information from the drawing control unit 51, the creation unit 52 creates the fourth image data for displaying the virtual image 310 based on these.

出力部53は、作成部52が虚像300を表示させるための画像データ(第2画像データ、及び/又は、第4画像データ)を作成すると、この画像データを表示部21に出力する。 When the creation unit 52 creates image data (second image data and / or fourth image data) for displaying the virtual image 300, the output unit 53 outputs this image data to the display unit 21.

表示部21は、出力部53から画像データが入力されると、虚像300を形成するための画像を表示面211に表示する。 When the image data is input from the output unit 53, the display unit 21 displays an image for forming the virtual image 300 on the display surface 211.

表示部21の表示面211に表示された画像は、光学素子群22と光学系30とを通して、アイボックス210内に視点があるユーザ200に視認される。これにより、平面描画の対象物である虚像310は、自動車100の走行面400に沿うように平面PL2上に投影されてユーザ200に視認される。また、立体描画の対象物である虚像320は、自動車100の走行面400と直交する平面PL1に沿って投影されてユーザ200に視認される。 The image displayed on the display surface 211 of the display unit 21 is visually recognized by the user 200 having a viewpoint in the eye box 210 through the optical element group 22 and the optical system 30. As a result, the virtual image 310, which is the object of the plane drawing, is projected onto the plane PL2 along the traveling surface 400 of the automobile 100 and visually recognized by the user 200. Further, the virtual image 320, which is an object of three-dimensional drawing, is projected along the plane PL1 orthogonal to the traveling surface 400 of the automobile 100 and visually recognized by the user 200.

(2.3)光学素子群
以下、本実施形態の光学素子群22について、図6A、図6B及び図7を参照しながら詳しく説明する。なお、図7は、本実施形態の光学素子群22と比較するための比較例の光学素子群22Xを示す。図6Aは、光学素子群22の一部のみと、当該一部に対応する表示部21の表示面211の一部のみを図示する。同様に、比較例の図7は、光学素子群22Xの一部のみと、当該一部に対応する表示部21Xの表示面211Xの一部のみを図示する。
(2.3) Optical Element Group Hereinafter, the optical element group 22 of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 6A, 6B and 7. Note that FIG. 7 shows an optical element group 22X of a comparative example for comparison with the optical element group 22 of the present embodiment. FIG. 6A illustrates only a part of the optical element group 22 and a part of the display surface 211 of the display unit 21 corresponding to the part. Similarly, FIG. 7 of the comparative example illustrates only a part of the optical element group 22X and a part of the display surface 211X of the display unit 21X corresponding to the part.

本実施形態の光学素子群22は、図6Aに示すように、各列が複数の光学素子B0を含む第1列K1と第2列K2とを交互に並べて方眼状に構成される。すなわち、複数の光学素子B0が、表示部21の表示面211と平行な一平面上において、X軸及びY軸に沿って、それぞれアレイ状に配置される。なお、図7に示すように、比較例の光学素子群22Xも、X軸及びY軸に沿って、それぞれアレイ状に配置される点で、光学素子群22と共通する。 As shown in FIG. 6A, the optical element group 22 of the present embodiment is configured in a grid shape by alternately arranging the first row K1 and the second row K2 in which each row includes a plurality of optical elements B0. That is, the plurality of optical elements B0 are arranged in an array along the X-axis and the Y-axis on a plane parallel to the display surface 211 of the display unit 21. As shown in FIG. 7, the optical element group 22X of the comparative example is also common to the optical element group 22 in that it is arranged in an array along the X-axis and the Y-axis.

光学素子群22の各光学素子B0は、画像(例えば三次元用画像G1)を構成する複数の画像片GP0のうち、対応する画像片GP0からの光線を集光する。 Each optical element B0 of the optical element group 22 collects a light ray from the corresponding image piece GP0 among a plurality of image pieces GP0 constituting an image (for example, a three-dimensional image G1).

ここで制御部50は、各画像片GP0を、第1列K1と第2列K2とが並ぶ並び方向D1(図6A参照:X軸に沿った方向)に沿って長尺となるように、表示部21に表示させる。図6Aでは、各画像片GP0は、例えば、X軸に沿って並ぶ4個分の画素X0を占める。画像片GP0の4個分の画素X0は、図5で言えば、1つのグループGR1の画素X1〜X4に相当し得る。4つの画像片GP0は、1つの光学素子B0を通じて、視域(領域R1)内に4つの視点を形成する。つまり、各画像片GP0の4つの画素X0は、視域(領域R1)内における4つの視点に、一対一で対応し得る。ここでは代表的に4個の画像片GP0だけをドットハッチングで示すが、同様の画像片GP0が周囲にも存在し得る。第1列K1及び第2列K2の各々は、Y軸に沿う列である。図6Bは、図6AをX軸(並び方向D1)に沿って見た要部側面図である。 Here, the control unit 50 makes each image piece GP0 elongated along the arrangement direction D1 (see FIG. 6A: the direction along the X axis) in which the first row K1 and the second row K2 are lined up. It is displayed on the display unit 21. In FIG. 6A, each image piece GP0 occupies, for example, four pixels X0 arranged along the X axis. The four pixels X0 of the image piece GP0 may correspond to the pixels X1 to X4 of one group GR1 in FIG. The four image pieces GP0 form four viewpoints in the view area (region R1) through one optical element B0. That is, the four pixels X0 of each image piece GP0 can correspond one-to-one with the four viewpoints in the viewing area (region R1). Here, typically, only four image pieces GP0 are shown by dot hatching, but similar image pieces GP0 may also exist in the surroundings. Each of the first row K1 and the second row K2 is a row along the Y axis. FIG. 6B is a side view of a main part of FIG. 6A as viewed along the X axis (arrangement direction D1).

また制御部50は、各画像片GP0の長尺方向における寸法Q1(図6A参照)が、並び方向D1における各光学素子B0の寸法Q2(図6A参照)よりも大きくなるように、表示部21に表示させる。寸法Q1は、例えば、寸法Q2の約2倍である。 Further, the control unit 50 displays the display unit 21 so that the dimension Q1 (see FIG. 6A) of each image piece GP0 in the long direction is larger than the dimension Q2 (see FIG. 6A) of each optical element B0 in the arrangement direction D1. To display. The dimension Q1 is, for example, about twice the dimension Q2.

第1列K1を構成する各光学素子B0は、光線が通る第1端面S1を有している。第2列K2を構成する各光学素子B0は、光線が通る第2端面S2を有している。ただし、ここでは、上述の通り、第1端面S1及び第2端面S2が、いずれも光線が出射する出射面C2であるものとする。出射面C2は、表示面211から離れる方向に凸となるように湾曲した曲面である。以下、第1列K1を構成する各光学素子B0の出射面C2を、第1曲面M1と呼び、第2列K2を構成する各光学素子B0の出射面C2を、第2曲面M2と呼ぶこともある(図6B参照)。 Each optical element B0 constituting the first row K1 has a first end surface S1 through which a light beam passes. Each optical element B0 constituting the second row K2 has a second end surface S2 through which a light ray passes. However, here, as described above, it is assumed that both the first end surface S1 and the second end surface S2 are exit surfaces C2 from which light rays are emitted. The exit surface C2 is a curved surface curved so as to be convex in the direction away from the display surface 211. Hereinafter, the exit surface C2 of each optical element B0 constituting the first row K1 is referred to as a first curved surface M1, and the exit surface C2 of each optical element B0 constituting the second row K2 is referred to as a second curved surface M2. There is also (see FIG. 6B).

各光学素子B0の出射面C2(第1端面S1及び第2端面S2)は、第1列K1及び第2列K2を問わずに、全て表示面211に対して傾斜している。ただし、傾斜方向(ここでは出射面C2の中点における接線に沿った方向)が、第1列K1の各光学素子B0と、第2列K2の各光学素子B0とで異なる。 The exit surfaces C2 (first end surface S1 and second end surface S2) of each optical element B0 are all inclined with respect to the display surface 211 regardless of the first row K1 and the second row K2. However, the inclination direction (here, the direction along the tangent line at the midpoint of the exit surface C2) is different between each optical element B0 in the first row K1 and each optical element B0 in the second row K2.

すなわち、第1列K1の各光学素子B0の出射面C2(第1曲面M1)は、図6Bに示すように、傾斜方向F1に傾斜する。また第2列K2の各光学素子B0の出射面C2(第2曲面M2)は、図6Bに示すように、傾斜方向F2に傾斜する。ここでは、傾斜方向F1は、例えば、第1曲面M1上におけるY軸方向の中点に対する接線に沿った方向に相当するとする。また傾斜方向F2は、例えば、第2曲面M2上におけるY軸方向の中点に対する接線に沿った方向に相当するとする。そして、傾斜方向F1及び傾斜方向F2は、並び方向D1に沿って見て、互いに異なる(図6B参照)。 That is, the exit surface C2 (first curved surface M1) of each optical element B0 in the first row K1 is inclined in the inclination direction F1 as shown in FIG. 6B. Further, the exit surface C2 (second curved surface M2) of each optical element B0 in the second row K2 is inclined in the inclination direction F2 as shown in FIG. 6B. Here, it is assumed that the inclination direction F1 corresponds to, for example, the direction along the tangent to the midpoint in the Y-axis direction on the first curved surface M1. Further, it is assumed that the inclination direction F2 corresponds to, for example, a direction along a tangent to the midpoint in the Y-axis direction on the second curved surface M2. The inclination direction F1 and the inclination direction F2 are different from each other when viewed along the arrangement direction D1 (see FIG. 6B).

より具体的に説明すると、第1列K1の各光学素子B0は、図6Bに示すように、出射面C2の側(入射面C1とは反対側)にて、Y軸方向における両端のうちの第1端T1(図6Bでは左端)に、起立面C3を有している。起立面C3は、光線が入射する入射面C1に対して略垂直に起立するように第1端T1から延びている。第1曲面M1は、起立面C3の端縁から、Y軸方向における両端のうちの第2端T2(図6Bでは右端)に向かって僅かに隆起して頂点C4から緩やかに下るように湾曲する。ここでは一例として、第1曲面M1は非球面レンズ形状である。第1列K1において、入射面C1から第1端T1までの距離は、入射面C1から第2端T2までの距離とおおむね等しい。第1列K1において、互いに隣接する2つの光学素子B0は、一方の光学素子B0の第1端T1が、他方の光学素子B0の第2端T2と一致するように並ぶ。 More specifically, as shown in FIG. 6B, each optical element B0 in the first row K1 is on the side of the exit surface C2 (the side opposite to the incident surface C1) and is out of both ends in the Y-axis direction. An upright surface C3 is provided at the first end T1 (the left end in FIG. 6B). The upright surface C3 extends from the first end T1 so as to stand substantially perpendicular to the incident surface C1 on which the light beam is incident. The first curved surface M1 slightly rises from the edge of the upright surface C3 toward the second end T2 (right end in FIG. 6B) of both ends in the Y-axis direction, and curves gently downward from the apex C4. .. Here, as an example, the first curved surface M1 has an aspherical lens shape. In the first row K1, the distance from the incident surface C1 to the first end T1 is approximately equal to the distance from the incident surface C1 to the second end T2. In the first row K1, the two optical elements B0 adjacent to each other are arranged so that the first end T1 of one optical element B0 coincides with the second end T2 of the other optical element B0.

一方、第2列K2の各光学素子B0は、Y軸方向における両端のうちの第2端U2(図6Bでは右端)に、起立面C3を有している。起立面C3は、入射面C1に対して略垂直に起立するように第2端U2から延びている。第2曲面M2は、起立面C3の端縁から、Y軸方向における両端のうちの第1端U1(図6Bでは左端)に向かって僅かに隆起して頂点C4から緩やかに下るように湾曲する。ここでは一例として、第2曲面M2は非球面レンズ形状である。第2列K2において、入射面C1から第1端U1までの距離は、入射面C1から第2端U2までの距離とおおむね等しい。第2列K2において、互いに隣接する2つの光学素子B0は、一方の光学素子B0の第1端U1が、他方の光学素子B0の第2端U2と一致するように並ぶ。 On the other hand, each optical element B0 in the second row K2 has an upright surface C3 at the second end U2 (right end in FIG. 6B) of both ends in the Y-axis direction. The upright surface C3 extends from the second end U2 so as to stand substantially perpendicular to the incident surface C1. The second curved surface M2 slightly rises from the edge of the upright surface C3 toward the first end U1 (the left end in FIG. 6B) of both ends in the Y-axis direction, and curves gently downward from the apex C4. .. Here, as an example, the second curved surface M2 has an aspherical lens shape. In the second row K2, the distance from the incident surface C1 to the first end U1 is approximately equal to the distance from the incident surface C1 to the second end U2. In the second row K2, the two optical elements B0 adjacent to each other are arranged so that the first end U1 of one optical element B0 coincides with the second end U2 of the other optical element B0.

要するに、各光学素子B0は、第1列K1と第2列K2とで異なる側(第1端の側又は第2端の側)に、起立面C3を有していることで、傾斜方向F1及び傾斜方向F2は、並び方向D1に沿って見て、互いに異なる(交差する)。 In short, each optical element B0 has an upright surface C3 on a different side (first end side or second end side) in the first row K1 and the second row K2, so that the inclination direction F1 And the inclination direction F2 are different from each other (intersect) when viewed along the alignment direction D1.

またここでは、傾斜方向F1及び傾斜方向F2は、表示面211と直交する方向に沿って見て、各画像片GP0の長尺方向に直交する方向に沿っている。要するに、傾斜方向F1及び傾斜方向F2はいずれも、光学素子群22の正面から見て、Y軸に沿っている。 Further, here, the inclination direction F1 and the inclination direction F2 are along the directions orthogonal to the long direction of each image piece GP0 when viewed along the direction orthogonal to the display surface 211. In short, both the tilt direction F1 and the tilt direction F2 are along the Y axis when viewed from the front of the optical element group 22.

なお、本実施形態の各光学素子B0の出射面C2は、Y軸に沿って見て、僅かに凸となるように湾曲している(図6A参照)。 The exit surface C2 of each optical element B0 of the present embodiment is curved so as to be slightly convex when viewed along the Y axis (see FIG. 6A).

ここで、例えば、ある第1列K1を構成する複数の光学素子B0における1つの第1光学素子B1に着目する(例えば図6Aの一番手前の光学素子B0)。第1光学素子B1は、複数の画像片GP0のうち、第1の画像片GP1からの光線を集光する。この第1光学素子B1と隣り合う(第2列K2の)第2光学素子B2は、複数の画像片GP0のうち、第2の画像片GP2からの光線を集光する。第1の画像片GP1と第2の画像片GP2とは、制御部50の制御下で、表示面211上において、並び方向D1と直交する方向に並ぶように、表示される。ただし、ここでは、第2の画像片GP2は、制御部50の制御下で、第1の画像片GP1に対して、X軸方向において、複数個(ここでは2個)の画素X0分だけ、X軸の正方向にずれた上で、表示される。その結果、第1の画像片GP1及び第2の画像片GP2に関する視域は、光学素子群22を介することで、並び方向D1に拡がっている(図6Aの領域R1参照)。領域R1で示す視域内に、ユーザ200の目が存在する限り、視差が再現し得る。 Here, for example, attention is paid to one first optical element B1 in a plurality of optical elements B0 constituting a certain first row K1 (for example, the frontmost optical element B0 in FIG. 6A). The first optical element B1 collects the light rays from the first image piece GP1 among the plurality of image pieces GP0. The second optical element B2 (in the second row K2) adjacent to the first optical element B1 collects light rays from the second image piece GP2 among the plurality of image pieces GP0. The first image piece GP1 and the second image piece GP2 are displayed on the display surface 211 so as to be arranged in a direction orthogonal to the arrangement direction D1 under the control of the control unit 50. However, here, under the control of the control unit 50, the second image piece GP2 has only a plurality of (here, two) pixels X0 minutes in the X-axis direction with respect to the first image piece GP1. It is displayed after shifting in the positive direction of the X-axis. As a result, the visual range of the first image piece GP1 and the second image piece GP2 is extended in the arrangement direction D1 via the optical element group 22 (see region R1 in FIG. 6A). Parallax can be reproduced as long as the eyes of the user 200 are within the visual range indicated by the region R1.

このように本実施形態の光学素子群22においては、傾斜方向F1及び傾斜方向F2が、並び方向D1に沿って見て、互いに異なり、かつ、表示面211と直交する方向に沿って見て、長尺方向に直交する方向に沿っている。そのため、光学素子B0の寸法Q2よりも大きい長尺の画像片GP0に関する視域は、光学素子群22を介することで、並び方向D1に拡げることができる(領域R1)。特に、方眼状の光学素子群22において、視域の幅を拡げるために画像片GP0を横長にしても、第1列の光学素子B0に対応する画像片GP0と、第2列の光学素子B0に対応する画像片GP0とが互いに干渉し合う可能性を抑えることができる。したがって、立体画像に関する視域の方向(並び方向D1)への拡大を図ることができる。 As described above, in the optical element group 22 of the present embodiment, the tilt direction F1 and the tilt direction F2 are different from each other when viewed along the alignment direction D1 and are viewed along the direction orthogonal to the display surface 211. It is along the direction orthogonal to the long direction. Therefore, the viewing area of the long image piece GP0, which is larger than the size Q2 of the optical element B0, can be expanded in the arrangement direction D1 via the optical element group 22 (region R1). In particular, in the grid-shaped optical element group 22, even if the image piece GP0 is horizontally elongated in order to widen the viewing range, the image piece GP0 corresponding to the optical element B0 in the first row and the optical element B0 in the second row It is possible to suppress the possibility that the image pieces GP0 corresponding to the above interfere with each other. Therefore, it is possible to expand the stereoscopic image in the direction of the visual field (arrangement direction D1).

また第1端面S1及び第2端面S2がいずれも、出射面C2であることで、出射面C2の傾斜による容易な構成で、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。 Further, since both the first end surface S1 and the second end surface S2 are the emission surface C2, it is possible to improve the visibility of the stereoscopic image by the easy configuration due to the inclination of the emission surface C2.

ここで図7の比較例を考察する。図7の複数の光学素子B0Xは、各列を問わずに、全て、互いに同形で同寸法(つまり同じ構造)の凸平レンズである。また図7では、2×2のスクエア状に配置された4個の画素X0で構成される画像片GP0は、複数の光学素子B0Xのうちの1つと対向するように表示される。比較例の各画像片GP0は、縦方向2つの視点、及び横方向に2つの視点、すなわち、2×2の4つの視点に対応し得る。各画像片GP0は、X軸方向及びY軸方向における寸法が光学素子B0Xとほぼ等しい。この図7の比較例の構成の場合、画像片GP0に関する視域は、光学素子群22Xを介することで、縦横で同等の大きさとなる(図7の領域R1X参照)。領域R1Xで示す視域内に、ユーザ200の目が存在する限り、視差が再現し得る。これに対して、本実施形態の光学素子群22では、図6Aの領域R1に示すように、図7の比較例の領域R1Xに比べて横方向に視域が拡大されていることが容易に理解できる。 Here, a comparative example of FIG. 7 will be considered. The plurality of optical elements B0X in FIG. 7 are all convex flat lenses having the same shape and the same dimensions (that is, the same structure) regardless of each row. Further, in FIG. 7, the image piece GP0 composed of four pixels X0 arranged in a 2 × 2 square shape is displayed so as to face one of the plurality of optical elements B0X. Each image piece GP0 of the comparative example can correspond to two viewpoints in the vertical direction and two viewpoints in the horizontal direction, that is, four viewpoints of 2 × 2. Each image piece GP0 has substantially the same dimensions as the optical element B0X in the X-axis direction and the Y-axis direction. In the case of the configuration of the comparative example of FIG. 7, the visual field regarding the image piece GP0 becomes the same size in the vertical and horizontal directions via the optical element group 22X (see the region R1X in FIG. 7). Parallax can be reproduced as long as the eyes of the user 200 are within the visual range indicated by the region R1X. On the other hand, in the optical element group 22 of the present embodiment, as shown in the region R1 of FIG. 6A, it is easily possible that the viewing region is expanded in the lateral direction as compared with the region R1X of the comparative example of FIG. Understandable.

虚像表示システム10が自動車100に適用された状態において、図6AのX軸方向が左右方向に一致することで、ユーザ200は、アイボックス210内で左右に頭部を移動させても、違和感なく立体描画された虚像310を視認できる可能性が高くなる。 In the state where the virtual image display system 10 is applied to the automobile 100, the X-axis direction of FIG. 6A coincides with the left-right direction, so that the user 200 does not feel uncomfortable even if the head is moved left and right in the eye box 210. There is a high possibility that the three-dimensionally drawn virtual image 310 can be visually recognized.

また本実施形態では、第1の画像片GP1と第2の画像片GP2とは、表示面211上において、並び方向D1と直交する方向に並ぶ。さらに第1の画像片GP1と第2の画像片GP2とは、並び方向D1において互いにずれた位置にある。そのため、図7の比較例の画像片GP1X及びGP2X(これらは、対応する2つの光学素子B0Xと同じようにX軸方向に隣接する)に比べて、並び方向D1における各画像片GP0の寸法を増加できる。図示例では、各画像片GP0の寸法は、比較例の画像片GP1X及びGP2Xに比べて、約2倍である。したがって、並び方向D1に沿った方向の視域を拡げることができ、立体画像に関する視認性を更に向上することができる。 Further, in the present embodiment, the first image piece GP1 and the second image piece GP2 are arranged in a direction orthogonal to the arrangement direction D1 on the display surface 211. Further, the first image piece GP1 and the second image piece GP2 are located at positions deviated from each other in the arrangement direction D1. Therefore, the dimensions of each image piece GP0 in the alignment direction D1 are larger than those of the image pieces GP1X and GP2X of the comparative example of FIG. 7 (these are adjacent to each other in the X-axis direction like the two corresponding optical elements B0X). Can be increased. In the illustrated example, the size of each image piece GP0 is about twice as large as that of the image pieces GP1X and GP2X of the comparative example. Therefore, the viewing range in the direction along the alignment direction D1 can be expanded, and the visibility of the stereoscopic image can be further improved.

ところで、Y軸方向における寸法に関して、各画像片GP0の寸法は、比較例の画像片GP0Xに比べて、約半分に減っている。しかし、自動車100内で着座しているユーザ200にとっては、アイボックス210内で、左右に頭部を移動させる可能性(頻度)に比べると、上下方向に頭部を移動させる可能性は低く、その移動範囲も、左右の移動範囲に比べると、狭いと考えられる。したがって、Y軸方向における寸法が減ることは、虚像表示システム10においては、立体画像に関する視認性に与える影響は少ないと言える。 By the way, with respect to the dimensions in the Y-axis direction, the dimensions of each image piece GP0 are reduced to about half as compared with the image piece GP0X of the comparative example. However, for the user 200 seated in the automobile 100, the possibility of moving the head in the vertical direction is lower than the possibility (frequency) of moving the head left and right in the eye box 210. The movement range is also considered to be narrower than the left and right movement ranges. Therefore, it can be said that the reduction in the dimension in the Y-axis direction has little effect on the visibility of the stereoscopic image in the virtual image display system 10.

(3)変形例
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、上記実施形態に係る虚像表示システム10(特に制御部50)と同様の機能は、虚像表示システム10の制御方法、コンピュータプログラム、又はコンピュータプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。
(3) Modified Example The above embodiment is only one of various embodiments of the present disclosure. The above-described embodiment can be changed in various ways depending on the design and the like as long as the object of the present disclosure can be achieved. Further, the same functions as the virtual image display system 10 (particularly the control unit 50) according to the above embodiment are embodied in a control method of the virtual image display system 10, a computer program, a non-temporary recording medium on which the computer program is recorded, or the like. You may.

以下、上記実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。以下では、上記実施形態を「基本例」と呼ぶこともある。 Hereinafter, modifications of the above embodiment will be listed. The modifications described below can be applied in combination as appropriate. Hereinafter, the above embodiment may be referred to as a “basic example”.

本開示における虚像表示システム10の制御部50は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における虚像表示システム10の制御部50としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうIC又はLSI等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又はULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれる集積回路を含む。さらに、LSIの製造後にプログラムされる、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はLSI内部の接合関係の再構成若しくはLSI内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む1ないし複数の電子回路で構成される。 The control unit 50 of the virtual image display system 10 in the present disclosure includes a computer system. The main configuration of a computer system is a processor and memory as hardware. When the processor executes the program recorded in the memory of the computer system, the function as the control unit 50 of the virtual image display system 10 in the present disclosure is realized. The program may be pre-recorded in the memory of the computer system, may be provided through a telecommunications line, and may be recorded on a non-temporary recording medium such as a memory card, optical disk, or hard disk drive that can be read by the computer system. May be provided. A processor in a computer system is composed of one or more electronic circuits including a semiconductor integrated circuit (IC) or a large scale integrated circuit (LSI). The integrated circuit such as IC or LSI referred to here has a different name depending on the degree of integration, and includes an integrated circuit called a system LSI, VLSI (Very Large Scale Integration), or ULSI (Ultra Large Scale Integration). Further, an FPGA (Field-Programmable Gate Array) programmed after the LSI is manufactured, or a logical device capable of reconfiguring the junction relationship inside the LSI or reconfiguring the circuit partition inside the LSI should also be adopted as a processor. Can be done. A plurality of electronic circuits may be integrated on one chip, or may be distributed on a plurality of chips. The plurality of chips may be integrated in one device, or may be distributed in a plurality of devices. The computer system referred to here includes a microcontroller having one or more processors and one or more memories. Therefore, the microcontroller is also composed of one or more electronic circuits including a semiconductor integrated circuit or a large-scale integrated circuit.

また、虚像表示システム10における複数の機能が、1つのハウジング60内に集約されていることは虚像表示システム10に必須の構成ではなく、虚像表示システム10の構成要素は、複数のハウジングに分散して設けられていてもよい。さらに、虚像表示システム10の少なくとも一部の機能、例えば、虚像表示システム10における制御部50の一部の機能がクラウド(クラウドコンピューティング)等によって実現されてもよい。 Further, it is not an essential configuration for the virtual image display system 10 that a plurality of functions in the virtual image display system 10 are integrated in one housing 60, and the components of the virtual image display system 10 are dispersed in the plurality of housings. It may be provided. Further, at least a part of the functions of the virtual image display system 10, for example, a part of the functions of the control unit 50 in the virtual image display system 10 may be realized by a cloud (cloud computing) or the like.

(3.1)変形例1
以下、変形例1の虚像表示システム10における光学素子群22Aについて、図8A及び図8Bを参照しながら説明する。図8Bは、図8AをX軸方向(並び方向D1)に沿って見た要部側面図である。なお、基本例の虚像表示システム10と実質的に共通する構成要素については、同じ参照符号を付与して適宜に説明を省略する場合もある。
(3.1) Modification 1
Hereinafter, the optical element group 22A in the virtual image display system 10 of the first modification will be described with reference to FIGS. 8A and 8B. FIG. 8B is a side view of a main part of FIG. 8A as viewed along the X-axis direction (arrangement direction D1). The components that are substantially common to the virtual image display system 10 of the basic example may be given the same reference numerals and the description thereof may be omitted as appropriate.

基本例の光学素子群22では、第1列K1の各光学素子B0の第1端面S1及び第2列K2の各光学素子B0の第2端面S2は、いずれも光線が出射する出射面C2である。これに対して、変形例1の光学素子群22Aでは、第1端面S1及び第2端面S2が、いずれも光線が入射する入射面C1である点で、基本例と異なる。 In the optical element group 22 of the basic example, the first end surface S1 of each optical element B0 in the first row K1 and the second end surface S2 of each optical element B0 in the second row K2 are both exit surfaces C2 from which light rays are emitted. is there. On the other hand, the optical element group 22A of the modified example 1 is different from the basic example in that the first end surface S1 and the second end surface S2 are both incident surfaces C1 on which light rays are incident.

変形例1では、各光学素子B0の出射面C2は、第1列K1及び第2列K2を問わずに全て、同じ構造を有しており、ここでは一例として、上述した比較例(図7参照)の出射面と同様に、球面形状に近い凸曲面となっている。言い換えると、変形例1の各光学素子B0は、基本例における起立面C3を有していない。 In the first modification, the exit surface C2 of each optical element B0 has the same structure regardless of the first row K1 and the second row K2, and here, as an example, the above-mentioned comparative example (FIG. 7). Similar to the exit surface of (see), it has a convex curved surface close to a spherical shape. In other words, each optical element B0 of the modified example 1 does not have the upright surface C3 in the basic example.

変形例1の各光学素子B0における入射面C1は、第1列K1及び第2列K2を問わずに全て、平坦な面であり、かつ、表示部21の表示面211に対して傾斜している。ただし、第1列K1の各光学素子B0の入射面C1(第1端面S1)の傾斜方向F1、及び第2列K2の各光学素子B0の入射面C1(第2端面S2)の傾斜方向F2は、並び方向D1に沿って見て、互いに異なる(図8B参照)。 The incident surface C1 of each optical element B0 of the first modification 1 is a flat surface regardless of the first row K1 and the second row K2, and is inclined with respect to the display surface 211 of the display unit 21. There is. However, the inclination direction F1 of the incident surface C1 (first end surface S1) of each optical element B0 in the first row K1 and the inclination direction F2 of the incident surface C1 (second end surface S2) of each optical element B0 in the second row K2. Are different from each other when viewed along the alignment direction D1 (see FIG. 8B).

また変形例1の傾斜方向F1及び傾斜方向F2は、表示面211と直交する方向に沿って見て、各画像片GP0の長尺方向に直交する方向に沿っている。要するに、変形例1の傾斜方向F1及び傾斜方向F2はいずれも、光学素子群22Aの正面から見て、Y軸方向に沿っており、この点については基本例と共通である。 Further, the inclination direction F1 and the inclination direction F2 of the modification 1 are along the directions orthogonal to the long direction of each image piece GP0 when viewed along the direction orthogonal to the display surface 211. In short, both the tilt direction F1 and the tilt direction F2 of the modified example 1 are along the Y-axis direction when viewed from the front of the optical element group 22A, and this point is common to the basic example.

より具体的に説明すると、第1列K1の各光学素子B0は、図8Bに示すように、入射面C1の側(出射面C2とは反対側)にて、Y軸方向における両端のうちの第1端T1A(図8Bでは左端)に、起立面C5を有している。起立面C5は、表示面211に対して略垂直な方向に沿って、第1端T1Aから表示面211に近づくように延びている。入射面C1は、起立面C5の端縁から、Y軸方向における両端のうちの第2端T2A(図8Bでは右端)に向うほど表示面211から離れるように傾斜して真っ直ぐ延びている。第1列K1において、出射面C2の一端縁(図8Bでは左端縁)から第1端T1Aまでの距離は、出射面C2の他端縁(図8Bでは右端縁)から第2端T2Aまでの距離とおおむね等しい。第1列K1において、互いに隣接する2つの光学素子B0は、一方の光学素子B0の第1端T1Aが、他方の光学素子B0の第2端T2Aと一致するように並ぶ。 More specifically, as shown in FIG. 8B, each optical element B0 in the first row K1 is on the side of the incident surface C1 (the side opposite to the exit surface C2) of both ends in the Y-axis direction. An upright surface C5 is provided at the first end T1A (the left end in FIG. 8B). The upright surface C5 extends from the first end T1A toward the display surface 211 along a direction substantially perpendicular to the display surface 211. The incident surface C1 extends straight from the edge of the upright surface C5 so as to move away from the display surface 211 toward the second end T2A (the right end in FIG. 8B) of both ends in the Y-axis direction. In the first row K1, the distance from one end edge of the exit surface C2 (left end edge in FIG. 8B) to the first end T1A is from the other end edge of the exit surface C2 (right end edge in FIG. 8B) to the second end T2A. Approximately equal to the distance. In the first row K1, the two optical elements B0 adjacent to each other are arranged so that the first end T1A of one optical element B0 coincides with the second end T2A of the other optical element B0.

一方、第2列K2の各光学素子B0は、Y軸方向における両端のうちの第2端U2A(図8Bでは右端)に、起立面C5を有している。起立面C5は、表示面211に対して略垂直な方向に沿って、第2端U2Aから表示面211に近づくように延びている。入射面C1は、起立面C5の端縁から、Y軸方向における両端のうちの第1端T1A(図8Bでは左端)に向うほど表示面211から離れるように傾斜して真っ直ぐ延びている。第2列K2において、出射面C2の一端縁(図8Bでは左端縁)から第1端U1Aまでの距離は、出射面C2の他端縁(図8Bでは右端縁)から第2端U2Aまでの距離とおおむね等しい。第2列K2において、互いに隣接する2つの光学素子B0は、一方の光学素子B0の第1端U1Aが、他方の光学素子B0の第2端U2Aと一致するように並ぶ。 On the other hand, each optical element B0 in the second row K2 has an upright surface C5 at the second end U2A (the right end in FIG. 8B) of both ends in the Y-axis direction. The upright surface C5 extends from the second end U2A so as to approach the display surface 211 along a direction substantially perpendicular to the display surface 211. The incident surface C1 is inclined and extends straight from the edge of the upright surface C5 toward the first end T1A (left end in FIG. 8B) of both ends in the Y-axis direction so as to be separated from the display surface 211. In the second row K2, the distance from one end edge of the exit surface C2 (left end edge in FIG. 8B) to the first end U1A is from the other end edge of the exit surface C2 (right end edge in FIG. 8B) to the second end U2A. Approximately equal to the distance. In the second row K2, the two optical elements B0 adjacent to each other are arranged so that the first end U1A of one optical element B0 coincides with the second end U2A of the other optical element B0.

要するに、変形例1の各光学素子B0は、第1列K1と第2列K2とで異なる側(第1端の側又は第2端の側)に、起立面C5を有していることで、傾斜方向F1及び傾斜方向F2は、並び方向D1に沿って見て、互いに異なる(交差する)。 In short, each optical element B0 of the modified example 1 has an upright surface C5 on a different side (first end side or second end side) in the first row K1 and the second row K2. , The inclination direction F1 and the inclination direction F2 are different from each other (intersect) when viewed along the arrangement direction D1.

この変形例1の光学素子群22Aにおいても、傾斜方向F1及び傾斜方向F2が、並び方向D1に沿って見て、互いに異なり、かつ、表示面211と直交する方向に沿って見て、長尺方向に直交する方向に沿っている。そのため、光学素子B0の寸法Q2よりも大きい長尺の画像片GP0に関する視域は、光学素子群22Aを介することで、並び方向D1に拡げることができる。特に、方眼状の光学素子群22Aにおいて、視域の幅を拡げるために画像片GP0を横長にしても、第1列の光学素子B0に対応する画像片GP0と、第2列の光学素子B0に対応する画像片GP0とが互いに干渉し合う可能性を抑えることができる。したがって、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。 Also in the optical element group 22A of the modification 1, the tilt direction F1 and the tilt direction F2 are long when viewed along the alignment direction D1 and different from each other and when viewed along the direction orthogonal to the display surface 211. It is along the direction orthogonal to the direction. Therefore, the viewing range of the long image piece GP0, which is larger than the size Q2 of the optical element B0, can be expanded in the arrangement direction D1 via the optical element group 22A. In particular, in the grid-shaped optical element group 22A, even if the image piece GP0 is horizontally elongated in order to widen the viewing range, the image piece GP0 corresponding to the optical element B0 in the first row and the optical element B0 in the second row It is possible to suppress the possibility that the image pieces GP0 corresponding to the above interfere with each other. Therefore, it is possible to improve the visibility of the stereoscopic image.

また第1端面S1及び第2端面S2がいずれも、出射面C2ではなく入射面C1であることで、例えば平凸レンズの平坦な面(入射面C1)の傾斜による容易な構成で、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。 Further, since both the first end surface S1 and the second end surface S2 are the incident surface C1 instead of the exit surface C2, for example, the flat surface (incident surface C1) of the plano-convex lens can be easily tilted to form a stereoscopic image. Visibility can be improved.

(3.2)変形例2
以下、変形例2の虚像表示システム10における光学素子群22Bについて、図9A及び図9Bを参照しながら説明する。図9Aは、光学素子群22BをX軸方向(並び方向D1)に沿って見た要部側面図である。図9Bは、光学素子群22Bを正面から見た要部平面図である。なお、基本例の虚像表示システム10と実質的に共通する構成要素については、同じ参照符号を付与して適宜に説明を省略する場合もある。
(3.2) Modification 2
Hereinafter, the optical element group 22B in the virtual image display system 10 of the second modification will be described with reference to FIGS. 9A and 9B. FIG. 9A is a side view of a main part of the optical element group 22B as viewed along the X-axis direction (arrangement direction D1). FIG. 9B is a plan view of a main part of the optical element group 22B as viewed from the front. The components that are substantially common to the virtual image display system 10 of the basic example may be given the same reference numerals and the description thereof may be omitted as appropriate.

基本例の光学素子群22では、第1列K1及び第2列K2の各光学素子B0の出射面C2は、非球面形状である。これに対して、変形例2の光学素子群22Bでは、第1列K1及び第2列K2の各光学素子B0の出射面C2は、球面形状である点で、基本例と異なる。 In the optical element group 22 of the basic example, the exit surface C2 of each optical element B0 in the first row K1 and the second row K2 has an aspherical shape. On the other hand, the optical element group 22B of the modified example 2 is different from the basic example in that the exit surface C2 of each optical element B0 of the first row K1 and the second row K2 has a spherical shape.

すなわち、変形例2では、第1列K1の各光学素子B0の出射面C2(第1曲面M1)、及び第2列K2の各光学素子B0の出射面C2(第2曲面M2)は、並び方向D1に沿って見て、表示面211から離れる方向に円弧状に凸となって湾曲している。さらに第1曲面M1及び第2曲面M2は、並び方向D1に沿って見て、円弧の中心位置H1及びH2(図9A参照)が互いにずれるように構成される。ここでは、中心位置H1及びH2が、Y軸方向においてずれている。中心位置H1及びH2のずれ量は、ゼロでなければ、特に限定されない。なお、中心位置H1及びH2のずれ量がゼロである場合、例えば、上述した比較例(図7参照)の出射面に相当し得る。 That is, in the second modification, the exit surface C2 (first curved surface M1) of each optical element B0 in the first row K1 and the exit surface C2 (second curved surface M2) of each optical element B0 in the second row K2 are aligned. When viewed along the direction D1, it is convex and curved in an arc shape in the direction away from the display surface 211. Further, the first curved surface M1 and the second curved surface M2 are configured so that the center positions H1 and H2 (see FIG. 9A) of the arc are displaced from each other when viewed along the alignment direction D1. Here, the center positions H1 and H2 are deviated in the Y-axis direction. The amount of deviation between the center positions H1 and H2 is not particularly limited as long as it is not zero. When the deviation amount of the center positions H1 and H2 is zero, it may correspond to, for example, the emission surface of the above-mentioned comparative example (see FIG. 7).

この変形例2の光学素子群22Bにおいては、円弧状の第1曲面M1及び第2曲面M2は、円弧の中心位置H1及びH2(図9A参照)が互いにずれるように構成される。そのため、光学素子B0の寸法Q2よりも大きい長尺の画像片GP0に関する視域は、光学素子群22Bを介することで、並び方向D1に拡げることができる。特に、方眼状の光学素子群22Bにおいて、視域の幅を拡げるために画像片GP0を横長にしても、第1列の光学素子B0に対応する画像片GP0と、第2列の光学素子B0に対応する画像片GP0とが互いに干渉し合う可能性を抑えることができる。したがって、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。 In the optical element group 22B of the second modification, the arc-shaped first curved surface M1 and the second curved surface M2 are configured so that the arc-shaped center positions H1 and H2 (see FIG. 9A) are displaced from each other. Therefore, the viewing range of the long image piece GP0, which is larger than the size Q2 of the optical element B0, can be expanded in the arrangement direction D1 via the optical element group 22B. In particular, in the grid-shaped optical element group 22B, even if the image piece GP0 is horizontally elongated in order to widen the viewing range, the image piece GP0 corresponding to the optical element B0 in the first row and the optical element B0 in the second row It is possible to suppress the possibility that the image pieces GP0 corresponding to the above interfere with each other. Therefore, it is possible to improve the visibility of the stereoscopic image.

ところで、この変形例2の光学素子群22Bにおいては、光学素子群22Bの各光学素子B0は、並び方向D1(X軸方向)に沿った第1辺E1と、第2辺E2と、を有している(図9B参照)。第2辺E2は、表示面211に平行で、かつ並び方向D1と直交する方向に沿っている。ここで、第1辺E1と第2辺E2とは、互いに異なる寸法である。図示例では、第1辺E1と第2辺E2とは、3:4の比率であるが、当該比率は、使用用途等に応じて適宜に変更されてよい。第1辺E1と第2辺E2とが、3:4の比率である場合、視域R1の大きさは3×2:4÷2、すなわち3:1となる。或いは第1辺E1と第2辺E2とが、4:3の比率である場合、視域R1の大きさは4×2:3÷2、すなわち16:3となる。このように、光学素子群22Bの各光学素子B0のアスペクトを適宜変えることで視域R1のアスペクトを適宜変えることができる。なお、基本例では、1:1の比率の光学素子B0が適用されている。 By the way, in the optical element group 22B of the modification 2, each optical element B0 of the optical element group 22B has a first side E1 and a second side E2 along the alignment direction D1 (X-axis direction). (See Fig. 9B). The second side E2 is parallel to the display surface 211 and is along the direction orthogonal to the alignment direction D1. Here, the first side E1 and the second side E2 have different dimensions from each other. In the illustrated example, the ratio of the first side E1 and the second side E2 is 3: 4, but the ratio may be appropriately changed depending on the intended use and the like. When the first side E1 and the second side E2 have a ratio of 3: 4, the size of the viewing area R1 is 3 × 2: 4/2, that is, 3: 1. Alternatively, when the first side E1 and the second side E2 have a ratio of 4: 3, the size of the viewing area R1 is 4 × 2: 3/2, that is, 16: 3. In this way, the aspect of the viewing range R1 can be appropriately changed by appropriately changing the aspect of each optical element B0 of the optical element group 22B. In the basic example, the optical element B0 having a ratio of 1: 1 is applied.

このように、第1辺E1と第2辺E2とを互いに異なる寸法に設定することで、1:1以外のアスペクト比による虚像300を視認させることができる。 By setting the first side E1 and the second side E2 to different dimensions in this way, the virtual image 300 having an aspect ratio other than 1: 1 can be visually recognized.

変形例2における光学素子群22Bの各光学素子B0のアスペクトの変更については、基本例の光学素子群22及び変形例1の光学素子群22Aに適用されてよい。 The change in aspect of each optical element B0 of the optical element group 22B in the modification 2 may be applied to the optical element group 22 of the basic example and the optical element group 22A of the modification 1.

(3.3)その他の変形例
基本例では、光学素子群22が、レンズアレイにより構成されている。しかし、光学素子群22は、レンズアレイではなく、複数のピンホールが形成された部材であってもよい。この場合、複数のピンホールの配置が、光学素子群22の正面から見て、千鳥状に配置されることで、立体画像に関する視認性の向上が達成されてもよい。
(3.3) Other Modifications In the basic example, the optical element group 22 is composed of a lens array. However, the optical element group 22 may be a member in which a plurality of pinholes are formed instead of the lens array. In this case, the arrangement of the plurality of pinholes may be arranged in a staggered manner when viewed from the front of the optical element group 22, so that the visibility of the stereoscopic image may be improved.

第1列K1の各光学素子B0の第1端面S1及び第2列K2の各光学素子B0の第2端面S2は、基本例では、いずれも出射面C2であり、変形例1では、いずれも入射面C1である。しかし、例えば、第1列K1の各光学素子B0の第1端面S1は、出射面C2であり、第2列K2の各光学素子B0の第2端面S2は、入射面C1でもよい。あるいは逆に、第1列K1の各光学素子B0の第1端面S1は、入射面C1であり、第2列K2の各光学素子B0の第2端面S2は、出射面C2でもよい。要するに、傾斜する面が、第1列K1と第2K2とで、入射面か出射面かで異なってもよい。また、入射面と出射面ともに傾斜していても良い。この場合は起立面C3の高さを2分の1にして、光学素子22が容易に作製できるようになる。 The first end surface S1 of each optical element B0 in the first row K1 and the second end surface S2 of each optical element B0 in the second row K2 are both emission surfaces C2 in the basic example, and both in the modified example 1. The incident surface C1. However, for example, the first end surface S1 of each optical element B0 in the first row K1 may be the exit surface C2, and the second end surface S2 of each optical element B0 in the second row K2 may be the incident surface C1. Alternatively, conversely, the first end surface S1 of each optical element B0 in the first row K1 may be the incident surface C1, and the second end surface S2 of each optical element B0 in the second row K2 may be the exit surface C2. In short, the inclined surface may be different between the first row K1 and the second K2 depending on whether it is an incident surface or an exit surface. Further, both the entrance surface and the exit surface may be inclined. In this case, the height of the upright surface C3 is halved, and the optical element 22 can be easily manufactured.

上記基本例及び変形例の虚像表示システム10において、光学系30は、画像表示部20から出力される光の反射と屈折との少なくとも一方を行うことで、アイボックス210に光を集光すればよく、光学系30の構成は適宜変更が可能である。例えば、第1ミラー31は凸面鏡であるが、平面鏡でも凹面鏡でもよく、第1ミラー31の表面は、画像の歪みの低減や解像度の向上が可能なように自由曲面に形成されていてもよい。また、第2ミラー32は凹面鏡であるが、平面鏡でも凸面鏡でもよく、第2ミラー32の表面は、画像の歪みの低減や解像度の向上が可能なように自由曲面に形成されていてもよい。また、光学系30は、1以上のレンズ、1以上のミラー、又は、1以上のレンズと1以上のミラーとの組み合わせで実現されてもよい。 In the virtual image display system 10 of the above basic example and the modified example, if the optical system 30 collects light on the eye box 210 by performing at least one of reflection and refraction of the light output from the image display unit 20. Often, the configuration of the optical system 30 can be changed as appropriate. For example, although the first mirror 31 is a convex mirror, it may be a plane mirror or a concave mirror, and the surface of the first mirror 31 may be formed as a free curved surface so as to reduce distortion of the image and improve the resolution. Further, although the second mirror 32 is a concave mirror, it may be a plane mirror or a convex mirror, and the surface of the second mirror 32 may be formed as a free curved surface so as to reduce distortion of the image and improve the resolution. Further, the optical system 30 may be realized by one or more lenses, one or more mirrors, or a combination of one or more lenses and one or more mirrors.

上記基本例及び変形例の虚像表示システム10では、表示部21が、液晶ディスプレイ、又は有機ELディスプレイ等のディスプレイ装置で実現されているが、表示部21はこの種のディスプレイ装置に限定されない。表示部21は、拡散透過型のスクリーンに対し、スクリーンの背後からレーザ光を走査することで、スクリーン上に画像を描画する構成でもよい。また、表示部21は、拡散透過型のスクリーンに対し、スクリーンの背後からプロジェクタで画像を投影する構成であってもよい。 In the virtual image display system 10 of the above basic example and the modified example, the display unit 21 is realized by a display device such as a liquid crystal display or an organic EL display, but the display unit 21 is not limited to this type of display device. The display unit 21 may have a configuration in which an image is drawn on the diffused transmission type screen by scanning the laser beam from behind the screen. Further, the display unit 21 may have a configuration in which an image is projected from behind the screen by a projector onto the diffusion transmission type screen.

上記基本例及び変形例の虚像表示システム10は、移動体本体110に固定されているが、上記基本例及び変形例の虚像表示システム10は、ユーザ200が頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイ、又は、メガネ型の表示装置に適用されてもよい。 The virtual image display system 10 of the basic example and the modified example is fixed to the moving body main body 110, but the virtual image display system 10 of the basic example and the modified example is a head mount used by the user 200 by being attached to the head. It may be applied to a display or a glasses-type display device.

上記基本例及び変形例の虚像表示システム10は、自動車100に適用されるものに限らず、例えば、二輪車、電車、航空機、建設機械、及び船舶等、自動車100以外の移動体にも適用可能である。 The virtual image display system 10 of the above basic example and the modified example is not limited to the one applied to the automobile 100, but can also be applied to moving objects other than the automobile 100 such as motorcycles, trains, aircrafts, construction machines, and ships. is there.

また、虚像表示システム10は、1つの装置に限らず複数の装置によって構成されてもよい。つまり、虚像表示システム10の機能が2以上の装置に分散して設けられていてもよい。虚像表示システム10の制御部50は、自動車100のECU、自動車100の外部のサーバ装置に設けられもよく、この場合はECU又はサーバ装置で画像表示部20が表示する画像が作成される。 Further, the virtual image display system 10 is not limited to one device, and may be configured by a plurality of devices. That is, the functions of the virtual image display system 10 may be distributed to two or more devices. The control unit 50 of the virtual image display system 10 may be provided in the ECU of the automobile 100 or an external server device of the automobile 100. In this case, the image displayed by the image display unit 20 is created by the ECU or the server device.

(4)まとめ
以上説明したように、第1の態様に係る虚像表示システム(10)は、画像データ作成部(52)と、表示部(21)と、光学素子群(22、22A)と、を備える。画像データ作成部(52)は、立体描画を行う対象物の第1画像データと、立体描画を行う対象物の表示位置に関する位置情報とに基づいて、立体描画を行う対象物を立体視させるための第2画像データを作成する。表示部(21)は、第2画像データに基づく画像を表示面(211)に表示する。光学素子群(22、22A)は、表示部(21)から焦点距離(W1)に応じて表示面(211)と対向するように配置され、表示面(211)に表示される画像からの光線を集光して、立体的な虚像(320)を再生する。光学素子群(22、22A)は、各列が複数の光学素子(B0)を含む第1列(K1)と第2列(K2)とを交互に並べて方眼状に構成される。各光学素子(B0)は、画像を構成する複数の画像片(GP0)のうち、対応する画像片(GP0)からの光線を集光する。各画像片(GP0)は、第1列(K1)と第2列(K2)とが並ぶ並び方向(D1)に沿って長尺であり、かつ、長尺方向における寸法(Q1)が、並び方向(D1)における各光学素子(B0)の寸法(Q2)よりも大きい。第1列(K1)を構成する各光学素子(B0)は、光線が通る第1端面(S1)を有する。第2列(K2)を構成する各光学素子(B0)は、光線が通る第2端面(S2)を有する。第1端面(S1)及び第2端面(S2)は、表示面(211)に対して傾斜する。第1端面(S1)の傾斜方向(F1)及び第2端面(S2)の傾斜方向(F2)は、並び方向(D1)に沿って見て、互いに異なり、かつ、表示面(211)と直交する方向に沿って見て、長尺方向に直交する方向に沿っている。第1の態様によれば、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。
(4) Summary As described above, the virtual image display system (10) according to the first aspect includes an image data creation unit (52), a display unit (21), an optical element group (22, 22A), and the like. To be equipped with. The image data creation unit (52) makes the object to be stereoscopically viewed stereoscopically based on the first image data of the object to be stereoscopically drawn and the position information regarding the display position of the object to be stereoscopically drawn. The second image data of is created. The display unit (21) displays an image based on the second image data on the display surface (211). The optical element groups (22, 22A) are arranged so as to face the display surface (211) from the display unit (21) according to the focal length (W1), and the light rays from the image displayed on the display surface (211). Is focused to reproduce a three-dimensional virtual image (320). The optical element group (22, 22A) is formed in a grid shape by alternately arranging the first row (K1) and the second row (K2) in which each row contains a plurality of optical elements (B0). Each optical element (B0) collects light rays from a corresponding image piece (GP0) among a plurality of image pieces (GP0) constituting the image. Each image piece (GP0) is long along the arrangement direction (D1) in which the first row (K1) and the second row (K2) are lined up, and the dimensions (Q1) in the long direction are arranged. It is larger than the dimension (Q2) of each optical element (B0) in the direction (D1). Each optical element (B0) constituting the first row (K1) has a first end surface (S1) through which a light beam passes. Each optical element (B0) constituting the second row (K2) has a second end surface (S2) through which a light beam passes. The first end surface (S1) and the second end surface (S2) are inclined with respect to the display surface (211). The inclination direction (F1) of the first end surface (S1) and the inclination direction (F2) of the second end surface (S2) are different from each other when viewed along the arrangement direction (D1) and are orthogonal to the display surface (211). It is along the direction orthogonal to the long direction when viewed along the direction. According to the first aspect, it is possible to improve the visibility of the stereoscopic image.

第2の態様に係る虚像表示システム(10)に関して、第1の態様において、第1端面(S1)及び第2端面(S2)は、いずれも光線が出射する出射面(C2)である。第2の態様によれば、出射面(C2)の傾斜による容易な構成で、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。 Regarding the virtual image display system (10) according to the second aspect, in the first aspect, both the first end surface (S1) and the second end surface (S2) are exit surfaces (C2) from which light rays are emitted. According to the second aspect, it is possible to improve the visibility of the stereoscopic image by the simple configuration due to the inclination of the exit surface (C2).

第3の態様に係る虚像表示システム(10)に関して、第2の態様において、出射面(C2)は、表示面(211)から離れる方向に凸となるように湾曲した曲面である。第3の態様によれば、例えば凸レンズの曲面(出射面C2)の傾斜による容易な構成で、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。 Regarding the virtual image display system (10) according to the third aspect, in the second aspect, the exit surface (C2) is a curved surface curved so as to be convex in a direction away from the display surface (211). According to the third aspect, it is possible to improve the visibility of the stereoscopic image by, for example, a simple configuration by inclining the curved surface (emission surface C2) of the convex lens.

第4の態様に係る虚像表示システム(10)に関して、第1の態様において、第1端面(S1)及び第2端面(S2)は、いずれも光線が入射する入射面(C1)である。第4の態様によれば、入射面(C1)の傾斜による容易な構成で、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。 Regarding the virtual image display system (10) according to the fourth aspect, in the first aspect, the first end surface (S1) and the second end surface (S2) are both incident surfaces (C1) on which light rays are incident. According to the fourth aspect, it is possible to improve the visibility of the stereoscopic image by the simple configuration due to the inclination of the incident surface (C1).

第5の態様に係る虚像表示システム(10)に関して、第4の態様において、入射面(C1)は、平坦な面である。第5の態様によれば、例えば平凸レンズの平坦な面(入射面C1)の傾斜による容易な構成で、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。 Regarding the virtual image display system (10) according to the fifth aspect, in the fourth aspect, the incident surface (C1) is a flat surface. According to the fifth aspect, it is possible to improve the visibility of the stereoscopic image by, for example, an easy configuration by inclining the flat surface (incident surface C1) of the plano-convex lens.

第6の態様に係る虚像表示システム(10)は、画像データ作成部(52)と、表示部(21)と、光学素子群(22、22A)と、を備える。画像データ作成部(52)は、立体描画を行う対象物の第1画像データと、立体描画を行う対象物の表示位置に関する位置情報とに基づいて、立体描画を行う対象物を立体視させるための第2画像データを作成する。表示部(21)は、第2画像データに基づく画像を表示面(211)に表示する。光学素子群(22、22B)は、表示部(21)から焦点距離(W1)に応じて表示面(211)と対向するように配置され、表示面(211)に表示される画像からの光線を集光して、立体的な虚像(320)を再生する。光学素子群(22、22B)は、各列が複数の光学素子(B0)を含む第1列(K1)と第2列(K2)とを交互に並べて方眼状に構成される。各光学素子(B0)は、画像を構成する複数の画像片(GP0)のうち、対応する画像片(GP0)からの光線を集光する。各画像片(GP0)は、第1列(K1)と第2列(K2)とが並ぶ並び方向(D1)に沿って長尺であり、かつ、長尺方向における寸法が、並び方向(D1)における各光学素子(B0)の寸法よりも大きい。第1列(K1)を構成する各光学素子(B0)は、光線が出射する第1曲面(M1)を有する。第2列(K2)を構成する各光学素子(B0)は、光線が出射する第2曲面(M2)を有する。第1曲面(M1)及び第2曲面(M2)は、並び方向(D1)に沿って見て、表示面(211)から離れる方向に円弧状に凸となって湾曲し、かつ当該円弧の中心位置(H1,H2)が互いにずれるように構成される。第6の態様によれば、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。 The virtual image display system (10) according to the sixth aspect includes an image data creation unit (52), a display unit (21), and optical element groups (22, 22A). The image data creation unit (52) makes the object to be stereoscopically viewed stereoscopically based on the first image data of the object to be stereoscopically drawn and the position information regarding the display position of the object to be stereoscopically drawn. The second image data of is created. The display unit (21) displays an image based on the second image data on the display surface (211). The optical element groups (22, 22B) are arranged so as to face the display surface (211) from the display unit (21) according to the focal length (W1), and the light rays from the image displayed on the display surface (211). Is focused to reproduce a three-dimensional virtual image (320). The optical element groups (22, 22B) are formed in a grid shape by alternately arranging the first row (K1) and the second row (K2) in which each row contains a plurality of optical elements (B0). Each optical element (B0) collects light rays from a corresponding image piece (GP0) among a plurality of image pieces (GP0) constituting the image. Each image piece (GP0) is long along the arrangement direction (D1) in which the first row (K1) and the second row (K2) are lined up, and the dimensions in the long direction are the arrangement direction (D1). ) Is larger than the size of each optical element (B0). Each optical element (B0) constituting the first row (K1) has a first curved surface (M1) from which light rays are emitted. Each optical element (B0) constituting the second row (K2) has a second curved surface (M2) from which light rays are emitted. The first curved surface (M1) and the second curved surface (M2) are curved in an arc shape in a direction away from the display surface (211) when viewed along the arrangement direction (D1), and are curved at the center of the arc. The positions (H1, H2) are configured to be offset from each other. According to the sixth aspect, it is possible to improve the visibility of the stereoscopic image.

第7の態様に係る虚像表示システム(10)は、第1〜第6の態様のいずれか1つにおいて、第1列(K1)を構成する複数の光学素子(B0)における第1光学素子(B1)は、複数の画像片(GP0)のうち、第1の画像片(GP1)からの光線を集光する。第2列(K2)を構成する複数の光学素子(B0)において、第1光学素子(B1)と隣り合う第2光学素子(B2)は、複数の画像片(GP0)のうち、第2の画像片(GP2)からの光線を集光する。第1の画像片(GP1)と第2の画像片(GP2)とは、表示面(211)上において、並び方向(D1)と直交する方向に並び、かつ、並び方向(D1)において互いにずれた位置にある。第7の態様によれば、並び方向(D1)と直交する方向に並ぶ第1の画像片(GP1)と第2の画像片(GP2)とについて、並び方向(D1)に沿った方向の視域を拡げることができ、立体画像に関する視認性を更に向上することができる。 The virtual image display system (10) according to the seventh aspect is the first optical element (B0) in a plurality of optical elements (B0) constituting the first row (K1) in any one of the first to sixth aspects. B1) collects the light rays from the first image piece (GP1) among the plurality of image pieces (GP0). In the plurality of optical elements (B0) constituting the second row (K2), the second optical element (B2) adjacent to the first optical element (B1) is the second of the plurality of image pieces (GP0). The light rays from the image piece (GP2) are focused. The first image piece (GP1) and the second image piece (GP2) are arranged in a direction orthogonal to the arrangement direction (D1) on the display surface (211) and are displaced from each other in the arrangement direction (D1). It is in the correct position. According to the seventh aspect, the first image piece (GP1) and the second image piece (GP2) arranged in the direction orthogonal to the arrangement direction (D1) are viewed in the direction along the arrangement direction (D1). The range can be expanded, and the visibility of the stereoscopic image can be further improved.

第8の態様に係る虚像表示システム(10)は、第1〜第7の態様のいずれか1つにおいて、光学素子群(22、22A、22B)の各光学素子(B0)は、並び方向(D1)に沿った第1辺(E1)と、第2辺(E2)と、を有する。第2辺(E2)は、表示面(211)に平行で、かつ並び方向(D1)と直交する方向に沿っている。第1辺(E1)と第2辺(E2)とは、互いに異なる寸法である。第8の態様によれば、1:1以外のアスペクト比による虚像(320)を視認させることができる。 In the virtual image display system (10) according to the eighth aspect, in any one of the first to seventh aspects, each optical element (B0) of the optical element group (22, 22A, 22B) is arranged in the arrangement direction (B0). It has a first side (E1) and a second side (E2) along D1). The second side (E2) is parallel to the display surface (211) and is along the direction orthogonal to the arrangement direction (D1). The first side (E1) and the second side (E2) have different dimensions. According to the eighth aspect, a virtual image (320) having an aspect ratio other than 1: 1 can be visually recognized.

第9の態様に係る虚像表示システム(10)は、第1〜第8の態様のいずれか1つにおいて、光学系(30)を、更に備える。光学系(30)は、表示面(211)に表示される画像をアイボックス(210)に集光する。それにより、光学系(30)は、アイボックス(210)に視点があるユーザ(200)に、表示面(211)に表示される画像に基づく立体的な虚像(320)を視認させる。第9の態様によれば、光学系(30)を更に備えた虚像表示システム(10)に関して、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。 The virtual image display system (10) according to the ninth aspect further includes an optical system (30) in any one of the first to eighth aspects. The optical system (30) collects the image displayed on the display surface (211) on the eye box (210). As a result, the optical system (30) causes the user (200) who has a viewpoint in the eye box (210) to visually recognize the three-dimensional virtual image (320) based on the image displayed on the display surface (211). According to the ninth aspect, it is possible to improve the visibility of the stereoscopic image of the virtual image display system (10) further including the optical system (30).

第10の態様に係るヘッドアップディスプレイ(1)は、第9の態様における虚像表示システム(10)を備える。光学系(30)は、入射光をアイボックス(210)に向かって反射する光透過性を有する反射部材を含む。ヘッドアップディスプレイ(1)は、アイボックス(210)に視点(201)があるユーザ(200)に、反射部材を透過して見える現実空間に重ね合わせた虚像(320)を視認させる。第10の態様によれば、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる虚像表示システム(10)を備えたヘッドアップディスプレイ(1)を提供できる。 The head-up display (1) according to the tenth aspect includes the virtual image display system (10) according to the ninth aspect. The optical system (30) includes a light-transmitting reflective member that reflects incident light toward the eyebox (210). The head-up display (1) allows a user (200) having a viewpoint (201) in the eye box (210) to visually recognize a virtual image (320) superimposed on a real space that can be seen through a reflective member. According to the tenth aspect, it is possible to provide a head-up display (1) provided with a virtual image display system (10) capable of improving the visibility of a stereoscopic image.

第11の態様に係る移動体(自動車100)は、移動する移動体本体(110)と、移動体本体(110)に搭載される第10の態様におけるヘッドアップディスプレイ(1)と、を備える。反射部材が、移動体本体(110)のウィンドシールド(112)又はコンバイナを含む。第11の態様によれば、立体画像に関する視認性の向上を図ることが可能なヘッドアップディスプレイ(1)を備えた移動体(自動車100)を提供できる。 The moving body (vehicle 100) according to the eleventh aspect includes a moving moving body main body (110) and a head-up display (1) according to the tenth aspect mounted on the moving body main body (110). The reflective member includes a windshield (112) or combiner of the moving body body (110). According to the eleventh aspect, it is possible to provide a moving body (automobile 100) provided with a head-up display (1) capable of improving the visibility of a stereoscopic image.

第2〜第5に係る構成については、第1の態様に係る虚像表示システム(10)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。また第7〜第9の態様に係る構成については、第1の態様に係る虚像表示システム(10)及び第6の態様に係る虚像表示システム(10)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。 The configurations according to the second to fifth are not essential configurations for the virtual image display system (10) according to the first aspect, and can be omitted as appropriate. Further, the configurations according to the seventh to ninth aspects are not essential configurations for the virtual image display system (10) according to the first aspect and the virtual image display system (10) according to the sixth aspect, and can be omitted as appropriate. is there.

1 ヘッドアップディスプレイ
10 虚像表示システム
21 表示部
211 表示面
22、22A、22B 光学素子群
30 光学系
52 画像データ作成部
100 自動車(移動体)
110 移動体本体
112 ウィンドシールド(反射部材)
200 ユーザ
201 視点
210 アイボックス
320 虚像
B0 光学素子
B1 第1光学素子
B2 第2光学素子
C1 入射面
C2 出射面
D1 並び方向
E1 第1辺
E2 第2辺
F1、F2 傾斜方向
GP0 画像片
GP1 第1の画像片
GP2 第2の画像片
H1、H2 中心位置
K1 第1列
K2 第2列
M1 第1曲面
M2 第2曲面
Q1 (長尺方向における各画素片の)寸法
Q2 (並び方向における各光学素子の)寸法
S1 第1端面
S2 第2端面
W1 焦点距離
1 Head-up display 10 Virtual image display system 21 Display unit 211 Display surface 22, 22A, 22B Optical element group 30 Optical system 52 Image data creation unit 100 Automobile (moving body)
110 Moving body body 112 Windshield (reflective member)
200 User 201 Viewpoint 210 Eyebox 320 Virtual image B0 Optical element B1 First optical element B2 Second optical element C1 Incident surface C2 Emission surface D1 Alignment direction E1 First side E2 Second side F1, F2 Tilt direction GP0 Image piece GP1 First Image piece GP2 Second image piece H1, H2 Center position K1 First row K2 Second row M1 First curved surface M2 Second curved surface Q1 (of each pixel piece in the long direction) Dimensions Q2 (Each optical element in the alignment direction) ) Dimensions S1 1st end face S2 2nd end face W1 Focal length

Claims (11)

立体描画を行う対象物の第1画像データと、前記立体描画を行う対象物の表示位置に関する位置情報とに基づいて、前記立体描画を行う対象物を立体視させるための第2画像データを作成する画像データ作成部と、
前記第2画像データに基づく画像を表示面に表示する表示部と、
前記表示部から焦点距離に応じて前記表示面と対向するように配置され、前記表示面に表示される前記画像からの光線を集光して、立体的な虚像を再生する光学素子群と、を備え、
前記光学素子群は、各列が複数の光学素子を含む第1列と第2列とを交互に並べて方眼状に構成され、
各光学素子は、前記画像を構成する複数の画像片のうち、対応する画像片からの前記光線を集光し、
各画像片は、前記第1列と前記第2列とが並ぶ並び方向に沿って長尺であり、かつ、長尺方向における寸法が、前記並び方向における各光学素子の寸法よりも大きく、
前記第1列を構成する各光学素子は、前記光線が通る第1端面を有し、
前記第2列を構成する各光学素子は、前記光線が通る第2端面を有し、
前記第1端面及び前記第2端面は、前記表示面に対して傾斜し、
前記第1端面の傾斜方向及び前記第2端面の傾斜方向は、
前記並び方向に沿って見て、互いに異なり、かつ、
前記表示面と直交する方向に沿って見て、前記長尺方向に直交する方向に沿っている、
虚像表示システム。
Based on the first image data of the object to be stereoscopically drawn and the position information regarding the display position of the object to be stereoscopically drawn, the second image data for making the object to be stereoscopically viewed stereoscopically is created. Image data creation department and
A display unit that displays an image based on the second image data on the display surface,
An optical element group arranged so as to face the display surface from the display unit according to the focal length, and condensing light rays from the image displayed on the display surface to reproduce a three-dimensional virtual image. With
The optical element group is formed in a grid shape by alternately arranging a first row and a second row in which each row contains a plurality of optical elements.
Each optical element collects the light beam from the corresponding image piece among the plurality of image pieces constituting the image.
Each image piece is elongated along the alignment direction in which the first row and the second row are aligned, and the dimension in the elongated direction is larger than the dimension of each optical element in the alignment direction.
Each optical element constituting the first row has a first end surface through which the light beam passes.
Each optical element constituting the second row has a second end surface through which the light beam passes.
The first end surface and the second end surface are inclined with respect to the display surface.
The inclination direction of the first end face and the inclination direction of the second end face are
Seen along the alignment direction, they are different from each other and
Seen along the direction orthogonal to the display surface, along the direction orthogonal to the elongated direction,
Virtual image display system.
前記第1端面及び前記第2端面は、いずれも前記光線が出射する出射面である、
請求項1に記載の虚像表示システム。
Both the first end surface and the second end surface are exit surfaces from which the light rays are emitted.
The virtual image display system according to claim 1.
前記出射面は、前記表示面から離れる方向に凸となるように湾曲した曲面である、
請求項2に記載の虚像表示システム。
The exit surface is a curved surface curved so as to be convex in a direction away from the display surface.
The virtual image display system according to claim 2.
前記第1端面及び前記第2端面は、いずれも前記光線が入射する入射面である、
請求項1に記載の虚像表示システム。
Both the first end surface and the second end surface are incident surfaces on which the light beam is incident.
The virtual image display system according to claim 1.
前記入射面は、平坦な面である、
請求項4に記載の虚像表示システム。
The incident surface is a flat surface.
The virtual image display system according to claim 4.
立体描画を行う対象物の第1画像データと、前記立体描画を行う対象物の表示位置に関する位置情報とに基づいて、前記立体描画を行う対象物を立体視させるための第2画像データを作成する画像データ作成部と、
前記第2画像データに基づく画像を表示面に表示する表示部と、
前記表示部から焦点距離に応じて前記表示面と対向するように配置され、前記表示面に表示される前記画像からの光線を集光して、立体的な虚像を再生する光学素子群と、を備え、
前記光学素子群は、各列が複数の光学素子を含む第1列と第2列とを交互に並べて方眼状に構成され、
各光学素子は、前記画像を構成する複数の画像片のうち、対応する画像片からの前記光線を集光し、
各画像片は、前記第1列と前記第2列とが並ぶ並び方向に沿って長尺であり、かつ、長尺方向における寸法が、前記並び方向における各光学素子の寸法よりも大きく、
前記第1列を構成する各光学素子は、前記光線が出射する第1曲面を有し、
前記第2列を構成する各光学素子は、前記光線が出射する第2曲面を有し、
前記第1曲面及び前記第2曲面は、前記並び方向に沿って見て、前記表示面から離れる方向に円弧状に凸となって湾曲し、かつ当該円弧の中心位置が互いにずれるように構成される、
虚像表示システム。
Based on the first image data of the object to be stereoscopically drawn and the position information regarding the display position of the object to be stereoscopically drawn, the second image data for making the object to be stereoscopically viewed stereoscopically is created. Image data creation unit and
A display unit that displays an image based on the second image data on the display surface,
An optical element group arranged so as to face the display surface from the display unit according to the focal length, and condensing light rays from the image displayed on the display surface to reproduce a three-dimensional virtual image. With
The optical element group is formed in a grid shape by alternately arranging a first row and a second row in which each row contains a plurality of optical elements.
Each optical element collects the light beam from the corresponding image piece among the plurality of image pieces constituting the image.
Each image piece is elongated along the alignment direction in which the first row and the second row are aligned, and the dimension in the elongated direction is larger than the dimension of each optical element in the alignment direction.
Each optical element constituting the first row has a first curved surface from which the light beam is emitted.
Each optical element constituting the second row has a second curved surface from which the light beam is emitted.
The first curved surface and the second curved surface are configured to be convex and curved in an arc shape in a direction away from the display surface when viewed along the alignment direction, and the center positions of the arcs are displaced from each other. Ru,
Virtual image display system.
前記第1列を構成する前記複数の光学素子における第1光学素子は、前記複数の画像片のうち、第1の画像片からの前記光線を集光し、
前記第2列を構成する前記複数の光学素子において、前記第1光学素子と隣り合う第2光学素子は、前記複数の画像片のうち、第2の画像片からの前記光線を集光し、
前記第1の画像片と前記第2の画像片とは、前記表示面上において、前記並び方向と直交する方向に並び、かつ、前記並び方向において互いにずれた位置にある、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の虚像表示システム。
The first optical element in the plurality of optical elements constituting the first row collects the light beam from the first image piece among the plurality of image pieces.
In the plurality of optical elements forming the second row, the second optical element adjacent to the first optical element collects the light rays from the second image piece among the plurality of image pieces.
The first image piece and the second image piece are aligned on the display surface in a direction orthogonal to the alignment direction and are displaced from each other in the alignment direction.
The virtual image display system according to any one of claims 1 to 6.
前記光学素子群の各光学素子は、
前記並び方向に沿った第1辺と、
前記表示面に平行で、かつ前記並び方向と直交する方向に沿った第2辺と、を有し、
前記第1辺と前記第2辺とは、互いに異なる寸法である、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の虚像表示システム。
Each optical element of the optical element group is
The first side along the alignment direction and
It has a second side parallel to the display surface and along a direction orthogonal to the alignment direction.
The first side and the second side have different dimensions.
The virtual image display system according to any one of claims 1 to 7.
前記表示面に表示される前記画像をアイボックスに集光することによって、前記アイボックスに視点があるユーザに、前記表示面に表示される前記画像に基づく前記立体的な虚像を視認させる光学系を、更に備える、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の虚像表示システム。
An optical system that condenses the image displayed on the display surface on the eye box so that a user having a viewpoint on the eye box can visually recognize the three-dimensional virtual image based on the image displayed on the display surface. To prepare further,
The virtual image display system according to any one of claims 1 to 8.
請求項9に記載の虚像表示システムを備え、
前記光学系は、入射光を前記アイボックスに向かって反射する光透過性を有する反射部材を含み、
前記アイボックスに視点があるユーザに、前記反射部材を透過して見える現実空間に重ね合わせた前記虚像を視認させる、
ヘッドアップディスプレイ。
The virtual image display system according to claim 9 is provided.
The optical system includes a light-transmitting reflective member that reflects incident light toward the eyebox.
A user who has a viewpoint in the eye box is allowed to visually recognize the virtual image superimposed on the real space that can be seen through the reflective member.
Head-up display.
移動する移動体本体と、
前記移動体本体に搭載される請求項10に記載のヘッドアップディスプレイと、を備え、
前記反射部材は、前記移動体本体のウィンドシールド又はコンバイナを含む、
移動体。
The moving body and the moving body
The head-up display according to claim 10, which is mounted on the moving body main body, is provided.
The reflective member includes a windshield or combiner of the moving body body.
Moving body.
JP2019061927A 2019-03-27 2019-03-27 Virtual image display system, head-up display, and moving object Active JP7178637B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019061927A JP7178637B2 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Virtual image display system, head-up display, and moving object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019061927A JP7178637B2 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Virtual image display system, head-up display, and moving object

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020160362A true JP2020160362A (en) 2020-10-01
JP7178637B2 JP7178637B2 (en) 2022-11-28

Family

ID=72643212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019061927A Active JP7178637B2 (en) 2019-03-27 2019-03-27 Virtual image display system, head-up display, and moving object

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7178637B2 (en)

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030016444A1 (en) * 2001-07-13 2003-01-23 Brown Daniel M. Autostereoscopic display with rotated microlens and method of displaying multidimensional images, especially color images
JP2004048702A (en) * 2002-05-17 2004-02-12 Canon Inc Stereoscopic image display device and stereoscopic image display system
US20100188315A1 (en) * 2009-01-23 2010-07-29 Samsung Electronic Co . , Ltd ., Electronic mirror and method for displaying image using the same
JP2010262264A (en) * 2009-04-10 2010-11-18 Seiko Epson Corp Reflective screen, projection system, front projection television, and method for manufacturing reflective screen
JP2011128612A (en) * 2010-12-01 2011-06-30 Hitachi Displays Ltd Display device
JP2011209727A (en) * 2010-03-26 2011-10-20 Ubright Optronics Corp Optical substrate having light collimating and diffusion structures
JP2012230142A (en) * 2011-04-22 2012-11-22 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Stereoscopic video display device
JP2013250336A (en) * 2012-05-30 2013-12-12 Denso Corp Screen member and head-up display device
JP2014102276A (en) * 2012-11-16 2014-06-05 Nikon Corp Display device
JP2016009978A (en) * 2014-06-24 2016-01-18 日本放送協会 Display device
JP2017030425A (en) * 2015-07-30 2017-02-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electronic mirror device
JP2018121114A (en) * 2017-01-23 2018-08-02 株式会社ジャパンディスプレイ Display device
WO2018142610A1 (en) * 2017-02-06 2018-08-09 三菱電機株式会社 Stereoscopic display device and head-up display
CN108761812A (en) * 2018-05-31 2018-11-06 北京眸合科技有限公司 A kind of step type lenticulation and three-dimensional display system
DE102019106738A1 (en) * 2018-03-27 2019-10-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Display system, electronic mirror system, moving vehicle, and display method
JP2019174794A (en) * 2018-03-27 2019-10-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 Display system, electronic mirror system, movable body, and display method

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030016444A1 (en) * 2001-07-13 2003-01-23 Brown Daniel M. Autostereoscopic display with rotated microlens and method of displaying multidimensional images, especially color images
JP2004048702A (en) * 2002-05-17 2004-02-12 Canon Inc Stereoscopic image display device and stereoscopic image display system
US20100188315A1 (en) * 2009-01-23 2010-07-29 Samsung Electronic Co . , Ltd ., Electronic mirror and method for displaying image using the same
JP2010262264A (en) * 2009-04-10 2010-11-18 Seiko Epson Corp Reflective screen, projection system, front projection television, and method for manufacturing reflective screen
JP2011209727A (en) * 2010-03-26 2011-10-20 Ubright Optronics Corp Optical substrate having light collimating and diffusion structures
JP2011128612A (en) * 2010-12-01 2011-06-30 Hitachi Displays Ltd Display device
JP2012230142A (en) * 2011-04-22 2012-11-22 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Stereoscopic video display device
JP2013250336A (en) * 2012-05-30 2013-12-12 Denso Corp Screen member and head-up display device
JP2014102276A (en) * 2012-11-16 2014-06-05 Nikon Corp Display device
JP2016009978A (en) * 2014-06-24 2016-01-18 日本放送協会 Display device
JP2017030425A (en) * 2015-07-30 2017-02-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electronic mirror device
JP2018121114A (en) * 2017-01-23 2018-08-02 株式会社ジャパンディスプレイ Display device
WO2018142610A1 (en) * 2017-02-06 2018-08-09 三菱電機株式会社 Stereoscopic display device and head-up display
DE102019106738A1 (en) * 2018-03-27 2019-10-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Display system, electronic mirror system, moving vehicle, and display method
CN110308557A (en) * 2018-03-27 2019-10-08 松下知识产权经营株式会社 Display system, electronic mirror system, moving body and display methods
JP2019174794A (en) * 2018-03-27 2019-10-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 Display system, electronic mirror system, movable body, and display method
CN108761812A (en) * 2018-05-31 2018-11-06 北京眸合科技有限公司 A kind of step type lenticulation and three-dimensional display system

Also Published As

Publication number Publication date
JP7178637B2 (en) 2022-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109309828B (en) Image processing method and image processing apparatus
US9097849B2 (en) Display device
US10451886B2 (en) Stereoscopic display device
US10481304B2 (en) Lens sheet, method of forming lens sheet, augmented reality device and system
JP6498355B2 (en) Head-up display device
JP2024045434A (en) display device
JP2016500829A (en) True 3D display with convergence angle slice
US11092804B2 (en) Virtual image display device
US11353713B2 (en) Virtual image display device
JP2020183979A (en) Optical system, lighting system, display system, and moving body
CN109799514A (en) Optical system, image capture apparatus, distance-measuring device and onboard system
WO2020195308A1 (en) Virtual image display system, image display method, head-up display, and mobile body
JP6662333B2 (en) Display device
WO2020110598A1 (en) Head-up display
CN109839743B (en) Light path system of head-up display
JP2021067909A (en) Stereoscopic display device and head-up display apparatus
JP7178637B2 (en) Virtual image display system, head-up display, and moving object
US11119317B2 (en) Virtual image display device
JP7178638B2 (en) Electronic mirror system and moving object
JP7475107B2 (en) ELECTRONIC MIRROR SYSTEM, IMAGE DISPLAY METHOD, AND MOBILE BODY
CN217718280U (en) Head-up display system and automobile
US20220377305A1 (en) Image processing device and head-up display
US20240045206A1 (en) Optical system, illumination system, display system, and moving body
JPWO2017199441A1 (en) Projection optical system, head-up display device, and automobile
KR20240071178A (en) Multi-layer Augmented Reality Head-up Display

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211011

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220726

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220802

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221003

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221011

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221104

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7178637

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

SZ03 Written request for cancellation of trust registration

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313Z03