JP2022135957A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヘッドアップディスプレイは、実質的に四辺形の表示エリアのサブ領域内にピクチャコンテンツを受信するように構成される。ヘッドアップディスプレイは、ヘッドアップディスプレイのアイボックスに受信されたピクチャコンテンツを中継し、ピクチャコンテンツの虚像がそこから見えるように構成された光学中継システムをさらに備える。光学中継システムは、サブ領域の形状に対応して成形された少なくとも1つの光学部品を備える。アイボックスエリアの形状は、角が切り取られた矩形の形状または楕円の形状などの非矩形である。
【選択図】図5
Description
SLMは、セルまたは素子と呼ばれる場合もある複数の個別にアドレス可能なピクセルを含んでもよい。光変調方式は、バイナリ、マルチレベル、または連続であってもよい。あるいは、デバイスは、連続(すなわち、ピクセルから構成されていない)であってよく、したがって、光変調はデバイスにわたって連続であってもよい。SLMは、変調された光が反射してSLMから出力されることを意味する反射型であってもよい。SLMは、同様に、変調された光が透過してSLMから出力されることを意味する透過型であってもよい。
図1は、コンピュータ生成ホログラムが単一の空間光変調器上で符号化される実施形態を示す。コンピュータ生成ホログラムは、復元用の物体のフーリエ変換である。したがって、ホログラムは物体のフーリエ領域表現または周波数領域表現またはスペクトル領域表現であると言える。この実施形態では、空間光変調器は、反射型液晶オンシリコン「LCOS」デバイスである。ホログラムは空間光変調器上で符号化され、ホログラフィック復元は、再生フィールド、たとえば、スクリーンまたはディフューザなどの受光面に形成される。
いくつかの実施形態では、コンピュータ生成ホログラムは、フーリエ変換ホログラム、または単にフーリエホログラムもしくはフーリエベースのホログラムであり、その中で、画像は正レンズのフーリエ変換特性を利用することによって遠視野で復元される。フーリエホログラムは、再生平面内の所望の光フィールドをフーリエ変換してレンズ平面に戻すことによって計算される。コンピュータ生成フーリエホログラムは、フーリエ変換を使用して計算されてもよい。
F’は逆フーリエ変換であり、
Fは順フーリエ変換であり、
R[x,y]は第3の処理ブロック256によって出力された複素データセットであり、
T[x,y]は入力画像またはターゲット画像であり、
∠は位相成分であり、
Ψは位相のみのホログラム280Bであり、
ηは強度値の新しい分布211Bであり、
αはゲイン係数である。
空間光変調器は、コンピュータ生成ホログラムを表示するために使用されてもよい。ホログラムが位相のみのホログラムである場合、位相を変調する空間光変調器が必要とされる。ホログラムが完全複素ホログラムである場合、位相および振幅を変調する空間光変調器が使用されてもよく、位相を変調する第1の空間光変調器および振幅を変調する第2の空間光変調器が使用されてもよい。
上述されたように、本開示の原理は、上述されたホログラフィックピクチャ生成ユニットだけでなく、非ホログラフィックピクチャ生成ユニットにも適用可能である。
ヘッドアップディスプレイの光学中継システムは、ピクチャ生成ユニットの表示エリアからアイボックスに、ピクチャの虚像がそこから見えるように、ピクチャの光を中継するように構成される。本明細書に記載されたように、アイボックスは、観察者がそこから虚像を完全に知覚することができるエリア、任意選択でボリュームを含む。当業者が諒解するように、アイボックスからさらに離れた観察位置から虚像が徐々に完全に見えにくくなる。
本開示の実施形態では、光学中継システムは、ミラーなどの光学部品または光学素子を備える。通常、光学部品は、ピクチャ生成ユニットから受信された画像を拡大するための光パワーを有する。光学部品は、その上流の光結合器などの別の光学部品によって形成された虚像の歪みを補償するように構成された自由形式形状であってもよい。
上述されたように、本発明者は、本明細書に記載されたヘッドアップディスプレイの第1の構成、第2の構成、および第3の構成の光学性能、特に、画質の違いを考察した。本発明者は、実施形態に従って、本明細書に記載された第3の構成に著しい改善を見出した。詳細には、本発明者は、本明細書に記載された第1の構成および第2の構成と比較して、垂直方向および水平方向のアイボックス内の位置の範囲にわたる複数の目の位置における歪み、垂直視差、および水平視差の着実な減少を見出した。
図12は、先の図の第1から第3の構成によるHUD体積最適化作業の結果を示す。示された形状は、少なくとも1つの光学部品を備える光学中継システムが、それぞれ、図6A~図6Cの第1~第3の構成および切り取られた光学部品に応じて適合され得る、最適化された(具体的には、最小化された)体積である。第2の構成によって必要とされる体積は、第1の構成の体積よりも最大11%小さくてもよい。第3の構成によって必要とされる体積は、切り取られたアイボックス、したがって切り取られた光学部品のために、第1の構成の体積よりも最大23%小さくてもよい。2番目の行の3D形状は、HUDのカバーガラスが光学素子の切り取りによって可能にされる、よりコンパクトな構成に再配置された追加の最適化作業後の必要な体積を示す。さらなる改善では、第2の構成の体積は第1の構成の体積よりも18%小さく、第3の構成の体積は第1の構成の体積よりも32%小さい。これらの結果は、本開示の切り取られたアイボックスに従って実現可能なHUD体積の大幅な節約を示している。
本明細書に記載された方法およびプロセスは、コンピュータ可読媒体上で具現化されてもよい。「コンピュータ可読媒体」という用語は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読取り専用メモリ(ROM)、バッファメモリ、フラッシュメモリ、およびキャッシュメモリなどの、一時的または永続的にデータを記憶するように構成された媒体を含む。「コンピュータ可読媒体」という用語はまた、命令が1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、全体的または部分的に本明細書に記載された方法のいずれか1つまたは複数をマシンに実行させるような、マシンによる実行のための命令を記憶することが可能な任意の媒体または複数の媒体の組合せを含むと解釈されるべきである。
Claims (16)
- アイボックスエリアから視認可能な虚像を形成するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、前記ヘッドアップディスプレイが、
実質的に四辺形の表示エリアを形成するように構成されたピクセルの配列を含むピクチャ生成ユニットであって、前記四辺形の表示エリアのサブ領域にピクチャコンテンツを表示するよう構成されたものと、
前記表示エリアの前記サブ領域から前記ヘッドアップディスプレイのアイボックスに光を中継し、前記サブ領域内の前記ピクチャコンテンツの虚像が、そこから見えるように構成された光学中継システムであって、前記サブ領域の形状に対応して成形された少なくとも1つの光学部品を備えるものと、を備え、
前記アイボックスエリアの形状が非矩形である、
ヘッドアップディスプレイ。 - 前記アイボックスエリアが、実質的に四辺形のコア形状と、少なくとも1つの切り取られた角とを含む、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記光学部品が、前記サブ領域の形状および前記アイボックスの形状に対応して成形される、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記四辺形のコア形状が矩形であり、前記矩形の長辺(long dimension)が、通常の使用中に実質的に水平であってもよい、
請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記アイボックスエリアが、八角形状または菱形形状を有する、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記アイボックスが、少なくとも5つの直線辺を含む形状を有する、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記少なくとも1つの切り取られた角が、2つまたは4つの切り取られた角を含む、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記2つまたは4つの切り取られた角が、少なくともある次元(dimension)においてサイズが等しい、
請求項6に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 切り取られた各角が、前記アイボックスエリアの第1の次元(dimension)の最大サイズの15%~45%の前記第1の次元におけるサイズを有する、
請求項7に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記アイボックスエリアが、実質的に楕円の形状を有する、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記表示エリアの前記サブ領域が、四辺形のコア形状と、少なくとも1つの切り取られた角とを含む、
請求項1から10のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記表示エリアの前記サブ領域が、少なくとも5つの直線辺を含む形状を有する、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記表示エリアが、規則的なピクセル配列であるか、または前記規則的なピクセル配列に対応する、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記表示エリアが、前記規則的なピクセル配列を含むディスプレイデバイスから空間的に分離されたホログラフィック再生フィールドである、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記ディスプレイデバイスが、前記ピクチャコンテンツのホログラムを表示するように構成される、
請求項14に記載のヘッドアップディスプレイ。 - アイボックスエリアから視認可能な虚像を形成するように構成されたヘッドアップディスプレイであって、前記ヘッドアップディスプレイが、実質的に四辺形の表示エリアのサブ領域内にピクチャコンテンツを受信するように構成されており、
前記ヘッドアップディスプレイが、
前記ヘッドアップディスプレイのアイボックスに受信した前記ピクチャコンテンツを中継し、前記ピクチャコンテンツの虚像がそこから見えるように構成された光学中継システムであって、前記光学中継システムが、前記サブ領域の形状に対応して成形された少なくとも1つの光学部品を備えるものをさらに備え、
前記アイボックスエリアの形状が非矩形である、
ヘッドアップディスプレイ。
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