JP2023009712A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズを通して画像を表示する際に生じるレンズの正反射による視認性の悪化を低減する画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置は、画像を表示する表示面を有する表示部１２と、表示面に表示する画像を生成する後方画像生成部２１と、表示面と所定の距離を隔てて配置されているフレネル凸レンズ１４Ｔと、フレネル凸レンズ１４Ｔの裏面１４Ｔｂを、画像を見る利用者側から入射する光が利用者側に正反射しない傾斜とする正反射防止手段と、正反射防止手段を用いることによる画像の歪みを補正する画像補正部２２とを備えている。【選択図】図５

Description

本発明は、車両後方をカメラで撮像して作成した画像をレンズを通して表示する画像表示装置に関する。

従来から、表示素子の前面に、所定の距離をおいてフレネル凸レンズを配置し、このフレネル凸レンズを通して、表示素子によって表示した画像を利用者が見るようにした自動車用電子ミラーが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この自動車用電子ミラーを用いることにより、運転者が従来の鏡式後写鏡のように奥にある虚像を観察することが可能となる。

特開２０１８－５５０７５号公報

ところで、上述した特許文献１に開示された自動車用電子ミラーでは、フレネルレンズの平坦な面（のこぎり状の表面を有するフレネル面と反対側の面）による正反射によって、利用者側から入射される光が利用者の視界に入ってしまい、本来利用者に見せたい画像の視認性が悪化するという問題があった。なお、同様の問題は、フレネルレンズを一方の面が凸形状の凸レンズに置き換えた場合も生じている。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、レンズを通して画像を表示する際に生じるレンズの正反射による視認性の悪化を低減することができる画像表示装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の画像表示装置は、画像を表示する表示面と、表示面に表示する画像を生成する画像生成手段と、表示面と所定の距離を隔てて配置されている凸レンズと、凸レンズを通して画像を見る利用者側から入射する光が利用者側に正反射しない凸レンズの形状または配置とする正反射防止手段と、正反射防止手段を用いることによる画像の歪みを補正する画像補正手段とを備えている。

凸レンズの形状や配置を工夫することにより、利用者側から入射する光が利用者側に正反射することを防止することができ、利用者やその周囲の背景が凸レンズに映り込むことによる視認性の悪化を低減することができる。

また、上述した正反射防止手段は、凸レンズの平坦な一方の面の向きを、利用者の視線と垂直な向きに対して非平行とすることが望ましい。あるいは、上述した正反射防止手段は、凸レンズ全体の向きを、利用者の視線と垂直な向きに対して非平行とすることが望ましい。これにより、凸レンズの平坦な面による正反射によって利用者やその周囲の背景等が画像に映り込むことを確実に防止することができる。

また、上述した画像補正手段は、凸レンズを画像の歪みをなくす形状とすることにより、画像の歪み補正を行うことが望ましい。凸レンズの一方の面や凸レンズ全体を傾斜させることにより、表示面に表示された画像が歪んで見えるが、レンズ設計時にレンズの形状を工夫してこの歪みを補正することにより、利用者は凸レンズを通して正常な画像を見ることができる。

また、上述した画像補正手段は、凸レンズを通した後の画像の歪みがなくなるように、表示面に表示する画像を変形することが望ましい。凸レンズの一方の面や凸レンズ全体を傾斜させることにより、表示面に表示された画像が歪んで見えるが、歪んだ後に正常に見えるように表示前の画像を補正することにより、利用者は凸レンズを通して正常な画像を見ることができる。

また、上述した凸レンズは、一方の面が平坦なフレネルレンズであることが望ましい。あるいは、上述した凸レンズは、一方の面が平坦で他方の面が凸形状の凸レンズであることが望ましい。これらの凸レンズを通して画像を表示した場合に、一方の平坦な面によって生じる平坦な面による視認性の悪化を低減することができる。

一実施形態の画像表示装置の構成を示す図である。 画像生成プログラムをＣＰＵによって実行することで動作する後方画像表示処理部の機能ブロック図である。 フレネル凸レンズの平坦な面（裏面）を利用者の視線と垂直な向きに対して非平行に傾けた具体例を示す図である。 歪んだ画像の説明図である。 図３に示す構成の変形例を示す図である。 変形した画像の説明図である。 凸レンズを変更した画像表示装置の変形例を示す図である。 凸レンズを変更した画像表示装置の他の変形例を示す図である。

以下、本発明を適用した一実施形態の画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の画像表示装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の画像表示装置１００は、表示処理部１０、表示部１２、フレネル凸レンズ１４、ＣＰＵ２０、メモリ３０、入出力インタフェース部（Ｉ／Ｏ ＩＦ）４０、後方カメラ５０を備えている。この画像表示装置１００は、車両の後方を撮像した画像（後方画像）を作成し、鏡式のルームミラーの鏡像に置き換えて表示する電子ミラーを実現するためのものである。

表示処理部１０は、車両後方を撮像した後方カメラ５０の画像の全体あるいは一部を用いて、表示部１２の表示面に表示する後方画像を作成する。表示部１２は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）を用いた表示面を有する。フレネル凸レンズ１４は、一方の面（表面）に同心円状の溝が形成され、他方の面（裏面）が平坦になっており、表示部１２の表示面と所定の距離を隔てて配置されている。利用者（車両の運転者）は、表示部１２に表示された画像をフレネル凸レンズ１４を通して拡大して見ることができる。

ＣＰＵ２０は、メモリ３０に格納された所定のプログラムを実行することにより、画像表示装置１００の全体を制御する。また、ＣＰＵ２０は、後方カメラ５０で撮像した画像を用いて表示用の後方画像を作成する。

メモリ３０は、ＣＰＵ２０の動作プログラムを格納するとともに、ＣＰＵ２０の動作に必要な各種データを格納する作業領域として用いられる。ＣＰＵ２０によって実行される動作プログラムには、後方画像の生成動作等を行うためのプログラム（画像生成プログラム）が含まれる。

入出力インタフェース部４０は、後方カメラ５０を含む各種の入出力機器との間で信号（データ）の入出力処理を行う。

後方カメラ５０は、車両後方の所定位置（例えば、リヤガラス上部）に取り付けられ、ルームミラー（本実施形態では、鏡式のルームミラーはあってもなくてもよい）に映る鏡像と同じ範囲あるいはこれよりも広い範囲を撮像する。

図２は、画像生成プログラムをＣＰＵ２０によって実行することで動作する後方画像表示処理部２０Ａの機能ブロック図である。この後方画像表示処理部２０Ａは、後方画像生成部２１と画像補正部２２とを含んで構成されている。

後方画像生成部２１は、後方カメラ５０で撮像した画像を用いて、表示部１２の表示面に表示する後方画像を生成する。画像補正部２２は、フレネル凸レンズ１４を通して画像を見た際の画像の歪みを低減する。

上述した後方画像生成部２１が画像生成手段に、フレネル凸レンズ１４の形状および／または配置が正反射防止手段に、画像補正部２２および／またはフレネル凸レンズ１４のフレネル面の形状が画像補正手段に対応する。

本実施形態の画像表示装置１００では、フレネル凸レンズ１４の形状や配置を工夫することにより、フレネル凸レンズ１４の平坦な面による正反射によって、利用者側から入射される光が利用者の視界に入ってしまい、本来利用者に見せたい画像の視認性が悪化することを防止している。また、この工夫だけでは、画像の歪みが生じるため、フレネル凸レンズ１４のフレネル面の形状を変形したり、表示部１２に表示する画像を画像補正部２２によって変形する修正を加えることにより、この歪みを補正している。正反射防止による視認性悪化低減と、歪み補正の組み合わせによって具体例が考えられる。

図３は、フレネル凸レンズ１４の平坦な面（裏面）を利用者の視線と垂直な向きに対して非平行に傾けた具体例を示す図である。図３に示すフレネル凸レンズ１４は、表面１４ａが同心円状の溝が形成されたフレネル面であり、このフレネル面は、画像表示装置１００を見る利用者の視線Ｐと垂直な向きに形成されている。これに対し、フレネル凸レンズ１４の裏面１４ｂは、視線Ｐと垂直な向きに対して非平行な向き（傾斜した向き）となるように形成されている。このように裏面１４ｂを傾斜させた形状を有するフレネル凸レンズ１４を用いることにより、利用者側から入射する光が平坦な裏面１４ｂで正反射して利用者側に折り返されることを回避することができる。

また、厚みが一定のフレネル凸レンズと同様の形状（画像を単純に拡大するだけの形状（この形状を「形状Ａ」とする）のフレネル面をフレネル凸レンズ１４に適用した場合には、図４（Ａ）に示すような長方形の画像を後方画像生成部２１が生成して表示部１２の表示面に表示すると、利用者からは、図４（Ｂ）に示すような歪んだ形状に見えてしまう。そこで、この具体例では、フレネル凸レンズ１４の表面１４ａを、画像を単純に拡大する形状ではなく、拡大と同時に、歪んだ画像を歪みのない元の形状（図４（Ｂ）に示す形状を例にとると、図４（Ａ）に示したような長方形形状）に戻すように、レンズ設計にフレネル面の形状（この形状を「形状Ｂ」とする）が設定される。

ところで、上述した具体例では、フレネル凸レンズ１４のフレネル面の形状を工夫することにより、裏面１４ｂを傾斜させたことに起因する画像の歪みを補正したが、歪んだときに正常な形状となるように、表示対象の画像を予め変形することで、利用者から見た画像の歪みを取り除くようにしてもよい。

図５は、図３に示す構成の変形例を示す図である。図５に示す構成では、後方画像生成部２１によって生成した画像が画像補正部２２に入力されている。画像補正部２２は、利用者がフレネル凸レンズ１４Ｔを通して歪みのない画像を見ることができるように、表示部１２の表示面に表示する画像を変形する。

上述したように、フレネル凸レンズ１４Ｔの表面１４Ｔａで歪み補正の対策を行わない場合（上述した形状Ａのフレネル面の場合）には、図４（Ａ）に示すような長方形の画像を表示部１２の表示面に表示すると、利用者からは図４（Ｂ）に示すような歪んだ画像として見えるため、画像補正部２２は、後方画像生成部２１から出力される長方形形状の画像を、図６に示すような画像にその内容（形状）を変形して、利用者から見た場合の画像の歪みを相殺する。

なお、上述した説明では、フレネル凸レンズ１４の表面１４ａの形状を工夫して歪み補正を行う場合（図３）と、画像補正部２２による画像の変形によって歪み補正を行う場合（図５）を示したが、これらを併用する（組み合わせる）ようにしてもよい。

このように、本実施形態の画像表示装置１００では、フレネル凸レンズ１４、１４Ｔの裏面１４ｂの形状を工夫する（傾斜させる）ことにより、利用者側から入射する光が裏面１４ｂ、１４Ｔｂで利用者側に正反射することを防止することができ、利用者やその周囲の背景がフレネル凸レンズ１４、１４Ｔに映り込むことによる視認性の悪化を低減することができる。

特に、フレネル凸レンズ１４、１４Ｔの平坦な一方の面（裏面１４ｂ、１４Ｔｂ）の向きを、利用者の視線と垂直な向きに対して非平行とすることにより、フレネル凸レンズ１４、１４Ｔの裏面１４ｂ、１４Ｔｂによる正反射によって利用者やその周囲の背景等が画像に映り込むことを確実に防止することができる。

また、フレネル凸レンズ１４の表面１４ａ（フレネル面）を画像の歪みをなくす形状としており、レンズ設計時にフレネル面の形状を工夫して、裏面１４ｂの傾斜によって生じる画像の歪みを補正することにより、利用者はフレネル凸レンズ１４を通して正常な画像を見ることができる。

また、フレネル面の形状を工夫する代わりに（あるいは、この工夫とともに）、フレネル凸レンズ１４Ｔを通した後の画像の歪みがなくなるように、表示部１２の表示面に表示する画像を変形するようにした場合にも、利用者はフレネル凸レンズ１４Ｔを通して正常な画像を見ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態（図３、図５）では、裏面１４ｂ、１４Ｔｂのみを傾斜させたフレネル凸レンズ１４、１４Ｔを用いたが、表面と裏面が平行（厚みが一定）のフレネル凸レンズを用いてその全体を傾斜させるようにしてもよい。

図７は、図３に示した画像表示装置の変形例を示す図である。図７に示す構成は、図３に示す構成に対して、フレネル凸レンズ１４をフレネル凸レンズ１１４に置き換えた点が異なっている。このフレネル凸レンズ１１４は、全体の傾斜が、図３に示したフレネル凸レンズ１４の裏面１４ｂの傾斜と同じになっている。このため、利用者側から入射する光が裏面１１４ｂで利用者側に正反射することを防止することができ、利用者やその周囲の背景がフレネル凸レンズ１１４に映り込むことによる視認性の悪化を低減することができる。

また、フレネル凸レンズ１１４の表面１１４ａ（フレネル面）を画像の歪みをなくす形状としており、レンズ設計時にフレネル面の形状を工夫して、裏面１１４ｂを含むフレネル凸レンズ１１４全体の傾斜によって生じる画像の歪みを補正することにより、利用者はフレネル凸レンズ１１４を通して正常な画像を見ることができる。

図８は、図５に示した画像表示装置の変形例を示す図である。図８に示す構成は、図５に示す構成に対して、フレネル凸レンズ１４Ｔをフレネル凸レンズ１１４Ｔに置き換えた点が異なっている。このフレネル凸レンズ１１４Ｔは、全体の傾斜が、図５に示したフレネル凸レンズ１４Ｔの裏面１４Ｔｂの傾斜と同じになっている。このため、利用者側から入射する光が裏面１１４Ｔｂで利用者側に正反射することを防止することができ、利用者やその周囲の背景がフレネル凸レンズ１１４Ｔに映り込むことによる視認性の悪化を低減することができる。

また、フレネル凸レンズ１１４Ｔを通した後の画像の歪みがなくなるように、表示部１２の表示面に表示する画像を変形することにより、利用者はフレネル凸レンズ１１４Ｔを通して正常な画像を見ることができる。

また、上述した実施形態では、フレネル凸レンズを通して画像を見る場合について説明したが、一方の面が平坦で他方の面が凸形状の凸レンズを用いた場合にも本発明を適用することができる。この場合にも、平坦な面における正反射による視認性の悪化を防止するとともに、凸形状の変形（あるいは画像の修正）によって画像の歪みを防止することが可能となる。

また、上述した実施形態では、車両に搭載された電子ミラーに本発明を適用した場合について説明したが、凸レンズと表示部を組み合わせて画像の表示するものであれば、車両に搭載される電子ミラー以外、あるいは、車両以外で使用する画像表示装置に本発明を適用することができる。

上述したように、本発明によれば、凸レンズの形状や配置を工夫することにより、利用者側から入射する光が利用者側に正反射することを防止することができ、利用者やその周囲の背景が凸レンズに映り込むことによる視認性の悪化を低減することができる。

１００ 画像表示装置
１０ 表示処理部
１２ 表示部
１４、１４Ｔ、１１４、１１４Ｔ フレネル凸レンズ
２０ ＣＰＵ
２０Ａ 後方画像表示処理部
２１ 後方画像生成部
２２ 画像補正部
３０ メモリ
４０ 入出力インタフェース部（Ｉ／Ｏ ＩＦ）
５０ 後方カメラ

Claims (7)

1. 画像を表示する表示面と、
   前記表示面に表示する画像を生成する画像生成手段と、
   前記表示面と所定の距離を隔てて配置されている凸レンズと、
   前記凸レンズを、前記凸レンズを通して前記画像を見る利用者側から入射する光が前記利用者側に正反射しない形状または配置とする正反射防止手段と、
   前記正反射防止手段を用いることによる画像の歪みを補正する画像補正手段と、
   を備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記正反射防止手段は、前記凸レンズの平坦な一方の面の向きを、利用者の視線と垂直な向きに対して非平行とすることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記正反射防止手段は、前記凸レンズ全体の向きを、利用者の視線と垂直な向きに対して非平行とすることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記画像補正手段は、前記凸レンズを画像の歪みをなくす形状とすることにより、画像の歪み補正を行うことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
5. 前記画像補正手段は、前記凸レンズを通した後の画像の歪みがなくなるように、前記表示面に表示する画像を変形することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
6. 前記凸レンズは、一方の面が平坦なフレネルレンズであることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の画像表示装置。
7. 前記凸レンズは、一方の面が平坦で他方の面が凸形状の凸レンズであることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の画像表示装置。

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