JP7346587B2

JP7346587B2 - ヘッドアップディスプレイ、ヘッドアップディスプレイシステム及び移動体

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Publication number: JP7346587B2
Application number: JP2021555145A
Authority: JP
Inventors: 薫草深; 健慈小倉; 諒忠内
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2020-11-10
Publication date: 2023-09-19
Anticipated expiration: 2040-11-10
Also published as: CN114761857A; US20230001790A1; EP4057049A4; EP4057049A1; JPWO2021090956A1; WO2021090956A1

Description

本開示は、ヘッドアップディスプレイ、ヘッドアップディスプレイシステム及び移動体に関する。

従来技術の一例は、特許文献１に記載されている。

特開２００９－００８７２２号公報

本開示のヘッドアップディスプレイは、第１入力部と、第２入力部と、表示パネルと、光学系と、プロセッサと、光学素子とを備える。前記第１入力部は、物体までの距離を含む該物体の位置に関する第１位置情報を取得可能に構成される。前記第２入力部は、利用者の眼の位置に関する第２位置情報を取得可能に構成される。前記光学系は、前記利用者の視野内に前記表示パネルに表示される画像の虚像を投影するように構成される。前記プロセッサは、前記表示パネルに互いに視差を有する第１画像と第２画像とを含む視差画像を表示させるように構成される。前記光学素子は、前記光学系を介して、前記表示パネルに表示される前記第１画像を利用者の第１眼に伝播させ、前記表示パネルに表示される前記第２画像を前記利用者の第２眼に伝播させるように構成される。前記プロセッサは、前記第１位置情報及び前記第２位置情報に基づいて、前記利用者から視認される前記物体に少なくとも部分的に重畳するように、前記表示パネルに前記視差画像に含まれる画像要素を表示させる。前記プロセッサは、前記物体までの距離が所定の第１距離以上の場合、前記画像要素の視差量を前記第１距離に対応する０より大きい視差量に固定する第１の制御を実行するように構成される。

本開示のヘッドアップディスプレイシステムは、第１検出装置と、第２検出装置と、ヘッドアップディスプレイとを含む。前記第１検出装置は、物体までの距離を含む該物体の位置に関する第１位置情報を検出可能に構成される。前記第２検出装置は、利用者の眼の位置に関する第２位置情報を検出可能に構成される。前記ヘッドアップディスプレイは、第１入力部、第２入力部、表示パネル、光学系、プロセッサ、及び、光学素子を備える。前記第１入力部は、前記第１検出装置から前記第１位置情報を取得可能に構成される。前記第２入力部は、前記第２検出装置から前記第２位置情報を取得可能に構成される。前記光学系は、前記利用者の視野内に前記表示パネルに表示される画像の虚像を投影するように構成される。前記プロセッサは、前記表示パネルに互いに視差を有する第１画像と第２画像とを含む視差画像を表示させるように構成される。前記光学素子は、前記光学系を介して、前記表示パネルに表示される前記第１画像を利用者の第１眼に伝播させ、前記表示パネルに表示される前記第２画像を前記利用者の第２眼に伝播させるように構成される。前記プロセッサは、前記第１位置情報及び前記第２位置情報に基づいて、前記利用者から視認される前記物体に少なくとも部分的に重畳するように、前記表示パネルに前記視差画像に含まれる画像要素を表示させる。前記プロセッサは、前記物体までの距離が所定の第１距離以上の場合、前記画像要素の視差量を前記第１距離に対応する０より大きい視差量に固定するように構成される。

本開示の移動体は、ヘッドアップディスプレイシステムを備える。前記ヘッドアップディスプレイシステムは、第１検出装置と、第２検出装置と、ヘッドアップディスプレイと含む。前記第１検出装置は、物体までの距離を含む該物体の位置に関する第１位置情報を検出可能に構成される。前記第２検出装置は、利用者の眼の位置に関する第２位置情報を検出可能に構成される。前記ヘッドアップディスプレイは、第１入力部、第２入力部、表示パネル、光学系、プロセッサ、及び、光学素子を備える。前記第１入力部は、前記第１検出装置から前記第１位置情報を取得可能に構成される。前記第２入力部は、前記第２検出装置から前記第２位置情報を取得可能に構成される。前記光学系は、前記利用者の視野内に前記表示パネルに表示される画像の虚像を投影するように構成される。前記プロセッサは、前記表示パネルに互いに視差を有する第１画像と第２画像とを含む視差画像を表示させるように構成される。前記光学素子は、前記光学系を介して、前記表示パネルに表示される前記第１画像を利用者の第１眼に伝播させ、前記表示パネルに表示される前記第２画像を前記利用者の第２眼に伝播させるように構成される。前記プロセッサは、前記第１位置情報及び前記第２位置情報に基づいて、前記利用者から視認される前記物体に少なくとも部分的に重畳するように、前記表示パネルに前記視差画像に含まれる画像要素を表示させる。前記プロセッサは、前記物体までの距離が所定の第１距離以上の場合、前記画像要素の視差量を前記第１距離に対応する０より大きい視差量に固定するように構成される。

本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。

移動体に搭載されたヘッドアップディスプレイシステムの一例を示す図である。図１に示す表示装置の概略構成を示す図である。図２に示す表示パネルを奥行方向から見た例を示す図である。図２に示すパララックスバリアを奥行方向から見た例を示す図である。図１に示す虚像と利用者の眼との関係を説明するための図である。表示パネルの虚像における左眼から視認可能な領域を示す図である。表示パネルの虚像における右眼から視認可能な領域を示す図である。利用者の眼の位置の変化に伴うサブピクセルの表示の切り替えを説明する図である。物体が適視距離に位置する場合の視差画像の表示方法を説明する図である。物体が第１距離と第２距離との間に位置する場合の視差画像の表示方法を説明する図である。物体が第１距離以上離れて位置する場合の視差画像の表示方法を説明する図である。物体が第１距離以上離れて位置する場合に、利用者に視認される物体に重畳されて表示される画像要素の一例を説明する図である。視差画像の表示方法を説明するフローチャートある。パララックスバリアとして液晶シャッタを用いたヘッドアップディスプレイシステムの概略構成を示す図である。液晶シャッタの動作状態の一例を示す図である。

本開示のヘッドアップディスプレイの基礎となる構成であるヘッドアップディスプレイとして、利用者の左右の眼に互いに視差を有する画像を伝播させ、利用者の視野内に奥行きを有する３次元画像として視認される虚像を投影するヘッドアップディスプレイが知られている。

利用者の視野内に３次元画像を虚像として表示するヘッドアップディスプレイにおいて、視野内に位置する物体の位置に３次元画像を重ねて表示したい場合がある。この場合、ヘッドアップディスプレイは、利用者から物体が視認される位置に、物体までの距離に対応する視差を有する画像を表示する。物体に３次元画像を重ねて表示する処理は、処理に係る負荷が低いことが好ましい。

したがって、上記点に着目してなされた本開示の目的は、物体に重畳して表示される３次元画像の表示に係る処理負荷を低減できるヘッドアップディスプレイ、ヘッドアップディスプレイシステム及び移動体を提供することにある。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものである。図面上の寸法、比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。

［ヘッドアップディスプレイシステムの構成］
本開示の一実施形態にかかるヘッドアップディスプレイシステム１００は、図１に示すように、第１検出装置１と、第２検出装置２と、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head Up Display）３とを含む。ヘッドアップディスプレイシステム１００は、移動体２０に搭載されてよい。図１において、利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒを通る直線の方向である眼間方向はｘ軸方向として表される。利用者３０の前後方向はｚ軸方向として表される。ｘ軸方向及びｚ軸方向に垂直な高さ方向はｙ軸方向として表される。後述する図５から図１１においても、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向は、同じに定義される。

（第１検出装置）
ヘッドアップディスプレイシステム１００は、第１検出装置１を使用して、利用者３０の前方（ｚ軸方向）に位置する物体４０の位置情報を検出するように構成される。物体４０の位置情報には、移動体２０または利用者３０から物体４０までの距離情報を含む。第１検出装置１は、物体４０の位置情報を第１位置情報としてＨＵＤ３に対して出力するように構成される。第１検出装置１としては、測距装置を使用しうる。測距装置は、例えば、ステレオカメラ、赤外線レーダ、ミリ波レーダ、及びライダーなどを含む。測距装置は、複数の単眼カメラ画像から距離を演算する装置を含む。第1検出装置１は、複数の測距装置を利用した複合装置を使用しうる。

ステレオカメラは、互いに視差を有し、互いに協働する複数のカメラを含む。ステレオカメラは、少なくとも２つ以上のカメラを含む。ステレオカメラでは、複数のカメラを協働させて、複数の方向から対象を撮像することが可能である。ステレオカメラは、複数のカメラの配置の情報と、複数のカメラにより撮像した画像に含まれる物体の視差とにより、物体までの距離を検出することができる。

ライダーは、例えばパルス状に発光するレーザ光を空間的に走査させ、物体に当たって反射した反射光を検出するように構成される。ライダーは、レーザ光が物体に反射される方向を検出することにより、物体の方向を検出することができる。ライダーは、レーザ光が物体に反射され戻ってくるまでの時間を計測することにより、物体までの距離を検出することができる。ライダーは、「ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging, or Laser Imaging Detection and Ranging）」と表記される場合がある。

一実施形態において、第１検出装置１は、計測方向を移動体２０の前方に向けて、移動体２０の前側に固定されてよい。例えば、図１に示すように第１検出装置１は、移動体２０の室内に設置される。第1検出装置１は、例えば、ウインドシールドを介して移動体２０の前方の物体４０の位置を検出してよい。他の実施形態において、第１検出装置１は、移動体２０のフロントバンパー、フェンダーグリル、サイドフェンダー、ライトモジュール、及びボンネットのいずれかに固定されていてよい。

第１検出装置１は、移動体２０の外部の種々の物体４０の位置を検出することができるように構成される。移動体２０が車両の場合、第１検出装置１が検出可能な物体４０には、前方を走行する他車両、歩行者、道路標識、道路上の障害物等を含みうる。第１検出装置１は、物体４０の位置情報を出力可能に構成される。物体４０の位置情報は、第１検出装置１又は移動体２０の任意の位置を原点とする直交座標系で表現されうる。物体４０の位置は、第１検出装置１又は移動体２０の任意の位置を原点とする極座標系で表現されうる。

第１検出装置１は、ヘッドアップディスプレイシステム１００以外のシステムと共用されてよい。例えば、移動体が車両の場合、第１検出装置１は、ブレーキ制御、または、前方車両との車間制御、移動体２０の周辺監視等のシステムと共用されうる。

（第２検出装置）
ヘッドアップディスプレイシステム１００は、第２検出装置２を使用して、３次元画像を観察する利用者３０の眼３１の位置を検出するように構成される。利用者３０の眼３１は、利用者３０の左眼３１ｌ（第１眼）及び右眼３１ｒ（第２眼）を含む。本願において、利用者３０の左眼３１ｌと右眼３１ｒとを特に区別しない場合、左眼３１ｌ及び右眼３１ｒは、纏めて眼３１と記載される。第２検出装置２は、検出した利用者３０の眼３１の位置をＨＵＤ３に対して出力する。ヘッドアップディスプレイシステム１００が移動体２０に搭載される場合、利用者３０は移動体２０の運転者であってよい。第２検出装置２は、撮像装置又はセンサを含んでよい。第２検出装置２は、利用者３０の眼３１の位置情報を第２位置情報としてＨＵＤ３に対して出力するように構成される。

ヘッドアップディスプレイシステム１００が車両である移動体２０に搭載される場合、第２検出装置２は、ルームミラー又はその近傍に取り付けられてよい。第２検出装置２は、インスツルメントパネル内の、例えばクラスターに取り付けられてよい。第２検出装置２は、センターパネルに取り付けられてよい。第２検出装置２は、ステアリングホイールの中心に配置された、該ステアリングホイールの支持部に取り付けられてよい。第２検出装置２は、ダッシュボード上に取付けられてよい。

第２検出装置２がカメラ等の撮像装置を含む場合、撮像装置は、被写体の像を取得して被写体の画像を生成するように構成される。撮像装置は、撮像素子を含む。撮像素子は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）撮像素子を含んでよい。撮像装置は、被写体側に利用者３０の顔が位置するように配置される。第２検出装置２は、利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒの少なくとも一方の位置を検出するように構成される。例えば、第２検出装置２は、所定の位置を原点とし、原点からの眼３１の位置の変位方向及び変位量を検出するように構成されてよい。第２検出装置２は、撮像装置の撮影画像から、左眼３１ｌ及び右眼３１ｒの少なくとも一方の位置を検出するように構成されてよい。第２検出装置２は、２台以上の撮像装置を用いて、左眼３１ｌ及び右眼３１ｒの少なくとも一方の位置を３次元空間の座標として検出するように構成してよい。

第２検出装置２は、カメラを備えず、装置外のカメラに接続されていてよい。第２検出装置２は、装置外の撮像装置からの信号入力を受けるように構成される入力端子を備えてよい。装置外の撮像装置は、入力端子に直接的に接続されてよい。装置外の撮像装置は、共有のネットワークを介して入力端子に間接的に接続されてよい。カメラを備えない第２検出装置２は、入力端子に入力された映像信号から左眼３１ｌ及び右眼３１ｒの少なくとも一方の位置を検出するように構成してよい。

第２検出装置２がセンサを備える場合、センサは、超音波センサ又は光センサ等であってよい。第２検出装置２は、センサによって利用者３０の頭部の位置を検出し、頭部の位置に基づいて左眼３１ｌ及び右眼３１ｒの少なくとも一方の位置を検出するように構成してよい。第２検出装置２は、１個又は２個以上のセンサによって、左眼３１ｌ及び右眼３１ｒの少なくとも一方の位置を３次元空間の座標として検出するように構成してよい。

第２検出装置２は、左眼３１ｌ及び右眼３１ｒの少なくとも一方の位置の検出結果に基づいて、眼球配列方向に沿った、左眼３１ｌ及び右眼３１ｒの移動距離を検出するように構成してもよい。

第１検出装置１及び第２検出装置２は、有線または無線の通信回線、もしくはＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信ネットワークを介してＨＵＤ３と通信可能に構成されてよい。

（ヘッドアップディスプレイ）
一実施形態に係るＨＵＤ３は、反射器４、光学部材５及び表示装置６を含む。反射器４と光学部材５とは、ＨＵＤ３の光学系を構成する。ＨＵＤ３の光学系は、反射器４及び光学部材５以外に、レンズ及びミラー等の光学素子を含んでよい。他の実施形態において、ＨＵＤ３の光学系は、反射器４に代えて又は反射器４に加えて、レンズを有することも可能である。

反射器４は、表示装置６から射出された画像光を、光学部材５の所定領域に向けて反射させるように構成される。所定領域は、該所定領域で反射した画像光が利用者３０の眼３１の方に向かう領域である。所定領域は、光学部材５に対する利用者３０の眼３１の方向、及び光学部材５への画像光の入射方向によって定まりうる。反射器４は、凹面鏡であってよい。反射器４を含む光学系は、正の屈折率を有してよい。

反射器４は、駆動部１５（図２参照）を有してよい。反射器４は、駆動部１５により反射面の角度を調整可能に構成されてよい。駆動部１５は、第２検出装置２により検出された眼３１の位置に応じて、光学部材５に向かう画像光の反射方向を調整しうる。駆動部１５は、第１検出装置１により検出された第１位置情報、及び、第２検出装置２により検出された第２位置情報に基づいて、光学部材５に向かう画像光の反射方向を調整しうる。

光学部材５は、表示装置６から射出されて反射器４によって反射された画像光を、利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒに向けて反射させるように構成される。例えば、移動体２０のウインドシールドは、光学部材５として兼用されてよい。光学部材５として、コンバイナと呼ばれるヘッドアップディスプレイ用の板状の部材がウインドシールドの内側に位置してよい。ＨＵＤ３は、表示装置６から射出された光を、利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒまで光路Ｐに沿って進行させる。利用者３０は、光路Ｐに沿って到達した光を虚像として視認しうる。

反射器４及び光学部材５を含むＨＵＤ３の光学系の配置及び構成は、表示装置６から射出される画像光が虚像を投影する虚像面の位置を決定する。一例として、本実施形態において、虚像面は、利用者３０の前方に利用者３０の眼３１から７．５ｍの位置に位置させることができる。

（表示装置）
図２に示すように、表示装置６は、第１入力部７と、第２入力部８と、照射器９と、表示パネル１０と、光学素子としてのパララックスバリア１１と、コントローラ１２と、メモリ１３と、出力部１４とを含むことができる。

第１入力部７は、第１検出装置１によって検出された、物体４０までの距離を含む物体４０の位置に関する第１位置情報を取得可能に構成される。第２入力部８は、第２検出装置２によって検出される利用者３０の眼３１の位置に関する第２位置情報を取得可能に構成される。

第１入力部７及び第２入力部８は、それぞれ第１検出装置１及び第２検出装置２との間の通信方式に従う通信機能を有する。第１入力部７及び第２入力部８は、有線及び／又は無線通信のインタフェースを備える。第１入力部７及び第２入力部８は、有線通信に対応した、電気コネクタ及び光コネクタ等のコネクタを含みうる。第１入力部７及び第２入力部８は、無線通信に対応したアンテナを含みうる。第１入力部７及び第２入力部８は、一部又は全部が共通する構成要素により構成されてよい。

出力部１４は、反射器４の向きを調整する駆動部１５に対して駆動信号を出力する。出力部１４は、物理コネクタ、及び無線通信が採用されうる。一実施形態において、出力部１４は、ＣＡＮ（Control Area Network）等の車両のネットワークに接続してよい。駆動部１５は、出力部１４を介してコントローラ１２により制御される。

照射器９は、表示パネル１０を面的に照射するように構成しうる。照射器９は、光源、導光板、拡散板、拡散シート等を含んでよい。照射器９は、光源により照射光を出射し、導光板、拡散板、拡散シート等により照射光を表示パネル１０の面方向に均一化するように構成される。照射器９は均一化された光を表示パネル１０の方に出射するように構成されうる。

表示パネル１０は、例えば透過型の液晶表示パネルなどの表示パネルを採用しうる。表示パネル１０としては、透過型の液晶パネルに限られず、自発光型の表示パネルを使用しうる。自発光型の表示パネルは、有機ＥＬ，無機ＥＬ等を使用しうる。表示パネル１０として、自発光型の表示パネルを使用した場合、表示装置６は照射器９を備えなくてよい。

図３に示すように、表示パネル１０は、面状に広がるアクティブエリアＡ上に複数の区画領域を有する。複数の区画領域は、図３においてＰ１からＰ１２の符号が付された領域である。アクティブエリアＡは、視差画像を表示するように構成される。視差画像は、後述する左眼画像と、右眼画像とを含む。右画像は、左眼画像に対して視差を有する。左眼画像と右眼画像との一方は第１画像である。左眼画像と右眼画像との他方は第２画像である。図２及び図３において複数の区画領域の各々は、ｕ軸方向及びｕ軸方向に直交するｖ軸方向に区画された領域である。ｕ軸方向及びｖ軸方向に直交する方向はｗ軸方向と称される。ｕ軸方向は水平方向と称されてよい。ｖ軸方向は鉛直方向と称されてよい。ｗ軸方向は奥行方向と称されてよい。図４、図１４及び図１５においても、ｕ軸方向、ｖ軸方向及びｗ軸方向は、図２及び図３と同じに定められた方向である。

複数の区画領域の各々には、１つのサブピクセルが対応する。アクティブエリアＡは、ｕ軸方向及びｖ軸方向に沿って格子状に配列された複数のサブピクセルを備える。

各サブピクセルは、Ｒ（Red），Ｇ（Green），Ｂ（Blue）のいずれかの色に対応し、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つのサブピクセルを一組として１ピクセルを構成することができる。１ピクセルは、１画素と称されうる。ｕ軸方向は、例えば、１ピクセルを構成する複数のサブピクセルが並ぶ方向である。ｖ軸方向は、例えば、同じ色の複数のサブピクセルが並ぶ方向である。

アクティブエリアＡに配列された複数のサブピクセルは、コントローラ１２の制御により、複数のサブピクセル群Ｐｇを構成する。複数のサブピクセル群Ｐｇは、ｕ軸方向に繰り返して配列される。複数のサブピクセル群Ｐｇは、ｖ軸方向に同じ列に配列すること、及び、ｖ軸方向にずらして配列することができる。例えば、複数のサブピクセル群Ｐｇは、ｖ軸方向においては、ｕ軸方向に１サブピクセル分ずれた位置に隣接して繰り返して配列することができる。複数のサブピクセル群Ｐｇは、所定の行及び列の複数のサブピクセルを含む。具体的には、複数のサブピクセル群Ｐｇは、ｖ軸方向にｂ個（ｂ行）、ｕ軸方向に２×ｎ個（２×ｎ列）、連続して配列された（２×ｎ×ｂ）個のサブピクセルＰ１～ＰＮ（Ｎ＝２×ｎ×ｂ）を含む。図３に示す例では、ｎ＝６、ｂ＝１である。図３のアクティブエリアＡには、ｖ軸方向に１個、ｕ軸方向に１２個、連続して配列された１２個のサブピクセルＰ１～Ｐ１２を含む複数のサブピクセル群Ｐｇが配置される。図３に示す例では、一部のサブピクセル群Ｐｇにのみ符号を付している。

複数のサブピクセル群Ｐｇは、コントローラ１２が画像を表示するための制御を行う最小単位である。複数のサブピクセル群Ｐｇに含まれる各サブピクセルは、識別情報Ｐ１～ＰＮ（Ｎ＝２×ｎ×ｂ）で識別される。全てのサブピクセル群Ｐｇの同じ識別情報を有する複数のサブピクセルＰ１～ＰＮ（Ｎ＝２×ｎ×ｂ）は、コントローラ１２によって実質的に同時に制御されるように構成される。実質的に同時とは、完全な同時に限られない。例えば、サブピクセルＰ１～ＰＮが同一のクロック発生に基づいて制御される場合、実質的に同時に制御されるということができる。例えば、コントローラ１２は、サブピクセルＰ１に表示させる画像を左眼画像から右眼画像に切り替える場合、全てのサブピクセル群Ｐｇにおける複数のサブピクセルＰ１に表示させる画像を、左眼画像から右眼画像に実質的に同時に切り替えることができる。

パララックスバリア１１は、図２に示したように、アクティブエリアＡに沿う平面としうる。パララックスバリア１１は、アクティブエリアＡから距離ギャップｇで離れている。パララックスバリア１１は、表示パネル１０に対して照射器９の反対側に位置してよい。パララックスバリア１１は、表示パネル１０の照射器９側に位置してよい。

パララックスバリア１１は、複数のサブピクセルから射出される画像光の伝播方向を規定するように構成される。図４に示すように、パララックスバリア１１は、画像光を減光させる所定方向に伸びる複数の減光領域１１ｂを有する。複数の減光領域１１ｂは互いに隣接する２つの減光領域１１ｂの間に、パララックスバリア１１の面内の所定方向に伸びる複数の帯状領域である透光領域１１ａを画定する。複数の透光領域１１ａは、複数の減光領域１１ｂに比べて光透過率が高い。複数の透光領域１１ａの光透過率は、複数の減光領域１１ｂの光透過率の１０倍以上、好適には１００倍以上、より好適には１０００倍以上とし得る。複数の減光領域１１ｂは、複数の透光領域１１ａに比べて光透過率が低い。複数の減光領域１１ｂは、画像光を遮光してよい。

複数の透光領域１１ａと複数の減光領域１１ｂとは、アクティブエリアＡに沿う所定方向に延び、所定方向と直交する方向に繰り返し交互に配列される。所定方向は、例えば、表示パネル１０とパララックスバリア１１とを奥行方向（ｗ軸方向）から見たとき、１のサブピクセルの対角線に沿う方向である。所定方向は、例えば、表示パネル１０とパララックスバリア１１とを奥行方向（ｗ軸方向）から見たとき、ｕ軸方向にｓ個のサブピクセルを横切る間に、ｖ軸方向にｔ個のサブピクセルを横切る方向（ｓ，ｔは互いの素の正の整数）としうる。所定方向は、ｖ軸方向としてもよい。所定方向は、複数のサブピクセル群Ｐｇの配列される方向に対応する方向である。例えば、図３の例において、複数のサブピクセル群Ｐｇは、ｕ軸方向に１行ずれると、ｖ軸方向に１列ずれるので、ｓ＝１，ｔ＝１である。

パララックスバリア１１は、フィルム又は板状部材で構成されてよい。この場合、複数の減光領域１１ｂは、当該フィルム又は板状部材で構成される。複数の透光領域１１ａは、フィルム又は板状部材に設けられた開口部であってよい。フィルムは、樹脂で構成されてよいし、他の材料で構成されてよい。板状部材は、樹脂又は金属等で構成されてよいし、他の材料で構成されてよい。パララックスバリア１１は、フィルム又は板状部材に限られず、他の種類の部材で構成されてよい。パララックスバリア１１は、遮光性を有する基
材で構成されてよい。パララックスバリア１１は、遮光性を有する添加物を含有する基材で構成されてよい。

表示パネル１０のアクティブエリアＡから射出された画像光の一部は、複数の透光領域１１ａを透過し、反射器４を介して光学部材５に到達する。光学部材５に到達した画像光は光学部材５に反射されて利用者３０の眼３１に到達する。これにより、利用者３０の眼３１は光学部材５の前方にアクティブエリアＡに表示された画像の虚像である第１虚像Ｖ１を認識することができる。第１虚像Ｖ１が投影される面を虚像面Ｓｖとよぶ。本願において前方は、利用者３０からみて光学部材５の方向である。前方は、移動体２０の通常移動する方向である。図５に示したように、利用者３０は、見かけ上、パララックスバリア１１の虚像である第２虚像Ｖ２が、第１虚像Ｖ１からの画像光の方向を規定しているかのごとく、画像を認識する。

このように、利用者３０は、見かけ上、第２虚像Ｖ２を介して第１虚像Ｖ１を視認するかのごとく画像を認識している。実際にはパララックスバリア１１の虚像である第２虚像Ｖ２は、視認されない。しかし、以降においては、第２虚像Ｖ２は、見かけ上、パララックスバリア１１の虚像が形成される位置にあり、第１虚像Ｖ１からの画像光を規定するとみなされるものとして説明される。以降において、利用者３０の左眼３１ｌの位置に伝播する画像光によって利用者３０が視認しうる第１虚像Ｖ１内の領域は左可視領域ＶａＬと称される。利用者３０の右眼３１ｒの位置に伝播する画像光によって利用者３０が視認しうる第１虚像Ｖ１内の領域は右可視領域ＶａＲと称される。

虚像バリアピッチＶＢｐ及び虚像ギャップＶｇは、適視距離Ｖｄを用いた次の式（１）及び式（２）が成り立つように規定される。
Ｅ：Ｖｄ＝（ｎ×ＶＨｐ）：Ｖｇ式（１）
Ｖｄ：ＶＢｐ＝（Ｖｄｖ＋Ｖｇ）：（２×ｎ×ＶＨｐ）式（２）
虚像バリアピッチＶＢｐは、第２虚像Ｖ２として投影された複数の減光領域１１ｂのｕ軸方向に対応するｘ軸方向の配置間隔である。虚像ギャップＶｇは、第２虚像Ｖ２と第１虚像Ｖ１との間の距離である。適視距離Ｖｄは、第２検出装置２から取得した位置情報が示す利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒそれぞれの位置とパララックスバリア１１の虚像Ｖ２との間の距離である。眼間距離Ｅは、左眼３１ｌと右眼３１ｒとの間の距離である。眼間距離Ｅは、例えば、産業技術総合研究所の研究によって算出された値である６１．１ｍｍ～６４．４ｍｍであってよい。ＶＨｐは、複数のサブピクセルの虚像の水平方向の長さである。ＶＨｐは、第１虚像Ｖ１における１つのサブピクセルの虚像の、ｘ軸方向に対応する方向の長さである。

図５に示す左可視領域ＶａＬは、上述のように、パララックスバリア１１の複数の透光領域１１ａを透過した画像光が利用者３０の左眼３１ｌに到達することによって、利用者３０の左眼３１ｌが視認する虚像面Ｓｖの領域である。右可視領域ＶａＲは、上述のように、パララックスバリア１１の複数の透光領域１１ａを透過した画像光が利用者３０の右眼３１ｒに到達することによって、利用者３０の右眼３１ｒが視認する虚像面Ｓｖの領域である。

一例として、パララックスバリア１１の開口率が５０％の場合、利用者３０の左眼３１ｌから見た第１虚像Ｖ１の複数のサブピクセルの配置を図６に示す。第１虚像Ｖ１上のサブピクセルには、図３で示したサブピクセルと同じ符号Ｐ１からＰ１２を付している。開口率が５０％のとき、パララックスバリア１１の複数の透光領域１１ａと複数の減光領域１１ｂとは、等しい眼間方向（ｘ軸方向）の幅を有する。第１虚像Ｖ１の一部は第２虚像Ｖ２により減光され左減光領域ＶｂＬとなっている。左減光領域ＶｂＬは、パララックスバリア１１の減光領域１１ｂによって画像光が減光されることによって、利用者３０の左眼３１ｌが視認し難い領域である。

パララックスバリア１１の虚像が利用者３０の左眼３１ｌからみて図６のように位置する場合、利用者３０の右眼３１ｒから見た第１虚像Ｖ１の複数のサブピクセルの配置を図７に示す。第１虚像Ｖ１の一部は第２虚像Ｖ２により減光された右減光領域ＶｂＲとなっている。右減光領域ＶｂＲは、パララックスバリア１１の減光領域１１ｂによって画像光が減光されることによって、利用者３０の右眼３１ｒが視認し難い領域である。

パララックスバリア１１の開口率が５０％の場合、左可視領域ＶａＬは右減光領域ＶｂＲに一致する。右可視領域ＶａＲは左減光領域ＶｂＬに一致する。パララックスバリア１１の開口率が５０％未満の場合、左可視領域ＶａＬは右減光領域ＶｂＲに含まれる。右可視領域ＶａＲは左減光領域ＶｂＬに含まれる。このため、右可視領域ＶａＲは、左眼３１ｌからは見えない。左可視領域ＶａＬは、右眼３１ｒからは見えづらい。

図６および図７の例では、左可視領域ＶａＬには、アクティブエリアＡに配列された複数のサブピクセルＰ２からＰ５の全体と複数のサブピクセルＰ１及びＰ６の大部分の虚像が含まれる。利用者３０の左眼３１ｌは、アクティブエリアＡに配列された複数のサブピクセルＰ７からＰ１２の虚像を視認し難い。右可視領域ＶａＲには、アクティブエリアＡに配列された複数のサブピクセルＰ８からＰ１１の全体と複数のサブピクセルＰ７及びＰ１２の大部分の虚像が含まれる。利用者３０の右眼３１ｒは、アクティブエリアＡに配列された複数のサブピクセルＰ１からＰ６の虚像を視認し難い。コントローラ１２は、複数のサブピクセルＰ１からＰ６に左眼画像を表示させることができる。コントローラ１２は、複数のサブピクセルＰ７からＰ１２に右眼画像を表示させることができる。このようにすることによって、利用者３０の左眼３１ｌが主に左可視領域ＶａＬの左眼画像の虚像を視認し、右眼３１ｒが主に右可視領域ＶａＲの右眼画像の虚像を視認する。上述したように、右眼画像及び左眼画像は互いに視差を有する視差画像である。そのため、利用者３０は、右眼画像及び左眼画像を３次元画像として視認することができる。

メモリ１３は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）など、任意の記憶デバイスにより構成される。メモリ１３は、種々の処理のためのプログラム、第１入力部７及び第２入力部８から取得した情報、及びコントローラ１２によって変換された情報等を記憶するように構成されうる。例えば、メモリ１３は、第１入力部７によって取得した物体４０の位置情報を記憶するように構成される。メモリ１３は、視差画像として表示する画像要素４１を記憶するように構成されてよい。画像要素４１は、文字、図形及びそれらを組み合わせたアニメーション等を含む。

コントローラ１２は、ヘッドアップディスプレイシステム１００の各構成要素に接続され、各構成要素を制御するように構成される。コントローラ１２は、例えばプロセッサとして構成される。コントローラ１２は、１以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行するように構成された汎用のプロセッサ、及び特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでよい。コントローラ１２は、１つ又は複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on-a-Chip）、及びＳｉＰ（System In a Package）のいずれかであってよい。

コントローラ１２は、互いに視差を有する右眼画像及び左眼画像を表示パネル１０に表示させるように構成される。コントローラ１２は、利用者３０の眼３１の位置に基づいて、表示パネル１０上の左眼画像が表示される領域と、右眼画像が表示される領域とを、変更可能に構成される。コントローラ１２は、表示パネル１０の各サブピクセルが表示する画像を、右眼画像と左眼画像との間で切り替えて制御するように構成される。

コントローラ１２は、利用者３０の左眼３１ｌから見える第１虚像Ｖ１の左可視領域ＶａＬが、図６の位置にあるとき、複数のサブピクセルＰ１からＰ６を視認しうる。コントローラ１２は、利用者３０の右眼３１ｒから見える第１虚像Ｖ１の右可視領域ＶａＲが、図７の位置にあるとき複数のサブピクセルＰ７からＰ１２を視認しうる。このため、利用者３０が視認する第１虚像Ｖ１が図６及び図７の状態にあるとき、コントローラ１２は、複数のサブピクセルＰ１からＰ６に左眼画像を表示させ、複数のサブピクセルＰ７からＰ１２に右眼画像を表示させることができる。他の実施形態において、コントローラ１２は、複数のサブピクセルＰ２からＰ５に左眼画像を表示させ、複数のサブピクセルＰ８からＰ１１に右眼画像を表示させることができる。コントローラ１２は、その他の複数のサブピクセルＰ１、Ｐ６、Ｐ７及びＰ１２に０の輝度値を持つ黒表示をさせることができる。その場合、クロストークの発生を特に低減することができる。

利用者３０の眼３１の位置が変化すると、利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒから虚像を視認することができる複数のサブピクセルＰ１からＰ１２の範囲は変化する。コントローラ１２は、利用者３０の眼３１の位置に応じて、それぞれのサブピクセル群Ｐｇの複数のサブピクセルＰ１からＰ１２の中から左眼画像を表示する複数のサブピクセルと、右眼画像を表示する複数のサブピクセルとを決定するように構成される。コントローラ１２は、左眼画像を表示すると決定された複数のサブピクセルに、左眼画像を表示させるように構成される。コントローラ１２は、右眼画像を表示すると決定された複数のサブピクセルに、右眼画像を表示させるように構成される。

例えば、図６及び図７に示すように第１虚像Ｖ１を観察している状態において、利用者３０の眼３１が相対的に左に移動した場合、パララックスバリア１１の虚像である第２虚像Ｖ２は、見かけ上右へ移動する。図８を用いて説明する。図８において、一点鎖線は、パララックスバリア１１の開口率が５０％の場合の、左眼３１ｌ及び右眼３１ｒから見たパララックスバリア１１の複数の透光領域１１ａと複数の減光領域１１ｂとの境界の虚像を示す。例えば、利用者３０から見たパララックスバリア１１の複数の透光領域１１ａと複数の減光領域１１ｂとの境界の虚像が、図８に示すように右に移動した場合、左可視領域ＶａＬ及び右可視領域ＶａＲも右に移動する。

図８の場合、複数のサブピクセルＰ３からＰ６の全体とサブピクセルＰ２及びＰ７の大部分が、左可視領域ＶａＬに含まれる。複数のサブピクセルＰ９からＰ１２の全部と複数のサブピクセルＰ８及びＰ１の大部分が右可視領域ＶａＲに含まれる。このため、コントローラ１２は、表示パネル１０の複数のサブピクセルＰ２からＰ７に左眼画像を表示させることができる。コントローラ１２は、表示パネル１０の複数のサブピクセルＰ１及びＰ８からＰ１２に右眼画像を表示させることができる。

コントローラ１２は、表示パネル１０に表示する左眼画像及び右眼画像からなる視差画像に含まれる画像要素４１に、種々の視差を与えることによって、利用者３０が視認する画像要素４１までの距離を変えることができるように構成される。画像要素４１は、視差画像に含まれる個々の文字及び図形並びにそれらのアニメーション等である。視差画像は、利用者３０が視認する距離の異なる１つ以上の画像要素４１を含みうる。

画像要素４１は、利用者３０の視野内に第１検出装置１が検出する物体４０と関連づけられて表示される。例えば、物体４０が移動体２０の前方を走る先行車両の場合、画像要素４１は物体４０の速度を示す文字情報としうる。物体４０が減速中の場合、画像要素４１は、先行車両の減速により車間距離の減少を警告する図形表示であってよい。物体４０に関連づけられて表示される画像要素４１は、物体４０と少なくとも部分的に重畳して、物体４０までの距離と略等しい距離に表示されることが好ましい。画像要素４１が、現実空間の物体４０と重ねて表示されることにより、視覚的に拡張された現実環境を提供することができる。

コントローラ１２は、左眼画像と右眼画像に含まれる表示対象の画像要素４１が、所望の視差量を有するように、コントローラ１２に表示させる。視差量は、人間が物体４０を見るときの左眼３１ｌと右眼３１ｒとの視線方向の角度差を意味する。視差量は、輻輳角と言い換え得ることができる。画像要素４１の視差量は、左眼３１ｌにより左眼画像上に表示される左画像要素４２ｌを視認し、右眼３１ｒにより右眼画像に表示される右画像要素４２ｒを見るときの輻輳角に対応する。コントローラ１２は、予め記憶された文字及び図形等の画像を、メモリ１３から取得してよい。コントローラ１２は、リアルタイムで物体４０までの距離に応じて視差を計算し、表示パネル１０に表示する画像要素４１の左画像要素４２ｌ及び右画像要素４２ｒ間の視差を与えてよい。画像要素４１を表示するコントローラ１２の動作については、後述する。

［画像要素の表示方法］
ＨＵＤ３において、表示パネル１０のアクティブエリアＡに表示された左眼画像及び右眼画像は、虚像面Ｓｖ上に投影される。虚像面Ｓｖ上に投影された左眼画像及び右眼画像は、互いに視差を有するので、利用者３０の視野内に視差に応じたｚ軸方向（前後方向）の広がりを有する３次元画像として認識される。図９から図１１を用いて、本開示のＨＵＤ３における、物体４０までの距離に応じた画像要素４１の表示方法について説明する。図９から図１１は、ｙ軸方向から見た図だが、物体４０、画像要素４１、左画像要素４２ｌ、右画像要素４２ｒについては、説明のため正面から見た図としている。

図９において、物体４０は利用者３０から見てｚ軸方向に丁度第２距離離れて位置する。第２距離は適視距離Ｖｄである。物体４０の利用者３０から視認される部分は、虚像面Ｓｖに一致して位置する。この場合、画像要素４１を第２距離に表示させるため、コントローラ１２は、視差画像の左眼画像に含まれる左画像要素４２ｌと右眼画像に含まれる右画像要素４２ｒとを見る輻輳角を、虚像面Ｓｖ上の点を見る輻輳角Δに一致させてよい。この場合、実際に画像要素４１の虚像が投影される位置と、輻輳角により画像要素４１が存在すると認識される位置が虚像面Ｓｖに一致するので、利用者３０は最も違和感なく画像を見ることができる。

図１０において、物体４０が、利用者３０から見てｚ軸方向の前方に、第２距離以上第１距離未満離れた位置に位置する。この場合、コントローラ１２は、左画像要素４２ｌと右画像要素４２ｒとを、虚像面Ｓｖ上で視差量に応じた異なる位置に表示させる。左画像要素４２ｌは、画像要素４１を適視距離Ｖｄから見たよりも、ｚ軸方向に対してより小さな傾き角度で左側から見た像となる。右画像要素４２ｒは、画像要素４１を適視距離Ｖｄから見たよりも、ｚ軸方向に対してより小さな傾き角度で右側から見た像となる。その結果、利用者３０は、左眼３１ｌから左画像要素４２ｌを見る視線方向と、右眼３１ｒから右画像要素４２ｒを見る視線方向との交差する位置に、画像要素４１が存在するように知覚する。このとき、左眼３１ｌ及び右眼３１ｒが画像要素４１上の点を見る輻輳角は、輻輳角θ₁で表される。輻輳角θ₁は、虚像面Ｓｖ上の点を見る輻輳角Δより小さい。このように、互いに視差を有する左画像要素４２ｌと右画像要素４２ｒとを虚像面Ｓｖ上に投影することにより、利用者３０は虚像面Ｓｖのさらに前方に画像要素４１が存在するかの如く画像要素４１を視認する。

ＨＵＤ３において、すべての物体４０の位置を考慮して画像要素４１を表す視差画像に与える視差を常時計算して逐次更新すると、ＨＵＤ３の処理負荷が高くなることがある。本願の発明者らが検討したところによれば、物体４０までの距離が第２距離より長い所定の第１距離以上の場合は、画像要素４１に与える視差量を第１距離に対応する視差量に固定することができる。視差量を第１距離に対応する視差量に固定された場合でも、物体４０に重畳される画像要素４１は、人間の脳の認知機能により、物体４０までの距離と実質的に等距離に位置するように認知される。このようなことが起こる原因としては、物体４０に重畳されることによって、人間の脳が、視差の異なる画像要素４１を物体４０と実質的に同じ距離に位置するように、自動的に合成するからだと考えられる。本願の発明者らの実験によれば、少なくとも第１距離を１２．５ｍ、第２距離を７．５ｍとするとき、このような効果が得られることが確認された。例えば、利用者３０からの距離が７０ｍに位置する物体４０に、１２．５ｍの距離に対応する視差量を有する画像要素４１を重畳して表示すると、画像要素４１物体４０と同じ距離に位置して見えた。輻輳角の違いにより画像要素４１の境界が２重に見える、又は、ぼけて見える等の現象は生じなかった。

上記のことから、図１１に示すように、利用者３０から物体４０までの距離が第１距離以上の場合、コントローラ１２は、第１の制御において物体４０に少なくとも部分的に重畳させて表示する画像要素４１の視差量を前記第１距離に対応する視差量に固定するように構成される。これにより、ＨＵＤ３は、利用者３０に対して、人間の脳の認知機能により、画像要素４１を物体４０までの距離と実質的に等距離に位置するように認識させることができる。図１１の例においては、利用者３０は、視差に基づく距離に対応する画像の表示位置４３ではなく、物体４０の位置に画像要素４１があると認識する。

第１距離において画像要素４１の視差量は０ではない。すなわち、本開示は遠距離に位置するため視差が殆ど無い領域の視差を０に固定するものとは全く異なる。画像要素４１の視差量は、画像要素４１が物体４０に重畳されること無く表示される場合、人間の視覚によって十分認知される大きさを有する。左眼３１ｌ及び右眼３１ｒが、それぞれ左眼画像上の左画像要素４２ｌ及び右眼画像上の右画像要素４２ｒ上の点を見る輻輳角は、θ₁より小さい輻輳角θ₂に固定される。輻輳角θ₂は、第１距離に位置する点を見る輻輳角である。

一実施形態に係る画像要素４１の表示例を、図１２を参照して説明する。図１２には、物体４０の一例として第１距離より長い距離離れて前方を走行する先行車両４５が含まれる。第１検出装置１は、先行車両４５迄の距離を含む位置情報を時系列的に取得して、コントローラ１２に送信するように構成される。仮に、先行車両４５が減速を開始した場合、コントローラ１２は、第１検出装置１から取得する先行車両４５との間の距離が短くなることによりこれを認識する。利用者３０に対して注意を促すため、コントローラ１２は、表示パネル１０を制御して、利用者３０の視野内において先行車両４５に重畳するように先行車両４５が減速している旨の画像要素４１を表示させる。画像要素４１の表示は、文字及び／又は図形等を含んでよい。画像要素４１の表示は、移動、点滅、及び／又は形状の変化等のアニメーションを伴ってよい。画像要素４１は、第１距離に対応する視差を有する視差画像である。利用者３０の脳の認知機能により、画像要素４１は、先行車両４５と等距離に位置するように認識される。利用者３０から見た先行車両４５迄の距離が変化した場合、画像要素４１は、先行車両４５に追随するように認知される。

（画像要素の表示手順）
次に、図１３を参照して、ＨＵＤ３のコントローラ１２が実行する視差画像の表示方法を説明する。コントローラ１２は、図１３のフローチャートを実行するように構成される。

コントローラ１２は、第１入力部７から、利用者３０が光学部材５を介して前方に視認することができる物体４０の第１位置情報を取得する（ステップＳ０１）。

コントローラ１２は、第２入力部８から、利用者３０の眼３１の位置に関する第２位置情報を取得する（ステップＳ０２）。ステップＳ０２は、ステップＳ０１より先に実行してよい。ステップＳ０２は、ステップＳ０１と並行して行ってよい。

コントローラ１２は、第１位置情報に基づいて、物体４０までの距離が第１距離より長いか否かを判定する（ステップＳ０３）。第１距離は、例えば１２．５ｍである。第１距離は、１２．５ｍより長い距離としうる。

コントローラ１２は、ステップＳ０３において、物体４０までの距離が第１距離以上であると判定された場合（ステップＳ０３：Ｙｅｓ）、第１の制御を実行する（ステップＳ０４）。第１の制御において、コントローラ１２は、画像要素４１に与える視差量を、第１距離に対応する視差量に固定する。第１距離に対応する視差量は、０より大きい視差量である。

コントローラ１２は、ステップＳ０３において、物体４０までの距離が第１距離未満であると判定された場合（ステップＳ０３：Ｎｏ）、第２の制御を実行する（ステップＳ０５）。第２の制御において、コントローラ１２は、画像要素４１に与える視差量を、物体４０までの距離に対応する視差量となるように制御する。例えば、物体４０までの距離が１０ｍの場合、コントローラ１２は、１０ｍ先の点を見る場合と同じ視差を左画像要素４２ｌと右画像要素４２ｒとの間に与える。

コントローラ１２は、ステップＳ０５において、物体４０までの距離が第２距離より短い場合、画像要素４１を虚像面Ｓｖより利用者３０の手前側に表示する。第２距離は、適視距離Ｖｄである。第２距離は、７．５ｍより長く第１距離より短い距離としうる。コントローラ１２は、物体４０までの距離が第２距離よりも短い場合、ステップＳ０５とは異なる処理を行うことも可能である。例えば、コントローラ１２は、物体４０までの距離が第２距離より短い場合、画像要素４１の視差量を、第２距離に対応する視差量に固定してよい。

コントローラ１２は、物体４０に重畳させて表示する画像要素４１を生成する（ステップＳ０６）。例えば、コントローラ１２は、ステップＳ０１で取得した物体４０の位置情報に含まれる物体４０までの距離及びその変化等に基づいて、表示する画像要素４１を決定する。コントローラ１２は、表示する画像要素４１について、移動体２０の他の装置から指示をうけてよい。コントローラ１２は、ステップＳ０１で取得した物体４０の位置情報及びステップＳ０２で取得した利用者３０の眼３１の位置情報に基づいて、表示パネル１０の上での画像要素４１の表示位置を決定する。コントローラ１２は、画像要素４１が利用者３０から視認される物体４０に少なくとも部分的に重畳させるようにする。コントローラ１２は、必要に応じて出力部１４を介して駆動部１５を駆動して画像要素４１の表示位置を調整してよい。コントローラ１２は、ステップＳ０４またはステップＳ０５で決定した視差量に基づいて、画像要素４１に視差を与える。コントローラ１２は、１つ以上の画像要素４１を、視差画像に合成するように構成される。

コントローラ１２は、合成した視差画像を表示パネル１０に表示させる（ステップＳ０７）。これにより、画像要素４１は、利用者３０の視野内に、物体４０と重畳されて表示される。画像要素４１は、利用者３０によって物体４０と等距離の位置に表示されていると認知される。

以上のように、本開示のヘッドアップディスプレイシステム１００によれば、物体４０までの距離が第１距離以上の場合、コントローラ１２は、画像要素４１の視差量を固定して制御しないように構成される。これによって、ヘッドアップディスプレイシステム１００は、物体４０に重畳して表示される３次元画像の合成及び表示に係る処理負荷を低減することができる。３次元表示装置において、実際に画像が表示されている表示面（本願において虚像面Ｓｖ）までの距離と、両眼に与えられる視差により利用者３０が知覚する表示画像までの距離との間に差異が大きいと、不快感及び視覚疲労等の原因となることが知られている。本開示のＨＵＤ３では、虚像面Ｓｖまでの距離に対応する第２距離と、第１距離との差を大きくする必要が無いので、不快感及び視覚疲労等を低減しうる。

上記実施形態の表示装置６では、表示パネル１０に表示される左眼画像及び右眼画像をそれぞれ利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒに伝播させる光学素子として、パララックスバリア１１を使用した。しかし、使用可能な光学素子はパララックスバリア１１に限られない。例えば、パララックスバリア１１に代えて、液晶シャッタ又はレンチキュラレンズを使用することができる。図１４は、パララックスバリア１１に代えて、液晶シャッタ１６を使用した表示装置６Ａの構成例である。以下に、表示装置６Ａの構成及び動作について図１４及び図１５を参照して説明する。

図１４に示すように、液晶シャッタ１６は、コントローラ１２により制御される。表示装置６Ａは、パララックスバリア１１に代えて液晶シャッタ１６を使用したことを除き、図２の表示装置６と同じに構成される。図１５に示すように、液晶シャッタ１６は、表示パネル１０と類似に構成されてよい。液晶シャッタ１６は、複数の画素Ｐで構成される。液晶シャッタ１６は、各画素Ｐにおける光の透過率を制御可能に構成される。液晶シャッタの複数の画素Ｐは、表示パネル１０の複数のサブピクセルに対応する。液晶シャッタ１６の複数の画素Ｐは、色成分を有していない点で表示パネル１０とは異なる。利用者３０が、表示パネル１０の第１虚像Ｖ１と液晶シャッタ１６の第２虚像Ｖ２を重ねて見たとき、液晶シャッタ１６のそれぞれの画素Ｐは、表示パネル１０のそれぞれのサブピクセルと、同じ形状及び同じ大きさで配列されてよい。

液晶シャッタ１６は、コントローラ１２の制御により、複数の透光領域１６ａと複数の減光領域１６ｂとを有する。複数の透光領域１６ａ及び複数の減光領域１６ｂの光透過率は、それぞれパララックスバリア１１の複数の透光領域１１ａ及び複数の減光領域１１ｂと同じに設定しうる。液晶シャッタ１６による複数の透光領域１６ａ及び複数の減光領域１６ｂは、液晶シャッタ１６の複数の画素の配置に対応した領域となる。光学素子が液晶シャッタ１６で構成される場合、複数の透光領域１６ａと複数の減光領域１６ｂとの境界は、複数の画素Ｐの形状に対応して階段状となりうる。液晶シャッタ１６の複数の透光領域１６ａと複数の減光領域１６ｂとの境界は、クロストークを低減するように動的に変更させることができる。利用者３０の眼３１の位置がｘ軸方向に相対的に変化したとき、コントローラ１２は、表示パネル１０のサブピクセルごとの表示画像を切り替えることに代えて、液晶シャッタ１６の複数の透光領域１６ａと複数の減光領域１６ｂとの切り替えることができる。例えば、コントローラ１２は、左眼画像を表示する複数のサブピクセルＰ１からＰ６からの画像光が、最も高い割合で利用者３０の左眼３１ｌに向かうように、液晶シャッタ１６を制御するように構成される。コントローラ１２は、右眼画像を表示する複数のサブピクセルＰ７からＰ１２からの画像光が、最も高い割合で利用者３０の右眼３１ｒに向かうように液晶シャッタ１６を制御するように構成される。

本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１入力部は、第２入力部と識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。

本開示において、ｘ軸方向、ｙ軸方向、及び、ｚ軸方向は、説明の便宜上設けられたものであり、互いに入れ替えられてよい。本開示に係る構成は、ｘ軸方向、ｙ軸方向、及び、ｚ軸方向を各軸とする直交座標系を用いて説明されてきた。本開示に係る各構成の位置関係は、直交関係にあると限定されるものではない。ｕ軸方向、ｖ軸方向及びｗ軸方向についても同様である。

本開示における「移動体」には、車両、船舶、航空機を含む。本開示における「車両」には、自動車及び産業車両を含むが、これに限られず、鉄道車両及び生活車両、滑走路を走行する固定翼機を含めてよい。自動車は、乗用車、トラック、バス、二輪車、及びトロリーバス等を含むがこれに限られず、道路上を走行する他の車両を含んでよい。産業車両は、農業及び建設向けの産業車両を含む。産業車両には、フォークリフト、及びゴルフカートを含むがこれに限られない。農業向けの産業車両には、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、及び芝刈り機を含むが、これに限られない。建設向けの産業
車両には、ブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、及びロードローラを含むが、これに限られない。車両は、人力で走行するものを含む。なお、車両の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。本開示における船舶には、マリンジェット、ボート、タンカーを含む。本開示における航空機には、固定翼機、回転翼機を含む。

本開示は次の実施の形態が可能である。

本開示の実施形態によれば、物体に重畳して表示される３次元画像の表示に係る処理負荷を低減できる。

以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、また、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。

１第１検出装置
２第２検出装置
３ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）
４反射器（光学系）
５光学部材(光学系）
６表示装置
７第１入力部
８第２入力部
９照射器
１０表示パネル
１１パララックスバリア（光学素子）
１１ａ透光領域
１１ｂ減光領域
１２コントローラ
１３メモリ
１４出力部
１５駆動部
１６液晶シャッタ（光学素子）
１６ａ透光領域
１６ｂ減光領域
２０移動体
３０利用者
３１眼
３１ｌ左眼（第１眼）
３１ｒ右眼（第２眼）
４０物体
４１画像要素
４２ｌ左画像要素
４２ｒ右画像要素
４３視差に基づく距離に対応する画像の表示位置
４５先行車両（物体）
１００ヘッドアップディスプレイシステム
Ａアクティブエリア
Ｓｖ虚像面
Ｖ１第１虚像
Ｖ２第２虚像
ＶａＬ左可視領域
ＶｂＬ左減光領域
ＶａＲ右可視領域
ＶｂＲ右減光領域

Claims

物体までの距離を含む該物体の位置に関する第１位置情報を取得可能に構成された第１入力部と、
利用者の眼の位置に関する第２位置情報を取得可能に構成された第２入力部と、
表示パネルと、前記利用者の視野内に前記表示パネルに表示される画像の虚像を投影するように構成された光学系と、
前記表示パネルに互いに視差を有する第１画像と第２画像とを含む視差画像を表示させるように構成されたプロセッサと、
前記光学系を介して、前記表示パネルに表示される前記第１画像を利用者の第１眼に伝播させ、前記表示パネルに表示される前記第２画像を前記利用者の第２眼に伝播させるように構成された光学素子と
を備え、
前記プロセッサは、前記第１位置情報及び前記第２位置情報に基づいて、前記利用者から視認される前記物体に少なくとも部分的に重畳するように、前記表示パネルに前記視差画像に含まれる画像要素を表示させ、前記物体までの距離が所定の第１距離以上の場合、前記画像要素の視差量を前記第１距離に対応する０より大きい視差量に固定する第１の制御を実行するように構成された
ヘッドアップディスプレイ。
前記物体までの距離が前記第１距離以上の場合、人間の脳の認知機能により、前記利用者に対して前記画像要素を前記物体までの距離と実質的に等距離に位置するように認識させる、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
前記プロセッサは、前記物体までの距離が、前記光学系により前記表示パネルに表示される画像の虚像が投影される第２距離と、前記第２距離より長い前記第１距離の間の距離の場合、前記画像要素の視差量を前記物体までの距離に対応する視差量となるように制御する第２の制御を実行するように構成された、請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ。
前記第２距離は、７．５ｍより長い請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ。
前記第１距離は、１２．５ｍより長い請求項１から４の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
物体までの距離を含む該物体の位置に関する第１位置情報を検出可能に構成された第１検出装置と、
利用者の眼の位置に関する第２位置情報を検出可能に構成された第２検出装置と、
ヘッドアップディスプレイと
を備え、
前記ヘッドアップディスプレイは、前記第１検出装置から前記第１位置情報を取得可能に構成された第１入力部、前記第２検出装置から前記第２位置情報を取得可能に構成された第２入力部、表示パネル、前記利用者の視野内に前記表示パネルに表示される画像の虚像を投影するように構成された光学系、前記表示パネルに互いに視差を有する第１画像と第２画像とを含む視差画像を表示させるように構成されたプロセッサ、及び、前記光学系を介して、前記表示パネルに表示される前記第１画像を利用者の第１眼に伝播させ、前記表示パネルに表示される前記第２画像を前記利用者の第２眼に伝播させるように構成された光学素子を備え、前記プロセッサは、前記第１位置情報及び前記第２位置情報に基づいて、前記利用者から視認される前記物体に少なくとも部分的に重畳するように、前記表示パネルに前記視差画像に含まれる画像要素を表示させ、前記物体までの距離が所定の第１距離以上の場合、前記画像要素の視差量を前記第１距離に対応する０より大きい視差量に固定するように構成された
ヘッドアップディスプレイシステム。
物体までの距離を含む該物体の位置に関する第１位置情報を検出可能に構成された第１検出装置、利用者の眼の位置に関する第２位置情報を検出可能に構成された第２検出装置、及び、ヘッドアップディスプレイを含み、前記ヘッドアップディスプレイは、前記第１検出装置から前記第１位置情報を取得可能に構成された第１入力部、前記第２検出装置から前記第２位置情報を取得可能に構成された第２入力部、表示パネル、前記利用者の視野内に前記表示パネルに表示される画像の虚像を投影するように構成された光学系、前記表示パネルに互いに視差を有する第１画像と第２画像とを含む視差画像を表示させるように構成されたプロセッサ、及び、前記光学系を介して、前記表示パネルに表示される前記第１画像を利用者の第１眼に伝播させ、前記表示パネルに表示される前記第２画像を前記利用者の第２眼に伝播させるように構成された光学素子を備え、前記プロセッサは、前記第１位置情報及び前記第２位置情報に基づいて、前記利用者から視認される前記物体に少なくとも部分的に重畳するように、前記表示パネルに前記視差画像に含まれる画像要素を表示させ、前記物体までの距離が所定の第１距離以上の場合、前記画像要素の視差量を前記第１距離に対応する０より大きい視差量に固定するように構成されるヘッドアップディスプレイシステムを備えた移動体。