WO2015174049A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2015174049A1
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eye
display device
windshield
arrangement pattern
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PCT/JP2015/002336
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研一 笠澄
森　俊也
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0187—Display position adjusting means not related to the information to be displayed slaved to motion of at least a part of the body of the user, e.g. head, eye

Definitions

  • the present disclosure relates to a display device, and more particularly, to a display device for a vehicle.
  • a head-up display is known as a display device for vehicles (for example, refer to Patent Document 1).
  • a display device for vehicles for example, refer to Patent Document 1.
  • an object indicating the state of the vehicle for example, a speedometer
  • an object for navigating the vehicle are displayed.
  • the present disclosure provides a display device capable of suppressing crosstalk in autostereoscopic viewing.
  • the display device includes a video element and a parallax optical element.
  • the video element projects a stereoscopic image in which a plurality of strip-shaped images for the left eye and images for the right eye are alternately arranged in the first arrangement pattern toward the windshield.
  • the parallax optical element is provided between the video element and the windshield, and a plurality of separation units that separate the stereoscopic image into the left-eye image and the right-eye image are arranged in a lattice pattern in a second arrangement pattern. It is arranged and configured. At least one of the first arrangement pattern and the second arrangement pattern is a non-uniform arrangement pattern corresponding to the curved shape of the windshield.
  • the display device of the present disclosure can suppress crosstalk in autostereoscopic viewing.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of the display device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of the display device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the projection unit according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the outline of the arrangement pattern of the slits in the parallax barrier.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for displaying a 3D image in the display device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the projection unit according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure for displaying a 3D image in the display device according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of the display device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of the display device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the principle of autostereoscopic vision by the parallax barrier method.
  • FIG. 9 is a schematic diagram for explaining an outline of the parallax barrier.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the influence of the shape of the windshield glass in autostereoscopic viewing by the parallax barrier method.
  • display devices for autostereoscopic viewing are known.
  • a display device for autostereoscopic viewing different left-eye images and right-eye images are projected.
  • crosstalk when the right eye image is incident on the user's left eye or the left eye image is incident on the user's right eye, this is called crosstalk. It will be a cause to hinder.
  • FIG. 8 is a schematic diagram (top view) for explaining the principle of autostereoscopic viewing by the parallax barrier method.
  • the projection unit 120 that projects a 3D image mainly includes a video element 400 and a parallax barrier 500.
  • the image element 400 is an element that projects a stereoscopic image in which a plurality of strip-shaped images for the left eye and right eye are alternately arranged, and includes, for example, a transmissive liquid crystal element for a projector.
  • the parallax barrier 500 is a parallax optical element in which separation units that separate a stereoscopic image projected from the video element 400 into a left-eye image and a right-eye image are arranged in a grid pattern.
  • the separation part of the parallax barrier 500 includes a slit 500a.
  • FIG. 9 is a schematic diagram (front view) for explaining the outline of the parallax barrier 500.
  • the parallax barrier 500 is provided with a plurality of slits 500a in a uniform arrangement pattern.
  • the pixel array 400L for the left eye and the pixel array 400R for the right eye are alternately and uniformly provided for a plurality of pixel columns. Assigned by array pattern.
  • a parallax barrier 500 is provided in front of the video device 400 of the projection unit 120 (between the video device 400 and the user).
  • a strip-shaped left-eye image output from the pixel array 400L for the left eye of the video element 400 illustrated in FIG. 8 enters the user's left eye 20L through the slit 500a provided in the parallax barrier 500 ( (See the solid line in FIG. 8).
  • the strip-shaped right eye image output from the pixel array 400R for the right eye enters the user's right eye 20R through the slit 500a (see the dotted line in FIG. 8).
  • the image visually recognized by the left eye of the user 20 (image for the left eye) and the image visually recognized by the right eye (image for the right eye) are different images having parallax. For this reason, the user perceives the image stereoscopically by the parallax of the image.
  • the projection unit 120 can project a 3D image (light constituting the 3D image) that can be stereoscopically viewed by the user with the naked eye.
  • the following problems occur in a display device for a vehicle. That is, in the vehicle display device, the 3D image projected from the projection unit 120 is projected onto the windshield (windshield) of the vehicle, and the reflected light is visually recognized by the user. Therefore, when the windshield of the vehicle has a curved shape, the reflected light from the windshield may not reach the position of the user's eyes. This problem will be described with reference to FIG.
  • FIG. 10 is a schematic diagram (top view) for explaining the influence of the shape of the windshield glass in autostereoscopic vision by the parallax barrier method.
  • the windshield 15 is represented by a transmissive optical element that is optically equivalent thereto.
  • FIG. 10 shows a case where, for example, there is a driver's seat on the right side of the vehicle, and a 3D image is projected onto the windshield 15 on the driver's seat side.
  • the left side of the windshield 15 is close to a plane, but curves as it proceeds to the right side of the windshield 15. Therefore, when a 3D image is projected onto the windshield 15, the angle at which the 3D image is deflected differs depending on the position of the projected windshield 15.
  • some of the left-eye image and the right-eye image reflected by the windshield 15 may not enter the user's eyes (the left eye 20L and the right eye 20R). . Furthermore, as shown in FIG. 10, there is a case where crosstalk occurs in which a part of the right-eye image is incident on the left eye 20L.
  • Embodiment 1 The display device according to Embodiment 1 will be described below with reference to FIGS.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of the display device according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of the display device according to the present embodiment.
  • the display device 10 includes a detection unit 11, a projection unit 12, a control unit 13, and an acquisition unit 14.
  • the display device 10 is a so-called head-up display, and is provided in the vehicle interior as shown in FIG.
  • the projection unit 12 of the display device 10 projects an image on the windshield 15 and causes the user 20 to visually recognize the image reflected on the windshield 15.
  • the detection unit 11 includes an imaging unit (imaging device) that captures at least the face of the user 20 and a processing unit that detects the position of the eye using the captured image. That is, the detection unit 11 captures the face of the user 20 from the front and detects the position of both eyes of the user 20 using the captured image. Note that any method such as an existing face recognition technique may be used to detect the position of both eyes. The detection of the position of both eyes by the detection unit 11 is performed about 30 to 60 times per second, for example.
  • the projection unit 12 is a tablet-like image projection device, and is attached to the dashboard of the vehicle, for example, as shown in FIG.
  • the projection unit 12 can project light toward the windshield 15 and form an image (virtual image) at the position 30 using the reflection on the windshield 15. That is, when a 3D image (light constituting the 3D image) is projected from the projection unit 12, the 3D image is displayed at the position 30.
  • the image visually recognized by the left eye of the user 20 image for the left eye
  • the image visually recognized by the right eye image for the right eye
  • each object included in the 3D image is perceived at a position 30a on the near side, a position 30b on the back side, or the like according to the parallax of the object.
  • the projection of the image of the projection unit 12 is specifically performed by laser scanning using a LCOS system using a reflective liquid crystal and an LED, a DLP (registered trademark) system using a micromirror array and an LED, a MEMS mirror, and a semiconductor laser. This is realized by a method (raster scan method). Note that the 3D image projected by the projection unit 12 is an image that can be stereoscopically viewed with the naked eye, and details thereof will be described later.
  • the acquisition unit 14 shown in FIG. 1 acquires information related to the vehicle from the vehicle. More specifically, the vehicle information is vehicle speed information.
  • the acquisition unit 14 may acquire information from a device different from the display device 10 such as a smartphone or a car navigation device provided in the vehicle.
  • a device different from the display device 10 such as a smartphone or a car navigation device provided in the vehicle.
  • what kind of wired or wireless communication network may be used for acquisition of the information of the acquisition part 14.
  • the control unit 13 illustrated in FIG. 1 is a processing unit that adjusts the 3D image to be projected on the projection unit 12 according to the information acquired by the acquisition unit 14 and the detection result of the detection unit 11.
  • the control unit 13 projects an image including a navigation arrow, an image including a speedometer, and the like based on the information acquired by the acquisition unit 14.
  • the control unit 13 is specifically a processor.
  • the control part 13 may be comprised only with hardware, and may be implement
  • the control unit 13 can be realized by, for example, a microcomputer.
  • the projection unit 12 of the display device 10 according to the present embodiment will be described.
  • the projection unit 12 that projects a 3D image projects a 3D image by a parallax barrier method in the same manner as the projection unit 120 described above with reference to FIGS.
  • the projection unit 12 according to the present embodiment differs from the projection unit 120 described above in the arrangement pattern of the slits of the parallax barrier.
  • the projection unit 12 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 3 is a schematic diagram (top view) for explaining the projection unit 12 according to the present embodiment.
  • the projection unit 12 that projects a 3D image mainly includes a video element 40 and a parallax barrier 50.
  • a windshield 15 onto which a 3D image is projected from the projection unit 12 is represented by a transmissive optical element that is optically equivalent thereto.
  • the video element 40 shown in FIG. 3 is an element that projects a stereoscopic image in which a plurality of strip-shaped images for the left eye and images for the right eye are alternately arranged toward the windshield 15, for example, It is composed of a transmissive liquid crystal element for a projector.
  • the video device 40 outputs a left-eye image to a plurality of pixel columns.
  • the pixel row for eye 40L and the pixel row for right eye 40R that outputs the image for the right eye are alternately assigned.
  • the parallax barrier 50 shown in FIG. 3 is provided between the video device 40 and the windshield 15 and separates the stereoscopic image projected by the video device 40 into a left-eye image and a right-eye image.
  • the separation unit is a parallax optical element arranged in a lattice pattern.
  • the separation unit is composed of a plurality of slits 50a.
  • the stereoscopic image projected from the video element 40 described above is converted into a 3D image by the parallax barrier 50.
  • the slits 50a of the parallax barrier 50 are formed in a non-uniform arrangement pattern in which the slit interval becomes wider toward the right side of FIG.
  • the non-uniform array pattern is an array pattern corresponding to the curved surface shape of the windshield 15 whose radius of curvature decreases as it proceeds to the right side of FIG. That is, the interval between the two adjacent slits 50a is formed so as to increase as the radius of curvature at the position on the windshield 15 optically opposed thereto decreases.
  • the slits 50a are arranged in a non-uniform arrangement pattern, the influence of the deflection of the optical path of the 3D image by the windshield 15 is suppressed.
  • the image for the left eye and the image for the right eye are incident on the left eye 20L and the right eye 20R, respectively.
  • the parallax barrier 50 shown in FIG. 3 will be described in more detail with reference to FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram (front view) for explaining the outline of the arrangement pattern of the slits 50a in the parallax barrier 50 shown in FIG.
  • the plurality of slits 50a of the parallax barrier 50 have a non-uniform arrangement pattern in which the slit interval becomes wider toward the right side and the lower side in FIG. Further, in the example shown in FIG. 4, a part of the slit 50a is curved.
  • the non-uniform array pattern is an array pattern corresponding to the windshield 15 having a curved surface shape such that the radius of curvature decreases as it proceeds to the right and above as viewed from the user 20 shown in FIG.
  • the parallax barrier 50 as shown in FIG. 4 gives the light path (see the solid and dotted lines in FIG. 3) of the 3D image (the image for the left eye and the image for the right eye) by the windshield 15.
  • the effect that can be suppressed is suppressed. That is, the occurrence of crosstalk as seen in the example shown in FIG. 10 is reduced.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for displaying a 3D image in the display device 10 according to the present embodiment.
  • the data of the binocular position of the user 20 is acquired (S2).
  • the binocular position data may be obtained by assuming the binocular position of the user 20 or may be acquired by the detection unit 11 in a state where the user 20 is actually sitting on the seat of the vehicle. Good.
  • the target position of the optical path of the 3D image projected from the projection unit 12 can be determined.
  • the parallax barrier 50 As the parallax barrier 50, an optical element in which the arrangement pattern of the slits 50a is fixed may be used, or an optical element such as a liquid crystal barrier having a variable arrangement pattern may be used.
  • the arrangement pattern of the slits 50a can be automatically adjusted by the control unit 13 based on the acquired data. Furthermore, the binocular position of the user 20 can be periodically detected by the detection unit 11 and can be periodically adjusted to an arrangement pattern corresponding to the detected binocular position. Accordingly, even when the user's 20 binocular position changes due to, for example, a change in the posture of the user 20, favorable stereoscopic viewing with the naked eye of the user 20 is possible.
  • a stereoscopic image is projected from the video device 40 onto the parallax barrier 50 to form a 3D image, and the 3D image is projected from the projection unit 12 (S4).
  • the user 20 visually recognizes the 3D image projected and reflected on the windshield 15, the stereoscopic vision by the naked eye of the user 20 is attained.
  • crosstalk can be suppressed in autostereoscopic viewing.
  • the slit arrangement pattern in the parallax barrier is made non-uniform in order to reduce crosstalk.
  • crosstalk is reduced by making the slit arrangement of the parallax barrier uniform and making the arrangement pattern of the stereoscopic image projected by the video device non-uniform.
  • the display device of the present embodiment is different from the display device of the first embodiment in the parallax barrier and the video element of the projection unit, and other components are the same. Description is omitted.
  • FIG. 6 is a schematic diagram (top view) for explaining the projection unit according to the present embodiment.
  • the projection unit 12a of the present embodiment includes a parallax barrier 51, which is a parallax optical element having a uniform arrangement pattern of slits 51a, and a plurality of strip-like left-eye images and right-eye images in a stereoscopic image. Has a non-uniform image element 41.
  • a left-eye pixel column 41L that outputs a left-eye image and a right-eye pixel column 41R that outputs a right-eye image alternate. are assigned with a width in a non-uniform arrangement direction (left-right direction in FIG. 6).
  • the width of each pixel column is set so that the width in the arrangement direction of the image for the left eye and the image for the right eye becomes smaller toward the right side of the video element 41.
  • the width in the arrangement direction of the left-eye image and the right-eye image is set so as to become narrower as the curvature radius at the position where the left-eye image and the right-eye image are projected onto the windshield 15 is smaller.
  • the influence of the windshield 15 having a curved surface shape whose curvature radius decreases toward the right side on the optical path of the left-eye image and the right-eye image is suppressed, and crosstalk of the display device is reduced.
  • the left-eye image and the right-eye image of the stereoscopic image so as to correspond to the curved surface shape of the windshield 15 whose radius of curvature decreases toward the right side and the upper side when viewed from the user 20 shown in FIG. May be arranged in a non-uniform arrangement pattern.
  • at least one of the left-eye image and the right-eye image of the stereoscopic image can be curved.
  • the parallax barrier 51 provided with a plurality of slits 51a having a uniform arrangement pattern, and the image for the left eye having a non-uniform arrangement pattern corresponding to the curved shape of the windshield 15 and
  • the video element 41 that projects a stereoscopic image including a right-eye image, crosstalk is reduced.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for displaying a 3D image in the display device according to the present embodiment.
  • steps S11, S12, and S14 shown in FIG. 7 are the same as steps S1, S2, and S4 described in the first embodiment with reference to FIG. Just explain.
  • step S13 the left-eye image is obtained using the shape (curvature radius of each position) and position data of the windshield 15 acquired in step S11 and the binocular position data of the user 20 acquired in step S12. And a stereoscopic image including the right-eye image is generated.
  • the arrangement pattern of the stereoscopic image is such that the left eye image and the right eye image of the stereoscopic image are incident on the left eye 20L and the right eye 20R of the user 20, respectively. Is calculated by Then, a stereoscopic image is generated by the video element 41 based on the calculated arrangement pattern.
  • the arrangement pattern of the left-eye image and the right-eye image of the stereoscopic image may be automatically adjusted by the control unit 13 based on the binocular position data acquired by the detection unit 11. Further, the binocular position of the user 20 can be periodically detected by the detection unit 11 and can be periodically adjusted so as to generate a stereoscopic image corresponding to the detected binocular position. Accordingly, even when the user's 20 binocular position changes due to, for example, a change in the posture of the user 20, favorable stereoscopic viewing with the naked eye of the user 20 is possible.
  • a parallax barrier is used as the parallax optical element, but other parallax optical elements may be used.
  • the arrangement pattern of lenses for separating the left-eye image and the right-eye image may be nonuniform.
  • the arrangement pattern is calculated according to the viewpoint position of the user, but the arrangement pattern is a fixed pattern according to the shape of the windshield, and the arrangement pattern is changed by moving the viewpoint position. You may translate. Thereby, there are effects such as reducing the amount of calculation during operation, suppressing power consumption, suppressing heat generation, and being able to be configured at low cost using a cheaper arithmetic element.
  • the arrangement pattern of one of the parallax optical element and the stereoscopic image is made non-uniform, but both may be made non-uniform. Thereby, the nonuniformity of each array pattern can be reduced.
  • the curved surface shape of the windshield glass is not limited thereto.
  • the display device according to each of the above embodiments may be provided in a transportation device other than a vehicle (for example, an airplane, a ship, etc.).
  • each component may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component.
  • Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the display device has been described based on the embodiment, but the present disclosure is not limited to this embodiment. Unless it deviates from the gist of the present disclosure, various modifications conceived by those skilled in the art have been made in this embodiment, and forms constructed by combining components in different embodiments are also within the scope of one or more aspects. May be included.
  • another processing unit may execute a process executed by a specific processing unit.
  • the order of the plurality of processes may be changed, and the plurality of processes may be executed in parallel.
  • the display device includes the video element and the parallax optical element.
  • the video element projects a stereoscopic image in which a plurality of strip-shaped images for the left eye and images for the right eye are alternately arranged in the first arrangement pattern toward the windshield.
  • the parallax optical element is provided between the video element and the windshield, and a plurality of separation units that separate the stereoscopic image into the left-eye image and the right-eye image are arranged in a lattice pattern in a second arrangement pattern. It is arranged and configured. At least one of the first arrangement pattern and the second arrangement pattern is a non-uniform arrangement pattern corresponding to the curved shape of the windshield.
  • the radius of curvature of the windshield may be different depending on the position where the stereoscopic image is projected.
  • the interval between two adjacent separation portions may be wider as the radius of curvature at the position on the windshield optically facing the two adjacent separation portions is smaller.
  • the width in the arrangement direction of the left-eye image and the right-eye image may be narrower as the curvature radius at the position where the left-eye image and the right-eye image are projected on the windshield is smaller.
  • At least one of the plurality of separation portions may be curved.
  • At least one of the left-eye image and the right-eye image may be curved.
  • the separation unit may be either a slit or a lens.
  • the image processing apparatus further includes a detection unit that detects positions of the left eye and the right eye of the user, and changes at least one of the first arrangement pattern and the second arrangement pattern based on the position detected by the detection unit. Also good.
  • these general or specific aspects may be realized by a system, an apparatus, an integrated circuit, a computer program, or a recording medium.
  • these general or specific aspects may be realized by any combination of a system, an apparatus, an integrated circuit, a computer program, and a recording medium.
  • the present disclosure is useful as a head-up display for a vehicle.

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Abstract

　表示装置は、映像素子と、視差光学素子とを有する。映像素子は、複数の短冊状の左眼用画像及び右眼用画像が交互に第１の配列パターンで配列された立体視用画像を風防ガラスに向けて投射する。視差光学素子は、映像素子と風防ガラスとの間に設けられ、立体視用画像を、左眼用画像と右眼用画像とに分離する複数の分離部が格子状に第２の配列パターンで配列されて構成されている。第１の配列パターン及び第２の配列パターンの少なくとも一方は、風防ガラスの曲面形状に対応する不均一な配列パターンである。

Description

表示装置
　本開示は、表示装置に関し、特に、車両用の表示装置に関する。
　車両用の表示装置として、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が知られている（例えば特許文献１参照）。ヘッドアップディスプレイでは、例えば、車両の状態を示すオブジェクト（例えば、スピードメータ）や、車両をナビゲートするためのオブジェクトが表示される。
特開２０１１－０９００７６号公報
　本開示は、裸眼立体視においてクロストークを抑制することができる表示装置を提供する。
　本開示の一態様に係る表示装置は、映像素子と、視差光学素子とを有する。映像素子は、複数の短冊状の左眼用画像及び右眼用画像が交互に第１の配列パターンで配列された立体視用画像を風防ガラスに向けて投射する。視差光学素子は、映像素子と風防ガラスとの間に設けられ、立体視用画像を、左眼用画像と右眼用画像とに分離する複数の分離部が格子状に第２の配列パターンで配列されて構成されている。第１の配列パターン及び第２の配列パターンの少なくとも一方は、風防ガラスの曲面形状に対応する不均一な配列パターンである。
　以上の構成により、本開示の表示装置は、裸眼立体視においてクロストークを抑制することができる。
図１は、実施の形態１に係る表示装置の機能構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１に係る表示装置の構成を示す模式図である。 図３は、実施の形態１に係る投射部を説明するための模式図である。 図４は、視差バリアにおけるスリットの配列パターンの概要を説明するための模式図である。 図５は、実施の形態１に係る表示装置において、３Ｄ画像を表示する手順を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態２に係る投射部を説明するための模式図である。 図７は、実施の形態２に係る表示装置において、３Ｄ画像を表示する手順を示すフローチャートである。 図８は、視差バリア方式による裸眼立体視の原理を説明するための模式図である。 図９は、視差バリアの概要を説明するための模式図である。 図１０は、視差バリア方式による裸眼立体視における風防ガラスの形状による影響を説明するための模式図である。
　従来、裸眼立体視用の表示装置が知られている。裸眼立体視用の表示装置においては、互いに異なる左眼用画像及び右眼用画像が投射される。このような裸眼立体視用の表示装置において、右眼用画像がユーザの左眼に、又は、左眼用画像がユーザの右眼に入射されることは、クロストークと呼ばれ、裸眼立体視を妨げる一因となる。
　ユーザが裸眼で立体視可能な３Ｄ画像の投射方法について図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、視差バリア方式による裸眼立体視の原理を説明するための模式図（上面図）である。３Ｄ画像を投射する投射部１２０は、主に、映像素子４００及び視差バリア５００を有する。
　映像素子４００は、複数の短冊状の左眼用画像及び右眼用画像が交互に配列された立体視用画像を投射する素子であって、例えば、プロジェクタ用の透過型液晶素子などから構成される。
　視差バリア５００は、映像素子４００から投射された立体視用画像を左眼用画像と右眼用画像とに分離する分離部が格子状に配列された視差光学素子である。視差バリア５００の分離部は、スリット５００ａから構成される。
　図９は、視差バリア５００の概要を説明するための模式図（正面図）である。視差バリア５００には、複数のスリット５００ａが均一な配列パターンで設けられている。視差バリア方式では、図８に示される投射部１２０の映像素子４００において、複数の画素の列に対して、左眼用の画素列４００Ｌと右眼用の画素列４００Ｒとが交互に、均一な配列パターンで割り当てられる。
　また、図８に示されるように、投射部１２０の映像素子４００の前（映像素子４００とユーザとの間）に、視差バリア５００が設けられる。
　図８に示される映像素子４００の左眼用の画素列４００Ｌから出力される短冊状の左眼用画像は、視差バリア５００に設けられたスリット５００ａを通ってユーザの左眼２０Ｌに入射する（図８の実線参照）。同様に、右眼用の画素列４００Ｒから出力される短冊状の右眼用画像は、スリット５００ａを通ってユーザの右眼２０Ｒに入射する（図８の点線参照）。ここで、ユーザ２０の左眼によって視認される画像（左眼用画像）と、右眼によって視認される画像（右眼用画像）とは、視差を有する互いに異なる画像である。このため、当該画像の視差により、当該画像はユーザによって、立体的に知覚される。
　以上のように、投射部１２０は、ユーザが裸眼で立体視可能な３Ｄ画像（３Ｄ画像を構成する光）を投射することができる。
　しかしながら、車両用の表示装置においては、以下のような問題が生じることが見出された。すなわち、車両用の表示装置においては、投射部１２０から投射される３Ｄ画像は、車両の風防ガラス（フロントガラス）に投射されて、その反射光がユーザに視認される。そのため、車両の風防ガラスが曲面形状を有する場合には、風防ガラスによる反射光が、ユーザの眼の位置に到達しないことがある。この問題について図１０を用いて説明する。
　図１０は、視差バリア方式による裸眼立体視における風防ガラスの形状による影響を説明するための模式図（上面図）である。図１０においては、風防ガラス１５を、それと光学的に等価な透過型の光学素子によって表現している。図１０は、例えば、車両の右側に運転席があり、運転席側の風防ガラス１５に３Ｄ画像を投射する場合を示している。この場合、風防ガラス１５の左側は平面に近いが、風防ガラス１５の右側に進むにしたがって湾曲する。したがって、３Ｄ画像が風防ガラス１５に投射された場合に、当該３Ｄ画像が偏向される角度が、投射される風防ガラス１５の位置に応じて異なる。
　これにより、図１０に示されるように、風防ガラス１５によって反射された左眼用画像及び右眼用画像の一部が、ユーザの眼（左眼２０Ｌ及び右眼２０Ｒ）に入射されない場合がある。さらに、図１０に示されるように、右眼用画像の一部が左眼２０Ｌに入射されるクロストークが発生する場合もある。
　以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
　なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　（実施の形態１）
　以下、実施の形態１に係る表示装置について、図１～図５を参照しながら説明する。
　［１－１．表示装置の構成］
　まず、本実施の形態に係る表示装置の構成について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態に係る表示装置の機能構成を示すブロック図である。図２は、本実施の形態に係る表示装置の構成を示す模式図である。
　図１に示されるように、表示装置１０は、検出部１１と、投射部１２と、制御部１３と取得部１４とを有する。表示装置１０は、いわゆるヘッドアップディスプレイであり、図２に示されるように車室内に設けられる。表示装置１０の投射部１２は、風防ガラス１５に画像を投射し、風防ガラス１５において反射された画像をユーザ２０に視認させる。
　図１及び図２に示される検出部１１は、ユーザ２０の両眼の位置を検出する。検出部１１は、具体的には、例えば、少なくともユーザ２０の顔面を撮影する撮像部（撮像装置）と、撮影された画像を用いて眼の位置を検出する処理部とからなる。つまり、検出部１１は、ユーザ２０の顔面を正面から撮影するとともに、撮影した画像を用いてユーザ２０の両眼の位置を検出する。なお、両眼の位置の検出には、既存の顔認識技術など、どのような方法が用いられてもよい。また、検出部１１による両眼の位置の検出は、例えば、１秒間に３０～６０回程度行われる。
　図１及び図２に示される投射部１２は、ユーザ２０が裸眼で立体視可能な３Ｄ画像を投射することができる画像投射装置である。投射部１２は、本実施の形態では、タブレット状の画像投射装置であり、例えば、図２に示されるように車両のダッシュボードに取り付けられる。
　投射部１２は、風防ガラス１５に向けて光を投射し、風防ガラス１５における反射を利用して位置３０に画像（虚像）を結像させることができる。つまり、投射部１２から３Ｄ画像（３Ｄ画像を構成する光）が投射される場合、３Ｄ画像は位置３０に表示される。ここで、ユーザ２０の左眼によって視認される画像（左眼用画像）と、右眼によって視認される画像（右眼用画像）とは、視差を有する互いに異なる画像である。このため、当該３Ｄ画像に含まれる各オブジェクトは、当該オブジェクトの視差に応じて、手前側の位置３０ａや、奥側の位置３０ｂなどに知覚される。
　投射部１２の画像の投射は、具体的には、反射型液晶及びＬＥＤを使用したＬＣＯＳ方式、マイクロミラーアレイ及びＬＥＤを使用したＤＬＰ（登録商標）方式、ＭＥＭＳミラー及び半導体レーザを使用したレーザ走査方式（ラスタースキャン方式）などによって実現される。なお、投射部１２が投射する３Ｄ画像は、裸眼で立体視可能な画像であり、これについての詳細は後述する。
　図１に示される取得部１４は、車両から当該車両に関する情報を取得する。車両に関する情報は、具体的には、車速情報などである。なお、取得部１４は、スマートフォンや、車両内に設けられたカーナビゲーション装置など、表示装置１０とは異なる装置から情報を取得してもよい。なお、取得部１４の情報の取得には、有線又は無線のどのような通信ネットワーク（又は、通信インターフェース）が用いられてもよい。
　図１に示される制御部１３は、取得部１４が取得した情報、及び、検出部１１の検出結果に応じて投射部１２に投射させる３Ｄ画像を調整する処理部である。制御部１３は、例えば、取得部１４が取得した情報に基づいて、ナビゲーション用の矢印を含む画像や、スピードメータを含む画像などを投射させる。
　制御部１３は、具体的には、プロセッサである。なお、制御部１３は、ハードウェアのみで構成されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現されてもよい。制御部１３は、例えば、マイコンなどでも実現できる。
　［１－２．投射部の構成］
　次に、本実施の形態に係る表示装置１０の投射部１２について説明する。本実施の形態に係る表示装置１０において、３Ｄ画像を投射する投射部１２は、図８～１０を用いて上述した投射部１２０と同様に視差バリア方式で３Ｄ画像を投射する。しかしながら、本実施の形態に係る投射部１２は、視差バリアのスリットの配列パターンにおいて、上述した投射部１２０と異なる。以下、図３及び図４を参照しながら、本実施の形態に係る投射部１２について説明する。
　図３は、本実施の形態に係る投射部１２を説明するための模式図（上面図）である。３Ｄ画像を投射する投射部１２は、主に、映像素子４０及び視差バリア５０を有する。また、図３においては、投射部１２から３Ｄ画像が投射される風防ガラス１５が、それと光学的に等価な透過型の光学素子によって表されている。
　図３に示される映像素子４０は、複数の短冊状の左眼用画像及び右眼用画像が交互に配列された立体視用画像を風防ガラス１５に向けて投射する素子であって、例えば、プロジェクタ用の透過型液晶素子などから構成される。図３に示されるように、本実施の形態においては、図８を用いて上述した映像素子４００と同様に、映像素子４０において、複数の画素列に対して、左眼用画像を出力する左眼用の画素列４０Ｌと右眼用画像を出力する右眼用の画素列４０Ｒとが交互に割り当てられる。
　図３に示される視差バリア５０は、映像素子４０と風防ガラス１５との間に設けられ、映像素子４０が投射する立体視用画像を、左眼用画像と右眼用画像とに分離する複数の分離部が格子状に配列された視差光学素子である。本実施の形態においては、当該分離部は、複数のスリット５０ａから構成される。上述した映像素子４０から投射された立体視用画像が、視差バリア５０によって、３Ｄ画像とされる。
　本実施の形態の視差バリア５０のスリット５０ａは、図３の右側に進むほどスリット間隔が広くなるような、不均一な配列パターンで形成されている。当該不均一な配列パターンは、図３の右側に進むほど曲率半径が小さくなる風防ガラス１５の曲面形状に対応する配列パターンである。すなわち、隣り合う二つのスリット５０ａの間隔は、それと光学的に対向する風防ガラス１５上の位置における曲率半径が小さいほど広くなるように形成されている。
　以上のようにスリット５０ａが不均一な配列パターンで配列されることにより、風防ガラス１５による３Ｄ画像の光路の偏向による影響が抑制される。これにより、図３に示されるように、左眼用画像及び右眼用画像が、それぞれ、左眼２０Ｌ及び右眼２０Ｒに入射される。図３に示される視差バリア５０について、図４を用いて更に詳細に説明する。
　図４は、図３に示される視差バリア５０におけるスリット５０ａの配列パターンの概要を説明するための模式図（正面図）である。
　図４に示される例では、視差バリア５０の複数のスリット５０ａは、図４の右側及び下側に進むほど、スリット間隔が広くなるような、不均一な配列パターンを有する。また、図４に示される例では、スリット５０ａの一部が湾曲している。当該不均一な配列パターンは、図２に示されるユーザ２０から見て右側及び上側に進むほど曲率半径が小さくなるような曲面形状を有する風防ガラス１５に対応する配列パターンである。
　図４に示されるような視差バリア５０により、図３に示されるように、風防ガラス１５によって３Ｄ画像（左眼用画像及び右眼用画像）の光路（図３の実線及び点線参照）に与えられる影響が抑制される。すなわち、図１０に示される例で見られたようなクロストークの発生が軽減される。
　［１－３．表示方法］
　次に、本実施の形態に係る表示装置１０における３Ｄ画像の表示方法について、図５を用いて説明する。
　図５は、本実施の形態に係る表示装置１０において、３Ｄ画像を表示する手順を示すフローチャートである。
　まず、表示装置１０の投射部１２から３Ｄ画像が投射される風防ガラス１５の、形状（各位置の曲率半径など）、及び、投射部１２に対する相対位置のデータが取得される（Ｓ１）。これにより、投射部１２から風防ガラス１５に投射される画像の光路を、光線追跡により正確に算出することができる。
　次に、ユーザ２０の両眼位置のデータが取得される（Ｓ２）。ここで、当該両眼位置のデータは、想定されるユーザ２０の両眼位置を取得してもよいし、実際にユーザ２０が車両の座席に座った状態で、検出部１１によって取得してもよい。当該データにより、投射部１２から投射される３Ｄ画像の光路の目的位置を定めることができる。
　次に、以上で取得されたデータを用いて、映像素子４０の左眼用画像及び右眼用画像が、それぞれ、ユーザ２０の左眼２０Ｌ及び右眼２０Ｒに入射されるように、光線追跡を行う。これにより、視差バリア５０のスリット５０ａの配列パターンが算出される。そして、当該配列パターンを有する視差バリア５０が形成される（Ｓ３）。視差バリア５０としては、スリット５０ａの配列パターンが固定された光学素子が用いられてもよいし、配列パターンが可変の液晶バリアなどの光学素子が用いられてもよい。配列パターンが可変の視差バリア５０を用いる場合には、取得されたデータに基づいて、制御部１３によって、自動的にスリット５０ａの配列パターンを調整することができる。さらに、ユーザ２０の両眼位置を検出部１１によって定期的に検出し、検出された両眼位置に応じた配列パターンに定期的に調整することもできる。これにより、ユーザ２０の姿勢が変化するなどして、ユーザ２０の両眼位置が変動する場合にも、ユーザ２０の裸眼による良好な立体視を可能とする。
　以上のように、視差バリア５０が形成された後、映像素子４０から視差バリア５０に立体視用画像が投射されて３Ｄ画像とされ、当該３Ｄ画像が投射部１２から投射される（Ｓ４）。そして、風防ガラス１５に投射されて反射した３Ｄ画像をユーザ２０が視認することによって、ユーザ２０の裸眼による立体視が可能となる。
　以上に述べた本実施の形態の表示方法によれば、裸眼立体視においてクロストークを抑制することができる。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２に係る表示装置について説明する。実施の形態１に係る表示装置においては、クロストークを軽減するために、視差バリアにおけるスリットの配列パターンを不均一とした。本実施の形態においては、視差バリアのスリット配列は均一として、映像素子が投射する立体視用画像の配列パターンを不均一とすることで、クロストークを軽減する。
　本実施の形態の表示装置は、上記実施の形態１の表示装置と、投射部の視差バリア及び映像素子において相違し、その他の構成要素は同一であるため、投射部以外の構成要素については、説明を省略する。
　［２－１．投射部の構成］
　図６は、本実施の形態に係る投射部を説明するための模式図（上面図）である。本実施の形態の投射部１２ａは、スリット５１ａの配列パターンが均一な視差光学素子である視差バリア５１と、立体視用画像における複数の短冊状の左眼用画像及び右眼用画像の配列パターンが不均一な映像素子４１とを有する。
　図６に示される映像素子４１において、複数の画素列に対して、左眼用画像を出力する左眼用の画素列４１Ｌと右眼用画像を出力する右眼用の画素列４１Ｒとが交互に不均一な配列方向（図６の左右方向）における幅で割り当てられる。ここでは、図６において、映像素子４１の右側に進むほど、左眼用画像及び右眼用画像の配列方向の幅が小さくなるように各画素列の幅が設定されている。すなわち、左眼用画像及び右眼用画像の配列方向における幅が、左眼用画像及び右眼用画像が風防ガラス１５に投射される位置における曲率半径が小さいほど狭くなるように設定されている。これにより、右側に進むほど曲率半径が小さくなる曲面形状を有する風防ガラス１５の、左眼用画像及び右目用画像の光路に対する影響が抑制されて、表示装置のクロストークが軽減される。
　さらに、図２に示されるユーザ２０から見て右側及び上側に進むほど曲率半径が小さくなるような風防ガラス１５の曲面形状に対応するように、立体視画像の左眼用画像及び右眼用画像が、不均一な配列パターンで配列されてもよい。この場合、立体視画像の左眼用画像及び右眼用画像の少なくとも一つは、湾曲し得る。
　以上のように、投射部１２ａにおいて、均一な配列パターンを有する複数のスリット５１ａを設けられた視差バリア５１と、風防ガラス１５の曲面形状に対応する不均一な配列パターンを有する左眼用画像及び右眼用画像からなる立体視用画像を投射する映像素子４１とを用いることにより、クロストークが軽減される。
　［２－２．表示方法］
　次に、本実施の形態に係る表示装置における３Ｄ画像の表示方法について、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態に係る表示装置において、３Ｄ画像を表示する手順を示すフローチャートである。
　ここで、図７に示される工程Ｓ１１、Ｓ１２及びＳ１４は、それぞれ、上記実施の形態１で図５を用いて説明した工程Ｓ１、Ｓ２及びＳ４と同様であるため、説明を省略し、工程Ｓ１３だけを説明する。
　工程Ｓ１３において、工程Ｓ１１で取得された風防ガラス１５の形状（各位置の曲率半径など）及び位置データと、工程Ｓ１２で取得されたユーザ２０の両眼位置データとを用いて、左眼用画像及び右眼用画像からなる立体視用画像を生成する。ここで、当該立体視用画像の配列パターンは、立体視用画像の左眼用画像及び右眼用画像が、それぞれ、ユーザ２０の左眼２０Ｌ及び右眼２０Ｒに入射されるように、光線追跡により算出される。そして、算出された配列パターンに基づいて、映像素子４１によって立体視用画像を生成させる。立体視用画像の左眼用画像及び右眼用画像の配列パターンは、検出部１１によって取得された両眼位置データに基づいて、制御部１３によって自動的に調整されてもよい。さらに、ユーザ２０の両眼位置を検出部１１によって定期的に検出し、検出された両眼位置に応じた立体視用画像を生成するように定期的に調整することもできる。これにより、ユーザ２０の姿勢が変化するなどして、ユーザ２０の両眼位置が変動する場合にも、ユーザ２０の裸眼による良好な立体視を可能とする。
　（その他の実施の形態）
　以上のように、本開示の例示として、実施の形態１及び実施の形態２を説明した。しかしながら、本開示は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記各実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
　例えば、上記各実施の形態においては、視差光学素子として、視差バリアを用いたが、他の視差光学素子を用いてもよい。例えば、他の視差光学素子として、レンチキュラーレンズを用いる場合には、左眼用画像と右眼用画像とを分離するレンズの配列パターンを不均一としてもよい。
　また、上記各実施例では、ユーザの視点位置に応じて配列パターンを計算する例を示したが、配列パターンは風防ガラスの形状に応じて固定パターンとし、視点位置の移動によって、上記配列パターンを平行移動してもよい。これにより、動作時の計算量を軽減し、消費電力を抑制する、発熱を抑制する、より安価な演算素子を用いて安価に構成できる、などの効果がある。
　また、上記各実施の形態においては、視差光学素子及び立体視用画像のいずれか一方の配列パターンを不均一としたが、両方を不均一としてもよい。これにより、各配列パターンの不均一度を小さくすることができる。
　また、上記各実施の形態においては、ユーザから見て右側に進むほど曲率半径が小さくなる曲面形状を有する風防ガラスを用いる例を示したが、風防ガラスが有する曲面形状はこれに限られない。例えば、ユーザから見て左側に進むほど曲率半径が小さくなる曲面形状を有する風防ガラスなど、任意の曲面形状を有する風防ガラスに対して、クロストークを軽減し得る表示装置を実現することができる。
　また、上記各実施の形態に係る表示装置は、車両以外の輸送用機器（例えば、飛行機、船舶など）に設けられてもよい。
　また、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
　以上、一つ又は複数の態様に係る表示装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
　例えば、上記各実施の形態において、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。
　以上のように、本開示の一態様に係る表示装置は、映像素子と、視差光学素子とを有する。映像素子は、複数の短冊状の左眼用画像及び右眼用画像が交互に第１の配列パターンで配列された立体視用画像を風防ガラスに向けて投射する。視差光学素子は、映像素子と風防ガラスとの間に設けられ、立体視用画像を、左眼用画像と右眼用画像とに分離する複数の分離部が格子状に第２の配列パターンで配列されて構成されている。第１の配列パターン及び第２の配列パターンの少なくとも一方は、風防ガラスの曲面形状に対応する不均一な配列パターンである。
　また、風防ガラスの曲率半径は、立体視用画像が投射される位置によって異なってもよい。
　また、複数の分離部のうち、隣り合う二つの分離部の間隔は、隣り合う二つの分離部と光学的に対向する風防ガラス上の位置における曲率半径が小さいほど広くてもよい。
　また、左眼用画像及び右眼用画像の配列方向における幅は、左眼用画像及び右眼用画像が風防ガラスに投射される位置における曲率半径が小さいほど狭くてもよい。
　また、複数の分離部の少なくとも一つは湾曲していてもよい。
　また、左眼用画像及び右眼用画像の少なくとも一つは湾曲していてもよい。
　また、分離部は、スリット又はレンズのいずれか一方であってもよい。
　また、ユーザの左眼及び右眼の位置を検出する検出部をさらに有し、検出部によって検出された位置に基づいて、第１の配列パターン及び第２の配列パターンの少なくとも一方を変更してもよい。
　なお、これらの全般的又は具体的な態様は、システム、装置、集積回路、又はコンピュータプログラム又は記録媒体で実現されてもよい。また、これらの全般的又は具体的な態様は、システム、装置、集積回路、及びコンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　本開示は、車両用のヘッドアップディスプレイとして有用である。
１０　　表示装置
１１　　検出部
１２，１２ａ，１２０　　投射部
１３　　制御部
１４　　取得部
１５　　風防ガラス
２０　　ユーザ
２０Ｌ　　左眼
２０Ｒ　　右眼
３０，３０ａ，３０ｂ　　位置
４０，４１，４００　　映像素子
４０Ｌ，４１Ｌ，４００Ｌ　　左眼用の画素列
４０Ｒ，４１Ｒ，４００Ｒ　　右眼用の画素列
５０，５１，５００　　視差バリア
５０ａ，５１ａ，５００ａ　　スリット

Claims (8)

  1. 複数の短冊状の左眼用画像及び右眼用画像が交互に第１の配列パターンで配列された立体視用画像を風防ガラスに向けて投射する映像素子と、
    前記映像素子と前記風防ガラスとの間に設けられ、前記立体視用画像を、前記左眼用画像と前記右眼用画像とに分離する複数の分離部が格子状に第２の配列パターンで配列されて構成された視差光学素子と、を備え、
    前記第１の配列パターン及び前記第２の配列パターンの少なくとも一方は、前記風防ガラスの曲面形状に対応する不均一な配列パターンである、
    表示装置。
  2. 前記風防ガラスの曲率半径は、前記立体視用画像が投射される位置によって異なる、
    請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記複数の分離部のうち、隣り合う二つの分離部の間隔は、前記隣り合う二つの分離部と光学的に対向する前記風防ガラス上の位置における曲率半径が小さいほど広い、
    　請求項１又は２に記載の表示装置。
  4. 前記左眼用画像及び前記右眼用画像の配列方向における幅は、前記左眼用画像及び前記右眼用画像が前記風防ガラスに投射される位置における曲率半径が小さいほど狭い、
    請求項１～３のいずれか一項に記載の表示装置。
  5. 前記複数の分離部の少なくとも一つは湾曲している、
    請求項１～４のいずれか一項に記載の表示装置。
  6. 前記左眼用画像及び前記右眼用画像の少なくとも一つは湾曲している、
    請求項１～５のいずれか一項に記載の表示装置。
  7. 前記分離部は、スリット又はレンズのいずれか一方である、
    請求項１～６のいずれか一項に記載の表示装置。
  8. ユーザの左眼及び右眼の位置を検出する検出部をさらに備え、
    前記検出部によって検出された前記位置に基づいて、前記第１の配列パターン及び前記第２の配列パターンの少なくとも一方を変更する、
    請求項１～７のいずれか一項に記載の表示装置。
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