WO2016152637A1 - 画像表示装置 - Google Patents

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寿明 本木
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アルプス電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an image display device such as a head-up display.
  • a head-up display in which a holographic optical element is used to project a display image onto a vehicle window shield so that a driver can visually recognize a virtual image of the display image.
  • the luminance K1 of the virtual image visually recognized by the driver is uniform.
  • the luminance K2 of the virtual image visually recognized by the driver increases toward the right.
  • the luminance K3 of the virtual image visually recognized by the driver increases as it goes to the left.
  • Patent Document 1 relates to a head-up display, and integrates a display device and a light reflection portion that reflects light emitted from the display device, and adjusts the angle of the light reflection portion so that the driver can visually recognize the region.
  • a configuration including an angle adjusting mechanism for diffracting light is disclosed.
  • the angle of the light reflecting portion using the hologram element can be changed based on a change in the driver's line-of-sight position, and the diffracted light can be diffracted to the driver's visual recognition position. Regardless of the posture or physique, the display brightness and color tone can be kept constant.
  • Patent Document 1 since the display brightness and color tone are adjusted by a mechanical mechanism, the drive control of the mechanism is complicated and there is a disadvantage that the mechanical life must be taken into account. .
  • Patent Document 1 when used in a vehicle, it is necessary to project a virtual image onto a front window having a curvature. Therefore, when the projection angle of the virtual image is changed by a mechanical mechanism, the projected virtual image is distorted. There is a disadvantage.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to eliminate the need for drive control of a mechanical mechanism for adjusting display luminance and color tone, and is excellent in durability and suitable for the user's condition.
  • An object of the present invention is to provide an image display device capable of displaying an accurate image.
  • An image display apparatus includes a user state detection unit that detects a user state, and parameters for adjusting original image information prepared in advance based on the user state detected by the user state detection unit.
  • the display brightness and color tone of an image are adjusted without using a mechanical mechanism by detecting the state of the user and adjusting the original image information based on parameters set based on the detection result.
  • various adjustments of the image can be made. Thereby, a high-quality image suitable for the user's condition can be provided.
  • the image forming unit generates hologram diffracted light by phase-modulating the light based on the image information generated by the image information generating unit.
  • hologram diffraction in which the display brightness and color tone are adjusted without using a mechanical mechanism by detecting the state of the user and adjusting the original image information based on parameters set based on the detection result.
  • Light can be obtained and a virtual image can be displayed by the obtained hologram diffraction light.
  • the parameter sets at least one of the shape, brightness, number of used pixels, and gradation indicated by the original image information.
  • various attributes of the original image information are adjusted by adjusting the original image information with parameters that set at least one of the shape, brightness, number of used pixels, and gradation of the image indicated by the original image information.
  • parameters that set at least one of the shape, brightness, number of used pixels, and gradation of the image indicated by the original image information.
  • the parameter setting unit sets the parameter for each of a plurality of image blocks defined in the image
  • the image information generation unit uses the parameter setting unit to The original image information is adjusted based on the parameters set for each image block.
  • the image forming unit modulates the light based on the image information generated by the image information generating unit, and the image is displayed at different timing for each of the plurality of image blocks. Is to modulate.
  • This configuration makes it possible to adjust image quality by setting parameters for each image block that displays images at different timings.
  • the parameter setting unit sets the parameter different from the previous one when the image quality evaluation value of the image generated by the image forming unit does not satisfy a predetermined standard. is there.
  • the image quality evaluation value is a value obtained from at least one of red luminance, green luminance, and blue luminance in the image.
  • an image display apparatus that does not require drive control of a mechanical mechanism for adjusting display brightness and color tone, and has excellent durability and can display a highly accurate image.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of an image display device 1 according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the table memorize
  • the image display device 1 is a head-up display and provides an appropriate image according to the state of the driver (user).
  • the image display device 1 is used by being mounted on a vehicle (moving body). As shown in FIG. 1, the image display device 1 includes a parameter memory 11, a driver state detection unit 12, a parameter setting unit 13, an image memory 14, an image information generation unit 15, a light emission control unit 16, The light emitting unit 17, the image forming unit 18, the Fourier transform lens 19, the light receiving unit 20, the light diffusing unit 21, and the light reflecting unit 22 are included.
  • the parameter memory 11 stores a parameter selection table shown in FIG. As shown in FIG. 2B, the parameter selection table stores parameters for setting the image shape k2, the luminance k3, the number of used pixels k4, and the gradation k5, which are associated with the face position information k1. Yes.
  • the parameters for setting the shape of the image are parameters for setting the rotation k21, the direction k22, and the distortion k23.
  • the parameters for setting the image luminance k3 are parameters for setting the image block k31 to be changed, the luminance increase rate k32, and the APC luminance k33.
  • the parameter table is determined by adjusting the image quality while changing the parameters, for example, by actual measurement in advance.
  • the driver state detection unit 12 detects the position of the driver's face and outputs position information indicating the detected face position to the parameter setting unit 13.
  • the driver state detection unit 12 detects the position of the driver's face by analyzing an image obtained by photographing the driver with a camera, for example.
  • the face position information k1 is the position k11 on the x axis, the position k12 on the y axis, and the z axis in the x, y, and z axes of the three-axis orthogonal coordinate system. This is face position information specified by the upper position k13.
  • the driver state detection unit 12 may identify the movement of the driver's eyeball and detect the line-of-sight direction.
  • the parameter setting unit 13 refers to the parameter selection table stored in the parameter memory 11 and sets the parameter associated with the position of the position information input from the driver state detection unit 12 for each of a plurality of image blocks. Select and set.
  • the parameter setting unit 13 obtains an image quality evaluation value of the image quality to be displayed based on the signal input from the light receiving unit 20.
  • the parameter setting unit 13 refers to the parameter selection table stored in the parameter memory 11 when the obtained image quality evaluation value does not satisfy the predetermined standard, and sets the position information position input from the driver state detection unit 12.
  • a parameter different from the previously set parameter is selected and set for each of a plurality of image blocks.
  • the image to be displayed is composed of a plurality of image blocks 0, 1, and 2 having different display positions defined in the image.
  • the parameter setting unit 13 outputs the set parameters to the image information generation unit 15.
  • the image memory 14 prepares and stores the original image information of the display image in advance.
  • the original image information is, for example, JPEG (Joint Photographic Experts Group) image information.
  • the image information generation unit 15 reads the original image information stored in the image memory 14, and uses the parameters set for each of the plurality of image blocks input from the parameter setting unit 13 to read the read original image information for each image block.
  • the image information of the image to be displayed is generated.
  • the image information generation unit 15 outputs the generated image information to the image forming unit 18.
  • the adjustment is performed for the shape, brightness, number of used pixels, and gradation R / G / B defined in the parameters.
  • the light emission control unit 16 feedback-controls the output of the light emitting unit 17 based on the signal according to the light intensity input from the light receiving unit 20 so that the light intensity becomes the specified light intensity.
  • the light emitting unit 17 that is a light source includes, for example, three laser diodes (LD) of R (red), G (green), and B (blue) for displaying a virtual image.
  • the light emitting unit 17 irradiates the image forming unit 18 with light from each laser.
  • the light output of the laser of the light emitting unit 17 is controlled by the light emission control unit 16. Note that the number of lasers is not particularly limited.
  • the image forming unit 18 generates hologram diffracted light by phase-modulating the light incident from the light emitting unit 17 based on the image information input from the image information generating unit 15.
  • the image forming unit 18 irradiates the Fourier transform lens 19 with the generated hologram diffracted light.
  • a series of flows from the image information generation unit 15 to the image forming unit 18 is supplied at different timings in which a plurality of image blocks are consecutive.
  • the image forming unit 18 modulates the image blocks at different timings for each of the plurality of image blocks to obtain hologram diffracted light, and irradiates the Fourier transform lens 19 with the hologram diffraction light.
  • the image forming unit 18 becomes an image display screen.
  • the image forming unit 18 is, for example, LCOS (Liquid Crystal Crystal on Silicon).
  • the LCOS is generally provided with MOS transistors and pixel electrodes in a matrix on a silicon CMOS substrate, and an optically transparent common electrode is provided on the pixel electrode facing surface of the substrate disposed opposite to the CMOS substrate.
  • a reflective liquid crystal display element comprising a liquid crystal layer provided and sealed between these two substrates.
  • the image forming unit 18 may use a transmissive LCD or the like instead of the LCOS.
  • the Fourier transform lens 19 Fourier transforms the hologram diffracted light from the image forming unit 18 to form an image on the light diffusion unit 21.
  • the light receiving unit 20 is a photodiode (PD), is provided around the light diffusing unit 21, and is irradiated with a luminance adjustment image corresponding to the luminance adjustment image information included in the image information generated by the image information generation unit 15. It is provided at the position.
  • the light receiving unit 20 outputs a signal corresponding to the received light intensity to the light emission control unit 16.
  • the light diffusing unit 21 diffuses the hologram diffracted light incident via the Fourier transform lens 19.
  • the light diffusing unit 17 has, for example, a disk-like transmissive optical component (optical element). Among the optical components, when light passes through an optical surface crossing the optical path, an optical path difference (phase difference) of about ⁇ / 2 occurs depending on the location. The optical component is driven to rotate about an axis substantially parallel to the optical axis. The light diffusing unit 17 suppresses spectral coherence of light that is visually recognized and causes image quality degradation.
  • the light reflecting section 22 is composed of a magnifying mirror, and projects the light diffused from the light diffusing section 21 on the window shield glass after performing magnifying and distortion correction.
  • the window shield glass is provided as a vehicle windshield.
  • the light reflecting unit 22 enlarges and corrects the display image corresponding to the light from the light diffusing unit 21, projects it toward the window shield glass 51, and reflects this display image in the direction of the driver's eyes 55. As a result, the display image is formed in front of the driver as a virtual image 57 as shown in FIG. 6 so that the driver can visually recognize the display image.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the image display apparatus 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the image information generation unit 15 reads original image information from the image memory 14 for each image block (S1).
  • the parameter setting unit 13 refers to the parameter selection table stored in the parameter memory 11, and position information indicating the position of the driver's face as the driver state input from the driver state detection unit 12. And the parameter corresponding to the image block to be displayed are selected and set (S2).
  • the image information generation unit 15 reads out and acquires the original image information stored in the image memory 14, and in step S11 shown in FIG. 5 according to the parameters acquired from the parameter setting unit 13 in step S12 shown in FIG.
  • the acquired original image information is adjusted to generate image information of an image to be displayed (S3).
  • the image information generation unit 15 overwrites the amplitude G 0 (x, y) of the original image information based on the parameter acquired from the parameter setting unit 13 in step S13 shown in FIG. Thereby, the image information generation unit 15 changes the intensity of red (R), the intensity of green (G), the intensity of blue (B), and the like.
  • the image forming unit 18 phase-modulates the light from the emitted light 17 based on the image information input from the image information generating unit 15 to generate hologram diffracted light and Fourier transform.
  • the lens 19 is irradiated (S4).
  • the light receiving unit 20 receives light from the Fourier transform lens 19 (S4).
  • the light diffusing unit 21 diffuses the hologram diffracted light. Further, as shown in FIG. 6, the light reflecting portion 22 enlarges and directs the light diffused light from the light diffusing portion 21 and projects it onto the window shield glass 51.
  • the light projected from the light reflecting portion 22 onto the window shield glass 51 is reflected by the window shield glass 51 and reaches the viewpoint 55 of the driver (passenger).
  • the driver can visually recognize a virtual image (virtual image display image) 57 obtained by enlarging an image corresponding to the light from the light reflecting portion 22 at a point in front of the window shield glass 51.
  • the display surface of the image forming unit 18, the image formed on the diffusion region of the light diffusion unit 21, and the virtual image 57 are in a conjugate relationship.
  • the parameter setting unit 13 obtains the image quality evaluation value of the image to be displayed, and determines whether or not the obtained image quality evaluation value is larger than the reference value (S5).
  • the parameter setting unit 13 has an R / G / B ratio, which is an image quality evaluation value obtained from the luminance of red (R), the luminance of green (G), and the luminance of blue (B), greater than the threshold value. It is determined whether or not.
  • ) is performed (S16)
  • Fourier transform g n ′ (x, y) FT [h n (x ′, y ′)] is performed (S17). Then, the parameter setting unit 13 performs the above-described image quality evaluation on the image obtained in step 17.
  • the parameter setting unit 13 determines that the image quality is good because the image quality evaluation value satisfies the standard, and does not change the set parameter.
  • the parameter setting unit 13 determines that the image quality is poor because the image quality evaluation value does not satisfy the standard, and FIG. A parameter different from the previously set parameter among the parameters associated with the position of the position information input from the driver state detection unit 12 with reference to the parameter selection table stored in the parameter memory 11 in S13 shown in FIG. Is selected and set for each of a plurality of image blocks (S2).
  • a driver state detection unit 12 that detects the driver's state, and an original image prepared in advance based on the driver state detected by the driver state detection unit 12
  • a parameter setting unit 13 that sets parameters for adjusting information
  • an image information generation unit 15 that adjusts original image information based on the parameters set by the parameter setting unit 13 and generates image information of an image to be displayed.
  • an image forming unit 18 that generates and displays an image by modulating light from the light source based on the image information generated by the image information generating unit 15 to detect the state of the driver, Since the original image information is adjusted based on the parameters set based on the detection result, the display brightness and color tone of the image are adjusted without using a mechanical mechanism, and various adjustments of the image are performed. To enable the. Thereby, even if the position of the driver's head is different, a high-quality image can be provided to the driver.
  • the image forming unit 18 detects the driver's state because the light is phase-modulated to generate hologram diffracted light based on the image information generated by the image information generating unit 15. Since the original image information can be adjusted based on the parameters set based on the detection result, the hologram diffracted light obtained by adjusting the display brightness and color tone without using a mechanical mechanism is obtained. A virtual image can be displayed by diffracted light.
  • the parameter sets at least one of the shape, brightness, number of used pixels, and gradation of the image indicated by the original image information, so that the image indicated by the original image information Since the original image information is adjusted by a parameter for setting at least one of shape, brightness, number of used pixels, and gradation, various attributes of the original image information can be adjusted to display an image with high accuracy.
  • the parameter setting unit 13 sets parameters for each of a plurality of image blocks defined in the image
  • the image information generation unit 15 uses the parameter setting unit 13 for each of a plurality of image blocks.
  • the image forming unit 18 modulates light based on the image information generated by the image information generating unit 15 and displays an image at a different timing for each of a plurality of image blocks. It is possible to adjust the image quality by setting parameters for each image block that displays an image at different timings.
  • the parameter setting unit 13 sets a parameter different from the previous one, thereby By changing the parameters until the image quality evaluation value satisfies a predetermined standard, an image with good image quality can be displayed.
  • the evaluation value is a value obtained from the red luminance, the green luminance, and the blue luminance in the image, so that the red luminance, the green luminance, and the blue in the image are obtained. An image with good brightness can be displayed.
  • the image display device 1 is not limited to being mounted on a vehicle and displaying an image on a front window, but may be installed in a room other than the vehicle to display an image on a window.
  • the parameter selection table shown in FIG. 2 is an example, and the parameters may be set using a parameter selection table storing parameters other than the parameters stored in the parameter selection table shown in FIG.
  • the present invention is applied to the head-up display and the driver is exemplified as the user of the present invention, but may be applied to a display other than the vehicle.
  • the shape and number of image blocks shown in FIG. 3 are arbitrary. Further, the feedback processing for evaluating the image quality of the image shown in FIG. 5 may not be performed.
  • the present invention is applicable to, for example, a head-up display.

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Abstract

　表示輝度及び色調を調整するためのメカニカルな機構の駆動制御を不要であると共に耐久性に優れ、高精度な画像を表示できる画像表示装置を提供することにある。画像表示装置（１）は、運転者の状態を検出する運転者状態検出部（１２）と、運転者状態検出部（１２）により検出した運転者の状態に基づいて、予め用意された原画像情報を調整するためのパラメータを設定するパラメータ設定部（１３）と、パラメータ設定部（１３）により設定したパラメータに基づいて、原画像情報を調整して、表示する画像の画像情報を生成する画像情報生成部（１５）と、画像情報生成部（１５）により生成した画像情報に基づいて、光源からの光を変調する画像形成部（１８）と、を有する。

Description

画像表示装置
　本発明は、例えばヘッドアップディスプレイ等の画像表示装置に関するものである。
　近年、ホログラフィック光学素子を用いて、車両のウィンドウシールドに表示画像を投影することにより、運転者に表示画像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイが知られている。
　かかるヘッドアップディスプレイでは、図７に示すように、運転者が正面から虚像を見る場合、運転者が視認する虚像の輝度Ｋ１は均一である。一方、運転者が左側から虚像を見る場合、運転者が視認する虚像の輝度Ｋ２は右に行くほど大きくなる。また、運転者が右側から虚像を見る場合、運転者が視認する虚像の輝度Ｋ３は左に行くほど大きくなる。このように、運転者は、虚像を視認する際に、運転者の姿勢又は体格等により異なる輝度の虚像を視認することとなる。
　特許文献１は、ヘッドアップディスプレイに関し、表示器と表示器から発せられた光を反射する光反射部とを一体化すると共に、光反射部の角度を調整して、運転者の視認可能な領域に光を回折させる角度調整機構を備える構成を開示する。かかるヘッドアップディスプレイでは、運転者の視線位置の変化に基づいて、ホログラム素子を用いた光反射部の角度を変更することができ、運転者の視認位置に回折光を回折させられるため、運転者の姿勢又は体格等に関わらず表示輝度と色調とを一定に保持することができる。
特開平１０－２７８６３０号公報
　しかしながら、特許文献１においては、メカニカルな機構で表示輝度及び色調を調整するようにしているため、機構の駆動制御が複雑になると共に、機械的な寿命を考慮しなければならないという不利益がある。また、特許文献１においては、車両に用いた場合、曲率を有するフロントウィンドウに虚像を投影する必要があるため、メカニカルな機構により虚像の投影角度を変化させた場合、投影した虚像に歪を生じるという不利益がある。
　本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、表示輝度及び色調を調整するためのメカニカルな機構の駆動制御を不要であると共に耐久性に優れ、ユーザの状態に適した高精度な画像を表示できる画像表示装置を提供することにある。
　本発明の画像表示装置は、ユーザの状態を検出するユーザ状態検出部と、前記ユーザ状態検出部により検出した前記ユーザの状態に基づいて、予め用意された原画像情報を調整するためのパラメータを設定するパラメータ設定部と、前記パラメータ設定部により設定した前記パラメータに基づいて、前記原画像情報を調整して、表示する画像の画像情報を生成する画像情報生成部と、前記画像情報生成部により生成した前記画像情報に基づいて、光源からの光を変調する画像形成部と、を有するものである。
　この構成によれば、ユーザの状態を検出し、その検出結果に基づいて設定したパラメータに基づいて原画像情報を調整することにより、メカニカルな機構を用いずに画像の表示輝度及び色調を調整すると共に画像の多様な調整を可能できる。これにより、ユーザの状態に適した高画質な画像を提供できる。
　好適には本発明の画像表示装置は、前記画像形成部が、前記画像情報生成部が生成した前記画像情報に基づいて、前記光を位相変調してホログラム回折光を生成する。
　この構成によれば、ユーザの状態を検出し、その検出結果に基づいて設定したパラメータに基づいて原画像情報を調整することにより、メカニカルな機構を用いずに表示輝度及び色調を調整したホログラム回折光を得て、得られたホログラム回折光により虚像を表示できる。
　好適には本発明の画像表示装置は、前記パラメータが、前記原画像情報が示す画像の形状、輝度、使用ピクセル数および階調の少なくとも一つを設定するものである。
　この構成によれば、原画像情報が示す画像の形状、輝度、使用ピクセル数および階調の少なくとも一つを設定するパラメータにより原画像情報を調整することにより、原画像情報の多様な属性を調整して、高精度な画像表示を可能にする。
　好適には本発明の画像表示装置は、前記パラメータ設定部が、前記画像内に規定された複数の画像ブロック毎に前記パラメータを設定し、前記画像情報生成部が、前記パラメータ設定部により前記複数の画像ブロック毎に設定した前記パラメータに基づいて、前記原画像情報を調整するものである。
　この構成によれば、画像ブロック毎にパラメータを設定して画質を調整することにより、画像ブロック毎に異なる調整を行って、より高精度な表示を可能にする。
　好適には本発明の画像表示装置は、前記画像形成部が、前記画像情報生成部により生成した前記画像情報に基づいて、前記光を変調して前記複数の画像ブロック毎に異なるタイミングで前記画像を変調するものである。
　この構成によれば、異なるタイミングで画像を表示する画像ブロック毎にパラメータを設定して画質を調整することを可能にする。
　好適には本発明の画像表示装置は、前記パラメータ設定部が、前記画像形成部により生成する前記画像の画質評価値が所定の基準を満たさない場合に、前回と異なる前記パラメータを設定するものである。
　この構成によれば、画像の画質評価値が所定の基準を満たすまでパラメータを変更することにより、）良好な画質の画像を生成して表示する。
　好適には本発明の画像表示装置は、前記画質評価値が、前記画像における赤の輝度、緑の輝度、及び、青の輝度の少なくともいずれかから得られる値である。
　この構成によれば、画像における赤の輝度、緑の輝度、及び、青の輝度が良好な画像を表示する。
　本発明によれば、表示輝度及び色調を調整するためのメカニカルな機構の駆動制御が不要であると共に耐久性に優れ、高精度な画像を表示できる画像表示装置を提供できる。
本発明の実施形態に係る画像表示装置１の機能ブロック図である。 図１に示す運転者状態検出部から出力される位置情報及び図１に示すパラメータメモリに記憶されているテーブルを示す図である。 本発明の実施形態の画像表示装置により表示する画像内に規定された複数の画像ブロックを示す図である。 本発明の実施形態の画像表示装置の動作を示すフロー図である。 本発明の実施形態の画像表示装置の動作を示す概念図である。 運転者が虚像を視認する原理を説明する図である。 運転者の位置に応じた輝度を示す図である。
　以下、本発明の実施形態に係る画像表示装置について説明する。
　＜画像表示装置の構成＞
　本発明の実施形態に係る画像表示装置１の構成につき、図１乃至図３を参照しながら、以下に詳細に説明する。
　画像表示装置１は、ヘッドアップディスプレイであり、運転者（ユーザ）の状態に応じた適切な画像を提供する。
　本発明の実施の形態の画像表示装置１は、車両（移動体）に搭載されて用いられる。画像表示装置１は、図１に示すように、パラメータメモリ１１と、運転者状態検出部１２と、パラメータ設定部１３と、画像メモリ１４と、画像情報生成部１５と、発光制御部１６と、発光部１７と、画像形成部１８と、フーリエ変換レンズ１９と、受光部２０と、光拡散部２１と、光反射部２２と、を有している。
　パラメータメモリ１１は、図２に示すパラメータ選択テーブルを記憶している。
　パラメータ選択テーブルは、図２（ｂ）に示すように、顔の位置情報ｋ１に対応付けられた、画像の形状ｋ２、輝度ｋ３、使用ピクセル数ｋ４及び階調ｋ５を設定するパラメータを格納している。
　画像の形状を設定するパラメータは、回転（Ｒｏｔａｔｉｏｎ）ｋ２１、方向（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）ｋ２２及び歪み（Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）ｋ２３を設定するパラメータである。また、画像の輝度ｋ３を設定するパラメータは、変更する画像ブロックｋ３１、輝度増加率ｋ３２及びＡＰＣ輝度ｋ３３を設定するパラメータである。
　上記パラメータテーブルは、例えば、事前に実測により、パラメータを変更しながら画質を調整して決定される。
　運転者状態検出部１２は、運転者の顔の位置を検出し、検出した顔の位置を示す位置情報をパラメータ設定部１３に出力する。運転者状態検出部１２は、例えばカメラで運転者を撮影した画像を解析することにより運転者の顔の位置を検出する。ここで、顔の位置情報ｋ１は、図２（ａ）に示すように、３軸直交座標系のｘ、ｙ、ｚ軸における、ｘ軸上の位置ｋ１１、ｙ軸上の位置ｋ１２及びｚ軸上の位置ｋ１３により特定される顔の位置の情報である。
　また、運転者状態検出部１２は、運転者の眼球の動きを特定し、視線方向を検出するようにしてもよい。
　パラメータ設定部１３は、パラメータメモリ１１に記憶しているパラメータ選択テーブルを参照して、運転者状態検出部１２から入力した位置情報の位置に対応付けられているパラメータを、複数の画像ブロック毎に選択して設定する。
　パラメータ設定部１３は、受光部２０から入力した信号に基づいて、表示する画像の画質の画質評価値を求める。パラメータ設定部１３は、求めた画質評価値が所定の基準を満たさない場合、パラメータメモリ１１に記憶しているパラメータ選択テーブルを参照して、運転者状態検出部１２から入力した位置情報の位置に対応付けられているパラメータのうち、前回設定したパラメータと異なるパラメータを、複数の画像ブロック毎に選択して設定する。
　ここで、表示する画像は、図３に示すように、画像内に規定された表示位置が異なる複数の画像ブロック０，１，２により構成されている。
　パラメータ設定部１３は、設定したパラメータを画像情報生成部１５に出力する。
　画像メモリ１４は、表示画像の原画像情報を予め用意して記憶している。原画像情報は、例えばＪＰＥＧ(Joint Photographic Experts Group)画像情報である。
　画像情報生成部１５は、画像メモリ１４に記憶している原画像情報を読み出して、パラメータ設定部１３から入力した複数の画像ブロック毎に設定されたパラメータにより、読み出した原画像情報を画像ブロック毎に調整して、表示する画像の画像情報を生成する。画像情報生成部１５は、生成した画像情報を画像形成部１８に出力する。
　当該調整は、パラメータに規定される画像の形状、輝度、使用ピクセル数、階調Ｒ／Ｇ／Ｂについて行われる。
　発光制御部１６は、受光部２０から入力した光強度に応じた信号に基づいて、光強度が指定された光強度になるように発光部１７の出力をフィードバック制御する。
　光源である発光部１７は、例えば、虚像表示のためのＲ（赤）とＧ（緑）とＢ（青）との３つのレーザダイオード（ＬＤ）で構成されている。発光部１７は、各レーザからの光を画像形成部１８に照射する。発光部１７のレーザの光出力は、発光制御部１６によって制御される。なお、レーザの数は特に限定されない。
　画像形成部１８は、画像情報生成部１５から入力した画像情報に基づいて、発光部１７から入射した光を位相変調してホログラム回折光を生成する。画像形成部１８は、生成したホログラム回折光をフーリエ変換レンズ１９に照射する。
　画像情報生成部１５から画像形成部１８に関する一連の流れは、複数の画像ブロックが連続した異なるタイミングで供給される。
　画像形成部１８は、複数の画像ブロック毎に連続した異なるタイミングで、画像ブロックを変調してホログラム回折光を得て、これをフーリエ変換レンズ１９に照射する。
　画像形成部１８は、画像表示画面となる。画像形成部１８は、例えば、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）である。
　ここで、ＬＣＯＳは、一般的にはシリコンのＣＭＯＳ基板上にマトリクス状にＭＯＳ型トランジスタや画素電極を設け、このＣＭＯＳ基板と対向配置した基板の画素電極対向面に光学的に透明の共通電極を設け、これら２枚の基板間に封入された液晶層からなる反射型液晶表示素子である。
　なお、画像形成部１８は、ＬＣＯＳに変えて透過型ＬＣＤ等を用いてもよい。
　フーリエ変換レンズ１９は、画像形成部１８からのホログラム回折光をフーリエ変換して光拡散部２１に結像させる。
　受光部２０は、フォトダイオード（ＰＤ）であり、光拡散部２１の周囲に設けられ、画像情報生成部１５で生成された画像情報に含まれる輝度調整用画像情報に応じた輝度調整画像が照射される位置に設けられている。受光部２０は、受光した光強度に応じた信号を発光制御部１６に出力する。
　光拡散部２１は、フーリエ変換レンズ１９を介して入射したホログラム回折光を光拡散させる。
　光拡散部１７は、例えば、ディスク状で透過型の光学部品（光学素子）を有している。当該光学部品のうち、光路を横断する光学面を光が透過する際に、場所によって約λ／２程度の光路差（位相差）が発生する。当該光部品は、光軸にほぼ平行な軸を中心に回転駆動される。光拡散部１７により、視認され画質劣化の要因となる光の干渉性のスペクトルノイズが抑制される。
　光反射部２２は、拡大ミラーからなり、光拡散部２１からの光拡散された光を拡大・歪補正を行ってウィンドウシールドガラスに投影する。ウィンドウシールドガラスは、車両のフロントガラスとして設けられている。
　光反射部２２は、光拡散部２１からの光に応じた表示像を拡大および歪補正を行って、ウィンドウシールドガラス５１に向けて投影し、この表示像を運転者の目５５の方向に反射させることによって当該表示像を、図６に示すように虚像５７として運転者の前方に結像させて運転者に表示像を視認させる。
　＜画像表示装置の動作＞
　本発明の実施形態に係る画像表示装置１の動作につき、図４乃至図６を参照しながら、以下に詳細に説明する。
　図４は、本発明の実施形態の画像表示装置１の動作を示すフロー図である。
　まず、画像情報生成部１５は、画像ブロック毎に原画像情報を画像メモリ１４から読み込む（Ｓ１）。
　次に、パラメータ設定部１３は、パラメータメモリ１１に記憶しているパラメータ選択テーブルを参照して、運転者状態検出部１２から入力した運転者の状態としての運転者の顔の位置を示す位置情報と、表示する画像ブロックと、に対応するパラメータを選択して設定する（Ｓ２）。
　次に、画像情報生成部１５は、画像メモリ１４に記憶している原画像情報を読み出して取得し、図５に示すステップＳ１２においてパラメータ設定部１３から取得したパラメータにより、図５に示すＳ１１において取得した原画像情報を調整して、表示する画像の画像情報を生成する（Ｓ３）。
　画像情報生成部１５は、図５に示すステップＳ１３においてパラメータ設定部１３から取得したパラメータに基づいて、原画像情報の振幅Ｇ０（ｘ、ｙ）を上書きする。これにより、画像情報生成部１５は、赤（Ｒ）の強度、緑（Ｇ）の強度及び青（Ｂ）の強度等を変更する。
　次に、画像形成部１８は、図４に示すように、画像情報生成部１５から入力した画像情報に基づいて、発光光１７からの光を位相変調してホログラム回折光を生成してフーリエ変換レンズ１９に照射する（Ｓ４）。
そして、受光部２０は、フーリエ変換レンズ１９からの光を受光する（Ｓ４）。
　そして、光拡散部２１は、ホログラム回折光を拡散する。また、光反射部２２は、図６に示すように、光拡散部２１からの光拡散された光線を拡大及び指向してウィンドウシールドガラス５１に投影する。
　光反射部２２からウィンドウシールドガラス５１に投射された光は、ウィンドウシールドガラス５１で反射して運転者（搭乗者）の視点５５に到達する。運転者は、ウィンドウシールドガラス５１の前方の地点において、光反射部２２からの光に応じた画像を拡大した虚像（虚像表示像）５７として視認することができる。
　ここで、画像形成部１８の表示面と、光拡散部２１の拡散領域上に形成される画像と、虚像５７と、は共役関係にある。
　また、パラメータ設定部１３は、図４に示すように、表示する画像の画質評価値を求め、求めた画質評価値が基準値より大きいか否かを判定する（Ｓ５）。具体的には、パラメータ設定部１３は、赤（Ｒ）の輝度、緑（Ｇ）の輝度、及び、青（Ｂ）の輝度により求まる画質評価値であるＲ／Ｇ／Ｂ比が閾値より大きいか否かを判定する。
　具体的には、パラメータ設定部１３は、図５に示すように、画像情報生成部１５が生成した画像情報にランダム位相を付与し（Ｓ１４）、逆フーリエ変換（ｈｎ´（ｘ´，ｙ´）＝ＦＴ－１［ｇｎ－１（ｘ，ｙ）］）を行い（Ｓ１５）、振幅を規格化（ｈｎ（ｘ´，ｙ´）＝ｈｎ´（ｘ´，ｙ´）／｜ｈｎ´（ｘ´，ｙ´）｜）を行い（Ｓ１６）、フーリエ変換ｇｎ´（ｘ，ｙ）＝ＦＴ［ｈｎ（ｘ´，ｙ´）］を行う（Ｓ１７）。
　そして、パラメータ設定部１３は、ステップ１７で得られた画像について上述した画質評価を行う。
　パラメータ設定部１３は、画質評価値が閾値より大きい場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、画質評価値は基準を満たしているため画質は良いものと判断して、設定したパラメータを変更しない。
　一方、パラメータ設定部１３は、図４に示すように、画質評価値が閾値以下の場合（Ｓ５：Ｎｏ）、画質評価値は基準を満たしていないため画質は悪いものと判断して、図５に示すＳ１３においてパラメータメモリ１１に記憶しているパラメータ選択テーブルを参照して、運転者状態検出部１２から入力した位置情報の位置に対応付けられているパラメータのうち、前回設定したパラメータと異なるパラメータを、複数の画像ブロック毎に選択して設定する（Ｓ２）。
　このように、本実施の形態によれば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２と、運転者状態検出部１２により検出した運転者の状態に基づいて、予め用意された原画像情報を調整するためのパラメータを設定するパラメータ設定部１３と、パラメータ設定部１３により設定したパラメータに基づいて、原画像情報を調整して、表示する画像の画像情報を生成する画像情報生成部１５と、画像情報生成部１５により生成した画像情報に基づいて、光源からの光を変調して画像を生成して表示する画像形成部１８と、を有することにより、運転者の状態を検出し、その検出結果に基づいて設定したパラメータに基づいて原画像情報を調整するので、メカニカルな機構を用いずに画像の表示輝度及び色調を調整すると共に画像の多様な調整を可能にする。これにより、運転者の頭の位置が異なっても、当該運転者に対して高画質な画像を提供できる。
　また、本実施の形態によれば、画像形成部１８は、画像情報生成部１５が生成した画像情報に基づいて、光を位相変調してホログラム回折光を生成するため、運転者の状態を検出し、その検出結果に基づいて設定したパラメータに基づいて原画像情報を調整することができるので、メカニカルな機構を用いずに表示輝度及び色調を調整したホログラム回折光を得て、得られたホログラム回折光により虚像を表示できる。
　また、本実施の形態によれば、パラメータが、原画像情報が示す画像の形状、輝度、使用ピクセル数および階調の少なくとも一つを設定するものであることにより、原画像情報が示す画像の形状、輝度、使用ピクセル数および階調の少なくとも一つを設定するパラメータにより原画像情報を調整するので、原画像情報の多様な属性を調整して、高精度な画像表示が可能である。
　また、本実施の形態によれば、パラメータ設定部１３が、画像内に規定された複数の画像ブロック毎にパラメータを設定し、画像情報生成部１５が、パラメータ設定部１３により複数の画像ブロック毎に設定したパラメータに基づいて、原画像情報を調整することにより、画像ブロック毎にパラメータを設定して画質を調整するので、画像ブロック毎に異なる調整を行って、より高精度な表示が可能である。
　また、本実施の形態によれば、画像形成部１８が、画像情報生成部１５により生成した画像情報に基づいて、光を変調して複数の画像ブロック毎に異なるタイミングで画像を表示することにより、異なるタイミングで画像を表示する画像ブロック毎にパラメータを設定して画質を調整することが可能である。
　また、本実施の形態によれば、パラメータ設定部１３が、画像形成部１８により生成した画像の画質評価値が所定の基準を満たさない場合に、前回と異なるパラメータを設定することにより、画像の画質評価値が所定の基準を満たすまでパラメータを変更することにより、良好な画質の画像を表示できる。
　また、本実施の形態によれば、評価値が、画像における赤の輝度、緑の輝度、及び、青の輝度により求まる値であることにより、画像における赤の輝度、緑の輝度、及び、青の輝度が良好な画像を表示できる。
　本発明は上述した実施の形態には限定されない。
　すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施の形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
　具体的には、画像表示装置１は、車両に搭載されてフロントウィンドウに画像を表示する場合に限らず、車両以外の室内等に設置されて窓に画像を表示するようにしてもよい。
　また、図２に示すパラメータ選択テーブルは一例であって、図２に示すパラメータ選択テーブルに格納されているパラメータ以外のパラメータを格納したパラメータ選択テーブルを用いて、パラメータを設定してもよい。
　また、上述した実施形態では、本発明をヘッドアップディスプレイに適用し、本発明のユーザとして運転者を例示したが、車両以外のディスプレイに適用してもよい。
　また、図３に示す画像ブロックの形状及び数は任意である。
　また、図５に示す画像の画質を評価するフィードバック処理については行わなくてもよい。
　本発明は、例えばヘッドアップディスプレイ等に適用可能である。
　１　画像表示装置
　１１　パラメータメモリ
　１２　運転者状態検出部
　１３　パラメータ設定部
　１４　画像メモリ
　１５　画像情報生成部
　１６　発光制御部
　１７　発光部
　１８　画像形成部
　１９　フーリエ変換レンズ
　２０　受光部
　２１　光拡散部
　２２　光反射部
　５１　ウィンドウシールドガラス
　５５　視点
　５７　虚像

 

Claims (7)

  1. 　ユーザの状態を検出するユーザ状態検出部と、
    　前記ユーザ状態検出部により検出した前記ユーザの状態に基づいて、予め用意された原画像情報を調整するためのパラメータを設定するパラメータ設定部と、
    　前記パラメータ設定部により設定した前記パラメータに基づいて、前記原画像情報を調整して、表示する画像の画像情報を生成する画像情報生成部と、
    　前記画像情報生成部により生成した前記画像情報に基づいて、光源からの光を変調する画像形成部と、
    　を有する画像表示装置。
  2. 　前記画像形成部は、
    　前記画像情報生成部が生成した前記画像情報に基づいて、前記光を位相変調してホログラム回折光を生成する、
    　請求項１記載の画像表示装置。
  3. 　前記パラメータは、
    　前記原画像情報が示す画像の形状、輝度、使用ピクセル数および階調の少なくとも一つを設定するものである、
    　請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
  4. 　前記パラメータ設定部は、
    　前記画像内に規定された複数の画像ブロック毎に前記パラメータを設定し、
    　前記画像情報生成部は、
    　前記パラメータ設定部により前記複数の画像ブロック毎に設定した前記パラメータに基づいて、前記原画像情報を調整する、
    　請求項１から請求項３の何れかに記載の画像表示装置。
  5. 　前記画像形成部は、
    　前記画像情報生成部により生成した前記画像情報に基づいて、前記光を変調して前記複数の画像ブロック毎に異なるタイミングで前記変調を行う、
    　請求項４記載の画像表示装置。
  6. 　前記パラメータ設定部は、
    　前記画像形成部により生成する前記画像の画質評価値が所定の基準を満たさない場合に、前回と異なる前記パラメータを設定する、
    　請求項１から請求項５の何れかに記載の画像表示装置。
  7. 　前記画質評価値は、
    　前記画像における赤の輝度、緑の輝度、及び、青の輝度の少なくともいずれかから得られる値である、
    　請求項６記載の画像表示装置。

     
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