WO2018142610A1 - 立体表示装置およびヘッドアップディスプレイ - Google Patents

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聖崇 加藤
脩平 太田
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a stereoscopic display device and a head-up display for displaying a stereoscopic image.
  • a technique for superimposing and displaying an image in which auxiliary information for assisting driving is rendered as a virtual image on a foreground viewed from a driver on a vehicle, such as a head-up display (hereinafter referred to as “HUD”), is known. It has been. And the display apparatus which changes the display distance of the virtual image seen from the driver
  • a barrier or lens that selectively blocks light is arranged in front of a display device such as a liquid crystal display, so that only the left eye image is visually recognized by the driver's left eye and the right eye is By making only the eye image visible, the driver is made to recognize the stereoscopic image (see, for example, Patent Document 1).
  • the conventional display device is configured as described above, an area where an observer can visually recognize a stereoscopic image is fixed by the arrangement distance between the display device and the barrier, and the slit width and slit position of the barrier. There was a problem. Therefore, if the viewpoint position of the observer moves and deviates from the region where the stereoscopic image can be visually recognized, crosstalk or the like occurs, and the stereoscopic image is not normally visually recognized.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to enlarge an area in which an observer can visually recognize a stereoscopic image.
  • n is an integer of 2 or more, and n images in which the right-eye image and the left-eye image are periodically arranged in one direction are arranged in a direction orthogonal to the one direction.
  • An image generation unit that generates a stereoscopic image by arranging the display unit, a display control unit that displays the stereoscopic image generated by the image generation unit on the display unit, and a stereoscopic image displayed by the display unit at n separation angles.
  • an image separation unit that separates a pair of right-eye images and left-eye images.
  • the stereoscopic image displayed by the display unit is separated into n sets of right-eye images and left-eye images at n separation angles, so that the viewer can visually recognize the stereoscopic image. Increases to n.
  • FIG. 3 is a structural diagram of a display unit and an image separation unit of a lenticular lens system capable of general autostereoscopic viewing.
  • FIG. 3 is a structural diagram of a display unit and an image separation unit of a lenticular lens system capable of general autostereoscopic viewing.
  • FIG. 3 is a structural diagram of an image separating unit of a lenticular lens type that can perform general autostereoscopic viewing.
  • FIG. 3 is a structural diagram of a display unit and an image separation unit of the stereoscopic display device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a structural diagram of a display unit and an image separation unit of the stereoscopic display device according to Embodiment 1 of the present invention. It is a structural diagram of the image separation part of the stereoscopic display device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7A and 7B are diagrams showing a modification of the image separation unit 5b according to Embodiment 1 of the present invention. It is a flowchart which shows the operation example of the three-dimensional display apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention.
  • 9A, 9B, and 9C are diagrams for explaining the operation of the display control unit according to Embodiment 2 of the present invention.
  • 10A and 10B are diagrams for explaining the relationship between the viewpoint position and the stereoscopic viewing area in Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 12A and 12B are diagrams illustrating the operation of the display control unit according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the three-dimensional display apparatus concerning Embodiment 4 of this invention it is a structural diagram of the image separation part comprised by a parallax barrier.
  • 14A and 14B are main hardware configuration diagrams of the stereoscopic display device and its peripheral devices according to each embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a stereoscopic display device 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the stereoscopic display device 10 according to the first embodiment includes a position information acquisition unit 1, a vehicle information acquisition unit 2, an image generation unit 3, a display control unit 4, and an image display unit 5.
  • the stereoscopic display device 10 is mounted on, for example, a vehicle 100 described later and used as a HUD.
  • the position information acquisition unit 1 acquires position information indicating the driver's viewpoint position from the in-vehicle camera 101 and outputs it to the image generation unit 3 and the display control unit 4.
  • the viewpoint position of the driver is, for example, the position of the driver's eye or the position of the head.
  • the vehicle information acquisition unit 2 acquires vehicle information of the vehicle 100 via the in-vehicle network 102 and outputs the vehicle information to the image generation unit 3.
  • the vehicle information is, for example, own vehicle position information, traveling direction, vehicle speed, steering angle, acceleration, time, warning information, various control signals, navigation information, and the like.
  • the various control signals include, for example, a wiper on / off signal, a light lighting signal, and a shift position signal.
  • the navigation information is, for example, traffic jam information, facility name, guidance guidance, route, and the like.
  • the image generation unit 3 generates a display image based on the position information acquired by the position information acquisition unit 1 and the vehicle information acquired by the vehicle information acquisition unit 2, and outputs the display image to the display control unit 4.
  • the display image is a stereoscopic image representing navigation content such as arrow guidance and remaining distance information, vehicle speed, warning information, and the like.
  • a stereoscopic image is composed of right-eye and left-eye images for stereoscopic viewing. Note that the display image may include a two-dimensional image without parallax.
  • the display control unit 4 causes the image display unit 5 to display the display image generated by the image generation unit 3. In the first embodiment, the display control unit 4 does not use the position information acquired by the position information acquisition unit 1. An example in which the display control unit 4 uses position information will be described in a second embodiment to be described later.
  • the image display unit 5 separates the stereoscopic image generated by the image generation unit 3 into a right-eye image and a left-eye image based on the display control of the display control unit 4, and projects the image onto the windshield 103.
  • FIG. 2 is a diagram showing a vehicle mounting example of the stereoscopic display device 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the image display unit 5 includes a display unit 5a, an image separation unit 5b, and a reflective glass 5c.
  • the display unit 5a is a display device such as a liquid crystal display (LCD), an organic EL display (OELD: Organic Electro-Luminescence Display), or a DLP (Digital Light Processing), and displays based on display control from the display control unit 4 Display an image.
  • the image separation unit 5b separates the stereoscopic image displayed by the display unit 5a into a right eye image 201R and a left eye image 201L.
  • the reflection glass 5 c optically corrects and enlarges the right eye image 201 ⁇ / b> R and the left eye image 201 ⁇ / b> L separated by the image separation unit 5 b, and projects the image onto the windshield 103.
  • the in-vehicle camera 101 is installed in a place where the driver's viewpoint position 200 can be acquired, for example, the instrument panel instrumentation or the vicinity of a center display or a rearview mirror.
  • This in-vehicle camera 101 captures and analyzes a face image, detects the position of the eye or head, and outputs it to the position information acquisition unit 1 as position information.
  • the in-vehicle camera 101 may detect the position of the eye or head using a known technique such as triangulation using a stereo camera or TOF (Time Of Flight) using a monocular camera.
  • the position of the eye or head may be detected by the in-vehicle camera 101 or the position information acquisition unit 1.
  • the in-vehicle network 102 is a network for transmitting and receiving information on the vehicle 100 such as a vehicle speed and a steering angle between electronic control units (ECUs) mounted on the vehicle 100.
  • ECUs electronice control units
  • the windshield 103 is a projected part on which a display image from the stereoscopic display device 10 is projected. Since the HUD of the first embodiment is a windshield type, the projection target is the windshield 103. In the case of a combiner-type HUD, the projection target is a combiner.
  • the image separation unit 5b separates the right-eye image 201R and the left-eye image 201L so that the stereoscopic image displayed on the display unit 5a reaches the right-eye viewpoint 200R and the left-eye viewpoint 200L of the driver.
  • the reflection glass 5c performs distortion correction on the right eye image 201R and the left eye image 201L according to the shape of the windshield 103, and the right eye image 201R and the left eye image 201L are obtained as desired.
  • the image is enlarged to the virtual image size and projected onto the windshield 103.
  • the right eye image 201R enters the driver's right eye viewpoint 200R
  • the left eye image 201L enters the driver's left eye image 201L.
  • the left-eye virtual image 202L is recognized from the left-eye viewpoint 200L and the right-eye virtual image 202R is recognized from the right-eye viewpoint 200R on the virtual image position 202. Since the right-eye virtual image 202R and the left-eye virtual image 202L have parallax, the driver can visually recognize the stereoscopic image at the stereoscopic image recognition position 203.
  • 3A, 3B, and 3C are structural diagrams of a display unit 5a and an image separation unit 5b of a lenticular lens system capable of general autostereoscopic viewing.
  • the image separation unit 5b is disposed on the front surface of the display unit 5a.
  • the general image separation unit 5b is, for example, a lenticular lens in which a plurality of semi-cylindrical lenses whose lens curvature radius Lr0 and lens pitch Lp0 are constant in the vertical direction are arranged in the horizontal direction.
  • the display unit 5a is arranged so that the right-eye pixel 201Rpix and the left-eye pixel 201Lpix fit within the lens pitch Lp0.
  • One right-eye pixel 201Rpix has three sub-pixels of red, green, and blue (RGB).
  • One left-eye pixel 201Lpix also has three red, green, and blue sub-pixels.
  • the image generation unit 3 periodically arranges the right-eye pixels 201Rpix and the left-eye pixels 201Lpix in the horizontal direction to form a horizontal stripe-shaped stereoscopic image.
  • the right eye pixel 201Rpix and the left eye pixel 201Lpix are separated into a right eye pixel 201aR and a left eye pixel 201aL through a lens. All pixels on the display unit 5a are separated by the image separation unit 5b, and a right-eye image viewing area 201AR and a left-eye image viewing area 201AL are formed around the viewpoint position 200 of the driver. As a result, a stereoscopic viewing area 201A is formed.
  • the position and range of the stereoscopic viewing area 201A that is, the width and depth are determined by the lens curvature radius Lr0 and the lens pitch Lp0 that match the pixel pitch of the display unit 5a.
  • each lens 5b0 constituting the lenticular lens of the image separation unit 5b has the same lens curvature radius Lr0 and lens pitch Lp0, the region where the operator can visually recognize the stereoscopic image is the stereoscopic viewing region. Only 201A.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams showing a stereoscopic view region of HUD using general binocular parallax.
  • the right-eye images 201R0, 201R1, 201R2 and the left-eye images 201L0, 201L1, 201L2 separated by the image separation unit 5b are reflected by the windshield 103, and the right-eye viewpoint of the driver 200R and the left eye viewpoint 200L are reached.
  • the stereoscopic image output from the left end portion of the display unit 5a is separated by the image separation unit 5b, and the left end portion left eye image 201L0 and the left end portion right eye image 201R0 are displayed at the driver's viewpoint position 200. To reach.
  • the three-dimensional image output from the center of the display unit 5a is separated by the image separation unit 5b, and reaches the driver's viewpoint position 200 as the center right eye image 201R1 and the center left eye image 201L1.
  • the stereoscopic image output from the right end portion of the display unit 5a is separated by the image separation unit 5b, and reaches the driver's viewpoint position 200 as the right end portion right eye image 201R2 and the right end portion left eye image 201L2.
  • illustration is omitted, the same applies to a stereoscopic image output from a portion other than the left end, the center, and the right end of the display unit 5a.
  • the left eye images on the display unit 5a such as the left end left eye image 201L0, the center left eye image 201L1, and the right end left eye image 201L2 are gathered to be used for the left eye.
  • An image viewing area 201AL is formed.
  • the images for the right eye on the display unit 5a such as the left end right eye image 201R0, the center right eye image 201R1, and the right end right eye image 201R2 are gathered.
  • the right eye image viewing area 201AR is formed.
  • a stereoscopic viewing area 201A is formed.
  • the driver when the driver's left eye and right eye enter the left-eye image recognition area 201AL and the right-eye image recognition area 201AR, the driver can normally visually recognize the stereoscopic image at the stereoscopic image recognition position 203. . On the other hand, if the left eye and right eye of the driver are out of the left-eye image recognition area 201AL and the right-eye image recognition area 201AR, the driver cannot visually recognize the stereoscopic image.
  • the right eye image viewing area 201AR and the left eye image viewing area 201AL are repeatedly formed in the left-right direction. Therefore, even if the driver's viewpoint position 200 moves to any one of the right-eye viewpoints 200R0, 200R1, and 200R2 and the left-eye viewpoints 200L0, 200L1, and 200L2 in the left-right direction, the driver can view the stereoscopic image normally. it can.
  • the driver's viewpoint position 200 moves to a position other than the right eye viewpoints 200R0, 200R1, 200R2, and the left eye viewpoints 200L0, 200L1, 200L2, crosstalk or the like occurs, and the stereoscopic image cannot be viewed normally.
  • FIG. 5A, 5B, and 5C are structural diagrams of the display unit 5a and the image separation unit 5b of the stereoscopic display device 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing the stereoscopic viewing areas 201A and 201B of the stereoscopic display device 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the image separation unit 5b includes two types of lenses: a lens 5b0 having a lens curvature radius Lr0 and a lens pitch Lp0, and a lens 5b1 having a lens curvature radius Lr1 and a lens pitch Lp1. Composed. In the vertical direction, the lenses 5b0 and 5b1 are periodically arranged, and in the horizontal direction, a plurality of lenses 5b0 are arranged in odd rows and a plurality of lenses 5b1 are arranged in even rows. In addition, the lens 5b0 and the lens 5b1 should just be a lens from which a lens curvature radius differs at least.
  • the lens 5b0 and the lens 5b1 in the illustrated example have different lens curvature radii Lr0 and Lr1, and the lens pitches Lp0 and Lp1 are the same.
  • the display unit 5a is arranged in the lens 5b0 so that the right-eye pixels 201Rpix and the left-eye pixels 201Lpix in the odd-numbered rows of the display unit 5a are accommodated, and the display in the lens 5b1.
  • the right-eye pixels 201Rpix and the left-eye pixels 201Lpix in the even-numbered rows of the unit 5a are arranged so as to be accommodated.
  • One right-eye pixel 201Rpix has three red, green, and blue sub-pixels.
  • One left-eye pixel 201Lpix also has three red, green, and blue sub-pixels.
  • the image generation unit 3 generates a three-dimensional image in which right-row pixels 201Rpix and left-eye pixels 201Lpix are periodically arranged in the horizontal direction and arranged in two rows in the vertical direction. That is, the image displayed on the display unit 5a corresponding to the lens 5b0 in the first row is the same as the image displayed on the display unit 5a corresponding to the lens 5b1 in the second row, and corresponds to the lens 5b0 in the third row.
  • the image displayed on the display unit 5a is the same as the image displayed on the display unit 5a corresponding to 4b1 in the fourth row.
  • the right-eye pixels 201Rpix and the left-eye pixels 201Lpix in the odd-numbered rows are separated into the right-eye pixels 201aR and the left-eye pixels 201aL through the lens 5b0 at the separation angle ⁇ 0.
  • the right-eye pixels 201Rpix and the left-eye pixels 201Lpix in the even-numbered rows are separated into the right-eye pixels 201bR and the left-eye pixels 201bL through the lens 5b1 at a separation angle ⁇ 1.
  • the pixels in the odd-numbered rows on the display unit 5a are separated by the image separation unit 5b, and the stereoscopic visual recognition area including the right-eye image visual recognition area 201AR and the left-eye image visual recognition area 201AL around the viewpoint position 200 of the driver. 201A is formed.
  • the pixels in the even-numbered rows on the display unit 5a are separated by the image separation unit 5b, and the stereoscopic vision region including the right-eye image viewing region 201BR and the left-eye image viewing region 201BL around the driver's viewpoint position 200.
  • 201B is formed.
  • the image separation unit 5b has a lens 5b0 having a lens curvature radius Lr0 and a lens pitch Lp0 and a lens 5b1 having a lens curvature radius Lr1 and a lens pitch Lp1, so that the driver can visually recognize a stereoscopic image.
  • the stereoscopic viewing region 201A is repeatedly formed in the left-right direction.
  • the stereoscopic viewing area 201B is repeatedly formed in the left-right direction.
  • the stereoscopic display device 10 includes the image generation unit 3, the display control unit 4, and the image separation unit 5b.
  • the image generation unit 3 generates two-dimensional images by arranging two images each having a right-eye image and a left-eye image periodically arranged in the horizontal direction in the vertical direction perpendicular to the one direction.
  • the display control unit 4 displays the stereoscopic image generated by the image generation unit 3 on the display unit 5a.
  • the image separation unit 5b converts the stereoscopic image displayed by the display unit 4a into an odd-numbered right-eye image and a left-eye image, and an even-numbered right-eye image and left-eye image at two separation angles ⁇ 0 and ⁇ 1. And to separate.
  • a stereoscopic image can be visually recognized as a stereoscopic visual recognition area 201A formed by an odd-numbered right-eye image and a left-eye image, and a stereoscopic visual recognition area formed by an even-numbered right-eye image and a left-eye image.
  • Two areas of 201B are possible.
  • the three-dimensional viewing area 201A, 201B has been expanded so that the stereoscopic image is normal even if the viewpoint position 200 of the driver moves. Visible to.
  • the image separation unit 5b is a lenticular lens in which two types of lenses 5b0 and 5b1 having different lens curvature radii Lr0 and Lr1 are periodically arranged in the vertical direction. Since the lenticular lens of Embodiment 1 only needs to change the lens curvature radius and the like, the manufacturing cost does not increase compared to the general lenticular lens shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C.
  • the image separation unit 5b has a configuration in which the two types of lenses 5b0 and 5b1 are periodically arranged row by row, but is not limited to this configuration.
  • the image separation unit 5b may have a configuration in which two types of lenses 5b0 and 5b1 are periodically arranged in two rows.
  • the lenses 5b0 and 5b1 may have any configuration as long as N is an integer equal to or greater than 1, and N rows are periodically arranged.
  • the image separation unit 5b is configured with two types of lenses 5b0 and 5b1, but is not limited to this configuration.
  • the image separation unit 5b may have a configuration in which three types of lenses 5b0, 5b1, and 5b2 are periodically arranged in N rows.
  • the image separation unit 5b may have a configuration in which n is an integer of 2 or more and n types of lenses are periodically arranged.
  • the image separation unit 5b separates the stereoscopic image displayed by the display unit 5a into n sets of right-eye images and left-eye images at n separation angles. A region can be formed.
  • the image generating unit 3 arranges an image in which the right-eye image and the left-eye image are periodically arranged in the horizontal direction by arranging n ⁇ N rows in the vertical direction. Generate an image.
  • the image separating unit 5b has a configuration in which the lens 5b0 and the lens 5b1 arranged in the horizontal direction are periodically arranged in the vertical direction.
  • the lens 5b0 and the lens 5b1 may be periodically arranged in the horizontal direction.
  • the image generation unit 3 generates a stereoscopic image by arranging images in which the right-eye image and the left-eye image are periodically arranged in the vertical direction by two rows in the horizontal direction.
  • the image display unit 5 includes the reflective glass 5c, and the reflective glass 5c projects the stereoscopic image onto the windshield 103 so that the driver can visually recognize the stereoscopic image.
  • the windshield glass 103 and the reflection glass 5c can be configured to be unnecessary.
  • the image display part 5 may be provided with the drive mechanism which moves the reflection glass 5c up and down. The image display unit 5 controls the drive mechanism so that the position of the reflecting glass 5c moves up and down according to the physique of the driver.
  • the image display unit 5 may acquire information on the viewpoint position 200 from the position information acquisition unit 1.
  • the image generation unit 3 generates the right-eye image and the left-eye image.
  • the configuration is not limited to this configuration, and is generated outside the stereoscopic display device 10.
  • the image generation unit 3 may acquire the right eye image and the left eye image via the in-vehicle network 102.
  • the image generation unit 3 generates a stereoscopic image from the acquired right eye image and left eye image.
  • FIG. The display control unit 4 according to the first embodiment is configured to light all the pixels of the display unit 5a.
  • the display control unit 4 according to the second embodiment according to the viewpoint position 200 of the driver, either one of the pixels corresponding to the stereoscopic viewing area 201A and the pixels corresponding to the stereoscopic viewing area 201B in the display unit 5a. Turn on and turn off the other.
  • the configuration of the stereoscopic display device 10 according to the second embodiment is the same as the configuration of the stereoscopic display device 10 according to the first embodiment of FIGS. 1 to 7 in the drawings. Is used.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an operation example of the stereoscopic display device 10 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the image generation unit 3 generates a stereoscopic image based on the vehicle information acquired by the vehicle information acquisition unit 2 in parallel with the flowchart of FIG.
  • step ST ⁇ b> 1 the position information acquisition unit 1 acquires position information indicating the driver's viewpoint position 200 from the in-vehicle camera 101 and outputs the position information to the display control unit 4.
  • step ST2 the display control unit 4 compares the viewpoint position 200 indicated by the previously acquired position information with the viewpoint position 200 indicated by the currently acquired position information. If the current viewpoint position 200 has been changed from the previous viewpoint position 200 (step ST2 “YES”), the display control unit 4 proceeds to step ST3, and if not changed (step ST2 “NO”), the step Proceed to ST6.
  • step ST3 the display control unit 4 compares the viewpoint movement amount 220D with the region determination threshold value Dth. If the viewpoint movement amount 220D is greater than or equal to the region determination threshold value Dth (step ST3 “YES”), the display control unit 4 proceeds to step ST4, and if the viewpoint movement amount 220D is less than the region determination threshold value Dth (step ST3 “NO”). ”), The process proceeds to step ST5.
  • step ST4 the display control unit 4 selects the stereoscopic viewing area 201A because the viewpoint movement amount 220D is greater than or equal to the area determination threshold value Dth.
  • step ST5 the display control unit 4 selects the stereoscopic viewing region 201B because the viewpoint movement amount 220D is less than the region determination threshold value Dth.
  • 9A, 9B, and 9C are diagrams for explaining the operation of the display control unit 4 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the viewpoint movement amount 220D is not the movement amount from the previous viewpoint position 200 to the current viewpoint position 200, but before and after the driver's eyebox center 210 to the current viewpoint position 200.
  • the driver's eyebox center 210 is a position where the viewpoint position 200 is assumed to exist when the driver is sitting in the driver's seat, and is a value given to the display control unit 4 in advance.
  • the area determination threshold value Dth is a threshold value for determining in which of the stereoscopic viewing areas 201A and 201B the driver's viewpoint position 200 exists, and is a value given to the display control unit 4 in advance.
  • “0 mm” that is the eye box center 210 is set as the region determination threshold value Dth.
  • the “ ⁇ ” side is the front side, that is, the windshield 103 side, and the “+” side is the rear side, that is, the rear glass side.
  • the display control unit 4 selects the stereoscopic viewing area 201B.
  • step ST6 the display control unit 4 causes the display unit 5a to display the stereoscopic image generated by the image generation unit 3. At that time, the display control unit 4 controls the display unit 5a to turn on the pixels corresponding to the stereoscopic viewing region selected in step ST4 or step ST5 and turn off the other pixels in the stereoscopic image.
  • the image separation unit 5b has a configuration in which the lens 5b0 for the stereoscopic viewing area 201A and the lens 5b1 for the stereoscopic viewing area 201B are arranged on a horizontal stripe line by line.
  • the display control unit 4 turns on the pixels corresponding to the stereoscopic viewing area 201A and turns off the pixels corresponding to the stereoscopic viewing area 201B. That is, the display control unit 4 causes the display unit 5a to display only the right-eye and left-eye images in the odd-numbered rows among the stereoscopic images.
  • the display control unit 4 when selecting the stereoscopic viewing area 201B, the display control unit 4 turns off the pixels corresponding to the stereoscopic viewing area 201A and turns on the pixels corresponding to the stereoscopic viewing area 201B. That is, the display control unit 4 causes the display unit 5a to display only the right-eye and left-eye images of the even-numbered rows among the stereoscopic images.
  • step ST ⁇ b> 7 the image separation unit 5 b separates either one of the stereoscopic viewing area 201 ⁇ / b> A or the stereoscopic viewing area 201 ⁇ / b> B in which the display unit 5 a is lit into a right eye image and a left eye image, and the windshield glass 103. Project.
  • FIGS. 10A and 10B are diagrams illustrating the relationship between the viewpoint position 200 and the stereoscopic viewing areas 201A and 201B in the second embodiment of the present invention.
  • the region determination threshold value Dth is “0 mm”.
  • the display control unit 4 performs stereoscopic viewing because the viewpoint movement amount 220 ⁇ / b> D is “0 mm” or more.
  • the display of the stereoscopic image on the display unit 5a is controlled so that the region 201A is formed.
  • the display control unit 4 has a viewpoint movement amount 220D that is less than “0 mm”.
  • the display of the stereoscopic image on the display unit 5a is controlled so that the stereoscopic visual recognition area 201B is formed.
  • the stereoscopic display device 10 includes the position information acquisition unit 1 that acquires position information of the driver in the front-rear direction. Based on the position information acquired by the position information acquisition unit 1, the display control unit 4 according to the second embodiment selects each of the two images from the two images arranged in the vertical direction in the stereoscopic image. Any one of these images is determined and displayed on the display unit 5a.
  • the stereoscopic viewing area 201A and the stereoscopic viewing area 201B partially overlap, even if the driver's viewpoint position 200 moves to the overlapping portion, crosstalk or the like does not occur, and the driver A stereoscopic image can be visually recognized normally.
  • the switching between the stereoscopic viewing area 201A and the stereoscopic viewing area 201B is illustrated, but the display control unit 4 can also switch between three or more stereoscopic viewing areas.
  • the display control unit 4 can also switch between three or more stereoscopic viewing areas.
  • the display control unit 4 switches to any one of the stereoscopic viewing areas 201A, 201B, and 201C (not shown) using two area determination threshold values Dth having different values.
  • the display control unit 4 turns on the image for the lens 5b0 in the first two rows of the six rows in the stereoscopic image and turns off the images for the remaining four rows of lenses 5b1 and 5b2.
  • the display unit 5a is controlled.
  • the display control unit 4 turns on the image for the lens 5b1 in the middle two rows of the six rows in the stereoscopic image, and displays the images for the remaining four rows of lenses 5b0 and 5b2.
  • the display unit 5a is controlled to be turned off. Further, when switching to the stereoscopic viewing area 201C, the display control unit 4 turns on the images for the rear two rows of lenses 5b2 among the six rows in the stereoscopic image, and displays the images for the remaining four rows of lenses 5b0 and 5b1. The display unit 5a is controlled to be turned off.
  • the image separation unit 5b is configured with two types of lenses 5b0 and 5b1, thereby forming two stereoscopic viewing areas, a stereoscopic viewing area 201A and a stereoscopic viewing area 201B, in the front-rear direction.
  • a plurality of stereoscopic viewing areas are formed not only in the front-rear direction but also in the left-right direction.
  • the configuration of the stereoscopic display device 10 according to the third embodiment is the same as that of the stereoscopic display device 10 according to the first and second embodiments of FIGS. 1 to 10 in the drawings.
  • FIG. 10 is incorporated.
  • FIG. 11 is a structural diagram of the image separation unit 5b of the stereoscopic display device 10 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the image separation unit 5b includes six types of lenses: a lens 5b0-Center, a lens 5b0-Rshift, a lens 5b0-Lshift, a lens 5b1-Center, a lens 5b1-Rshift, and a lens 5b1-Lshift.
  • the lens 5b0-Center, the lens 5b0-Rshift, and the lens 5b0-Lshift have the same lens curvature radius Lr0 and lens pitch Lp0.
  • the lens 5b1-Center, the lens 5b1-Rshift, and the lens 5b1-Lshift have the same lens curvature radius Lr1 and lens pitch Lp1.
  • Each lens is arranged in a horizontal row.
  • the lenses 5b0-Rshift, 5b1-Rshift are arranged with the lens center shifted to the right with respect to the lenses 5b0-Center, 5b1-Center.
  • the lenses 5b0-Lshift, 5b1-Lshift are arranged with the lens center shifted to the left with respect to the lenses 5b0-Center, 5b1-Center.
  • FIGS. 12A and 12B are diagrams for explaining the operation of the display control unit 4 in Embodiment 3 of the present invention.
  • the image separation unit 5b according to the third embodiment is composed of six types of lenses.
  • FIG. 12A the front left, front center, and front right three directions.
  • a total of six stereoscopic viewing areas 201A, 201B, 201C, 201D, 201E, and 201F in the rear left, rear center, and rear right rear three directions are formed.
  • the rear center stereoscopic viewing area 201A is formed by the lens 5b0-Center
  • the rear left stereoscopic viewing area 201C is formed by the lens 5b0-Lshift
  • the rear right stereoscopic viewing area 201D is formed by the lens 5b0-Rshift
  • the front center stereoscopic viewing area 201B is formed by the lens 5b1-Center
  • the front left stereoscopic viewing area 201E is formed by the lens 5b1-Lshift
  • the front right stereoscopic viewing area 201F is formed by the lens 5b1-Rshift.
  • the image generation unit 3 generates a stereoscopic image in which images in which right-eye pixels 201Rpix and left-eye pixels 201Lpix are periodically arranged in the horizontal direction are arranged in six rows in the vertical direction. That is, an image displayed on the display unit 5a corresponding to the lens 5b0-Lshift in the first row, an image displayed on the display unit 5a corresponding to the lens 5b0-Center in the second row, and a lens 5b0-Rshift in the third row.
  • the image displayed on the display unit 5a corresponding to the lens 5b1-Rshift on the sixth row is the same image.
  • the display control unit 4 sets an optimum stereoscopic viewing area from among the six stereoscopic viewing areas based on the position information on the front, rear, left and right of the viewpoint position 200 of the driver. And the display control part 4 controls the display part 5a so that the image applicable to the set stereo visual recognition area
  • the viewpoint movement amount 220D is a movement amount in the front-rear direction from the driver's eyebox center 210 to the viewpoint position 200 acquired this time.
  • the area determination threshold value Dth is a threshold value for determining whether the driver's viewpoint position 200 exists in the forward stereoscopic viewing areas 201B, 201E, and 201F or the backward stereoscopic viewing areas 201A, 201C, and 201D.
  • the viewpoint movement amount 220X is the movement amount in the left-right direction from the eyebox center 210 to the viewpoint position 200 acquired this time.
  • the area determination threshold value Xmax is a threshold value for determining whether the driver's viewpoint position 200 exists in the right-side stereoscopic viewing areas 201D and 201F or the central-direction stereoscopic viewing areas 201A and 201B. This is the value given to part 4.
  • the area determination threshold value Xmin is a threshold value for determining whether the driver's viewpoint position 200 exists in the left stereoscopic viewing areas 201C and 201E or the central stereoscopic viewing areas 201A and 201B. This is the value given to part 4. “+30 mm” is set as the region determination threshold value Xmax and “ ⁇ 30 mm” is set as the region determination threshold value Xmin with reference to “0 mm” that is the eye box center 210.
  • the display control unit 4 compares the area determination threshold value Dth in the front-rear direction with the viewpoint movement amount 220D in the front-rear direction. Further, the display control unit 4 compares the left and right area determination thresholds Xmax and Xmin with the left and right viewpoint movement amount 220X. From the comparison result, the display control unit 4 selects any one of the stereoscopic viewing areas 201A to 201F as the stereoscopic viewing area as shown in FIG. 12B.
  • the current viewpoint position 200 obtained from the position information acquisition unit 1 is a position moved “ ⁇ 20 mm” in the front-rear direction from the eye box center 210 and “+40 mm” in the left-right direction. Since the viewpoint movement amount 220D “ ⁇ 20 mm” in the front-rear direction is less than the area determination threshold Dth “0 mm”, the stereoscopic viewing area selection result is any one of the stereoscopic viewing areas 201E, 201B, and 201F.
  • the stereoscopic viewing region 201F is selected from the stereoscopic viewing regions 201E, 201B, and 201F.
  • the display control unit 4 causes the display unit 5a to display the right-eye and left-eye images corresponding to the lens 5b1-Rshift so that the stereoscopic viewing area 201F is formed.
  • the stereoscopic display device 10 includes the position information acquisition unit 1 that acquires position information in the front-rear direction and the left-right direction of the driver. Based on the position information acquired by the position information acquisition unit 1, the display control unit 4 according to Embodiment 3 selects each of the six images from the six images arranged in the vertical direction in the stereoscopic image. Any one of these images is determined and displayed on the display unit 5a.
  • the stereoscopic viewing area can be expanded not only in the front-rear direction but also in the left-right direction. Therefore, the stereoscopic image can be normally visually recognized even when the viewpoint position 200 of the driver moves.
  • the display control unit 4 of Embodiment 3 divides the front-rear direction into two stereoscopic viewing areas, divides the left-right direction into three stereoscopic viewing areas, and divides it into a total of six areas.
  • the viewpoint movement amounts 220D and 220X from the viewpoint position 200 to the area determination threshold values Dth, Xmax, and Xmin are selected to select an optimal stereoscopic viewing area, but the present invention is not limited to this structure.
  • the right-eye image viewing area 201AR and the left-eye image viewing area 201AL are repeatedly formed in the left-right direction.
  • the right eye viewpoint 200R0 moves to the left eye image viewing area 201AL and the left eye viewpoint 200L0 moves to the right eye image viewing area 201AR
  • the right eye image is projected onto the left eye image viewing area 201AL and the right eye is projected.
  • the driver can normally view the stereoscopic image. Therefore, the image generation unit 3 generates a normal stereoscopic image and a stereoscopic image obtained by switching the right-eye image and the left-eye image
  • the display control unit 4 It may be switched whether to display the three-dimensional image or to display the three-dimensional image obtained by switching the right-eye image and the left-eye image. Thereby, the kind of lens which comprises the image separation part 5b can be reduced.
  • the right-eye viewpoint 200R0 moves from the right-eye image viewing area 201AR to the adjacent right-eye image viewing area 201AR
  • the left-eye viewpoint 200L0 moves from the left-eye image viewing area 201AL.
  • the display control unit 4 determines whether to switch from the stereoscopic viewing areas 201A and 201B to the adjacent stereoscopic viewing areas 201C to 201F or leave the stereoscopic viewing areas 201A and 201B based on the viewpoint movement amount in the horizontal direction.
  • the display on the display unit 5a may be controlled according to the determination result.
  • the image separation unit 5b has a configuration in which the front-rear direction is divided into two stereoscopic viewing regions and the left-right direction is divided into three stereoscopic viewing regions, which are divided into a total of six regions. It is not limited, and it may be divided into any number of stereoscopic viewing areas other than six.
  • the display control part 4 of Embodiment 2, 3 was the structure which controls the display of the display part 5a based on the information of the viewpoint position 200 which the position information acquisition part 1 acquired from the in-vehicle camera 101,
  • the information is not limited to the information on the viewpoint position 200.
  • the display control unit 4 may control the display of the display unit 5a based on information from a switch or the like that switches the stereoscopic viewing regions 201A to 201F by a driver's operation.
  • FIG. 13 is a structural diagram of the image separation unit 5bA configured with a parallax barrier in the stereoscopic display device 10 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the image separation unit 5bA includes two types of slits having different slit widths. In the vertical direction, the slits 5bA0 and the slits 5bA1 are periodically arranged, and in the horizontal direction, a plurality of slits 5bA0 are arranged in odd rows and a plurality of slits 5bA1 are arranged in even rows.
  • the slit 5bA0 has the same function as the lens 5b0 in FIGS. 5A, 5B, and 5C, and the slit 5bA1 has the same function as the lens 5b1. Since the configuration other than the image separation unit 5bA in the stereoscopic display device 10 is as described in the first to third embodiments, the description thereof is omitted here.
  • the image separation unit 5bA according to the fourth embodiment is a parallax barrier in which n types of slits 5bA0 and 5bA1 having different slit widths are periodically arranged. Also in this configuration, the same effect as in the first to third embodiments can be obtained.
  • FIGS. 14A and 14B are main hardware configuration diagrams of the stereoscopic display device and its peripheral devices according to each embodiment of the present invention.
  • the functions of the position information acquisition unit 1, the image generation unit 3, and the display control unit 4 in the stereoscopic display device 10 are realized by a processing circuit. That is, the stereoscopic display device 10 includes a processing circuit for realizing the above functions.
  • the processing circuit may be the processor 12 that executes a program stored in the memory 13, or may be the processing circuit 16 as dedicated hardware.
  • the processing circuit is a processor 12
  • the functions of the position information acquisition unit 1, the image generation unit 3, and the display control unit 4 are realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. Is done.
  • Software or firmware is described as a program and stored in the memory 13.
  • the processor 12 reads out and executes the program stored in the memory 13, thereby realizing the function of each unit. That is, the stereoscopic display device 10 includes a memory 13 for storing a program that, when executed by the processor 12, results in the steps shown in the flowchart of FIG. It can also be said that this program causes a computer to execute the procedure or method of the position information acquisition unit 1, the image generation unit 3, and the display control unit 4.
  • the processing circuit 16 when the processing circuit is dedicated hardware, includes, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). , FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination thereof.
  • the functions of the position information acquisition unit 1, the image generation unit 3, and the display control unit 4 may be realized by a plurality of processing circuits 16, or the functions of the respective units may be realized by a single processing circuit 16.
  • the processor 12 is a CPU (Central Processing Unit), a processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, or the like.
  • the memory 13 may be a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an EPROM (Erasable Programmable ROM), or a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as a flash memory, a hard disk, a flexible disk, or the like.
  • the magnetic disk may be an optical disk such as a CD (Compact Disc) or a DVD (Digital Versatile Disc).
  • a part may be implement
  • the processing circuit in the stereoscopic display device 10 can realize the above-described functions by hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the input device 11 is an in-vehicle camera 101 or a switch, and inputs the position information of the driver to the stereoscopic display device 10.
  • the communication device 14 is the vehicle information acquisition unit 2 and acquires vehicle information from an ECU mounted on the vehicle 100 via the in-vehicle network 102.
  • the output device 15 is a lenticular lens or a parallax barrier that is the image separation unit 5b or 5bA, such as a liquid crystal display that is the display unit 5a, and a windshield 103 or a combiner.
  • the stereoscopic display device 10 can be used other than the vehicle 100.
  • the position information acquisition unit 1 acquires information on the viewpoint position of the observer who uses the stereoscopic display device 10.
  • the stereoscopic display device according to the present invention is suitable for a stereoscopic display device used for an in-vehicle HUD or the like because an area where a stereoscopic image can be visually recognized is enlarged as compared with a general lenticular lens method or a parallax barrier method.

Landscapes

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Abstract

表示制御部（４）は、右眼用画素（２０１Ｒｐｉｘ）と左眼用画素（２０１Ｌｐｉｘ）が横方向に周期的に配列された画像が、縦方向に２個ずつ配列された立体画像を、表示部（５ａ）に表示させる。画像分離部（５ｂ）は、立体画像を、分離角度θ０で右眼用画素（２０１ａＲ）と左眼用画素（２０１ａＬ）に分離すると共に、分離角度θ１で右眼用画素（２０１ｂＲ）と左眼用画素（２０１ｂＬ）に分離する。

Description

立体表示装置およびヘッドアップディスプレイ
　この発明は、立体画像を表示する立体表示装置およびヘッドアップディスプレイに関するものである。
　ヘッドアップディスプレイ（以下、「ＨＵＤ」と称する。）のように、車両に乗った運転者から見た前景に、運転を支援するための補助情報を描画した画像を虚像として重畳表示する技術が知られている。そして、両眼視差等の立体視の原理を使い、左眼用虚像および右眼用虚像の視差量を変更することによって運転者から見た虚像の表示距離を変更する表示装置が開示されている。このような表示装置では、液晶ディスプレイ等の表示デバイスの手前に光を選択的に遮るバリアまたはレンズを配置することによって、運転者の左眼に左眼画像のみを視認させ、かつ右眼に右眼画像のみを視認させることによって、運転者に立体画像を認識させる（例えば、特許文献１参照）。
特開平７－１４４５７８号公報
　従来の表示装置は以上のように構成されているので、観察者が立体画像を視認できる領域は、表示デバイスとバリア等との配置距離、ならびにバリア等のスリット幅およびスリット位置によって固定されるという課題があった。そのため、観察者の視点位置が動いて立体画像を視認できる領域から外れると、クロストーク等が生じ、立体画像が正常に視認されない。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、観察者が立体画像を視認できる領域を拡大することを目的とする。
　この発明に係る立体表示装置は、ｎを二以上の整数として、右眼用画像および左眼用画像が一方向に周期的に配列された画像を、当該一方向とは直交する方向にｎ個ずつ配列して立体画像を生成する画像生成部と、画像生成部により生成された立体画像を表示部に表示させる表示制御部と、表示部が表示する立体画像を、ｎ個の分離角度でｎ組の右眼用画像および左眼用画像に分離する画像分離部とを備えるものである。
　この発明によれば、表示部が表示する立体画像を、ｎ個の分離角度でｎ組の右眼用画像および左眼用画像に分離するようにしたので、観察者が立体画像を視認できる領域がｎ個に増える。
この発明の実施の形態１に係る立体表示装置の構成例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る立体表示装置の車両搭載例を示す図である。 一般的な裸眼立体視が可能なレンチキュラレンズ方式の表示部および画像分離部の構造図である。 一般的な裸眼立体視が可能なレンチキュラレンズ方式の表示部および画像分離部の構造図である。 一般的な裸眼立体視が可能なレンチキュラレンズ方式の画像分離部の構造図である。 一般的な両眼視差を利用したＨＵＤの立体視認領域を示す図である。 一般的な両眼視差を利用したＨＵＤの立体視認領域を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る立体表示装置の表示部および画像分離部の構造図である。 この発明の実施の形態１に係る立体表示装置の表示部および画像分離部の構造図である。 この発明の実施の形態１に係る立体表示装置の画像分離部の構造図である。 この発明の実施の形態１に係る立体表示装置における立体視認領域を示す図である。 図７Ａおよび図７Ｂは、この発明の実施の形態１における画像分離部５ｂの変形例を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る立体表示装置の動作例を示すフローチャートである。 図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃは、この発明の実施の形態２における表示制御部の動作を説明する図である。 図１０Ａおよび図１０Ｂは、この発明の実施の形態２における視点位置と立体視認領域との関係性を説明する図である。 この発明の実施の形態３に係る立体表示装置の画像分離部の構造図である。 図１２Ａおよび図１２Ｂは、この発明の実施の形態３における表示制御部の動作を説明する図である。 この発明の実施の形態４に係る立体表示装置において、パララックスバリアで構成される画像分離部の構造図である。 図１４Ａおよび図１４Ｂは、この発明の各実施の形態に係る立体表示装置とその周辺機器の主なハードウェア構成図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１に係る立体表示装置１０の構成例を示すブロック図である。図１において、実施の形態１の立体表示装置１０は、位置情報取得部１、車両情報取得部２、画像生成部３、表示制御部４および画像表示部５を備える。立体表示装置１０は、例えば後述する車両１００に搭載され、ＨＵＤとして使用される。
　位置情報取得部１は、運転者の視点位置を示す位置情報を車内カメラ１０１から取得し、画像生成部３および表示制御部４へ出力する。運転者の視点位置とは、例えば運転者の眼部の位置または頭部の位置等である。
　車両情報取得部２は、車内ネットワーク１０２を経由して車両１００の車両情報を取得し、画像生成部３へ出力する。車両情報とは、例えば、自車位置情報、進行方向、車速、操舵角、加速度、時刻、警告情報、各種制御信号、およびナビゲーション情報等である。各種制御信号とは、例えば、ワイパーのオンオフ信号、ライトの点灯信号、およびシフトポジション信号等である。ナビゲーション情報とは、例えば、渋滞情報、施設名、案内ガイダンス、およびルート等である。
　画像生成部３は、位置情報取得部１が取得した位置情報と、車両情報取得部２が取得した車両情報とを元に表示画像を生成し、表示制御部４へ出力する。表示画像とは、例えば、矢印案内および残距離情報等のナビゲーションコンテンツ、ならびに、車速および警告情報等を表した立体画像である。立体画像は、立体視用の右眼用および左眼用画像から構成される。なお、表示画像は、視差の無い二次元画像を含んでもよい。
　表示制御部４は、画像生成部３が生成した表示画像を画像表示部５に表示させる。なお、実施の形態１では、表示制御部４は、位置情報取得部１により取得された位置情報を使用しない。表示制御部４が位置情報を使用する例は、後述する実施の形態２で説明する。
　画像表示部５は、表示制御部４の表示制御に基づいて、画像生成部３が生成した立体画像を右眼用画像および左眼用画像に分離し、風防ガラス１０３へ投射する。
　図２は、この発明の実施の形態１に係る立体表示装置１０の車両搭載例を示す図である。図２において、画像表示部５は、表示部５ａ、画像分離部５ｂおよび反射ガラス５ｃで構成される。表示部５ａは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　Ｄｉｓｐｌａｙ）またはＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）等の表示デバイスであり、表示制御部４からの表示制御に基づいて、表示画像を表示する。画像分離部５ｂは、表示部５ａが表示する立体画像を右眼用画像２０１Ｒおよび左眼用画像２０１Ｌに分離する。反射ガラス５ｃは、画像分離部５ｂが分離した右眼用画像２０１Ｒおよび左眼用画像２０１Ｌに対して光学的な歪補正および拡大を行い、風防ガラス１０３へ投射する。
　車内カメラ１０１は、例えば、インストルメントパネルの計器類、または、センタディスプレイもしくはバックミラー等の近傍等、運転者の視点位置２００を取得できる場所に設置される。この車内カメラ１０１は、顔画像を撮像して解析し、眼部または頭部の位置を検出し、位置情報として位置情報取得部１へ出力する。なお、車内カメラ１０１は、ステレオカメラを用いた三角測量、または単眼カメラを用いたＴＯＦ（Ｔｉｍｅ　Ｏｆ　Ｆｌｉｇｈｔ）等の周知の技術を用いて、眼部または頭部の位置を検出してもよい。
　なお、眼部または頭部の位置検出は、車内カメラ１０１が行ってもよいし、位置情報取得部１が行ってもよい。
　車内ネットワーク１０２は、車両１００に搭載される電子制御ユニット（ＥＣＵ）間で、車速および操舵角等の車両１００の情報を送受信するためのネットワークである。
　風防ガラス１０３は、立体表示装置１０からの表示画像が投射される被投射部である。実施の形態１のＨＵＤはウィンドシールド型であるため、被投射部は風防ガラス１０３である。コンバイナ型のＨＵＤの場合、被投射部はコンバイナである。
　次に、ＨＵＤの動作を説明する。
　図２において、表示制御部４から出力された立体画像は、表示部５ａに表示される。続いて、画像分離部５ｂは、表示部５ａに表示された立体画像が運転者の右眼視点２００Ｒおよび左眼視点２００Ｌに到達するように、右眼用画像２０１Ｒおよび左眼用画像２０１Ｌに分離する。そして、反射ガラス５ｃは、右眼用画像２０１Ｒおよび左眼用画像２０１Ｌに対して風防ガラス１０３の形状に合わせた歪補正を行い、また、右眼用画像２０１Ｒおよび左眼用画像２０１Ｌを所望の虚像サイズに拡大して、風防ガラス１０３上に投射する。右眼用画像２０１Ｒは、運転者の右眼視点２００Ｒに入り、左眼用画像２０１Ｌは、運転者の左眼用画像２０１Ｌに入る。
　運転者の視点から見ると、虚像位置２０２上で左眼視点２００Ｌからは左眼用虚像２０２Ｌが認識され、右眼視点２００Ｒからは右眼用虚像２０２Ｒが認識される。右眼用虚像２０２Ｒおよび左眼用虚像２０２Ｌは視差があるため、運転者は、立体像認識位置２０３に立体像を視認することができる。
　図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、一般的な裸眼立体視が可能なレンチキュラレンズ方式の表示部５ａおよび画像分離部５ｂの構造図である。図３Ａに示すように、画像分離部５ｂは、表示部５ａの前面に配置される。一般的な画像分離部５ｂは、例えば、レンズ曲率半径Ｌｒ０およびレンズピッチＬｐ０が縦方向に一定である半円筒型のレンズが、横方向に複数個配列された、レンチキュラレンズである。
　図３Ｂに示すように、表示部５ａは、レンズピッチＬｐ０内に、右眼用画素２０１Ｒｐｉｘおよび左眼用画素２０１Ｌｐｉｘが収まるように配置される。一つの右眼用画素２０１Ｒｐｉｘには、赤緑青（ＲＧＢ）の三つのサブ画素がある。一つの左眼用画素２０１Ｌｐｉｘにも、赤緑青の三つのサブ画素がある。画像生成部３は、横方向において、右眼用画素２０１Ｒｐｉｘと左眼用画素２０１Ｌｐｉｘを周期的に配列して、横ストライプ状の立体画像にする。表示部５ａが点灯すると、右眼用画素２０１Ｒｐｉｘおよび左眼用画素２０１Ｌｐｉｘはレンズを介して、右眼用画素２０１ａＲおよび左眼用画素２０１ａＬに分離される。表示部５ａ上の全画素が画像分離部５ｂで分離されて、運転者の視点位置２００周辺に、右眼用画像視認領域２０１ＡＲおよび左眼用画像視認領域２０１ＡＬが形成される。その結果、立体視認領域２０１Ａが形成される。立体視認領域２０１Ａの位置および範囲、つまり幅および奥行きは、表示部５ａの画素ピッチに合わせたレンズ曲率半径Ｌｒ０およびレンズピッチＬｐ０で決まる。
　図３Ｃに示すように、画像分離部５ｂのレンチキュラレンズを構成する各レンズ５ｂ０が同一のレンズ曲率半径Ｌｒ０およびレンズピッチＬｐ０を有する場合、運手者が立体画像を視認できる領域は、立体視認領域２０１Ａのみとなる。
　図４Ａおよび図４Ｂは、一般的な両眼視差を利用したＨＵＤの立体視認領域を示す図である。図４Ａに示すように、画像分離部５ｂにより分離された右眼用画像２０１Ｒ０，２０１Ｒ１，２０１Ｒ２および左眼用画像２０１Ｌ０，２０１Ｌ１，２０１Ｌ２は、風防ガラス１０３で反射されて、運転者の右眼視点２００Ｒおよび左眼視点２００Ｌに到達する。具体的には、表示部５ａの左端部から出力された立体画像は、画像分離部５ｂで分離され、左端部左眼用画像２０１Ｌ０および左端部右眼用画像２０１Ｒ０として運転者の視点位置２００に到達する。表示部５ａの中心部から出力された立体画像は、画像分離部５ｂで分離され、中心部右眼用画像２０１Ｒ１および中心部左眼用画像２０１Ｌ１として運転者の視点位置２００に到達する。表示部５ａの右端部から出力された立体画像は、画像分離部５ｂで分離され、右端部右眼用画像２０１Ｒ２および右端部左眼用画像２０１Ｌ２として運転者の視点位置２００に到達する。図示は省略するが、表示部５ａの左端部、中心部および右端部以外の部分から出力された立体画像も同様である。
　図４Ａの左眼視点２００Ｌにおいて、左端部左眼用画像２０１Ｌ０、中心部左眼用画像２０１Ｌ１および右端部左眼用画像２０１Ｌ２等の表示部５ａ上の各左眼用画像が集まり、左眼用画像視認領域２０１ＡＬを形成する。同様に、図４Ａの右眼視点２００Ｒにおいて、左端部右眼用画像２０１Ｒ０、中心部右眼用画像２０１Ｒ１および右端部右眼用画像２０１Ｒ２等の表示部５ａ上の各右眼用画像が集まり、右眼用画像視認領域２０１ＡＲを形成する。その結果、立体視認領域２０１Ａが形成される。以上のように、運転者の左眼と右眼が左眼用画像認識領域２０１ＡＬと右眼用画像認識領域２０１ＡＲに入ることで、運転者は立体像認識位置２０３の立体画像を正常に視認できる。反対に、運転者の左眼と右眼が左眼用画像認識領域２０１ＡＬと右眼用画像認識領域２０１ＡＲから外れると、運転者は立体画像を正常に視認できない。
　図４Ｂに示すように、レンチキュラレンズ方式および後述するパララックスバリア方式の場合、右眼用画像視認領域２０１ＡＲと左眼用画像視認領域２０１ＡＬが左右方向に繰り返し形成される。そのため、運転者の視点位置２００が、左右方向において右眼視点２００Ｒ０，２００Ｒ１，２００Ｒ２および左眼視点２００Ｌ０，２００Ｌ１，２００Ｌ２のいずれかの位置に移動したとしても、運転者は立体画像を正常に視認できる。反対に、運転者の視点位置２００が右眼視点２００Ｒ０，２００Ｒ１，２００Ｒ２および左眼視点２００Ｌ０，２００Ｌ１，２００Ｌ２以外の位置に移動すると、クロストーク等が生じ、立体画像を正常に視認できない。
　次に、この発明の実施の形態１に係る表示部５ａおよび画像分離部５ｂについて説明する。図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、この発明の実施の形態１に係る立体表示装置１０の表示部５ａおよび画像分離部５ｂの構造図である。図６は、この発明の実施の形態１に係る立体表示装置１０の立体視認領域２０１Ａ，２０１Ｂを示す図である。
　図５Ａに示すように、実施の形態１に係る画像分離部５ｂは、レンズ曲率半径Ｌｒ０およびレンズピッチＬｐ０のレンズ５ｂ０と、レンズ曲率半径Ｌｒ１およびレンズピッチＬｐ１のレンズ５ｂ１の、二種類のレンズで構成される。縦方向において、レンズ５ｂ０とレンズ５ｂ１は周期的に配列されており、横方向において、奇数行に複数のレンズ５ｂ０が配置され偶数行に複数のレンズ５ｂ１が配置されている。なお、レンズ５ｂ０とレンズ５ｂ１は、少なくともレンズ曲率半径が異なるレンズであればよい。図示例のレンズ５ｂ０とレンズ５ｂ１は、レンズ曲率半径Ｌｒ０，Ｌｒ１が異なり、レンズピッチＬｐ０，Ｌｐ１が同じである。
　図５Ｂに示すように、表示部５ａは、レンズ５ｂ０内に、表示部５ａの奇数行の右眼用画素２０１Ｒｐｉｘおよび左眼用画素２０１Ｌｐｉｘが収まるように配置されると共に、レンズ５ｂ１内に、表示部５ａの偶数行の右眼用画素２０１Ｒｐｉｘおよび左眼用画素２０１Ｌｐｉｘが収まるように配置される。一つの右眼用画素２０１Ｒｐｉｘには、赤緑青の三つのサブ画素がある。一つの左眼用画素２０１Ｌｐｉｘにも、赤緑青の三つのサブ画素がある。画像生成部３は、右眼用画素２０１Ｒｐｉｘおよび左眼用画素２０１Ｌｐｉｘが横方向に周期的に配列された画像を、縦方向に二行ずつ配列した立体画像を生成する。つまり、一行目のレンズ５ｂ０に相当する表示部５ａに表示させる画像と、二行目のレンズ５ｂ１に相当する表示部５ａに表示させる画像とは同じであり、三行目のレンズ５ｂ０に相当する表示部５ａに表示させる画像と、四行目の４ｂ１に相当する表示部５ａに表示させる画像とは同じである。表示部５ａが点灯すると、奇数行の右眼用画素２０１Ｒｐｉｘおよび左眼用画素２０１Ｌｐｉｘはレンズ５ｂ０を介して、分離角度θ０で右眼用画素２０１ａＲおよび左眼用画素２０１ａＬに分離される。また、偶数行の右眼用画素２０１Ｒｐｉｘおよび左眼用画素２０１Ｌｐｉｘはレンズ５ｂ１を介して、分離角度θ１で右眼用画素２０１ｂＲおよび左眼用画素２０１ｂＬに分離される。
　その結果、表示部５ａ上の奇数行の画素は、画像分離部５ｂで分離され、運転者の視点位置２００周辺で右眼用画像視認領域２０１ＡＲおよび左眼用画像視認領域２０１ＡＬからなる立体視認領域２０１Ａを形成する。同様に、表示部５ａ上の偶数行の画素は、画像分離部５ｂで分離され、運転者の視点位置２００周辺で右眼用画像視認領域２０１ＢＲおよび左眼用画像視認領域２０１ＢＬからなる立体視認領域２０１Ｂを形成する。
　図５Ｃに示すように、画像分離部５ｂは、レンズ曲率半径Ｌｒ０およびレンズピッチＬｐ０のレンズ５ｂ０と、レンズ曲率半径Ｌｒ１およびレンズピッチＬｐ１のレンズ５ｂ１とを持つため、運転者が立体画像を視認できる領域は、立体視認領域２０１Ａおよび立体視認領域２０１Ｂの二領域となる。したがって、運転者の視点位置２００が立体視認領域２０１Ａおよび立体視認領域２０１Ｂのどちらに移動しても、運転者は立体画像を正常に視認できる。
　なお、実施の形態１の立体表示装置１０においても、図４Ｂに示したように、立体視認領域２０１Ａが左右方向に繰り返し形成される。同様に、立体視認領域２０１Ｂも左右方向に繰り返し形成される。
　以上のように、実施の形態１に係る立体表示装置１０は、画像生成部３、表示制御部４、および画像分離部５ｂを備える。画像生成部３は、右眼用画像および左眼用画像が横方向に周期的に配列された画像を、当該一方向とは直交する縦方向に二個ずつ配列して立体画像を生成する。表示制御部４は、画像生成部３により生成された立体画像を表示部５ａに表示させる。画像分離部５ｂは、表示部４ａが表示する立体画像を、二個の分離角度θ０，θ１で奇数行の右眼用画像および左眼用画像と偶数行の右眼用画像および左眼用画像とに分離する。これにより、立体画像を視認できる領域が、奇数行の右眼用画像および左眼用画像が形成する立体視認領域２０１Ａと、偶数行の右眼用画像および左眼用画像が形成する立体視認領域２０１Ｂの二領域できる。従来一つの立体視認領域２０１Ａだけであったのに対し、実施の形態１では二つの立体視認領域２０１Ａ，２０１Ｂに領域が拡大したことによって、運転者の視点位置２００が動いても立体画像を正常に視認できる。
　また、実施の形態１の画像分離部５ｂは、異なるレンズ曲率半径Ｌｒ０，Ｌｒ１を有する二種類のレンズ５ｂ０，５ｂ１が縦方向に周期的に配列されたレンチキュラレンズである。実施の形態１のレンチキュラレンズはレンズ曲率半径等を変更するだけでよいため、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示した一般的なレンチキュラレンズと比べて製造コストが増大しない。
　なお、実施の形態１の画像分離部５ｂは、二種類のレンズ５ｂ０，５ｂ１が一行ずつ周期的に配列された構成であったが、この構成に限定されるものではない。例えば、図７Ａに示すように、画像分離部５ｂは、二種類のレンズ５ｂ０，５ｂ１が二行ずつ周期的に配列された構成であってもよい。このように、レンズ５ｂ０，５ｂ１は、Ｎを一以上の整数とし、Ｎ行ずつ周期的に配置された構成であればよい。
　また、実施の形態１の画像分離部５ｂは、二種類のレンズ５ｂ０，５ｂ１で構成されたが、この構成に限定されるものではない。例えば、図７Ｂに示すように、画像分離部５ｂは、三種類のレンズ５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２がＮ行ずつ周期的に配列された構成であってもよい。このように、画像分離部５ｂは、ｎを二以上の整数とし、ｎ種類のレンズが周期的に配列された構成であればよい。この場合、画像分離部５ｂは、表示部５ａが表示する立体画像を、ｎ個の分離角度でｎ組の右眼用画像および左眼用画像に分離することになるため、ｎ個の立体視認領域を形成できる。
　なお、図７Ａおよび図７Ｂの場合、画像生成部３は、右眼用画像および左眼用画像が横方向に周期的に配列された画像を、縦方向にｎ×Ｎ行ずつ配列して立体画像を生成する。
　また、実施の形態１の画像分離部５ｂは、横方向に配列されたレンズ５ｂ０とレンズ５ｂ１とが、縦方向に周期的に配列された構成であったが、反対に、縦方向に配列されたレンズ５ｂ０とレンズ５ｂ１とが、横方向に周期的に配列された構成であってもよい。この構成の場合、画像生成部３は、右眼用画像および左眼用画像が縦方向に周期的に配列された画像を、横方向に二列ずつ配列して立体画像を生成する。
　また、実施の形態１では、画像表示部５が反射ガラス５ｃを備え、反射ガラス５ｃが立体画像を風防ガラス１０３へ投射することでこの立体画像を運転者に視認させているが、直視型の立体表示装置１０の場合には、風防ガラス１０３および反射ガラス５ｃを必要としない構成にできる。
　また、画像表示部５は、反射ガラス５ｃを上下に移動させる駆動機構を備えてもよい。画像表示部５は、運転者の体格に応じて反射ガラス５ｃの位置が上下移動するよう、駆動機構を制御する。運転者の視点位置２００が高い位置にある場合、風防ガラス１０３における立体画像が投射される位置が高くなり、反対に視点位置２００が低い位置にある場合、風防ガラス１０３における立体画像が投射される位置が低くなる。これにより、上下方向において、運転者の視点位置２００に合わせて立体視認領域の位置を調整できる。なお、画像表示部５は、視点位置２００の情報を、位置情報取得部１から取得すればよい。
　また、実施の形態１では、画像生成部３が右眼用画像および左眼用画像を生成する構成であったが、この構成に限定されるものでなく、立体表示装置１０の外部で生成された右眼用画像および左眼用画像を車内ネットワーク１０２経由で画像生成部３が取得する構成であってもよい。画像生成部３は、取得した右眼用画像および左眼用画像から立体画像を生成する。
実施の形態２．
　実施の形態１の表示制御部４は、表示部５ａの全画素を点灯させる構成であった。これに対し、実施の形態２の表示制御部４は、運転者の視点位置２００に応じて、表示部５ａにおける立体視認領域２０１Ａに相当する画素と立体視認領域２０１Ｂに相当する画素のいずれか一方を点灯させ、もう一方を消灯させる。
　なお、実施の形態２に係る立体表示装置１０の構成は、図面上は図１～図７の実施の形態１に係る立体表示装置１０の構成と同じであるため、以下では図１～図７を援用する。
　図８は、この発明の実施の形態２に係る立体表示装置１０の動作例を示すフローチャートである。画像生成部３は、図８のフローチャートと並行して、車両情報取得部２が取得した車両情報に基づいて立体画像を生成しているものとする。
　ステップＳＴ１において、位置情報取得部１は、運転者の視点位置２００を示す位置情報を、車内カメラ１０１から取得し、表示制御部４へ出力する。
　ステップＳＴ２において、表示制御部４は、前回取得した位置情報が示す視点位置２００と、今回取得した位置情報が示す視点位置２００とを比較する。表示制御部４は、今回の視点位置２００が前回の視点位置２００から変更されている場合（ステップＳＴ２“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ３へ進み、変更されていない場合（ステップＳＴ２“ＮＯ”）、ステップＳＴ６へ進む。
　ステップＳＴ３において、表示制御部４は、視点移動量２２０Ｄと領域判定閾値Ｄｔｈとを比較する。表示制御部４は、視点移動量２２０Ｄが領域判定閾値Ｄｔｈ以上である場合（ステップＳＴ３“ＹＥＳ”）、ステップＳＴ４へ進み、視点移動量２２０Ｄが領域判定閾値Ｄｔｈ未満である場合（ステップＳＴ３“ＮＯ”）、ステップＳＴ５へ進む。
　ステップＳＴ４において、表示制御部４は、視点移動量２２０Ｄが領域判定閾値Ｄｔｈ以上であるため、立体視認領域２０１Ａを選定する。
　ステップＳＴ５において、表示制御部４は、視点移動量２２０Ｄが領域判定閾値Ｄｔｈ未満であるため、立体視認領域２０１Ｂを選定する。
　図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃは、この発明の実施の形態２における表示制御部４の動作を説明する図である。図９Ａおよび図９Ｂに示すように、視点移動量２２０Ｄは、前回の視点位置２００から今回の視点位置２００への移動量ではなく、運転者のアイボックス中心２１０から今回の視点位置２００への前後方向の移動量である。運転者のアイボックス中心２１０は、運転者が運転席に座った状態のときに視点位置２００が存在すると想定される位置であり、予め表示制御部４に与えられている値である。領域判定閾値Ｄｔｈは、運転者の視点位置２００が立体視認領域２０１Ａ，２０１Ｂのどちらに存在するかを判定するための閾値であり、予め表示制御部４に与えられている値である。図示例では、アイボックス中心２１０である「０ｍｍ」が、領域判定閾値Ｄｔｈとして設定されている。また、「－」側は前側、つまり風防ガラス１０３側であり、「＋」側は後側、つまりリアガラス側である。
　図９Ａおよび図９Ｃに示すように、視点位置２００がアイボックス中心２１０にある場合、またはアイボックス中心２１０より「＋」側にある場合、表示制御部４は。立体視認領域２０１Ａを選定する。
　図９Ｂおよび図９Ｃに示すように、視点位置２００がアイボックス中心２１０より「－」側にある場合、表示制御部４は、立体視認領域２０１Ｂを選定する。
　ステップＳＴ６において、表示制御部４は、画像生成部３が生成した立体画像を表示部５ａに表示させる。その際、表示制御部４は、立体画像のうち、ステップＳＴ４またはステップＳＴ５で選定した立体視認領域に該当する画素を点灯させ、それ以外の画素を消灯させるよう、表示部５ａを制御する。
　例えば、図５Ｃに示したように、画像分離部５ｂが、立体視認領域２０１Ａ用のレンズ５ｂ０と立体視認領域２０１Ｂ用のレンズ５ｂ１を一行ずつ横ストライプ上に並べた構成である場合を考える。この構成において、表示制御部４は、立体視認領域２０１Ａを選定した場合、立体視認領域２０１Ａに該当する画素を点灯させ、立体視認領域２０１Ｂに該当する画素を消灯させる。つまり、表示制御部４は、立体画像のうち、奇数行の右眼用および左眼用画像のみを表示部５ａに表示させる。一方、表示制御部４は、立体視認領域２０１Ｂを選定した場合、立体視認領域２０１Ａに該当する画素を消灯させ、立体視認領域２０１Ｂに相当する画素を点灯させる。つまり、表示制御部４は、立体画像のうち、偶数行の右眼用および左眼用画像のみを表示部５ａに表示させる。
　ステップＳＴ７において、画像分離部５ｂは、表示部５ａが点灯した立体視認領域２０１Ａまたは立体視認領域２０１Ｂのいずれか一方の画像を、右眼用画像および左眼用画像に分離し、風防ガラス１０３へ投射する。
　図１０Ａおよび図１０Ｂは、この発明の実施の形態２における視点位置２００と立体視認領域２０１Ａ，２０１Ｂとの関係性を説明する図である。ここでは、領域判定閾値Ｄｔｈが「０ｍｍ」であるものとする。表示制御部４は、位置情報取得部１から得られた今回の視点位置２００がアイボックス中心２１０から「＋１５ｍｍ」移動していた場合、視点移動量２２０Ｄは「０ｍｍ」以上であるため、立体視認領域２０１Ａが形成されるように表示部５ａの立体画像の表示を制御する。一方、表示制御部４は、位置情報取得部１から得られた今回の視点位置２００がアイボックス中心２１０から「－１５ｍｍ」移動していた場合、視点移動量２２０Ｄは「０ｍｍ」未満であるため、立体視認領域２０１Ｂが形成されるように表示部５ａの立体画像の表示を制御する。
　以上のように、実施の形態２に係る立体表示装置１０は、運転者の前後方向の位置情報を取得する位置情報取得部１を備える。実施の形態２に係る表示制御部４は、位置情報取得部１により取得された位置情報に基づいて、立体画像において縦方向に二個ずつ配列された画像の中から、各二個の画像のうちのいずれか一個の画像を決定し、表示部５ａに表示させる。この構成により、立体視認領域２０１Ａと立体視認領域２０１Ｂとが一部重なっている場合に、この重なっている部分に運転者の視点位置２００が移動したとしてもクロストーク等が生じず、運転者は立体画像を正常に視認できる。
　なお、実施の形態２では、立体視認領域２０１Ａと立体視認領域２０１Ｂとの切り替えを例示したが、表示制御部４は、三つ以上の立体視認領域を切り替えることも可能である。例えば、図７Ｂに示したように、ｎ（＝３）種類のレンズ５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２が周期的に配列された画像分離部５ｂである場合、右眼用画像および左眼用画像が横方向に周期的に配列された画像が、縦方向にｎ×Ｎ（＝３×２）行ずつ配列された立体画像が生成される。表示制御部４は、値が異なる２つの領域判定閾値Ｄｔｈを用いて、立体視認領域２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ（不図示）のいずれかに切り替える。表示制御部４は、立体視認領域２０１Ａに切り替える場合、立体画像における各六行のうちの先頭二行のレンズ５ｂ０用の画像を点灯させ、残り四行のレンズ５ｂ１，５ｂ２用の画像を消灯させるよう、表示部５ａを制御する。また、表示制御部４は、立体視認領域２０１Ｂに切り替える場合、立体画像における各六行のうちの中央二行のレンズ５ｂ１用の画像を点灯させ、残り四行のレンズ５ｂ０，５ｂ２用の画像を消灯させるよう、表示部５ａを制御する。また、表示制御部４は、立体視認領域２０１Ｃに切り替える場合、立体画像における各六行のうちの後ろ二行のレンズ５ｂ２用の画像を点灯させ、残り四行のレンズ５ｂ０，５ｂ１用の画像を消灯させるよう、表示部５ａを制御する。
実施の形態３．
　実施の形態１，２は、画像分離部５ｂを二種類のレンズ５ｂ０，５ｂ１で構成することで前後方向に立体視認領域２０１Ａおよび立体視認領域２０１Ｂの二つの立体視認領域を形成する構成であった。これに対し、実施の形態３では、前後方向だけでなく左右方向にも複数の立体視認領域を形成する。
　なお、実施の形態３に係る立体表示装置１０の構成は、図面上は図１～図１０の実施の形態１，２に係る立体表示装置１０の構成と同じであるため、以下では図１～図１０を援用する。
　図１１は、この発明の実施の形態３に係る立体表示装置１０の画像分離部５ｂの構造図である。画像分離部５ｂは、レンズ５ｂ０－Ｃｅｎｔｅｒ、レンズ５ｂ０－Ｒｓｈｉｆｔ、レンズ５ｂ０－Ｌｓｈｉｆｔ、レンズ５ｂ１－Ｃｅｎｔｅｒ、レンズ５ｂ１－Ｒｓｈｉｆｔ、およびレンズ５ｂ１－Ｌｓｈｉｆｔの、六種類のレンズで構成される。レンズ５ｂ０－Ｃｅｎｔｅｒ、レンズ５ｂ０－Ｒｓｈｉｆｔ、およびレンズ５ｂ０－Ｌｓｈｉｆｔは、レンズ曲率半径Ｌｒ０およびレンズピッチＬｐ０が同じである。また、レンズ５ｂ１－Ｃｅｎｔｅｒ、レンズ５ｂ１－Ｒｓｈｉｆｔ、およびレンズ５ｂ１－Ｌｓｈｉｆｔは、レンズ曲率半径Ｌｒ１およびレンズピッチＬｐ１が同じである。各レンズは、各横一列に配列されている。ただし、レンズ５ｂ０－Ｒｓｈｉｆｔ，５ｂ１－Ｒｓｈｉｆｔは、レンズ５ｂ０－Ｃｅｎｔｅｒ，５ｂ１－Ｃｅｎｔｅｒに対して、レンズ中心が右にシフトされた状態に配置されている。また、レンズ５ｂ０－Ｌｓｈｉｆｔ，５ｂ１－Ｌｓｈｉｆｔは、レンズ５ｂ０－Ｃｅｎｔｅｒ，５ｂ１－Ｃｅｎｔｅｒに対して、レンズ中心が左にシフトされた状態に配置されている。
　図１２Ａおよび図１２Ｂは、この発明の実施の形態３における表示制御部４の動作を説明する図である。図１１に示すように、実施の形態３の画像分離部５ｂは、六種類のレンズで構成されていることで、図１２Ａに示すように、前左、前中央および前右の前三方向、ならびに後左、後中央、後右の後三方向の計六つの立体視認領域２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０１Ｅ、２０１Ｆが形成される。ここでは、レンズ５ｂ０－Ｃｅｎｔｅｒにより後中央の立体視認領域２０１Ａが形成され、レンズ５ｂ０－Ｌｓｈｉｆｔにより後左の立体視認領域２０１Ｃが形成され、レンズ５ｂ０－Ｒｓｈｉｆｔにより後右の立体視認領域２０１Ｄが形成される。また、レンズ５ｂ１－Ｃｅｎｔｅｒにより前中央の立体視認領域２０１Ｂが形成され、レンズ５ｂ１－Ｌｓｈｉｆｔにより前左の立体視認領域２０１Ｅが形成され、レンズ５ｂ１－Ｒｓｈｉｆｔにより前右の立体視認領域２０１Ｆが形成される。
　実施の形態３の画像生成部３は、右眼用画素２０１Ｒｐｉｘおよび左眼用画素２０１Ｌｐｉｘが横方向に周期的に配列された画像を、縦方向に六行ずつ配列した立体画像を生成する。つまり、一行目のレンズ５ｂ０－Ｌｓｈｉｆｔに相当する表示部５ａに表示させる画像と、二行目のレンズ５ｂ０－Ｃｅｎｔｅｒに相当する表示部５ａに表示させる画像と、三行目のレンズ５ｂ０－Ｒｓｈｉｆｔに相当する表示部５ａに表示させる画像と、四行目のレンズ５ｂ１－Ｌｓｈｉｆｔに相当する表示部５ａに表示させる画像と、五行目のレンズ５ｂ１－Ｃｅｎｔｅｒに相当する表示部５ａに表示させる画像と、六行目のレンズ５ｂ１－Ｒｓｈｉｆｔに相当する表示部５ａに表示させる画像とは、すべて同じ画像である。
　実施の形態３の表示制御部４は、運転者の視点位置２００の前後左右の位置情報に基づいて、六つの立体視認領域の中から最適な立体視認領域を設定する。そして、表示制御部４は、画像生成部３が生成した立体画像のうち、設定した立体視認領域に該当する画像を点灯させ、それ以外の画素を消灯させるよう、表示部５ａを制御する。
　図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、視点移動量２２０Ｄは、運転者のアイボックス中心２１０から今回取得した視点位置２００への前後方向の移動量である。領域判定閾値Ｄｔｈは、運転者の視点位置２００が前方向の立体視認領域２０１Ｂ，２０１Ｅ，２０１Ｆと後方向の立体視認領域２０１Ａ，２０１Ｃ，２０１Ｄのどちらに存在するかを判定するための閾値であり、予め表示制御部４に与えられている値である。図示例では、アイボックス中心２１０である「０ｍｍ」が、領域判定閾値Ｄｔｈとして与えられている。
　他方、視点移動量２２０Ｘは、アイボックス中心２１０から今回取得した視点位置２００への左右方向の移動量である。領域判定閾値Ｘｍａｘは、運転者の視点位置２００が右方向の立体視認領域２０１Ｄ，２０１Ｆと中央方向の立体視認領域２０１Ａ，２０１Ｂのどちらに存在するかを判定するための閾値であり、予め表示制御部４に与えられている値である。領域判定閾値Ｘｍｉｎは、運転者の視点位置２００が左方向の立体視認領域２０１Ｃ，２０１Ｅと中央方向の立体視認領域２０１Ａ，２０１Ｂのどちらに存在するかを判定するための閾値であり、予め表示制御部４に与えられている値である。アイボックス中心２１０である「０ｍｍ」を基準にして、「＋３０ｍｍ」が領域判定閾値Ｘｍａｘに設定され、「－３０ｍｍ」が領域判定閾値Ｘｍｉｎに設定されている。
　表示制御部４は、前後方向の領域判定閾値Ｄｔｈと前後方向の視点移動量２２０Ｄとを比較する。また、表示制御部４は、左右方向の領域判定閾値Ｘｍａｘ，Ｘｍｉｎと左右方向の視点移動量２２０Ｘとを比較する。表示制御部４は、それらの比較結果から、図１２Ｂに示すように、立体視認領域２０１Ａ～２０１Ｆのいずれか一つを立体視認領域に選定する。
　図１２Ａにおいて、位置情報取得部１から得られた今回の視点位置２００は、アイボックス中心２１０から前後方向に「－２０ｍｍ」移動し、左右方向に「＋４０ｍｍ」移動した位置とする。前後方向の視点移動量２２０Ｄ「－２０ｍｍ」は領域判定閾値Ｄｔｈ「０ｍｍ」未満であるため、立体視認領域選定結果は立体視認領域２０１Ｅ，２０１Ｂ，２０１Ｆのいずれかになる。また、左右方向の視点移動量２２０Ｘ「＋４０ｍｍ」は領域判定閾値Ｘｍａｘ「＋３０ｍｍ」以上であるため、立体視認領域２０１Ｅ，２０１Ｂ，２０１Ｆの中から立体視認領域２０１Ｆが選定される。表示制御部４は、立体視認領域２０１Ｆが形成されるように、レンズ５ｂ１－Ｒｓｈｉｆｔに該当する右眼用および左眼用画像を表示部５ａに表示させる。
　以上のように、実施の形態３に係る立体表示装置１０は、運転者の前後方向および左右方向の位置情報を取得する位置情報取得部１を備える。実施の形態３に係る表示制御部４は、位置情報取得部１により取得された位置情報に基づいて、立体画像において縦方向に六個ずつ配列された画像の中から、各六個の画像のうちのいずれか一個の画像を決定し、表示部５ａに表示させる。この構成により、立体視認領域を前後方向だけでなく左右方向にも拡大できる。よって、運転者の視点位置２００が動いても立体画像を正常に視認できる。
　なお、実施の形態３の表示制御部４は、前後方向を二つの立体視認領域に区切り、左右方向を三つの立体視認領域に区切り、合計六つの領域に分けて、運転者のアイボックス中心２１０から視点位置２００への視点移動量２２０Ｄ，２２０Ｘと領域判定閾値Ｄｔｈ，Ｘｍａｘ，Ｘｍｉｎとを比較して最適な立体視認領域を選定する構成であったが、この構成に限定されるものではない。
　図４Ｂで説明したように、右眼用画像視認領域２０１ＡＲと左眼用画像視認領域２０１ＡＬは左右方向に繰り返し形成される。右眼視点２００Ｒ０が左眼用画像視認領域２０１ＡＬに移動すると共に左眼視点２００Ｌ０が右眼用画像視認領域２０１ＡＲに移動した場合、左眼用画像視認領域２０１ＡＬに右眼用画像を投射すると共に右眼用画像視認領域２０１ＡＲに左眼用画像を投射すれば、運転者は立体画像を正常に視認できる。そこで、画像生成部３は、通常の立体画像と、右眼用画像と左眼用画像とを入れ替えた立体画像とを生成し、表示制御部４は、左右方向の視点移動量に基づいて通常の立体画像を表示させるか右眼用画像と左眼用画像とを入れ替えた立体画像を表示させるかを切り替えてもよい。これにより、画像分離部５ｂを構成するレンズの種類を削減することができる。
　また、図４Ｂで説明したように、右眼視点２００Ｒ０が右眼用画像視認領域２０１ＡＲから隣の右眼用画像視認領域２０１ＡＲに移動すると共に、左眼視点２００Ｌ０が左眼用画像視認領域２０１ＡＬから隣の左眼用画像認識領域２０１ＡＬに移動した場合、立体視認領域２０１Ａを隣の立体視認領域２０１Ｃ，２０１Ｄに切り替えず、立体視認領域２０１Ａのままでも運転者は立体画像を正常に視認できる。そこで、表示制御部４は、左右方向の視点移動量に基づいて、立体視認領域２０１Ａ，２０１Ｂから隣の立体視認領域２０１Ｃ～２０１Ｆに切り替えるか、立体視認領域２０１Ａ，２０１Ｂのままにするか判定し、判定結果に応じて表示部５ａの表示を制御してもよい。
　また、実施の形態３の画像分離部５ｂは、前後方向を二つの立体視認領域に区切り、左右方向を三つの立体視認領域に区切り、合計六つの領域に分ける構成であったが、この構成に限定されるものではなく、六以外の任意数の立体視認領域に分けてもよい。
　また、実施の形態２，３の表示制御部４は、位置情報取得部１が車内カメラ１０１から取得した視点位置２００の情報に基づいて、表示部５ａの表示を制御する構成であったが、視点位置２００の情報に限定されるものではない。表示制御部４は、例えば、運転者の操作により立体視認領域２０１Ａ～２０１Ｆを切り替えるスイッチ等からの情報に基づいて、表示部５ａの表示を制御してもよい。
実施の形態４．
　上記実施の形態１～３の画像分離部５ｂは、レンチキュラレンズであったが、これに限定されるものではなく、パララックスバリアであってもよい。図１３は、この発明の実施の形態４に係る立体表示装置１０において、パララックスバリアで構成される画像分離部５ｂＡの構造図である。画像分離部５ｂＡは、スリット幅が異なる二種類のスリットで構成される。縦方向において、スリット５ｂＡ０とスリット５ｂＡ１は周期的に配列されており、横方向において、奇数行に複数のスリット５ｂＡ０が配置され偶数行に複数のスリット５ｂＡ１が配置されている。このスリット５ｂＡ０は、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃにおけるレンズ５ｂ０と同じ機能を持ち、スリット５ｂＡ１はレンズ５ｂ１と同じ機能を持つ。立体表示装置１０における画像分離部５ｂＡ以外の構成は、実施の形態１～３で示した通りであるため、ここでは説明を省略する。
　以上のように、実施の形態４の画像分離部５ｂＡは、異なるスリット幅を有するｎ種類のスリット５ｂＡ０，５ｂＡ１が周期的に配列されたパララックスバリアである。この構成の場合にも、実施の形態１～３と同様の効果が得られる。
　最後に、この発明の実施の形態１～４に係る立体表示装置１０のハードウェア構成例を説明する。図１４Ａおよび図１４Ｂは、この発明の各実施の形態に係る立体表示装置とその周辺機器の主なハードウェア構成図である。立体表示装置１０における位置情報取得部１、画像生成部３、および表示制御部４の各機能は、処理回路により実現される。即ち、立体表示装置１０は、上記各機能を実現するための処理回路を備える。処理回路は、メモリ１３に格納されたプログラムを実行するプロセッサ１２であってもよいし、専用のハードウェアとしての処理回路１６であってもよい。
　図１４Ａに示すように、処理回路がプロセッサ１２である場合、位置情報取得部１、画像生成部３、および表示制御部４の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１３に格納される。プロセッサ１２は、メモリ１３に格納されたプログラムを読みだして実行することにより、各部の機能を実現する。即ち、立体表示装置１０は、プロセッサ１２により実行されるときに、図８のフローチャートで示されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ１３を備える。また、このプログラムは、位置情報取得部１、画像生成部３、および表示制御部４の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。
　図１４Ｂに示すように、処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路１６は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。位置情報取得部１、画像生成部３、および表示制御部４の機能を複数の処理回路１６で実現してもよいし、各部の機能をまとめて一つの処理回路１６で実現してもよい。
　ここで、プロセッサ１２とは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、またはマイクロコンピュータ等のことである。
　メモリ１３は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）、またはフラッシュメモリ等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリであってもよいし、ハードディスクまたはフレキシブルディスク等の磁気ディスクであってもよいし、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）等の光ディスクであってもよい。
　なお、位置情報取得部１、画像生成部３、および表示制御部４の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、立体表示装置１０における処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
　入力装置１１は、車内カメラ１０１またはスイッチ等であり、運転者の位置情報を立体表示装置１０へ入力する。通信装置１４は、車両情報取得部２であり、車内ネットワーク１０２を経由して車両１００に搭載されたＥＣＵから車両情報を取得する。出力装置１５は、表示部５ａである液晶ディスプレイ等、画像分離部５ｂ，５ｂＡであるレンチキュラレンズまたはパララックスバリア、ならびに、風防ガラス１０３またはコンバイナである。
　なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　また、上記説明では、立体表示装置１０を車両１００に搭載した例を説明したが、立体表示装置１０を車両１００以外で使用することも可能である。その場合、位置情報取得部１は、立体表示装置１０を使用する観察者の視点位置の情報を取得する。
　この発明に係る立体表示装置は、一般的なレンチキュラレンズ方式またはパララックスバリア方式に比べて、立体画像を視認できる領域を拡大したので、車載ＨＵＤ等に使用される立体表示装置に適している。
　１　位置情報取得部、２　車両情報取得部、３　画像生成部、４　表示制御部、５　画像表示部、５ａ　表示部、５ｂ，５ｂＡ　画像分離部、５ｂ０，５ｂ０－Ｃｅｎｔｅｒ，５ｂ０－Ｒｓｈｉｆｔ，５ｂ０－Ｌｓｈｉｆｔ，５ｂ１，５ｂ１－Ｃｅｎｔｅｒ，５ｂ１－Ｒｓｈｉｆｔ，５ｂ１－Ｌｓｈｉｆｔ，５ｂ２　レンズ、５ｂＡ０，５ｂＡ１　スリット、５ｃ　反射ガラス、１０　立体表示装置、１１　入力装置、１２　プロセッサ、１３　メモリ、１４　通信装置、１５　出力装置、１６　処理回路、１００　車両、１０１　車内カメラ、１０２　車内ネットワーク、１０３　風防ガラス、２００　視点位置、２００Ｌ，２００Ｌ０～２００Ｌ２　左眼視点、２００Ｒ，２００Ｒ０～２００Ｒ２　右眼視点、２０１Ａ～２０１Ｆ　立体視認領域、２０１ＡＬ，２０１ＢＬ　左眼用画像視認領域、２０１ＡＲ，２０１ＢＲ　右眼用画像視認領域、２０１ａＬ，２０１ｂＬ，２０１Ｌｐｉｘ　左眼用画素、２０１Ｌ　左眼用画像、２０１ａＲ，２０１ｂＲ，２０１Ｒｐｉｘ　右眼用画素、２０１Ｒ　右眼用画像、２０２　虚像位置、２０２Ｌ　左眼用虚像、２０２Ｒ　右眼用虚像、２０３　立体像認識位置、２１０　アイボックス中心、２２０Ｄ，２２０Ｘ　視点移動量、Ｄｔｈ，Ｘｍａｘ，Ｘｍｉｎ　領域判定閾値、Ｌｐ０　レンズピッチ、Ｌｒ０　レンズ曲率半径、θ０，θ１　分離角度。

Claims (6)

  1. 　ｎを二以上の整数として、右眼用画像および左眼用画像が一方向に周期的に配列された画像を、当該一方向とは直交する方向にｎ個ずつ配列して立体画像を生成する画像生成部と、
    　前記画像生成部により生成された立体画像を表示部に表示させる表示制御部と、
    　前記表示部が表示する立体画像を、ｎ個の分離角度でｎ組の右眼用画像および左眼用画像に分離する画像分離部とを備える立体表示装置。
  2. 　前記表示制御部は、立体画像において前記直交する方向にｎ個ずつ配列された画像の中から、各ｎ個の画像のうちのいずれか一個の画像を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１記載の立体表示装置。
  3. 　観察者の前後方向または左右方向の位置情報を取得する位置情報取得部を備え、
    　前記表示制御部は、前記位置情報取得部により取得された位置情報に基づいて、立体画像において前記直交する方向にｎ個ずつ配列された画像の中から、各ｎ個の画像のうちのいずれか一個の画像を決定し、前記表示部に表示させることを特徴とする請求項２記載の立体表示装置。
  4. 　前記画像分離部は、異なるレンズ曲率半径を有するｎ種類のレンズが、前記直交する方向に周期的に配列されたレンチキュラレンズであることを特徴とする請求項１記載の立体表示装置。
  5. 　前記画像分離部は、異なるスリット幅を有するｎ種類のスリットが、前記直交する方向に周期的に配列されたパララックスバリアであることを特徴とする請求項１記載の立体表示装置。
  6. 　請求項１記載の立体表示装置を備えたヘッドアップディスプレイ。
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