WO2018190192A1 - 画像表示ユニット - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an image display unit.
- Patent Document 1 discloses a technique for displaying a real-time image obtained by capturing an image of a vehicle outer area, which is a blind spot of a driver by a pillar portion in a vehicle, by an imaging unit on a display surface (display screen) in the vehicle. .
- the display device described in Patent Document 2 projects an image picked up by the image pickup unit onto the holographic optical element by the projector unit, and diffracts the image projected from the projector unit by the holographic optical element toward the observer. It is the composition to do.
- Patent Document 3 discloses an image display device that displays an image captured by an imaging unit that captures at least one of the rear and side of a vehicle using a stereoscopic display.
- the technique described in Patent Document 3 is a technique in which a display device that displays a rear real-time image is attached to a position of a room mirror in a vehicle.
- Patent Documents 1 to 3 are techniques for displaying an image on a fixed display screen, the distance between the observer and the display image is fixed. For this reason, depending on the positional relationship between the observer and the display screen, it becomes difficult for the observer to observe the display image.
- An object of one embodiment of the present invention is to realize an image display unit that is excellent in design freedom of the position of a display image.
- an image display unit includes an imaging unit that captures an observation target space, and an image display unit that displays an image captured by the imaging unit in a display area in real time. And an image forming unit that projects an image displayed by the image display unit and forms an image in a space without a screen.
- an image display unit that is excellent in design freedom of the position of a display image.
- FIG.1 and FIG.2 It is a schematic diagram which shows the outline
- FIG. 8 It is a figure which shows typically the state by which the image display unit which concerns on embodiment of this invention has been arrange
- An example of a configuration in which the imaging unit images a space on the side of the vehicle is shown, (a) is a diagram showing the position of the imaging unit, and (b) is a schematic configuration in the vicinity of the light guide plate in (a).
- FIG. An image pick-up part shows an example of composition which picturizes space behind vehicles, (a) is a figure showing a state where an image formation part has not formed a real-time picture via a light guide plate, (b) It is a figure which shows the state which the imaging part imaged the real-time image via the light-guide plate. It is the figure which showed roughly the principal part structure of the image display unit with which the structure shown to (a) and (b) of FIG. 8 was equipped.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of the image display unit 1A.
- FIG. 2 is a side view showing an outline of the image display unit 1A.
- the image display unit 1 ⁇ / b> A includes an imaging unit 10 that images the observation target space, an image display device 11 (image display unit), an imaging lens 12, a collimator lens 13, and a guide lens.
- An optical plate 14 and a mask 15 are provided.
- the image forming unit that forms an image displayed by the image display device 11 in the image display unit 1 ⁇ / b> A in space includes an image forming lens 12, a collimating lens 13, a light guide plate 14, and a mask 15.
- the image display device 11, the imaging lens 12, the collimator lens 13, and the light guide plate 14 are sequentially arranged along the Y-axis direction. Further, the light guide plate 14 and the mask 15 are arranged in this order along the Z-axis direction.
- the longitudinal direction of the incident surface 14a is defined as the X direction
- the normal direction of the incident surface 14a is defined as the Y direction
- the normal direction of the light emitting surface 14c located on the surface side opposite to the bottom surface 14b of the light guide plate 14 is defined as the Z direction.
- the imaging unit 10 is not particularly limited as long as it is a member capable of imaging the observation target space.
- Examples of the imaging unit 10 include a CCD camera.
- the image display device 11 displays a two-dimensional image or a three-dimensional image picked up by the image pickup unit 10 in a display area in accordance with a video signal received from a control device (not shown).
- the image display device 11 is, for example, a general liquid crystal display that can output image light by displaying an image in a display area.
- the display area of the image display device 11 and the incident surface 14a of the light guide plate 14 facing the display area are both arranged in parallel with the XZ plane.
- a bottom surface 14b of the light guide plate 14 on which a prism 141 (described later) is disposed, and a light emitting surface 14c that emits light to the mask 15 that faces the bottom surface 14b are both parallel to the XY plane.
- the surface of the mask 15 on which a slit 151 (described later) is provided is also arranged in parallel with the XY plane.
- the display area of the image display device 11 and the incident surface 14a of the light guide plate 14 may be disposed to face each other, or the display region of the image display device 11 may be disposed to be inclined with respect to the incident surface 14a. Good.
- the imaging lens 12 is disposed between the image display device 11 and the incident surface 14a.
- the imaging lens 12 converges the image light output from the display area of the image display device 11 on the XY plane parallel to the longitudinal direction of the incident surface 14 a and then emits the light to the collimating lens 13.
- the imaging lens 12 may be any lens as long as it can converge image light.
- the imaging lens 12 may be a bulk lens, a Fresnel lens, a diffractive lens, or the like.
- the imaging lens 12 may be a combination of a plurality of lenses arranged along the Y-axis direction.
- the collimating lens 13 is disposed between the image display device 11 and the incident surface 14a.
- the collimating lens 13 converts the image light converged by the imaging lens 12 into parallel light on the YZ plane orthogonal to the longitudinal direction of the incident surface 14a.
- the collimating lens 13 emits the collimated image light to the incident surface 14 a of the light guide plate 14.
- the collimating lens 13 may be a bulk lens and a Fresnel lens, like the imaging lens 12. Note that the arrangement order of the imaging lens 12 and the collimating lens 13 may be reversed. Further, the functions of the imaging lens 12 and the collimating lens 13 may be realized by one lens or may be realized by a combination of a large number of lenses. That is, if the image light output from the display area by the image display device 11 can be converged on the XY plane and collimated on the YZ plane, the combination of the imaging lens 12 and the collimating lens 13 is Anything is acceptable.
- the light guide plate 14 is made of a transparent member, receives the image light converted into parallel light by the collimating lens 13 at the incident surface 14a, and emits the light from the light emitting surface 14c.
- the light guide plate 14 has a rectangular parallelepiped outer shape, and a plane parallel to the XZ plane facing the collimator lens 13 is defined as an incident surface 14a.
- a surface parallel to the XY plane and existing on the negative direction side of the Z axis is defined as a bottom surface 14b, and a surface parallel to the XY plane and opposed to the bottom surface 14b is defined as a light emitting surface 14c.
- the light guide plate 14 includes a plurality of prisms (light emitting structures) 141.
- the plurality of prisms 141 reflect the image light incident from the incident surface 14 a of the light guide plate 14.
- the prism 141 is provided on the bottom surface 14b of the light guide plate 14 so as to protrude from the bottom surface 14b toward the light emitting surface 14c.
- the plurality of prisms 141 are arranged at a predetermined interval (for example, 1 mm) in the Y-axis direction and have a predetermined width (for example, 10 [mu] m).
- the prism 141 includes a reflective surface (optical surface) 141a which is a surface closer to the incident surface 14a with respect to the light guide direction (+ Y-axis direction) of the image light among the optical surfaces of the prism 141.
- the plurality of prisms 141 are provided on the bottom surface 14b in parallel with the X axis.
- the image light incident from the incident surface 14a propagating in the Y-axis direction is reflected by the reflecting surfaces 141a of the plurality of prisms 141 provided in parallel with the X-axis orthogonal to the Y-axis.
- Each of the plurality of prisms 141 emits image light emitted from different positions in the Z-axis direction orthogonal to the longitudinal direction of the incident surface 14 a in the display area of the image display device 11 toward the predetermined viewpoint 100.
- the light is emitted from the light exit surface 14c which is one surface. Details of the reflecting surface 141a will be described later.
- the mask 15 is made of a material opaque to visible light and includes a plurality of slits 151.
- the mask 15 can transmit only the light traveling from the light exit surface 14 c of the light guide plate 14 toward the imaging point 101 on the plane 102 using the plurality of slits 151.
- the plurality of slits 151 transmit only light traveling from the light exit surface 14 c of the light guide plate 14 toward the imaging point 101 on the plane 102.
- the plurality of slits 151 are provided so as to be parallel to the X axis.
- Each slit 151 corresponds to one of the plurality of prisms 141.
- the image display unit 1A forms an image of the image displayed on the image display device 11 on the virtual plane 102 outside the image display unit 1A and projects it. Specifically, first, the image light emitted from the display area of the image display device 11 passes through the imaging lens 12 and the collimating lens 13 and then enters the incident surface 14 a that is the end surface of the light guide plate 14. Next, the image light incident on the light guide plate 14 propagates through the light guide plate 14 and reaches the prism 141 provided on the bottom surface 14 b of the light guide plate 14.
- the image light reaching the prism 141 is reflected by the reflecting surface 141a of the prism 141 in the positive direction of the Z axis, and is emitted from the light emitting surface 14c of the light guide plate 14 disposed so as to be parallel to the XY plane.
- the image display unit 1A can project the image output to the display area of the image display device 11 onto the plane 102. Accordingly, when the user views the virtual plane 102 from the viewpoint 100, the user can visually recognize the image projected in the air.
- the plane 102 is a virtual plane on which a projected image is formed, but a screen or the like may be disposed in order to improve visibility.
- the collimator lens 13 When the collimator lens 13 is arranged so that the center of the incident surface 14a coincides with the optical axis of the collimator lens 13 with respect to the Z-axis direction, the following problem occurs with respect to the image projected on the plane 102. May occur. That is, in the XZ plane orthogonal to the optical axis of the collimating lens 13, light is emitted from each of two points that are equidistant from the Z-axis direction with respect to the Z-axis direction, and enters the light guide plate 14 through the incident surface 14 a. The incident light makes the same angle with respect to the bottom surface 14b. Therefore, the light from these two points is reflected by the same prism 141 and travels toward the plane 102. Therefore, from the viewpoint 100, there is a problem that these two points appear to overlap.
- the image display device 11 is arranged so that the entire display region is located on the positive direction side or the negative direction side of the light guide plate 14 in the Z-axis direction.
- the entire display area of the image display device 11 is arranged on the negative direction side of the light guide plate 14.
- the mirror 20 may be disposed at a position indicated by a dotted line in FIG.
- the mirror 20 is disposed on the opposite side of the image display device 11 across the optical axis of the collimating lens 13 in the Z-axis direction, and has a reflection surface parallel to the light emitting surface 14c and directed toward the image display device 11. It is preferable to have it.
- image light emitted from a point on the negative direction side is more than image light emitted from a point on the positive direction side of the Z axis. Then, the light enters the prism 141 located closer to the image display device 11. It can be seen that the light is reflected by the prism 141 and passes through the slit 151 corresponding to the prism 141.
- FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a modified example of the image display unit 1A shown in FIGS.
- a schematic configuration is shown, and only the imaging unit 10, the image display device 11, the collimating lens 13, and the light guide plate 14 are shown.
- the image display unit 1 ⁇ / b> B forms a virtual image on the plane 112 on the side opposite to the observer with respect to the light exit surface 14 c of the light guide plate 14 by the light reflected by the prism 141. Different from the image display unit 1A.
- the image display unit 1C does not include the imaging lens 12 shown in FIGS. Therefore, the image light output from the display area of the image display device 11 is diverged without being converted into convergent light on the XY plane parallel to the longitudinal direction of the incident surface 14 a and is incident on the incident surface 14 a of the light guide plate 14. To do.
- the image light diverged in the XY plane in this way propagates through the light guide plate 14, is reflected by the prism 141, and is emitted from the light exit surface 13c.
- each of the plurality of prisms 141 directs image light emitted from different positions in the Z-axis direction orthogonal to the longitudinal direction of the incident surface 14 a in the display area of the image display device 11 toward a predetermined viewpoint 100. 14 is emitted from the light exit surface 14c which is one of the surfaces.
- the light reflected by the plurality of prisms 141 is not converged toward the viewpoint 100 but diverged light. Become. For this reason, the light reflected by the plurality of prisms 141 is emitted from the light emitting surface 14c as if it was emitted from the imaging point 111 of the plane 112 on the opposite side to the observer with respect to the light emitting surface 14c of the light guide plate 14. Emitted. That is, a virtual image is formed on the plane 112 by the light reflected by the plurality of prisms 141. Thereby, the observer can visually recognize a stereoscopic image in the space on the opposite side of the observer with respect to the light guide plate 14.
- the configuration illustrated in FIG. 3 is a configuration in which image light diverged on the XY plane is incident on the light guide plate 14 without providing the imaging lens 12.
- the image display unit 1B is not limited to the configuration shown in FIG. 3 as long as the image light diverged in the XY plane can enter the light guide plate 14.
- a configuration in which a concave lens that diverges and emits image light on the XY plane may be provided between the image display device 11 and the light guide plate 14.
- the plane 102 on which the image is formed can be adjusted according to the focal length of the imaging lens 12. Therefore, even in the configuration shown in FIGS. 1 and 2 including the imaging lens 12, a virtual image can be formed on the plane 112 on the opposite side of the observer by appropriately setting the focal length. Is possible.
- FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of still another modified example of the image display unit 1A shown in FIGS.
- An image display unit 1 ⁇ / b> C as a modification is a light guide for guiding image light from the image display device 11 toward the light guide plate 14 instead of the collimating lens 13 in the image display unit 1 ⁇ / b> A shown in FIGS. 1 and 2.
- An optical member is used.
- the image light emitted from the image display device 11 reaches the incident surface 14a of the light guide plate 14 via the collimator lens 131 and the light guide member 132, and the light is image display device on the YZ plane.
- the collimating lens 131 and the light guide member 132 are arranged so that the light is parallel light having an angle corresponding to the position on the light 11 and is also parallel light on the XY plane.
- the collimating lens 131 and the light guide member 132 are other examples of the collimating member.
- the collimating lens 131 and the light guide member 132 together with the light guide plate 14 constitute an image forming unit.
- the light guide member 132 is a transparent member formed in a rectangular parallelepiped shape, and one surface in the short direction is formed as the incident surface 132a.
- one surface along the longitudinal direction of the light guide member 132 is formed as an emission surface 132c that emits light incident from the incident surface 132a, and a surface facing the emission surface 132c is formed as a diffusion surface 132b.
- the length of the light guide member 132 in the longitudinal direction is substantially equal to the length of the incident surface 14a in the longitudinal direction, and the thickness of the light guide member 132 in the YZ plane is larger than the thickness of the light guide plate 14 in the YZ plane.
- the light guide member 132 is preferably formed to be thick. Thereby, the light guide member 132 can guide the light from the image display device 11 to the light guide plate 14 while maintaining the angle of the light according to the position in the Z direction on the display surface of the image display device 11.
- the light guide member 132 is disposed so that the light exit surface 132 c of the light guide member 132 faces the incident surface 14 a of the light guide plate 14.
- the image display device 11 is disposed so as to face the incident surface 132 a of the light guide member 132 through the collimator lens 131 and to be positioned at the front focal point of the collimator lens 131. That is, in this example, the image display device 11 is disposed so that the display surface of the image display device 11 is parallel to the direction orthogonal to the incident surface 14 a of the light guide plate 14. Therefore, in this modification, the image display device can be reduced in size, and the entire display device is also reduced in size.
- the incident surface may be formed so as to have a taper shape, for example, so that the angle formed by the incident surface and the output surface of the light guide member is not an orthogonal angle.
- the light guide member 132 and the light guide plate 14 may be integrally formed.
- the light emitted from the image display device 11 is collimated by the collimator lens 131 regardless of the direction, and enters the light guide member 132 from the incident surface 132a of the light guide member 132. That is, the light emitted from the image display device 11 becomes parallel light directed in the direction corresponding to the display position on the image display device 11.
- the collimated light propagates in the light guide member 132 while being totally reflected, and is directed toward the emission surface 132c by a plurality of prisms 133 (optical path conversion units) provided on the diffusion surface 132b of the light guide member 132. And reflected.
- the prisms 133 are arranged in a grid at a predetermined pitch (for example, 1 mm) along the X direction, that is, the longitudinal direction of the incident surface 14a of the light guide plate 14.
- Each prism 133 is formed, for example, as a substantially triangular groove extending along the Z direction and having a predetermined width (for example, 10 ⁇ m) in the X direction.
- Each prism 133 has a reflecting surface that forms a predetermined angle ⁇ with respect to the diffusing surface 132b and is directed to face the incident surface 132a.
- the predetermined angle ⁇ is an angle at which the light from the image display device 11 incident on the light guide member 132 is totally reflected and directed toward the emission surface 132c, for example, 37 to 45 ° with respect to the diffusion surface 132b.
- each prism 133 is formed such that the angle ⁇ increases toward the prism 133 farther from the incident surface 132a so that light directed in the same direction on the XY plane is condensed at one point on a predetermined imaging plane. .
- the light emitted from the light guide member 132 is parallelized with respect to the short side direction (that is, the thickness direction) of the incident surface 14a of the light guide plate 14, while the light incident on the incident surface 14a.
- the light is converged in the longitudinal direction. Therefore, like the image display unit 1A, the image display unit 1B can spatially project the image displayed on the image display device 11.
- the collimating lens 131 and the light guide member 132 are each formed by molding a material transparent to visible light, for example, a resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate, or cycloolefin polymer.
- a resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate, or cycloolefin polymer.
- a cylindrical lens having a positive power in the longitudinal direction of the incident surface 14 a may be disposed between the exit surface 132 c of the light guide member 132 and the incident surface 14 a of the light guide plate 14.
- the angles of the reflecting surfaces of the prisms 133 of the light guide member 132 are the same. Also good.
- the image display units 1A to 1C described above are configured to include the image display device 11, a collimator that collimates the image light from the image display device 11, and the light guide plate 14.
- the collimating portion corresponds to the imaging lens 12 and the collimating lens 13.
- the image display units 1A to 1C are separate from the image display device 11 and the collimating unit.
- the image display unit according to the present embodiment is not limited to such a configuration, and may be configured such that the image light from the image display device 11 enters the incident surface 12a of the light guide plate 14 as parallel light.
- a configuration in which the image display device 11 and the collimator unit are integrated that is, a configuration in which the image display device 11 itself emits collimated image light may be used.
- the image display units 1A to 1C capture the images displayed by the imaging unit 10, the image display device 11 (image display unit), and the image display device 11 that image the observation target space. And an image forming unit that forms an image in space.
- the imaging unit includes an imaging lens 12, a collimating lens 13, a light guide plate 14, and a mask 15.
- a real-time image of the observation target space imaged by the imaging unit 10 is displayed by the image display device 11, and the displayed image is displayed in a space without a screen by the imaging unit. Is imaged. That is, in this embodiment, the real-time image is not displayed on the display screen whose position is fixed, but is imaged in space by the imaging unit to be confirmed by the observer.
- the positional relationship between the real-time image imaged in the space by the imaging unit and the observer (whether the image is arranged at a position close to the observer or far away, etc.) It can be set by the design of the component (for example, the configuration of the prism 141 of the light guide plate 14).
- an image display unit that is excellent in design freedom of the position of the display image with respect to the observer, and an effect that a real-time image can be displayed (imaged) at an optimum position for the observer Play.
- the imaging unit 10 images the blind spot target space hidden by the shielding object in the observer's observation direction, and forms an image of the blind spot target space in the space by the imaging unit.
- the image forming unit (more specifically, the light guide plate 14) is provided at a position on the shield where a line of sight in the observation direction to the blind spot target space passes.
- the usage application of the image display units 1A to 1C according to the present embodiment is not particularly limited, but is particularly preferably used for vehicles. That is, the image display units 1A to 1C according to the present embodiment are used for the driver or passenger in the vehicle to check the environment outside the vehicle or the environment (engine or tire) from the seat while the vehicle is being driven or stopped. It is preferable to use it.
- the image forming unit forms the image in a space on the light guide plate 14 of the image forming unit opposite to the observer.
- the imaging unit forms a real-time image in a space opposite to the observer with respect to the light guide plate 14.
- the observer recognizes the real-time image formed by the imaging unit as a distant image, not an image close to the observer.
- a conventional image display unit for example, the device described in Patent Document 1
- the image pickup unit is installed outside the vehicle, and an image that displays an image picked up by the image pickup unit
- the display device is installed in the vehicle.
- the real-time image displayed by the image display device Due to the difference between the installation position of the imaging unit and the installation position of the image display device, when viewed from the observer, the real-time image displayed by the image display device is actually closer to the scenery of the outside environment viewed from the window or the like. For this reason, the observer feels that the real-time image has a sense of incongruity due to a shift in the focal position between the real-time image displayed by the image display device and the scenery viewed from the actual window.
- the observer recognizes the real-time image formed by the imaging unit as a distant image (depth image) instead of an image close to the observer. For this reason, the focus shift between the real-time image displayed by the image display device 11 and the scenery viewed from the actual window is reduced, and the observer can alleviate the sense of discomfort with the real-time image.
- the display device described in Patent Document 2 projects an image captured by the imaging unit onto the holographic optical element by the projector unit, and directs the image projected by the projector unit by the holographic optical element to the viewer. And diffracting.
- the light of the image projected by the projector unit is diffracted toward the observer by the holographic optical element. Therefore, the only person who observes the image projected by the projector unit is the observer.
- a person other than the observer for example, a passenger other than the driver
- the image displayed by the image display device 11 is imaged in the space by the imaging unit, the real-time image can be observed not only by the observer but also by the passenger.
- a head-up display is conventionally known as an image display unit for confirming the space outside the vehicle from inside the vehicle.
- the head-up display basically has a configuration in which an image picked up by the image pickup unit is projected by a projector and the projection light is reflected by a reflection mirror. For this reason, when the configuration is such that the image is projected in a direction away from the observer from the setting of the projection distance by the projector, the optical distance necessary for reflection by the reflection mirror, and the like, the apparatus becomes large. In addition, it is difficult to project an image in a direction away from the observer.
- an image can be projected in a direction away from the observer by designing the components of the imaging unit (for example, the configuration of the prism 141 of the light guide plate 14). Therefore, a lightweight and compact image display unit can be realized.
- FIG. 5 is a schematic diagram showing an application example of an image display unit for observing a blind spot target space hidden by a driver in a vehicle.
- FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a state in which the image display unit according to the present embodiment is disposed on the pillar part P, the dashboard part D, and the ceiling part C in the front of the vehicle.
- the imaging unit 10 may be configured to image a blind spot target space hidden by the pillar part P in the vehicle.
- the light guide plate 14 of the imaging unit is provided in the pillar part P at a position where the line of sight S in the observation direction to the driver's blind spot target space passes.
- the driver turns the line of sight S toward the blind spot target space hidden in the pillar part P
- the blind spot target space is observed ahead of the line of sight S.
- the driver operator can confirm the blind spot object space hidden in the pillar part P without a sense of incongruity.
- the image of the blind spot target space is formed on the plane 112 at a spatial position far from the driver by the imaging unit. For this reason, the deviation between the real-time image of the imaging unit 10 imaged by the light guide plate 14 and the scenery viewed from the actual window is reduced, and the driver can relieve the sense of discomfort with the real-time image.
- the imaging unit 10 may be configured to image a blind spot target space hidden by the dashboard unit D in the vehicle.
- the light guide plate 14 of the imaging unit is provided in the dashboard unit D at a position where the line of sight S in the observation direction to the driver's blind spot target space passes.
- the driver directs the line of sight S to the blind spot target space hidden in the dashboard part D
- the blind spot target space is observed ahead of the line of sight S.
- the vehicle tire T exists in the blind spot target space.
- the driver can check the driving or stopping situation of the tire T that is originally hidden by the dashboard portion D in the vehicle.
- the image of the blind spot target space is formed on the plane 112 at a spatial position far from the driver by the imaging unit.
- the plane 112 is substantially the same as the position of the tire T. For this reason, the driver can check the tire T in the blind spot target space hidden in the dashboard part D without a sense of incongruity.
- the imaging unit 10 may be configured to image a blind spot target space hidden by a ceiling portion in the vehicle.
- the light guide plate 14 of the imaging unit is provided at a position on the ceiling where the line of sight in the observation direction to the driver or passenger's blind spot target space passes.
- operator can confirm the blind spot target space concealed by the ceiling part C.
- FIG. A plane in which the object (for example, a signal) in the blind spot target space hidden by the ceiling C is matched with the actual distance between the vehicle body and the object via the light guide plate 14 so as to be seen through the vehicle body in this way. Can be projected into. Therefore, the observer can observe the object without focusing. Further, the object hidden behind the ceiling C can be observed following the movement of the vehicle.
- the imaging unit 10 may be configured to image a blind spot target space hidden by a door portion in the vehicle.
- the light guide plate 14 of the imaging unit is provided at a position on the door portion where the line of sight in the observation direction to the driver or passenger's blind spot target space passes.
- FIG. 7 illustrates an example of a configuration in which the imaging unit 10 captures a space on the side of the vehicle.
- FIG. 7A is a diagram illustrating the position of the imaging unit, and
- FIG. It is a figure which shows schematic structure of the light-guide plate vicinity in 7 (a).
- the imaging unit 10 may be configured to image a side space of the vehicle.
- the imaging unit 10 images the rear space on the side of the vehicle.
- the imaging unit 10 captures an image of a space that is substantially the same as the space projected by a normal vehicle side mirror.
- the light guide plate 14 of the image forming unit is provided in a window in the door of the vehicle.
- the image display device 11 is disposed so as to face the side surface of the light guide plate 14.
- a side surface of the light guide plate 14 facing the image display device 11 is an image light incident surface.
- an image of the rear space on the side of the vehicle is formed on the plane 112 at a position far away from the driver by the imaging unit.
- the plane 112 on which the real-time image is formed is inclined with respect to the light guide plate 14. The driver observes the rear space on the side of the vehicle imaged by the imaging unit 10 from the door window with no sense of incongruity while facing forward. It is possible to form a real-time image on the plane 112 inclined with respect to the light guide plate 14 by designing the components of the imaging unit (for example, the configuration of the prism 141 of the light guide plate 14).
- the imaging lens 12 may be omitted in order to display a virtual image of an image displayed in the display area of the image display device 11 that appears to be located on the back side of the light guide plate 14.
- the image display device 11 may be disposed at a position away from the incident surface 14a of the light guide plate 14 by a predetermined distance.
- the distance between the incident surface 14 a and the image display device 11 is the distance between the position where the light is emitted from the light guide plate 14 and the incident surface 14 a of the light guide plate 14.
- the refractive index of the light guide plate 14 and the light is the light guide plate 14.
- the value obtained by dividing by the product of the light when propagating through the light and the cosine of the angle formed by the exit surface 14 c corresponds to a value obtained by subtracting from the distance between the virtual image and the light guide plate 14.
- the position of each slit 151 in the direction orthogonal to the incident surface 14a is determined according to the position of the virtual image to be displayed. Good.
- the angle of the reflecting surface of each prism 141 is set according to the position of the image to be formed, if the angle of the reflecting surface of each prism 141 is set according to the position of the virtual image to be displayed. Good. That is, as the prism 141 is farther from the incident surface 14a, the angle of the reflecting surface of the prism 141 becomes smaller.
- the driver of the vehicle can visually recognize the space on the side of the vehicle (particularly the rear side) without a sense of incongruity.
- the light guide plate 14 of the imaging unit is provided on a window in the door of the vehicle.
- the light guide plate 14 is not limited to the window of the vehicle door, and may be disposed in a portion that can be visually recognized by the driver or the passenger. That's fine.
- the light guide plate 14 may be disposed on a dashboard.
- FIG. 8 shows an example of a configuration in which the imaging unit 10 images the space behind the vehicle.
- 8A is a diagram illustrating a state in which the imaging unit does not form a real-time image through the light guide plate 14, and FIG. It is a figure which shows the state which imaged the real-time image via.
- FIG. 9 is a diagram schematically showing a main configuration of the image display unit provided in the configuration shown in FIGS.
- the imaging unit 10 may be configured to image a space behind the vehicle.
- the imaging unit 10 captures an image of a space that is substantially the same as a space that is visually recognized when the driver turns backward when performing a backward driving operation in a normal vehicle.
- the light guide plate 14 of the imaging unit is provided behind the driver seat 2 of the vehicle and between the driver seat 2 and the passenger seat 3.
- the shield 4 is provided behind the driver seat 2
- the light guide plate 14 is provided on the surface of the shield 4 facing the driver seat 2 and the passenger seat 3, and the front As seen from the above, it is provided at a position between the driver's seat 2 and the passenger seat 3.
- the light guide plate 14 is a translucent member that transmits visible light in a state where the image forming unit does not form a real-time image through the light guide plate 14. As shown in FIG. For this reason, the driver sees the shield 4 via the light guide plate 14 when turning backward from the driver's seat 2. On the other hand, in the state where the imaging unit forms a real-time image through the light guide plate 14 as shown in FIG. 8B, the driver turns to the light guide plate 14 when turning back from the driver seat 2. The imaged rear real-time image will be observed.
- FIGS. 8A and 8B even when the driver turns around the back, even if the space behind the vehicle body cannot be observed by the shielding object, The driver can observe the space behind the vehicle body via the light guide plate 14 of the image display unit.
- the image captured by the imaging unit 10 is displayed on the display surface by the image display device 11. .
- the imaging unit forms an image displayed by the image display device 11 in the space via the light guide plate 14.
- the real-time image behind the vehicle body imaged by the imaging unit 10 is formed on the plane 112 at a spatial position far from the driver. For this reason, the driver
- the installation position of the light guide plate 14 is not limited to the positions illustrated in FIGS. 8A and 8B, and may be any position where the driver can visually recognize without a sense of incongruity.
- it may be provided in front of the driver (for example, the installation position of the room mirror). That is, the light guide plate 14 of the image forming unit may be provided in front of the driver's seat of the vehicle and at a position between the driver's seat and the passenger seat.
- the image display unit according to the present embodiment is used as a room mirror.
- An image display unit is displayed by an imaging unit that images an observation target space, an image display unit that displays an image captured by the imaging unit in a display area in real time, and the image display unit. And an image forming unit for projecting the image to form an image in a space without a screen.
- the real-time image of the observation target space imaged by the imaging unit is displayed by the image display unit, and the displayed image is imaged in a space without a screen by the imaging unit. That is, according to the above configuration, the real-time image is not displayed on the display screen whose position is fixed, but is imaged in the space by the imaging unit to be confirmed by the observer.
- the positional relationship between the real-time image imaged in the space by the imaging unit and the observer can be set by designing the constituent members of the imaging unit. Therefore, according to said structure, there exists an effect that the image display unit excellent in the design freedom of the position of the display image with respect to an observer is realizable.
- the imaging unit images at least a part of the blind spot target space hidden by the shielding object in the observation direction of the observer, and the imaging unit is configured to be in the shielding object.
- the structure provided in the position where the line of sight of the observation direction to the blind spot target space passes may be used.
- the imaging unit is provided at a position on the shield where a line of sight in the observation direction to the blind spot target space passes.
- the image forming unit forms the image in a space on the image forming unit opposite to the observer.
- the imaging unit forms a real-time image in the space opposite to the observer. For this reason, the observer recognizes the real-time image formed by the imaging unit as an image far away from the image close to the observer. For this reason, according to said structure, the focus shift
- the image display unit according to the embodiment of the present invention is preferably for a vehicle.
- the imaging unit images a blind spot target space concealed by a ceiling part in a vehicle, and the imaging unit is provided in the ceiling part to the blind spot target space.
- the structure provided in the position through which the line of sight of the said observation direction passes may be sufficient.
- the object in the blind spot target space hidden in the ceiling part is matched with the actual distance between the vehicle body and the object via the imaging unit so that it can be seen through the vehicle body. Can be projected into a plane. Therefore, the observer can observe the object without focusing. In addition, the object hidden behind the ceiling can be observed following the movement of the vehicle.
- the imaging unit images a blind spot target space concealed by a pillar part in a vehicle, and the imaging unit is provided in the pillar part to the blind spot target space.
- visual_axis of an observer's observation direction passes may be sufficient.
- the driver of the vehicle can check the blind spot target space hidden in the pillar portion without a sense of incongruity.
- the imaging unit images a blind spot target space hidden by a dashboard unit in a vehicle, and the imaging unit includes the blind spot target space in the dashboard unit.
- visual_axis of the observer's observation direction to pass may be sufficient.
- the driver of the vehicle can check the blind spot target space hidden in the dashboard without a sense of incongruity.
- the imaging unit images a blind spot target space concealed by a door part in a vehicle, and the imaging unit is provided in the door part to the blind spot target space.
- visual_axis of an observer's observation direction passes may be sufficient.
- the driver of the vehicle can check the blind spot target space hidden in the door without a sense of incongruity.
- the imaging unit may capture a space in the side of the vehicle, and the imaging unit may be provided in a window in the door portion of the vehicle. Good.
- the driver of the vehicle can visually recognize the space on the side (particularly the rear side) of the vehicle without a sense of incongruity.
- the imaging unit images a space behind the vehicle
- the imaging unit is behind the driver seat of the vehicle
- the driver seat and the passenger seat The structure provided in the position between may be sufficient.
- the driver When the driver turns back, he can visually recognize the space behind the vehicle without any discomfort. In addition, even when the space behind the vehicle body cannot be observed due to the shielding object, the driver can observe the space behind the vehicle body via the imaging unit.
- the imaging unit images a space behind the vehicle, the imaging unit is in front of the driver's seat of the vehicle, and the driver's seat and the passenger seat.
- the structure provided in the position between may be sufficient.
- the image display unit is used as a room mirror.
- the technique for example, the technique of patent document 3 which attached the display apparatus which displays a back real-time image to the position of the interior mirror in a vehicle
- operator A real-time image is formed at the position. For this reason, the driver can view the formed image at an appropriate distance.
- the imaging unit has an incident surface on which image light from the image display unit is incident, and the image light incident from the incident surface is reflected or refracted and emitted.
- a plurality of emission structures that are emitted to a surface are provided, and include a light guide plate that enters the image light that is collimated in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the incident surface, and each of the plurality of emission structures is In the display region, light emitted from different positions in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the incident surface may be emitted from a light emitting surface that is one surface of the light guide plate toward a predetermined viewpoint. preferable.
- the image formed by the image light emitted from the light exit surface can be viewed at a predetermined viewpoint. That is, the image display unit can clearly display the image displayed on the image display unit in a space without a screen outside the image display unit.
- the imaging unit is disposed between the image display unit and the incident surface of the light guide plate, and the image light is orthogonal to the longitudinal direction of the incident surface.
- the structure provided with the collimating lens which collimates in a direction may be sufficient.
- the image display unit can clearly display the image displayed on the image display unit in a space without a screen outside the image display unit.
- the image display unit is arranged so that the image light is emitted in a longitudinal direction of the incident surface, and the imaging unit is converted into parallel light.
- a light guide member provided with a plurality of optical path conversion units that propagate image light in the longitudinal direction of the incident surface and reflect or refract the propagated light toward the incident surface of the light guide plate. It is preferable that the structure is provided.
- the imaging unit since the image display unit is arranged so that the image light is emitted in the longitudinal direction of the incident surface, the imaging unit can be reduced in size.
- Image display unit 2 Driver's seat 3 Passenger's seat 4 Shield 10 Imaging unit 11 Image display device (image display unit) 12 Imaging lens (imaging part) 13, 131 Collimating lens (imaging part) 13c, 14c Light exit surface 14 Light guide plate 14a, 132a Incident surface 14b Bottom surface 132 Light guide member 132b Diffusion surface 132c Output surface 133 Prism (optical path conversion unit) 141 Prism (light emitting structure)
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Abstract
表示画像の位置の設計自由度に優れた画像表示ユニットを実現するため、画像表示ユニット(1A)は、観察対象空間を撮像する撮像部(10)と、撮像部(10)により撮像された画像をリアルタイムで表示領域に表示する画像表示装置(11)と、画像表示装置(11)により表示された画像を投影して、スクリーンのない空間に結像させる結像部と、を備えている。
Description
本発明は、画像表示ユニットに関する。
車両等を含む空間外部の環境をリアルタイムで観察する画像表示ユニットが提案されている。例えば特許文献1には、車内のピラー部によって運転者の死角となる車両外側領域を撮像部により撮像したリアルタイム画像を表示手段により車内の表示面(表示スクリーン)に表示する技術が開示されている。
また、特許文献2に記載の表示装置は、撮像部で撮像された画像をプロジェクタ部によりホログラフィック光学素子に投影し、ホログラフィック光学素子によりプロジェクタ部により投影された画像を観察者へ向けて回折する構成となっている。
また、特許文献3には、車両の後方又は側方の少なくともいずれか一方を撮像する撮像手段により撮像された画像を、立体ディスプレイを用いて表示する画像表示装置が開示されている。特許文献3に記載の技術は、後方のリアルタイム画像を表示する表示装置を車内のルームミラーの位置に取り付けた技術である。
しかしながら、特許文献1~3に記載された技術では、固定された表示スクリーン上に画像を表示する技術であるため、観察者と表示画像との距離は固定されている。このため、観察者と表示スクリーンとの位置関係によっては、表示画像を観察者が観察しにくくなる。
本発明の一態様は、表示画像の位置の設計自由度に優れた画像表示ユニットを実現することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像表示ユニットは、観察対象空間を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像をリアルタイムで表示領域に表示する画像表示部と、前記画像表示部により表示された画像を投影して、スクリーンのない空間に結像させる結像部と、を備えたことを特徴している。
本発明の一態様によれば、表示画像の位置の設計自由度に優れた画像表示ユニットを実現することができる。
(画像表示ユニットの構成)
本実施形態における画像表示ユニット1Aの要部構成の一例について、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、画像表示ユニット1Aの概要を示す模式図である。図2は、画像表示ユニット1Aの概要を示す側面図である。
本実施形態における画像表示ユニット1Aの要部構成の一例について、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、画像表示ユニット1Aの概要を示す模式図である。図2は、画像表示ユニット1Aの概要を示す側面図である。
画像表示ユニット1Aは、図1及び図2に示すように、観察対象空間を撮像する撮像部10と、画像表示装置11(画像表示部)と、結像レンズ12と、コリメートレンズ13と、導光板14と、マスク15とを備えている。画像表示ユニット1Aにおける、画像表示装置11により表示される画像を空間に結像する結像部は、結像レンズ12と、コリメートレンズ13と、導光板14と、マスク15とを備えている。
なお、Y軸方向に沿って、画像表示装置11、結像レンズ12、コリメートレンズ13、および導光板14が順番に配置されている。また、Z軸方向に沿って、導光板14およびマスク15が、この順番で配置されている。なお、ここでは、導光板14の底面14bと平行な面において、入射面14aの長手方向をX方向とし、入射面14aの法線方向をY方向とする。そして、導光板14の底面14bと反対側の表面側に位置する光出射面14cの法線方向をZ方向とする。
撮像部10は、観察対象空間を撮像することが可能な部材であれば、特に限定されない。撮像部10は、例えば、CCDカメラが挙げられる。
画像表示装置11は、制御装置(不図示)から受信した映像信号に応じて、撮像部10により撮像された2次元画像または3次元画像を表示領域に表示する。画像表示装置11は、表示領域に画像を表示することによって、画像光を出力することができる、例えば一般的な液晶ディスプレイである。なお、図示の例において、画像表示装置11の表示領域、および当該表示領域に対向する、導光板14の入射面14aは、ともにXZ平面と平行となるように配置されている。また、導光板14の、後述するプリズム141が配置されている底面14b、および当該底面14bに対向する、マスク15に対して光を出射する光出射面14cは、ともにXY平面と平行となるように配置されている。さらに、マスク15の、後述するスリット151が設けられている面も、XY平面と平行になるように配置されている。なお、画像表示装置11の表示領域と導光板14の入射面14aとは、対向して配置されてもよいし、画像表示装置11の表示領域が入射面14aに対して傾けて配置されてもよい。
結像レンズ12は、画像表示装置11と入射面14aとの間に配置されている。結像レンズ12は、画像表示装置11の表示領域から出力された画像光を、入射面14aの長手方向と平行なXY平面において収束光化した後、コリメートレンズ13へ出射する。結像レンズ12は、画像光を収束光化できるのであれば、どのようなものであってもよい。例えば、結像レンズ12は、バルクレンズ、フレネルレンズ、または回折レンズなどであってもよい。また、結像レンズ12は、Y軸方向に沿って配置された複数のレンズの組み合わせであってもよい。
コリメートレンズ13は、画像表示装置11と入射面14aとの間に配置されている。コリメートレンズ13は、結像レンズ12にて収束光化された画像光を、入射面14aの長手方向と直交するYZ平面において平行光化する。コリメートレンズ13は、平行光化した画像光について、導光板14の入射面14aに対して出射する。コリメートレンズ13は、結像レンズ12と同様に、バルクレンズおよびフレネルレンズであってもよい。なお、結像レンズ12とコリメートレンズ13とは、その配置順が逆であってもよい。また、結像レンズ12とコリメートレンズ13の機能について、1つのレンズによって実現してもよいし、多数のレンズの組み合わせによって実現してもよい。すなわち、画像表示装置11が表示領域から出力した画像光を、XY平面においては収束光化し、YZ平面においては平行光化することができるのであれば、結像レンズ12およびコリメートレンズ13の組み合わせは、どのようなものであってもよい。
導光板14は、透明な部材によって構成されており、コリメートレンズ13によって平行光化された画像光を入射面14aにて受光し、光出射面14cから出射する。図示の例において、導光板14は平板状に形成された直方体の外形を備えており、コリメートレンズ13に対向する、XZ平面と平行な面を入射面14aとする。また、XY平面と平行かつZ軸の負方向側に存在する面を底面14bとし、XY平面と平行かつ底面14bに対向する面を光出射面14cとする。導光板14は、複数のプリズム(出射構造部)141を備えている。
複数のプリズム141は、導光板14の入射面14aから入射した画像光を反射する。プリズム141は、導光板14の底面14bに、底面14bから光出射面14cへ向けて突出して設けられている。複数のプリズム141は、例えば、画像光の伝搬方向がY軸方向であるときに、当該Y軸方向に所定の間隔(例えば、1mm)で配置された、Y軸方向に所定の幅(例えば、10μm)を有する略三角形状の溝である。プリズム141は、プリズム141が有する光学面のうち、画像光の導光方向(+Y軸方向)に対して入射面14aから近い側の面である反射面(光学面)141aを備えている。図示の例において、複数のプリズム141は、底面14b上に、X軸と平行に設けられている。これにより、Y軸方向に伝搬する入射面14aから入射した画像光が、Y軸に直交するX軸と平行に設けられた複数のプリズム141の反射面141aによって反射させられる。複数のプリズム141のそれぞれは、画像表示装置11の表示領域で入射面14aの長手方向と直交するZ軸方向において互いに異なる位置から発した画像光を、所定の視点100へ向けて導光板14の一方の面である光出射面14cから出射させる。反射面141aの詳細については後述する。
マスク15は、可視光に対して不透明な材料にて構成され、複数のスリット151を備えている。マスク15は、導光板14の光出射面14cから出射された光のうち、平面102上の結像点101へ向かう光のみを、複数のスリット151を用いて透過させることができる。
複数のスリット151は、導光板14の光出射面14cから出射された光のうち、平面102上の結像点101へ向かう光のみを透過させる。図示の例において、複数のスリット151は、X軸と平行となるように設けられている。また、個々のスリット151は、複数のプリズム141のうち、いずれかのプリズム141と対応している。
以上の構成を有することにより、画像表示ユニット1Aは、画像表示装置11に表示された画像を、当該画像表示ユニット1Aの外部の仮想の平面102上に結像させ、投影する。具体的には、まず、画像表示装置11の表示領域から出射された画像光は、結像レンズ12およびコリメートレンズ13を通した後、導光板14の端面である、入射面14aへ入射する。次に、導光板14へ入射した画像光は、当該導光板14の内部を伝搬し、導光板14の底面14bに設けられたプリズム141に到達する。プリズム141に到達した画像光は、当該プリズム141の反射面141aによってZ軸の正方向へ反射させられ、XY平面と平行となるように配置された、導光板14の光出射面14cから出射される。そして、光出射面14cから出射した画像光のうち、マスク15のスリット151を通過した画像光は、平面102上の結像点101にて結像する。すなわち、画像表示装置11の表示領域の個々の点から発した画像光について、XY平面においては収束光化し、YZ平面においては平行光化した後、平面102上の結像点101に投影することができる。表示領域の全ての点に対して前記の処理を行うことにより、画像表示ユニット1Aは、画像表示装置11の表示領域に出力された画像を、平面102上に投影することができる。これにより、ユーザは、視点100から仮想の平面102を見たときに、空中に投影された画像を視認することができる。なお、平面102は、投影された画像が結像する仮想的な平面であるが、視認性を向上させるためにスクリーンなどを配置してもよい。
なお、Z軸方向について、入射面14aの中心と、コリメートレンズ13の光軸とが一致するようにコリメートレンズ13が配置されている場合は、平面102上に投影された画像について、以下の問題が生じるおそれがある。すなわち、コリメートレンズ13の光軸と直交するXZ平面内で、Z軸方向に対して光軸を挟んだ等距離である2点のそれぞれから発して、入射面14aを介して導光板14内に入射した光は、底面14bに対して同じ角度をなすことになる。そのため、それら2点からの光は、同じプリズム141により反射されて平面102へ向かう。そのため、視点100からは、それら2点が重なって見えるという問題がある。
したがって、画像表示装置11は、Z軸方向について、導光板14よりも正方向側、または、負方向側に表示領域全体が位置するように配置されることが好ましい。本実施形態では、画像表示装置11の表示領域全体が、導光板14よりも負方向側に配置される。この場合、画像表示装置11からコリメートレンズ13を経由して導光板14内に入射する光の量を増やすために、図2において点線で示される位置にミラー20を配置してもよい。ミラー20は、Z軸方向について、コリメートレンズ13の光軸を挟んで画像表示装置11とは反対側に配置され、かつ、光出射面14cと平行かつ画像表示装置11へ向けられた反射面を持つことが好ましい。
また、図2に示すように、画像表示装置11の表示領域のうち、Z軸の正方向側にある点から発した画像光よりも、負方向側にある点から発した画像光の方が、より画像表示装置11に近い位置にあるプリズム141に入射する。そして、プリズム141にて反射し、当該プリズム141に対応するスリット151を透過することがわかる。
図3は、図1及び図2に示す画像表示ユニット1Aの変形例の概略構成を示す図である。なお、図3では、概略構成を示し、撮像部10、画像表示装置11、コリメートレンズ13、導光板14のみの構成を示している。
図3に示すように、画像表示ユニット1Bは、プリズム141によって反射された光によって、導光板14の光出射面14cに関して観察者とは反対側にある平面112に虚像を結像する点で、画像表示ユニット1Aと異なる。
図3に示すように、画像表示ユニット1Cは、図1及び2に示す結像レンズ12を備えていない構成である。それゆえ、画像表示装置11の表示領域から出力された画像光は、入射面14aの長手方向と平行なXY平面において収束光化することなく、発散されて、導光板14の入射面14aに入射する。このようにXY平面おいて発散された画像光は、導光板14を伝搬し、プリズム141にて反射し、光出射面13cから出射する。このとき、複数のプリズム141それぞれは、画像表示装置11の表示領域で入射面14aの長手方向と直交するZ軸方向において互いに異なる位置から発した画像光を、所定の視点100へ向けて導光板14の一方の面である光出射面14cから出射させる。
このとき、導光板14を伝搬する画像光がXY平面おいて発散された光であるため、複数のプリズム141によって反射させられた光は、視点100に向けて収束するのではなく発散した光となる。このため、複数のプリズム141によって反射させられた光は、導光板14の光出射面14cに関して観察者とは反対側にある平面112の結像点111から出射されたように光出射面14cから出射される。すなわち、複数のプリズム141によって反射された光によって、平面112に虚像が結像される。これにより、観察者は、導光板14に関して観察者とは反対側の空間に立体画像を視認することができる。
なお、図3に示す構成は、結像レンズ12を設けることなく、XY平面おいて発散された画像光を導光板14に入射させた構成であった。しかし、画像表示ユニット1Bは、XY平面おいて発散された画像光を導光板14に入射させることが可能な構成であれば、図3に示す構成に限定されない。例えば、画像表示装置11と導光板14との間に、画像光をXY平面おいて発散させて出射する凹レンズが設けられた構成であってもよい。
また、図1及び図2に示された画像表示ユニット1Aでは、結像レンズ12の焦点距離に応じて、結像される平面102が調節可能である。それゆえ、結像レンズ12を備えた図1及び図2に示す構成であっても、焦点距離を適宜設定することにより、観察者とは反対側にある平面112に虚像が結像することが可能である。
図4は、図1及び図2に示す画像表示ユニット1Aのさらに他の変形例の概略構成を示す図である。この変形例としての画像表示ユニット1Cは、図1及び図2に示す画像表示ユニット1Aにおいて、コリメートレンズ13の代わりに、画像表示装置11からの画像光を導光板14へ向けて導光させる導光部材が用いられている。
画像表示ユニット1Cでは、画像表示装置11から発した画像光が、コリメートレンズ131及び導光部材132を介して導光板14の入射面14aへ達し、かつ、その光は、YZ平面では画像表示装置11上の位置に応じた角度を持つ平行光となり、XY平面でも平行光となるように、コリメートレンズ131及び導光部材132が配置される。なお、コリメートレンズ131及び導光部材132は、コリメート部材の他の一例である。また、コリメートレンズ131及び導光部材132は、導光板14とともに結像部を構成する。
具体的には、導光部材132は、直方体状に形成された透明な部材であり、短手方向の一方の面が入射面132aとして形成される。また、導光部材132の長手方向に沿った一面が、入射面132aから入射した光を出射させる出射面132cとして形成され、出射面132cと対向する面が拡散面132bとして形成される。そして導光部材132の長手方向の長さは、入射面14aの長手方向の長さと略等しくなり、かつ、YZ平面における導光部材132の厚さは、導光板14のYZ平面における厚さよりも厚くなるように、導光部材132は形成されることが好ましい。これにより、導光部材132は、画像表示装置11の表示面上のZ方向の位置による光の角度を維持しつつ、画像表示装置11からの光を導光板14へ導光できる。
また、導光部材132の出射面132cが導光板14の入射面14aと対向するように、導光部材132は配置される。また、画像表示装置11は、コリメートレンズ131を介して導光部材132の入射面132aと対向し、かつ、コリメートレンズ131の前側焦点に位置するように配置される。すなわち、この例では、画像表示装置11の表示面が、導光板14の入射面14aと直交する方向と平行となるように、画像表示装置11は配置される。そのため、この変形例では、画像表示装置を小型化することができるとともに、表示装置全体も小型化される。なお、この変形例においても、導光部材の入射面と出射面とがなす角が直交する角度以外となるように、例えば、テーパ状となるように、入射面が形成されてもよい。また、導光部材132と導光板14とは、一体的に形成されてもよい。
画像表示装置11から発した光は、コリメートレンズ131により、方向によらず平行化されて導光部材132の入射面132aから導光部材132へ入射する。すなわち、画像表示装置11から発した光は、画像表示装置11上の表示位置に応じた方向を向く平行光となる。そしてその平行化された光は、導光部材132内を全反射しながら伝搬し、導光部材132の拡散面132bに設けられた複数のプリズム133(光路変換部)により、出射面132cへ向けて反射される。
各プリズム133は、X方向、すなわち、導光板14の入射面14aの長手方向に沿って所定のピッチ(例えば、1mm)で格子状に配置されている。各プリズム133は、例えば、Z方向に沿って延伸され、X方向において所定の幅(例えば、10μm)を持つ略三角形状の溝として形成される。そして各プリズム133は、拡散面132bに対して所定の角度βをなし、かつ、入射面132aと対向するように向けられた反射面を有する。なお、所定の角度βは、導光部材132へ入射した画像表示装置11からの光を全反射させて、出射面132cへ向ける角度、例えば、拡散面132bに対して37~45°をなすように設定される。また、XY平面において同じ方向を向く光が、所定の結像面にて一点に集光するように、入射面132aから離れたプリズム133ほど角度βは大きくなるように各プリズム133は形成される。これにより、画像表示ユニット1Aと同様に、導光部材132を出射した光は、導光板14の入射面14aの短手方向(すなわち、厚さ方向)に関して平行化され、一方、入射面14aの長手方向について収束光化される。したがって、画像表示ユニット1Aと同様に、画像表示ユニット1Bは、画像表示装置11に表示された画像を空間投影できる。
なお、コリメートレンズ131及び導光部材132は、それぞれ、例えば、可視光に対して透明な材料、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマーといった樹脂を成型することで形成される。
なお、導光部材132の出射面132cと導光板14の入射面14aとの間に、入射面14aの長手方向について正のパワーを持つシリンドリカルレンズが配置されてもよい。この場合には、入射面14aの長手方向に関して、シリンドリカルレンズにより画像表示装置11からの光は収束光化されるので、導光部材132の各プリズム133の反射面の角度は互いに同一であってもよい。
上述した画像表示ユニット1A~1Cは、画像表示装置11と、画像表示装置11からの画像光を平行光化するコリメート部と、導光板14とを備えた構成であるといえる。例えば、画像表示ユニット1Aでは、前記コリメート部は、結像レンズ12及びコリメートレンズ13に相当する。そして、画像表示ユニット1A~1Cは、画像表示装置11と前記コリメート部とは別体であった。しかし、本実施形態に係る画像表示ユニットは、このような構成に限定されず、導光板14の入射面12aに画像表示装置11からの画像光が平行光として入射する構成であれよい。例えば、画像表示装置11と前記コリメート部とが一体となった構成、すなわち画像表示装置11そのものが平行光化された画像光を出射する構成であってもよい。
本実施形態に係る画像表示ユニット1A~1Cは、以上のように、観察対象空間を撮像する撮像部10と、画像表示装置11(画像表示部)と、画像表示装置11により表示される画像を空間に結像する結像部と、を備えた構成となっている。そして、結像部は、結像レンズ12と、コリメートレンズ13と、導光板14と、マスク15とを備えている。
従来技術では、固定された表示スクリーン上に画像を表示する技術であるため、観察者と表示画像との距離は固定されている。このため、観察者と表示スクリーンとの位置関係によっては、表示画像を観察者が観察しにくくなる。
一方、本実施形態に係る画像表示ユニット1A~1Cでは、撮像部10により撮像された観察対象空間のリアルタイム画像を画像表示装置11により表示させ、表示された画像を結像部によりスクリーンのない空間に結像させている。すなわち、本実施形態では、リアルタイム画像を、位置固定された表示スクリーン上に画像を表示させるのではなく、結像部により空間に結像させて、観察者に確認させている。そして、結像部により空間に結像されるリアルタイム画像と、観察者との位置関係(観察者の近くの位置に画像を配置するか、あるいは遠くに配置するか等)は、結像部の構成部材の設計(例えば導光板14のプリズム141の構成等)により設定可能である。それゆえ、本実施形態によれば、観察者に対する表示画像の位置の設計自由度に優れた画像表示ユニットを実現でき、観察者にとって最適な位置にてリアルタイム画像を表示(結像)できるという効果を奏する。
本実施形態に係る画像表示ユニット1A~1Cでは、撮像部10は、観察者の観察方向において遮蔽物で隠された死角対象空間を撮像し、結像部により死角対象空間を空間内に結像するような構成であってもよい。このような構成の場合、前記結像部(より具体的には導光板14)は、前記遮蔽物における、前記死角対象空間への観察方向の視線が通過する位置に設けられている。このような構成とすることにより、観察者が遮蔽物に隠された死角対象空間へ視線を向けた場合、視線の先に死角対象空間を観察することになる。このため、観察者は、違和感なく死角対象空間を確認することができる。
本実施形態に係る画像表示ユニット1A~1Cの使用用途は、特に限定されないが、特に車両用に使用されることが好ましい。すなわち、車両運転中または停止中に、車内の運転者または搭乗者が座席から車外の環境や車内の環境(エンジンやタイヤ)を確認するのに、本実施形態に係る画像表示ユニット1A~1Cを使用することが好ましい。
また、前記結像部は、当該結像部の導光板14における観察者と反対側の空間に前記画像を結像させることが好ましい。この場合、結像部は、導光板14に対して観察者と反対側の空間にリアルタイム画像を結像することになる。観察者は、結像部により結像されたリアルタイム画像を、該観察者に近い画像ではなく、遠くの画像として認識することになる。例えば、車外空間を確認するため、従来の画像表示ユニット(例えば特許文献1に記載の装置)を設置した場合、撮像部は車外に設置されるとともに、撮像部により撮像された画像を表示する画像表示装置は車内に設置される。撮像部の設置位置と画像表示装置の設置位置とのずれにより、観察者から見ると、画像表示装置により表示されたリアルタイム画像が実際に窓などからみた車外環境の景色よりも近い位置にある。このため、観察者は、画像表示装置により表示されたリアルタイム画像と実際の窓からみた景色との間の焦点位置のずれが生じ、リアルタイム画像に違和感があると感じることになる。
一方、本実施形態によれば、観察者は、結像部により結像されたリアルタイム画像を、該観察者に近い画像ではなく、遠くの画像(奥行き画像)をして認識することになる。このため、画像表示装置11により表示されたリアルタイム画像と実際の窓からみた景色との焦点のずれが小さくなり、観察者は、リアルタイム画像に対する違和感を緩和することができる。
また、例えば、特許文献2に記載の表示装置は、撮像部で撮像された画像をプロジェクタ部によりホログラフィック光学素子に投影し、ホログラフィック光学素子によりプロジェクタ部により投影された画像を観察者へ向けて回折する構成である。この構成では、プロジェクタ部により投影された画像の光は、ホログラフィック光学素子により観察者へ向けて回折される。このため、プロジェクタ部により投影された画像を観察する対象者は、観察者のみとなる。観察者以外の者(例えば運転者以外の同乗者)は、プロジェクタ部により投影された画像を観察することができない。一方、本実施形態によれば、結像部により画像表示装置11により表示された画像を空間に結像させているので、観察者のみならず同乗者にもリアルタイム画像を観察することができる。
また、車外空間を車内から確認するための画像表示ユニットとして、従来、ヘッドアップディスプレイが知られている。ヘッドアップディスプレイは、基本的に、撮像部により撮像された画像をプロジェクタにより投影し、この投影光を反射ミラーにより反射させる構成である。このため、プロジェクタによる投影距離、反射ミラーによる反射に必要な光学距離等の設定から、観察者から遠ざかる方向へ画像を投影する構成とした場合、装置が大型化する。また、観察者から遠ざかる方向へ画像を投影することが困難である。
一方、本実施形態では、結像部の構成部材の設計(例えば導光板14のプリズム141の構成等)により、観察者から遠ざかる方向へ画像を投影する構成とすることができる。それゆえ、軽量であり、かつコンパクトな画像表示ユニットを実現することがきる。
(本実施形態に係る画像表示ユニットの適用例)
以下、本実施形態に係る画像表示ユニット1A~1Cを車両に適用した適用例について、説明する。図5は、車内の運転者が車内の遮蔽物で隠された死角対象空間を観察するための画像表示ユニットの適用例を示す模式図である。また、図6は、本実施形態に係る画像表示ユニットが、車内前方のピラー部P、ダッシュボード部D、及び天井部Cに配置された状態を模式的に示す図である。
以下、本実施形態に係る画像表示ユニット1A~1Cを車両に適用した適用例について、説明する。図5は、車内の運転者が車内の遮蔽物で隠された死角対象空間を観察するための画像表示ユニットの適用例を示す模式図である。また、図6は、本実施形態に係る画像表示ユニットが、車内前方のピラー部P、ダッシュボード部D、及び天井部Cに配置された状態を模式的に示す図である。
図5に示されるように、撮像部10は、車両内のピラー部Pにより隠された死角対象空間を撮像する構成であってもよい。この場合、結像部の導光板14は、ピラー部Pにおける、運転者の死角対象空間への観察方向の視線Sが通過する位置に設けられている。この場合、運転者がピラー部Pに隠された死角対象空間へ視線Sを向けた場合、視線Sの先に死角対象空間を観察することになる。このため、図6に示すように、運転者は、違和感なくピラー部Pに隠された死角対象空間を確認することができる。また、この構成では、運転者から遠い空間位置にある平面112に死角対象空間の画像が結像部により結像される。このため、導光板14により結像された撮像部10のリアルタイム画像と実際の窓からみた景色とのずれが小さくなり、運転者は、リアルタイム画像に対する違和感を緩和することができる。
また、図5に示されるように、撮像部10は、車両内のダッシュボード部Dにより隠された死角対象空間を撮像する構成であってもよい。この場合、結像部の導光板14は、ダッシュボード部Dにおける、運転者の死角対象空間への観察方向の視線Sが通過する位置に設けられている。この場合、運転者がダッシュボード部Dに隠された死角対象空間へ視線Sを向けた場合、視線Sの先に死角対象空間を観察することになる。この場合、死角対象空間には、車両のタイヤTが存在する。このため、図6に示すように、運転者は、車内のダッシュボード部Dにより本来隠されているタイヤTの運転中または停止中の状況を確認することができる。また、この構成では、運転者から遠い空間位置にある平面112に死角対象空間の画像が結像部により結像される。また、この平面112は、タイヤTの位置と略同一である。このため、運転者は、違和感なく、ダッシュボード部Dに隠された死角対象空間にあるタイヤTを確認することができる。
また、図5には例示されていないが、撮像部10は、車両内の天井部により隠された死角対象空間を撮像する構成であってもよい。この場合、結像部の導光板14は、天井部における、運転者または同乗者の死角対象空間への観察方向の視線が通過する位置に設けられている。このため、図6に示すように、運転者は、天井部Cに隠された死角対象空間を確認することができる。このように車体から透けて見えるように、天井部Cに隠された死角対象空間内の対象物(例えば信号)を、導光板14を介して、車体と対象物との実距離に合せた平面内に投影することができる。それゆえ、観察者は、焦点を合わせることなく対象物を観察することができる。また、車両の移動に追従して天井部Cに隠された対象物を観察することができる。
また、撮像部10は、車両内のドア部により隠された死角対象空間を撮像する構成であってもよい。この場合、結像部の導光板14は、ドア部における、運転者または同乗者の死角対象空間への観察方向の視線が通過する位置に設けられている。
図7は、撮像部10が車両の側方の空間を撮像する構成の一例を示し、図7の(a)は結像部の位置を示す図であり、図7の(b)は、図7の(a)における導光板近傍の概略構成を示す図である。
図7の(a)及び(b)に示すように、撮像部10は、車両の側方の空間を撮像する構成であってもよい。この場合、撮像部10は、車両の側方の後方空間を撮像する。例えば、撮像部10は、通常の車両のサイドミラーにより映される空間と略同じ空間を撮像する。この場合、結像部の導光板14は、車両のドアにおける窓に設けられている。そして、画像表示装置11は、導光板14の側面と対向するように配置されている。導光板14における画像表示装置11と対向する側面が画像光の入射面となる。
図7の(a)及び(b)に示す構成では、運転者から遠い空間位置にある平面112に車両の側方の後方空間の画像が結像部により結像される。さらに、このリアルタイム画像が結像される平面112は、導光板14に対して傾斜している。運転者は、前方を向いた状態で、違和感なく、撮像部10によって撮像された、車両の側方の後方空間をドアの窓から観察することになる。なお、結像部の構成部材の設計(例えば導光板14のプリズム141の構成等)により、導光板14に対して傾斜した平面112上にリアルタイム画像を結像させることは可能である。
また、画像表示装置11の導光板14に対する位置を調整することにより、リアルタイム画像の結像位置を設計することが可能である。
例えば、画像表示ユニット1Aでは、導光板14の背面側に位置するように見える、画像表示装置11の表示領域に表示された画像の虚像を表示するために、結像レンズ12は省略されてもよい。この場合、導光板14の入射面14aから所定の距離だけ離れた位置に画像表示装置11を配置すればよい。入射面14aと画像表示装置11との距離は、導光板14から光が出射する位置と導光板14の入射面14aとの間の距離を、導光板14の屈折率とその光が導光板14内を伝搬する際のその光と出射面14cとがなす角の余弦との積で除して得られる値を、虚像と導光板14間の距離から減じた値に相当する。なお、図1及び図2に示す構成のようにスリット151を利用する場合には、入射面14aと直交する方向における、各スリット151の位置は、表示される虚像の位置に応じて決められればよい。また、結像される像の位置に応じて各プリズム141の反射面の角度が設定される場合には、表示される虚像の位置に応じて各プリズム141の反射面の角度が設定されればよい。すなわち、入射面14aから遠いプリズム141ほど、そのプリズム141の反射面の角度は小さくなる。
図7の(a)及び(b)に示す構成によれば、車両の運転者は、違和感なく車両の側方(特に側後方)の空間を視認することができる。
なお、図7の(a)及び(b)に示す構成では、結像部の導光板14は、車両のドアにおける窓に設けられている構成であった。しかし、撮像部10が車両の側方の空間を撮像する構成である場合、導光板14は、車両のドアの窓に限定されず、運転者または搭乗者が視認可能な部分に配置されていればよい。例えば、導光板14は、ダッシュボード上に配置されていてもよい。
図8は、撮像部10が車両の後方の空間を撮像する構成の一例を示す。そして、図8の(a)は結像部が導光板14を介してリアルタイム画像を結像していない状態を示す図であり、図8の(b)は、結像部が導光板14を介してリアルタイム画像を結像した状態を示す図である。図9は、図8の(a)及び(b)に示す構成に備えられた画像表示ユニットの要部構成を概略的に示した図である。
図8の(a)及び(b)に示すように、撮像部10は、車両の後方の空間を撮像する構成であってもよい。例えば、撮像部10は、通常の車両において後方へバック運転する際に、運転者が後方へ振り向いたときに視認される空間と略同じ空間を撮像する。この場合、結像部の導光板14は、車両の運転席2よりも後方であり、かつ運転席2と助手席3との間の位置に設けられている。例えば、図9に示すように、運転席2の後方に遮蔽物4が設けられている場合、導光板14は、遮蔽物4における運転席2及び助手席3と対向する面に設けられ、前方から見て、運転席2と助手席3との間の位置に設けられている。
図8の(a)に示される、結像部が導光板14を介してリアルタイム画像を結像していない状態では、導光板14が可視光を透過する透光性部材である。このため、運転者は、運転席2から後方へ振り向いたとき、導光板14を介して遮蔽物4を見ることになる。一方、図8の(b)に示される、結像部が導光板14を介してリアルタイム画像を結像した状態では、運転者は、運転席2から後方へ振り向いたとき、導光板14に結像された、後方のリアルタイム画像を観察することになる。このように、図8の(a)及び(b)に示す構成によれば、運転者が後方を振り向いたとき、遮蔽物により、車体後方の空間を観察することができない場合であっても、運転者は、画像表示ユニットの導光板14を介して車体後方の空間を観察することができる。
図9に示すように、図8の(a)及び(b)に示す構成に備えられた画像表示ユニットでは、撮像部10により撮像された画像は、画像表示装置11により表示面に表示される。そして、結像部が、導光板14を介して、画像表示装置11により表示された画像を空間に結像する。このとき、撮像部10により撮像された車体後方のリアルタイム画像は、運転者から遠い空間位置にある平面112に結像される。このため、運転者は、リアルタイム画像に対する違和感を緩和することができる。
なお、導光板14の設置位置は、図8の(a)及び(b)に示す位置に限定されず、運転者が違和感なく視認できる位置であればよい。例えば、運転者の前方(例えばルームミラーの設置位置)に設けられていてもよい。すなわち、前記結像部の導光板14は、車両の運転席よりも前方であり、かつ運転席と助手席との間の位置に設けられていてもよい。この構成では、本実施形態に係る画像表示ユニットをルームミラーとして利用している。この構成によれば、後方のリアルタイム画像を表示する表示装置を車内のルームミラーの位置に取り付けた技術(例えば特許文献3に記載の技術)と比較して、運転者から遠くに離れた空間位置にリアルタイム画像が結像される。このため、運転者は、適切な距離で結像画像を見ることができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
〔まとめ〕
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットは、観察対象空間を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像をリアルタイムで表示領域に表示する画像表示部と、前記画像表示部により表示された画像を投影して、スクリーンのない空間に結像させる結像部と、を備えたことを特徴している。
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットは、観察対象空間を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像をリアルタイムで表示領域に表示する画像表示部と、前記画像表示部により表示された画像を投影して、スクリーンのない空間に結像させる結像部と、を備えたことを特徴している。
上記の構成によれば、前記撮像部により撮像された観察対象空間のリアルタイム画像を前記画像表示部により表示させ、表示された画像を前記結像部によりスクリーンのない空間に結像させている。すなわち、上記の構成によれば、リアルタイム画像を、位置固定された表示スクリーン上に画像を表示させるのではなく、前記結像部により空間に結像させて、観察者に確認させている。そして、結像部により空間に結像されるリアルタイム画像と、観察者との位置関係は、前記結像部の構成部材の設計により設定可能である。それゆえ、上記の構成によれば、観察者に対する表示画像の位置の設計自由度に優れた画像表示ユニットを実現できるという効果を奏する。
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットは、前記撮像部は、観察者の観察方向において遮蔽物で隠された死角対象空間の少なくとも一部を撮像し、前記結像部は、前記遮蔽物における、前記死角対象空間への前記観察方向の視線が通過する位置に設けられている構成であってもよい。
上記構成によれば、前記結像部は、前記遮蔽物における、前記死角対象空間への観察方向の視線が通過する位置に設けられている。これにより、観察者が遮蔽物に隠された死角対象空間へ視線を向けた場合、視線の先に死角対象空間を観察することになる。このため、観察者は、違和感なく死角対象空間を確認することができる。
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットでは、前記結像部は、当該結像部における前記観察者と反対側の空間に前記画像を結像させることが好ましい。
上記の構成によれば、結像部は、観察者と反対側の空間にリアルタイム画像を結像することになる。このため、観察者は、結像部により結像されたリアルタイム画像を、該観察者に近い画像ではなく、遠くの画像として認識することになる。このため、上記の構成によれば、前記画像表示部により表示されたリアルタイム画像と実際の死角対象空間との焦点ずれが小さくなり、観察者は、リアルタイム画像に対する違和感を緩和することができる。
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットは、車両用であることが好ましい。
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットは、前記撮像部は、車両内の天井部により隠された死角対象空間を撮像し、前記結像部は、前記天井部における、前記死角対象空間への前記観察方向の視線が通過する位置に設けられている構成であってもよい。
上記の構成によれば、車体から透けて見えるように、前記天井部に隠された死角対象空間内の対象物を、前記結像部を介して、車体と対象物との実距離に合せた平面内に投影することができる。それゆえ、観察者は、焦点を合わせることなく対象物を観察することができる。また、車両の移動に追従して前記天井部に隠された対象物を観察することができる。
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットは、前記撮像部は、車両内のピラー部により隠された死角対象空間を撮像し、前記結像部は、前記ピラー部における、前記死角対象空間への観察者の観察方向の視線が通過する位置に設けられている構成であってもよい。
上記の構成によれば、車両の運転者は、違和感なくピラー部に隠された死角対象空間を確認することができる。
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットは、前記撮像部は、車両内のダッシュボード部により隠された死角対象空間を撮像し、前記結像部は、前記ダッシュボード部における、前記死角対象空間への観察者の観察方向の視線が通過する位置に設けられている構成であってもよい。
上記の構成によれば、車両の運転者は、違和感なくダッシュボード部に隠された死角対象空間を確認することができる。
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットは、前記撮像部は、車両内のドア部により隠された死角対象空間を撮像し、前記結像部は、前記ドア部における、前記死角対象空間への観察者の観察方向の視線が通過する位置に設けられている構成であってもよい。
上記の構成によれば、車両の運転者は、違和感なくドア部に隠された死角対象空間を確認することができる。
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットは、前記撮像部は、車両の側方の空間を撮像し、前記結像部は、前記車両のドア部における窓に設けられている構成であってもよい。
上記の構成によれば、車両の運転者は、違和感なく車両の側方(特に側後方)の空間を視認することができる。
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットは、前記撮像部は、車両の後方の空間を撮像し、前記結像部は、前記車両の運転席よりも後方であり、かつ運転席と助手席との間の位置に設けられている構成であってもよい。
運転者が後方を振り向いたとき、違和感なく、車両の後方の空間を視認することができる。また、遮蔽物により、車体後方の空間を観察することができない場合であっても、運転者は、前記結像部を介して車体後方の空間を観察することができる。
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットは、前記撮像部は、車両の後方の空間を撮像し、前記結像部は、前記車両の運転席よりも前方であり、かつ運転席と助手席との間の位置に設けられている構成であってもよい。
上記の構成では、画像表示ユニットをルームミラーとして利用している。上記の構成によれば、後方のリアルタイム画像を表示する表示装置を車内のルームミラーの位置に取り付けた技術(例えば特許文献3に記載の技術)と比較して、運転者から遠くに離れた空間位置にリアルタイム画像が結像される。このため、運転者は、適切な距離で結像画像を見ることができる。
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットは、前記結像部は、前記画像表示部からの画像光を入射する入射面を有し、該入射面から入射した前記画像光を反射または屈折させ出射面へ出射させる複数の出射構造部が設けられ、前記入射面の長手方向に直交する方向において平行光化された前記画像光を入射する導光板を備え、前記複数の出射構造部のそれぞれは、前記表示領域における、前記入射面の長手方向と直交する方向において互いに異なる位置から発した光を所定の視点へ向けて前記導光板の一方の面である光出射面から出射させる構成であることが好ましい。
上記の構成によれば、所定の視点において、光出射面から出射された画像光が結像した画像を視認することができる。すなわち、画像表示ユニットは、画像表示部に表示された画像を、当該画像表示ユニットの外部のスクリーンのない空間で鮮明に表示することができる。
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットは、前記結像部は、前記画像表示部と前記導光板の入射面との間に配置され、前記画像光を、前記入射面の長手方向と直交する方向において平行光化するコリメートレンズを備えている構成であってもよい。
これにより、画像表示ユニットは、画像表示部に表示された画像を、当該画像表示ユニットの外部のスクリーンのない空間で鮮明に表示することができる。
本発明の実施形態に係る画像表示ユニットでは、前記画像表示部は、前記画像光が前記入射面の長手方向に出射するように配置されており、前記結像部は、平行光化された前記画像光を前記入射面の長手方向に伝搬させるとともに、該伝搬した光を反射または屈折させることにより前記導光板の前記入射面へ向けて出射させる複数の光路変換部が設けられた導光部材を備えた構成であることが好ましい。
上記の構成によれば、前記画像表示部は、前記画像光が前記入射面の長手方向に出射するように配置されている構成であるので、結像部の小型化を実現できる。
1A、1B、1C 画像表示ユニット
2 運転席
3 助手席
4 遮蔽物
10 撮像部
11 画像表示装置(画像表示部)
12 結像レンズ(結像部)
13、131 コリメートレンズ(結像部)
13c、14c 光出射面
14 導光板
14a、132a 入射面
14b 底面
132 導光部材
132b 拡散面
132c 出射面
133 プリズム(光路変換部)
141 プリズム(出射構造部)
2 運転席
3 助手席
4 遮蔽物
10 撮像部
11 画像表示装置(画像表示部)
12 結像レンズ(結像部)
13、131 コリメートレンズ(結像部)
13c、14c 光出射面
14 導光板
14a、132a 入射面
14b 底面
132 導光部材
132b 拡散面
132c 出射面
133 プリズム(光路変換部)
141 プリズム(出射構造部)
Claims (14)
- 観察対象空間を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像をリアルタイムで表示領域に表示する画像表示部と、
前記画像表示部により表示された画像を投影して、スクリーンのない空間に結像させる結像部と、を備えたことを特徴とする画像表示ユニット。 - 前記撮像部は、観察者の観察方向において遮蔽物で隠された死角対象空間の少なくとも一部を撮像し、
前記結像部は、前記遮蔽物における、前記死角対象空間への前記観察方向の視線が通過する位置に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の画像表示ユニット。 - 前記結像部は、当該結像部における観察者と反対側の空間に前記画像を結像させることを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示ユニット。
- 車両用であることを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載の画像表示ユニット。
- 前記撮像部は、車両内の天井部により隠された死角対象空間を撮像し、
前記結像部は、前記天井部における、前記死角対象空間への観察者の観察方向の視線が通過する位置に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の画像表示ユニット。 - 前記撮像部は、車両内のピラー部により隠された死角対象空間を撮像し、
前記結像部は、前記ピラー部における、前記死角対象空間への観察者の観察方向の視線が通過する位置に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の画像表示ユニット。 - 前記撮像部は、車両内のダッシュボード部により隠された死角対象空間を撮像し、
前記結像部は、前記ダッシュボード部における、前記死角対象空間への観察者の観察方向の視線が通過する位置に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の画像表示ユニット。 - 前記撮像部は、車両内のドア部により隠された死角対象空間を撮像し、
前記結像部は、前記ドア部における、前記死角対象空間への観察者の観察方向の視線が通過する位置に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の画像表示ユニット。 - 前記撮像部は、車両の側方の空間を撮像し、
前記結像部は、前記車両のドア部における窓に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の画像表示ユニット。 - 前記撮像部は、車両の後方の空間を撮像し、
前記結像部は、前記車両の運転席よりも後方であり、かつ運転席と助手席との間の位置に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の画像表示ユニット。 - 前記撮像部は、車両の後方の空間を撮像し、
前記結像部は、前記車両の運転席よりも前方であり、かつ運転席と助手席との間の位置に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の画像表示ユニット。 - 前記結像部は、
前記画像表示部からの画像光を入射する入射面を有し、該入射面から入射した前記画像光を反射または屈折させ出射面へ出射させる複数の出射構造部が設けられ、前記入射面の長手方向に直交する方向において平行光化された前記画像光を入射する導光板を備え、
前記複数の出射構造部のそれぞれは、前記表示領域における、前記入射面の長手方向と直交する方向において互いに異なる位置から発した光を所定の視点へ向けて前記導光板の一方の面である光出射面から出射させることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の画像表示ユニット。 - 前記結像部は、
前記画像表示部と前記導光板の入射面との間に配置され、前記画像光を、前記入射面の長手方向と直交する方向において平行光化するコリメートレンズを備えていることを特徴とする請求項12に記載の画像表示ユニット。 - 前記画像表示部は、前記画像光が前記入射面の長手方向に出射するように配置されており、
前記結像部は、
平行光化された前記画像光を前記入射面の長手方向に伝搬させるとともに、該伝搬した光を反射または屈折させることにより前記導光板の前記入射面へ向けて出射させる複数の光路変換部が設けられた導光部材を備えたことを特徴とする請求項12または13に記載の画像表示ユニット。
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