WO2021235255A1

WO2021235255A1 - 画像表示モジュール

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Publication number: WO2021235255A1
Application number: PCT/JP2021/017670
Authority: WO
Inventors: 薫草深; 昭典佐藤; 直橋本
Original assignee: 京セラ株式会社
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2021-05-10
Publication date: 2021-11-25
Also published as: CN115668031A; EP4155811A1; JP2021182123A; JP7461215B2; US20230244081A1

Abstract

本発明の３次元投影装置（１２）は、３次元表示装置（１７）と、カメラ（１１）とを備える。３次元表示装置（１７）は、バックライト（１９）と、表示面（２０ａ）を有する表示部（２０）と、バリア部（２１）と、制御部（２４）とを備える。カメラ（１１）の撮像方向は、表示部（２０）から射出される画像光の光線方向に沿っていてよく、異なっていてもよい。カメラ（１１）の撮像方向が、画像光の光線方向と異なっている場合は、制御部（２４）が、カメラ（１１）から出力された撮像画像に対して、画像光の光線方向を基準として、歪を補正する処理を実行する。

Description

画像表示モジュール

　本開示は、画像表示モジュールに関する。

　従来技術の一例は、特許文献１に記載されている。

特開平６－２３０１３２号公報

　本開示の一実施形態に係る画像表示モジュールは、ヘッドアップディスプレイに利用される。画像表示モジュールは、筐体と、表示部と、バリア部と、カメラとを含む。筐体は、アイボックスを規定する開口を含む。表示部は、前記筐体内に位置し、利用者の第１眼および第２眼に対して投影される視差画像を表示するように構成される。バリア部は、前記筐体内に位置し、前記視差画像の画像光を規定して前記第１眼および前記第２眼に視差を与えるように構成される。カメラは、前記筐体内に位置し、利用者の眼を撮像するように構成される。前記カメラの撮像方向は、前記画像光の光線方向に沿っている。

　本開示の一実施形態に係る画像表示モジュールは、ヘッドアップディスプレイに利用される。画像表示モジュールは、筐体と、表示部と、バリア部と、カメラと、制御部とを含む。筐体は、アイボックスを規定する開口を含む。表示部は、前記筐体内に位置し、利用者の第１眼および第２眼に対して投影される視差画像を表示するように構成される。バリア部は、前記筐体内に位置し、前記視差画像の画像光を規定して前記第１眼および前記第２眼に視差を与えるように構成される。カメラは、前記筐体内に位置し、利用者の眼を撮像するように構成される。前記カメラの撮像方向は、前記画像光の光線方向と異なっている。制御部は、前記視差画像の光線方向を基準として、前記カメラで撮像した撮像画像の歪を補正する。

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

３次元投影装置が搭載された移動体の概略構成の一例を示す図である。３次元投影装置の概略構成の一例を示す図である。運転者の眼と表示部とバリア部との関係を示す模式図である。カメラの配置位置を示す概略図である。カメラの配置位置を示す概略図である。カメラの配置位置を示す概略断面図である。カメラの配置位置を示す概略図である。カメラの内部構造を簡略化して示す模式図である。撮像素子に集光される光を示す模式図である。

　本開示の画像表示モジュールの基礎となる構成として、車両に搭載された画像表示装置では、カメラで運転者の顔を撮影し、運転者の眼または視線などの情報に応じて画像を表示する構成が知られている。

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

　図１に示されるように、本開示の一実施形態に係る３次元投影装置１２は、移動体１０に搭載されている。本開示における「移動体」は、例えば車両、船舶、及び航空機等を含んでよい。車両は、例えば自動車、産業車両、鉄道車両、生活車両、及び滑走路を走行する固定翼機等を含んでよい。自動車は、例えば乗用車、トラック、バス、二輪車、及びトロリーバス等を含んでよい。産業車両は、例えば農業及び建設向けの産業車両等を含んでよい。産業車両は、例えばフォークリフト及びゴルフカート等を含んでよい。農業向けの産業車両は、例えばトラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、及び芝刈り機等を含んでよい。建設向けの産業車両は、例えばブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、及びロードローラ等を含んでよい。車両は、人力で走行するものを含んでよい。車両の分類は、上述した例に限られない。例えば、自動車は、道路を走行可能な産業車両を含んでよい。複数の分類に同じ車両が含まれてよい。船舶は、例えばマリンジェット、ボート、及びタンカー等を含んでよい。航空機は、例えば固定翼機及び回転翼機等を含んでよい。

　以下では、移動体１０が、乗用車である場合を例として説明する。移動体１０は、乗用車に限らず、上記例のいずれかであってよい。図２に示されるように、３次元投影装置１２は、３次元表示装置１７と、カメラ１１とを備える。３次元投影装置１２は、さらに光学素子１８を備えてよい。３次元投影装置１２は、画像表示モジュールとも称される。３次元表示装置１７は、バックライト１９と、表示面２０ａを有する表示部２０と、バリア部２１と、制御部２４とを備える。３次元表示装置１７は、通信部２２をさらに備えてよい。３次元表示装置１７は、記憶部２３をさらに備えてよい。３次元投影装置１２は、例えば、筐体１２０を備えてよい。筐体１２０内には、３次元表示装置１７と、カメラ１１と、光学素子１８とが収容される。

　３次元投影装置１２は、主な構成が筐体１２０内に収容されており、車両への取り付けにおいても取り扱いが容易である。これは、車両に３次元投影装置１２を後付けする場合でも、車両の製造時に組み立てする場合でも同様である。カメラ１１も筐体１２０内に収容されており、予め配置位置が定められている。カメラ１１を筐体１２０外で、他の構成と独立して車両に取り付ける場合は、カメラ１１の位置合わせが必要である。本開示の３次元投影装置１２のようにカメラ１１も筐体１２０内に収容されていれば、３次元投影装置１２の車両への取り付けと同時にカメラ１１の車両への取り付けも行われる。３次元投影装置１２の位置は、移動体１０の内部及び外部において任意である。例えば、３次元投影装置１２は、移動体１０のダッシュボード内に位置してよい。３次元投影装置１２は、ウインドシールド１５に向けて画像光を射出する。画像光は、例えば、筐体１２０に設けられた開口１２１を通って射出されてよい。

　ウインドシールド１５は、３次元投影装置１２から射出された画像光を反射する。ウインドシールド１５で反射された画像光は、アイボックス１６に到達する。アイボックス１６は、例えば運転者１３の体格、姿勢、及び姿勢の変化等を考慮して、運転者１３の眼５が存在しうると想定される実空間上の領域である。アイボックス１６の形状は任意である。アイボックス１６は、平面的又は立体的な領域を含んでよい。筐体１２０に設けられた開口１２１は、アイボックス１６を規定する。図１に示されている実線の矢印は、３次元投影装置１２から射出される画像光の少なくとも一部がアイボックス１６まで到達する経路を示す。画像光が進む経路は、光路とも称される。運転者１３の眼５がアイボックス１６内に位置する場合、運転者１３は、アイボックス１６に到達する画像光によって、虚像１４を視認可能である。虚像１４は、ウインドシールド１５から眼５に到達する経路を前方に延長した、一点鎖線で示されている線の上に位置する。３次元投影装置１２は、運転者１３に虚像１４を視認させることによって、ヘッドアップディスプレイとして機能しうる。図１において、運転者１３の眼５が並ぶ方向は、ｘ軸方向に対応する。鉛直方向は、ｙ軸方向に対応する。カメラ１１の撮像範囲は、アイボックス１６を含む。

　光学素子１８は、第１ミラー１８ａと、第２ミラー１８ｂとを含んでよい。第１ミラー１８ａ及び第２ミラー１８ｂの少なくとも一方は、光学的なパワーを有してよい。本実施形態において、第１ミラー１８ａは、光学的なパワーを有する凹面鏡であるとする。第２ミラー１８ｂは、平面鏡であるとする。光学素子１８は、３次元表示装置１７に表示された画像を拡大する拡大光学系として機能してよい。図２に示される一点鎖線の矢印は、３次元表示装置１７から射出される画像光の少なくとも一部が、第１ミラー１８ａ及び第２ミラー１８ｂによって反射され、３次元投影装置１２の外部に射出される経路を示す。３次元投影装置１２の外部に射出された画像光は、ウインドシールド１５に到達し、ウインドシールド１５で反射されて運転者１３の眼５に到達する。その結果、運転者１３は、３次元表示装置１７に表示された画像を視認できる。

　光学素子１８とウインドシールド１５とは、３次元表示装置１７から射出させる画像光を運転者１３の眼５に到達させる。光学素子１８とウインドシールド１５とは、光学系３０を構成してよい。言い換えれば、光学系３０は、光学素子１８とウインドシールド１５とを含む。光学系３０は、３次元表示装置１７から射出される画像光を一点鎖線で示されている光路に沿って運転者１３の眼５に到達させる。光学系３０は、運転者１３に視認させる画像が拡大したり縮小したりするように、画像光の進行方向を制御してよい。光学系３０は、運転者１３に視認させる画像の形状を所定の行列に基づいて変形させるように、画像光の進行方向を制御してよい。

　光学素子１８は、例示される構成に限られない。ミラーは、凹面鏡であってよいし、凸面鏡であってよいし、平面鏡であってよい。ミラーが凹面鏡又は凸面鏡である場合、その形状は、少なくとも一部に球面形状を含んでよいし、少なくとも一部に非球面形状を含んでよい。光学素子１８を構成する要素の数は、２つに限られず、１つであってよいし、３つ以上であってよい。光学素子１８は、ミラーに限られずレンズを含んでよい。レンズは、凹面レンズであってよいし、凸面レンズであってよい。レンズの形状は、少なくとも一部に球面形状を含んでよいし、少なくとも一部に非球面形状を含んでよい。

　バックライト１９は、画像光の光路上において、運転者１３から見て、表示部２０及びバリア部２１よりも遠い側に位置する。バックライト１９は、バリア部２１と表示部２０とに向けて光を射出する。バックライト１９が射出した光の少なくとも一部は、一点鎖線で示されている光路に沿って進行し、運転者１３の眼５に到達する。バックライト１９は、ＬＥＤ（Light Emission Diode）又は有機ＥＬ若しくは無機ＥＬ等の発光素子を含んでよい。バックライト１９は、発光強度、及び、その分布を制御可能に構成されてよい。

　表示部２０は、表示パネルを含む。表示部２０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の液晶デバイスであってよい。本実施形態において、表示部２０は、透過型の液晶表示パネルを含むとする。表示部２０は、この例に限られず、種々の表示パネルを含んでよい。

　表示部２０は、複数の画素を有し、各画素においてバックライト１９から入射する光の透過率を制御し、入射した光を運転者１３の眼５に到達する画像光として射出する。運転者１３は、表示部２０の各画素から射出される画像光によって構成される画像を視認する。画像光によって構成される画像は、運転者１３の第１眼および第２眼に対して投影される視差画像を含む。

　バリア部２１は、入射してくる光の進行方向を規定する。バリア部２１が表示部２０よりもバックライト１９に近い側に位置する場合、バックライト１９から射出される光は、バリア部２１に入射し、さらに表示部２０に入射する。この場合、バリア部２１は、バックライト１９から射出される光の一部を遮ったり減衰させたりし、他の一部を表示部２０に向けて透過させる。表示部２０は、バリア部２１によって規定された方向に進行する入射光を、同じ方向に進行する画像光としてそのまま射出する。表示部２０がバリア部２１よりもバックライト１９に近い側に位置する場合、バックライト１９から射出される光は、表示部２０に入射し、さらにバリア部２１に入射する。この場合、バリア部２１は、表示部２０から射出される画像光の一部を遮ったり減衰させたりし、他の一部を運転者１３の眼５に向けて透過させる。

　表示部２０とバリア部２１とのどちらが運転者１３の近くに位置するかにかかわらず、バリア部２１は、画像光の進行方向を制御できる。バリア部２１は、表示部２０から射出される画像光の一部を運転者１３の左眼（第１眼）５Ｌ及び右眼（第２眼）５Ｒ（図４参照）のいずれかに到達させ、画像光の他の一部を運転者１３の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒの他方に到達させる。つまり、バリア部２１は、画像光の少なくとも一部の進行方向を運転者１３の左眼５Ｌと右眼５Ｒとに分ける。左眼５Ｌ及び右眼５Ｒはそれぞれ、第１眼及び第２眼ともいう。本実施形態において、バリア部２１は、バックライト１９と表示部２０との間に位置する。つまり、バックライト１９から射出される光は、先にバリア部２１に入射し、次に表示部２０に入射する。

　バリア部２１によって画像光の進行方向が規定されることによって、運転者１３の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒそれぞれに異なる画像光が到達しうる。その結果、運転者１３は、左眼５Ｌ及び右眼５Ｒそれぞれで異なる画像を視認しうる。

　上記のようにカメラ１１は、３次元表示装置１７と同様に筐体１２０内に収容されている。カメラ１１は、運転者１３の顔および眼５を直接撮像するのではなく、３次元投影装置１２から射出される画像光と同じ光路を辿って進行する被写体からの光によって撮像する。カメラ１１が撮像に利用する光は、被写体である運転者１３からの反射光であって、画像光が進行する方向とは逆向きに進行する。カメラ１１は、ウインドシールド１５を介して運転者１３の眼５を撮像するように構成されてよい。

　このようにカメラ１１は、筐体１２０内にあって、移動体１０の運転者１３の眼５を撮像するように構成される。本実施形態の３次元投影装置１２は、カメラ１１の撮像方向は、表示部２０から射出される画像光の光線方向に沿っていてよい。カメラ１１の撮像方向は、カメラ１１の光軸方向に沿う方向であって、被写体に向かう方向である。言い換えると、撮像方向は、カメラ１１の光軸方向に沿う方向であって、入射光と反対向きの方向である。

　カメラ１１は、可視光カメラまたは赤外線カメラであってよい。カメラ１１は、可視光カメラと赤外線カメラの両方の機能を有していてよい。カメラ１１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などのイメージセンサ（撮像素子）を含んでよい。

　カメラ１１で撮像された撮像画像は、３次元表示装置１７に出力される。３次元表示装置１７では、制御部２４が、カメラ１１から出力された撮像画像に基づいて、運転者１３の眼５の位置を検出する。制御部２４は、検出した眼５の位置に関する情報に基づいて、投影する視差画像を制御してよい。制御部２４は、眼５の位置に関する情報に基づいて、表示部２０およびバリア部２１を制御してよい。

　カメラ１１は、３次元表示装置１７と同様に筐体１２０内に収容されていればよく、カメラ１１の撮像方向は、画像光の光線方向と異なっていてよい。この場合、カメラ１１の撮像方向が、画像光の光線方向に沿っておらず、カメラ１１で撮像される撮像画像は、歪みを含む画像となる。制御部２４は、カメラ１１から出力された撮像画像に対して、画像光の光線方向を基準として、歪を補正する処理を実行する。撮像画像の歪補正処理は、公知の補正処理を用いればよい。制御部２４は、撮像画像に対する歪補正処理を実行したのち、補正後の撮像画像に基づいて運転者１３の眼５の位置を検出してよい。

　図３に示されるように、表示部２０は、表示面２０ａ上に、運転者１３の左眼５Ｌで視認される左眼視認領域２０１Ｌと、運転者１３の右眼５Ｒで視認される右眼視認領域２０１Ｒとを含む。表示部２０は、運転者１３の左眼５Ｌに視認させる左眼画像と、運転者１３の右眼５Ｒに視認させる右眼画像とを含む視差画像を表示する。視差画像は、運転者１３の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒそれぞれに投影される画像であって、運転者１３の両眼に視差を与える画像であるとする。表示部２０は、左眼視認領域２０１Ｌに左眼画像を表示し、右眼視認領域２０１Ｒに右眼画像を表示する。つまり、表示部２０は、左眼視認領域２０１Ｌと右眼視認領域２０１Ｒとに視差画像を表示する。左眼視認領域２０１Ｌと右眼視認領域２０１Ｒとは、視差方向を表すｕ軸方向に並んでいるとする。左眼視認領域２０１Ｌ及び右眼視認領域２０１Ｒは、視差方向に直交するｖ軸方向に沿って延在してよいし、ｖ軸方向に対して所定角度で傾斜する方向に延在してよい。つまり、左眼視認領域２０１Ｌ及び右眼視認領域２０１Ｒは、視差方向の成分を含む所定方向に沿って交互に並んでいてよい。左眼視認領域２０１Ｌと右眼視認領域２０１Ｒとが交互に並ぶピッチは、視差画像ピッチともいう。左眼視認領域２０１Ｌと右眼視認領域２０１Ｒとは、間隔をあけて位置していてよいし、互いに隣接していてよい。表示部２０は、表示面２０ａ上に、平面画像を表示する表示領域をさらに有していてよい。平面画像は、運転者１３の眼５に視差を与えず、立体視されない画像であるとする。

　本実施形態では、バリア部２１は、画像光の光路上において、運転者１３から見て表示部２０よりも遠い側に位置している。バリア部２１は、バックライト１９から表示部２０に向けて入射する光の透過率を制御する。開口領域２１ｂは、バックライト１９から表示部２０に向けて入射する光を透過させる。遮光面２１ａは、バックライト１９から表示部２０に入射する光を遮る。このようにすることで、表示部２０に入射する光の進行方向が所定方向に限定される。その結果、画像光の一部は、バリア部２１によって運転者１３の左眼５Ｌに到達するように制御されうる。画像光の他の一部は、バリア部２１によって運転者１３の右眼５Ｒに到達するように制御されうる。

　バリア部２１は、液晶シャッターで構成されてよい。液晶シャッターは、印加する電圧に基づいて光の透過率を制御しうる。液晶シャッターは、複数の画素で構成され、各画素における光の透過率を制御してよい。液晶シャッターは、光の透過率が高い領域又は光の透過率が低い領域を任意の形状に形成しうる。バリア部２１が液晶シャッターで構成される場合、開口領域２１ｂは、第１所定値以上の透過率を有してよい。バリア部２１が液晶シャッターで構成される場合、遮光面２１ａは、第２所定値以下の透過率を有してよい。第１所定値は、第２所定値より高い値に設定されてよい。第１所定値に対する第２所定値の比率は、一例では、１／１００に設定されてよい。第１所定値に対する第２所定値の比率は、他の例では、１／１０００に設定されてもよい。開口領域２１ｂと遮光面２１ａとの形状が変更可能に構成されるバリア部２１は、アクティブバリアとも称される。

　バリア部２１の開口領域２１ｂを透過した光は、表示部２０の表示面２０ａから射出されて画像光となり、光学素子１８を介して光学部材１５に到達する。画像光は、光学部材１５で反射されて利用者１３の眼５に到達する。これにより、利用者１３の眼５は、光学部材１５よりｚ軸の負の方向の側に位置する第２虚像１４ｂを視認できる。第２虚像１４ｂは、表示面２０ａが表示している画像に対応する。バリア部２１の開口領域２１ｂと遮光面２１ａとは、光学部材１５の前方であって第２虚像１４ｂのｚ軸の負の方向の側に第１虚像１４ａをつくる。図１に示すように、利用者１３は、見かけ上、第２虚像１４ｂの位置に表示部２０が存在し、第１虚像１４ａの位置にバリア部２１が存在するかのように、画像を視認しうる。

　表示面２０ａに表示される画像に係る画像光は、バリア部２１によって規定される方向に向けて、３次元表示装置１７から射出される。光学素子１８は、画像光を反射したり屈折させたりし、ウインドシールド１５に向けて射出する。ウインドシールド１５は、画像光を反射し、運転者１３の眼５に向けて進行させる。画像光が運転者１３の眼５に入射することによって、運転者１３は、視差画像を虚像１４として視認する。運転者１３は、虚像１４を視認することによって立体視できる。虚像１４のうち視差画像に対応する画像は、視差虚像とも称される。視差虚像は、光学系３０を介して投影される視差画像であるともいえる。虚像１４のうち平面画像に対応する画像は、平面虚像とも称される。平面虚像は、光学系３０を介して投影される平面画像であるともいえる。

　制御部２４は、表示部２０を制御する。バリア部２１がアクティブバリアである場合、制御部２４は、バリア部２１を制御してよい。制御部２４は、バックライト１９を制御してよい。制御部２４は、カメラ１１から運転者１３の眼５の位置に関する情報を取得し、その情報に基づいて表示部２０、バリア部２１、又はバックライト１９を制御してよい。制御部２４は、カメラ１１から出力された画像を受信し、受信した画像から運転者１３の眼５を検出してよい。制御部２４は、検出した眼５の位置に基づいて表示部２０、バリア部２１、又はバックライト１９を制御してよい。制御部２４は、例えばプロセッサとして構成される。制御部２４は、１以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、及び特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでよい。制御部２４は、１つ又は複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on-a-Chip）、及びＳｉＰ（System In a Package）のいずれかであってよい。

　通信部２２は、外部装置と通信可能なインタフェースを含んでよい。外部装置は、例えばカメラ１１を含んでよい。通信部２２は、カメラ１１から情報を取得し、制御部２４に出力してよい。本開示における「通信可能なインタフェース」は、例えば物理コネクタ、及び無線通信機を含んでよい。物理コネクタは、電気信号による伝送に対応した電気コネクタ、光信号による伝送に対応した光コネクタ、及び電磁波による伝送に対応した電磁コネクタを含んでよい。電気コネクタは、ＩＥＣ６０６０３に準拠するコネクタ、ＵＳＢ規格に準拠するコネクタ、又はＲＣＡ端子に対応するコネクタを含んでよい。電気コネクタは、ＥＩＡＪ　ＣＰ－１２１ａＡに規定されるＳ端子に対応するコネクタ、又はＥＩＡＪ　ＲＣ－５２３７に規定されるＤ端子に対応するコネクタを含んでよい。電気コネクタは、ＨＤＭＩ（登録商標）規格に準拠するコネクタ、又はＢＮＣ（British Naval Connector又はBaby-series N Connector等）を含む同軸ケーブルに対応するコネクタを含んでよい。光コネクタは、ＩＥＣ　６１７５４に準拠する種々のコネクタを含んでよい。無線通信機は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、及びＩＥＥＥ８０２１ａを含む各規格に準拠する無線通信機を含んでよい。無線通信機は、少なくとも１つのアンテナを含む。

　記憶部２３は、各種情報、又は３次元表示装置１７の各構成部を動作させるためのプログラム等を格納してよい。記憶部２３は、例えば半導体メモリ等で構成されてよい。記憶部２３は、制御部２４のワークメモリとして機能してよい。記憶部２３は、制御部２４に含まれてよい。

　カメラ１１は、筐体１２０内であって、表示部２０に対して、視差方向における基準位置にあってよい。表示部２０の表示面２０ａには、視認可能な画像が表示される表示領域２００が設定される。表示部２０に対する基準位置は、例えば、表示領域２００において、その中心を通り、表示面２０ａの垂直方向に沿った仮想線Ｌ上にある。カメラ１１は、表示部２０を、画像光の光線方向から見たときに、この仮想線Ｌ上にあればよい。カメラ１１の位置は、例えば、カメラ１１の光軸によって規定されてよい。カメラ１１が、仮想線Ｌ上にあるとは、カメラ１１の光軸が仮想線Ｌと交差するようにカメラ１１が位置していることを言う。カメラ１１は、仮想線Ｌ上であって、表示部２０に対して垂直方向のいずれかの側にあってよい。例えば、カメラ１１は、表示部２０に対して、垂直方向の一方側にあってよい。言い換えれば、カメラ１１は、表示部２０の上方に位置してよい。例えば、カメラ１１は、表示部２０に対して、垂直方向の他方側にあってよい。言い換えれば、カメラ１１は、表示部２０の下方に位置してよい。

　図４に示す実施形態では、カメラ１１は、仮想線Ｌ上にあって、表示部２０の上方に位置する。カメラ１１は、第２ミラー１８ｂで反射された反射光を利用して運転者１３の眼５を撮像するので、基準位置であって、表示部２０の近傍に位置してよい。カメラ１１が、表示部２０から離れて位置する場合に比べて、表示部２０の近傍に位置する方が、３次元投影装置１２を小型化し易い。カメラ１１が表示部２０の下方に位置する場合も同様である。

　カメラ１１は、表示部２０の表示領域２００内から撮像可能に構成されてよい。例えば、表示領域２００の縁に切り欠きを設け、カメラ１１がこの切り欠きから撮像可能に構成される、いわゆるノッチ構造であってよい。例えば、表示領域２００内に貫通孔を設け、カメラ１１がこの貫通孔から撮像可能に構成される、いわゆるパンチ構造であってよい。このような構成では、カメラ１１は、基準位置すなわち仮想線Ｌ上にあって、表示部２０の背面側に位置してよい。カメラ１１は、表示部２０の背面側から切り欠きまたは貫通孔を通して撮像可能に構成されてよい。

　図５Ａに示す実施形態は、表示領域２００内に貫通孔２５を設け、カメラ１１がこの貫通孔２５から撮像可能に構成されるパンチ構造である。本実施形態では、表示部２０に設けられた貫通孔２５は、表示領域２００の中心に位置している。表示部２０に設けられた貫通孔２５は、表示領域の中心から離れて位置してよい。表示部２０とバリア部２１とバックライト１９が一体化された表示装置を構成している場合は、図５Ｂの断面図に示すように、貫通孔２５は、表示部２０とバリア部２１とバックライト１９を貫通してよい。カメラ１１は、表示装置の背面側、すなわちバックライト１９の背面側に位置し、表示装置全体を貫通する貫通孔２５を通して撮像可能に構成されてよい。表示部２０とバリア部２１とバックライト１９が一体化されていない場合は、例えば、貫通孔２５が表示部２０に設けられ、カメラ１１は、表示部２０とバリア部２１との間にあって、貫通孔２５を通して撮像可能に構成されてよい。例えば、貫通孔２５が表示部２０とバリア部２１とに設けられ、カメラ１１は、バリア部２１とバックライト１９との間にあって、貫通孔２５を通して撮像可能に構成されてよい。

　表示部２０は、運転者１３の眼５（左眼５Ｌおよび右眼５Ｒ）に投影される平面画像を表示するように構成されてよい。表示部２０の表示面２０ａは、視差画像を表示する第１領域２０１と平面画像を表示する第２領域２０２とを有してよい。表示領域２００は、第１領域２０１と第２領域２０２とを含む。視差画像を表示する第１領域２０１は、前述の左眼視認領域２０１Ｌと右眼視認領域２０１Ｒとを含む。表示部２０に設けられた貫通孔２５は、表示領域２００内であって、第１領域２０１と第２領域２０２との間に位置してよい。

　貫通孔２５は、表示領域２００の中心を通り垂直方向に沿った仮想線（仮想線と同じ）上に位置してよい。ここで、表示領域２００の中心Ｃから表示領域２００の外周と仮想線との交差位置までの距離をｄ０とし、表示領域２００の中心Ｃから貫通孔２５までの距離をｄ１とする。距離ｄ０は、表示領域２００の高さ（垂直方向長さ）の半分の長さである。貫通孔２５は、距離ｄ１が距離ｄ０の６０％以下となるように位置してよい。貫通孔２５は、表示領域２００の中心Ｃに位置してよい。貫通孔２５は、距離ｄ１が距離ｄ０の６０％以下であって、第１領域２０１と第２領域２０２との間に位置してよい。貫通孔２５は、距離ｄ１が距離ｄ０の６０％以下であって、第１領域２０１内に位置してよい。貫通孔２５は、距離ｄ１が距離ｄ０の６０％以下であって、第２領域２０２内に位置してよい。

　図６に、カメラ１１の内部構造を簡略化して示す。カメラ１１は、レンズ１１０を含んでいてよい。カメラ１１は、例えば、前述のようにＣＣＤなどの撮像素子１１１を備え、レンズ１１０は、有効口径内に入射する光（被写体からの反射光を含む）を集光し、撮像素子１１１でこれを受光して画像を記録する。カメラ１１のレンズ１１０の有効口径より、貫通孔２５の孔径が、小さくてよい。カメラ１１のレンズ１１０は、その有効口径が、貫通孔２５の孔径より大きくてよい。上記のように、カメラ１１が、表示部２０に設けられた貫通孔２５を通して撮像する場合、カメラ１１は、少なくとも表示部２０の背面側に位置し、貫通孔２５を通過した光が、カメラ１１のレンズ１１０を通って撮像素子１１１に集光される。貫通孔２５の孔径が、レンズ１１０の有効口径より小さいと、撮像素子１１１に集光され、受光される光の範囲が小さくなる。

　図７に、撮像素子１１１に集光される光を模式的に示す。撮像素子１１１は、例えば、微小な受光素子１１１ａがマトリクス状に配列される。このような撮像素子１１１において、レンズ１１０を透過したときに受光可能な受光素子１１１ａは、例えば、第１範囲１１２内の受光素子１１１ａである。このような第１範囲１１２内の受光素子１１１ａで受光されて記録される画素数は、いわゆる撮像素子１１１の有効画素数と呼ばれる。上記のように、本実施形態では、貫通孔２５の孔径がレンズ１１０の有効口径より小さいので、貫通孔２５を通った光がレンズ１１０を透過したときに撮像素子１１１において受光可能な受光素子１１１ａは、第１範囲１１２より小さい第２範囲１１３内の受光素子１１１ａである。第２範囲１１３内の受光素子１１１ａの総数は、例えば、有効画素数の５０％以下であってよい。

　カメラ１１で撮像された撮像画像は、運転者１３の眼５の検出のために制御部２４に出力される。カメラ１１は、貫通孔２５を通りレンズ１１０を透過した光を受光した受光素子１１１ａで記録された画素群を撮像画像として出力してよい。このとき、撮像素子１１１の有効画素数で出力される撮像画像に比べて、カメラ１１から出力される撮像画像のデータ量は小さい。制御部２４では、データ量が小さい撮像画像を対象に眼５の検出などの画像処理を実行するので、画像処理に要する演算量を低減し、演算を高速化できる。

　本開示に係る構成は、以上説明してきた実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形又は変更が可能である。例えば、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。例えば、カメラ１１が貫通孔２５を通して撮像可能に構成されている場合に、カメラ１１の撮像方向は、表示部２０画像光の光線方向に沿っていてよく、表示部２０画像光の光線方向と異なっていてよい。

　本開示に係る構成を説明する図は、模式的なものである。図面上の寸法比率等は、現実のものと必ずしも一致しない。

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

　本開示において、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸は、説明の便宜上設けられたものであり、互いに入れ替えられてよい。本開示に係る構成は、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸によって構成される直交座標系を用いて説明されてきた。本開示に係る各構成の位置関係は、直交関係にあると限定されるものではない。

　本開示は次の実施の形態が可能である。

　本開示の一実施形態に係る画像表示モジュールは、表示部とカメラとが筐体内に位置しているので、小型化が可能である。画像表示モジュールは、移動体などに筐体ごと設置することができるので、取り扱いが容易である。

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

　５　眼（５Ｌ：左眼、５Ｒ：右眼）
　１０　移動体
　１１　カメラ
　１２　３次元投影装置（画像表示モジュール）
　１３　運転者
　１４　虚像（１４ａ：第１虚像、１４ｂ：第２虚像）
　１５　ウインドシールド
　１６　アイボックス
　１７　３次元表示装置
　１８　光学素子（１８ａ：第１ミラー、１８ｂ：第２ミラー）
　１９　バックライト
　２０　表示部（２０ａ：表示面）
　２０１Ｌ　左眼視認領域
　２０１Ｒ　右眼視認領域
　２１　バリア部（２１ａ：遮光面、２１ｂ：開口領域）
　２２　通信部
　２３　記憶部
　２４　制御部
　２５　貫通孔
　３０　光学系
　４０，４１　鏡
　５０　カメラ装置
　１１０　レンズ
　１１１　撮像素子
　１１１ａ　受光素子
　１１２　第１範囲
　１１３　第２範囲
　１２０　筐体
　１２１　開口
　２００　表示領域
　２０１　第１領域
　２０１Ｌ　左眼視認領域
　２０１Ｒ　右眼視認領域
　２０２　第２領域

Claims

　ヘッドアップディスプレイに利用される画像表示モジュールであって、
　アイボックスを規定する開口を含む筐体と、
　前記筐体内に位置し、利用者の第１眼および第２眼に対して投影される視差画像を表示するように構成される表示部と、
　前記筐体内に位置し、前記視差画像の画像光を規定して前記第１眼および前記第２眼に視差を与えるように構成されるバリア部と、
　前記筐体内に位置し、利用者の眼を撮像するように構成されるカメラと、を含み、
　前記カメラの撮像方向は、前記画像光の光線方向に沿っている、画像表示モジュール。
　ヘッドアップディスプレイに利用される画像表示モジュールであって、
　アイボックスを規定する開口を含む筐体と、
　前記筐体内に位置し、利用者の第１眼および第２眼に対して投影される視差画像を表示するように構成される表示部と、
　前記筐体内に位置し、前記視差画像の画像光を規定して前記第１眼および前記第２眼に視差を与えるように構成されるバリア部と、
　前記筐体内に位置し、利用者の眼を撮像するように構成されるカメラと、を含み、
　前記カメラの撮像方向は、前記画像光の光線方向と異なっており、
　前記画像光の光線方向を基準として、前記カメラで撮像した撮像画像の歪を補正する制御部を含む、画像表示モジュール。
　請求項１または２記載の画像表示モジュールであって、
　前記カメラは、前記表示部に対して、視差方向における基準位置にある、画像表示モジュール。
　請求項３記載の画像表示モジュールであって、
　前記カメラは、前記表示部に対して、垂直方向のいずれかの側にある、画像表示モジュール。
　請求項１または２記載の画像表示モジュールであって、
　前記カメラは、前記表示部の表示領域内から撮像可能に構成される、画像表示モジュール。
　請求項５記載の画像表示モジュールであって、
　前記表示部は、前記表示領域内に貫通孔を有し、
　前記カメラは、前記貫通孔を通して撮像可能に構成される、画像表示モジュール。
　請求項６記載の画像表示モジュールであって、
　前記表示部は、前記第１眼および前記第２眼に投影される平面画像を表示するように構成されており、前記視差画像を表示する第１領域と前記平面画像を表示する第２領域とを有し、
　前記貫通孔は、前記第１領域と前記第２領域との間に位置する、画像表示モジュール。
　請求項６または７記載の画像表示モジュールであって、
　前記貫通孔は、前記表示領域の中心を通り前記垂直方向に沿った仮想線上に位置し、
　前記表示領域の中心から前記貫通孔までの距離が、前記表示領域の中心から、前記表示領域の外周と前記仮想線との交差位置までの距離の６０％以下である、画像表示モジュール。
　請求項６～８のいずれか１つに記載の画像表示モジュールであって、
　前記カメラは、レンズを含み、
　前記レンズの有効口径より前記貫通孔の孔径が小さい、画像表示モジュール。
　前記カメラの撮像素子において、前記レンズを透過した光を受光可能な受光素子の総数が、有効画素数の５０％以下である、画像表示モジュール。
　前記カメラは、前記受光素子で記録された画素群を前記撮像画像として出力する、画像表示モジュール。