WO2022130863A1 - 表示装置及び表示システム - Google Patents

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WO2022130863A1
WO2022130863A1 PCT/JP2021/041835 JP2021041835W WO2022130863A1 WO 2022130863 A1 WO2022130863 A1 WO 2022130863A1 JP 2021041835 W JP2021041835 W JP 2021041835W WO 2022130863 A1 WO2022130863 A1 WO 2022130863A1
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WO
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display elements
display
display device
image
image light
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PCT/JP2021/041835
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English (en)
French (fr)
Inventor
浩二 長田
Original Assignee
ソニーグループ株式会社
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Publication date
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Priority to CN202180082986.XA priority patent/CN116569242A/zh
Priority to US18/255,105 priority patent/US20240019695A1/en
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/011—Head-up displays characterised by optical features comprising device for correcting geometrical aberrations, distortion

Definitions

  • This disclosure relates to a display device that displays (projects) an image on a screen.
  • the present disclosure further relates to a display system including a display device and a display control device that generates drawing data of an image and outputs the drawing data to the display device.
  • a display device that displays (projects) an image using the windshield of a vehicle as a screen is known (Patent Document 1).
  • pixels are arranged vertically and horizontally in order to arrange pixels efficiently.
  • the windshield of a vehicle has a free curved surface. Therefore, if the target image is displayed on the windshield without correction, the image looks distorted to the viewer. For example, when a straight line is displayed, it does not look like a straight line.
  • a projector-type head-up display system distortion is corrected by a free-form surface lens.
  • the direct projection type head-up display system reduces distortion by using, for example, a flat combiner.
  • an object of the present disclosure is to more easily display an image with reduced distortion on a screen having a curved surface.
  • the display device is a plurality of display elements that emit image light onto a screen having a curved surface, and the target is that the image light emitted by the plurality of display elements is reflected on the curved surface. It is provided with a plurality of display elements arranged so that the distance between the plurality of display elements is non-uniform so that the image to be displayed is displayed.
  • a display device having a display element arranged so that the target image is displayed on the screen having a curved surface is realized.
  • the plurality of display elements are arranged so that the intervals between the plurality of display elements are non-uniform (not a square array) so that the target image is displayed.
  • An image (virtual image) is displayed on the screen by reflecting the image light emitted by a plurality of display elements on the screen. Since the screen has a free curved surface, the image displayed on the screen does not have the same shape (similar shape) as the array of a plurality of display elements, but has the shape of the target image.
  • the target image can be displayed on the screen having a curved surface without using an optical element such as a combiner or a lens.
  • a part of the image displayed by the first image light which is a part of the image light is a second image light which is another part of the image light.
  • Enlarged and displayed more than the other part of the image displayed by The plurality of display elements are arranged so that the distance between the plurality of display elements emitting the second image light is wider than the distance between the plurality of display elements emitting the first image light.
  • the distance between the plurality of display elements that emit the second image light is wider than the distance between the plurality of display elements that emit the first image light.
  • the first image light is enlarged and displayed as compared with the second image light.
  • the first image light from the narrow array of display elements is displayed wider than the second image light from the wide array of display elements.
  • a part of the image displayed by the first image light and the other part of the image displayed by the second image light have the same size, so that the target image is displayed. Will be done.
  • the virtual image light is emitted from a plurality of virtual display elements arranged in the shape of the target image onto the screen, the virtual image light is reflected on the curved surface to be displayed.
  • the plurality of display elements are arranged in a shape similar to a typical image.
  • the arrangement of the display elements is the shape of the target image, but the displayed image has a shape different from the shape of the target image (distorted shape).
  • the displayed image becomes the target image shape by reversely converting the arrangement of the display elements into a shape different from the target image shape (distorted shape).
  • the target image is rectangular and
  • the plurality of display elements are in a direction corresponding to two orthogonal sides of the rectangle so that a rectangular image is displayed by reflecting the image light emitted by the plurality of display elements on the curved surface.
  • a plurality of columns of display elements are arranged in the first direction, and the number of the plurality of display elements contained in each column arranged in the first direction is equal.
  • a plurality of columns of display elements are arranged in the second direction, and the number of the plurality of display elements contained in each column arranged in the second direction is equal.
  • the plurality of display elements are spaced in a matrix in the first direction, which is the direction corresponding to one side of the target image (rectangle), and the second direction, which is the direction corresponding to the sides in the orthogonal direction. Are unevenly arranged. As a result, the image light emitted by the plurality of display elements is reflected on the curved surface of the screen, so that a rectangular image is displayed.
  • the plurality of display elements are arranged so as to be different from each other.
  • the distance between the display elements at both ends of the display element in the second column is longer than the distance between the display elements at both ends of the display element in the first column.
  • the image displayed by the first image light (a part of the whole image) is enlarged and displayed as larger than the image displayed by the second image light (a part of the whole image).
  • the enlargement ratio of the display element in the first column where the distance between both ends is short is the largest
  • the enlargement ratio of the display element in the second column where the distance between both ends is long is the smallest. From the second image light to the first image light, it is continuously magnified in this way. As a result, the image displayed by the image light emitted from the plurality of display elements becomes the shape (rectangle) of the target image.
  • the plurality of display elements are configured by combining a plurality of blocks divided in the first direction and the second direction.
  • the lengths of the plurality of blocks in the second direction are all equal.
  • the length of the plurality of blocks in the first direction differs depending on the curvature of the curved surface on which the image light emitted by the plurality of display elements included in the plurality of blocks is reflected.
  • the number of the plurality of display elements contained in each of the plurality of blocks in the first direction is equal.
  • the number of the plurality of display elements contained in each of the plurality of blocks in the second direction is equal.
  • the plurality of blocks are each fan-shaped and have a fan shape.
  • the first direction may be the circumferential direction of the sector, and the second direction may be the radial direction of the sector.
  • the plurality of blocks are trapezoidal, respectively.
  • the first direction may be the base direction of the trapezoid, and the second direction may be the hypotenuse direction of the trapezoid.
  • a trapezoid isosceles trapezoid
  • the first direction is the base direction
  • the second direction is the oblique side direction.
  • the plurality of display elements may be a plurality of pixels.
  • the plurality of display elements may be a plurality of subpixels.
  • a moving mechanism for adjusting the position of the image by moving the plurality of display elements with respect to the screen may be further provided.
  • the display system is A plurality of display elements that emit image light onto a screen having a curved surface, and the plurality of display elements so that a target image is displayed by reflecting the image light emitted by the plurality of display elements on the curved surface.
  • a display control device that generates image drawing data and outputs it to the display device, Equipped with.
  • FIG. 1 An example of a head-up display system using an LCD or the like is schematically shown, (A) is a front view of a windshield as a screen, and (B) is a top view of a display device installed on a dashboard.
  • a head-up display system according to an embodiment of the present disclosure is schematically shown, (A) is a front view of a windshield as a screen, and (B) is a top view of a display device installed on a dashboard.
  • a plurality of blocks constituting a plurality of display elements are schematically shown.
  • An example of a combination of a plurality of blocks is schematically shown.
  • Another example of a combination of a plurality of blocks is schematically shown.
  • a modification example of a plurality of blocks is schematically shown. The configuration of a display system having a display device is shown. Yet another modification of the plurality of blocks is schematically shown.
  • This embodiment relates to a head-up display system mounted on a vehicle.
  • a display device installed on a dashboard or the like displays (projects) an image toward a windshield which is a screen.
  • the viewer occupant such as a driver
  • the windshield of the vehicle has a free curved surface. Therefore, if the target image is displayed (projected) on the windshield without correction, the displayed image will be distorted for the viewer.
  • the distortion of the image differs depending on the curvature of the windshield.
  • FIG. 1 schematically shows a typical head-up display system using an LCD (Liquid Crystal Display) or an organic LED (Light Emitting Diode).
  • LCD Liquid Crystal Display
  • organic LED Light Emitting Diode
  • (A) is a front view of the windshield as a screen
  • (B) is a top view of a display device (LCD, organic LED, etc.) installed on the dashboard.
  • the light from the LCD panel or the LED element (display element) is directly applied to the windshield, which is a screen, without passing through the distortion correction lens or the distortion correction mirror.
  • the width of the front window is the same as / almost the same as the width of the front window so that it can be displayed on the entire width of the front window.
  • Display devices may be arranged to some extent.
  • the display device 2 is a direct projection format and is installed in the dashboard DB.
  • the display device 2 has a plurality of display elements (subpixels or pixels composed of a plurality of subpixels; the same applies hereinafter) that emit image light.
  • the plurality of display elements are arranged in a matrix (that is, in a rectangular shape) in two orthogonal axes (X-axis and Y-axis) (so-called square arrangement).
  • the plurality of display elements are arranged in the shape of the target image (that is, the shape of the image without distortion).
  • Image I2 virtual image
  • Image I2 virtual image
  • the windshield WS Since the windshield WS has a free curved surface, the image I2 displayed on the windshield WS has a distorted shape rather than the shape of the target image (that is, the same shape (similar shape) as the arrangement of a plurality of display elements).
  • the display device 2 has a plurality of display elements in 6 rows arranged in the Y direction. In each column, the same number (16) of display elements are arranged in the X direction (orthogonal to the Y direction).
  • the row farthest from the windshield WS includes the plurality of display elements (X1, Y1) to (X3, Y3).
  • the row closest to the windshield WS (second row) includes the plurality of display elements (X2, Y2) to (X4, Y4).
  • the image I2 is displayed on the windshield WS by reflecting the light emitted from the plurality of display elements on the curved surface of the windshield WS.
  • the image by (X3', Y3') is displayed.
  • the image by (X4', Y4') is displayed.
  • the distortion of the image displayed by the image light (X2', Y2') to (X4', Y4') of is different.
  • the image (a part of the whole image) displayed by the first image light (X1', Y1') to (X3', Y3') is the second image light (X2', Y2'. )-(X4', Y4'), the image is enlarged and displayed (a part of the whole image).
  • the first image light (X1', Y1') to (X3', Y3') has a large area in each display element, and the distance between the image lights from adjacent display elements is large. It is displayed to spread.
  • the second image light (X2', Y2') to (X4', Y4') is continuously magnified in this way from the first image light (X1', Y1') to (X3', Y3').
  • the image displayed by the image light emitted from the plurality of display elements arranged in a rectangular shape becomes a fan shape.
  • the fan shape without the central angle portion that is, the shape of the developed view of the side surface of the conical base
  • fan shape for convenience.
  • Display devices such as LCDs and organic LEDs are typically designed with the same concept as semiconductors, and display elements are arranged vertically and horizontally (rectangularly) at equal intervals with an emphasis on efficiency, and as many display elements as possible are arranged. Pack with high density.
  • display elements When looking directly at the display or projecting onto a flat display (direct projection format), it is preferable to arrange the display elements at high density at equal intervals.
  • direct projection display system when the screen has a curved surface, the displayed image is always distorted with respect to the array of display elements.
  • FIG. 2 schematically shows a head-up display system according to an embodiment of the present disclosure
  • (A) is a front view of a windshield as a screen
  • (B) is a top view of a display device installed on a dashboard.
  • the head-up display system of FIG. 2 light from the LCD panel or the LED element (display element) is directly applied to the windshield, which is a screen, without passing through a distortion correction lens or a distortion correction mirror.
  • the width of the front window is the same as / almost the same as the width of the front window so that it can be displayed on the entire width of the front window.
  • Display devices may be arranged to some extent.
  • the target image to be displayed on the windshield WS is a rectangle. That is, the shape of the target image is the same as the arrangement of the plurality of display elements of the display device 2 (FIG. 1) according to the example of FIG. Therefore, the display device 1 of the present embodiment winds a virtual image light from a plurality of virtual display elements (display elements of the display device 2 in FIG. 1) arranged in a target image shape (rectangle).
  • a plurality of display elements are arranged in a shape similar to a virtual image (image I2 in FIG. 1) displayed by reflecting a virtual image light on the curved surface of the windshield WS when emitted to the glass WS. ..
  • the displayed image has a different shape (distorted shape) from the target image shape.
  • the display element is transformed into a shape different from the target image shape (distorted shape) so that the displayed image becomes the target image shape.
  • a virtual image displayed by a plurality of virtual display elements (display element of the display device 2 in FIG. 1) arranged in an array of display elements in the shape (rectangle) of the target image ( By adopting the shape of the image I2) in FIG. 1, the displayed image has the shape (rectangle) of the target image.
  • the display device 1 is a direct projection format and is installed in the dashboard DB.
  • the display device 1 uses a fine LED element such as a micro LED panel as a light source.
  • the display device 1 has a plurality of display elements (subpixels or pixels composed of a plurality of subpixels; the same applies hereinafter) that emit image light.
  • the sub-pixel means each of "R”, “G”, “B”, and “G”
  • the pixel means a group of "RGBG”.
  • the plurality of display elements are arranged so that the distance between the plurality of display elements is non-uniform (not a square array) so that the target image I1 is displayed.
  • the image I1 (virtual image) is displayed on the windshield WS by reflecting the image light emitted by the plurality of display elements on the windshield WS. Since the windshield WS has a free curved surface, the image I1 displayed on the windshield WS does not have the same shape (similar shape) as the arrangement of a plurality of display elements, but has the shape of the target image.
  • the target image I1 is a rectangle.
  • the plurality of display elements have directions corresponding to two orthogonal sides (XY) of the rectangle so that the rectangular image I1 is displayed by reflecting the image light emitted by the plurality of display elements on the curved surface of the front glass WS.
  • XY orthogonal sides
  • the plurality of display elements are arranged in the X'direction (first direction) and the Y'direction (second direction).
  • the plurality of display elements are arranged in a fan-shaped matrix (to be exact, in the shape of a developed view of the side surface of the conical base; a fan shape having no central angle portion).
  • the plurality of display elements are the X'direction (first direction), which is the direction corresponding to the X-direction side which is two orthogonal sides of the target image I1 (rectangle), and the direction corresponding to the Y-direction side. They are arranged in a matrix in the Y'direction (second direction).
  • first direction the direction corresponding to the X-direction side which is two orthogonal sides of the target image I1 (rectangle)
  • the direction corresponding to the Y-direction side are arranged in a matrix in the Y'direction (second direction).
  • the radial direction of the sector is referred to as the X'direction (first direction)
  • the circumferential direction of the sector is referred to as the Y'direction (second direction).
  • the display device 1 has a plurality of display elements in 6 columns arranged in the Y'direction. In each column, the same number (16) of display elements are arranged in the X'direction.
  • the row farthest from the windshield WS includes the plurality of display elements (X1, Y1) to (X3, Y3).
  • the row closest to the windshield WS (second row) includes the plurality of display elements (X2, Y2) to (X4, Y4).
  • the number of multiple display elements contained in each column arranged in the X'direction is equal.
  • the number of display elements to be displayed is equal to the number of display elements contained in all intervening columns.
  • the number of multiple display elements contained in each column arranged in the Y'direction is equal.
  • the number of display elements in is equal to the number of multiple display elements contained in all intervening columns. All display elements are equal in shape and size.
  • the display elements are shown in 6 ⁇ 16 pieces, but this is for the sake of easy understanding.
  • the size of one pixel containing three subpixels is about 0.003 mm2.
  • a display device of about 40 cm ⁇ about 45 cm in terms of a sector converted into a rectangle contains about 115,200 pixels.
  • the display elements (X1, Y1) to (X3, Y3) in the first column are arranged in the X'direction, and one side (X1', Y1') to (X3', Y3) in the X direction of the rectangular image I1.
  • the display elements (X2, Y2) to (X4, Y4) in the second column are arranged in the X'direction, and one side (X1', Y1') to (X3', Y3) in the X direction of the rectangular image I1.
  • the image light for displaying the other side (X2', Y2') to (X4', Y4') that is the opposite side of') is output.
  • Multiple display elements are arranged so that the distance between them is different.
  • the distance between the plurality of display elements (X2, Y2) to (X4, Y4) that emit the second image light is the plurality of display elements (X1, Y1) that emit the first image light.
  • a plurality of display elements are arranged so as to be wider than the distance between (X3, Y3).
  • the distances between the display elements (X2, Y2) and (X4, Y4) at both ends of the display element in the second column are the display elements (X1, Y1), (X3) at both ends of the display element in the first column. , Y3) Longer than the distance between each other.
  • Image I1 is displayed on the windshield WS by reflecting the light emitted from the plurality of display elements on the curved surface of the windshield WS.
  • the image I1 is the image light (first image light) (X1', X1', emitted from the plurality of display elements (X1, Y1) to (X3, Y3) in the first column at the position farthest from the dashboard DB. Images from Y1') to (X3', Y3') are displayed.
  • Image light (second image light) (X2', Y2') emitted from a plurality of display elements (X2, Y2) to (X4, Y4) in the second column closest to the dashboard DB.
  • the image by (X4', Y4') is displayed.
  • the distortion of the image displayed by the image light (X2', Y2') to (X4', Y4') of is different.
  • the image (a part of the whole image) displayed by the first image light (X1', Y1') to (X3', Y3') is the second image light (X2', Y2'. )-(X4', Y4'), the image is enlarged and displayed (a part of the whole image).
  • the area of the first image light (X1', Y1') to (X3', Y3') increases in the XY direction in units of display elements, and the distance between adjacent display elements is XY. It is displayed so that it spreads in the direction.
  • the second image light (X2', Y2') to (X4', Y4') is continuously magnified in this way from the first image light (X1', Y1') to (X3', Y3').
  • the distances between the display elements (X2, Y2) and (X4, Y4) at both ends of the display element in the second column are the display elements (X1, Y1) at both ends of the display element in the first column. , Longer than the distance between (X3, Y3).
  • the image (a part of the whole image) displayed by the first image light (X1', Y1') to (X3', Y3') is the second image light (X2', Y2') to ( It is enlarged and displayed from the image (a part of the whole image) displayed by X4', Y4').
  • the display elements (X1, Y1) to (X3, Y3) in the first column having a short distance between both ends have the largest enlargement ratio
  • the display elements in the second column have a long distance between both ends (X1, Y1).
  • the enlargement ratio of X2, Y2) to (X4, Y4) is the smallest.
  • the second image light (X2', Y2') to (X4', Y4') is continuously magnified in this way from the first image light (X1', Y1') to (X3', Y3').
  • the image I1 displayed by the image light emitted from the plurality of display elements arranged in a fan shape of the display device 1 becomes a rectangle.
  • the distance between the plurality of display elements (X2, Y2) to (X4, Y4) that emit the second image light (X2', Y2') to (X4', Y4') is the first image. It is arranged wider than the distance between the plurality of display elements (X1, Y1) to (X3, Y3) that emit light (X1', Y1') to (X3', Y3').
  • the first image light (X1', Y1') to (X3', Y3') is enlarged and displayed from the second image light (X2', Y2') to (X4', Y4'). ..
  • the first image lights (X1', Y1') to (X3', Y3') from the display elements (X1, Y1) to (X3, Y3) in a narrow arrangement become the display elements (X2') in a wide arrangement.
  • Y2)-(X4, Y4) second image light (X2', Y2')-(X4', Y4') is displayed wider.
  • the target rectangular image is displayed.
  • the plurality of display elements of the display device 1 are fan-shaped arranged in a matrix in the X'direction (diameter direction) and the Y'direction (circumferential direction).
  • the number of multiple display elements contained in each column arranged in the X'direction is equal.
  • the number of multiple display elements contained in each column arranged in the Y'direction is equal. All display elements may be mounted on one board.
  • a plurality of display elements are divided into blocks of the same number.
  • the display device 1 is configured by combining a plurality of blocks (divided boards) including the same number of display elements.
  • FIG. 3 schematically shows a plurality of blocks constituting a plurality of display elements.
  • the plurality of display elements (same as in FIG. 2) included in the display device 1 are a plurality of (12) fan-shaped blocks divided into 4 ⁇ 3 in the X'direction (circumferential direction) and the Y'direction (diameter direction). It is composed of a combination of a, b, and c.
  • the four blocks a are congruent, the four blocks b are congruent, and the four blocks c are congruent.
  • the virtual central angles (not shown) of the fan-shaped blocks a, b, and c are equal.
  • the lengths Ya, Yb, and Yc of each block a, b, and c in the Y'direction are all equal.
  • the length of the arc of the block a facing the block b in the X'direction is equal to the length of the arc of the block b facing the block a in the X'direction.
  • the length of the arc in the X'direction of the block c facing the block b is equal to the length of the arc in the X'direction of the block b facing the block c. Due to the shapes of the blocks a, b, and c, the plurality of (12) fan-shaped blocks a, b, and c are combined into a 4 ⁇ 3 fan shape (the shape of the display device 1 in FIG. 2) without gaps.
  • Each block a, b, c includes a plurality of display elements.
  • the number of display elements contained in each of the plurality of blocks a, b, and c in the X'direction is equal.
  • the number of display elements contained in each of the plurality of blocks a, b, and c in the Y'direction is equal.
  • eight display elements are arranged so that the four display elements are evenly spaced in the X'direction and the two display elements are evenly spaced in the Y'direction.
  • the sizes of the blocks a, b, and c differ depending on the distance (length of diameter) from the virtual central angle (not shown). Therefore, the arrangement of the display elements of each block a, b, and c is different. More specifically, the closer to the virtual central angle (not shown) to the block (eg, block c), the narrower the distance between the plurality of display elements in the X'direction, and the virtual central angle (not shown). The farther the block is from (eg, block a), the wider the distance between the plurality of display elements in the X'direction.
  • the display device 1 of FIG. 2 By combining a plurality of fan-shaped blocks a, b, and c configured in this way in a fan shape without gaps, the display device 1 of FIG. 2 (96 display elements are 6 ⁇ 16 (X'direction ⁇ Y'direction)). Display devices 1) arranged in a fan-shaped matrix can be manufactured. Since the number (12) of the plurality of display elements contained in the blocks a, b, and c of different sizes is the same, as a result, the spacing between the plurality of display elements is different for each of the blocks a, b, and c. Thereby, the display device 1 in which the intervals between the plurality of display elements are not uniform can be easily created by combining the plurality of types of blocks a, b, and c.
  • the display device 1 is configured by combining 12 blocks a, b, and c on which the same number (8 pieces) of display elements are mounted.
  • the failure can be easily dealt with by exchanging one block including the display element.
  • the board on which all the display elements are mounted must be replaced. Therefore, it is economically advantageous to combine a plurality of blocks (divided boards) on which display elements are mounted.
  • FIG. 4 schematically shows an example of a combination of a plurality of blocks.
  • a display device 3 having the same curvature as the display device 1 (FIGS. 2 and 3) and having a different size can be manufactured.
  • FIG. 5 schematically shows another example of a combination of a plurality of blocks.
  • the curvature of the curved surface of the windshield WS on which the image light emitted by the plurality of display elements included in the display device 4 is reflected differs depending on the display position.
  • the curvature of the curved surface of the windshield WS near the side mirror is larger than the curvature of the curved surface of the windshield WS in front of the driver's seat (the curvature is tight). Therefore, when displaying a wide image from the front of the driver's seat to the vicinity of the side mirror, the curvature of the curved surface of the windshield WS changes on the way. In such cases, the curvatures of the plurality of blocks are changed.
  • the display device 4 has a plurality of blocks a, b, c (same as in FIG. 3) and a plurality of blocks d.
  • the X1 side (front side of the driver's seat) of the display device 4 includes a plurality of blocks a, b, and c, and the combination is the same as in FIG.
  • the curvature of the X2 side (side mirror side) of the display device 4 is different from that of the X1 side.
  • the plurality of display elements included in the X1 side of the display device 4 are a plurality of (9) fan-shaped blocks a and b divided into 3 ⁇ 3 in the X'direction (circumferential direction) and the Y'direction (diameter direction). , C are combined.
  • the plurality of display elements included on the X2 side of the display device 4 are a plurality of (9) fan-shaped blocks b, c divided into 3 ⁇ 3 in the X'direction (circumferential direction) and the Y'direction (diameter direction). , D are combined.
  • the three blocks a are congruent, the six blocks b are congruent, the six blocks c are congruent, and the three blocks d are congruent.
  • the virtual central angles (not shown) of the fan-shaped blocks a, b, c, and d are equal.
  • the lengths Ya, Yb, Yc, and Yd of each block a, b, c, and d in the Y'direction are all equal.
  • the length of the arc of the block a facing the block b in the X'direction is equal to the length of the arc of the block b facing the block a in the X'direction.
  • the length of the arc in the X'direction of the block c facing the block b is equal to the length of the arc in the X'direction of the block b facing the block c.
  • the length of the arc in the X'direction of the block c facing the block d is equal to the length of the arc in the X'direction of the block d facing the block c. Due to the shapes of the blocks a, b, c, and d described above, the nine fan-shaped blocks a, b, and c on the X1 side are combined into a 3 ⁇ 3 fan shape without gaps, and the nine fan-shaped blocks b on the X2 side. , C, d are combined into a 3 ⁇ 3 sector without gaps.
  • each block a, b, c, and d in the Y'direction are all equal, different types of blocks (for example, blocks a and b) can be placed in the X'direction without gaps. Can be combined. As a result, the blocks a, b, c at the end on the X1 side and the blocks b, c, d at the end on the X2 side are combined without a gap.
  • FIG. 6 schematically shows a modified example of a plurality of blocks.
  • the shape of the plurality of blocks that realizes the fan-shaped display device 1 is not limited to the fan shape (FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5).
  • the shape of the block may be a polygon.
  • the shape of the block may be trapezoidal.
  • a trapezoid eg, isosceles trapezoid
  • the display device 5 of FIG. 3 is obtained if the fan-shaped blocks a, b, and c of the display device 1 (FIG. 3) are all trapezoidal as described above, the display device 5 of FIG.
  • the display device 1 of FIG. 2 (96 display elements are 6 ⁇ 16 (X'direction ⁇ Y'direction)).
  • Display devices 1) arranged in a fan-shaped matrix can be manufactured.
  • a polygon in which the arc in the circumferential direction of a sector (FIGS. 3, 4, and 5) is approximated by a line segment may be used.
  • the polygon obtained by approximating the arc in the circumferential direction with a line segment includes a trapezoid.
  • a display device 6 in which a polygon (fletching shape) in which an arc in the circumferential direction is approximated by a line segment is combined into a fan shape without a gap, and is an example of a polygon (fletching shape) different from a trapezoid. ..
  • the virtual central angle angles of the fan-shaped blocks of different sizes are all equal.
  • the block is a trapezoid or a polygon (including a trapezoid) in which an arc is approximated by a line segment.
  • the angles of the intersections of a pair of straight lines that virtually extend a pair of hypotenuses of trapezoidal blocks of different sizes are all equal.
  • the blocks are polygons (eg, trapezoidal, polygons approximated by line segments), and multiple blocks are arranged in the circumferential direction with the same diameter position as in FIG. 5, the length of the line segment corresponding to the arc.
  • FIG. 7 shows the configuration of a display system having a display device.
  • the display system 100 is a head-up display system mounted on a vehicle.
  • the display system 100 includes a display control device 10 and a display device 1.
  • the display control device 10 acquires data (images, metadata) of contents (for example, safety-related contents, navigation contents, infotainment contents, vehicle information contents such as speed, etc.) from the content generation system 30.
  • the display control device 10 realizes the content acquisition unit 110, the distortion correction processing unit 120, and the output unit 130 by loading the display control program recorded in the ROM into the RAM and executing the CPU.
  • the display control device 10 acquires an image of the content (content acquisition unit 110), generates drawing data of the corrected image (distortion correction processing unit 120), and outputs the drawing data to the display device 1 (output unit 130). ..
  • the distortion correction processing unit 120 is based on the position where the image on the windshield is displayed (display position) and the viewer position (driver's seat or passenger's seat, eye position (height), etc.). The image is corrected so that the distortion of the image is reduced when the viewer views the image displayed at the display position of the windshield from the viewer position.
  • the display device 1 is installed on the dashboard of the vehicle, for example.
  • the display device 1 has a display device control unit 210 and a display device 220.
  • the display device 220 has the configuration shown in FIG. 1 and the like, and uses a fine LED element such as a micro LED panel as a light source.
  • the display device control unit 210 controls the display device 220 and displays (projects) an image toward the windshield of the vehicle, which is a screen, based on the drawing data input from the display control device 10. The viewer sees an image displayed (projected) from the display device 220 and reflected on the windshield.
  • the display device 220 (micro LED panel, etc.) is installed, for example, over the entire width direction of the dashboard. As a result, the image is displayed over the entire width direction of the windshield.
  • the display device 220 may have one panel that is continuous over the entire width direction of the dashboard, or may have a plurality of panels that are divided in the width direction of the dashboard.
  • the content generation system 30 is a general term for a plurality of independent devices that generate content of an image displayed on the display device 1.
  • the content generation system 30 includes, for example, a safety-related content generation device, a navigation device, an infotainment device, and a vehicle information generation device.
  • the safety-related content generation device, navigation device, infotainment device, and vehicle information generation device each generate content data (image, metadata) and output it to the display control device 10.
  • the display device 1 moves a display device 220 including a plurality of display elements with respect to the windshield in the width direction of the windshield and / or in the front-rear direction with respect to the windshield to adjust the position of an image (virtual image). It may have a mechanism.
  • a display device having a display element arranged so that the target image is displayed on the screen having a curved surface is realized.
  • the plurality of display elements are arranged so that the intervals between the plurality of display elements are non-uniform (not a square array) so that the target image I1 is displayed.
  • the image I1 (virtual image) is displayed on the windshield WS by reflecting the image light emitted by the plurality of display elements on the windshield WS.
  • the image I1 displayed on the windshield WS does not have the same shape (similar shape) as the arrangement of a plurality of display elements, but has the shape of the target image.
  • the target image can be displayed on the windshield WS having a curved surface without using an optical element such as a combiner or a lens.
  • the shape of the windshield WS differs depending on the vehicle model. Therefore, the optimum arrangement of display elements for the windshield WS differs depending on the vehicle model. It is not economically feasible to manufacture display devices having different arrangements for each vehicle type.
  • the display device 1 is configured by combining a plurality of blocks (divided boards) including the same number of display elements. The lengths of each block in the Y'direction are all equal, and the lengths of adjacent blocks in the X'direction are equal. This makes it possible to combine a plurality of blocks without gaps. Further, by using a plurality of blocks having different lengths in the X'direction, it is possible to cope with different curvatures of the curved surface of the windshield WS.
  • a block whose length in the X'direction is longer as the curvature of the curved surface of the windshield WS is smaller an image closer to the target image (rectangle) is displayed even if the curvature of the curved surface of the windshield WS is smaller. I can plan that.
  • the failure can be easily dealt with by exchanging one block including the display element.
  • the board on which all the display elements are mounted must be replaced. Therefore, it is economically advantageous to combine a plurality of blocks (divided boards) on which display elements are mounted.
  • By combining a plurality of blocks of different types it is possible to manufacture display devices having various different shapes (lengths in the X'direction, lengths in the Y'direction, and shapes having different curvatures). Further, although the number of display elements included in each block is the same, it may be changed.
  • each block may be changed.
  • the lengths of the radial lengths Ya, Yb, and Yc of each block may be changed so that the shapes of the blocks are similar to each other.
  • This disclosure may have the following configurations.
  • a plurality of display elements that emit image light onto a screen having a curved surface, and the plurality of display elements so that a target image is displayed by reflecting the image light emitted by the plurality of display elements on the curved surface.
  • a display device including a plurality of display elements arranged so that the distance between the display elements is not uniform.
  • the target image is rectangular and
  • the plurality of display elements are in a direction corresponding to two orthogonal sides of the rectangle so that a rectangular image is displayed by reflecting the image light emitted by the plurality of display elements on the curved surface.
  • a plurality of columns of display elements are arranged in the first direction, and the number of the plurality of display elements contained in each column arranged in the first direction is equal.
  • a display device in which a plurality of columns of display elements are arranged in the second direction, and the number of the plurality of display elements included in each column arranged in the second direction is the same. (5) The display device according to (4) above.
  • the plurality of display elements are a display device configured by combining a plurality of blocks divided in the first direction and the second direction. (7) The display device according to (6) above.
  • the number of the plurality of display elements contained in each of the plurality of blocks in the first direction is equal.
  • a display device in which the number of the plurality of display elements contained in each of the plurality of blocks in the second direction is equal.
  • the plurality of blocks are each fan-shaped and have a fan shape.
  • a display device in which the first direction is the circumferential direction of the sector and the second direction is the radial direction of the sector.
  • the plurality of blocks are trapezoidal, respectively.
  • a display device in which the first direction is the base direction of the trapezoid and the second direction is the hypotenuse direction of the trapezoid.
  • (12) The display device according to the above (1) to (11).
  • a display device in which the plurality of display elements are a plurality of pixels.
  • (13) The display device according to the above (1) to (12).
  • a display device in which the plurality of display elements are a plurality of subpixels.
  • a plurality of display elements that emit image light onto a screen having a curved surface, and the plurality of display elements so that a target image is displayed by reflecting the image light emitted by the plurality of display elements on the curved surface.
  • a display control device that generates image drawing data and outputs it to the display device, Display system equipped with.
  • Display device 10 Display control device 100 Display system 110 Content acquisition unit 120 Distortion correction processing unit 130 Output unit 210 Display device control unit 220 Display device 30 Content generation system DB Dashboard I1, I2 Image WS Windshield a, b, c, d blocks

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Abstract

【課題】簡便に、曲面を有するスクリーンに、歪みを低減した画像を表示する。 【解決手段】表示装置は、曲面を有するスクリーンに画像光を出射する複数の表示エレメントであって、前記複数の表示エレメントが出射する前記画像光が前記曲面に反射することにより目標とする画像が表示されるように、前記複数の表示エレメント同士の間隔が不均一になるように配列された、複数の表示エレメントを具備する。

Description

表示装置及び表示システム
　本開示は、スクリーンに画像を表示（投影）する表示装置に関する。本開示は、さらに、表示装置と、画像の描画データを生成して表示装置に出力する表示制御装置とを有する表示システムに関する。
　車両のフロントガラスをスクリーンとして画像を表示（投影）する表示装置（ヘッドアップディスプレイシステム）が知られている（特許文献１）。
特開２０２０－１９０６７７号公報
　ＬＣＤや有機ＬＥＤ等の表示装置は、画素を効率よく配列するため、縦横に整列して画素が配列されている。一方、車両のフロントガラスは、自由曲面を有する。そのため、目標となる画像を補正せずにフロントガラスに表示すると、閲覧者にとっては画像が歪んで見える。例えば、直線を表示した際に直線に見えない。プロジェクタ方式のヘッドアップディスプレイシステムでは、自由曲面レンズによって歪みを補正している。一方、直接投影形式のヘッドアップディスプレイシステムは、例えばフラットなコンバイナを用いて歪みを低減する。
　以上のような事情に鑑み、本開示の目的は、より簡便に、曲面を有するスクリーンに、歪みを低減した画像を表示することにある。
　本開示の一形態に係る表示装置は、曲面を有するスクリーンに画像光を出射する複数の表示エレメントであって、前記複数の表示エレメントが出射する前記画像光が前記曲面に反射することにより目標とする画像が表示されるように、前記複数の表示エレメント同士の間隔が不均一になるように配列された、複数の表示エレメントを具備する。
　本実施形態によれば、曲面を有するスクリーンに表示される画像が必ず歪む点に着目し、曲面を有するスクリーンに目標とする画像が表示されるように配列された表示エレメントを有する表示装置を実現する。具体的には、複数の表示エレメントは、目標とする画像が表示されるように、複数の表示エレメント同士の間隔が不均一になる（正方配列でない）ように配列される。複数の表示エレメントが出射する画像光がスクリーンに反射することにより、スクリーンに画像（虚像）が表示される。スクリーンは自由曲面を有するため、スクリーンに表示された画像は、複数の表示エレメントの配列と同じ形（相似形）ではなく、目標とする画像の形となる。これにより、本実施形態によれば、コンバイナやレンズ等の光学素子を用いずに、曲面を有するスクリーンに、目標とする画像を表示することができる。
　前記曲面が前記画像光を反射することにより、前記画像光の一部である第１の画像光により表示される画像の一部は、前記画像光の他の一部である第２の画像光により表示される前記画像の他の一部より、拡大して表示され、
　前記第２の画像光を出射する複数の表示エレメント同士の間隔が、前記第１の画像光を出射する複数の表示エレメント同士の間隔より広くなるように、前記複数の表示エレメントが配列される。
　第２の画像光を出射する複数の表示エレメント同士の間隔が、第１の画像光を出射する複数の表示エレメント同士の間隔より広く配列される。一方、第１の画像光は第２の画像光より拡大して表示される。これにより、狭い配列の表示エレメントからの第１の画像光が、広い配列の表示エレメントからの第２の画像光よりも広がって表示される。これにより、第１の画像光により表示される画像の一部と、第２の画像光により表示される画像の他の一部が、同程度の大きさとなることにより、目標とする画像が表示される。
　前記目標とする画像の形に配列された仮想的な複数の表示エレメントから仮想的な画像光を前記スクリーンに出射したときに前記仮想的な画像光が前記曲面に反射することにより表示される仮想的な画像と相似形に、前記複数の表示エレメントが配列される。
　典型的には、表示エレメントの配列が目標とする画像の形であるところ、表示される画像が目標とする画像の形とは異なる形（歪んだ形）となった。この逆に、本実施形態では、表示エレメントの配列を目標とする画像の形とは異なる形（歪んだ形）に逆変換することで、表示される画像が目標とする画像の形となる。
　目標とする画像は長方形であり、
　前記複数の表示エレメントが出射する前記画像光が前記曲面に反射することにより長方形の画像が表示されるように、前記複数の表示エレメントは、前記長方形の直交する２辺に相当する方向である第１の方向及び第２の方向に配列され、
　前記第１の方向に複数列の表示エレメントが配列され、前記第１の方向に配列された各列に含まれる複数の表示エレメントの数は等しく、
　前記第２の方向に複数列の表示エレメントが配列され、前記第２の方向に配列された各列に含まれる複数の表示エレメントの数は等しい。
　複数の表示エレメントは、目標とする画像（長方形）の一方向の辺に相当する方向である第１の方向と、直交する方向の辺に相当する方向である第２の方向にマトリクス状に間隔が不均一に配列される。これにより、複数の表示エレメントが出射する画像光がスクリーンの曲面に反射することにより長方形の画像が表示される。
　前記第１の方向に配列され、前記長方形の１辺を表示するための画像光を出力する第１の列の表示エレメントの両端の表示エレメント同士の距離と、
　前記第１の方向に配列され、前記１辺の対辺となる他の１辺を表示するための画像光を出力する第２の列の表示エレメントの両端の表示エレメント同士の距離と、
　が異なるように、前記複数の表示エレメントが配列される。
　具体的には、第２の列の表示エレメントの両端の表示エレメント同士の距離は、第１の列の表示エレメントの両端の表示エレメント同士の距離より長い。一方、第１の画像光により表示される画像（全体画像の一部）は、第２の画像光により表示される画像（全体画像の一部）より、拡大して表示される。具体的には、両端同士の距離が短い第１の列の表示エレメントの拡大率が最も大きく、両端同士の距離が長い第２の列の表示エレメントの拡大率が最も小さい。第２の画像光から第１の画像光までこのように連続的に拡大される。これにより、複数の表示エレメントから出射された画像光により表示される画像は、目標とする画像の形（長方形）となる。
　前記複数の表示エレメントは、前記第１の方向及び前記第２の方向に分割された複数のブロックが組み合わせられることにより構成される。
　また、例えば一部の表示エレメントの故障時に、その表示エレメントが含まれる１個のブロックを交換することで、簡便に故障に対処できる。一方、１個の基板に全ての表示エレメントが搭載されている場合、例えば一部の表示エレメントの故障時に、全ての表示エレメントが搭載された基板を交換しなければならない。このため、表示エレメントが搭載された複数のブロック（分割された基板）を組み合わせることで、経済的な観点からも有利である。異なる種類の複数のブロックを組み合わせることで、様々な異なる形（第１の方向の長さ、第２の方向の長さ、曲率が異なる形）の表示装置を作製することができる。
　前記複数のブロックの前記第２の方向の長さは全て等しい。
　各ブロックの第２の方向の長さは全て等しいため、異なる種類のブロックを第１の方向に隙間なく組み合わせることができる。
　前記複数のブロックの前記第１の方向の長さは、前記複数のブロックに含まれる複数の表示エレメントが出射する画像光が反射する曲面の曲率に拠って異なる。
　第１の方向の長さが異なる複数のブロックを用いることで、スクリーンの曲面の異なる曲率に対応可能である。具体的には、スクリーンの曲面の曲率が大きいほど、第１の方向の長さが短いブロックを用いることで、スクリーンの曲面の曲率が大きい場合でも、目標とする画像（長方形）に近い画像を表示することを図れる。スクリーンの曲面の曲率が小さいほど、第１の方向の長さが長いブロックを用いることで、スクリーンの曲面の曲率が小さい場合でも、目標とする画像（長方形）に近い画像を表示することを図れる。
　前記複数のブロックそれぞれに含まれる前記複数の表示エレメントの前記第１の方向の数は等しく、
　前記複数のブロックそれぞれに含まれる前記複数の表示エレメントの前記第２の方向の数は等しい。
　異なるサイズのブロックそれぞれに含まれる複数の表示エレメントの数が等しいことから、結果的に、複数の表示エレメントの間隔がブロックごとに異なる。これにより、複数の表示エレメントの間隔が不均一な表示装置を、複数種類のブロックを組み合わせることで、簡便に作成できる。
　前記複数のブロックは、それぞれ扇形であり、
　前記第１の方向は前記扇形の周方向であり、前記第２の方向は前記扇形の径方向でもよい。
　扇形のブロックを隙間無く扇形に組み合わせることで、扇形のマトリクス状に配列された表示装置を作製することができる。
　前記複数のブロックは、それぞれ台形であり、
　前記第１の方向は前記台形の底辺方向であり、前記第２の方向は前記台形の斜辺方向でもよい。
　扇形のブロックの径である１対の線分の両端同士を直線で結ぶと、第１の方向が底辺方向となり第２の方向が斜辺方向となる台形（等脚台形）となる。このように構成された複数の台形のブロックを隙間無く扇形に組み合わせることで、扇形のマトリクス状に配列された表示装置を作製することができる。
　前記複数の表示エレメントは、複数のピクセルでもよい。
　前記複数の表示エレメントは、複数のサブピクセルもよい。
　前記複数の表示エレメントを前記スクリーンに対して移動させて画像の位置を調節する移動機構をさらに具備してもよい。
　本開示の一形態に係る表示システムは、
　曲面を有するスクリーンに画像光を出射する複数の表示エレメントであって、前記複数の表示エレメントが出射する前記画像光が前記曲面に反射することにより目標とする画像が表示されるように、前記複数の表示エレメント同士の間隔が不均一になるように配列された、複数の表示エレメントを有する表示装置と、
　画像描画データを生成し、前記表示装置に出力する表示制御装置と、
　を具備する。
ＬＣＤ等を用いたヘッドアップディスプレイシステムの例を模式的に示し、（Ａ）はスクリーンとしてのフロントガラスの正面図、（Ｂ）はダッシュボードに設置される表示装置の上面図である。 本開示の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイシステムを模式的に示し、（Ａ）はスクリーンとしてのフロントガラスの正面図、（Ｂ）はダッシュボードに設置される表示装置の上面図である。 複数の表示エレメントを構成する複数のブロックを模式的に示す。 複数のブロックの組み合わせの一例を模式的に示す。 複数のブロックの組み合わせの別の一例を模式的に示す。 複数のブロックの変形例を模式的に示す。 表示装置を有する表示システムの構成を示す。 複数のブロックのさらに別の変形例を模式的に示す。
　以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
　本実施形態は、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイシステムに関する。車両に搭載されるヘッドアップディスプレイシステムにおいて、ダッシュボード等に設置された表示装置が、スクリーンであるフロントガラスに向けて画像を表示（投影）する。閲覧者（運転者等の乗員）は、フロントガラスに表示（投影）された画像を見る。車両のフロントガラスは自由曲面を有する。このため、目標となる画像を補正せずにフロントガラスに表示（投影）すると、表示される画像は閲覧者にとって歪んだ形となる。フロントガラス上の画像の表示位置の違いと、画像を見る閲覧者の位置（運転席、助手席等）の違いとによって、フロントガラスの曲率に依存して画像の歪み方が異なる。
　１．ヘッドアップディスプレイシステム
　図１は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた代表的なヘッドアップディスプレイシステムを模式的に示している。（Ａ）はスクリーンとしてのフロントガラスの正面図、（Ｂ）はダッシュボードに設置される表示装置（ＬＣＤや有機ＬＥＤ等）の上面図である。図１のヘッドアップディスプレイシステムでは、ＬＣＤパネルあるいはＬＥＤ素子（表示エレメント）からの光が、歪補正レンズや歪補正のミラーを介さずにスクリーンであるフロントガラスに直接照射される。ここでは説明のため、ダッシュボードの一部に表示装置を設置することにしたが、フロントウィンドウの幅の全域／ほぼ全域に表示できるように、ダッシュボード上にフロントウィンドウの幅と同じ／ほぼ同じ程度に表示装置を並べても良い。
　表示装置２は、直接投影形式であり、ダッシュボードＤＢに設置される。表示装置２は、画像光を出射する複数の表示エレメント（サブピクセル、又は、複数のサブピクセルにより構成されるピクセル。以下同じ）を有する。複数の表示エレメントは、直交する２軸（Ｘ軸及びＹ軸）方向に（即ち、長方形に）マトリクス状に配列される（所謂、正方配列）。複数の表示エレメントは、目標とする画像の形（即ち、歪みの無い画像の形）に配列される。複数の表示エレメントが出射する画像光がフロントガラスＷＳに反射することにより、フロントガラスＷＳに画像Ｉ２（虚像）が表示される。フロントガラスＷＳは自由曲面を有するため、フロントガラスＷＳに表示された画像Ｉ２は、目標とする画像の形（即ち、複数の表示エレメントの配列と同じ形（相似形）ではなく、歪んだ形となる。
　具体的には、表示装置２は、Ｙ方向に並ぶ６列の複数の表示エレメントを有する。それぞれの列において、同数（１６個）の表示エレメントがＸ方向（Ｙ方向に直交）に配列される。フロントガラスＷＳから最も離れた列（第１の列）は、複数の表示エレメント（Ｘ１，Ｙ１）～（Ｘ３，Ｙ３）を含む。フロントガラスＷＳに最も近い列（第２の列）は、複数の表示エレメント（Ｘ２，Ｙ２）～（Ｘ４，Ｙ４）を含む。複数の表示エレメントからの出射光がフロントガラスＷＳの曲面に反射することにより、フロントガラスＷＳに画像Ｉ２が表示される。ダッシュボードＤＢから最も遠い位置に、第１の列の複数の表示エレメント（Ｘ１，Ｙ１）～（Ｘ３，Ｙ３）から出射された画像光（第１の画像光）（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）による画像が表示される。ダッシュボードＤＢから最も近い位置に、第２の列の複数の表示エレメント（Ｘ２，Ｙ２）～（Ｘ４，Ｙ４）から出射された画像光（第２の画像光）（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）による画像が表示される。
　フロントガラスＷＳの自由曲面の曲率及び表示装置２からの距離に依存して、第１の列の複数の表示エレメント（Ｘ１，Ｙ１）～（Ｘ３，Ｙ３）から出射された第１の画像光（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）により表示される画像の歪み方と、第２の列の複数の表示エレメント（Ｘ２，Ｙ２）～（Ｘ４，Ｙ４）から出射された第２の画像光（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）により表示される画像の歪み方は異なる。具体的には、第１の画像光（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）により表示される画像（全体画像の一部）は、第２の画像光（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）により表示される画像（全体画像の一部）より、拡大して表示される。具体的には、第１の画像光（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）は、表示エレメント単位で面積が大きくなり、且つ、隣り合う表示エレメントからの画像光同士の間隔が広がるように表示される。第２の画像光（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）から第１の画像光（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）までこのように連続的に拡大される。これにより、長方形に配列された複数の表示エレメントから出射された画像光により表示される画像は、扇形となる。本実施形態で、中心角部分の無い扇形（即ち、円錐台の側面の展開図の形）を、便宜的に、単に「扇形」と称する。
　典型的に、ＬＣＤや有機ＬＥＤ等の表示装置は、半導体と同じ思想で設計され、効率を重視して表示エレメントを縦横に（長方形に）等間隔に配列し、可能な限り多数の表示エレメントを高密度に詰め込む。ディスプレイを直視する場合や、フラットなディスプレイに投影（直接投影形式）する場合は、表示エレメントを等間隔に高密度に配列するのがよい。しかしながら、直接投影形式のディスプレイシステムにおいてスクリーンが曲面を有する場合、表示エレメントの配列に対して、表示される画像は必ず歪む。
　また、今後の自動運転の進展に伴って、運転席に座る閲覧者及び助手席に座る閲覧者の両方が、幅広で大画面の画像（例えば、インフォテイメントコンテンツの画像）を同時に見るニーズが高まる可能性がある。この場合、運転席に座る閲覧者及び助手席に座る閲覧者の両方にとって歪みの少ない画像を表示するのが望まれる。
　２．本開示の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイシステム
　以上のような事情に鑑み、本実施形態では、曲面を有するスクリーンに表示される画像が必ず歪む点に着目し、曲面を有するスクリーンに目標とする画像が表示されるように配列された表示エレメントを有する表示装置を実現する。
　図２は、本開示の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイシステムを模式的に示し、（Ａ）はスクリーンとしてのフロントガラスの正面図、（Ｂ）はダッシュボードに設置される表示装置の上面図である。図２のヘッドアップディスプレイシステムでは、ＬＣＤパネルあるいはＬＥＤ素子（表示エレメント）からの光が、歪補正レンズや歪補正のミラーを介さずにスクリーンであるフロントガラスに直接照射される。ここでは説明のため、ダッシュボードの一部に表示装置を設置することにしたが、フロントウィンドウの幅の全域／ほぼ全域に表示できるように、ダッシュボード上にフロントウィンドウの幅と同じ／ほぼ同じ程度に表示装置を並べても良い。
　本実施形態では、フロントガラスＷＳに表示すべき目標とする画像を、長方形とする。即ち、目標とする画像の形は、図１の例に係る表示装置２（図１）の複数の表示エレメントの配列と同じ形である。そこで、本実施形態の表示装置１は、目標とする画像の形（長方形）に配列された仮想的な複数の表示エレメント（図１の表示装置２の表示エレメント）から仮想的な画像光をフロントガラスＷＳに出射したときに仮想的な画像光がフロントガラスＷＳの曲面に反射することにより表示される仮想的な画像（図１の画像Ｉ２）と相似形に、複数の表示エレメントが配列される。
　要するに、図１の例では、表示エレメントの配列が目標とする画像の形であるところ、表示される画像が目標とする画像の形とは異なる形（歪んだ形）となった。この逆に、本実施形態では、表示エレメントの配列を目標とする画像の形とは異なる形（歪んだ形）に逆変換することで、表示される画像が目標とする画像の形となるようにする。具体的には、表示エレメントの配列を、目標とする画像の形（長方形）に配列された仮想的な複数の表示エレメント（図１の表示装置２の表示エレメント）が表示する仮想的な画像（図１の画像Ｉ２）の形とすることで、表示される画像が目標とする画像の形（長方形）となるようにする。
　表示装置１は、直接投影形式であり、ダッシュボードＤＢに設置される。表示装置１は、マイクロＬＥＤパネル等の、微細なＬＥＤ素子を光源とする。表示装置１は、画像光を出射する複数の表示エレメント（サブピクセル、又は、複数のサブピクセルにより構成されるピクセル。以下同じ）を有する。図２でサブピクセルは、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」、「Ｇ」のそれぞれを意味し、ピクセルは、「ＲＧＢＧ」のグループを意味する。複数の表示エレメントは、目標とする画像Ｉ１が表示されるように、複数の表示エレメント同士の間隔が不均一になる（正方配列でない）ように配列される。複数の表示エレメントが出射する画像光がフロントガラスＷＳに反射することにより、フロントガラスＷＳに画像Ｉ１（虚像）が表示される。フロントガラスＷＳは自由曲面を有するため、フロントガラスＷＳに表示された画像Ｉ１は、複数の表示エレメントの配列と同じ形（相似形）ではなく、目標とする画像の形となる。
　目標とする画像Ｉ１は、長方形である。複数の表示エレメントが出射する画像光がフロントガラスＷＳの曲面に反射することにより長方形の画像Ｉ１が表示されるように、複数の表示エレメントは、長方形の直交する２辺（ＸＹ）に相当する方向であるＸ'方向（第１の方向）及びＹ'方向（第２の方向）に配列される。具体的には、複数の表示エレメントは、扇形（正確には、円錐台の側面の展開図の形。中心角部分の無い扇形。）のマトリクス状に配列される。複数の表示エレメントは、目標とする画像Ｉ１（長方形）の直交する２辺であるＸ方向の辺に相当する方向であるＸ'方向（第１の方向）と、Ｙ方向の辺に相当する方向であるＹ'方向（第２の方向）にマトリクス状に配列される。以下、便宜的に、扇形の径方向をＸ'方向（第１の方向）と称し、扇形の周方向をＹ'方向（第２の方向）と称する。
　具体的には、表示装置１は、Ｙ'方向に並ぶ６列の複数の表示エレメントを有する。それぞれの列において、同数（１６個）の表示エレメントがＸ'方向に配列される。フロントガラスＷＳから最も離れた列（第１の列）は、複数の表示エレメント（Ｘ１，Ｙ１）～（Ｘ３，Ｙ３）を含む。フロントガラスＷＳに最も近い列（第２の列）は、複数の表示エレメント（Ｘ２，Ｙ２）～（Ｘ４，Ｙ４）を含む。Ｘ'方向に配列された各列に含まれる複数の表示エレメントの数は等しい。図示の例で言えば、第１の列（Ｘ１，Ｙ１）～（Ｘ３，Ｙ３）に含まれる複数の表示エレメントの数と、第２の列（Ｘ２，Ｙ２）～（Ｘ４，Ｙ４）に含まれる複数の表示エレメントの数と、介在する全ての列に含まれる複数の表示エレメントの数とは、等しい。Ｙ'方向に配列された各列に含まれる複数の表示エレメントの数は等しい。図示の例で言えば、左端の列（Ｘ１，Ｙ１）～（Ｘ２，Ｙ２）に含まれる複数の表示エレメントの数と、右端の列（Ｘ３，Ｙ３）～（Ｘ４，Ｙ４）に含まれる複数の表示エレメントの数と、介在する全ての列に含まれる複数の表示エレメントの数とは、等しい。全ての表示エレメントの形及びサイズは等しい。
　なお、図１及び図２では、表示エレメントを６×１６個で図示しているが、図示の理解しやすさのためである。実際には、例えば、３個のサブピクセルを含む１ピクセルのサイズは約０．００３平方ミリメートルである。例えば、扇形を長方形に換算して約４０ｃｍ×約４５ｃｍの表示装置は、約１１５，２００ピクセルを含む。
　第１の列の表示エレメント（Ｘ１，Ｙ１）～（Ｘ３，Ｙ３）は、Ｘ'方向に配列され、長方形の画像Ｉ１のＸ方向の１辺（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）を表示するための画像光を出力する。第２の列の表示エレメント（Ｘ２，Ｙ２）～（Ｘ４，Ｙ４）は、Ｘ'方向に配列され、長方形の画像Ｉ１のＸ方向の１辺（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）の対辺となる他の１辺（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）を表示するための画像光を出力する。第１の列の表示エレメントの両端の表示エレメント（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ３，Ｙ３）同士の距離と、第２の列の表示エレメントの両端の表示エレメント（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ４，Ｙ４）同士の距離とが異なるように、複数の表示エレメントが配列される。具体的には、第２の画像光を出射する複数の表示エレメント（Ｘ２，Ｙ２）～（Ｘ４，Ｙ４）同士の間隔が、第１の画像光を出射する複数の表示エレメント（Ｘ１，Ｙ１）～（Ｘ３，Ｙ３）同士の間隔より広くなるように、複数の表示エレメントが配列される。そのため、第２の列の表示エレメントの両端の表示エレメント（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ４，Ｙ４）同士の距離は、第１の列の表示エレメントの両端の表示エレメント（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ３，Ｙ３）同士の距離より長い。
　複数の表示エレメントからの出射光がフロントガラスＷＳの曲面に反射することにより、フロントガラスＷＳに画像Ｉ１が表示される。画像Ｉ１は、ダッシュボードＤＢから最も遠い位置に、第１の列の複数の表示エレメント（Ｘ１，Ｙ１）～（Ｘ３，Ｙ３）から出射された画像光（第１の画像光）（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）による画像が表示される。ダッシュボードＤＢから最も近い位置に、第２の列の複数の表示エレメント（Ｘ２，Ｙ２）～（Ｘ４，Ｙ４）から出射された画像光（第２の画像光）（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）による画像が表示される。
　フロントガラスＷＳの自由曲面の曲率及び表示装置１からの距離に依存して、第１の列の複数の表示エレメント（Ｘ１，Ｙ１）～（Ｘ３，Ｙ３）から出射された第１の画像光（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）により表示される画像の歪み方と、第２の列の複数の表示エレメント（Ｘ２，Ｙ２）～（Ｘ４，Ｙ４）から出射された第２の画像光（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）により表示される画像の歪み方は異なる。具体的には、第１の画像光（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）により表示される画像（全体画像の一部）は、第２の画像光（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）により表示される画像（全体画像の一部）より、拡大して表示される。具体的には、第１の画像光（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）は、表示エレメント単位でＸＹ方向に面積が大きくなり、且つ、隣り合う表示エレメント同士の間隔がＸＹ方向に広がるように表示される。第２の画像光（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）から第１の画像光（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）までこのように連続的に拡大される。
　上記のように、第２の列の表示エレメントの両端の表示エレメント（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ４，Ｙ４）同士の距離は、第１の列の表示エレメントの両端の表示エレメント（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ３，Ｙ３）同士の距離より長い。一方、第１の画像光（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）により表示される画像（全体画像の一部）は、第２の画像光（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）により表示される画像（全体画像の一部）より、拡大して表示される。具体的には、両端同士の距離が短い第１の列の表示エレメント（Ｘ１，Ｙ１）～（Ｘ３，Ｙ３）の拡大率が最も大きく、両端同士の距離が長い第２の列の表示エレメント（Ｘ２，Ｙ２）～（Ｘ４，Ｙ４）の拡大率が最も小さい。第２の画像光（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）から第１の画像光（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）までこのように連続的に拡大される。これにより、表示装置１の扇形に配列された複数の表示エレメントから出射された画像光により表示される画像Ｉ１は、長方形となる。
　言い換えれば、第２の画像光（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）を出射する複数の表示エレメント（Ｘ２，Ｙ２）～（Ｘ４，Ｙ４）同士の間隔が、第１の画像光（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）を出射する複数の表示エレメント（Ｘ１，Ｙ１）～（Ｘ３，Ｙ３）同士の間隔より広く配列される。一方、第１の画像光（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）は第２の画像光（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）より拡大して表示される。これにより、狭い配列の表示エレメント（Ｘ１，Ｙ１）～（Ｘ３，Ｙ３）からの第１の画像光（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）が、広い配列の表示エレメント（Ｘ２，Ｙ２）～（Ｘ４，Ｙ４）からの第２の画像光（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）よりも広がって表示される。これにより、第１の画像光（Ｘ１'，Ｙ１'）～（Ｘ３'，Ｙ３'）により表示される画像の一部と、第２の画像光（Ｘ２'，Ｙ２'）～（Ｘ４'，Ｙ４'）により表示される画像の一部が、同程度の大きさとなることにより、目標とする長方形の画像が表示される。
　３．表示エレメントの構成
　上記のように、表示装置１の複数の表示エレメントは、Ｘ'方向（径方向）とＹ'方向（周方向）にマトリクス状に配列された扇形である。Ｘ'方向に配列された各列に含まれる複数の表示エレメントの数は等しい。Ｙ'方向に配列された各列に含まれる複数の表示エレメントの数は等しい。１個の基板に全ての表示エレメントが搭載されてもよい。しかしながら、本実施形態では、複数の表示エレメントを同数ずつのブロックに分割する。言い換えると、同数ずつの表示エレメントを含む複数のブロック（分割された基板）を組み合わせることで、表示装置１を構成する。
　図３は、複数の表示エレメントを構成する複数のブロックを模式的に示す。
　表示装置１に含まれる複数の表示エレメント（図２と同じ）は、Ｘ'方向（周方向）及びＹ'方向（径方向）に４×３に分割された複数（１２個）の扇形のブロックａ、ｂ、ｃが組み合わせられることにより構成される。４個のブロックａは合同、４個のブロックｂは合同、４個のブロックｃは合同である。扇形のブロックａ、ｂ、ｃの仮想的な中心角（不図示）の角度は等しい。各ブロックａ、ｂ、ｃのＹ'方向の長さＹａ、Ｙｂ、Ｙｃは、全て等しい。ブロックｂに対向するブロックａのＸ'方向の弧の長さと、ブロックａに対向するブロックｂのＸ'方向の弧の長さとは、等しい。ブロックｂに対向するブロックｃのＸ'方向の弧の長さと、ブロックｃに対向するブロックｂのＸ'方向の弧の長さとは、等しい。上記のブロックａ、ｂ、ｃの形状により、複数（１２個）の扇形のブロックａ、ｂ、ｃは隙間無く４×３の扇形（図２の表示装置１の形）に組み合わせられる。
　各ブロックａ、ｂ、ｃは、複数の表示エレメントを含む。複数のブロックａ、ｂ、ｃそれぞれに含まれる複数の表示エレメントのＸ'方向の数は等しい。複数のブロックａ、ｂ、ｃそれぞれに含まれる複数の表示エレメントのＹ'方向の数は等しい。図２及び図３の例では、各ブロックａ、ｂ、ｃは、４×２（Ｘ'方向×Ｙ'方向）＝８個の表示エレメントを含む。各ブロックａ、ｂ、ｃ内で、４個の表示エレメントがＸ'方向に等間隔に配列され、２個の表示エレメントがＹ'方向に等間隔に配列されるように、８個の表示エレメントが扇形のマトリクス状（４×２）に配列される。一方、各ブロックａ、ｂ、ｃのサイズは仮想的な中心角（不図示）からの距離（径の長さ）に依存して異なる。このため、各ブロックａ、ｂ、ｃの表示エレメントの配列は異なる。より具体的には、仮想的な中心角（不図示）に近い位置のブロック（例：ブロックｃ）ほど複数の表示エレメントのＸ'方向の間隔が狭くなり、仮想的な中心角（不図示）から遠い位置のブロック（例：ブロックａ）ほど複数の表示エレメントのＸ'方向の間隔が広くなる。
　このように構成された複数の扇形のブロックａ、ｂ、ｃを隙間無く扇形に組み合わせることで、図２の表示装置１（９６個の表示エレメントが６×１６（Ｘ'方向×Ｙ'方向）の扇形のマトリクス状に配列された表示装置１）を作製することができる。異なるサイズのブロックａ、ｂ、ｃそれぞれに含まれる複数の表示エレメントの数（１２個）が等しいことから、結果的に、複数の表示エレメントの間隔がブロックａ、ｂ、ｃごとに異なる。これにより、複数の表示エレメントの間隔が不均一な表示装置１を、複数種類のブロックａ、ｂ、ｃを組み合わせることで、簡便に作成できる。
　本実施形態によれば、同数（８個）ずつの表示エレメントが搭載された１２個のブロックａ、ｂ、ｃを組み合わせることで、表示装置１を構成する。これにより、例えば一部の表示エレメントの故障時に、その表示エレメントが含まれる１個のブロックを交換することで、簡便に故障に対処できる。一方、１個の基板に全ての表示エレメントが搭載されている場合、例えば一部の表示エレメントの故障時に、全ての表示エレメントが搭載された基板を交換しなければならない。このため、表示エレメントが搭載された複数のブロック（分割された基板）を組み合わせることで、経済的な観点からも有利である。
　さらに、同数ずつの表示エレメントが搭載された異なる種類の複数のブロックを組み合わせることで、表示装置１とは異なる形の表示装置を作製することができる。
　図４は、複数のブロックの組み合わせの一例を模式的に示す。
　４個のブロックａ及び４個のブロックｂ（図３と同じ）を組み合わせて、表示装置１（図２、図３）と曲率が等しくサイズが異なる表示装置３を作製することができる。本例では、表示装置１の４×３＝１２個のブロックのＹ'方向の数を減らして４×２＝８個のブロックを有する表示装置３を作製する。これに対して、ブロックのＹ'方向の数を増やしたり、ブロックのＸ'方向の数を増減したりすることにより、さらに異なる表示装置を作成することも可能である。
　図５は、複数のブロックの組み合わせの別の一例を模式的に示す。
　表示装置４に含まれる複数の表示エレメントが出射する画像光が反射するフロントガラスＷＳの曲面の曲率は、表示位置により異なる。例えば、サイドミラー付近のフロントガラスＷＳの曲面の曲率は、運転席の正面のフロントガラスＷＳの曲面の曲率よりも大きい（曲率がきつい）。このため、運転席の正面からサイドミラー付近にかけて幅広の画像を表示する場合、フロントガラスＷＳの曲面の曲率が途中で変化する。このようなケースでは、複数のブロックの曲率を変化させる。
　表示装置４は、複数のブロックａ、ｂ、ｃ（図３と同じ）及び複数のブロックｄを有する。表示装置４のＸ１側（運転席の正面側）は、複数のブロックａ、ｂ、ｃを含み、組み合わせは図３と同様である。一方、表示装置４のＸ２側（サイドミラー側）は、Ｘ１側と曲率が異なる。
　表示装置４のＸ１側に含まれる複数の表示エレメントは、Ｘ'方向（周方向）及びＹ'方向（径方向）に３×３に分割された複数（９個）の扇形のブロックａ、ｂ、ｃが組み合わせられることにより構成される。表示装置４のＸ２側に含まれる複数の表示エレメントは、Ｘ'方向（周方向）及びＹ'方向（径方向）に３×３に分割された複数（９個）の扇形のブロックｂ、ｃ、ｄが組み合わせられることにより構成される。３個のブロックａは合同、６個のブロックｂは合同、６個のブロックｃは合同、３個のブロックｄは合同である。扇形のブロックａ、ｂ、ｃ、ｄの仮想的な中心角（不図示）の角度は等しい。各ブロックａ、ｂ、ｃ、ｄのＹ'方向の長さＹａ、Ｙｂ、Ｙｃ、Ｙｄは、全て等しい。ブロックｂに対向するブロックａのＸ'方向の弧の長さと、ブロックａに対向するブロックｂのＸ'方向の弧の長さとは、等しい。ブロックｂに対向するブロックｃのＸ'方向の弧の長さと、ブロックｃに対向するブロックｂのＸ'方向の弧の長さとは、等しい。ブロックｄに対向するブロックｃのＸ'方向の弧の長さと、ブロックｃに対向するブロックｄのＸ'方向の弧の長さとは、等しい。上記のブロックａ、ｂ、ｃ、ｄの形状により、Ｘ１側の９個の扇形のブロックａ、ｂ、ｃは隙間無く３×３の扇形に組み合わせられ、Ｘ２側の９個の扇形のブロックｂ、ｃ、ｄは隙間無く３×３の扇形に組み合わせられる。とりわけ、各ブロックａ、ｂ、ｃ、ｄのＹ'方向の長さＹａ、Ｙｂ、Ｙｃ、Ｙｄは、全て等しいため、異なる種類のブロック（例えば、ブロックａ、ｂ）をＸ'方向に隙間なく組み合わせることができる。これにより、Ｘ１側の端のブロックａ、ｂ、ｃと、Ｘ２側の端のブロックｂ、ｃ、ｄとが、隙間無く組み合わせられる。
　このように、Ｘ'方向の長さが異なる複数のブロックを用いることで、フロントガラスＷＳの曲面の異なる曲率に対応可能である。具体的には、フロントガラスＷＳの曲面の曲率が大きい（曲率がきつい）ほど、Ｘ'方向の長さが短いブロックｄを用いることで、フロントガラスＷＳの曲面の曲率が大きい場合でも、目標とする画像（長方形）に近い画像を表示することを図れる。
　図６は、複数のブロックの変形例を模式的に示す。
　扇形の表示装置１を実現する複数のブロックの形は、扇形（図３、図４、図５）に限定されない。ブロックの形は、多角形でもよい。例えば、ブロックの形は、台形でもよい。扇形のブロックの径である１対の線分の両端同士を直線で結ぶと、Ｘ'方向が底辺方向となりＹ'方向が斜辺方向となる台形（例：等脚台形）となる。例えば、表示装置１（図３）の扇形のブロックａ、ｂ、ｃを全て上記の様に台形にすると、図６の表示装置５となる。このように構成された複数の台形のブロックａ、ｂ、ｃを隙間無く扇形に組み合わせることで、図２の表示装置１（９６個の表示エレメントが６×１６（Ｘ'方向×Ｙ'方向）の扇形のマトリクス状に配列された表示装置１）を作製することができる。
　また、扇形（図３、図４、図５）の周方向の弧を線分で近似した多角形を用いても良い。ここでは、周方向の弧を線分で近似した多角形は台形も含むものとする。図８は周方向の弧を線分で近似した多角形（矢羽形）を隙間無く扇形に組み合わせた表示装置６の例であって、台形と異なる多角形（矢羽形）の例である。
　ブロックが扇形である場合、異なるサイズの扇形のブロックの仮想的な中心角の角度は全て等しい。ブロックが台形や弧を線分で近似した多角形（台形も含む）の場合も同様である。異なるサイズの台形のブロックの１対の斜辺を仮想的に延ばした１対の直線が成す交点の角の角度は全て等しい。
　また、ブロックが多角形（例：台形、線分で近似した多角形）で、図５と同様に径の位置が同じで周方向に複数のブロックを並べる場合、弧に対応する線分の長さが異なる複数のブロックを用いることで、フロントガラスＷＳの曲面の異なる曲率に対応可能である。
　４．表示システムの構成
　図７は、表示装置を有する表示システムの構成を示す。
　表示システム１００は、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイシステムである。表示システム１００は、表示制御装置１０と、表示装置１とを含む。
　表示制御装置１０は、コンテンツ生成システム３０からコンテンツ（例えば、安全関係コンテンツ、ナビゲーションコンテンツ、インフォテイメントコンテンツ、速度等の車両情報コンテンツ等）のデータ（画像、メタデータ）を取得する。表示制御装置１０は、ＲＯＭに記録された表示制御プログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵが実行することにより、コンテンツ取得部１１０、歪補正処理部１２０及び出力部１３０を実現する。表示制御装置１０は、コンテンツの画像を取得し（コンテンツ取得部１１０）、補正した画像の描画データを生成し（歪補正処理部１２０）、描画データを表示装置１に出力する（出力部１３０）。例えば、歪補正処理部１２０は、フロントガラス上の画像が表示される位置（表示位置）と、閲覧者位置（運転席又は助手席、眼の位置（身長の高さ）等）とに基づき、フロントガラスの表示位置に表示される画像を閲覧者が閲覧者位置から見るときに画像の歪みが低減されるように、画像を補正する。
　表示装置１は、例えば、車両のダッシュボードに設置される。表示装置１は、表示デバイス制御部２１０と、表示デバイス２２０とを有する。表示デバイス２２０は、図１等に図示した構成を有し、例えば、マイクロＬＥＤパネル等の、微細なＬＥＤ素子を光源とする。表示デバイス制御部２１０は、表示デバイス２２０を制御して、表示制御装置１０から入力された描画データに基づき、スクリーンである車両のフロントガラスに向けて画像を表示（投影）する。閲覧者は、表示デバイス２２０から表示（投影）され、フロントガラスに反射する画像を見る。表示デバイス２２０（マイクロＬＥＤパネル等）は、例えば、ダッシュボードの幅方向全域に亘って設置される。これにより、フロントガラスの幅方向全域に亘って画像が表示される。表示デバイス２２０は、ダッシュボードの幅方向全域に亘って連続する１個のパネルでもよいし、ダッシュボードの幅方向に分割された複数のパネルを有してもよい。
　コンテンツ生成システム３０は、表示装置１に表示される画像のコンテンツを生成する互いに独立した複数の装置の総称である。コンテンツ生成システム３０は、例えば、安全関係コンテンツ生成装置、ナビゲーション装置、インフォテイメント装置及び車両情報生成装置を含む。安全関係コンテンツ生成装置、ナビゲーション装置、インフォテイメント装置及び車両情報生成装置は、それぞれ、コンテンツのデータ（画像、メタデータ）を生成し、表示制御装置１０に出力する。
　表示装置１は、複数の表示エレメントを含む表示デバイス２２０をフロントガラスに対して、フロントガラスの幅方向及び／又はフロントガラスに対して前後方向に移動させて画像（虚像）の位置を調節する移動機構を有してもよい。
　５．結語
　本実施形態によれば、曲面を有するスクリーンに表示される画像が必ず歪む点に着目し、曲面を有するスクリーンに目標とする画像が表示されるように配列された表示エレメントを有する表示装置を実現する。具体的には、複数の表示エレメントは、目標とする画像Ｉ１が表示されるように、複数の表示エレメント同士の間隔が不均一になる（正方配列でない）ように配列される。複数の表示エレメントが出射する画像光がフロントガラスＷＳに反射することにより、フロントガラスＷＳに画像Ｉ１（虚像）が表示される。フロントガラスＷＳは自由曲面を有するため、フロントガラスＷＳに表示された画像Ｉ１は、複数の表示エレメントの配列と同じ形（相似形）ではなく、目標とする画像の形となる。これにより、本実施形態によれば、コンバイナやレンズ等の光学素子を用いずに、曲面を有するフロントガラスＷＳに、目標とする画像を表示することができる。
　一方、車種によってフロントガラスＷＳの形状は異なる。このため、フロントガラスＷＳに最適な表示エレメントの配列は、車種毎に異なる。車種毎に異なった配列の表示装置を作製するのは経済的に現実的ではない。これに対して、本実施形態によれば、同数ずつの表示エレメントを含む複数のブロック（分割された基板）を組み合わせることで、表示装置１を構成する。各ブロックのＹ'方向の長さは全て等しく、隣り合うブロックのＸ'方向の長さは等しい。これにより、複数のブロックを隙間無く組み合わせることができる。また、Ｘ'方向の長さが異なる複数のブロックを用いることで、フロントガラスＷＳの曲面の異なる曲率に対応可能である。具体的には、フロントガラスＷＳの曲面の曲率が大きいほど、Ｘ'方向の長さが短いブロックを用いることで、フロントガラスＷＳの曲面の曲率が大きい場合でも、目標とする画像（長方形）に近い画像を表示することを図れる。フロントガラスＷＳの曲面の曲率が小さいほど、Ｘ'方向の長さが長いブロックを用いることで、フロントガラスＷＳの曲面の曲率が小さい場合でも、目標とする画像（長方形）に近い画像を表示することを図れる。
　また、例えば一部の表示エレメントの故障時に、その表示エレメントが含まれる１個のブロックを交換することで、簡便に故障に対処できる。一方、１個の基板に全ての表示エレメントが搭載されている場合、例えば一部の表示エレメントの故障時に、全ての表示エレメントが搭載された基板を交換しなければならない。このため、表示エレメントが搭載された複数のブロック（分割された基板）を組み合わせることで、経済的な観点からも有利である。異なる種類の複数のブロックを組み合わせることで、様々な異なる形（Ｘ'方向の長さ、Ｙ'方向の長さ、曲率が異なる形）の表示装置を作製することができる。
　また、各ブロックに含まれる表示エレメント数は同じとしたが、変えても良い。
　また、各ブロックの径方向の長さＹａ，Ｙｂ，Ｙｃは同じとしたが、Ｙａ，Ｙｂ，Ｙｃの長さを変えても良い。なお各ブロックの形状が等脚台形の場合は、各ブロックの径方向の長さＹａ，Ｙｂ，Ｙｃの長さを変えて、各ブロックの形状は互いに相似となるようにしても良い。
　本開示は、以下の各構成を有してもよい。
　（１）
　曲面を有するスクリーンに画像光を出射する複数の表示エレメントであって、前記複数の表示エレメントが出射する前記画像光が前記曲面に反射することにより目標とする画像が表示されるように、前記複数の表示エレメント同士の間隔が不均一になるように配列された、複数の表示エレメント
　を具備する表示装置。
　（２）
　上記（１）に記載の表示装置であって、
　前記曲面が前記画像光を反射することにより、前記画像光の一部である第１の画像光により表示される画像の一部は、前記画像光の他の一部である第２の画像光により表示される前記画像の他の一部より、拡大して表示され、
　前記第２の画像光を出射する複数の表示エレメント同士の間隔が、前記第１の画像光を出射する複数の表示エレメント同士の間隔より広くなるように、前記複数の表示エレメントが配列される
　表示装置。
　（３）
　上記（１）又は（２）に記載の表示装置であって、
　前記目標とする画像の形に配列された仮想的な複数の表示エレメントから仮想的な画像光を前記スクリーンに出射したときに前記仮想的な画像光が前記曲面に反射することにより表示される仮想的な画像と相似形に、前記複数の表示エレメントが配列される
　表示装置。
　（４）
　上記（１）乃至（３）の何れかに記載の表示装置であって、
　目標とする画像は長方形であり、
　前記複数の表示エレメントが出射する前記画像光が前記曲面に反射することにより長方形の画像が表示されるように、前記複数の表示エレメントは、前記長方形の直交する２辺に相当する方向である第１の方向及び第２の方向に配列され、
　前記第１の方向に複数列の表示エレメントが配列され、前記第１の方向に配列された各列に含まれる複数の表示エレメントの数は等しく、
　前記第２の方向に複数列の表示エレメントが配列され、前記第２の方向に配列された各列に含まれる複数の表示エレメントの数は等しい
　表示装置。
　（５）
　上記（４）に記載の表示装置であって、
　前記第１の方向に配列され、前記長方形の１辺を表示するための画像光を出力する第１の列の表示エレメントの両端の表示エレメント同士の距離と、
　前記第１の方向に配列され、前記１辺の対辺となる他の１辺を表示するための画像光を出力する第２の列の表示エレメントの両端の表示エレメント同士の距離と、
　が異なるように、前記複数の表示エレメントが配列される
　表示装置。
　（６）
　上記（４）又は（５）に記載の表示装置であって、
　前記複数の表示エレメントは、前記第１の方向及び前記第２の方向に分割された複数のブロックが組み合わせられることにより構成される
　表示装置。
　（７）
　上記（６）に記載の表示装置であって、
　前記複数のブロックの前記第２の方向の長さは全て等しい
　表示装置。
　（８）
　上記（６）又は（７）に記載の表示装置であって、
　前記複数のブロックの前記第１の方向の長さは、前記複数のブロックに含まれる複数の表示エレメントが出射する画像光が反射する曲面の曲率に拠って異なる
　表示装置。
　（９）
　上記（６）乃至（８）の何れかに記載の表示装置であって、
　前記複数のブロックそれぞれに含まれる前記複数の表示エレメントの前記第１の方向の数は等しく、
　前記複数のブロックそれぞれに含まれる前記複数の表示エレメントの前記第２の方向の数は等しい
　表示装置。
　（１０）
　上記（６）乃至（９）に記載の表示装置であって、
　前記複数のブロックは、それぞれ扇形であり、
　前記第１の方向は前記扇形の周方向であり、前記第２の方向は前記扇形の径方向である
　表示装置。
　（１１）
　上記（６）乃至（９）に記載の表示装置であって、
　前記複数のブロックは、それぞれ台形であり、
　前記第１の方向は前記台形の底辺方向であり、前記第２の方向は前記台形の斜辺方向である
　表示装置。
　（１２）
　上記（１）乃至（１１）に記載の表示装置であって、
　前記複数の表示エレメントは、複数のピクセルである
　表示装置。
　（１３）
　上記（１）乃至（１２）に記載の表示装置であって、
　前記複数の表示エレメントは、複数のサブピクセルである
　表示装置。
　（１４）
　上記（１）乃至（１３）に記載の表示装置であって、
　前記複数の表示エレメントを前記スクリーンに対して移動させて画像の位置を調節する移動機構
　をさらに具備する表示装置。
　（１５）
　曲面を有するスクリーンに画像光を出射する複数の表示エレメントであって、前記複数の表示エレメントが出射する前記画像光が前記曲面に反射することにより目標とする画像が表示されるように、前記複数の表示エレメント同士の間隔が不均一になるように配列された、複数の表示エレメントを有する表示装置と、
　画像描画データを生成し、前記表示装置に出力する表示制御装置と、
　を具備する表示システム。
　本技術の各実施形態及び各変形例について上に説明したが、本技術は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
　１，２，３，４，５　表示装置
　１０　表示制御装置
　１００　表示システム
　１１０　コンテンツ取得部
　１２０　歪補正処理部
　１３０　出力部
　２１０　表示デバイス制御部
　２２０　表示デバイス
　３０　コンテンツ生成システム
　ＤＢ　ダッシュボード
　Ｉ１、Ｉ２　画像
　ＷＳ　フロントガラス
　ａ、ｂ、ｃ、ｄ　ブロック

Claims (15)

  1. 　曲面を有するスクリーンに画像光を出射する複数の表示エレメントであって、前記複数の表示エレメントが出射する前記画像光が前記曲面に反射することにより目標とする画像が表示されるように、前記複数の表示エレメント同士の間隔が不均一になるように配列された、複数の表示エレメント
    　を具備する表示装置。
  2. 　請求項１に記載の表示装置であって、
    　前記曲面が前記画像光を反射することにより、前記画像光の一部である第１の画像光により表示される画像の一部は、前記画像光の他の一部である第２の画像光により表示される前記画像の他の一部より、拡大して表示され、
    　前記第２の画像光を出射する複数の表示エレメント同士の間隔が、前記第１の画像光を出射する複数の表示エレメント同士の間隔より広くなるように、前記複数の表示エレメントが配列される
    　表示装置。
  3. 　請求項１に記載の表示装置であって、
    　前記目標とする画像の形に配列された仮想的な複数の表示エレメントから仮想的な画像光を前記スクリーンに出射したときに前記仮想的な画像光が前記曲面に反射することにより表示される仮想的な画像と相似形に、前記複数の表示エレメントが配列される
    　表示装置。
  4. 　請求項１に記載の表示装置であって、
    　目標とする画像は長方形であり、
    　前記複数の表示エレメントが出射する前記画像光が前記曲面に反射することにより長方形の画像が表示されるように、前記複数の表示エレメントは、前記長方形の直交する２辺に相当する方向である第１の方向及び第２の方向に配列され、
    　前記第１の方向に複数列の表示エレメントが配列され、前記第１の方向に配列された各列に含まれる複数の表示エレメントの数は等しく、
    　前記第２の方向に複数列の表示エレメントが配列され、前記第２の方向に配列された各列に含まれる複数の表示エレメントの数は等しい
    　表示装置。
  5. 　請求項４に記載の表示装置であって、
    　前記第１の方向に配列され、前記長方形の１辺を表示するための画像光を出力する第１の列の表示エレメントの両端の表示エレメント同士の距離と、
    　前記第１の方向に配列され、前記１辺の対辺となる他の１辺を表示するための画像光を出力する第２の列の表示エレメントの両端の表示エレメント同士の距離と、
    　が異なるように、前記複数の表示エレメントが配列される
    　表示装置。
  6. 　請求項４に記載の表示装置であって、
    　前記複数の表示エレメントは、前記第１の方向及び前記第２の方向に分割された複数のブロックが組み合わせられることにより構成される
    　表示装置。
  7. 　請求項６に記載の表示装置であって、
    　前記複数のブロックの前記第２の方向の長さは全て等しい
    　表示装置。
  8. 　請求項６に記載の表示装置であって、
    　前記複数のブロックの前記第１の方向の長さは、前記複数のブロックに含まれる複数の表示エレメントが出射する画像光が反射する曲面の曲率に拠って異なる
    　表示装置。
  9. 　請求項６に記載の表示装置であって、
    　前記複数のブロックそれぞれに含まれる前記複数の表示エレメントの前記第１の方向の数は等しく、
    　前記複数のブロックそれぞれに含まれる前記複数の表示エレメントの前記第２の方向の数は等しい
    　表示装置。
  10. 　請求項６に記載の表示装置であって、
    　前記複数のブロックは、それぞれ扇形であり、
    　前記第１の方向は前記扇形の周方向であり、前記第２の方向は前記扇形の径方向である
    　表示装置。
  11. 　請求項６に記載の表示装置であって、
    　前記複数のブロックは、それぞれ台形であり、
    　前記第１の方向は前記台形の底辺方向であり、前記第２の方向は前記台形の斜辺方向である
    　表示装置。
  12. 　請求項１に記載の表示装置であって、
    　前記複数の表示エレメントは、複数のピクセルである
    　表示装置。
  13. 　請求項１に記載の表示装置であって、
    　前記複数の表示エレメントは、複数のサブピクセルである
    　表示装置。
  14. 　請求項１に記載の表示装置であって、
    　前記複数の表示エレメントを前記スクリーンに対して移動させて画像の位置を調節する移動機構
    　をさらに具備する表示装置。
  15. 　曲面を有するスクリーンに画像光を出射する複数の表示エレメントであって、前記複数の表示エレメントが出射する前記画像光が前記曲面に反射することにより目標とする画像が表示されるように、前記複数の表示エレメント同士の間隔が不均一になるように配列された、複数の表示エレメントを有する表示装置と、
    　画像描画データを生成し、前記表示装置に出力する表示制御装置と、
    　を具備する表示システム。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10149085A (ja) * 1996-11-20 1998-06-02 Asahi Glass Co Ltd ホログラフィック表示装置
JPH1130764A (ja) * 1997-07-11 1999-02-02 Shimadzu Corp 表示装置
JP2011158703A (ja) * 2010-02-01 2011-08-18 Seiko Epson Corp 電気光学装置及び電子機器
JP2020098270A (ja) * 2018-12-18 2020-06-25 株式会社デンソー 虚像表示装置
JP2020129067A (ja) * 2019-02-08 2020-08-27 株式会社Ｊｖｃケンウッド 表示装置および表示装置の設置方法
JP2020160296A (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 日本精機株式会社 表示装置
JP2020190677A (ja) 2019-05-23 2020-11-26 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7258448B2 (en) * 2004-03-25 2007-08-21 Calsonic Kansei Corporation Display device
CN111861865B (zh) * 2019-04-29 2023-06-06 精工爱普生株式会社 电路装置、电子设备以及移动体

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10149085A (ja) * 1996-11-20 1998-06-02 Asahi Glass Co Ltd ホログラフィック表示装置
JPH1130764A (ja) * 1997-07-11 1999-02-02 Shimadzu Corp 表示装置
JP2011158703A (ja) * 2010-02-01 2011-08-18 Seiko Epson Corp 電気光学装置及び電子機器
JP2020098270A (ja) * 2018-12-18 2020-06-25 株式会社デンソー 虚像表示装置
JP2020129067A (ja) * 2019-02-08 2020-08-27 株式会社Ｊｖｃケンウッド 表示装置および表示装置の設置方法
JP2020160296A (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 日本精機株式会社 表示装置
JP2020190677A (ja) 2019-05-23 2020-11-26 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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