JP2022159303A - 画像表示モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】利用者に提供する立体視の画質を向上しうる画像表示モジュールを提供する。【解決手段】画像表示モジュール１２は、利用者の第１眼及び第２眼に対して光学系３０を介して投影される視差画像を表示する表示部２０と、視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、第１眼及び第２眼に視差を与えるバリア部２１と、光学系３０の少なくとも一部を構成する凹面鏡１８とを備える。光学系３０を介して投影されるバリア部２１の歪みは、光学系３０を介して投影される表示部２０の歪みよりも小さい。【選択図】図１

Description

本開示は、画像表示モジュールに関する。

従来、立体視を提供する画像表示装置において光学系の歪みを補正する構成が知られている（例えば、特許文献１等）。

特開２０１９－１５８２３号公報

利用者に提供する立体視の画質をより一層向上することが求められる。

本開示は、利用者に提供する立体視の画質を向上しうる画像表示モジュールを提供することを目的とする。

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、バリア部と、凹面鏡とを備える。前記表示部は、利用者の第１眼及び第２眼に対して光学系を介して投影される平面画像と視差画像とを表示する。前記バリア部は、前記視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、前記第１眼及び前記第２眼に視差を与える。前記凹面鏡は、前記光学系の少なくとも一部を構成する。前記光学系を介して投影される前記バリア部の歪みは、前記光学系を介して投影される前記表示部の歪みよりも小さい。

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、バリア部と、凹面鏡とを備える。前記表示部は、利用者の第１眼及び第２眼に対して光学系を介して投影される平面画像と視差画像とを表示する。前記バリア部は、前記視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、前記第１眼及び前記第２眼に視差を与える。前記凹面鏡は、前記光学系の少なくとも一部を構成する。前記光学系による前記バリア部の倍率は、前記光学系による前記表示部の倍率よりも大きい。

本開示の一実施形態に係る画像表示モジュールによれば、利用者に提供する立体視の画質が向上しうる。

本開示の一実施形態に係る移動体の概略構成の一例を示す図である。 図１の３次元投影装置の概略構成を示す図である。 表示面の構成例を示す平面図である。 バリアの構成例を示す平面図である。 利用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。 光学系を介して投影された虚像の歪みの一例を示す図である。 凹面鏡からの距離と倍率との関係の一例を示すグラフである。

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移動体１０は、３次元投影システム１００と、光学部材１５とを備える。３次元投影システム１００は、３次元投影装置１２を含む。移動体１０は、３次元投影システム１００及び３次元投影装置１２を搭載しているといえる。

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、光学部材１５に向けて画像光を射出する。

光学部材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。光学部材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、例えば利用者１３の体格、姿勢、及び姿勢の変化等を考慮して、利用者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。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。利用者１３の眼５がアイボックス１６内に位置する場合、利用者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、光学部材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、利用者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。光学部材１５は、ウィンドシールド又はコンバイナ等を含んでよい。本実施形態において、光学部材１５は、ウィンドシールドであるとする。図１において、利用者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。ｘ軸方向及びｙ軸方向に直交する方向は、ｚ軸方向に対応する。

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。

３次元投影システム１００は、利用者１３の眼５の位置を検出する検出装置１１をさらに含んでよい。検出装置１１は、利用者１３の眼５の位置を検出し、検出した眼５の位置を３次元投影装置１２に出力する。３次元投影装置１２は、検出装置１１が検出した利用者１３の眼５の位置に基づいて、投影する画像を制御してよい。検出装置１１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、検出装置１１は、移動体１０のダッシュボード内に位置しうる。検出装置１１は、例えば有線、無線、及びＣＡＮ（Controller Area Network）等を介して眼５の位置を示す情報を３次元投影装置１２へ出力してよい。

検出装置１１は、撮像装置を含んでよい。撮像装置は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを含んでよい。撮像装置は、利用者１３の顔を撮像可能である。撮像装置の撮像範囲は、アイボックス１６を含む。利用者１３は、例えば移動体１０の運転者等を含んでよい。検出装置１１は、撮像装置によって生成された撮像画像に基づいて、実空間における利用者１３の両眼の位置を検出してよい。

検出装置１１は、撮像装置を含まず、撮像装置に接続されていてよい。検出装置１１は、撮像装置からの信号を入力する入力端子を含んでよい。この場合、撮像装置は、入力端子に直接的に接続されてよい。検出装置１１は、共有のネットワークを介して入力端子に間接的に接続されてよい。検出装置１１は、入力端子に入力された映像信号から利用者１３の眼５の位置を検出してよい。

検出装置１１は、例えば、センサを含んでよい。センサは、超音波センサ又は光センサ等であってよい。検出装置１１は、センサによって利用者１３の頭部の位置を検出し、頭部の位置に基づいて、利用者１３の眼５の位置を検出してよい。検出装置１１は、２つ以上のセンサによって、利用者１３の眼５の位置を三次元空間の座標として検出してよい。

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、光学素子１８とを備える。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。

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、光学部材１５に到達し、光学部材１５で反射されて利用者１３の眼５に到達する。その結果、利用者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と光学部材１５とは、３次元表示装置１７から射出させる画像光を利用者１３の眼５に到達させる。光学素子１８と光学部材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と光学部材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利用者１３の眼５に到達させる。光学系３０は、利用者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、利用者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もよい。

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

バックライト１９は、利用者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、利用者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もよい。

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、利用者１３の眼５に到達する画像光として射出する。利用者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。

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、他の一部を利用者１３の眼５に向けて透過させる。

表示部２０とバリア部２１とのどちらが利用者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利用者１３の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒ（図５参照）のいずれかに到達させ、画像光の他の一部を利用者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利用者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、利用者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、利用者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。

図３に示されるように、表示部２０は、表示面２０ａ上に、第１表示領域２０１と、第２表示領域２０２とを有する。第１表示領域２０１は、利用者１３の左眼５Ｌで視認される左眼視認領域２０１Ｌと、利用者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、利用者１３の左眼５Ｌに視認させる左眼画像と、利用者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、利用者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、利用者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もよい。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もよい。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もよいし、互いに隣接していてもよい。表示部２０は、第２表示領域２０２に平面画像を表示する。平面画像は、利用者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。

図４に示されるように、バリア部２１は、第１バリア領域２１１と、第２バリア領域２１２とを有する。バリア部２１が利用者１３から見て表示部２０よりも近い側に位置する場合、バリア部２１は、表示部２０から射出される画像光の透過率を制御する。第１バリア領域２１１は、第１表示領域２０１に対応し、第１表示領域２０１から射出される視差画像に係る画像光の透過率を制御する。第１バリア領域２１１は、開口領域２１ｂと、遮光面２１ａとを有する。開口領域２１ｂは、表示部２０からバリア部２１に入射する光を透過させる。開口領域２１ｂは、第１所定値以上の透過率で光を透過させてよい。第１所定値は、例えば１００％であってよいし、１００％に近い値であってよい。遮光面２１ａは、表示部２０からバリア部２１に入射する光を遮る。遮光面２１ａは、第２所定値以下の透過率で光を透過させてよい。第２所定値は、例えば０％であってよいし、０％に近い値であってよい。第１所定値は、第２所定値よりも大きい。

開口領域２１ｂと遮光面２１ａとは、視差方向を表すｕ軸方向に交互に並ぶとする。開口領域２１ｂと遮光面２１ａとの境界は、図４に例示されているように視差方向に直交するｖ軸方向に沿ってよいし、ｖ軸方向に対して所定角度で傾斜する方向に沿ってもよい。言い換えれば、開口領域２１ｂと遮光面２１ａとは、視差方向の成分を含む所定方向に沿って交互に並んでよい。

開口領域２１ｂ及び遮光面２１ａの形状は、左眼視認領域２０１Ｌ及び右眼視認領域２０１Ｒの形状に基づいて決定されてよい。逆に言えば、左眼視認領域２０１Ｌ及び右眼視認領域２０１Ｒの形状は、開口領域２１ｂ及び遮光面２１ａの形状に基づいて決定されてよい。

第２バリア領域２１２は、第２表示領域２０２に対応し、第２表示領域２０２から射出される平面画像に係る画像光の透過率を制御する。

本実施形態において、バリア部２１は、利用者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、第１表示領域２０１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によって利用者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によって利用者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。

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を制御してもよい。制御部２４は、検出装置１１から利用者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を制御してもよい。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、例えば検出装置１１を含んでよい。通信部２２は、検出装置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に含まれてもよい。

図５に示されるように、バックライト１９から射出された光は、バリア部２１と表示部２０とを透過して利用者１３の眼５に到達する。バックライト１９から射出された光が眼５に到達するまでの経路は、破線で表されている。バリア部２１の開口領域２１ｂを透過して右眼５Ｒに到達する光は、表示部２０の右眼視認領域２０１Ｒを透過する。つまり、右眼５Ｒは、開口領域２１ｂを透過した光によって右眼視認領域２０１Ｒを視認できる。バリア部２１の開口領域２１ｂを透過して左眼５Ｌに到達する光は、表示部２０の左眼視認領域２０１Ｌを透過する。つまり、左眼５Ｌは、開口領域２１ｂを透過した光によって左眼視認領域２０１Ｌを視認できる。

表示部２０は、右眼視認領域２０１Ｒ及び左眼視認領域２０１Ｌに、それぞれ右眼画像及び左眼画像を表示する。これによって、バリア部２１は、左眼画像に係る画像光を左眼５Ｌに到達させ、右眼画像に係る画像光を右眼５Ｒに到達させる。つまり、開口領域２１ｂは、左眼画像に係る画像光を利用者１３の左眼５Ｌに到達させ、右眼画像に係る画像光を利用者１３の右眼５Ｒに到達させるように構成される。このようにすることで、３次元表示装置１７は、利用者１３の両眼に対して視差画像を投影できる。利用者１３は、左眼５Ｌと右眼５Ｒとで視差画像を見ることによって、画像を立体視できる。利用者１３の両眼に視差を与える方向は、視差方向ともいう。視差方向は、利用者１３の左眼５Ｌ及び右眼５Ｒが並ぶ方向に対応する。

利用者１３が立体視している場合において、左眼５Ｌに右眼画像に係る画像光が入射したり、右眼５Ｒに左眼画像に係る画像光が入射したりすることによって、利用者１３が立体視を失うことがある。左眼５Ｌに右眼画像に係る画像光が入射したり、右眼５Ｒに左眼画像に係る画像光が入射したりする現象は、クロストークとも称される。クロストークは、利用者１３に提供する立体視の画質を悪化させる。バリア部２１は、左眼画像に係る画像光を右眼５Ｒに到達させず、右眼画像に係る画像光を左眼５Ｌに到達させないようにする。つまり、遮光面２１ａは、左眼画像に係る画像光を利用者１３の右眼５Ｒに到達させず、右眼画像に係る画像光を利用者１３の左眼５Ｌに到達させないように構成される。このようにすることで、利用者１３は、左眼５Ｌで左眼画像だけを視認し、右眼５Ｒで右眼画像だけを視認できる。その結果、クロストークが発生しにくくなる。

表示部２０の表示面２０ａから射出された画像光の少なくとも一部は、バリア部２１の開口領域２１ｂを透過し、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よりもｚ軸の負の方向の側に位置する第１虚像１４ａを視認できる。第１虚像１４ａ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１虚像１４ａの光学部材１５側に第２虚像１４ｂをつくる。図５に示すように、利用者１３は、見かけ上、第１虚像１４ａの位置に表示部２０が存在し、第２虚像１４ｂ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、光学部材１５に向けて射出する。光学部材１５は、画像光を反射し、利用者１３の眼５に向けて進行させる。画像光が利用者１３の眼５に入射することによって、利用者１３は、視差画像を虚像１４として視認する。利用者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。

利用者１３が視認する視差虚像は、光学系３０を介して利用者１３の眼５に投影される。光学系３０は、画像光の入射によって入力される画像を、相似の関係を維持したまま拡大したり縮小したりして投影することが求められることがある。しかし、光学系３０は、入力される画像と投影する画像との間の相似の関係を維持できないことがある。つまり、光学系３０に入射する前の視差画像と、光学系３０を介して投影される視差画像（視差虚像）との間に歪みが生じることがある。例えば図６に示されるように、矩形の表示面２０ａに表示されている画像は、光学系３０を介して利用者１３の眼５に投影されることによって、ｖ軸の正の方向に行くほどｕ軸方向に拡大するように歪んだ形状の虚像１４になることがある。表示面２０ａの形状は、実線で表されている。虚像１４の形状は、破線で表されている。虚像１４は、視差虚像と平面虚像とを含む。視差虚像の歪みが大きい場合、クロストークが発生しやすくなる。一方で、平面虚像の歪みは、クロストークに無関係である。利用者１３は、虚像１４の歪みよりも、クロストークの発生を認識しやすい。つまり、視差虚像の歪みは、平面虚像の歪みよりも、利用者１３に提供する立体視の画質を低下させやすい。

光学系３０の歪みを完全に無くすことは困難である。しかし、光学系３０の歪みの分布を変更することは、歪みを無くすことに比べれば容易である。そこで、本実施形態に係る３次元投影装置１２において、光学系３０を介して投影される視差画像の歪みが、光学系３０を介して投影される平面画像の歪みよりも小さくなるように、光学系３０が設計される。つまり、光学系３０は、歪みが所定値以上の範囲を平面画像の画像光が通過する範囲に分布させ、歪みが所定値未満の範囲を視差画像の画像光が通過する範囲に分布させてよい。例えば、光学系３０は、第１表示領域２０１に対応する範囲の歪みを小さくし、第２表示領域２０２に対応する範囲の歪みを大きくするように設計されてよい。このようにすることで、光学系３０の歪みがあったとしても、利用者１３に提供する立体視の画質が向上されうる。

視差画像は、視差方向に沿って交互に並ぶ、右眼画像と左眼画像とを含む。表示部２０は、表示面２０ａにおいて、右眼視認領域２０１Ｒに右眼画像を表示し、左眼視認領域２０１Ｌに左眼画像を表示する。光学系３０を介して投影される視差画像（視差虚像）が視差方向に歪む場合、視差虚像において、右眼画像が左眼視認領域２０１Ｌに入ったり、左眼画像が右眼視認領域２０１Ｒに入ったりする可能性が高まる。つまり、視差方向の歪みは、クロストークを発生させやすくなる。

光学系３０の歪みは、視差方向に沿って歪む成分と、視差方向に交差する方向に沿って歪む成分との合成によって表される。光学系３０の歪みの方向を制御することは、歪みを無くすことに比べれば容易である。そこで、光学系３０の歪みのうち、視差方向に沿って歪む成分が視差方向に交差する方向に沿って歪む成分よりも小さくなるように、光学系３０が設計されてよい。このようにすることで、光学系３０の歪みがあったとしても、利用者１３に提供する立体視の画質が向上されうる。

光学系３０が１枚の凹面鏡で表されると仮定する。この場合、被投影物を凹面鏡で投影することによって利用者１３が視認できる虚像１４の倍率は、図７に示されるように、被投影物と凹面鏡との距離に応じて変化する。図７において、横軸は、被投影物と凹面鏡との距離を表している。縦軸は、虚像１４の倍率を表している。凹面鏡の焦点距離は、ｆで表されるとする。被投影物と凹面鏡との距離が０である場合、つまり、被投影物が凹面鏡上に位置する場合、虚像１４の倍率は１倍（等倍）となる。被投影物と凹面鏡との距離がｆである場合、つまり、被投影物が凹面鏡の焦点上に位置する場合、虚像１４の倍率は無限大に発散する。被投影物と凹面鏡との距離がｆに近づくほど、虚像１４の倍率が大きくなるとともに、距離の変化に対する虚像１４の倍率の変化率も大きくなる。

本実施形態において、バリア部２１は、光学系３０に対して、表示面２０ａよりも遠い側に位置する。つまり、バリア部２１と光学系３０との距離は、表示面２０ａと光学系３０との距離よりも長い。表示面２０ａと光学系３０との距離がＤ１で表されるとする。バリア部２１と光学系３０との距離がＤ２で表されるとする。つまり、Ｄ２＞Ｄ２が成立する。被投影物と凹面鏡との距離がＤ１及びＤ２である場合の倍率は、それぞれＡ１及びＡ２で表されるとする。図７のグラフによれば、Ａ２＞Ａ１が成立している。つまり、バリア部２１に対応する第２虚像１４ｂの倍率は、表示面２０ａに対応する第１虚像１４ａの倍率よりも大きい。バリア部２１の面積と、表示面２０ａの面積とが同じである場合、第２虚像１４ｂの面積は、第１虚像１４ａの面積よりも大きくなる。これによって、第２虚像１４ｂは、第１虚像１４ａをカバーできる。つまり、利用者１３が視認する視差虚像において、バリア部２１は、表示面２０ａに表示される画像をカバーできる。仮に、バリア部２１が表示面２０ａに表示される画像の一部をカバーできない場合、カバーできていない部分がクロストークを生じさせる。バリア部２１が表示面２０ａに表示される画像をカバーすることによって、クロストークが生じにくくなる。その結果、利用者１３に提供する立体視の画質が向上されうる。

光学系３０が１枚の凹面鏡で表されると仮定した場合において、被投影物である３次元表示装置１７が光学系３０を介して投影された虚像１４の歪みは、被投影物から光学系３０までの距離に応じて異なる。例えば、第１距離に位置する被投影物の虚像１４の歪みは、第２距離に位置する被投影物の虚像１４の歪みと異なる。光学系３０は、所定距離に位置する被投影物の虚像１４の歪みが極小となるように設計されうる。

表示面２０ａとバリア部２１とは、図５においてｇとして表されている所定のギャップを介して位置している。つまり、表示面２０ａから光学系３０までの距離と、バリア部２１から光学系３０までの距離とは、異なる。この場合、表示面２０ａに対応する第１虚像１４ａの歪みと、バリア部２１に対応する第２虚像１４ｂの歪みとが異なる。第２虚像１４ｂの歪みは、第１虚像１４ａ上における右眼視認領域２０１Ｒ及び左眼視認領域２０１Ｌを変形させる。右眼視認領域２０１Ｒ及び左眼視認領域２０１Ｌが変形することによって、右眼画像が左眼視認領域２０１Ｌに入ったり、左眼画像が右眼視認領域２０１Ｒに入ったりする可能性が高まる。一方で、第１虚像１４ａの歪みは、表示部２０に表示する画像を、光学系３０の歪みを表す行列を逆変換した行列に基づいて歪ませることによって補正可能である。つまり、第２虚像１４ｂの歪みは、第１虚像１４ａの歪みよりもクロストークを発生させる原因となりやすくなる。そこで、バリア部２１の歪みが表示面２０ａの歪みより小さくなるように、光学系３０が設計されてよい。バリア部２１の歪みが表示面２０ａの歪みより小さくなるように、光学系３０に対する３次元表示装置１７の位置が決定されてもよい。言い換えれば、光学系３０の歪みが極小となる位置に、バリア部２１が配置されてもよい。このようにすることで、光学系３０の歪みがあったとしても、利用者１３に提供する立体視の画質が向上されうる。

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。

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、以下の構成（１）～（６）の態様で実施可能である。
（１）利用者の第１眼及び第２眼に対して光学系を介して投影される平面画像と視差画像とを表示する表示部と、
前記視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、前記第１眼及び前記第２眼に視差を与えるバリア部と、
前記光学系の少なくとも一部を構成する凹面鏡と
を備え、
前記光学系を介して投影される前記視差画像の歪みは、前記光学系を介して投影される前記平面画像の歪みよりも小さい、画像表示モジュール。

（２）前記光学系を介して投影される前記視差画像の歪みは、前記第１眼及び前記第２眼に視差を与える視差方向の成分と、前記視差方向に交差する方向の成分とを含み、
前記視差方向の成分は、前記視差方向に交差する方向の成分よりも小さい、構成（１）に記載の画像表示モジュール。

（３）利用者の第１眼及び第２眼に対して光学系を介して投影される平面画像と視差画像とを表示する表示部と、
前記視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、前記第１眼及び前記第２眼に視差を与えるバリア部と、
前記光学系の少なくとも一部を構成する凹面鏡と
を備える画像表示モジュールを搭載し、
前記光学系の一部を構成するウィンドシールドを含み、
前記光学系を介して投影される前記視差画像の歪みは、前記光学系を介して投影される前記平面画像の歪みよりも小さい、移動体。

（４）利用者の第１眼及び第２眼に対して平面画像と視差画像とを投影する光学系の少なくとも一部を構成し、
前記光学系を介して投影される前記視差画像の歪みは、前記光学系を介して投影される前記平面画像の歪みよりも小さい、凹面鏡。

（５）利用者の第１眼及び第２眼に対して光学系を介して投影される視差画像を表示する表示部と、
前記視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、前記第１眼及び前記第２眼に視差を与えるバリア部と、
前記光学系の少なくとも一部を構成する凹面鏡と
を備え、
前記光学系を介して投影される前記バリア部の歪みは、前記光学系を介して投影される前記表示部の歪みよりも小さい、画像表示モジュール。

（６）利用者の第１眼及び第２眼に対して光学系を介して投影される視差画像を表示する表示部と、
前記視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、前記第１眼及び前記第２眼に視差を与えるバリア部と、
前記光学系の少なくとも一部を構成する凹面鏡と
を備え、
前記光学系による前記バリア部の倍率は、前記光学系による前記表示部の倍率よりも大きい、画像表示モジュール。

５ 眼（５Ｌ：左眼、５Ｒ：右眼）
１０ 移動体
１２ ３次元投影装置（画像表示モジュール）
１３ 利用者
１４ 虚像（１４ａ：第１虚像、１４ｂ：第２虚像）
１５ 光学部材
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）
２０１ 第１表示領域
２０１Ｌ 左眼視認領域
２０１Ｒ 右眼視認領域
２０２ 第２表示領域
２１ バリア部（２１ａ：遮光面、２１ｂ：開口領域）
２１１ 第１バリア領域
２１２ 第２バリア領域
２２ 通信部
２３ 記憶部
２４ 制御部
３０ 光学系
１００ ３次元投影システム

Claims (2)

1. 利用者の第１眼及び第２眼に対して光学系を介して投影される視差画像を表示する表示部と、
   前記視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、前記第１眼及び前記第２眼に視差を与えるバリア部と、
   前記光学系の少なくとも一部を構成する凹面鏡と
   を備え、
   前記光学系を介して投影される前記バリア部の歪みは、前記光学系を介して投影される前記表示部の歪みよりも小さい、画像表示モジュール。
2. 利用者の第１眼及び第２眼に対して光学系を介して投影される視差画像を表示する表示部と、
   前記視差画像の画像光の進行方向を規定することによって、前記第１眼及び前記第２眼に視差を与えるバリア部と、
   前記光学系の少なくとも一部を構成する凹面鏡と
   を備え、
   前記光学系による前記バリア部の倍率は、前記光学系による前記表示部の倍率よりも大きい、画像表示モジュール。

Images