DE112018007760T5

DE112018007760T5 - Bildanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE112018007760T5
Application number: DE112018007760.8T
Authority: DE
Inventors: Hayato Kikuta; Hideki Yoshii; Yoshitomo Nakamura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2021-03-04
Also published as: JP6877643B2; US11380288B2; JPWO2019244326A1; US20220013088A1; CN112313737A; CN112313737B; WO2019244326A1

Abstract

Eine Bildanzeigevorrichtung (100) umfasst ein Panel (30) in einer gewölbten Oberflächenform, das Licht hindurchlässt und reflektiert, eine erste Anzeigeeinheit (10), die basierend auf ersten Bilddaten ein erstes Bild anzeigt, das durch das Panel (30) eine vorbestimmte Position erreicht, eine zweite Anzeigeeinheit (20), die basierend auf zweiten Bilddaten ein zweites Bild anzeigt, das von dem Panel (30) reflektiert wird und die vorbestimmte Position erreicht, eine Positionsinformationserfassungseinheit (40), die Positionsinformationen, die eine Position eines tatsächlichen Blickpunkts eines Betrachters angeben, erfasst, und eine Bildverarbeitungseinheit (150), die basierend auf den Positionsinformationen einen Skalierungsfaktor der zweiten Bilddaten für jede Abtastlinie bestimmt und für jede Abtastlinie auf den zweiten Bilddaten, die in die zweite Anzeigeeinheit einzugeben sind, einen Skalierungsprozess ausführt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildanzeigevorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise ist eine Bildanzeigevorrichtung bekannt, umfassend eine erste Anzeigeeinheit, welche ein erstes Bild anzeigt, das die Augen eines Betrachters durch einen Halbspiegel als ein lichtdurchlässiges, reflektierendes Panel erreicht, und eine zweite Anzeigeeinheit, die ein zweites Bild anzeigt, das von dem Halbspiegel reflektiert wird und die Augen des Betrachters erreicht. Der Betrachter erkennt ein reales Bild, welches das erste Bild ist, während er auch ein virtuelles Bild, basierend auf dem zweiten Bild im dreidimensionalen Raum, erkennt. Wenn das reale Bild und das virtuelle Bild einander schneiden, empfindet der Betrachter einen stereognostischen Sinn, das heißt, einen Sinn von Tiefe, in dem betrachteten Bild als einen Effekt der sich schneidenden Bildanzeige (siehe beispielsweise Patentreferenz 1).
Ferner wird, durch Ausbilden des Halbspiegels in einer konkaven Oberflächenform, wenn vom Betrachter gesehen, aufgrund eines Linseneffekts der konkaven Oberfläche ein virtuelles Bild in einem vergrößerten Zustand erkannt, und folglich kann die Größe der zweiten Anzeigeeinheit reduziert werden. Darüber hinaus ermöglicht das Ausbilden des Halbspiegels in der konkaven Oberfläche, von externem Licht wie Umgebungslicht reflektiertes Licht daran zu hindern, die Augen des Betrachters zu erreichen.
STAND DER TECHNIK
PATENTREFERENZ
Patentreferenz 1: Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2006-177920
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE DER ERFINDUNG
In Fällen, in denen der Halbspiegel in der konkaven Oberflächenform ausgebildet ist, verändert sich jedoch die Schnittposition des realen Bildes und des virtuellen Bildes, und die Neigung des virtuellen Bildes mit Bezug auf das reale Bild ändert sich entsprechend einer Veränderung in der Position der Augen des Betrachters, das heißt, einer Veränderung in der Position des Blickpunkts, und folglich gibt es Fälle, in denen der Betrachter den stereognostischen Sinn als den Effekt der überschneidenden Bildanzeige nicht angemessen empfinden kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die getätigt wurde, um das vorstehend beschriebene Problem mit der konventionellen Technologie zu lösen, ist es, eine Bildanzeigevorrichtung bereitzustellen, die den Betrachter den stereognostischen Sinn angemessen empfinden lässt, selbst wenn sich die Position des Blickpunkts des Betrachters verändert.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE
Eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Panel in einer gewölbten Oberflächenform, das einfallendes Licht hindurchlässt und reflektiert, eine erste Anzeigeeinheit, die basierend auf ersten Bilddaten ein erstes Bild anzeigt, das durch das Panel eine vorbestimmte Position erreicht, eine zweite Anzeigeeinheit, die basierend auf zweiten Bilddaten ein zweites Bild anzeigt, das von dem Panel reflektiert wird und die vorbestimmte Position erreicht, eine Positionsinformationserfassungseinheit, die Positionsinformationen, die eine Position eines tatsächlichen Blickpunkts eines das erste Bild und das zweite Bild betrachtenden Betrachters angeben, erfasst, und eine Bildverarbeitungseinheit, die basierend auf den Positionsinformationen einen Skalierungsfaktor der zweiten Bilddaten für jede Abtastlinie bestimmt und unter Verwendung des Skalierungsfaktors für jede Abtastlinie auf den zweiten Bilddaten, die in die zweite Anzeigeeinheit einzugeben sind, einen Skalierungsprozess ausführt.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Betrachter den stereognostischen Sinn angemessen empfinden, selbst wenn sich die Position des Blickpunkts des Betrachters verändert.
Figurenliste

1 ist eine graphische Darstellung, die die Konfiguration einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
2 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur eines optischen Systems der Bildanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform und einer virtuellen Bildoberfläche schematisch zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten eines Hauptteils einer Bildverarbeitungseinheit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur des optischen Systems der Bildanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, der virtuellen Bildoberfläche und einer realen Bildoberfläche schematisch zeigt.
5 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Berechnungsverfahrens eines Skalierungsfaktors (Verkleinerungsverhältnis) für jede Abtastlinie in der Bildverarbeitungseinheit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Berechnungsverfahrens eines Skalierungsfaktors (Vergrößerungsverhältnis) für jede Abtastlinie in der Bildverarbeitungseinheit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel eines ersten Bildes und eines zweiten Bildes, angezeigt von der Bildanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, zeigt.
8 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des zweiten Bildes, das keinem Skalierungsprozess für jede Abtastlinie unterzogen wurde (d. h., ein zweites Bild als ein vergleichendes Beispiel) zeigt, angezeigt auf einer zweiten Anzeigeeinheit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
9 ist eine graphische Darstellung, die ein virtuelles Bild auf der virtuellen Bildoberfläche zeigt, das visuell von einem Betrachter erkannt wurde, wenn das gezeigte zweite Bild (d. h., das zweite Bild als das vergleichende Beispiel) angezeigt auf der zweiten Anzeigeeinheit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform angezeigt wird.
10 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des zweiten Bildes, nachdem es einem Skalierungsprozess für jede Abtastlinie unterzogen wurde (d. h., ein Beispiel des zweiten Bildes in der ersten Ausführungsform) zeigt, angezeigt auf der zweiten Anzeigeeinheit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
11 ist eine graphische Darstellung, die das visuell von dem Betrachter erkannte virtuelle Bild zeigt, wenn das in 10 gezeigte zweite Bild (d. h., das zweite Bild in der ersten Ausführungsform) auf der zweiten Anzeigeeinheit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform angezeigt wird.
12 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten eines Hauptteils einer Bildverarbeitungseinheit einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine vertikale Schnittansicht, die ein Beispiel eines Berechnungsverfahrens des Skalierungsfaktors (namentlich ein Beispiel eines Falls, in dem sich ein Blickpunkt auf einer hohen Position befindet) in einer Bildverarbeitungseinheit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
14 ist eine vertikale Schnittansicht, die ein Beispiel des Berechnungsverfahrens des Skalierungsfaktors (namentlich ein Beispiel eines Falls, in dem sich der Blickpunkt auf einer niedrigen Position befindet) in der Bildverarbeitungseinheit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
15 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des ersten Bildes, nachdem es dem Skalierungsprozess unterzogen wurde (namentlich ein Beispiel des Falls von 13) zeigt, angezeigt auf einer ersten Anzeigeeinheit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
16 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des ersten Bildes, nachdem es dem Skalierungsprozess unterzogen wurde (namentlich ein Beispiel des Falls von 14) zeigt, angezeigt auf der ersten Anzeigeeinheit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
17 ist eine graphische Darstellung, die die Konfiguration einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
18 ist eine graphische Darstellung, die ein visuell von dem Betrachter erkanntes virtuelles Bild zeigt, wenn das in 8 gezeigte zweite Bild (d. h., das zweite Bild als das vergleichende Beispiel) auf der zweiten Anzeigeeinheit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform angezeigt wird.
19 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des zweiten Bildes, nachdem es einem Skalierungsprozess für jede Abtastlinie unterzogen wurde (d. h., ein Beispiel des zweiten Bildes in der dritten Ausführungsform) zeigt, angezeigt auf der zweiten Anzeigeeinheit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
20 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten eines Hauptteils einer Bildverarbeitungseinheit einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
21 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des realen Bildes und des virtuellen Bildes, gesehen von dem Betrachter (namentlich ein Beispiel eines Falls, in dem eine Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs niedrig ist) in der Bildanzeigevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
22 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des realen Bildes und des virtuellen Bildes, gesehen von dem Betrachter (namentlich ein Beispiel eines Falls, in dem die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs hoch ist) in der Bildanzeigevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
23 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Hardwarekonfiguration einer Bildverarbeitungseinheit einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Modifikation der ersten bis vierten Ausführungsform zeigt.

MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend wird eine Bildanzeigevorrichtung entsprechend den einzelnen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Ausführungsformen werden Beschreibungen von Beispielen gegeben, in denen die Bildanzeigevorrichtung an der Instrumententafel eines Fahrzeugs (z. B. eines Automobils) montiert ist. Die Bildanzeigevorrichtung gemäß den einzelnen Ausführungsformen ist jedoch auch für andere Zwecke als Fahrzeuge nutzbar. Die folgenden Ausführungsformen sind nur Beispiele, und innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung sind eine Vielzahl von Modifikationen möglich.
Falls erforderlich, sind in jeder Zeichnung Koordinatenachsen eines orthogonalen xyz-Koordinatensystems gezeigt. In jeder Zeichnung ist die z-Achse eine Koordinatenachse, die im Wesentlichen parallel zur Sichtlinie eines Betrachters ist. Eine +z-Achsen-Richtung ist eine Richtung, die vom Blickpunkt des Betrachters in Richtung der Bildanzeigevorrichtung verläuft. Die x-Achse ist eine Koordinatenachse senkrecht zur z-Achse und in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung. Eine x-Achsen-Richtung korrespondiert mit einer Richtung horizontaler Abtastlinien eines ersten Bildes und eines zweiten Bildes. Die y-Achse ist eine Koordinatenachse senkrecht zur z-Achse und zur x-Achse und in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung. Eine +y-Achsen-Richtung ist eine vertikale Aufwärtsrichtung.
Erste Ausführungsform
Konfiguration
1 ist eine graphische Darstellung, die die Konfiguration einer Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. 1 zeigt die Struktur eines optischen Systems der Bildanzeigevorrichtung 100, betrachtet von schräg oben, wobei ein Betrachter 80 ein Bild in einer Richtung einer Sichtlinie 82 betrachtet, und einer Bildverarbeitungseinheit 150. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform eine erste Anzeigeeinheit 10 mit einer Anzeigeregion 10a zum Anzeigen des ersten Bildes, eine zweite Anzeigeeinheit 20 mit einer Anzeigeregion 20a zum Anzeigen des zweiten Bildes, ein Panel 30, das ein lichtdurchlässiges, reflektierendes Panel ist, eine Positionsinformationserfassungseinheit 40, die Positionsinformationen zu einem Blickpunkt 81 als Position der Augen des Betrachters 80 erfasst, und die Bildverarbeitungseinheit 150, die der ersten Anzeigeeinheit 10 bzw. der zweiten Anzeigeeinheit 20 erste Bilddaten A11 und zweite Bilddaten A21 bereitstellt.
2 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur der in 1 gezeigten Bildanzeigevorrichtung 100 und einer virtuellen Bildoberfläche 21 schematisch zeigt. 2 zeigt eine vertikale Schnittstruktur der in 1 gezeigten Bildanzeigevorrichtung 100, geschnitten durch eine Ebene parallel zu einer yz-Ebene. 2 veranschaulicht eine Situation, in welcher das auf der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20 angezeigte Bild als Bildlicht auf das Panel 30 projiziert wird und das projizierte Bildlicht von dem Panel 30 reflektiert wird und sich in Richtung des Blickpunkts 81 des Betrachters 80 bewegt.
Das Panel 30 ist ein plattenähnliches optisches Element in einer gewölbten Oberflächenform, die einfallendes Licht hindurchlässt und das einfallende Licht reflektiert. Mit anderen Worten, das Panel 30 ist ein optisches Element mit einer Eigenschaft des Teilens des einfallenden Lichts in übertragenes Licht und reflektiertes Licht. Das Panel 30 ist beispielsweise ein Halbspiegel. Der Halbspiegel ist ein optisches Element, welches das einfallende Licht in übertragenes Licht und reflektiertes Licht teilt, die in ihrer Intensität einander im Wesentlichen gleichen. Die Intensität des übertragenen Lichts und die Intensität des reflektierten Lichts des Halbspiegels können sich jedoch voneinander unterscheiden. Das Panel 30 kann mit einem lichtdurchlässigen Material ausgebildet sein, das verursacht, dass die Intensität des übertragenen Lichts höher als die Intensität des reflektierten Lichts ist, beispielsweise eine Glasplatte oder eine Acrylplatte. In Fällen, in denen die erste Anzeigeeinheit 10 und die zweite Anzeigeeinheit 20 Vorrichtungen sind, die als das Bildlicht linear polarisiertes Licht emittieren, wie eine Flüssigkristallanzeige, kann das Panel 30 ein optisches Element sein, das mit einem reflektierenden polarisierenden Film versehen ist, der nur eine Lichtkomponente mit einer besonderen Polarisationsrichtung hindurchlässt. In diesem Fall ist es möglich, das von der ersten Anzeigeeinheit 10 emittierte Bildlicht den Betrachter 80 mit einer hohen Effizienz durch das Panel 30 erreichen zu lassen und das von der zweiten Anzeigeeinheit 20 emittierte Licht von dem Panel 30 reflektieren und den Betrachter 80 mit hoher Effizienz erreichen zu lassen.
In dem Beispiel von 1 ist das Panel 30 in einer konkaven Oberflächenform, wenn vom Blickpunkt 81 des Betrachters 80 betrachtet. Im Beispiel von 1 ist ein Querschnitt des Panels 30, der das Panel 30 in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene, umfassend die vom Blickpunkt 81 in Richtung des Panels 30 verlaufende Sichtlinie 82, das heißt, einer im Wesentlichen zu einer xz-Ebene parallelen Ebene, schneidet, in einer geraden Form. Ferner ist ein Querschnitt des Panels 30, der das Panel 30 in einer im Wesentlichen vertikalen Ebene, umfassend die Sichtlinie 82, das heißt, einer zu einer yz-Ebene parallelen Ebene, schneidet, in einer bogenähnlichen Form. In dem Beispiel von 1 ist das Panel 30 in einer gewölbten Oberflächenform mit einer leichten Neigung in einem Winkel nahe einer horizontalen Ebene (d. h., xz-Ebene) in einem Teil dicht zum oberen Ende und einer steilen Neigung in einem Winkel dicht zu einer vertikalen Ebene (d. h., xy-Ebene) in einem Teil dicht zum unteren Ende.
Die Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist eine Vorrichtung, die beispielsweise an der Instrumententafel eines Fahrzeugs montiert ist. In diesem Fall ist der Betrachter 80 der Fahrer des Fahrzeugs. Folglich gibt es Fälle, in denen der Fahrer 80 das von der Bildanzeigevorrichtung 100 angezeigte Bild in einer Umgebung mit der Existenz von externem Licht, das von der Sonne abgegeben wurde, einer illuminierenden Lichtquelle eines anderen Fahrzeugs oder von Ähnlichem in einer Position oberhalb der Bildanzeigevorrichtung 100 sieht, das heißt, relativ zum oberen Ende der ersten Anzeigeeinheit 10 in der +y-Achsen-Richtung, und in einer Position hinter der ersten Anzeigeeinheit 10, das heißt, relativ zur ersten Anzeigeeinheit 10 in der +z-Achsen-Richtung. Ein Konfigurieren des Panels 30 so, dass der Teil dicht am oberen Ende des Panels 30 eine leichte Neigung dicht zur horizontalen Ebene aufweist, ermöglicht es, das vom Panel 30 reflektierte externe Licht in Richtung einer Position unterhalb der Position der Augen des Betrachters 80 zu richten. Dementsprechend dringt das visuell ermüdende externe Licht kaum in die Augen des Betrachters 80 ein.
Die erste Anzeigeeinheit 10 ist bei Betrachtung vom Betrachter 80 in einer Position hinter dem Panel 30 angeordnet, das heißt, relativ zum Panel 30 in der +z-Achsen-Richtung. Es ist gewünscht, dass die erste Anzeigeeinheit 10 so angeordnet ist, dass die Anzeigeregion 10a im Wesentlichen vertikal zur Sichtlinie 82 des Betrachters 80 ist, das heißt, im Wesentlichen parallel zur xy-Ebene.
Die erste Anzeigeeinheit 10 zeigt das erste Bild basierend auf den von der Bildverarbeitungseinheit 150 gelieferten ersten Bilddaten A11 auf der Anzeigeregion 10a an. Die ersten Bilddaten A11 sind beispielsweise Bilddaten, die durch Ausführen eines Skalierungsprozesses von eingegebenen Bilddaten A10 erhalten wurden. Der Skalierungsprozess umfasst einen Vergrößerungsprozess und einen Verkleinerungsprozess. Der Skalierungsprozess kann einen Skalierungsprozess in einer vertikalen Abtastrichtung und einen Skalierungsprozess in einer horizontalen Abtastrichtung umfassen. Der Skalierungsprozess muss kein Skalierungsprozess für jede Abtastlinie sein, der durch Bestimmen des Skalierungsfaktors für jede Abtastlinie ausgeführt wird. Der Skalierungsprozess umfasst ein Vergrößerungsverhältnis und ein Verkleinerungsverhältnis. Der Skalierungsprozess kann jedoch auch ein Skalierungsprozess für jede Abtastlinie sein. Das erste auf der Anzeigeregion 10a der ersten Anzeigeeinheit 10 angezeigte Bild erreicht durch das Panel 30 eine vorbestimmte Position. Die vorbestimmte Position ist beispielsweise eine Position in einem Bereich, in dem vermutet wird, dass der Blickpunkt 81 des Betrachters 80 möglicherweise existiert. Der Betrachter 80 sieht das erste auf der Anzeigeregion 10a der ersten Anzeigeeinheit 10 angezeigte Bild durch das Panel 30.
Die zweite Anzeigeeinheit 20 zeigt das zweite Bild basierend auf den von der Bildverarbeitungseinheit 150 gelieferten ersten Bilddaten A21 auf der Anzeigeregion 20a an. Die zweiten Bilddaten A21 sind Bilddaten, die durch Ausführen eines Skalierungsprozesses für jede Abtastlinie auf eingegebenen Bilddaten A20 erhalten wurden. Im Beispiel von 1 sind die zweiten Bilddaten A21 Bilddaten, die durch Ausführen eines Skalierungsprozesses für jede horizontale Abtastlinie auf den eingegebenen Bilddaten A20 erhalten wurden. Die zweiten Bilddaten A21 können jedoch auch Bilddaten sein, die durch Ausführen sowohl des Skalierungsprozesses für jede horizontale Abtastlinie als auch eines Skalierungsprozesses in der vertikalen Abtastrichtung auf den eingegebenen Bilddaten A20 erhalten wurden.
Das zweite Bild, basierend auf den zweiten Bilddaten A21, wird auf das Panel 30 projiziert, vom Panel 30 reflektiert, und erreicht eine vorbestimmte Position. Die vorbestimmte Position ist beispielsweise eine Position in dem Bereich, in dem vermutet wird, dass der Blickpunkt 81 möglicherweise existiert, welche die gleiche Position wie die Position in dem Bereich ist, den das erste Bild vermutlich erreicht. Der Betrachter 80 sieht das auf der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20 angezeigte zweite Bild als ein virtuelles Bild 21a, das auf der virtuellen Bildoberfläche 21 in einer weiter als das Panel 30 entfernten Position existiert. Die zweite Anzeigeeinheit 20 befindet sich unter dem Panel 30 (befindlich in einer Position in der -y-Achsen-Richtung relativ zum Panel 30) und ist mit ihrer Anzeigeregion 20a so angeordnet, dass diese nach oben oder schräg nach oben weist, um dem Panel 30 zugewandt zu sein, sodass das Bildlicht, basierend auf dem auf der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20 angezeigten zweiten Bild, von dem Panel 30 reflektiert wird und sich in Richtung des Betrachters 80 bewegt.
Die erste Anzeigeeinheit 10 ist eine Anzeigevorrichtung, die das erste Bild auf der Anzeigeregion 10a anzeigt und dabei Bildlicht von der Anzeigeregion 10a emittiert. Die zweite Anzeigeeinheit 20 ist eine Anzeigevorrichtung, die das zweite Bild auf der Anzeigeregion 20a anzeigt und dabei Bildlicht von der Anzeigeregion 20a emittiert. Jede von der ersten Anzeigeeinheit 10 und der zweiten Anzeigeeinheit 20 ist beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige, die ein durchlässiges Flüssigkristallpanel und eine Hintergrundbeleuchtung in Form einer lichtemittierenden Diode (LED) aufweist. Jede von der ersten Anzeigeeinheit 10 und der zweiten Anzeigeeinheit 20 kann auch eine Anzeigevorrichtung des selbstleuchtenden Typs sein, beispielsweise eine Plasmaemissionsanzeige, eine organische Elektrolumineszenzanzeige (EL-Anzeige) oder eine LED-Anzeige mit einer Vielzahl von LEDs, angeordnet in der vertikalen Abtastrichtung und in der horizontalen Abtastrichtung. Ferner kann die erste Anzeigeeinheit 10 auch eine projektive Anzeigevorrichtung sein, bestehend aus einem Bildschirm, der in die Position eingestellt ist, in der die erste Anzeigeeinheit 10 in 1 und 2 gezeigt ist, und einem Projektor, der mittels Projektionslicht ein Bild auf den Bildschirm projiziert. In diesem Fall durchläuft das von dem Projektor emittierte Projektionslicht eine unregelmäßige Reflexion auf dem Bildschirm und gestattet dem ersten Bild, das sich vom Bildschirm in Richtung des Betrachters 80 bewegt, den Betrachter 80 zu erreichen.
Ferner wird das von der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20 emittierte Bildlicht vom Panel 30 reflektiert und bewegt sich in Richtung des Betrachters 80. Folglich kann die Luminanz des von dem Betrachter 80 als auf der virtuellen Bildoberfläche 21 existent erkannten virtuellen Bildes 21a durch Versehen der Flüssigkristallanzeige, welche die zweite Anzeigeeinheit 20 bildet, mit einer Prismentafel zum Steuern von Lichtverteilungseigenschaften erhöht werden. Die Prismentafel ist ein optisches Element mit einer Prismenoberfläche, auf der eine Vielzahl sehr kleiner Einheitsprismen angeordnet sind.
Die virtuelle Bildoberfläche 21 ist eine virtuelle Oberfläche, auf welcher der Betrachter 80 die Existenz des virtuellen Bildes 21a dadurch erkennt, dass das Bildlicht von der zweiten Anzeigeeinheit 20 emittiert wird, vom Panel 30 reflektiert wird und die Augen des Betrachters 80 erreicht. In der ersten Ausführungsform ist das Panel 30 in der gewölbten Oberflächenform, und folglich ist das vom Benutzer 80 auf der virtuellen Bildoberfläche 21 erkannte virtuelle Bild 21a in der vertikalen Richtung gedehnt, das heißt, in der vertikalen Richtung vergrößert, wenn vom Betrachter 80 gesehen. Da das virtuelle Bild 21a ausgebildet wird durch Nutzung einer reflektierenden Oberfläche des Panels 30, konvergiert von jedem sich in der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20 ausbildenden Pixel emittiertes diffundiertes Licht nicht an einem Punkt. Namentlich das von jedem sich in der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20 ausbildenden Pixel emittierte diffundierte Licht wird in der vertikalen Richtung ausgedehnt, das heißt, in der vertikalen Richtung vergrößert. Da das Panel 30 ferner in der gewölbten Oberflächenform ist, variiert das Vergrößerungsverhältnis des gedehnten diffundierten Lichts in Abhängigkeit von der Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80, und das Erscheinungsbild des virtuellen Bildes 21a auf der virtuellen Bildoberfläche 21 verändert sich mit einer Veränderung in der Position des Blickpunkts 81.
Die Positionsinformationserfassungseinheit 40 erfasst Positionsinformationen, welche die Position des tatsächlichen Blickpunkts 81 des Betrachters 80, der das Bild betrachtet, angeben. Die Positionsinformationserfassungseinheit 40 kann beispielsweise eine Kamera als eine Bilderfassungsvorrichtung umfassen, die das Gesicht des Betrachters 80 fotografiert, und eine Analyseeinheit, die die Positionen der Augen auf der Grundlage der von der Kamerafotografie erfassten Gesichtsbilddaten erkennt. Mit anderen Worten, die Positionsinformationserfassungseinheit 40 kann eine Sensorvorrichtung umfassen, die Positionsinformationen zum Blickpunkt 81 des Betrachters 80 erkennt, und eine Analyseeinheit, die die Positionsinformationen basierend auf der Ausgabe der Sensorvorrichtung erfasst. Während diese Analyseeinheit in der Positionsinformationserfassungseinheit 40 bereitgestellt sein kann, kann die Analyseeinheit auch in der Bildverarbeitungseinheit 150 bereitgestellt sein. Die Bildverarbeitungseinheit 150 kann ein Computer sein. Die Positionsinformationserfassungseinheit 40 ist nicht speziell begrenzt, sofern sie ein Mittel ist, das in der Lage ist, Positionsinformationen zu erfassen, die die Position des tatsächlichen Blickpunkts 81 des Betrachters 80 angeben. Beispielsweise kann die Positionsinformationserfassungseinheit 40 eine Vorrichtung sein, die die Position des Blickpunkts 81 erkennt, indem sie Infrarotstrahlen auf den Betrachter 80 anwendet und vom Betrachter 80 reflektiertes Licht misst und analysiert.
Die Bildverarbeitungseinheit 150 bestimmt den Skalierungsfaktor der zweiten Bilddaten für jede Abtastlinie basierend auf den Positionsinformationen, die die Position des tatsächlichen Blickpunkts 81 des Betrachters 80 angeben, führt den Skalierungsprozess für jede Abtastlinie auf den Bilddaten A20, die unter Verwendung des Skalierungsfaktors in die zweite Anzeigeeinheit 20 einzugeben sind, aus, und gibt nach dem Durchlaufen des Skalierungsprozesses für jede Abtastlinie die zweiten Bilddaten A21 aus. Die Bildverarbeitungseinheit 150 kann auch die ersten Bilddaten A11 durch Bestimmen des Skalierungsfaktors der Bilddaten A10, basierend auf den Positionsinformationen B1, die die Position des tatsächlichen Blickpunkts 81 des Betrachters 80 angeben, und Ausführen des Skalierungsprozesses auf die Bilddaten A10 gemäß dem bestimmten Skalierungsfaktor durch Anwendung des Skalierungsfaktors ausgeben. Da die erste Anzeigeeinheit 10 eine flache Oberfläche aufweist, muss der Skalierungsprozess zum Berechnen der ersten Bilddaten A11 kein Skalierungsprozess für jede Abtastlinie sein. Der Skalierungsprozess zum Berechnen der ersten Bilddaten A11 kann jedoch auch als ein Skalierungsprozess für jede Abtastlinie ausgeführt werden, ähnlich dem Prozess zum Berechnen der zweiten Bilddaten S12.
Die Bildverarbeitungseinheit 150 in 1 verändert die zweiten Bilddaten A21, die in die zweite Anzeigeeinheit 20 einzugeben sind, entsprechend den Positionsinformationen B1 zum Blickpunkt 81, erhalten von der Positionsinformationserfassungseinheit 40. Die Bildverarbeitungseinheit 150 generiert die zweiten Bilddaten A21 durch Ausführen des Skalierungsprozesses für jede Abtastlinie auf den eingegebenen Bilddaten A10, sodass der Betrachter 80 erkennt, dass sich die Position und die Neigung der virtuellen Bildoberfläche 21 im dreidimensionalen Raum auch dann nicht verändert, wenn sich die Position des Blickpunkt 81 verändert.
3 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten eines Hauptteils der Bildverarbeitungseinheit 150 der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Bildverarbeitungseinheit 150 eine Skalierungsverarbeitungseinheit 151, die in der Lage ist, den Skalierungsprozess, d. h., einen Vergrößerungs- oder Verkleinerungsprozess, für jede Abtastlinie auf den eingegebenen Daten A20 auszuführen, eine Skalierungsfaktorberechnungseinheit 152, die den Skalierungsfaktor, d. h., das Vergrößerungs- oder das Verkleinerungsverhältnis, bestimmt, das für den Skalierungsprozess verwendet wird, und eine Speichereinheit 153, die Referenzinformationen speichert, die für die Bestimmung des Skalierungsfaktors zu verwenden sind, wie eine Parametertabelle 154. Die Bildverarbeitungseinheit 150 empfängt die Bilddaten A20, die das von der zweiten Anzeigeeinheit 20 anzuzeigende zweite Bild repräsentieren, und die Positionsinformationen B1 zum Blickpunkt 81, erhalten von der Positionsinformationserfassungseinheit 40 zum Erfassen der Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80, und stellt der zweiten Anzeigeeinheit 20 die zweiten Bilddaten A21 nach dem Durchlaufen des Skalierungsprozesses für jede Abtastlinie bereit. Die Skalierungsfaktorberechnungseinheit 152 der Bildverarbeitungseinheit 150 berechnet den Skalierungsfaktor für jede Abtastlinie basierend auf den Positionsinformationen zum Blickpunkt 81 und Informationen in der Parametertabelle 154, die in der Speichereinheit 153 gespeichert ist. In der ersten Ausführungsform bedeutet der Ausdruck „für jede Abtastlinie“ beispielsweise „für jede horizontale Abtastlinie, umfassend eine Vielzahl von Pixeln“. Der Ausdruck „für jede Abtastlinie“ kann auch in der Bedeutung „für jede vertikale Abtastlinie, umfassend eine Vielzahl von Pixeln“ verwendet werden, und es ist auch möglich, den Skalierungsprozess für jede horizontale Abtastlinie und für jede vertikale Abtastlinie auszuführen. Die Skalierungsverarbeitungseinheit 151 empfängt den Skalierungsfaktor für jede von der Skalierungsfaktorberechnungseinheit 152 bestimmte Abtastlinie, führt für jede Abtastlinie auf den eingegebenen Bilddaten A20 den Skalierungsprozess aus und gibt die zweiten Bilddaten A21 nach dem Durchlaufen des Skalierungsprozesses für jede Abtastlinie aus.
Die in der Speichereinheit 153 gespeicherte Parametertabelle 154 ist beispielsweise eine Datentabelle, die Konstanten speichert, die in einer von der Skalierungsfaktorberechnungseinheit 152 verwendeten Berechnungsformel notwendig sind. Die als die Parametertabelle 154 gespeicherten Daten umfassen beispielsweise Projektionspositionsinformationen zu einem Projektionsbild (d. h., dem zweiten Bild, das auf der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20 angezeigt wird), was den Betrachter 80 das virtuelle Bild auf der virtuellen Bildoberfläche 21 in einer gewünschten Position im dreidimensionalen Raum erkennen lässt, in Bezug auf jede Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80. Diese Projektionspositionsinformationen können beispielsweise Informationen zu einer dreidimensionalen Ebene umfassen, repräsentiert durch eine lineare Funktion im dreidimensionalen Raum und eine Grenzbedingung, genutzt zum Ausschneiden einer Ebene, die durch die Informationen zur dreidimensionalen Ebene repräsentiert wird. Die Projektionspositionsinformationen können auch ein Datensatz sein, der dreidimensionale Positionsinformationen zu jedem Einheitspixel eines beabsichtigten Bildes auf einer Projektionsebene, beispielsweise, umfasst. Jedes Einheitspixel ist eine Gruppe von Pixeln, die in jeder Region enthalten sind, wenn das Bild in Regionen aufgeteilt wird, die in vorbestimmten Pluralzahlen von Reihen und Spalten angeordnet sind.
Ferner kann die Parametertabelle 154 dreidimensionale Positionsinformationen über das Panel 30 enthalten. Zu den dreidimensionalen Positionsinformationen über das Panel 30 können beispielsweise eine Funktion, die eine dreidimensionale gewölbte Oberfläche repräsentiert, wie eine Exponentialfunktion, oder eine dreidimensionale Funktion, die die gewölbte Oberfläche des Panels 30 repräsentiert, und Koordinaten des Panels 30 gehören. Ferner kann die Parametertabelle 154 beispielsweise Koordinateninformationen umfassen, die eine Vielzahl von Vielecken repräsentieren, die für das Herstellen einer Annäherung der gewölbten Oberfläche des Panels 30 durch Verwendung einer Kombination einer Vielzahl von Vielecken verwendet werden, die jeweils drei Einheitskoordinatenpunkte verbinden, die durch die Koordinatenachsen des dreidimensionalen Raums repräsentiert werden.
Betrieb
4 ist eine vertikale Schnittansicht, die die Struktur des optischen Systems der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform, der virtuellen Bildoberfläche 21 und einer realen Bildoberfläche 11 schematisch zeigt.
Wie in 4 gezeigt, kann in der ersten Ausführungsform der Betrachter 80, der das auf der Anzeigeregion 10a der ersten Anzeigeeinheit 10 angezeigte erste Bild sieht (z. B. ein Bild unter Verwendung des in 11 gezeigten Gesetzes der Perspektive, das später erläutert wird), das auf der Anzeigeregion 10a der ersten Anzeigeeinheit 10 angezeigte Bild als ein reales Bild 11a erkennen, das auf der realen Bildoberfläche 11 existiert, die in Bezug auf die Anzeigeregion 10a geneigt ist. In der ersten Ausführungsform ist das auf der Anzeigeregion 10a der ersten Anzeigeeinheit 10 angezeigte erste Bild so eingerichtet, dass sich die reale Bildoberfläche 11 mit der Anzeigeregion 10a in einem Winkel von etwa 45 Grad in einer Position im Wesentlichen in der Mitte der Anzeigeregion 10a der ersten Anzeigeeinheit 10 in der vertikalen Richtung als Schnittposition überschneidet. Durch Einstellen des auf der Anzeigeregion 10a der ersten Anzeigeeinheit 10 angezeigten ersten Bildes ist es möglich, die Schnittposition der realen Bildoberfläche 11 und der Anzeigeregion 10a, den Schnittwinkel zwischen der realen Bildoberfläche 11 und der Anzeigeregion 10a sowie die Anzeigegröße des realen Bildes 11a willkürlich festzulegen. In der ersten Ausführungsform existiert die virtuelle Bildoberfläche 21 vor und hinter der realen Bildoberfläche 11, wenn von dem Blickpunkt 81 des Betrachters 80 betrachtet, das heißt, so, dass sie sich mit der realen Bildoberfläche 11 überschneidet. Ein Verfahren zum Verändern der Schnittposition der realen Bildoberfläche 11, des Schnittwinkels und der Anzeigegröße wird in einer zweiten Ausführungsform erläutert, die später beschrieben wird.
Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur Berechnung des Vertikalrichtungs-Skalierungsfaktors des zweiten Bildes gegeben, das durch die zweite Anzeigeeinheit 20 projiziert wird, um das virtuelle Bild 21a auf der virtuellen Bildoberfläche 21 anzuzeigen. Die in die Bildverarbeitungseinheit 150 eingegebenen Bilddaten A20 sind Bildinformationen mit einer Auflösung, die an die Anzeigegröße auf der gewünschten realen Bildoberfläche 11 angepasst ist. Hier werden in Bezug auf jede horizontale Abtastlinie der eingegebenen Bilddaten A20 ein auf der realen Bildoberfläche 11 angeordneter Punkt und die Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80 durch eine gerade Linie miteinander verbunden. Beispielsweise in 4 ist die gerade Linie 82a als eine durchgehende Linie eine gerade Linie, die die Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80 und eine horizontale Abtastlinie am oberen Ende auf der realen Bildoberfläche 11 verbindet. Ferner ist die gerade Linie 82b als eine durchgehende Linie eine gerade Linie, die die Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80 und eine horizontale Abtastlinie am unteren Ende auf der realen Bildoberfläche 11 verbindet. Diese geraden Linien 82a und 82b wurden willkürlich festgelegt; Informationen zur Festlegung, die den Inhalt der Festlegungen angeben, sind in der Parametertabelle 154 der Speichereinheit 153 gespeichert. Die geraden Linien 82a und 82b können als lineare Funktionen im dreidimensionalen Raum berechnet werden, basierend auf Positionsinformationen auf der realen Bildoberfläche 11 und den Positionsinformationen des Blickpunkts 81 des Betrachters 80, erhalten von der Positionsinformationserfassungseinheit 40.
Nachfolgend wird eine Vertikalrichtungs-Anzeigeposition für jede horizontale Abtastlinie auf der virtuellen Bildoberfläche 21, damit die die virtuelle Bildoberfläche 21 bei Betrachtung durch den Betrachter 80 wie die reale Bildoberfläche 11 wahrnehmbar ist, ermittelt durch Verbinden der Schnittpunkte der virtuellen Bildoberfläche 21 und der geraden Linien 82a und 82b, die den Blickpunkt 81 des Betrachters 80 und die reale Bildoberfläche 11 verbinden. Hier ist die Vertikalrichtungs-Anzeigeposition jeder zu bestimmenden horizontalen Abtastlinie die Position des zweiten Bildes auf der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20, projiziert auf den Schnittpunkt mit der virtuellen Bildoberfläche 21, und folglich wird ein Schnittpunkt einer geraden Linie, erhalten durch Umkehren der geraden Linie 82a, 82b in eine in Bezug auf die Oberfläche des Panels 30 (d. h., die unterbrochene Linie 22a, 22b) und die Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20 symmetrische Position berechnet. Beispielsweise ist, im Hinblick auf die horizontale Abtastlinie am oberen Ende auf der realen Bildoberfläche 11, die sich mit der geraden Linie 82a in 4 überschneidet, der Schnittpunkt der unterbrochenen Linie 22a und der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20 die berechnete Position. Ähnlich ist, im Hinblick auf die horizontale Abtastlinie am unteren Ende auf der realen Bildoberfläche 11, die sich mit der geraden Linie 82b überschneidet, der Schnittpunkt der unterbrochenen Linie 22b und der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20 die berechnete Position. Die unterbrochenen Linien 22a und 22b können aus den dreidimensionalen Positionsinformationen zum Panel 30 berechnet werden, gespeichert in der Parametertabelle 154, und den linearen Funktionen, die die geraden Linien 82a und 82b repräsentieren. Die berechneten Positionskoordinaten jeder horizontalen Abtastlinie auf der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20 sind synonym mit einer Anzeigeposition der zweiten Bilddaten A21. Folglich kann der Skalierungsfaktor für die eingegebenen Bilddaten A20 in der vertikalen Richtung erhalten werden durch Transformieren der berechneten Positionskoordinaten jeder horizontalen Abtastlinie auf der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20 in zweidimensionale Koordinaten auf der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20.
Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur Berechnung des Skalierungsfaktors der horizontalen Richtung des durch die zweite Anzeigeeinheit 20 projizierten Bildes, um das virtuelle Bild 21a auf der virtuellen Bildoberfläche 21 anzuzeigen, gegeben. Eine Anzeigeregion als ein Erkennungsobjekt wird vom Betrachter 80 gemäß dem Gesetz der direkten Perspektive in einem stärker vergrößerten Zustand erkannt, wenn sich die Anzeigeregion näher befindet, und in einem stärker verkleinerten Zustand, wenn sich die Anzeigeregion weiter entfernt befindet. Folglich kann der Skalierungsfaktor in der horizontalen Richtung für jede horizontale Abtastlinie in der ersten Ausführungsform dadurch berechnet werden, dass die Differenz zwischen der virtuellen Bildoberfläche 21 und der realen Bildoberfläche 11 in der wie vom Betrachter 80 gesehenen Entfernung, das heißt, in der Position in der z-Achsen-Richtung, berücksichtigt wird.
5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Berechnungsverfahrens des Skalierungsfaktors (Verkleinerungsverhältnis) für jede Abtastlinie in der Bildverarbeitungseinheit 150 der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In dem Beispiel von 5 ist die reale Bildoberfläche 11 bei Betrachtung vom Blickpunkt 81 des Betrachters 80 weiter entfernt als die virtuelle Bildoberfläche 21, und folglich ist es notwendig, das virtuelle Bild in der horizontalen Richtung, namentlich in der x-Achsen-Richtung, zu verkleinern. Zum Berechnen des Verkleinerungsverhältnisses des Bildverkleinerung werden die Schnittpunkte der virtuellen Bildoberfläche 21 und der geraden Linien, die den Blickpunkt 81 des Betrachters 80 und das linke und rechte Ende der realen Bildoberfläche 11 verbinden, festgestellt, und eine Länge D2 zwischen den zwei Schnittpunkten wird ermittelt. Das Verhältnis zwischen der Länge D2 und einer Horizontalrichtungsgröße, basierend auf den eingegebenen Bilddaten A20, ist das zu ermittelnde Verkleinerungsverhältnis.
6 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Berechnungsverfahrens des Skalierungsfaktors (Vergrößerungsverhältnis) für jede Abtastlinie in der Bildverarbeitungseinheit 150 der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In dem Beispiel von 6 ist die reale Bildoberfläche 11 bei Betrachtung vom Blickpunkt 81 des Betrachters 80 näher gelegen als die virtuelle Bildoberfläche 21, und folglich ist es notwendig, das virtuelle Bild in der horizontalen Richtung, namentlich in der x-Achsen-Richtung, zu vergrößern. Um das Vergrößerungsverhältnis der Bildvergrößerung zu berechnen, werden gerade Linien, die den Blickpunkt 81 des Betrachters 80 an den linken und rechten Enden der realen Bildoberfläche 11 verbinden, verlängert, Schnittpunkte der virtuellen Bildoberfläche 21 und der verlängerten geraden Linien werden festgestellt, und eine Länge D4 zwischen den beiden Schnittpunkten wird ermittelt. Das Verhältnis zwischen der Länge D4 und der Horizontalrichtungsgröße, bezogen auf die eingegebenen Bilddaten A20, ist das zu ermittelnde Vergrößerungsverhältnis.
Die Größe D2 in der in 5 gezeigten horizontalen Richtung befindet sich in einem proportionalen Verhältnis mit Dia als dem Abstand zwischen der gewünschten realen Bildoberfläche 11 und der virtuellen Bildoberfläche 21. Ferner befindet sich die Größe D4 der in 6 gezeigten horizontalen Richtung in einem proportionalen Verhältnis mit D1b als dem Abstand zwischen der gewünschten realen Bildoberfläche 11 und der virtuellen Bildoberfläche 21. Ferner kann der Abstand zwischen der realen Bildoberfläche 11 und der virtuellen Bildoberfläche 21 berechnet werden aus den dreidimensionalen Positionsinformationen, die in der Berechnung des Skalierungsfaktors in der vertikalen Richtung ermittelt wurden. Folglich kann der Skalierungsfaktor in der horizontalen Richtung auch berechnet werden aus Parameterinformationen und den Positionsinformationen zum Blickpunkt 81, namentlich vom Abstand Dia in der Richtung der geraden Linie 82a, gezeigt in 4, und dem Abstand D1b in der Richtung der geraden Linie 82b, gezeigt in 4.
Die Skalierungsverarbeitungseinheit 151 in 3 führt den Skalierungsprozess an den eingegebenen Bilddaten A20 unter Verwendung des Skalierungsfaktors in der Abtastlinienrichtung für jede Abtastlinie aus, die durch die Skalierungsfaktorberechnungseinheit 152 ermittelt wurde. Beispielsweise werden in diesem Skalierungsprozess die Bilddaten A20 in einem Speicher verwahrt, die Bilddaten A20 werden in Bilddaten umgewandelt, nachdem sie in der vertikalen Richtung einer Skalierung gemäß dem Skalierungsfaktor unterzogen wurden, das heißt, einer Skalierung (z. B. Verkleinerung) des Intervalls der Abtastlinien, und der Skalierungsprozess für jede horizontale Abtastlinie wird ausgeführt unter Verwendung des Skalierungsfaktors in der horizontalen Abtastrichtung für jede horizontale Abtastlinie. Der Skalierungsprozess kann beispielsweise auch ausgeführt werden durch Halten von Daten aller Pixel der eingegebenen Bilddaten A20 in einer Speichereinheit (nicht gezeigt) und Multiplizieren der Daten aller Pixel durch eine projektive Transformationsmatrix in Bezug auf alle Pixel, die aus den Skalierungsfaktorinformationen berechnet werden können.
7 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des ersten Bildes und des zweiten Bildes, angezeigt von der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform, zeigt. 7 zeigt einen Fall, in dem die Bildanzeigevorrichtung 100 ein fahrzeuginternes Display ist, montiert an der Instrumententafel eines Fahrzeugs. Der Betrachter 80 ist beispielsweise der Fahrer des Fahrzeugs. 7 veranschaulicht einen Fall, in dem die Bildanzeigevorrichtung 100 in einem vorderen und zentralen Teil des Fahrzeugs angeordnet ist. Durch Verwendung des Panels 30 in der gewölbten Oberflächenform gemäß der ersten Ausführungsform kann die Bildanzeigevorrichtung 100 eine kompakte Gehäusegröße realisieren, die den Raum zum Anordnen von für das Fahrzeug notwendigen Funktionen nicht komprimiert. Ferner kann, dank des Panels 30 in der gewölbten Oberflächenform, externes Licht von der Front oder der Seite des Fahrzeugs daran gehindert werden, in Richtung des Fahrers als dem Betrachter 80 zu reflektieren.
Als ein Beispiel für Anzeigeinhalt in 7 zeigt die erste Anzeigeeinheit 10 als Benachrichtigungsinformationen auf einer Landkarte Informationen 111 zum aktuellen Standort, Entfernungsinformationen 112 im Zusammenhang mit der Entfernung zum Ziel und ein Symbol 113 an, das eine Richtung angibt. Das auf der zweiten Anzeigeeinheit 20 angezeigte virtuelle Bild umfasst ein Landkartenbild 121. Das Herstellen einer Überschneidung zwischen der realen Bildoberfläche 11 und der virtuellen Bildoberfläche 21 ermöglicht dem Betrachter 80, intuitiv den Sinn für Tiefe auf der Landkarte zu erfassen und ist insofern vorteilhaft, als dass es dadurch unwahrscheinlich wird, die Richtungsangabe auf der Landkarte falsch zu erkennen. Ferner hat das Herstellen einer Überschneidung zwischen der realen Bildoberfläche 11 und der virtuellen Bildoberfläche 21 den Vorteil, eine Differenz im Sinn für Geschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem auf der Landkarte angezeigten Inhalt zu eliminieren und erleichtert einen angemessenen Sinn für Entfernung.
8 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des zweiten Bildes, das keinem Skalierungsprozess für jede Abtastlinie unterzogen wurde (d. h., ein zweites Bild als ein vergleichendes Beispiel) zeigt, angezeigt auf der zweiten Anzeigeeinheit 20 der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. 9 ist eine graphische Darstellung, die das virtuelle Bild 21a auf der virtuellen Bildoberfläche 21, die visuell von dem Betrachter 80 erkannt wurde, wenn das in 8 gezeigte zweite Bild (d. h., das zweite Bild als das vergleichende Beispiel) auf der zweiten Anzeigeeinheit 20 der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der dritten Ausführungsform angezeigt wird, zeigt. Wenn beispielsweise die Bilddaten A20 der Landkarte, die nicht dem Skalierungsprozess für jede Abtastlinie unterzogen wurden, als die zweiten Bilddaten A21 in die zweite Anzeigeeinheit 20 eingegeben werden, wie in 8 gezeigt, hat das virtuelle Bild 21a der Landkarte, wenn betrachtet von der Position des Blickpunkts 81 des Fahrers als dem Betrachter 80, eine unnatürlich verzerrte Form, wie in 9 gezeigt. In dem Beispiel von 9 wird ein Bild in einer Position in der Nähe des oberen Endes der zweiten Anzeigeeinheit 20 in einem Zustand des Vergrößertseins in der horizontalen Abtastrichtung gezeigt. Das Vergrößerungsverhältnis der Vergrößerung variiert in Abhängigkeit von der Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80. Folglich erkennt der Betrachter 80 beispielsweise, wenn sich die Position des Blickpunkts 81 verändert, eine Landkarte visuell in einer Form, die sich von jener der in der 9 gezeigten Landkarte unterscheidet, als das virtuelle Bild 21a.
10 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des zweiten Bildes, nachdem es dem Skalierungsprozess für jede Abtastlinie unterzogen wurde (d. h., ein Beispiel des zweiten Bildes in der ersten Ausführungsform) zeigt, angezeigt auf der zweiten Anzeigeeinheit 20 der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. 11 ist eine graphische Darstellung, die das visuell von dem Betrachter 80 erkannte virtuelle Bild 21b zeigt, wenn das in 10 gezeigte zweite Bild (d. h., das zweite Bild in der ersten Ausführungsform) auf der zweiten Anzeigeeinheit 20 der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform angezeigt wird. Durch Transformieren des Landkartenbildes in 8 in die zweiten Bilddaten A21, wie jene in 10 gezeigten, durch Verarbeitung durch die Bildverarbeitungseinheit 150, kann das virtuelle Bild in der unnatürlich verzerrten Form, die wie in 9 gezeigt erschien, in einer geeigneten Form als ein virtuelles Bild 21b angezeigt werden, wie in 11 gezeigt. Der Betrachter 80 kann den Schnittwinkel und die Schnittposition des realen Bildes und des visuellen Bildes, ausgebildet auf der Grundlage des auf der Anzeigeregion 10a der ersten Anzeigeeinheit 10 angezeigten ersten Bildes und des auf der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20 angezeigten zweiten Bildes, visuell angemessen erkennen.
Wirkung
Wie vorstehend beschrieben, kann der Betrachter 80 mit der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform auch dann, wenn sich die Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80 verändert, den stereognostischen Sinn in dem realen Bild, basierend auf dem auf der ersten Anzeigeeinheit 10 angezeigten ersten Bild, und dem virtuellen Bild, basierend auf dem auf der zweiten Anzeigeeinheit 20 angezeigten zweiten Bild, angemessen empfinden.
Ferner kann, da das Panel 30 in der ersten Ausführungsform in einer konkaven Oberflächenform ist, wenn angesehen vom Betrachter 80, die zweite Anzeigeeinheit 20 verkleinert werden, und folglich kann die Bildanzeigevorrichtung 100 verkleinert werden.
Darüber hinaus hängt in konventionellen Bildanzeigevorrichtungen der vom Betrachter 80 empfundene visuelle stereognostische Sinn ausschließlich von einer Positionsbeziehung zwischen der ersten Anzeigeeinheit 10, der zweiten Anzeigeeinheit 20 und dem Panel 30 als dem Halbspiegel ab und ist ungeachtet des Inhalts des angezeigten Bildes konstant. Im Gegensatz dazu kann mit der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform die stereognostische Repräsentation variiert werden, und die Vielfalt der stereognostischen Repräsentation kann vergrößert werden.
Zweite Ausführungsform
12 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten eines Hauptteils einer Bildverarbeitungseinheit 250 einer Bildanzeigevorrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 12 gezeigt, umfasst die Bildverarbeitungseinheit 250 eine Skalierungsverarbeitungseinheit 251, die in der Lage ist, den Skalierungsprozess, d. h., den Vergrößerungs- oder Verkleinerungsprozess an den eingegebenen Bilddaten A10 auszuführen, und eine Skalierungsfaktorberechnungseinheit 252, die den Skalierungsfaktor, d. h. das für den Skalierungsprozess verwendete Vergrößerungs- oder das Verkleinerungsverhältnis, bestimmt. Die Bildverarbeitungseinheit 250 empfängt die Bilddaten A10, die das von der ersten Anzeigeeinheit 10 anzuzeigende erste Bild repräsentieren, und die Positionsinformationen B1 zum Blickpunkt 81, erhalten von der Positionsinformationserfassungseinheit 40 zum Erfassen der Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80, und stellt der ersten Anzeigeeinheit 10 die ersten Bilddaten A11 nach dem Durchlaufen des Skalierungsprozesses bereit. Die Skalierungsfaktorberechnungseinheit 252 der Bildverarbeitungseinheit 250 berechnet den Skalierungsfaktor auf der Grundlage der Positionsinformationen zum Blickpunkt 81. Die Skalierungsverarbeitungseinheit 251 empfängt den von der Skalierungsfaktorberechnungseinheit 252 bestimmten Skalierungsfaktor, führt zu den eingegebenen Bilddaten A10 den Skalierungsprozess aus und gibt die ersten Bilddaten A11 nach dem Durchlaufen des Skalierungsprozesses aus. Die Bildanzeigevorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform führt den Skalierungsprozess durch die Bildverarbeitungseinheit 250 an den in die erste Anzeigeeinheit 10 einzugebenden Bilddaten A10 zum Anzeigen des realen Bildes aus und wahrt dabei den durch die überschneidende reale Bildoberfläche 11 und die virtuelle Bildoberfläche 21 in einem konstanten Winkel ausgebildeten Schnittwinkel, selbst wenn sich die Position des Blickpunkt 81 verändert.
Obwohl in 12 nicht gezeigt, weist die Bildverarbeitungseinheit 250 der Bildanzeigevorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform ebenfalls die Konfiguration der Bildverarbeitungseinheit 150 in der ersten Ausführungsform auf. Folglich ist die Bildanzeigevorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform in der Lage, den Skalierungsprozess für jede Abtastlinie auf den Bilddaten A20 in der gleichen Weise wie die Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform auszuführen.
Da die reale Bildoberfläche 11, ausgebildet durch die erste Anzeigeeinheit 10, eine flache Oberfläche ist, ist es im Skalierungsprozess des ersten Bildes, ausgeführt durch die Bildverarbeitungseinheit 250, nicht notwendig, den Skalierungsfaktor für jede Abtastlinie zu berechnen, wie im Skalierungsprozess des zweiten Bildes. Der für den Skalierungsprozess des ersten Bildes verwendete Skalierungsfaktor kann jedoch auch für jede Abtastlinie berechnet werden, ähnlich dem Skalierungsfaktor im Skalierungsprozess des zweiten Bildes.
13 ist eine vertikale Schnittansicht, die ein Beispiel eines Berechnungsverfahrens des Skalierungsfaktors (namentlich ein Beispiel eines Falls, in dem sich ein Blickpunkt 81 auf einer hohen Position befindet) in der Bildverarbeitungseinheit 250 der Bildanzeigevorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 14 ist eine vertikale Schnittansicht, die ein Beispiel des Berechnungsverfahrens des Skalierungsfaktors (namentlich ein Beispiel eines Falls, in dem sich der Blickpunkt auf einer niedrigen Position befindet) in der Bildverarbeitungseinheit 250 der Bildanzeigevorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
Die Bildverarbeitungseinheit 250 generiert die ersten Bilddaten A11 durch Verarbeiten der Bilddaten A10 so, dass der Schnittwinkel zwischen der realen Bildoberfläche 11 und der virtuellen Bildoberfläche 21 in einem gewünschten Winkel gehalten wird. Wenn beispielsweise die Neigung der realen Bildoberfläche 11 verändert wird, erkennt der Betrachter 80 das Bild in einer Region in 13 außerhalb (namentlich oberhalb) der geraden Linie 83a, die den Blickpunkt 81 und das obere Ende der realen Bildoberfläche 11 verbindet, und einer Region außerhalb (namentlich unterhalb) der geraden Linie 83b, die den Blickpunkt 81 und das untere Ende der realen Bildoberfläche 11 verbindet, die in der Anzeigeregion 10a der ersten Anzeigeeinheit 10 enthalten sind, visuell nicht. Gleichermaßen erkannt der Betrachter 80, wenn beispielsweise die Neigung der realen Bildoberfläche 11 verändert wird, das Bild in einer Region in 14 außerhalb (namentlich oberhalb) der geraden Linie 84a, die den Blickpunkt 81 und das obere Ende der realen Bildoberfläche 11 verbindet, und einer Region außerhalb (namentlich unterhalb) der geraden Linie 84b, die den Blickpunkt 81 und das untere Ende der realen Bildoberfläche 11 verbindet, die in der Anzeigeregion 10a der ersten Anzeigeeinheit 10 enthalten sind, visuell nicht.
Ferner ist in der zweiten Ausführungsform, da die erste Anzeigeeinheit 10 eine flache Oberfläche aufweist, die gewünschte reale Bildoberfläche 11 ebenfalls als eine flache Oberfläche ausgebildet, und dementsprechend verändert sich der dreidimensionale Abstand zwischen einer Position auf der realen Bildoberfläche 11, wenn vom Betrachter 80 gesehen, und einer korrespondierenden Position auf der ersten Anzeigeeinheit 10 linear in Bezug auf jede aus der vertikalen Richtung (y-Richtung) und der horizontalen Richtung (x-Richtung). Folglich ist bei der Berechnung der Skalierungsfaktoren in der vertikalen Richtung (y-Richtung) und der horizontalen Richtung (x-Richtung) durch die Skalierungsfaktorberechnungseinheit 252 die Berechnung des Skalierungsfaktors für jede Abtastlinie nicht zwingend erforderlich. Bei der Berechnung der Skalierungsfaktoren in der vertikalen Richtung und der horizontalen Richtung durch die Skalierungsfaktorberechnungseinheit 252 ist es möglich, einen Skalierungsfaktor in der Richtung der Sichtlinie 82 zu berechnen und den Skalierungsfaktor für Pixel zwischen den geraden Linien 83a und 83b (oder Pixel zwischen den geraden Linien 84a und 84b) basierend auf dem Skalierungsfaktor in der Richtung der Sichtlinie 82 unter Verwendung der linearen Veränderung zu berechnen.
15 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des ersten Bildes, nachdem es dem Skalierungsprozess unterzogen wurde (namentlich ein Beispiel des Falls von 13) zeigt, angezeigt auf der Anzeigeregion 10a der ersten Anzeigeeinheit 10 der Bildanzeigevorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform. 16 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des ersten Bildes, nachdem es dem Skalierungsprozess unterzogen wurde (namentlich ein Beispiel des Falls von 14) zeigt, angezeigt auf der Anzeigeregion 10a der ersten Anzeigeeinheit 10 der Bildanzeigevorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform. Durch Veränderung eines Projektionswinkels der Anzeigeregion und des Skalierungsfaktors auf der Grundlage der Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80 wird eine Darstellung eines festen Schnittwinkels mit der virtuellen Bildoberfläche 21 möglich.
Wie vorstehend beschrieben, kann der Betrachter 80 mit der Bildanzeigevorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform auch dann, wenn sich die Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80 verändert, den stereognostischen Sinn in dem realen Bild, basierend auf dem auf der ersten Anzeigeeinheit 10 angezeigten ersten Bild, und dem virtuellen Bild, basierend auf dem auf der zweiten Anzeigeeinheit 20 angezeigten zweiten Bild, angemessen empfinden.
Mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen Merkmale ist die Bildanzeigevorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform die gleiche wie die Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
Dritte Ausführungsform
17 ist eine graphische Darstellung, die die Konfiguration einer Bildanzeigevorrichtung 300 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. 17 zeigt die Struktur eines optischen Systems der Bildanzeigevorrichtung 300, betrachtet von schräg oben, wobei der Betrachter 80 ein Bild in der Richtung der Sichtlinie 82 betrachtet, und einer Bildverarbeitungseinheit 350. In 17 wurde jeder Komponente, die identisch mit einer in 1 gezeigten Komponente ist oder ihr entspricht, das gleiche Bezugszeichen wie in 1 zugeordnet.
Wie in 17 gezeigt, umfasst die Bildanzeigevorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform die erste Anzeigeeinheit 10 mit der Anzeigeregion 10a zum Anzeigen eines Bildes, die zweite Anzeigeeinheit 20 mit der Anzeigeregion 20a zum Anzeigen eines Bildes, ein Panel 31, das ein lichtdurchlässiges, reflektierendes Panel ist, die Positionsinformationserfassungseinheit 40, die die Positionsinformationen zum Blickpunkt 81 als Position der Augen des Betrachters 80 erfasst, und die Bildverarbeitungseinheit 350, die der ersten Anzeigeeinheit 10 und der zweiten Anzeigeeinheit 20 Bilddaten bereitstellt. Die Bildanzeigevorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform in der Form des Panels 31.
In dem Beispiel von 17 ist das Panel 31 in einer konkaven Oberflächenform, wenn vom Blickpunkt 81 des Betrachters 80 betrachtet. Das Panel 31 weist eine konkave Oberflächenform auf, die in einer Querrichtung gewölbt ist. Im Beispiel von 17 ist ein Querschnitt des Panels 31, der das Panel 31 in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene, umfassend die vom Blickpunkt 81 in Richtung des Panels 31 verlaufende Sichtlinie 82, das heißt, einer im Wesentlichen zur xz-Ebene parallelen Ebene, schneidet, in einer bogenähnlichen Form. Ferner ist ein Querschnitt des Panels 31, der das Panel 31 in einer im Wesentlichen vertikalen Ebene, umfassend die Sichtlinie 82, das heißt, einer zur yz-Ebene parallelen Ebene, schneidet, in einer geraden Form. Da sich die virtuelle Bildoberfläche 21 dank der Konfiguration in der dritten Ausführungsform in der Querrichtung ausdehnt, wird ein Verkleinern der zweiten Anzeigeeinheit 20 möglich, und folglich ist ein Verkleinern der Bildanzeigevorrichtung 300 möglich.
18 ist eine graphische Darstellung, die ein visuell von dem Betrachter 80 erkanntes virtuelles Bild 21c zeigt, wenn das in 8 gezeigte zweite Bild (d. h., das zweite Bild als das vergleichende Beispiel) auf der zweiten Anzeigeeinheit 20 der Bildanzeigevorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform angezeigt wird. Durch das Panel 31 ist die virtuelle Bildoberfläche sowohl in der Richtung nach links als auch nach rechts vergrößert, und das virtuelle Bild 21c ist in der vertikalen Richtung mit abnehmender Entfernung vom linken Ende oder mit abnehmender Entfernung vom rechten Ende stärker vergrößert.
Ferner verändert sich das Vergrößerungsverhältnis des virtuellen Bildes 21c in Abhängigkeit von der Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80, und wenn sich der Blickpunkt 81 auf einer mit Bezug auf die Mitte der Bildanzeigevorrichtung 300 rechten Seite befindet, verringert sich das Vergrößerungsverhältnis eines rechten Teils des virtuellen Bildes 21c, und das Vergrößerungsverhältnis eines linken Teils des virtuellen Bildes 21c vergrößert sich. Wenn sich umgekehrt der Blickpunkt 81 auf einer mit Bezug auf die Mitte der Bildanzeigevorrichtung 300 linken Seite befindet, verringert sich das Vergrößerungsverhältnis des linken Teils des virtuellen Bildes 21c, und das Vergrößerungsverhältnis des rechten Teils des virtuellen Bildes 21c vergrößert sich.
19 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des zweiten Bildes, nachdem es einem Skalierungsprozess für jede Abtastlinie unterzogen wurde (d. h., ein Beispiel eines Bildes, basierend auf den zweiten Bilddaten A21 in der dritten Ausführungsform), zeigt, angezeigt auf der zweiten Anzeigeeinheit 20 der Bildanzeigevorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform. Der Zweck des Verarbeitens durch die Bildverarbeitungseinheit 350 in der dritten Ausführungsform ist der gleiche wie der Zweck des Verarbeitens durch die Bildverarbeitungseinheit 150 in der ersten Ausführungsform, und das von dem Betrachter 80 erkannte virtuelle Bild ist das gleiche wie das in 11 gezeigte virtuelle Bild 21b. Folglich kann in der dritten Ausführungsform durch Anzeigen eines Bildes nach dem Durchlaufen des Verkleinerungsprozesses in der vertikalen Richtung und des Skalierungsprozesses für jede Abtastlinie wie die eine in 19 auf der Anzeigeregion 20a der zweiten Anzeigeeinheit 20 gezeigte, dem Betrachter 80 ein Bild präsentiert werden, das in der Lage ist, den Betrachter 80 einen angemessenen stereognostischen Sinn wie das in 11 gezeigte virtuelle Bild 21b empfinden zu lassen.
Wie vorstehend beschrieben, kann der Betrachter 80 mit der Bildanzeigevorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform auch dann, wenn sich die Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80 verändert, den stereognostischen Sinn in dem realen Bild, basierend auf dem auf der ersten Anzeigeeinheit 10 angezeigten ersten Bild, und dem virtuellen Bild, basierend auf dem auf der zweiten Anzeigeeinheit 20 angezeigten zweiten Bild, angemessen empfinden.
Mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen Merkmale ist die Bildanzeigevorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform die gleiche wie die Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
Vierte Ausführungsform
20 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten eines Hauptteils einer Bildverarbeitungseinheit 450 einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Bildanzeigevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform ist an der Instrumententafel eines Fahrzeugs (z. B. eines Automobils) montiert und wechselt ihr Bildanzeigeverfahren basierend auf Fahrzeuginformationen E1, die eine Fahrbedingung des Fahrzeugs angeben. Die Bildanzeigevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass die Bildverarbeitungseinheit 450 einen Prozess basierend auf den Fahrzeuginformationen E1 ausführt, die die Fahrbedingung des Fahrzeugs angeben. Während in 20 eine Konfiguration zum Ausführen des Skalierungsprozesses der Bilddaten A20 basierend auf den Fahrzeuginformationen E1 gezeigt ist, ist es auch möglich, anstelle des Skalierungsprozesses der Bilddaten A20 oder zusätzlich zum Skalierungsprozess der Bilddaten A20 den Skalierungsprozess der Bilddaten A10 auszuführen.
Wie in 20 gezeigt, umfasst die Bildverarbeitungseinheit 450 eine Skalierungsverarbeitungseinheit 451, die in der Lage ist, den Skalierungsprozess für jede Abtastlinie, d. h., einen Vergrößerungs- oder Verkleinerungsprozess für jede Abtastlinie, an den eingegebenen Bilddaten A20 auszuführen, eine Skalierungsfaktorberechnungseinheit 452, die den Skalierungsfaktor, d. h. das Vergrößerungs- oder das Verkleinerungsverhältnis, bestimmt, das für den Skalierungsprozess verwendet wird, und eine Speichereinheit 453, die Referenzinformationen speichert, die für die Bestimmung des Skalierungsfaktors zu verwenden sind, wie eine Parametertabelle 454. Die Bildverarbeitungseinheit 450 empfängt die zweiten Bilddaten, die das von der zweiten Anzeigeeinheit 20 anzuzeigende zweite Bild repräsentieren, die Positionsinformationen zum Blickpunkt 81, erhalten von der Positionsinformationserfassungseinheit 40 zum Erfassen der Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80, und die Fahrzeuginformationen E1 (z. B. Informationen zur Fahrgeschwindigkeit), die von einer Fahrzeuginformationserfassungseinheit 455 geliefert wurden, um die Fahrzeuginformationen E1, die die Bedingung des mit der Fahrzeuganzeigevorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs angeben, zu erfassen, und stellt der zweiten Anzeigeeinheit 20 die zweiten Bilddaten A21 nach dem Durchlaufen des Skalierungsprozesses für jede Abtastlinie bereit. Die Skalierungsfaktorberechnungseinheit 452 der Bildverarbeitungseinheit 450 berechnet den Skalierungsfaktor für jede Abtastlinie basierend auf den Positionsinformationen zum Blickpunkt 81, den Informationen in der Parametertabelle 454, die in der Speichereinheit 453 gespeichert ist, und den Fahrzeuginformationen E1. Der Ausdruck „für jede Abtastlinie“ bedeutet beispielsweise „für jede horizontale Abtastlinie, umfassend eine Vielzahl von Pixeln“. Der Ausdruck „für jede Abtastlinie“ kann auch in der Bedeutung „für jede vertikale Abtastlinie, umfassend eine Vielzahl von Pixeln“ verwendet werden. Die Skalierungsverarbeitungseinheit 451 empfängt den Skalierungsfaktor für jede von der Skalierungsfaktorberechnungseinheit 452 bestimmte Abtastlinie, führt an den eingegebenen Bilddaten A20 den Skalierungsprozess aus und gibt die zweiten Bilddaten A21 nach dem Durchlaufen des Skalierungsprozesses für jede Abtastlinie aus.
In der Navigationsleitanzeige im Fahrzeuge beispielsweise nutzt die Bildverarbeitungseinheit 450 Navigationsinformationen und die Parameter im Zusammenhang miteinander, sodass die Schnittposition der zwei Anzeigebilder und die Position der Richtungsanzeige miteinander koinzidieren.
21 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des realen Bildes 11 und des virtuellen Bildes 21, gesehen von dem Betrachter 80 (namentlich ein Beispiel eines Falls, in dem die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist) in der Bildanzeigevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. 22 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel des realen Bildes 11 und des virtuellen Bildes 21, gesehen von dem Betrachter 80 (namentlich ein Beispiel eines Falls, in dem die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs hoch ist) in der Bildanzeigevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. Die Instrumentenanzeige 11d, beispielsweise die Richtungslichtanzeige und ein Geschwindigkeitsmesser, wird von der ersten Anzeigeeinheit 10 angezeigt, sodass sie vom Betrachter 80 aus vertikal zu sehen ist. Die Navigationsanzeige, beispielsweise ein Pfeil und eine Straßenangabe 21d, beispielsweise Landkarteninformationen, werden von der Bildverarbeitungseinheit 450 als der gewünschten virtuellen Bildoberfläche 21 angezeigt.
Wie in 21 gezeigt, ist, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist, der Sinn von Tiefe bei Betrachtung der Navigationsanzeige und der Straßenangabe 21d durch Reduzieren des Winkels, ausgebildet von der realen Bildoberfläche, die das reale Bild 11 anzeigt, angezeigt von der ersten Anzeigeeinheit 10, und von der virtuellen Bildoberfläche, die das virtuelle Bild 21 anzeigt, reduziert. Mit diesem Sinn von Tiefe kann eine Positionsbeziehung zwischen der Position des Fahrzeugs und der tatsächlichen Straße in der Navigationsanzeige und der Straßenangabe 21d zum Zeitpunkt des Fahrens mit niedriger Geschwindigkeit wahrgenommen werden.
Wie in 22 gezeigt, ist, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs hoch ist, der Sinn von Tiefe bei Betrachtung der Navigationsanzeige und der Straßenangabe 21d durch Vergrößern des Winkels, ausgebildet von der realen Bildoberfläche, die das reale Bild 11 anzeigt, angezeigt von der ersten Anzeigeeinheit 10, und von der virtuellen Bildoberfläche, die das virtuelle Bild 21 anzeigt, vergrößert. Mit dem Sinn von Tiefe kann die Positionsbeziehung zwischen der Position des Fahrzeugs und der tatsächlichen Straße in der Navigationsanzeige und der Straßenangabe 21d zum Zeitpunkt des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit wahrgenommen werden. Der Fahrer als der Betrachter 80 kann basierend auf der Neigung des virtuellen Bildes 21 erkennen, dass das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit fährt, von der Navigationsanzeige in einer Phase, wenn die Entfernung zu einer Zielposition (z. B. eine Kreuzung oder Ähnliches) weit ist, eine Anweisung empfangen, und in einer frühen Phase eine Korrektur des Fahrens (z. B. den Spurwechsel, eine Verlangsamung oder Ähnliches) vornehmen.
Wie vorstehend beschrieben, kann der Betrachter 80 mit der Bildanzeigevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform auch dann, wenn sich die Position des Blickpunkts 81 des Betrachters 80 verändert, den stereognostischen Sinn in dem realen Bild, basierend auf dem auf der ersten Anzeigeeinheit 10 angezeigten ersten Bild, und dem virtuellen Bild, basierend auf dem auf der zweiten Anzeigeeinheit 20 angezeigten zweiten Bild, angemessen empfinden.
Mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen Merkmale ist die Bildanzeigevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform die gleiche wie die Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
Modifikation
23 ist eine graphische Darstellung, die die Hardwarekonfiguration einer Bildverarbeitungseinheit einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Modifikation der vorstehend beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsform zeigt. Während die in 3, 12, 17 oder 20 gezeigte Bildverarbeitungseinheit 150, 250, 350, 450 mit einer integrierten Schaltung ausgebildet sein kann, kann die Bildverarbeitungseinheit 150, 250, 350, 450 auch unter Verwendung eines Speichers 91 als eine Speichervorrichtung, die ein Programm wie Software speichert, und eines Prozessors 92 als eine Informationsverarbeitungseinheit, die das im Speicher 91 gespeicherte Programm ausführt (z. B. durch einen Computer) implementiert sein. Es ist auch möglich, einen Teil der Bildverarbeitungseinheit 150, 250, 350, 450 mit dem in 23 gezeigten Speicher 91 und dem Prozessor 92, der ein Programm ausführt, zu implementieren.
Ferner ist auch möglich, das Panel 30 oder 31 als ein Panel in einer konkaven Oberflächenform einer halbrunden Form auszubilden. In diesem Fall wird durch Anordnen der zweiten Anzeigeeinheit 20 über, unter, links oder rechts vom Panel 30 oder 31 mit zunehmender Entfernung von einer zentralen Position der halbrunden Form ein virtuelles Bild mit einem größeren Skalierungsfaktor angezeigt.
Ferner ist es möglich, Komponenten der Bildanzeigevorrichtungen gemäß der vorstehend beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsform angemessen zu kombinieren.
Bezugszeichenliste

10:: erste Anzeigeeinheit,
10a:: Anzeigeregion,
11:: reale Bildoberfläche,
20:: zweite Anzeigeeinheit,
20a:: Anzeigeregion,
21:: virtuelle Bildoberfläche,
21a:: virtuelles Bild,
30, 31:: Panel,
40:: Positionsinformationserfassungseinheit,
80:: Betrachter,
81:: Blickpunkt,
82:: Sichtlinie,
100, 200, 300:: Bildanzeigevorrichtung,
150, 250, 350, 450:: Bildverarbeitungseinheit,
A10:: Bilddaten,
A11:: erste Bilddaten,
A20:: Bilddaten,
A21:: zweite Bilddaten,
B1:: Positionsinformationen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006177920 [0004]

Claims

Bildanzeigevorrichtung, umfassend: ein Panel in einer gewölbten Oberflächenform, das einfallendes Licht hindurchlässt und reflektiert; eine erste Anzeigeeinheit, die ein erstes Bild anzeigt, das durch das Panel eine vorbestimmte Position erreicht, wobei das erste Bild auf ersten Bilddaten basiert; eine zweite Anzeigeeinheit, die ein zweites Bild anzeigt, das von dem Panel reflektiert wird und die vorbestimmte Position erreicht, wobei das zweite Bild auf zweiten Bilddaten basiert; eine Positionsinformationserfassungseinheit, die Positionsinformationen, die eine Position eines tatsächlichen Blickpunkts eines Betrachters, der das erste Bild und das zweite Bild betrachtet, angeben, erfasst; und eine Bildverarbeitungseinheit, die einen Skalierungsfaktor der zweiten Bilddaten für jede Abtastlinie basierend auf den Positionsinformationen bestimmt und einen Skalierungsprozess für jede Abtastlinie auf den zweiten Bilddaten ausführt, die in die zweite Anzeigeeinheit unter Verwendung des Skalierungsfaktors einzugeben sind.
Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Panel bei Betrachtung vom Blickpunkt in einer konkaven Oberflächenform ist.
Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Querschnitt des Panels, der das Panel in einer horizontalen Ebene schneidet, aufweisend eine Sichtlinie, die von dem Blickpunkt in Richtung des Panels verläuft, in einer geraden Form ist, und ein Querschnitt des Panels, der das Panel in einer vertikalen Ebene schneidet, aufweisend die Sichtlinie, in einer bogenähnlichen Form ist.
Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Skalierungsprozess für jede Abtastlinie ein Skalierungsprozess in einer horizontalen Abtastlinienrichtung ist.
Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Querschnitt des Panels, der das Panel in einer horizontalen Ebene schneidet, aufweisend eine Sichtlinie, die von dem Blickpunkt in Richtung des Panels verläuft, in einer bogenähnlichen Form ist, und ein Querschnitt des Panels, der das Panel in einer vertikalen Ebene schneidet, aufweisend die Sichtlinie, in einer geraden Form ist.
Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Skalierungsprozess für jede Abtastlinie ein Skalierungsprozess in einer vertikalen Abtastlinienrichtung ist.
Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bildverarbeitungseinheit einen Prozess des Skalierens des ersten Bildes basierend auf den ersten Bilddaten ausführt.
Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bildverarbeitungseinheit den Skalierungsprozess für jede Abtastlinie ausführt, sodass eine vom Betrachter als ein Ort, wo ein reales Bild, korrespondierend mit dem ersten Bild, existiert, erkannte reale Bildoberfläche, und eine vom Betrachter als ein Ort, wo ein virtuelles Bild, korrespondierend mit dem zweiten Bild, existiert, erkannte virtuelle Bildoberfläche einander schneiden.
Bildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bildverarbeitungseinheit den Skalierungsprozess für jede Abtastlinie ausführt, sodass eine vom Betrachter als ein Ort, wo ein reales Bild, korrespondierend mit dem ersten Bild, existiert, erkannte reale Bildoberfläche, und eine vom Betrachter als ein Ort, wo ein virtuelles Bild, korrespondierend mit dem zweiten Bild, existiert, erkannte virtuelle Bildoberfläche einander schneiden, und ein von der realen Bildoberfläche und der virtuellen Bildoberfläche ausgebildeter Winkel in einem konstanten Winkel gehalten wird.
Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Bildverarbeitungseinheit umfasst: eine Speichereinheit, die vorher Referenzinformationen, die eine Beziehung zwischen den Positionsinformationen und der virtuellen Bildoberfläche angeben, als eine Datenbank speichert; und eine Skalierungsfaktorberechnungseinheit, die den Skalierungsfaktor für jede Abtastlinie basierend auf den von der Positionsinformationserfassungseinheit erfassten Positionsinformationen und den Referenzinformationen in der Datenbank berechnet.
Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, umfassend: eine Fahrzeuginformationserfassungseinheit, die Fahrzeuginformationen, die den Zustand eines mit der Bildanzeigevorrichtung ausgestatteten Fahrzeugs angeben, erfasst; und eine Skalierungsfaktorberechnungseinheit, die den Skalierungsfaktor für jede Abtastlinie basierend auf den Fahrzeuginformationen berechnet.