特開2024-119860虚像表示装置、移動体、虚像表示装置の駆動方法、及びプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024119860
(43)【公開日】2024-09-03
(54)【発明の名称】虚像表示装置、移動体、虚像表示装置の駆動方法、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
G02B 27/01 20060101AFI20240827BHJP
B60K 35/81 20240101ALI20240827BHJP
B60K 35/23 20240101ALI20240827BHJP
【ＦＩ】
G02B27/01
B60K35/81
B60K35/23
【審査請求】有
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024084408
(22)【出願日】2024-05-23
(62)【分割の表示】P 2024505484の分割
【原出願日】2023-08-01
(31)【優先権主張番号】P 2022159077
(32)【優先日】2022-09-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006633
【氏名又は名称】京セラ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100075557
【弁理士】
【氏名又は名称】西教 圭一郎
(72)【発明者】
【氏名】田中 美樹
(72)【発明者】
【氏名】森下 克彦
(72)【発明者】
【氏名】小澤 良介
(72)【発明者】
【氏名】夷 洋一
(72)【発明者】
【氏名】小倉 健慈
(72)【発明者】
【氏名】島田 卓
(72)【発明者】
【氏名】望月 優
(57)【要約】 （修正有）
【課題】利用者に視認性の低下が低減された虚像を視認させることができるヘッドアップディスプレイを提供する。
【解決手段】虚像表示装置は、バックライトと、表示パネルと、光学系と、バックライト制御部とを備える。バックライトは、複数の発光部と、複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有する。表示パネルは、発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する。光学系は、表示面の像および発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる。バックライト制御部は、表示パネルに表示される画像に応じて、複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御する。発光面のサイズは、表示面のサイズよりも小さい。
【選択図】図１
【解決手段】虚像表示装置は、バックライトと、表示パネルと、光学系と、バックライト制御部とを備える。バックライトは、複数の発光部と、複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有する。表示パネルは、発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する。光学系は、表示面の像および発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる。バックライト制御部は、表示パネルに表示される画像に応じて、複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御する。発光面のサイズは、表示面のサイズよりも小さい。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の発光部と、前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
前記表示パネルに表示される画像に応じて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するバックライト制御部と、を備え、
前記発光面のサイズは、前記表示面のサイズよりも小さく構成されている、虚像表示装置。
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
前記表示パネルに表示される画像に応じて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するバックライト制御部と、を備え、
前記発光面のサイズは、前記表示面のサイズよりも小さく構成されている、虚像表示装置。
【請求項2】
複数の発光部と、前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
バックライト制御部と、を備え、
前記バックライト制御部は、
前記発光面内の領域であって、前記利用者の視野に前記領域の像が前記表示面の像と同一サイズの虚像として結像される領域を選択し、
前記複数の発光部のうち、前記選択された領域に対応する一部の発光部を、前記表示面に表示される画像に応じて発光状態および非発光状態のいずれかに切換えてローカルディミング制御する、虚像表示装置。
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
バックライト制御部と、を備え、
前記バックライト制御部は、
前記発光面内の領域であって、前記利用者の視野に前記領域の像が前記表示面の像と同一サイズの虚像として結像される領域を選択し、
前記複数の発光部のうち、前記選択された領域に対応する一部の発光部を、前記表示面に表示される画像に応じて発光状態および非発光状態のいずれかに切換えてローカルディミング制御する、虚像表示装置。
【請求項3】
前記光学系は複数の反射部を有し、
前記複数の反射部のうち第１反射部は、前記表示面の像および前記発光面の像を他の反射部である第２反射部に向けて反射させ、
前記第２反射部は、前記表示面の像および前記発光面の像を、前記利用者の視野に向けて反射させる、請求項１または２に記載の虚像表示装置。
前記複数の反射部のうち第１反射部は、前記表示面の像および前記発光面の像を他の反射部である第２反射部に向けて反射させ、
前記第２反射部は、前記表示面の像および前記発光面の像を、前記利用者の視野に向けて反射させる、請求項１または２に記載の虚像表示装置。
【請求項4】
前記表示面は、前記発光面に対して傾斜して配設されている、請求項２または３に記載の虚像表示装置。
【請求項5】
請求項３に記載の虚像表示装置と、
前記第１反射部によって反射された前記画像光を前記利用者の眼に向けて反射させるウインドシールドと、を備える移動体。
前記第１反射部によって反射された前記画像光を前記利用者の眼に向けて反射させるウインドシールドと、を備える移動体。
【請求項6】
複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成し、前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するバックライト制御部と、を備える虚像表示装置。
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成し、前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するバックライト制御部と、を備える虚像表示装置。
【請求項7】
複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成し、前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するバックライト制御部と、を備える虚像表示装置。
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成し、前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するバックライト制御部と、を備える虚像表示装置。
【請求項8】
複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、を備える虚像表示装置の駆動方法であって、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成することと、
前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御することと、を含む虚像表示装置の駆動方法。
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成することと、
前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御することと、を含む虚像表示装置の駆動方法。
【請求項9】
前記ローカルディミング制御することは、
前記第２画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、請求項８に記載の虚像表示装置の駆動方法。
前記第２画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、請求項８に記載の虚像表示装置の駆動方法。
【請求項10】
複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、を備える虚像表示装置の駆動方法であって、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成することと、
前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御することと、を含む虚像表示装置の駆動方法。
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成することと、
前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御することと、を含む虚像表示装置の駆動方法。
【請求項11】
前記ローカルディミング制御することは、
前記第１画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、請求項１０に記載の虚像表示装置の駆動方法。
前記第１画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、請求項１０に記載の虚像表示装置の駆動方法。
【請求項12】
前記ローカルディミング制御することは、
利用者の視野の背景輝度に基づいて、発光状態に設定された発光部の発光輝度を設定すること、を含む、請求項８から１１のいずれかに記載の虚像表示装置の駆動方法。
利用者の視野の背景輝度に基づいて、発光状態に設定された発光部の発光輝度を設定すること、を含む、請求項８から１１のいずれかに記載の虚像表示装置の駆動方法。
【請求項13】
前記ローカルディミング制御することは、
非発光状態に設定された発光部のうち発光状態に設定された発光部に隣接する発光部を発光状態に切換えること、を含む、請求項８から１２のいずれかに記載の虚像表示装置の駆動方法。
非発光状態に設定された発光部のうち発光状態に設定された発光部に隣接する発光部を発光状態に切換えること、を含む、請求項８から１２のいずれかに記載の虚像表示装置の駆動方法。
【請求項14】
複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、を備える虚像表示装置が実行するプログラムであって、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成し、
前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するためのプログラム。
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成し、
前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するためのプログラム。
【請求項15】
前記ローカルディミング制御することは、
前記第２画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、請求項１４に記載のプログラム。
前記第２画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、請求項１４に記載のプログラム。
【請求項16】
複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、を備える虚像表示装置が実行するプログラムであって、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成し、
前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するためのプログラム。
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成し、
前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するためのプログラム。
【請求項17】
前記ローカルディミング制御することは、
前記第１画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、請求項１６に記載のプログラム。
前記第１画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、請求項１６に記載のプログラム。
【請求項18】
前記ローカルディミング制御することは、
利用者の視野の背景輝度に基づいて、発光状態に設定された発光部の発光輝度を設定すること、を含む、請求項１４から１７のいずれかに記載のプログラム。
利用者の視野の背景輝度に基づいて、発光状態に設定された発光部の発光輝度を設定すること、を含む、請求項１４から１７のいずれかに記載のプログラム。
【請求項19】
前記ローカルディミング制御することは、
非発光状態に設定された発光部のうち発光状態に設定された発光部に隣接する発光部を発光状態に切換えること、を含む、請求項１４から１８のいずれかに記載のプログラム。
非発光状態に設定された発光部のうち発光状態に設定された発光部に隣接する発光部を発光状態に切換えること、を含む、請求項１４から１８のいずれかに記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、虚像表示装置、移動体、虚像表示装置の駆動方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば特許文献１に記載された虚像表示装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１１２６６７号公報
【発明の概要】
【0004】
本開示の一実施形態に係る虚像表示装置は、バックライトと、表示パネルと、光学系と、バックライト制御部と、を備える。前記バックライトは、複数の発光部と、前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有する。前記表示パネルは、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する。前記光学系は、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる。前記バックライト制御部は、前記表示パネルに表示される画像に応じて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御する。前記発光面のサイズは、前記表示面のサイズよりも小さく構成されている。
【0005】
本開示の他の実施形態に係る虚像表示装置は、バックライトと、表示パネルと、光学系と、バックライト制御部と、を備える。前記バックライトは、複数の発光部と、前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有する。前記表示パネルは、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する。前記光学系は、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる。前記バックライト制御部は、前記発光面内の領域であって、前記利用者の視野に前記領域の像が前記表示面の像と同一サイズの虚像として結像される領域を選択する。前記バックライト制御部は、前記複数の発光部のうち、前記選択された領域に対応する一部の発光部を、前記表示面に表示される画像に応じて発光状態および非発光状態のいずれかに切換えてローカルディミング制御する。
【0006】
本開示の一実施形態に係る移動体は、上記の虚像表示装置と、ウインドシールドと、を備える。前記光学系は、第１反射部と、第２反射部とを有する。前記第１反射部は、前記表示面の像および前記発光面の像を前記第２反射部に向けて反射させる。前記第２反射部は、前記第１反射部によって反射された前記表示面の像および前記発光面の像を、前記利用者の視野に向けて反射させる。前記ウインドシールドは、前記第１反射部によって反射された前記画像光を利用者の眼に向けて反射させる。
【0007】
本開示の他の実施形態に係る虚像表示装置は、バックライトと、表示パネルと、光学系と、バックライト制御部と、を備える。前記バックライトは、複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有する。前記表示パネルは、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する。前記光学系は、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる。前記バックライト制御部は、前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成し、前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御する。
【0008】
本開示の他の実施形態に係る虚像表示装置は、バックライトと、表示パネルと、光学系と、バックライト制御部と、を備える。前記バックライトは、複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有する。前記表示パネルは、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する。前記光学系は、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる。前記バックライト制御部は、前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成し、前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御する。
【0009】
本開示の虚像表示装置の駆動方法は、複数の発光部および前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面を有するバックライトと、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、を備える虚像表示装置の駆動方法であって、前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成することと、前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御することと、を含む。
【0010】
本開示の虚像表示装置の駆動方法は、複数の発光部および前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面を有するバックライトと、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、を備える虚像表示装置の駆動方法であって、前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成することと、前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御することと、を含む。
【0011】
本開示のプログラムは、複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、を備える虚像表示装置が実行するプログラムであって、前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成し、前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するためのプログラムである。
【0012】
本開示のプログラムは、複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、を備える虚像表示装置が実行するプログラムであって、前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成し、前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するためのプログラムである。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本開示の目的、特色、及び利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
【図1】本開示の一実施形態に係る虚像表示装置の構成を示す図である。
【図2】利用者が光学系を介してバックライトの像及び表示パネルの像を見る場合における、バックライトの像及び表示パネルのそれぞれの虚像の見え方の例を示す図である。
【図4】虚像間視差によって視認性が低下した表示面虚像の一例を示す図である。
【図6】本開示の他の実施形態に係る虚像表示装置の構成を示す図である。
【図8】虚像間視差によって視認性が低下した表示面虚像の一例を示す図である。
【図10】本開示の他の実施形態に係る虚像表示装置の構成を示す図である。
【図12】本開示の一実施形態に係る移動体の構成を示す図である。
【図13】本開示の一実施形態に係る虚像表示装置の駆動方法を説明するフローチャートである。
【図14】第１画像の一例を示す図である。
【図15】第２画像の一例を示す図である。
【図16】複数のローカルディミング領域を示す図である。
【図17】階調値ヒストグラムの一例を示すグラフである。
【図18】階調値ヒストグラムの他の例を示すグラフである。
【図19】発光状態とする発光部及び非発光状態とする発光部を示す図である。
【図20】周辺発光部の検出について説明する図である。
【図21】周辺発光部の検出について説明する図である。
【図22】利用者が視認する虚像を示す図である。
【図23】第２画像の一例を示す図である。
【図24】発光状態とする発光部及び非発光状態とする発光部を示す図である。
【図25】利用者が視認する虚像を示す図である。
【図26】第２画像の一例を示す図である。
【図27】発光状態とする発光部及び非発光状態とする発光部を示す図である。
【図28】利用者が視認する虚像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
従来、表示器から出射された画像光を反射部に反射させることによって、利用者に虚像を視認させる虚像表示装置が種々提案されている。表示器がバックライトと液晶パネルとを含んで構成されている場合、バックライトをローカルディミング制御することで、表示器の消費電力を抑えつつ、利用者にコントラストが向上した虚像を視認させることができる。しかしながら、そのような虚像表示装置においては、原理的に、液晶パネルの虚像（表示虚像という）とバックライトの虚像（光源虚像という）との間に視差が発生するため、利用者に視認させるべき表示虚像の視認性が低下してしまう。例えば特許文献１は、表示虚像の視認性の低下を低減するために、利用者の視線を推定し、推定された視線に基づいて、バックライトの複数の光源を部分的に発光させる虚像表示装置を開示している。
【0015】
従来の虚像表示装置は、表示虚像と光源虚像との間の視差を表示虚像全体にわたって低減することに関して、改善の余地がある。
【0016】
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する。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。
【0017】
図１に示されるように、本開示の一実施形態に係る虚像表示装置１は、表示部２と、光学系３と、バックライト制御部４とを備える。虚像表示装置１は、利用者５に虚像を視認させる。虚像表示装置１は、ヘッドアップディスプレイとも称される。ヘッドアップディスプレイは、ＨＵＤ（Head Up Display）ともいう。虚像表示装置１は、車両、船舶、航空機等の移動体に搭載されてよい。虚像表示装置１が移動体に搭載される場合、利用者５は、移動体の運転者、操作者、又は同乗者であってよい。
【0018】
表示部２は、利用者５の視野に投影する画像を表示する。表示部２は、透過型の表示装置で構成されてよい。透過型の表示装置は、例えば、バックライト６と表示パネル（液晶パネル）７とを含むＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の液晶デバイスであってよい。バックライト６及び表示パネル７は、利用者５に対して表示される画像の画像光の光路に沿って、利用者５から遠い側から、バックライト６、表示パネル７の順に配置される。
【0019】
バックライト６は、直下型のバックライトであってよい。直下型のバックライト６は、複数の発光部６１と、複数の発光部６１からの光を出射可能な発光面６ａとを含む。バックライト６は、基体６２及び拡散板６３を含んでよい。基体６２は、表示パネル７に対向する主面６２ａを有してよく、複数の発光部６１は、主面６２ａに２次元的に配列されてよい。拡散板６３は、基体６２の前方（図１における左側）に位置し、複数の発光部６１を覆ってよい。拡散板６３は、複数の発光部６１から発せられた光を拡散してよく、これにより、バックライト６は表示パネル７を面的に照射することができる。発光面６ａは、拡散板６３における表示パネル７側の面であってよいし、基体６２の主面６２ａであってよい。
【0020】
複数の発光部６１はそれぞれ、少なくとも１つの光源を含んで構成される。光源は、例えば発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）等の点状光源であってよい。ＬＥＤは、ミニＬＥＤ及びマイクロＬＥＤを含む。
【0021】
表示パネル７は、表示面７ａを有する。表示面７ａは、画像表示信号に基づいて表示を行う面であり、バックライト６の発光面６ａから出射される光によって画像を光学系３側に出射することができる。
【0022】
表示パネル７は、公知の液晶パネルであってよい。公知の液晶パネルとしては、例えばＩＰＳ（In-Plane Switching）方式、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式、ＶＡ（Vertical Alignment）方式、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）方式等の液晶パネルが挙げられる。表示パネル７は、複数の液晶表示素子、複数の液晶表示素子を挟むように配置される２つのガラス基板、及びカラーフィルタを含むことができる。表示パネル７は、液晶パネルに限定されず、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）シャッター式の表示パネルであってもよい。以下の説明においては、表示パネル７は液晶パネルであるとする。
【0023】
バックライト制御部（以下、単に、制御部ともいう）４は、バックライト６を制御する。制御部４は、複数の発光部６１のそれぞれを発光状態および非発光状態のいずれかに切り換える。制御部４は、表示面７ａに表示される画像の画像データに基づいて、発光状態とした発光部６１の発光輝度を制御してよい。制御部４は、利用者５の視野の背景輝度に基づいて、発光状態とした発光部６１の発光輝度を制御してよい。
【0024】
制御部４は、バックライト６を制御するだけなく、虚像表示装置１の各構成部を制御しうる。制御部４によって制御される構成部は、表示パネル７、表示パネル７に表示される画像の画像信号を発生する信号発生器等を含んでよい。また、制御部４は、ローカルディミング制御を実行するために、表示パネル７に表示するための画像に対して拡大、縮小、輝度解析等の画像処理を行うように構成されてよい。制御部４は、例えばプロセッサとして構成される。制御部４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４は、１以上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。制御部４は、記憶部を備え、記憶部に各種情報、又は虚像表示装置１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。記憶部は、例えば半導体メモリ等で構成されてよい。記憶部は、制御部４のワークメモリとして機能してよい。
【0025】
光学系３は、表示部２から出射され、利用者５の眼に到達する画像光の光路に位置している。光学系３は、表示部２から出射された画像光を利用者５の眼に投影し、利用者５の眼に虚像を結像させる。光学系３は、表示部２に表示された画像を拡大したり縮小したりして、利用者５の眼に結像させてよい。光学系３は、第１光学部材（第１反射部ともいう）３ａ及び第２光学部材（第２反射部ともいう）３ｂを含む。第１反射部３ａは、発光面６ａの像及び表示面７ａの像を、第２反射部３ｂに向けて反射する。第２反射部３ｂは、第１反射部３ａによって反射された発光面６ａの像及び表示面７ａの像を、利用者５の眼に向けて反射する。光学系３を構成する光学部材の数は、２つに限られず、３つ以上であってもよいし、４つ以上であってもよい。光学部材は、凸面又は凹面ミラーを含む反射部材を含んでよい。光学部材は、自由曲面ミラーを含む反射部材を含んでよい。光学部材は、凸レンズ又は凹レンズを含む屈折部材を含んでよい。凸レンズは、両凸レンズ、平凸レンズ、凸メニスカスレンズを含む。凹レンズは、両凹レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズを含む。光学部材は、反射部材又は屈折部材に限られず、他の種々の光学部材を含んでよい。
【0026】
利用者５から見て最も近くに位置する第２光学部材３ｂから前方側（図１における左側）にまっすぐ延びる二点鎖線の先に、発光面６ａの像の虚像１０Ｑと、表示面７ａの像の虚像２０Ｑとが位置する。発光面６ａの像とは、表示部２の正面側（図１における左側）から画像光の光路に沿って表示部２を見たときに、表示パネル７を介して観察される発光面６ａの像を指す。表示面７ａの像とは、表示部２の正面側から画像光の光路に沿って表示部２を見たときに観察される表示面７ａの像を指す。表示面７ａの像は、表示面７ａに表示される画像とも言える。以下、発光面６ａの像は、単に、発光面６ａとも称される。表示面７ａの像は、単に、表示面７ａとも称される。また、虚像１０Ｑは、発光面虚像とも称され、虚像２０Ｑは、表示面虚像とも称される。表示面７ａの大きさは表示パネル７の最大表示領域に対応した大きさであり、表示可能な有効表示領域の大きさである。また、発光面６ａの大きさは表示パネル７の有効表示領域に対応して光源光を照射可能にする点灯最大領域の大きさである。
【0027】
虚像１０Ｑ及び虚像２０Ｑは、利用者５の眼に結像される。利用者５は、虚像１０Ｑ及び虚像２０Ｑを視認しうる。以下、図２を参照して、利用者５からの虚像１０Ｑ及び虚像２０Ｑの見え方が説明される。
【0028】
バックライト６と、表示パネル７と、光学系３とは、Ｚ軸に沿って並んでいる。光学系３は、レンズ又はミラー等の光学部材を１つだけ含むか、複数含むかにかかわらず、面であるものとみなされる。光学系３は、点Ｏを通りＺ軸に直交する面の中に位置するものと仮定する。光学系３の中心は、点Ｏであるものと仮定する。光学系３の光軸は、Ｚ軸に沿うものと仮定する。光学系３は、Ｙ軸上の線分として表されている。光学系３を表す線分は、便宜上Ｚ軸から上方にだけ延びているが、下方にも延びてよい。光学系３は、Ｚ軸周りに対称であってよい。光学系３の焦点は、点ＯからＺ軸の負の方向にｆだけ離れて位置する点Ｆと、点ＯからＺ軸の正の方向にｆだけ離れて位置する点Ｆ’とに位置するものとする。ｆは、光学系３の焦点距離を表している。点Ｆから放射状に光学系３に進む光は、光学系３を通過する際に屈折し、光学系３よりもＺ軸の正の方向に位置する領域において、Ｚ軸に平行な方向に進むものと仮定する。つまり、光学系３は、点Ｆから放射状に広がる光を平行光線にする。
【0029】
発光面６ａは、Ｚ軸に直交する面とみなされる光学系３からＺ軸の負の方向にａ（ただし、ａ＜ｆ）だけ離れた、Ｚ軸に直交する面に沿って位置するものと仮定する。発光面６ａは、Ｙ軸に沿った長さｄを有する線分で表されている。
【0030】
表示面７ａは、発光面６ａが位置する面からＺ軸の正の方向にｃ（ただし、ｃ＜ａ）だけ離れた、Ｚ軸に直交する面に沿って位置するものと仮定する。表示面７ａは、Ｙ軸に沿った長さｅを有する線分で表されている。
【0031】
点Ｆと、発光面６ａを表す線分の両端のそれぞれとを結ぶ直線は、点Ｏ及び点Ｓにおいて光学系３を表す線分と交わる。すなわち、発光面６ａに対応する線分は、光学系３を介してＺ軸の正の方向の側から見たとき、線分ＯＳに拡大する。
【0032】
点Ｏと発光面６ａを表す線分のＺ軸上の端点とは逆の端点とを結ぶ直線は、点Ｓを通りＺ軸に平行な直線と、点Ｓ’において交わる。点Ｓ’からＺ軸に下ろされた垂線は、Ｚ軸と点Ｓ”において交わる。線分Ｓ’Ｓ”は、発光面６ａの虚像１０Ｑを表している。点Ｏと点Ｓ”との間の距離は、ｈで示されており、ｈは、ｈ＝ａ×ｆ／（ｆ－ａ）で表される。すなわち、利用者５が光学系３を介して発光面６ａを見たとき、虚像１０Ｑは、点ＯからＺ軸の負の方向にｈだけ離れて位置している。線分Ｓ’Ｓ”の長さＤは、線分ＯＳの長さと等しい。線分Ｓ’Ｓ”の長さＤは、以下の式（１）で表される。
Ｄ＝ｆ×ｄ／（ｆ－ａ） …（１）
Ｄ＝ｆ×ｄ／（ｆ－ａ） …（１）
【0033】
点Ｆと、表示面７ａを表す線分の両端のそれぞれとを結ぶ直線は、点Ｏおよび点Ｔにおいて光学系３を表す線分と交わる。すなわち、表示面７ａに対応する線分は、光学系３を介してＺ軸の正の方向の側から見たとき、線分ＯＴに拡大する。
【0034】
点Ｏと表示面７ａを表す線分のＺ軸上の端点とは逆の端点とを結ぶ直線は、点Ｔを通りＺ軸に平行な直線と、点Ｔ’において交わる。点Ｔ’からＺ軸に下ろされた垂線は、Ｚ軸と点Ｔ”において交わる。線分Ｔ’Ｔ”は、表示面７ａの虚像２０Ｑを表している。点Ｏと点Ｔ”との間の距離は、ｂで示されており、ｂは、ｂ＝（ａ－ｃ）×ｆ／（ｆ－ａ＋ｃ）で表される。すなわち、利用者５が光学系３を介して表示面７ａを見たとき、虚像２０Ｑは、点ＯからＺ軸の負の方向にｂだけ離れて位置している。線分Ｔ’Ｔ”の長さは、線分ＯＴの長さと等しい。線分Ｔ’Ｔ”の長さＥは、以下の式（２）で表される。
Ｅ＝ｆ×ｅ／（ｆ－ａ＋ｃ） …（２）
Ｅ＝ｆ×ｅ／（ｆ－ａ＋ｃ） …（２）
【0035】
式（１）及び式（２）から分かるように、発光面６ａの拡大倍率（すなわち、発光面６ａに対する虚像１０Ｑの倍率）α、及び、表示面７ａの拡大倍率（すなわち、表示面７ａに対する虚像２０Ｑの倍率）βはそれぞれ、以下の式（３）及び（４）で表される。
α＝ｆ／（ｆ－ａ） …（３）
β＝ｆ／（ｆ－ａ＋ｃ） …（４）
α＝ｆ／（ｆ－ａ） …（３）
β＝ｆ／（ｆ－ａ＋ｃ） …（４）
【0036】
仮に、発光面６ａの長さｄと表示面７ａの長さｅとが等しい場合、式（３）及び（４）から分かるように、発光面６ａの拡大倍率αと表示面７ａの拡大倍率βとが異なるため、虚像１０Ｑのサイズと虚像２０Ｑのサイズとが異なる。式（１）及び式（２）から分かるように、虚像１０ＱのＹ軸に沿った長さＤと、虚像２０ＱのＹ軸に沿った長さＥとは、発光面６ａの長さｄが、ｄ＝ｅ×（ｆ－ａ）／（ｆ－ａ＋ｃ）である場合に、等しくされうる。
【0037】
発光面６ａ及び表示面７ａは、Ｙ軸方向において拡大されるだけでなく、Ｘ軸方向においても拡大される。Ｘ軸方向における発光面６ａの拡大倍率は、Ｙ軸方向における発光面６ａの拡大倍率αと異なってよい。Ｘ軸方向における表示面７ａの拡大倍率は、Ｙ軸方向における表示面７ａの拡大倍率βと異なってよい。
【0038】
次に、図３Ａ，３Ｂを参照して、制御部４が実行するローカルディミング制御の一例について説明する。図３Ａは、表示部２の正面側（図１における左側）から画像光の光路に沿って表示部２を見たときの、バックライト６の正面図を示す。図３Ｂは、表示部２の正面側から画像光の光路に沿って表示部２を見たときの、表示パネル７の正面図を示す。発光面６ａ及び表示面７ａは、矩形形状を有してよい。発光面６ａは、表示面７ａよりもサイズ（長辺及び短辺の長さ）が小さい。発光面６ａの形状と表示面７ａの形状とは、相似であってよいし、相似でなくてよい。発光面６ａに対する虚像１０Ｑの倍率α、及び表示面７ａに対する虚像２０Ｑの倍率βが、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで異なる場合、発光面６ａの形状と表示面７ａの形状とは、相似でなくてよい。なお、ローカルディミング制御は、バックライト６の表示面７ａと重畳する領域を複数のブロックに分割し、複数のブロックの輝度を、ブロックごとに独立して制御する方法である。例えば、表示面７ａの特定ブロックの表示が暗い表示の場合、対応するバックライトの該当ブロックの輝度を下げて、画像をより暗く表示させることができる。このように、ローカルディミング制御を行うことで、虚像表示装置の表示性能を向上させ、コントラストを向上させることができる。
【0039】
図３Ａに示されるように、バックライト６の複数の発光部６１は、格子状に配列されてよい。この格子状に配列されたマス目が、上記ブロックに相当する。発光部６１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに、所定のピッチで並んでよい。Ｘ軸方向は、水平方向又は第１方向ともいう。Ｙ軸方向は、垂直方向又は第２方向ともいう。図３Ｂに示されるように、表示パネル７は複数の画素７１を有する。画素７１は、複数の副画素を含んでよい。画素７１は、例えば、赤色、緑色、及び青色の各色を表示する３個の副画素を含んでよい。画素７１に含まれる副画素の数は、３個に限られず、２個であってよいし、４個以上であってよい。複数の画素７１は、格子状に配列されてよい。画素７１の配列を表す格子軸は、Ｘ軸及びＹ軸であるものと仮定する。画素７１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに、所定のピッチで並んでよい。発光部６１と画素７１とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに、同じピッチで並んでよいし、異なるピッチで並んでよい。
【0040】
表示面７ａに表示される画像Ｇは、移動体外の景色と重畳する虚像として、利用者５に視認される。画像Ｇは、例えば、移動体の状態（速度、姿勢等）及びナビゲーション情報（レーンガイダンス、ナビガイダンス、車間警告、歩行者検知等）等を示す、文字又は図形であってよい。表示面７ａのうちの一部分だけが画像Ｇの表示部分に設定される。表示部分に対応する画素（表示画素ともいう）７１ａは、液晶表示素子の透過率が所定値に設定され、発光面６ａから出射される光によって画像が表示される。すなわち、表示部分に対応する表示画素７１ａからは、発光面６ａから出射され、液晶表示素子によって変調された光が、画像光として出射される。表示面７ａにおける表示部分と異なる部分は、背景部分に設定され、背景部分には、実質的に何も表示されない。背景部分に対応する画素（非表示画素ともいう）７１ｂは、発光面６ａから出射される光を透過させないように、液晶表示素子の透過率が０％又は０％に近い値に設定される。
【0041】
ローカルディミング制御において、バックライト６の複数の発光部６１は、表示画素７１ａに対応する発光部６１が発光状態とされ、非表示画素７１ｂに対応する発光部６１が非発光状態とされる。仮に、光学系３が、発光面６ａ及び表示面７ａを等倍に拡大し、虚像１０Ｑ及び虚像２０Ｑを同じ位置に形成する場合、正面視で表示画素７１ａと重なる発光部６１を発光状態とし、正面視で表示画素７１ａと重ならない発光部６１を非発光状態とすることで、視認性の低下が低減された表示面虚像を利用者５に視認させることができる。しかしながら、上述のとおり、光学系３は、発光面６ａ及び表示面７ａを互いに異なる倍率で拡大し、虚像１０Ｑ及び虚像２０Ｑを互いに異なる位置に形成する。このため、正面視で表示画素７１ａと重なる発光部６１を発光状態とし、正面視で表示画素７１ａと重ならない発光部６１を非発光状態とした場合、利用者５の視野において、発光面６ａの虚像１０Ｑと表示面７ａの虚像２０Ｑとの間に視差（以下、虚像間視差ともいう）が発生し、虚像２０Ｑの視認性が低下してしまう。
【0042】
図４は、虚像間視差によって視認性が低下した虚像２０Ｑの一例を示す図である。図４では、図解を容易にするために、画像Ｇが白黒のチェッカーパターンである場合を示している。図４では、表示面７ａの虚像２０Ｑだけでなく、発光面６ａの虚像１０Ｑが示されている。図４に示された虚像２０Ｑにおいて、白色の部分２０ｗが表示画素７１ａの虚像であり、黒色の部分２０ｂが非表示画素７１ｂの虚像である。図４に示された虚像１０Ｑにおいて、白色の部分１０ｗが発光状態とされた発光部６１の虚像であり、灰色の部分１０ｇが非発光状態とされた発光部６１の虚像である。図４に示されるように、虚像間視差が発生している場合、表示画素７１ａの虚像が非発光状態とされた発光部６１の虚像に重なったり、非表示画素７１ｂの虚像が発光状態とされた発光部６１の虚像に重なったりすることがあり、その結果、虚像２０Ｑの視認性が低下する。図４から分かるように、虚像間視差は、虚像２０Ｑ全体にわたって一様ではなく、虚像２０Ｑの中央部で小さく、虚像２０Ｑの周辺部で大きい。また、虚像間視差は、水平方向（図４における水平方向）と垂直方向（図４における上下方向）とで大きさが異なっている。利用者５の視線を推定することで、推定された視線の中心付近における虚像間視差を低減することが可能となる。しかしながら、虚像表示装置の処理負担を考慮すると、虚像２０Ｑ全体にわたって虚像間視差を低減することは、困難である。
【0043】
本実施形態の虚像表示装置１は、発光面６ａのサイズが表示面７ａのサイズよりも小さい構成である。発光面６ａのサイズは、虚像１０Ｑと虚像２０Ｑとが同一サイズとなるように、発光面６ａの拡大倍率α及び表示面７ａの拡大倍率βに基づいて、表示面７ａのサイズよりも小さく設定されている。制御部４は、表示面７ａに表示される画像Ｇの画像データ、発光面６ａの拡大倍率α及び表示面７ａの拡大倍率βに基づいて、複数の発光部６１のそれぞれを発光状態及び非発光状態のいずれかに切換える。制御部４は、例えば、図３Ａに示される発光面６ａが図３Ｂに示される表示面７ａと一致するように拡大されたときに、正面視で表示画素７１ａと重なる発光部６１ａを発光状態とし、正面視で表示画素７１ａと重ならない発光部６１ｂを非発光状態としてよい。これにより、虚像表示装置１は、発光面６ａの虚像１０Ｑのサイズと、表示面７ａの虚像２０Ｑのサイズとを略等しくすることができる。図５は、虚像表示装置１の利用者５が視認する虚像１０Ｑ及び虚像２０Ｑの一例を示す図である。図５は、図４と同様に、画像Ｇが白黒のチェッカーパターンである場合を示している。図５中の参照符は、図４中の参照符と同様である。図５から分かるように、虚像表示装置１は、虚像２０Ｑの全体にわたって虚像間視差を低減することができ、その結果、視認性の低下が低減された虚像２０Ｑを利用者５に視認させることができる。
【0044】
制御部４は、例えば、表示画素７１ａの虚像と重なる虚像１０Ｑの一部に対応する発光部６１を発光状態とし、表示画素７１ａの虚像と重ならない虚像１０Ｑの一部に対応する発光部６１を非発光状態としてよい。この場合、虚像２０Ｑの全体にわたって虚像間視差を効果的に低減することができ、その結果、視認性の低下がより低減された虚像２０Ｑを利用者５に視認させることができる。
【0045】
次に、本開示の他の実施形態に係る虚像表示装置について説明する。本実施形態の虚像表示装置１Ａは、上記実施形態の虚像表示装置１に対して、表示部２及び制御部４の構成が異なっており、その他については、同様の構成であるので、同様の構成については、詳細な説明を省略する。
【0046】
本実施形態の虚像表示装置１Ａは、図６，７Ａ，７Ｂに示されるように、発光面６ａのサイズと、表示面７ａのサイズとが略等しい構成である。発光面６ａは、表示面７ａと同じサイズであってよいし、表示面７ａよりもサイズが大きくてよい。
【0047】
制御部４は、発光面６ａ内の領域（発光領域ともいう）６ａａを選択する。制御部４は、利用者５の視野に結像される発光領域６ａａの虚像１０Ｑ’のサイズが表示面７ａの虚像２０Ｑのサイズと略同一となるように、発光領域６ａａを選択する。制御部４は、バックライト６の複数の発光部６１のうちの発光領域６ａａに対応する一部の発光部６１ｃを選択し、選択した発光部６１ｃのそれぞれを発光状態及び非発光状態のいずれかに切り換えるローカルディミング制御を実行する。発光部６１ｃは、発光領域６ａａに含まれる発光部６１であってよい。制御部４は、発光領域６ａａに対応しない発光部６１ｄを、表示面７ａに表示される画像Ｇにかかわらず、常に非発光状態とする。発光部６１ｄは、発光領域６ａａに含まれない発光部６１であってよい。虚像表示装置１Ａは、虚像２０Ｑの全体にわたって虚像間視差を低減することができ、その結果、視認性の低下が低減された虚像２０Ｑを利用者５に視認させることができる。発光領域６ａａは表示面７ａの有効表示領域に対応する大きさである。換言すれば、表示面７ａの４隅の画像を表示する場合であっても４隅の画像に光を照射可能とする発光領域６ａａとなる。
【0048】
図８は、虚像間視差によって視認性が低下した虚像２０Ｑの一例を示す図である。図８は、図７Ａ，７Ｂに示したバックライト６及び表示パネル７において、仮に、正面視で表示画素７１ａと重なる発光部６１を発光状態とし、正面視で表示画素７１ａと重ならない発光部６１を非発光状態とした場合に、利用者５が視認する虚像２０Ｑの一例を示している。図８は、図４と同様に、画像Ｇが白黒のチェッカーパターンである場合を示している。図８中の参照符２０ｗ，２０ｂは、図４中の参照符２０ｗ，２０ｂと同様である。図８は、アイボックス８に配置した撮像装置を用いて、虚像２０Ｑを撮像した撮像画像を示している。アイボックス８は、利用者５の眼が存在すると想定される実空間上の領域を指す。図８から分かるように、虚像２０Ｑの周辺部（例えば図８中のＡ部）において、表示画素７１ａの虚像が非発光状態とされた発光部６１の虚像に重なり、虚像２０Ｑの視認性が低下している。図９は、虚像表示装置１Ａの利用者５が視認する虚像２０Ｑの一例を示す図である。図９は、図８と同様に、画像Ｇが白黒のチェッカーパターンである場合を示している。図９中の参照符２０ｗ，２０ｂは、図４中の参照符２０ｗ，２０ｂと同様である。図９から分かるように、虚像表示装置１Ａは、虚像２０Ｑの全体にわたって虚像間視差を低減することができ、その結果、視認性の低下が低減された虚像２０Ｑを利用者５に視認させることができる。図９に示される虚像２０Ｑの歪みは、光学系３を設計変更する、又は表示面７ａに表示する画像Ｇを変形することによって、低減可能である。
【0049】
発光領域６ａａは、次のようにして選択することができる。発光面６ａの拡大倍率αが水平方向においてα１であり、垂直方向においてα２であるとし、表示面７ａの拡大倍率βが水平方向においてβ１であり、垂直方向においてβ２であるとする。この場合、表示面７ａを水平方向にβ１／α１倍に縮小し、垂直方向にβ２／α２倍に縮小した領域を、発光領域６ａａとして選択することができる。発光領域６ａａは、正面視における中心（図心）が発光面６ａの中心と略一致するように選択されてよい。
【0050】
倍率α１，α２，β１，β２は、例えば、虚像表示装置１Ａの製造時又は設置時に、光学系３を構成する光学部材の形状、屈折率、配置位置等に基づくシミュレーションによって決定されてよい。倍率α１，α２，β１，β２は、虚像表示装置１Ａの製造時又は設置時に、アイボックス（利用者５の眼が存在すると想定される実空間上の領域）に配置された撮像装置によって撮像された、虚像１０Ｑ及び虚像２０Ｑの撮像画像に基づいて決定されてよい。ただし、虚像１０Ｑは、図７Ａに示されるバックライト６において、正面視で表示画素７１ａと重なる発光部６１を発光状態とし、正面視で表示画素７１ａと重ならない発光部６１を非発光状態とした場合に形成される虚像である。倍率比β１／α１は、例えば図８に示されるように、虚像１０Ｑの所定部分の水平長さＨ１に対する、虚像２０Ｑの所定部分の水平長さＨ２の比Ｈ２／Ｈ１であってよい。虚像１０Ｑの所定部分と、虚像２０Ｑの所定部分とは、表示面７ａ上で同一の長さを有する部分であってよい。倍率β２／α２は、虚像１０Ｑ及び虚像２０Ｑの撮像画像に基づいて、倍率β１／α１と同様に決定されてよい。
【0051】
虚像表示装置１Ａは、光学系３の仕様（例えば、表示面７ａの拡大倍率β等）が変更された場合であっても、バックライト６を虚像間視差の低減のために設計変更する必要がない。虚像表示装置１Ａによれば、例えば虚像１０Ｑ、２０Ｑの撮像画像に基づいて、発光領域６ａａを選択し、発光領域６ａａに含まれる発光部６１ｃを選択し、発光部６１ｃのそれぞれをローカルディミング制御することで、視認性の低下が低減された虚像２０Ｑを利用者５に視認させることができる。また、虚像表示装置１Ａによれば、光学系３の仕様を変更するだけで、虚像２０Ｑのサイズを変更することが可能となる。したがって、虚像表示装置１Ａは、表示部２の設計変更を行うことなく、多種多様の移動体に適用することができる。
【0052】
虚像表示装置１Ａは、図１０に示されるように、表示面７ａが発光面６ａに対して傾斜している構成であってよい。これにより、図１１に示されるように、視認性の低下が低減されているとともに、奥行感のある虚像２０Ｑを利用者５に視認させることができる。図１１は、画像Ｇが白黒のチェッカーパターンである場合を示している。図１１中の参照符２０ｗ，２０ｂは、図４中の参照符２０ｗ，２０ｂと同様である。表示面７ａが発光面６ａに対して傾斜している場合、表示面７ａの拡大倍率βは、垂直方向（図１１における上下方向）において変化しうる。発光領域６ａａは、例えば、次のようにして選択することができる。アイボックス８に配置された撮像装置によって撮像された、発光面６ａの虚像１０Ｑ及び表示面７ａの虚像２０Ｑの撮像画像に基づいて、倍率α１，α２，β２、及び、垂直方向において変化する倍率β１を算出する。算出した倍率α１，α２，β１，β２に基づいて、表示面７ａを水平方向にβ１／α１倍に縮小し、垂直方向にβ２／α２倍に縮小することで、発光領域６ａａを選択することができる。
【0053】
図１２に示されるように、虚像表示装置１，１Ａは、移動体１００に搭載されてよい。虚像表示装置１，１Ａが移動体１００に搭載される場合、虚像表示装置１，１Ａの構成の一部は、移動体１００が備える他の装置、部品と兼用されてよい。例えば、移動体１００のウインドシールド１２は、虚像表示装置１，１Ａの構成の一部として兼用されてよい。例えば図１に示されている第２反射部３ｂは、移動体１００のウインドシールド１２によって置き換えられてよい。虚像表示装置１，１Ａの位置は、移動体１００の内部及び外部において任意である。例えば、虚像表示装置１，１Ａは、移動体１００のダッシュボード内に位置してよい。
【0054】
虚像表示装置１，１Ａは、利用者５の眼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５の眼の位置を検出するように構成される。検出装置１１は、検出した眼の位置に関する情報を制御部４に出力するように構成される。検出した眼の位置に関する情報は、眼位置情報とも称される。制御部４は、検出装置１１が検出した利用者５の眼の位置に基づいて、複数の発光部６１のそれぞれの発光、非発光を制御するように構成されてよい。虚像表示装置１，１Ａが移動体１００に搭載される場合、検出装置１１の位置は、移動体１００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１００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）等を介して利用者５の眼の位置に関する情報を制御部４へ出力してよい。
【0055】
検出装置１１は、撮像装置を含んで構成されてよい。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５の顔を撮像可能に構成されてよい。撮像装置の撮像範囲は、アイボックスを含む。アイボックスは、例えば利用者５の体格、姿勢、及び姿勢の変化等を考慮して、利用者５の眼が存在すると想定される実空間上の領域である。利用者５は、例えば移動体１００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５の両眼の位置を検出するように構成されてよい。
【0056】
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５の頭部の位置を検出し、頭部の位置に基づいて、利用者５の眼の位置を検出するように構成されてよい。検出装置１１は、２つ以上のセンサによって、利用者５の眼の位置を三次元空間の座標として検出するように構成してよい。
【0057】
表示部２は、利用者５に立体画像を視認させるための光学素子を含んで構成されてよい。光学素子は、利用者５の眼に到達する画像光の光路に沿って、バックライト６と表示パネル７との間に位置してよい。光学素子は、利用者５の眼に到達する画像光の光路に沿って、表示パネル７と光学系３との間に位置してよい。表示パネル７は、左眼画像と、左眼画像に対して視差を有する右眼画像とを表示面７ａに表示するように構成されてよい。光学素子は、表示面７ａから出射される画像光を、左眼画像を示す左眼画像光と右眼画像を示す右眼画像光とに分離するように構成されてよい。これにより、虚像表示装置１，１Ａは、利用者５に視認性の低下が低減された立体画像を視認させることが可能となる。光学素子は、パララックスバリアで構成されてよいし、レンチキュラレンズで構成されてよい。パララックスバリアは、液晶パネルを含んで構成されてよい。
【0058】
以下、本開示の一実施形態に係る虚像表示装置の駆動方法について説明する。本実施形態の駆動方法は、バックライト６のローカルディミング制御に関する。図１３は、本開示の一実施形態に係る虚像表示装置の駆動方法を説明するフローチャートであり、図１４～２８は、本実施形態の駆動方法を説明するための図及びグラフである。以下では、虚像表示装置１Ａ（図６，１０参照）の駆動方法について説明する。また、表示面７ａに表示される画像は、基本的に、白黒のチェッカーパターンであるとするが、理解を容易にするために、図１６，２０，２１では、表示面７ａに白黒チェッカーパターンと異なる画像が表示されるものとする。
【0059】
（第１例）
先ず、本実施形態の駆動方法の第１例について説明する。図１３のフローチャートは、制御部４によって実行される。制御部４は、図１３のフローチャートが終了すると、〔Ｓ１〕に戻り、〔Ｓ１〕～〔Ｓ８〕を繰り返し実行する。
先ず、本実施形態の駆動方法の第１例について説明する。図１３のフローチャートは、制御部４によって実行される。制御部４は、図１３のフローチャートが終了すると、〔Ｓ１〕に戻り、〔Ｓ１〕～〔Ｓ８〕を繰り返し実行する。
【0060】
制御部４は、〔Ｓ１〕において、表示面７ａに表示される動画の動画データを外部から取得してよい。動画は、例えば３０～１２０ｆｐｓ（frames per second）の動画であってよい。制御部４は、取得した動画データに基づいて、図１４に示すようなフレーム毎の画像（第１画像Ｇ１ともいう）を生成してよい。
【0061】
〔Ｓ２〕において、制御部４は、表示面７ａの像の拡大倍率（第１拡大倍率Ｍ１ともいう）及び発光面６ａの像の拡大倍率（第２拡大倍率Ｍ２ともいう）に基づいて、第１画像Ｇ１を変形してなる第２画像Ｇ２を生成する。本例では、制御部４は、第１画像Ｇ１を所定の拡大倍率で水平方向（図１４における左右方向）及び垂直方向（図１４における上下方向）に拡大し、図１５に示すような第２画像Ｇ２を生成する。所定の拡大倍率は、第２拡大倍率Ｍ２を第１拡大倍率Ｍ１で除算した値であり、虚像表示装置１Ａにおいては、１より大きい値となる。
【0062】
〔Ｓ３〕において、制御部４は、図１６に示すように、第１画像Ｇ１を複数のローカルディミング領域７２に分割する。ローカルディミング領域７２の数は、発光部６１の数と同じであってよいし、異なっていてもよい。複数のローカルディミング領域７２はそれぞれ、所定数の画素を含む矩形状の領域であってよい。複数のローカルディミング領域７２はそれぞれ、該ローカルディミング領域７２に対応する発光部６１によって実質的に照射される。複数のローカルディミング領域７２はそれぞれ、該ローカルディミング領域７２の直下に位置する発光部６１によって実質的に照射される。
【0063】
〔Ｓ４〕において、制御部４は、各ローカルディミング領域７２について、階調ヒストグラムを生成する。階調ヒストグラムは、図１７，１８に示すように、縦軸を画素数とし、横軸を階調値としたヒストグラムである。階調値は、各ローカルディミング領域７２の複数の画素毎に、画素の色調成分Ｒ，Ｇ，Ｂから算出される。階調値は、例えば、各画素の色調成分Ｒ，Ｇ，Ｂを重ね合せた値であってよい。言い換えると、階調値は、ｃｒ，ｃｇ，ｃｂを所定の係数としたとき、ｃｒ×Ｒ＋ｃｇ×Ｇ＋ｃｂ×Ｂで表されてよい。係数ｃｒ，ｃｇ，ｃｂは、ｃｒ＋ｃｇ＋ｃｂ＝１を満たしてよい。図１７，１８は、階調値を０～２５５の範囲の整数で表した場合の階調ヒストグラムを示している。
【0064】
制御部４は、図１７に示すように、階調値が閾値ＴＨ以下である画素数が全画素数（ローカルディミング領域の全画素数）のＮ％以上であるローカルディミング領域７２を、背景領域７２ａと判定する。また、制御部４は、図１８に示すように、階調値が閾値ＴＨ以下である画素数が全画素数のＮ％未満であるローカルディミング領域を、表示領域７２ｂと判定する。閾値ＴＨは、階調値を０～２５５の範囲の整数で表す場合、例えば０～６８の範囲の整数であってよい。Ｎは、例えば５０～９０の範囲の数であってよい。
【0065】
閾値ＴＨは、利用者５の視野の背景輝度（すなわち、移動体１００の前景輝度）に基づいて決定されてよい。言い換えると、閾値ＴＨは、移動体１００の周囲環境に基づいて決定されてよい。周囲環境は、時刻、移動体１００の周囲の天候、路面状況等であってよい。例えば、周囲環境が夜間であり、利用者５の背景輝度が５（ｃｄ／ｍ２）である場合、利用者５に鮮明な虚像（白色虚像）を視認させるためには、表示面７ａに表示する画像（白色画像）は３５０（ｃｄ／ｍ２）の表示輝度を有する必要があり、このとき、背景コントラストは、７１となる。背景コントラストは、背景輝度をａ（ｃｄ／ｍ２）とし、表示輝度をｂ（ｃｄ／ｍ２）としたとき、（ａ＋ｂ）／ａで表され、背景コントラストが１．０になると、利用者５が虚像（白色）を視認しにくくなる。これらのことから、背景コントラストが１．０となる表示輝度ｂを、γ補正（γ＝２．２）を考慮して、階調値に換算した値を階調値ＴＨＭＡＸとしたとき、閾値ＴＨを０～ＴＨＭＡＸの範囲の値に設定することで、背景領域７２ａを適切に判定することができる。表１に示すように、周囲環境が夜間であり、利用者５の背景輝度が５（ｃｄ／ｍ２）である場合には、閾値ＴＨを０～９の範囲の値に設定してよい。また、周囲環境が薄暮であり、利用者５の背景輝度が５０（ｃｄ／ｍ２）である場合には、閾値ＴＨを０～１７の範囲の値に設定してよく、周囲環境が雪壁または順光であり、利用者５の背景輝度が１１，０００（ｃｄ／ｍ２）である場合には、閾値ＴＨを０～６８の範囲の値に設定してもよい。
【0066】
【表1】
【0067】
制御部４は、図１９に示すように、正面視において（すなわち、第１画像Ｇ１と発光面６ａとをバックライト６からの光の出射方向に重ねて見たときに）、表示領域に少なくとも一部が含まれる発光部６１を発光状態とする発光部６１ＯＮとし、背景領域に完全に含まれる発光部６１を非発光状態とする発光部６１ＯＦＦとする。
【0068】
〔Ｓ５〕において、制御部４は、利用者５の視野の背景輝度を取得し、取得した背景輝度に基づいて、発光部６１ＯＮの発光輝度を設定する。制御部４は、背景輝度が高いほど、発光部６１ＯＮの発光輝度（すなわち、発光部６１ＯＮに供給する駆動電流値）を高く設定する。これにより、利用者５に鮮明な虚像２０Ｑを視認させることができる。
【0069】
虚像表示装置１Ａは、利用者５の視野の背景輝度を測定し、背景輝度を制御部４に出力する輝度計を備えてよい。移動体１００がその前景輝度を測定する輝度計を備えている場合、制御部４は、移動体１００の輝度計から前景輝度を取得し、取得した前景輝度を利用者５の視野の背景輝度としてよい。
【0070】
制御部４は、背景輝度の他に、移動体１００の周囲環境にさらに基づいて、発光部６１ＯＮの発光輝度を設定してよい。例えば、表２に示すように、周囲環境が夜間のアスファルト道路であり、背景輝度が５（ｃｄ／ｍ２）である場合、鮮明な虚像（白色虚像）を利用者に視認させるためには、バックライト６の発光輝度を５４，０００（ｃｄ／ｍ２）に設定し、表示面７ａに表示する画像（白色画像）の輝度を３５０（ｃｄ／ｍ２）としてよい。したがって、制御部４は、バックライト６の発光輝度が５４，０００（ｃｄ／ｍ２）となるように、発光部６１ＯＮの発光輝度を設定してよい。また、表２に示すように、周囲環境が夜間の雪道であり、利用者５の背景輝度が５０（ｃｄ／ｍ２）である場合には、バックライト６の発光輝度が１４０，０００（ｃｄ／ｍ２）になるように発光部６１ＯＮの発光輝度を設定し、表示面７ａに表示する画像（白色画像）の輝度を９００（ｃｄ／ｍ２）としてよい。その他の背景輝度及び周囲環境についても、表２に示す通りである。制御部４は、背景輝度及び周囲環境に応じた、バックライト６に設定すべき発光輝度を記憶したデータベースを有してよい。制御部４は、背景輝度及び周囲環境に応じて、データベースからバックライト６に設定すべき発光輝度を読み出し、読み出した発光輝度に基づいて、発光部６１ＯＮの発光輝度を設定してよい。
【0071】
【表2】
【0072】
〔Ｓ６〕において、制御部４は、各発光部６１ＯＦＦ（図２０参照）について、発光部６１ＯＮに隣接する発光部６１ＯＦＦであるか否かを判定する。図２１に示すように、制御部４は、発光部６１ＯＮに隣接する発光部６１ＯＦＦでないと判定された発光部６１ＯＦＦについては、非発光状態とする発光部６１ＯＦＦのままとし、発光部６１ＯＮに隣接する発光部６１ＯＦＦであると判定された発光部６１ＯＦＦについては、発光状態とする発光部６１ＯＦＦ（周辺発光部６１ＰＥＲＩともいう）としてよい。制御部４は、後述の〔Ｓ８〕において、周辺発光部６１ＰＥＲＩを所定の発光輝度で発光させる。周辺発光部６１ＰＥＲＩを検出し、周辺発光部６１ＰＥＲＩを発光させることで、表示領域７２ｂに表示される文字、図形等の輪郭がぼやける（不鮮明になる）虞を低減することが可能となる。また、利用者５の眼の位置がアイボックス８内で移動した場合に、利用者５が視認する虚像２０Ｑの輝度低下を低減することができるため、利用者５に鮮明な虚像２０Ｑを視認させることが可能となる。周辺発光部６１ＰＥＲＩの発光輝度は、発光部６１ＯＮの発光輝度と同じ発光輝度であってよいし、発光部６１ＯＮの発光輝度の２０～８０％程度、３０～７０％程度、又は４０～６０％程度の発光輝度であってもよい。
【0073】
〔Ｓ７〕において、制御部４は、第２画像Ｇ２の画像データに、各発光部６１に対する制御内容を示すバックライト制御コードを付加した画像データを生成する。
【0074】
〔Ｓ８〕において、制御部４は、表示パネル７が、バックライト制御コード付きの画像データに基づいて、表示面７ａに第２画像Ｇ２を表示し、バックライト６が、バックライト制御コード付きの画像データに基づいて、発光部６１ＯＮ及び周辺発光部６１ＰＥＲＩを発光させるよう制御する。これにより、図２２に示すように、利用者５にコントラストが向上した虚像２０Ｑを視認させることが可能となる。
【0075】
上述の説明では、第１画像Ｇ１と、発光面６ａにおける発光部６１の配列とに基づいて、〔Ｓ３〕～〔Ｓ６〕の処理を行う例について説明したが、〔Ｓ３〕～〔Ｓ６〕の処理は、第２画像Ｇ２と、第２拡大倍率Ｍ２で拡大した発光面６ａにおける発光部６１の配列とに基づいて行ってもよい。
【0076】
（第２例）
次に、本実施形態の駆動方法の第２例について説明する。以下では、第１例における各処理と同様の処理については、詳細な説明を省略する。
次に、本実施形態の駆動方法の第２例について説明する。以下では、第１例における各処理と同様の処理については、詳細な説明を省略する。
【0077】
制御部４は、〔Ｓ１〕において、表示面７ａに表示される動画の動画データを外部から取得してよい。制御部４は、取得した動画データに基づいて、図１４に示すようなフレーム毎の第１画像Ｇ１を生成してよい。
【0078】
〔Ｓ２〕において、制御部４は、第１拡大倍率Ｍ１及び第２拡大倍率Ｍ２に基づいて、第１画像Ｇ１を変形してなる第２画像Ｇ２を生成する。本例では、制御部４は、第１画像Ｇ１を所定の縮小率で水平方向及び垂直方向に縮小し、図２３に示すような第２画像Ｇ２を生成する。所定の縮小率は、第１拡大倍率Ｍ１を第２拡大倍率Ｍ２で除算した値であり、虚像表示装置１Ａにおいては、１より小さい値となる。
【0079】
〔Ｓ３〕において、制御部４は、図１６に示すように、第２画像Ｇ２を複数のローカルディミング領域７２に分割する。
【0080】
〔Ｓ４〕において、制御部４は、各ローカルディミング領域７２について、階調ヒストグラムを作成し、階調値が閾値ＴＨ以下である画素数が全画素数のＮ％以上であるローカルディミング領域７２を、背景領域７２ａと判定し、階調値が閾値ＴＨ以下である画素数が全画素数のＮ％未満であるローカルディミング領域７２を、表示領域７２ｂと判定する。
【0081】
制御部４は、図２４に示すように、正面視において、表示領域７２ｂに少なくとも一部が含まれる発光部６１を発光状態とする発光部６１ＯＮと判定し、背景領域に完全に含まれる発光部６１を非発光状態とする発光部６１ＯＦＦと判定する。
【0082】
〔Ｓ５〕において、制御部４は、利用者５の視野内の背景輝度を取得し、取得した背景輝度に基づいて、発光部６１ＯＮの発光輝度を設定する。
【0083】
〔Ｓ６〕において、制御部４は、各発光部６１ＯＦＦについて、発光部６１ＯＮに隣接する発光部６１ＯＦＦであるか否かを判定する。制御部４は、発光部６１ＯＮに隣接する発光部６１ＯＦＦでないと判定された発光部６１ＯＦＦについては、非発光状態とする発光部６１ＯＦＦのままとし、発光部６１ＯＮに隣接する発光部６１ＯＦＦであると判定された発光部６１ＯＦＦについては、周辺発光部６１ＰＥＲＩとしてよい。
【0084】
〔Ｓ７〕において、制御部４は、第１画像Ｇ１の画像データに、各発光部６１に対する制御内容を示すバックライト制御コードを付加した画像データを生成する。
【0085】
〔Ｓ８〕において、制御部４は、表示パネル７が、バックライト制御コード付きの画像データに基づいて、表示面７ａに第１画像Ｇ１を表示し、バックライト６が、バックライト制御コード付きの画像データに基づいて、発光部６１ＯＮ及び周辺発光部６１ＰＥＲＩを発光させるよう制御する。これにより、図２５に示すように、利用者５にコントラストが向上した虚像２０Ｑを視認させることが可能となる。
【0086】
（第３例）
次に、本実施形態の駆動方法の第３例について説明する。以下では、第１例及び第２例の各処理と同様の処理については、詳細な説明を省略する。本例の駆動方法によれば、表示面７ａが発光面６ａに対して傾斜している場合（図１０参照）であっても、利用者５にコントラストが向上し、且つ奥行感のある虚像２０Ｑを視認させることが可能となる。虚像表示装置１Ａは、表示面７ａの発光面６ａに対する傾斜角度θが、例えば１０°～４５°であってよい。傾斜角度θは、表示面７ａの法線と発光面６ａの法線とがなす角度である。
次に、本実施形態の駆動方法の第３例について説明する。以下では、第１例及び第２例の各処理と同様の処理については、詳細な説明を省略する。本例の駆動方法によれば、表示面７ａが発光面６ａに対して傾斜している場合（図１０参照）であっても、利用者５にコントラストが向上し、且つ奥行感のある虚像２０Ｑを視認させることが可能となる。虚像表示装置１Ａは、表示面７ａの発光面６ａに対する傾斜角度θが、例えば１０°～４５°であってよい。傾斜角度θは、表示面７ａの法線と発光面６ａの法線とがなす角度である。
【0087】
制御部４は、〔Ｓ１〕において、表示面７ａに表示される動画の動画データを外部から取得してよい。制御部４は、取得した動画データに基づいて、図１４に示すようなフレーム毎の第１画像Ｇ１を生成してよい。
【0088】
〔Ｓ２〕において、制御部４は、第１拡大倍率Ｍ１及び第２拡大倍率Ｍ２に基づいて、第１画像Ｇ１を変形してなる第２画像Ｇ２（図２６参照）を生成する。本例では、制御部４は、第１拡大倍率Ｍ１及び第２拡大倍率Ｍ２に基づいて、第１画像Ｇ１を垂直方向において縮小する。制御部４は、表示面７ａの発光面６ａに対する傾斜角度θに基づいて、第１画像Ｇを垂直方向において（ｃｏｓθ）倍に縮小してもよい。さらに、制御部４は、第１拡大倍率Ｍ１及び第２拡大倍率Ｍ２に基づいて、第１画像Ｇ１を水平方向において所定の比率で変形する。所定の比率は、第１画像Ｇ１の垂直方向において変化しうる。所定の比率は、第１画像Ｇ１を垂直方向における位置が互いに異なる複数の領域ｇ１，ｇ２，ｇ３に仮想的に分割したとき、領域ｇ１，ｇ２，ｇ３毎に表示面７ａの水平方向における拡大倍率を発光面６ａの水平方向における拡大倍率で除算した値である。なお、複数の領域ｇ１，ｇ２，ｇ３の数（第１画像Ｇ１の分割数）は、任意であり、例えば第１画像Ｇ１の画素行の数と同じであってよい。
【0089】
〔Ｓ３〕において、制御部４は、図１６に示すように、第２画像Ｇ２を複数のローカルディミング領域７２に分割する。
【0090】
〔Ｓ４〕において、制御部４は、各ローカルディミング領域７２について、階調ヒストグラムを作成し、階調値が閾値ＴＨ以下である画素数が全画素数のＮ％以上であるローカルディミング領域７２、背景領域７２ａと判定し、階調値が閾値ＴＨ以下である画素数が全画素数のＮ％未満であるローカルディミング領域７２を、表示領域７２ｂと判定する。
【0091】
制御部４は、図２７に示すように、正面視において、表示領域７２ｂに少なくとも一部が含まれる発光部６１を発光状態とする発光部６１ＯＮとし、背景領域７２ａに完全に含まれる発光部６１を非発光状態とする発光部６１ＯＦＦとする。
【0092】
〔Ｓ５〕において、制御部４は、利用者５の視野内の背景輝度を取得し、取得した背景輝度に基づいて、発光部６１ＯＮの発光輝度を設定する。
【0093】
〔Ｓ６〕において、制御部４は、各発光部６１ＯＦＦについて、発光部６１ＯＮに隣接する発光部６１ＯＦＦであるか否かを判定する。制御部４は、発光部６１ＯＮに隣接する発光部６１ＯＦＦでないと判定された発光部６１ＯＦＦについては、非発光状態とする発光部６１ＯＦＦのままとし、発光部６１ＯＮに隣接する発光部６１ＯＦＦであると判定された発光部６１ＯＦＦについては、周辺発光部６１ＰＥＲＩとしてよい。
【0094】
〔Ｓ７〕において、制御部４は、第１画像Ｇ１の画像データに、各発光部６１に対する制御内容を示すバックライト制御コードを付加した画像データを生成する。
【0095】
〔Ｓ８〕において、制御部４は、表示パネル７が、バックライト制御コード付きの画像データに基づいて、表示面７ａに第１画像Ｇ１を表示し、バックライト６が、バックライト制御コード付きの画像データに基づいて、発光部６１ＯＮ及び周辺発光部６１ＰＥＲＩを発光させるよう制御する。これにより、図２８に示すように、利用者５にコントラストが向上し、且つ奥行感のある虚像２０Ｑを視認させることが可能となる。
【0096】
虚像表示装置１Ａの制御部４は、本開示の虚像表示装置の駆動方法における各処理を実行するように構成されてよい。また、本開示の虚像表示装置の駆動方法における各処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供されてよい。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶されていてよい。コンピュータ可読媒体は、例えば磁気記憶媒体、光学記憶媒体、光磁気記憶媒体、半導体記憶媒体等であってよい。
【0097】
本開示における「移動体」には、車両、船舶、航空機を含む。本開示における「車両」には、自動車及び産業車両を含むが、これに限られず、鉄道車両及び生活車両、滑走路を走行する固定翼機を含めてよい。自動車は、乗用車、トラック、バス、二輪車、及びトロリーバス等を含むがこれに限られず、道路上を走行する他の車両を含んでよい。産業車両は、農業及び建設向けの産業車両を含む。産業車両には、フォークリフト、及びゴルフカートを含むがこれに限られない。農業向けの産業車両には、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、及び芝刈り機を含むが、これに限られない。建設向けの産業車両には、ブルドーザー、スクレーパー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、及びロードローラを含むが、これに限られない。車両は、人力で走行するものを含む。なお、車両の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。本開示における船舶には、マリンジェット、ボート、タンカーを含む。本開示における航空機には、固定翼機、回転翼機を含む。
【0098】
本開示によれば、表示虚像と光源虚像との間の視差を表示虚像全体にわたって低減することができ、表示虚像の視認性の低下を低減することができる。
【0099】
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。
【0100】
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反射部は、第２反射部と識別子である「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。
【0101】
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。
【0102】
本開示の虚像表示装置、移動体、虚像表示装置の駆動方法、及びプログラムは、以下の構成（１）～（１９）で実施可能である。
【0103】
（１）複数の発光部と、前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
前記表示パネルに表示される画像に応じて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するバックライト制御部と、を備え、
前記発光面のサイズは、前記表示面のサイズよりも小さく構成されている、虚像表示装置。
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
前記表示パネルに表示される画像に応じて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するバックライト制御部と、を備え、
前記発光面のサイズは、前記表示面のサイズよりも小さく構成されている、虚像表示装置。
【0104】
（２）複数の発光部と、前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
バックライト制御部と、を備え、
前記バックライト制御部は、
前記発光面内の領域であって、前記利用者の視野に前記領域の像が前記表示面の像と同一サイズの虚像として結像される領域を選択し、
前記複数の発光部のうち、前記選択された領域に対応する一部の発光部を、前記表示面に表示される画像に応じて発光状態および非発光状態のいずれかに切換えてローカルディミング制御する、虚像表示装置。
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
バックライト制御部と、を備え、
前記バックライト制御部は、
前記発光面内の領域であって、前記利用者の視野に前記領域の像が前記表示面の像と同一サイズの虚像として結像される領域を選択し、
前記複数の発光部のうち、前記選択された領域に対応する一部の発光部を、前記表示面に表示される画像に応じて発光状態および非発光状態のいずれかに切換えてローカルディミング制御する、虚像表示装置。
【0105】
（３）前記光学系は複数の反射部を有し、
前記複数の反射部のうち第１反射部は、前記表示面の像および前記発光面の像を他の反射部である第２反射部に向けて反射させ、
前記第２反射部は、前記表示面の像および前記発光面の像を、前記利用者の視野に向けて反射させる、上記構成（１）または（２）に記載の虚像表示装置。
前記複数の反射部のうち第１反射部は、前記表示面の像および前記発光面の像を他の反射部である第２反射部に向けて反射させ、
前記第２反射部は、前記表示面の像および前記発光面の像を、前記利用者の視野に向けて反射させる、上記構成（１）または（２）に記載の虚像表示装置。
【0106】
（４）前記表示面は、前記発光面に対して傾斜して配設されている、上記構成（１）～（３）のいずれかに記載の虚像表示装置。
【0107】
（５）上記構成（３）に記載の虚像表示装置と、
前記第１反射部によって反射された前記画像光を前記利用者の眼に向けて反射させるウインドシールドと、を備える移動体。
前記第１反射部によって反射された前記画像光を前記利用者の眼に向けて反射させるウインドシールドと、を備える移動体。
【0108】
（６）複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成し、前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するバックライト制御部と、を備える虚像表示装置。
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成し、前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するバックライト制御部と、を備える虚像表示装置。
【0109】
（７）複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成し、前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するバックライト制御部と、を備える虚像表示装置。
前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成し、前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するバックライト制御部と、を備える虚像表示装置。
【0110】
（８）複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、を備える虚像表示装置の駆動方法であって、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成することと、
前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御することと、を含む虚像表示装置の駆動方法。
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成することと、
前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御することと、を含む虚像表示装置の駆動方法。
【0111】
（９）前記ローカルディミング制御することは、
前記第２画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、上記構成（８）に記載の虚像表示装置の駆動方法。
前記第２画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、上記構成（８）に記載の虚像表示装置の駆動方法。
【0112】
（１０）複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、を備える虚像表示装置の駆動方法であって、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成することと、
前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御することと、を含む虚像表示装置の駆動方法。
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成することと、
前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御することと、を含む虚像表示装置の駆動方法。
【0113】
（１１）前記ローカルディミング制御することは、
前記第１画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、上記構成（１０）に記載の虚像表示装置の駆動方法。
前記第１画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、上記構成（１０）に記載の虚像表示装置の駆動方法。
【0114】
（１２）前記ローカルディミング制御することは、
利用者の視野の背景輝度に基づいて、発光状態に設定された発光部の発光輝度を設定すること、を含む、上記構成（８）～（１１）のいずれかに記載の虚像表示装置の駆動方法。
利用者の視野の背景輝度に基づいて、発光状態に設定された発光部の発光輝度を設定すること、を含む、上記構成（８）～（１１）のいずれかに記載の虚像表示装置の駆動方法。
【0115】
（１３）前記ローカルディミング制御することは、
非発光状態に設定された発光部のうち発光状態に設定された発光部に隣接する発光部を発光状態に切換えること、を含む、上記構成（８）～（１２）のいずれかに記載の虚像表示装置の駆動方法。
非発光状態に設定された発光部のうち発光状態に設定された発光部に隣接する発光部を発光状態に切換えること、を含む、上記構成（８）～（１２）のいずれかに記載の虚像表示装置の駆動方法。
【0116】
（１４）複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、を備える虚像表示装置が実行するプログラムであって、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成し、
前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するためのプログラム。
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、前記表示パネルに表示する第１画像を変形して、第２画像を生成し、
前記第２画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するためのプログラム。
【0117】
（１５）前記ローカルディミング制御することは、
前記第２画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、上記構成（１４）に記載のプログラム。
前記第２画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、上記構成（１４）に記載のプログラム。
【0118】
（１６）複数の発光部と前記複数の発光部からの光を出射可能な発光面とを有するバックライトと、前記発光面から出射される光によって画像を表示する表示面を有する表示パネルと、前記表示面の像および前記発光面の像を異なる倍率で拡大し、利用者の視野に虚像として結像させる光学系と、を備える虚像表示装置が実行するプログラムであって、
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成し、
前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するためのプログラム。
前記光学系による前記表示面の像および前記発光面の像の拡大倍率に基づいて、第１画像を変形して、前記表示パネルに表示する第２画像を生成し、
前記第１画像に基づいて、前記複数の発光部を発光状態および非発光状態のいずれかに切換えて、ローカルディミング制御するためのプログラム。
【0119】
（１７）前記ローカルディミング制御することは、
前記第１画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、上記構成（１６）に記載のプログラム。
前記第１画像を複数のローカルディミング領域に分割し、前記ローカルディミング領域毎の階調ヒストグラムを生成することと、
前記階調ヒストグラムに基づいて、前記複数の発光部のそれぞれを、発光状態および非発光状態のいずれかに設定することと、を含む、上記構成（１６）に記載のプログラム。
【0120】
（１８）前記ローカルディミング制御することは、
利用者の視野の背景輝度に基づいて、発光状態に設定された発光部の発光輝度を設定すること、を含む、上記構成（１４）～（１７）のいずれかに記載のプログラム。
利用者の視野の背景輝度に基づいて、発光状態に設定された発光部の発光輝度を設定すること、を含む、上記構成（１４）～（１７）のいずれかに記載のプログラム。
【0121】
（１９）前記ローカルディミング制御することは、
非発光状態に設定された発光部のうち発光状態に設定された発光部に隣接する発光部を発光状態に切換えること、を含む、上記構成（１４）～（１８）に記載のプログラム。
非発光状態に設定された発光部のうち発光状態に設定された発光部に隣接する発光部を発光状態に切換えること、を含む、上記構成（１４）～（１８）に記載のプログラム。
【符号の説明】
【0122】
１，１Ａ 虚像表示装置
２ 表示部
３ 光学系
３ａ 第１光学部材（第１反射部）
３ｂ 第２光学部材（第２反射部）
４ バックライト制御部（制御部）
５ 利用者
６ バックライト
６ａ 発光面
６ａａ 領域（発光領域）
６１，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ＯＮ，６１ＯＦＦ，６１ＰＥＲＩ 発光部
６２ 基体
６２ａ 主面
６３ 拡散板
７ 表示パネル
７ａ 表示面
７１ 画素
７１ａ 画素（表示画素）
７１ｂ 画素（非表示画素）
７２ ローカルディミング領域
７２ａ 背景領域
７２ｂ 表示領域
８ アイボックス
１０Ｑ，１０Ｑ’，２０Ｑ 虚像
１０ｇ 灰色の部分
１０ｗ 白色の部分
２０ｂ 黒色の部分
２０ｗ 白色の部分
１１ 検出装置
１２ ウインドシールド
１００ 移動体
２ 表示部
３ 光学系
３ａ 第１光学部材（第１反射部）
３ｂ 第２光学部材（第２反射部）
４ バックライト制御部（制御部）
５ 利用者
６ バックライト
６ａ 発光面
６ａａ 領域（発光領域）
６１，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ＯＮ，６１ＯＦＦ，６１ＰＥＲＩ 発光部
６２ 基体
６２ａ 主面
６３ 拡散板
７ 表示パネル
７ａ 表示面
７１ 画素
７１ａ 画素（表示画素）
７１ｂ 画素（非表示画素）
７２ ローカルディミング領域
７２ａ 背景領域
７２ｂ 表示領域
８ アイボックス
１０Ｑ，１０Ｑ’，２０Ｑ 虚像
１０ｇ 灰色の部分
１０ｗ 白色の部分
２０ｂ 黒色の部分
２０ｗ 白色の部分
１１ 検出装置
１２ ウインドシールド
１００ 移動体
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
