JP2013088817A

JP2013088817A - 車載用投影システム

Info

Publication number: JP2013088817A
Application number: JP2012229578A
Authority: JP
Inventors: Po-Jen Chung; 博任鍾; wei si Lin; 維賜林; Ji-Hyun Tsai; 志賢蔡; Kang-Hee Li; 康熙黎; Hung-Chih Shu; 泓志周; 健榮 ▲黄▼; Chien-Jung Huang
Original assignee: Young Optics Inc
Current assignee: Young Optics Inc
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-05-13
Also published as: CN103064238A; EP2584405A2; US20130094002A1; TW201318432A; CN103064238B; EP2584405A3; TWI549515B

Abstract

【課題】車載用投影システムを提供する。
【解決手段】かかる車載用投影システムは、投影装置、投影スクリーン、及び映像校正モジュールを含む。投影装置は、映像光束を提供する。投影スクリーンは、映像光束を受け入れる。映像光束は、投影スクリーンに映像画面を形成し、且つ、投影スクリーンは、非平面である。映像校正モジュールは、投影スクリーンの表面形状に合わせて、映像光束を校正し、これにより、映像画面の歪みを補償する。
【選択図】図７

Description

本発明は、車載用投影システムに関し、特に、非平面投影スクリーンを有する車載用投影システムに関する。

科学技術の進歩に伴い、例えば、自動車の中央制御盤には、オーディオ・ビデオ、ナビゲーション及び電話等、様々な先進な機能が搭載されている。しかし、狭い中央制御盤に上述の各種の機能を制御するための従来の押しボタンや回転ボタンをたくさん設置すると、このようなボタンは、中央制御盤に押し合うようになってしまう。よって、これらの複雑な機能を制御するためのタッチスクリーン技術が多くの自動車メーカーにより導入され、これにより、中央制御盤の設計がより簡潔になる。

いまのところ、自動車メーカーは、主に、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（TFT-LCD）を使用して自動車の中央制御盤を設計する。しかし、TFT-LCDは、半導体と同様に、その製造プロセスでは、真空気相メッキ及びエッチングを要するので、基板材料は、通常、強酸・強アルカリの腐食に耐え、且つ、高温に耐えるガラス材質を採用する。その同時に、気相メッキにおける均一性への要求があるため、ガラス材質は、非常に平坦な平面でなければならないので、その外形設計の可塑性は、大いに制限されている。また、比較的に新しい有機発光ダイオード（OLED）による表示技術は、可撓性の特徴を有し、また、広い視角及び良好な色飽和度をも有するが、克服されていない多くの技術問題が依然として存在する。例えば、量産の技術が足りず、使用寿命がＬＣＤよりも短く、及び、大きいサイズの応用がまだ成熟していないなどのような欠点が存在する。

今の主流であるスクリーン技術、例えば、ＬＣＤ又はＯＬＥＤは、実用性が高く、サイズが大きく、及び使用寿命が長い曲面表示器を有効に達成することができない。よって、当面は、自動車メーカーは、車内のスクリーン表示器の外形を設計する時に、往々に、パネルの平面外形の制限に屈し、単調な表示インターフェースしか設計できない。

したがって、曲面投影スクリーンを有する投影システムは、車内の表示インターフェースに、比較的に多くの変化を持たせることができる。また、投影システムは、自動車のオーディオ・ビデオシステムに用いることができれば、その多様性を増大させることができるのにならず、そのコストを有効且つ実用に下げることもできる。しかし、自動車のオーディオ・ビデオシステムについて言えば、如何に投影スクリーンの曲線を車内の設計に融和させ、且つ、品質が良好で且つ歪みが低い映像画面を提供するかは、依然として困難なことである。例えば、特許文献１及び特許文献２には、ともに、投影システムの映像の校正技術が開示されている。

米国特許公開第2010/0182236号米国特許第6999133号

本発明の目的は、曲面投影スクリーンを提供し、投影スクリーンの曲線を車内の設計に融和させ、且つ、品質が良好で且つ歪みが低い映像画面を提供することができる車載用投影システムを提供することにある。

本発明の他の目的及び利点については、本発明に開示されている技術的特徴から更なる理解を得ることができる。

上述の一又は部分又は全部の目的若しくは他の目的を達成するために、本発明の一実施例では、車載用投影システムが提供される。この投影システムは、投影装置、投影スクリーン、及び映像校正モジュールを含む。投影装置は、映像光束を提供する。投影スクリーンは、映像光束を受け入れる。映像光束は、投影スクリーンに映像画面を形成し、且つ、投影スクリーンは、非平面である。映像校正モジュールは、投影スクリーンの表面形状に合わせて、映像光束を校正し、これにより、映像光束を投影スクリーンに投影する時に映像画面に生じた変形を補償する。

また、本発明の一実施例では、上述の映像校正モジュールは、レンズ群である。レンズ群は、投影装置内に配置され、映像光束は、該レンズ群を通過した後に、投影スクリーンに投射し、そのうち、レンズ群は、投影スクリーンの表面形状に合わせて、映像光束を校正する。

また、本発明の一実施例では、上述のレンズ群は、投影スクリーンの表面形状に対応して各方向における拡大倍率が等しくない。

また、本発明の一実施例では、上述の映像校正モジュールは、レンズ群である。レンズ群は、投影装置と投影スクリーンとの間に配置され、映像光束は、投影装置から外へ投射した後に、該レンズ群を通過して投影スクリーンに投射し、そのうち、レンズ群は、投影スクリーンの表面形状に合わせて、映像光束を校正する。

また、本発明の一実施例では、上述の映像校正モジュールは、映像処理回路である。映像処理回路は、投影装置内に配置され、且つ、投影スクリーンの表面形状に合わせて、映像光束を校正する。

また、本発明の一実施例では、上述の投影スクリーンの表面は、曲面である。

また、本発明の一実施例では、上述の投影スクリーンの表面は、不規則な表面である。

上述により、本発明の実施例は、次の利点又は機能・効果の少なくとも一つを達成することができる。本発明の例示的な実施例では、車載用投影システムは、光学式又は電子式の映像校正モジュールを利用して、形状が不規則な非平面投影スクリーンに対して映像の校正を行い、これにより、品質が良好で、歪みが低く、且つ、変形がない映像画面を提供することができる。

投影装置及び平面投影スクリーンを有する投影システムを示す図である。図１の投影システムにより平面投影スクリーンに形成された映像画面を示す図である。投影装置及び曲面投影スクリーンを有する投影システムを示す図である。図３の投影システムにより曲面投影スクリーンに形成された映像画面を示す図である。本発明の一実施例による車載用投影システムを示す図である。図５の映像光束が映像校正モジュールを通過した後の校正画面、及び、投影スクリーンに形成された映像画面を示す図である。本発明の他の実施例による車載用投影システムを示す図である。図７の映像光束が映像校正モジュールを通過した後の校正画面、及び、投影スクリーンに形成された映像画面を示す図である。本発明の他の実施例による車載用投影システムを示す図である。図９の映像光束が映像校正モジュールを通過した後の校正画面、及び、投影スクリーンに形成された映像画面を示す図である。本発明の一実施例により車載用投影システムを車両に設置する様子を示す図である。

次に、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。

なお、次の各実施例の説明は、添付した図面を参照して行われたものであり、本発明の実施可能な特定の実施例を例示するために用いられる。また、次の各実施例に言及した方向の用語、例えば、上、下、前、後、左、右などは、添付した図面の方向を参考するためのもののみである。よって、以下に使用された方向の用語は、説明のために用いられ、本発明を限定するためのものでない。

図１は、投影装置及び平面投影スクリーンを有する投影システムを示す図である。図２は、図１の投影システムにより平面投影スクリーンに形成された映像画面を示す図である。図１及び図２を参照する。一般的に言えば、投影装置１１０は、映像光束Ｉ１を投影スクリーン１２０に投射するために用いられ、これにより、鑑賞者は、投影スクリーン120において、対応する映像画像１５０を観ることができる。この投影システム１００では、投影スクリーン１２０が平面であるから、鑑賞者は、歪みが低く且つ変形がない映像画面１５０を観ることができる。

しかし、それを自動車のオーディオ・ビデオシステムに応用する時に、投影スクリーン１２０の平板な表面に制限され、投影スクリーンの表面形状は、車内の設計と全く合わないから、オーディオ・ビデオシステムの設計多様性に影響を与える。

図３は、投影装置及び曲面投影スクリーンを有する投影システムを示す図である。図４は、図３の投影システムにより曲面投影スクリーンに形成された映像画面を示す図である。図３及び図４を参照する。車内のオーディオ・ビデオシステム又は中央制御インターフェースの設計多様性を増大させるために、投影装置２１０及び曲面の投影スクリーン２２０を利用することにより、有効且つ実用な曲面投影システム２００を迅速に達成することができる。言い換えると、ＬＣＤ又はＯＬＥＤの表示器のように、複雑な半導体プロセスを行う必要がない。可塑性が高い投影スクリーン２２０は、様々なスクリーン様式を生み出すことができるので、自動車メーカーが曲面投影スクリーン２２０の曲線を車内の設計に融和させたい時にとても便利である。

しかし、投影装置２１０により投射した映像光束Ｉ２が校正されず、投影スクリーン２２０に表示される時は、形状が変形される映像画面２５０を生成してしまう。よって、曲面投影スクリーン２２０を有する投影システム２００を車内の設計に融和させることができるが、変形の映像画面２５０は、心や目を楽しませるマルチメデアなオーディオ・ビデオの享楽を鑑賞者に提供することができず、また、はっきりと明確な表示インターフェースを得ることができず、さらに、投影システム２００を車内に配置する意義も無くなってしまう。

本発明の実施例では、光学やり方には、特殊の拡大倍率を有するレンズを利用すること、又は、一般なレンズ間及び曲面スクリーン間に映像校正レンズモジュールを設置することにより、電子やり方には、映像処理回路を利用して映像信号を校正することにより、不規則な曲面スクリーンに生じた映像変形の問題を解決することができる。

図５は、本発明の一実施例による車載用投影システムを示す図である。図６は、図５の車載用投影システムにより形成された校正画面及び映像画面を示す図である。図５及び図６を参照する。本実施例による車載用投影システム３００は、投影装置３１０、投影スクリーン３２０、及び映像校正モジュール３３０を含み、そのうち、投影装置３１０には投影レンズ３１２が設けられ、映像光束Ｉ３を外へ投射するために用いられる。本実施例では、映像校正モジュール３３０は、例えば、投影レンズ３１２内に配置されるレンズ群である。

映像光束Ｉ３は、投影レンズ３１２の映像校正モジュール３３０を通過した後に、校正画面３４０を形成する。投影スクリーン３２０は、校正後の映像光束Ｉ３を受け入れ、映像画面３５０を形成するために用いられる。そのうち、投影装置３１０内部の映像校正モジュール３３０は、投影スクリーン３２０の表面形状に合わせて、映像光束Ｉ３を予め校正し、これにより、校正前の映像画面の変形を補償する。よって、映像光束Ｉ３は、投影スクリーン３２０において、校正後の映像画面３５０を形成する。本実施例では、予め校正するとは、映像光束Ｉ３が投影装置３１０から外へ投射する前に先に校正されるステップを指すので、映像光束Ｉ３は、予め校正された校正画面３４０に対応する。

本実施例では、投影スクリーン３２０の表面は、例えば、曲面又は不規則な形状の表面の非表面である。映像校正モジュール３３０のレンズ群は、投影スクリーン３２０の表面形状に合わせて及び対応して、投影スクリーン３２０上の各方向の拡大倍率が等しくなく、これにより、投影装置３１０から外へまだ投射していない校正前の映像光束に対して補償を行うことができる。よって、投影スクリーン３２０は非平面であっても、鑑賞者は、投影スクリーン３２０において、品質が良好で、歪みが低く、且つ変形がない映像画面３５０を観ることができる。

例えば、校正されていない映像光束Ｉ３は、非平面の投影スクリーン３２０に投射し、糸巻型歪曲（pincushion distortion）の映像画面を成す場合、投影スクリーン３２０の表面形状に合わせて設計された映像校正モジュール３３０は、例えば、投影装置３１０内部に配置され且つ糸巻型歪曲を校正するためのレンズ群である。同様に、校正されていない映像光束Ｉ３は、非平面の投影スクリーン３２０に投射し、樽型歪曲（barrel distortion）の映像画面を成す場合、投影スクリーン３２０の表面形状に合わせて設計された映像校正モジュール３３０は、例えば、投影装置３１０内部に配置され且つ樽型歪曲を校正するためのレンズ群である。

図７は、本発明の他の実施例による車載用投影システムを示す図である。図８は、図７の車載用投影システムにより形成された校正画面及び映像画面を示す図である。図７及び図８を参照する。本実施例による車載用投影システム４００は、図５の車載用投影システム３００とほぼ同様であるが、両者の主な相違点は、例えば、車載用投影システム４００の映像校正モジュール４３０が投影装置４１０の外に配置され、且つ、映像校正モジュール４３０が投影装置４１０と投影スクリーン４２０との間に配置され、また、投影スクリーン４２０の表面形状に合わせて映像光束Ｉ４を校正することにある。

本実施例では、投影スクリーン４２０の表面は、例えば、同様に、曲面又は不規則な形状の表面の非平面である。ここで、映像校正モジュール４３０は、投影スクリーン４２０の近傍に配置される校正レンズ群であり、映像光束Ｉ４を受け入れるためのものであり、また、投影スクリーン４２０の表面形状に合わせて映像光束Ｉ４を校正する。投影装置４１０が提供した映像光束Ｉ４は、映像校正モジュール４３０を通過した後に、予め校正された校正画面４４０を形成し、それから、投影スクリーン４２０に投影して映像画面４５０を生成する。よって、本実施例では、映像校正モジュール４３０としての校正レンズ群は、投影スクリーン４２０の表面形状に対応して、各方向における拡大倍率が等しくなく、これにより、通過した映像光束Ｉ４に対して補償及び校正を行うことができる。

上述の実施例では、特殊の拡大倍率のレンズ群を有する投影レンズが利用され、又は、非平面スクリーンの近傍に校正レンズ群が設けられる。しかし、本発明は、これに限定されない。他の実施例では、車載用投影システムは、電子式の映像校正方法を用いて、不規則な曲面スクリーンに生じた映像変形の問題を解決することもできる。

図９は、本発明の他の実施例による車載用投影システムを示す図である。図１０は、図９の車載用投影システムにより形成された校正画面及び映像画面を示す図である。図９及び図１０を参照する。本実施例による車載用投影システム５００は、図５の車載用投影システム３００とほぼ同様であるが、両者の主な相違点は、例えば、車載用投影システム５００の映像校正モジュール５３０が投影装置５１０内部に配置される映像処理回路であることにある。

本実施例では、投影スクリーン５２０の表面は、例えば、不規則な形状の表面の非平面である。映像校正モジュール５３０としての映像処理回路の回路構造は、投影スクリーン５２０の不規則な表面形状に合わせて設計されるものであり、検出装置（図示せず）を利用して投影スクリーン５２０の不規則な表面形状を検出し、異なる表面形状の投影スクリーン５２０に従って、投影装置５１０から外へまだ投射していない映像光束Ｉ５に対して補償及び校正を行い、これにより、校正画面５４０を形成することができる。よって、映像光束Ｉ５は、映像処理回路により校正され且つ投影スクリーン５２０に投射した後に、投影スクリーン５２０は非平面であっても、鑑賞者は、投影スクリーン５２０において、品質が良好で、歪みが低く、且つ変形がない映像画面５５０を観ることができる。したがって、電子信号式の映像校正方法を利用することにより、映像画面の歪み及び変形を補償する目的を達成することもできる。

図１１は、本発明の一実施例により車載用投影システムを車両に設置する様子を示す図である。本実施例では、図７及び図８の車載用投影システム４００を車両６００の中央制御盤６１０に設置する。図７、図８及び図１１を参照する。本実施例では、投影システム４００の投影装置４１０を車両６００の前方の中央制御盤６１０の内部に設置し、投影システム４００の曲面又は不規則な表面の投影スクリーン４２０を中央制御盤６１０の操作インターフェース（符号なし）に配置し、且つ、投影装置４１０と投影スクリーン４２０との間に映像校正モジュール４３０を設置する。映像光束Ｉ４は、投影装置４１０から外へ投射し、映像校正モジュール４３０を通過した後に、映像校正モジュール４３０は、投影スクリーン４２０の表面形状に合わせて映像光束Ｉ４を校正し、これにより、映像光束Ｉ４により投影スクリーン４２０に形成された映像画面４５０は変形の問題が無く、運転者６２０の操作用に供することができる。

以上述べたところを総合すれば、本発明の実施例は、次の利点又は機能・効果の少なくとも一つを達成することができる。本発明の実施例では、特殊の曲面又は不規則な表面のスクリーンに対して、車載用投影システムは、拡大倍率が各方向に等しくないレンズ群を導入することにより、スクリーンによる映像変形の問題を補償することができる。また、コストを考慮すると、校正レンズ群を投影装置とスクリーンとの間に設けてもよい。これにより、異なる曲面スクリーンに対して、特殊のレンズを再び設計する必要がなく、校正レンズ群だけを設計すればよい。また、校正画像は、電子式であってもよく、入力されている映像信号を予め校正することにより、曲面スクリーンによる映像変形又は歪みの問題を処理することもできる。なお、電子式のやり方は、形状が極めて不規則な曲面スクリーンに対して校正を行う時に、光学式のやり方よりも便利である。

本発明は、前述した好適な実施例に基づいて以上のように開示されたが、前述した好適な実施例は、本発明を限定するためのものでなく、当業者は、本発明の精神と範囲を離脱しない限り、本発明に対して些細な変更と潤色を行うことができるので、本発明の保護範囲は、添付した特許請求の範囲に定まったものを基準とする。また、本発明の何れの実施例又は特許請求の範囲は、本発明に開示された全ての目的又は利点又は特徴を達成する必要がない。また、要約の部分と発明の名称は、文献の検索を助けるためのみのものであり、本発明の権利範囲を限定するものでない。また、本明細書又は特許請求の範囲に言及している「第一」、「第二」等の用語は、素子（ｅｌｅｍｅｎｔ）に名前を付け、または、異なる実施例又は範囲を区別するためのもののみであり、要素の数量上の上限又は下限を限定するためのものでない。

１００、２００投影システム
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０投影装置
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０投影スクリーン
１５０、２５０、３５０、４５０、５５０映像画面
３００、４００、５００車載用投影システム
３１２投影レンズ
３４０、４４０、５４０校正画面
３３０、４３０、５３０映像校正モジュール
６００車両
６１０中央制御盤
６２０運転者
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５映像光束

Claims

映像光束を外へ投射する投影装置と、
前記映像光束を受け入れる投影スクリーンであって、前記映像光束は、前記投影スクリーンに映像画面を形成し、且つ、前記投影スクリーンは、非平面である、投影スクリーンと、
前記投影スクリーンの表面形状に合わせて前記映像光束を校正し、前記映像画面に生じる変形を補償する映像校正モジュールと、
を含む、車載用投影システム。
前記映像校正モジュールは、前記投影装置内に配置されるレンズ群であり、
前記映像光束は、前記レンズ群を通過した後に、前記投影スクリーンに投射し、
前記レンズ群は、前記投影スクリーンの前記表面形状に合わせて、前記映像光束を校正する、請求項１に記載の車載用投影システム。
前記レンズ群は、前記投影スクリーンの前記表面形状に対応し、各方向における拡大倍率が等しくない、請求項２に記載の車載用投影システム。
前記映像校正モジュールは、前記投影装置と前記投影スクリーンとの間に配置されるレンズ群であり、
前記映像光束は、前記投影装置から外へ投射した後に、前記レンズ群を通過して前記投影スクリーンに投射し、
前記レンズ群は、前記投影スクリーンの前記表面形状に合わせて、前記映像光束を校正する、請求項１に記載の車載用投影システム。
前記レンズ群は、前記投影スクリーンの前記表面形状に対応し、各方向における拡大倍率が等しくない、請求項４に記載の車載用投影システム。
前記映像校正モジュールは、前記投影装置内に配置される映像処理回路であり、
前記映像処理回路は、前記投影スクリーンの前記表面形状に合わせて、前記映像光束を校正する、請求項１に記載の車載用投影システム。
前記投影スクリーンの表面は、曲面である、請求項１に記載の車載用投影システム。
前記投影スクリーンの表面は、不規則な表面である、請求項１に記載の車載用投影システム。