JP2021124597A

JP2021124597A - 表示装置及び表示システム

Info

Publication number: JP2021124597A
Application number: JP2020017807A
Authority: JP
Inventors: 泰弘小野; Yasuhiro Ono; 昌尚洞江; Masanao Doue
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2020-02-05
Filing date: 2020-02-05
Publication date: 2021-08-30
Also published as: WO2021157543A1; CN115039167A; US20230070290A1

Abstract

【課題】投影された画像と投影面を介して向こう側の光景との両方の視認性を向上可能にした表示装置及び表示システムを提供する。
【解決手段】表示装置４は、投影機３による画像の投影面を複数のエリアに分割可能に設けられた調光部材６への画像表示を制御する制御部２１と、画像表示の切り換え要求として切換信号Ｓを取得する取得部２２とを備えている、また、制御部２１は、複数のエリアのうち画像を投影すべきエリアを切換信号Ｓに基づき特定する。そして、制御部２１は、切換信号Ｓによって特定された映写エリアに画像が投影されるように、調光部材６の光透過率を調整するとともに、投影面に投影される画像を加工する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置及び表示システムに関する。

従来、光透過率を可変な調光部材に投影機から画像を投影して画像表示を行う表示システムが知られている。特許文献１には、調光部材の光透過率を制御する表示システムが記載されている。調光部材は、投影された画像を映す場合には、不透明になるように制御され、画像を映さない場合には、透明になるように制御される。

特開２０１７−９０６１７号公報

ところで、上記のような表示システムでは、投影された画像を見るユーザに対して、投影された画像を視認させつつ、画像の投影面の向こう側の光景を視認可能にするニーズがあった。このようなニーズに対して、調光部材を、向こう側が見える程度に光透過率を低下させた半透明な状態にすることで、投影された画像と投影面を通じて向こう側の光景との両方を視認できる可能性があるものの、その両方を視覚的に明確にするのが難しい懸念があった。

本発明の目的は、投影された画像と投影面の向こう側の光景との両方の視認性を向上可能にした表示装置及び表示システムを提供することにある。

上記課題を解決するための表示装置は、基材に設けられた光透過率を可変な調光部材に、投影機から画像を投影して画像表示を行う表示装置であって、前記画像の投影面を複数のエリアに分割可能に設けられた前記調光部材への前記画像表示を制御する制御部と、前記画像表示の切り換え要求として切換信号を取得する取得部と、を備え、前記制御部は、複数の前記エリアのうち前記画像を投影すべきエリアを前記切換信号に基づき特定し、前記切換信号によって特定された映写エリアに前記画像が投影されるように、前記調光部材の前記光透過率を調整するとともに、前記投影面に投影される前記画像を加工する。

上記課題を解決するための表示システムは、基材に設けられ、光透過率を可変な調光部材、及び前記調光部材に画像を投影する投影機を備え、前記調光部材への画像表示を行う表示システムであって、ユーザ操作に基づいて、前記画像表示の切り換え要求としての切換信号を出力する信号出力部と、前記切換信号を取得するとともに、前記画像表示を制御する表示装置と、を備え、前記調光部材は、前記画像の投影面を複数のエリアに分割可能に設けられ、前記表示装置は、複数の前記エリアのうち前記画像を投影すべきエリアを前記切換信号に基づき特定し、前記切換信号によって特定された映写エリアに前記画像が投影されるように、前記調光部材の前記光透過率を調整するとともに、前記投影面に投影される前記画像を加工する。

本発明の表示装置及び表示システムは、投影された画像と投影面の向こう側の光景との両方の視認性を向上可能にする。

表示システムの構成を示すブロック図。複数のエリアに分割された投影面を示す概略図。画像表示の制御を示すフロー図。（ａ）は全面が映写エリアに選択された投影面の状態を示す図、（ｂ）は投影面に投影される画像を示す図。（ａ），（ｂ）選択された映写エリアと加工後の画像との関係を示す図。車両後部座席のサイドガラスに適用された表示システムの作用図。（ａ），（ｂ）は、他の実施形態において、選択された映写エリアと加工後の画像との関係を示す図。

以下、表示装置及び表示システムの一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、表示システム１は、表示スクリーン２と、表示スクリーン２に画像を投影する投影機３と、画像表示の制御を行う表示装置４とを備えている。投影機３は、例えばレーザプロジェクタである。表示装置４は、投影機３へ投影する画像の画像データＤを出力する。投影機３は、入力した画像データＤを、表示スクリーン２に投影する。本実施形態の場合、表示スクリーン２は、車両に設けられ、車両に乗車中のユーザに画像の表示を行う。なお、画像には、種々の情報を示す映像、静止画、動画、及び文字情報などを含む。

図２に示すように、表示スクリーン２は、透明なガラスなどの透明部材からなる基材５と、基材５に設けられ、光透過率を可変な調光部材６とを備えている。調光部材６は、基材５上に貼り合わされている。本実施形態の基材５は、車両のガラス材である。調光部材６は、例えば印加電圧に応じて、光透過率が低下する液晶材料である。調光部材６は、例えば光透過率が低下して不透明になるに従い、投影機３から投影される画像を映し出しやすくなる。表示装置４は、調光部材６へ制御電圧Ｖを出力し、光透過率を制御する。

表示スクリーン２には、画像が投影される投影面１０が設けられている。また、調光部材６は、投影面１０を複数のエリア１１に分割可能に設けられている。複数のエリア１１は、画像の投影面１０の縦方向に並べて配置されている。本実施形態の場合、投影面１０を複数のエリア１１に分割するように、複数の調光部材６が設けられている。また、複数の調光部材６は、それぞれ独立して光透過率を制御可能となるように設けられている。

投影面１０は、第１エリア１１ａ、第２エリア１１ｂ、及び第３エリア１１ｃに分割されている。複数の調光部材６は、第１エリア１１ａに対応する第１調光部材６ａ、第２エリア１１ｂに対応する第２調光部材６ｂ、及び第３エリア１１ｃに対応する第３調光部材６ｃを含んでいる。

投影機３は、車室内において、天井などに設けられ、投影面１０に対して車室内側から画像を投影する。すなわち、投影機３は、投影面１０に対して、ユーザと同じ側に配置されたフロントプロジェクション型である。

図１に示す通り、表示システム１は、ユーザによる操作に基づいて、画像表示を切り替える信号出力部としての操作部２０を備えている。操作部２０は、例えばユーザによって操作されるスイッチである。本実施形態の場合、操作部２０は、ユーザのスイッチ操作によって、投影面１０の複数のエリア１１のうち画像を投影すべき映写エリアを選択可能になっている。操作部２０は、画像表示の切り換え要求としての切換信号Ｓを、表示装置４へ出力する。

表示装置４は、切換信号Ｓを取得する取得部２２と、切換信号Ｓを基に調光部材６への画像表示を制御する制御部２１を備えている。制御部２１は、取得部２２により切換信号Ｓを取得すると、切換信号Ｓに基づき映写エリアを特定する。

制御部２１は、映写エリアを特定した場合、各調光部材６の光透過率を調整する。本実施形態の場合、制御部２１は、調光部材６を、投影された画像を映し出す調光状態と、照射される光を透過する透明状態との間で制御する。制御部２１は、映写エリアに対応する調光部材６を調光状態に制御し、映写エリアとは他のエリア（以降、映写エリア外と記載する）の調光部材６を透明状態に制御する。なお、調光部材６は、制御部２１から制御電圧Ｖが出力された場合、調光状態に制御され、制御電圧Ｖの出力が停止した場合、透明状態に制御される。

制御部２１は、映写エリアを特定した場合、投影機３から投影される画像を加工する。制御部２１は、映写エリアの大きさに合わせて、投影する画像の表示倍率を変更するように、画像データＤを加工する。また、制御部２１は、画像データＤにおいて、投影面１０において映写エリア外に対応する部分を、投影機３からの画像光が照射されないブランクにする。制御部２１は、例えばブランクとして、画像データＤの映写エリア外に対応する部分を黒色のデータにする。

以下、本実施形態の作用について説明する。
図３に示すように、Ｓ１０１（Ｓはステップの略、以下同様）では、表示装置４は、画像の投影開始処理を行う。投影開始処理は、例えばユーザの操作に基づいて行われる。投影開始処理では、投影する画像データＤの取り込み、又は表示装置４に予め記憶されていた画像データＤの読み出し等が行われる。

Ｓ１０２では、制御部２１は、操作部２０がユーザ操作されて切換信号Ｓを出力した場合、これを取得部２２によって取得する。そして、制御部２１は、取得した切換信号Ｓに基づき、映写エリアを特定する。これにより、制御部２１は、例えば操作部２０へのユーザ操作により、ユーザが選択したエリアを、映写エリアとして特定する。

Ｓ１０３では、制御部２１は、映写エリアに応じて、各調光部材６の光透過率を制御する。制御部２１は、映写エリアに対応する調光部材６へ制御電圧Ｖを出力して、調光状態に制御する。また、制御部２１は、映写エリア外の調光部材６への制御電圧Ｖの出力を停止して透明状態に制御する。

Ｓ１０４では、制御部２１は、映写エリアに応じて投影する画像の加工を行う。制御部２１は、画像データＤの表示倍率を変更する。また、制御部２１は、画像データＤにおいて映写エリア外に対応する部分を、ブランクにする。

ここで、映写エリアが選択された投影面１０の状態と、映写エリアに応じて加工される画像の関係を説明する。
図４（ａ）に示すように、投影面１０の全体、すなわち第１エリア１１ａ、第２エリア１１ｂ、及び第３エリア１１ｃの全てが映写エリアとして選択された場合、第１調光部材６ａ、第２調光部材６ｂ、及び第３調光部材６ｃの全てが調光状態に制御される。これにより、投影面１０全体が不透明な状態となる。この状態では、投影面１０の全体に画像を映し出すことができる。

図４（ｂ）に示すように、第１エリア１１ａ、第２エリア１１ｂ、及び第３エリア１１ｃの全てが映写エリアとして選択された場合、制御部２１は、第１エリア１１ａ、第２エリア１１ｂ、及び第３エリア１１ｃに画像が表示されるように、画像データＤを加工する。すなわち、第１エリア１１ａ、第２エリア１１ｂ、及び第３エリア１１ｃで形成される映写エリアの大きさに合わせて、画像データＤの表示倍率を変更する。なお、制御部２１は、投影面１０において映写エリア外がないので、画像データＤにブランク部分を設定しない。

図５（ａ）に示すように、投影面１０において第１エリア１１ａ、及び第２エリア１１ｂが映写エリアに選択された場合、制御部２１は、第１調光部材６ａ、及び第２調光部材６ｂを調光状態とし、第３調光部材６ｃを透明状態に制御する。この状態では、第１エリア１１ａ、及び第２エリア１１ｂのみが不透明となり、画像を映し出すことができる。一方、透明な第３エリア１１ｃを介して、投影面１０の向こう側の光景を視認させることができる。

図５（ｂ）に示すように、第１エリア１１ａ、及び第２エリア１１ｂが映写エリアとして選択された場合、制御部２１は、第１エリア１１ａ、及び第２エリア１１ｂで形成される映写エリアの大きさに合わせて、画像の表示倍率を変更する。また、制御部２１は、例えば表示倍率を変更した画像の中心位置を、映写エリアの中心と一致するように調整する。これにより、画像データＤには、映写エリア内に収まるように縮小又は拡大された画像が配置される。なお、第１エリア１１ａ及び第２エリア１１ｂが映写エリアに選択された場合、投影面１０の全体が映写エリアに選択された場合の画像と比べて、縮小された画像が配置される。

制御部２１は、画像データＤにおいて、映写エリア外の第３エリア１１ｃに対応する部分ｄ３を、ブランクとする。また、制御部２１は、画像データＤにおいて、例えば映写エリアと画像との縦横比が不一致であるために、映写エリアと画像との間に生じたギャップ部分ｇにも、ブランクを設定する。本実施形態の場合、制御部２１は、部分ｄ３及びギャップ部分ｇを、黒色のデータとする。これにより、画像データＤにおいて、縮小又は拡大された画像の周囲の他の部分には、表示される画像が無い状態となる。

図３に戻り、Ｓ１０５では、制御部２１は、加工後の画像データＤを投影機３に出力して、投影機３から画像を投影させる。投影された画像は、調光状態の調光部材６に映し出される。

図６に示すように、例えば車両後部座席のサイドガラスに設けられた表示スクリーン２には、映写エリアに合わせて加工された画像が映し出される。図６では、第１エリア１１ａ、及び第２エリア１１ｂが映写エリアに選択された状態（図５（ａ），（ｂ）の状態）を示している。ここで、投影面１０において、映写エリアの第１エリア１１ａ、及び第２エリア１１ｂは、調光状態に設定されて不透明な状態となっており、明確に画像を映すことができる。また、投影面１０において、映写エリア外の第３エリア１１ｃは、透明状態である。ユーザは、第３エリア１１ｃを通じて、投影面１０の向こう側を明確に視認することができる。すなわち、ユーザにとっては、映写エリアに映し出された画像を明確に視認しつつ、表示スクリーン２において映写エリア外の部分を通じて投影面１０の向こう側の光景を明確に視認することができる。

操作部２０への操作により、所望のエリア１１を映写エリアに設定することができるので、画像の視認性と投影面１０の向こう側の光景の視認性とをそれぞれ調整できる。これにより、ユーザにとっての利便性が向上する。

制御部２１は、映写エリアに収まるように画像の表示倍率を変更するので、映写エリアの大きさが変化した場合でも、画像が切れてしまうことなく、画像全体を好適な大きさで表示することができる。また、制御部２１は、画像データＤのうち、映写エリア外に対応する部分を、投影機３からの画像光が照射されないブランクとするので、透明状態の調光部材６を介して、投影面１０の向こう側へ画像光が透過することがない。そのため、例えば投影面１０の向こう側にいる人物に眩しさを感じさせることがない。

複数のエリア１１は、投影面１０の縦方向に並べて配置されている。これにより、縦方向において、光透過率を変化させることができる。例えば、車両などの窓部材において、調光部材６を、外光を遮るブラインドとして用いつつ、画像を表示させるといった使い方もでき、ユーザにとっての利便性が向上できる。

以下、本実施形態の効果について説明する。
（１）表示装置４は、画像の投影面１０を複数のエリア１１に分割可能に設けられた前記調光部材６への画像表示を制御する制御部２１と、画像表示の切り換え要求として切換信号Ｓを取得する取得部２２とを備えている、また、制御部２１は、複数のエリア１１のうち画像を投影すべきエリアを切換信号Ｓに基づき特定する。そして、制御部２１は、切換信号Ｓによって特定された映写エリアに画像が投影されるように、調光部材６の光透過率を調整するとともに、投影面１０に投影される画像を加工する。この構成によれば、映写エリアに画像を映し出しつつ、映写エリア外を通じて向こう側の光景を視認させるようにできる。したがって、投影された画像と、投影面１０を介して向こう側の光景との両方の視認性を向上できる。

（２）制御部２１は、調光部材６を、投影された画像を映し出す調光状態と、照射される光を透過する透明状態との間で制御する。この構成によれば、調光状態のときには、投影画像を視認し易くし、透明状態のときには、投影面１０の向こう側の光景を視認し易くすることができる。

（３）制御部２１は、映写エリアに収まるように、投影する画像の表示倍率を変更する。この構成によれば、映写エリアが縮小又は拡大した場合でも、画像が切れてしまうことなく、画像全体を表示することができる。これは、投影された画像の視認性向上に寄与できる。

（４）制御部２１は、画像において投影面１０の映写エリアとは他のエリアに対応する部分を、投影機３から画像光が照射されないブランクにする。この構成によれば、投影面１０において画像を映し出さないエリアに画像光が照射されることがない。そのため、例えば投影面１０において映写エリア外の部分を通じて、投影面１０の向こう側に画像光が透過することがなく、周囲の環境に及ぼす悪影響を抑制できる。

（５）複数のエリア１１は、投影面１０の縦方向に並べて配置されている。この構成によれば、縦方向において、光透過率を変化させることができる。
（６）基材５は、透明部材である。この構成によれば、透明ガラスなどの透明材料において、画像を表示しつつ、透明材料の向こう側の光景を視認させることができる。

（７）調光部材６は、車両のガラスに設けられている。この構成によれば、車両において、画像を表示しつつ、透明材料の向こう側の光景を視認させることができる。
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・図７（ａ），（ｂ）に示すように、制御部２１は、画像の加工（Ｓ１０４）において映写エリアに合わせて画像をカットする加工を施してもよい。例えば、第１エリア１１ａ及び第２エリア１１ｂが映写エリアに選択された場合、画像データDにおいて第３エリア１１ｃに対応する部分ｄ３を、カットしてブランクとしてもよい。

・各エリア１１に表示される画像は、エリア１１同士の間で互いに独立した別の画像であってもよい。
・複数のエリア１１のうち、映写エリアとする部分は、自由に選択可能である。例えば、第１エリア１１ａ、第２エリア１１ｂ、又は第３エリア１１ｃを映写エリアに選択してもよいし、第１エリア１１ａ及び第３エリア１１ｃを映写エリアに選択してもよい。

・複数のエリア１１の個数は、特に限定されず、２つでもよいし、３つでもよいし、４つ以上でもよい。
・表示スクリーン２の基材５は、透明部材に限定されず、例えば鏡などでもよい。すなわち、ユーザから見て投影面１０の向こう側の光景とは、物理的に向こう側にある物体などに限らず、投影面１０を通じて見える視覚情報であればよい。

・投影面１０において、複数のエリア１１の配置は、特に限定されない。例えば投影面１０の横方向に並んで配置されてもよいし、格子状に配置されてもよい。
・投影面１０を複数のエリア１１に分割するように、複数の調光部材６が設けられることに限定されない。例えば、単一の調光部材６内で、異なる光透過率に制御できるように構成されていてもよい。すなわち、調光部材６は、投影面１０を複数のエリア１１に分割可能であればよい。

・画像データＤに設定されるブランクとは、完全に画像光が照射されないデータだけでなく、画像光の照射を、他の部分よりも抑えるようなデータも含む。
・制御部２１は、画像において映写エリア外に対応する部分を、ブランクに設定しなくてもよい。

・制御部２１は、投影機３からの画像光を遮断するシャッターなどを作動させて、映写エリア外に画像光が照射されないように制御してもよい。
・信号出力部は、スイッチなどの物理的な操作部２０でもよいし、タッチ操作されるタッチ操作部でもよいし、ジェスチャ操作を検出するカメラなどの検出部でもよい。すなわち、切り換え要求としての切換信号Ｓを出力できればよい。

・制御部２１は、調光部材６を、調光状態と透明状態との２状態に制御することに限定されず、これらの間の状態、例えば半透明状態に制御可能としてもよい。
・調光部材６において、調光状態における光透過率は、特に限定されない。例えば画像の視認性に応じて適宜変更可能である。また、調光状態の光透過率の値が、調光部材６における光透過率の最小値でなくてもよい。

・調光部材６において、透明状態における光透過率は、特に限定されない。例えば投影面１０の向こう側の光景の視認性に応じて適宜変更可能である。また、調光部材６が透明状態のときに制御電圧Ｖが印加されていてもよい。

・調光部材６は、印加電圧が無い時に透明で、印加電圧に従って光透過率が低下するものでもよいし、印加電圧が無い時に不透明で、印加電圧に従って光透過率が上昇するものであってもよい。

・調光部材６は、液晶材料でもよいし、エレクトロクロミック材料でもよいし、フォトクロミック材料でもよい。
・投影機３は、投影面１０に対して、ユーザと同じ側から画像を投影するフロントプロジェクション型でもよいし、ユーザと反対側から画像を投影するリアプロジェクション型でもよい。

・投影機３は、レーザプロジェクタに限定されず、種々のプロジェクタを適用可能である。
・投影機３の搭載位置は、特に限定されず、例えば車両において、車室内及び車室外のいずれに設けられてもよく、車室内の天井に設けられてもよいし、車室外のサイドミラーに設けられてもよい。

・画像の投影開始のトリガは、ユーザの操作でもよいし、車両の電源遷移でもよいし、他の機器との通信でもよく、特に限定されない。
・投影される画像の内容は特に限定されない。例えば、ナビゲーションシステムやオーディオなどの車載機器に連動して各種の情報や映像などを表示するものでもよいし、道路情報や周辺施設の情報及び広告などを表示するものでもよい。

・投影される画像には、映像、静止画、動画、及び文字情報などが含まれてもよい。
・表示システム１は、車両に適用されることに限定されず、種々の機器や装置、又は建造物や設備に設けられてもよい。

・表示装置４は、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って各種処理を実行する１つ以上のプロセッサ、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路（ASIC:Application Specific Integrated Circuit）等の１つ以上の専用のハードウェア回路、或いはそれらの組み合わせ、を含む回路（circuitry）として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）並びに、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

次に、上記実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）基材に設けられた光透過率を可変な調光部材に、投影機から画像を投影して画像表示を行う表示装置であって、前記画像の投影面を複数のエリアに分割可能に設けられた前記調光部材への前記画像表示を制御することと、前記画像表示の切り換え要求として切換信号を取得することと、を行うように構成された回路を備え、前記回路は、複数の前記エリアのうち前記画像を投影すべきエリアを前記切換信号に基づき特定し、前記切換信号によって特定された映写エリアに前記画像が投影されるように、前記調光部材の前記光透過率を調整するとともに、前記投影面に投影される前記画像を加工するように構成される表示装置。

１…表示システム、２…表示スクリーン、３…投影機、４…表示装置、５…基材、６…調光部材、１０…投影面、１１…エリア、２０…操作部、２１…制御部、２２…取得部、Ｓ…切換信号、Ｖ…制御電圧。

Claims

基材に設けられた光透過率を可変な調光部材に、投影機から画像を投影して画像表示を行う表示装置であって、
前記画像の投影面を複数のエリアに分割可能に設けられた前記調光部材への前記画像表示を制御する制御部と、
前記画像表示の切り換え要求として切換信号を取得する取得部と、を備え、
前記制御部は、複数の前記エリアのうち前記画像を投影すべきエリアを前記切換信号に基づき特定し、前記切換信号によって特定された映写エリアに前記画像が投影されるように、前記調光部材の前記光透過率を調整するとともに、前記投影面に投影される前記画像を加工する表示装置。
前記制御部は、前記調光部材を、投影された前記画像を映し出す調光状態と、照射される光を透過する透明状態との間で制御する
請求項１に記載の表示装置。
前記制御部は、前記映写エリアに収まるように、投影する前記画像の表示倍率を変更する
請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
前記制御部は、前記画像において前記投影面の前記映写エリアとは他のエリアに対応する部分を、前記投影機からの画像光が照射されないブランクにする
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の表示装置。
複数の前記エリアは、前記投影面の縦方向に並べて配置されている
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の表示装置。
前記基材は、透明部材である
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の表示装置。
前記調光部材は、車両のガラスに設けられている
請求項６に記載の表示装置。
基材に設けられ、光透過率を可変な調光部材、及び前記調光部材に画像を投影する投影機を備え、前記調光部材への画像表示を行う表示システムであって、
ユーザ操作に基づいて、前記画像表示の切り換え要求としての切換信号を出力する信号出力部と、
前記切換信号を取得するとともに、前記画像表示を制御する表示装置と、を備え、
前記調光部材は、前記画像の投影面を複数のエリアに分割可能に設けられ、
前記表示装置は、複数の前記エリアのうち前記画像を投影すべきエリアを前記切換信号に基づき特定し、前記切換信号によって特定された映写エリアに前記画像が投影されるように、前記調光部材の前記光透過率を調整するとともに、前記投影面に投影される前記画像を加工する表示システム。