JP5943312B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、映像、画像等を表示する表示装置に関し、詳しくは画面側から操作可能な表示装置に関する。

映像や画像を表示する表示装置の１つとして、リアプロジェクション表示装置がある。このリアプロジェクション表示装置は、背面投射型表示装置とも呼ばれ、透過型のスクリーンの背面から投射装置により映像光を投射し、スクリーンの前面側に映像を出射する表示装置である。この透過型スクリーンには投射装置からの映像光を前面に出射するに際して観察者が適切で良質な映像として観察できるように、フレネルレンズシートや光拡散シート等が備えられている。

一方、このようなリアプロジェクション表示装置の中には、観察者が画面に触れる等して直接画面操作をすることができるように構成されているものがある。このような装置では、具体的には特許文献１や特許文献２に記載のように、スクリーンの背面側に赤外光検出手段が配置されている。そして操作者は前面側から電子ペン等を用いて画面に対して赤外光を出射し、これを赤外光検出手段に検知させることにより指令を与えることができる。

また、赤外光出射装置も透過型スクリーンの背面側に配置し、スクリーンに向かって赤外光を出射させる表示装置もある。この表示装置では操作者が画面に指等で触れることにより触れた部位で赤外光が反射し、これを赤外光検出手段が検知する構成とされている。表示装置は検知した赤外光に基づいて予め決められた動作をおこなう。

このような表示装置よれば、画面上に操作パネルが現れるので物理的な操作部が必要なく、また同じ画面に、階層的にあらゆる操作パネルを順次表示できる。従ってデザイン性等の外観に優れ、スペースを有効に利用することが可能となる。

特開２００３−２７６３９９号公報 特開２００８−４６１７７号公報

しかしながら、このような表示装置では、操作者は画面を見ながら操作をする必要があった。例えば、物理的な操作部を有する装置ではその位置が固定されており、また操作部の形状も一定なので慣れることによって目視することなく操作することができる。しかし、画面上に操作部が現れる表示装置を車載のナビゲーション装置、エアコン、オーディオ機器等のための車載モニタに適用することは、運転者が正面から視線を逸らすことになるため困難があった。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、操作性に優れる表示装置を提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、入光面側から入射した映像光を出光面側に透過させる透過型スクリーン（２０）と、透過型スクリーンの入光面側に配置され、透過型スクリーンに映像光を投射する映像光源（１２）と、透過型スクリーンの入光面側に配置され、透過型スクリーンに赤外光を投射する赤外光源（１３）と、透過型スクリーンの入光面側に配置され、赤外光源から出射された赤外光の反射赤外光を検知する赤外光検出手段（１４）と、赤外光検出手段で検知された赤外光の形状パターンに基づいて演算処理をする情報処理手段と、異なる形状を有する複数の部材を具備し、透過型スクリーンの出光面に接触して又は近接して配置し、赤外光を反射する操作手段（２）と、を備え、透過型スクリーンは、透光性を有する透明基材層（２６）と、透明基材層の一方の面に配置され、該透明基材層の面に沿った方向に配列された複数の単位光透過部（３２）と、複数の単位光透過部の間に配置され、可視光を吸収するとともに赤外光を透過する複数の単位光吸収部（３３）と、を有する表示装置（１）である。

請求項２に記載の発明は、入光面側から入射した映像光を出光面側に透過させる透過型スクリーン（２０）と、透過型スクリーンの入光面側に配置され、透過型スクリーンに映像光を投射する映像光源（１２）と、透過型スクリーンの入光面側に配置され、赤外光を検知する赤外光検出手段（１４）と、赤外光検出手段で検知した赤外光の形状パターンに基づいて演算処理をする情報処理手段と、複数の異なる形状パターンの赤外光を出射可能であるとともに、透過型スクリーンの出光面に接触して又は近接して配置し、複数の異なる形状パターンの赤外光を赤外光検出手段に出射可能である操作手段（１０２）と、を備え、透過型スクリーンは、透光性を有する透明基材層（２６）と、透明基材層の一方の面に配置され、該透明基材層の面に沿った方向に配列された複数の単位光透過部（３２）と、複数の単位光透過部の間に配置され、可視光を吸収するとともに赤外光を透過する複数の単位光吸収部（３３）と、を有する表示装置である。

請求項３に記載の発明は、入光面側から入射した映像光を出光面側に透過させる透過型スクリーン（１２０）と、透過型スクリーンの入光面側に配置され、透過型スクリーンに映像光を投射する映像光源（１２）と、透過型スクリーンの入光面側に配置され、透過型スクリーンに赤外光を投射する赤外光源（１３）と、透過型スクリーンの入光面側に配置され、赤外光源から出射された赤外光の反射赤外光を検知する赤外光検出手段（１４）と、赤外光検出手段で検知された赤外光の情報に基づいて演算処理をする情報処理手段と、を備え、透過型スクリーンは、透光性を有する透明基材層（２６）と、透明基材層の一方の面に配置され、該透明基材層の面に沿った方向に配列された複数の単位光透過部（３２）と、複数の単位光透過部の間に配置され、可視光を吸収するとともに赤外光を透過する複数の単位光吸収部（３３）と、を有するとともに、透過型スクリーンには凸部（１２１）又は凹部の少なくとも一方が設けられており、該凹部又は凸部からの反射赤外光に基づいて情報処理手段による演算処理が行われることを特徴とする表示装置（２０１）である。

本発明によれば、リアプロジェクション表示装置において、画面から操作するに際して、その操作性を向上させることができる。

第一実施形態にかかるリアプロジェクション表示装置を表した図である。 透過型スクリーンの層構成を模式的に表した図である。 操作手段の斜視図である。 操作について説明するための図である。 第二実施形態に係るリアプロジェクション表示装置のうち、操作手段を表した図である。 第三実施形態に係るリアプロジェクション表示装置を説明する図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。

図１は、第一実施形態にかかるリアプロジェクション表示装置１（以下、「表示装置１」と記載することがある。）を表した図で、詳しくは表示装置本体１０の鉛直方向断面図、及び表示装置１に備えられる入力手段２の模式図である。以下、図１及び適宜示す図を参照しつつ表示装置１について説明する。

表示装置１は、表示装置本体１０と入力手段２とを備えている。そして表示装置本体１０には透過型スクリーン２０を有しており、透過型スクリーン２０を通じて映像が観察者側に提供される。本実施形態の表示装置１は、表示装置本体１０が自動車のダッシュボード部に内蔵され、透過型スクリーン２０が車内に露出して配置される。一方、入力手段２は運転者の手が届く位置に並べて置かれる。すなわち後で詳しく説明するように、表示装置１はスクリーン２０に必要な情報が表示されるとともに、入力手段２を用いて画面に触れる等により画面から入力操作をすることができる。
以下、表示装置１について説明する。

表示装置本体１０は、筐体１１、映像光源１２、赤外光源１３、赤外光検出手段１４、不図示の情報処理手段、及び透過型スクリーン２０を備えている。

筐体１１は表示装置本体１０の外殻を形成し、入力手段２以外の各部材のほとんどをその内側収めることができる部材である。また筐体１１は透過型スクリーン２０を支持可能に開口を有しており、該開口に透過型スクリーン２０が嵌め込まれて取り付けられている。

映像光源１２は、筐体１１内に配置されており、照射領域がしだいに広がっていく光として透過型スクリーン２０の入光面の全域に映像光を照射する。このような映像光源１２としては従来公知な光源、例えばＤＭＤを用いた単管方式の光源を用いることができる。なお、本実施形態において、映像光源１２は、透過型スクリーン２０の後方で、該透過化型スクリーンの中央より下方に配置されている。

ここで、透過型スクリーン２０の入光面とは、透過型スクリーン２０の面のうち、映像光源１２が配置された側の面を意味する。一方、透過型スクリーン２０の出光面とは、観察者側に向けられた面を意味する。

赤外光源１３は、例えば赤外領域の光を出射可能なＬＥＤから構成することができる。赤外光源１３も筐体１１内に配置されており、照射領域が次第に広がっていく光として透過型スクリーン２０の入光面の全域に赤外光を照射する。

ここでは光源寿命等の観点からＬＥＤを好ましい例として説明したが、これに限定されることはなく、公知の赤外光源を用いることもできる。

赤外光検出手段１４は、例えば赤外光を選択的に検出可能なＣＣＤカメラによって構成され、透過型スクリーン２０内を入光面側に戻ってくる赤外光を透過型スクリーン２０の入光面側から検出するようになっている。より具体的には、赤外光検出手段１４は図１からわかるように、筐体内１１に配置され、赤外光源１３から透過型スクリーン２０の入光面に向けた赤外光の発散光路の逆向きの光路をたどって進む赤外光を受光することができるように構成されている。

赤外光検出手段１４は、単に赤外光の有無を判断するのみでなく、赤外光が反射された画面上の位置や範囲、形状パターンを検知できるように構成されている。これには例えば微小なＣＣＤ素子が縦横に画素状に配列されたものを挙げることができる。

本実施形態ではＣＣＤカメラの例を説明したが、これに限定されるものではなく、赤外光を検知する公知のセンサ類を適用することもできる。

不図示の情報処理手段は、赤外光検出手段１４からの検知情報に基づいて所定の情報処理をおこなう手段である。赤外光検出手段１４からの検知情報は操作者からの指示情報であるから、情報処理手段は操作者からの指示に沿った出力をおこなうべく情報の処理及びその結果としての出力をおこなう。

情報処理手段には、赤外光の形状パターン、及びその動きを認識できる機能が含まれている。具体的には赤外光検出手段１４で検知された赤外光の形状パターンが四角形、三角形等どのような形状パターンであるかを認識し、これらが移動・回動したときには移動方向や回動方向を判定する。これにより後述するように、入力手段２のうちどの入力手段（タッチパッド）２ａ、２ｂ、２ｃが用いられたかを認識し、これがどのように動かされたかを判断することができる。そして情報処理手段により、使用された入力手段（タッチパッド）の種類、及びその移動・回動の動作に対して予め関連づけられた情報処理が行われる。

赤外光の形状パターン、及びその動きを認識できる機能は、上記赤外光検出手段１４からの入力情報に基づいてこれを処理するソフトウェアにより実現することができる。このようなソフトウェアは公知のものを用いることが可能である。

情報処理手段の具体的構成は特に限定されることはないが、赤外光検出手段１４やその他機器からの情報を入力するための入力ポート、予め決められた演算式が記憶されたＲＯＭ、作業領域として一時的に情報が格納されるＲＡＭ、演算をおこなう中央演算装置、及び結果を出力する出力ポートを備える例を挙げることができる。

次に透過型スクリーン２０について説明する。図２に透過型スクリーン２０の層構成を模式的にあらわした。透過型スクリーン２０は積層体２５と、積層体２５の入光面側に配置された偏向光学板４５とを備えている。積層体２５及び偏向光学板４５は、互いに対面するように配置されている。本実施形態では積層体２５及び偏向光学板４５は全体として平板状であり、いずれも自立可能な程度に剛性を具備している。

ここで、積層体２５、偏向光学板４５に備えられる各層は粘着剤や接着剤等により互いに接合されており、通常の使用において分離され得ない状態となっている。また、積層体２５と偏向光学板４５との間には、これら積層体２５と偏向光学板４５との向かい合う面のそれぞれには例えばシリコーンオイル等からなる潤滑剤が塗布されており、積層体２５と偏向光学板４５との間での擦傷に関する不具合の発生が抑制されている。

積層体２５は、入光面側から透明基材層２６、光制御層３０、光拡散層３５、及びハードコート層４０を備えている。

透明基材層２６は、他の層を支持する支持基材として機能する。従って、透明基材層２６は、ここに積層される他の層の変形を抑えて映像の歪の発生を防止し得る程度の剛性を備える。特に、本実施形態の表示装置１では、後述するように操作手段２により透過型スクリーン２０が押圧されることもあるので、これに十分な耐久性を具備することも考慮される。

かかる観点から、透明基材層２６を形成する材料の具体例として、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂等を挙げることができる。また、透明基材層２６の厚さは３ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。透明基材層２６が３ｍｍ未満であると剛性が不十分となる虞がある。一方、透明基材層２６が５ｍｍより厚くなると透過型スクリーン自体が厚くなり、透過率に影響する虞がある。

光制御層３０は偏向光学板４５で所望の方向に偏向された映像光をある程度の透過率で観察者側に透過させるとともに、不要な光の一部を吸収する機能を有する層である。

光制御層３０は図２からわかるように、シート状の基部３１と、基部３１上に設けられた光透過性を有する複数の単位光透過部３２と、単位光透過部３２間に配置された複数の単位光吸収部３３と、を有している。単位光透過部３２及び単位光吸収部３３は図２に示した断面を有しつつ、その並列方向に直交する方向に直線状に延びている。

単位光透過部３２は、並列方向に沿った断面（シート厚さ方向断面）において台形形状を有している。台形の長い下底が入光面側、台形の短い上底が出光面側に配置される向きである。

単位光透過部３２は、例えば、基部３１をなすようになる基材シート上に電離放射線硬化型樹脂を賦型することによって作製することができる。電離放射線硬化型樹脂は、紫外線や電子線等を照射することにより硬化する樹脂であり、これには例えばエポキシアクリレート等を挙げることができる。

単位光吸収部３３は単位光透過部３２間に配置され、並列方向に沿った断面（シート厚さ方向断面）において台形形状を有している。台形の長い下底が出光面側、台形の短い上底が入光面側に配置される向きである。

単位光吸収部３３は、例えば次のように形成することができる。すなわち、光吸収剤等を含有した電離放射線硬化型樹脂を、賦型された複数の単位光透過部の上に供給し、スキージ等の手段によって複数の単位光透過部間に充填する。そして電離放射線を照射して硬化させる。

光吸収剤が分散される電離放射線硬化型樹脂は、単位光透過部３２を構成する透明樹脂の屈折率より小さい屈折率を有する樹脂材料であることが好ましい。この場合、単位光透過部３２を進み、単位光透過部３２と単位光吸収部３３との界面に入射した映像光が、この界面で反射し易くなり、これにより映像光を拡散させ、視野角を広げることができる。電離放射線硬化型樹脂として用いられる樹脂材料は特に限定されることはないが、例えば電子線、紫外線等の電離放射線により硬化する特徴を有するウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系等のアクリレート系樹脂を用いることができる。

光吸収剤は、可視光である迷光や外光等の不要光を吸収する機能を有すればよく、光吸収剤としては、例えばカーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩等、顔料、染料を挙げることができる。

また、本実施形態においては、赤外光源１３から出射した赤外光の一部を赤外光検出手段１４に検出させる必要があることから、透過型スクリーン２０内を赤外光が効率よく透過することが好ましい。従って、光吸収剤は可視光を吸収する一方で赤外光を透過するものであることが好ましい。

赤外光を透過して可視光を吸収し得る光吸収剤として、顔料又は染料を混ぜたインキからなるものを用いることができる。ここで用いられる顔料としては、ペリレンブラック顔料、アニリンブラック顔料、フォーマット墨（イエロー、マゼンダ、シアン顔料の混合顔料）、フタロシアニンブルー、ブリリアントカーミン等が挙げられる。さらに、光吸収剤が顔料又は染料で着色された樹脂粒子である場合、樹脂粒子の具体例として、メラミンビーズ、アクリルビーズ、アクリル−スチレンビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリスチレンビーズ等のプラスチックビーズが挙げられるが、これらの中でもアクリルビーズが好適に用いられる。

次に光拡散層３５について説明する。光拡散層３５は透過した光を拡散させる機能を有する層である。具体的には図２からわかるように、光拡散層３５は、透明樹脂からなるベース部３６と、ベース部３６の中に分散された拡散成分３７とを有している。そして光拡散層３５は、ベース部３６と拡散成分３７との間の屈折率差に起因して、又は拡散成分３７自体が有する反射性に起因して光を拡散させることができる。光拡散層３５のこの機能より光制御層３０を透過した映像光が拡散され広い視野角を得ることができる。

光拡散層３５は、例えば次のように作製することができる。すなわち、粒子状である拡散成分３７を分散させた熱可塑性樹脂を押し出し成型によって、板状に成型する。このときベース部３６の透明樹脂としては例えば、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体（ＭＢＳ）、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いることができる。また、拡散成分３７としては、プラスチックビーズ等の有機フィラーが好適であり、特に透明度が高いものが好ましい。プラスチックビーズとしては、メラミンビーズ、アクリルビーズ、アクリル−スチレンビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリスチレンビーズ、塩化ビニルビーズ等を挙げることができる。この中でもアクリルビーズが好ましい。また、拡散成分３７は気泡であってもよい。

光拡散層３５の厚さは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることがより好ましい。光拡散層３５の厚さが０．１ｍｍより薄くなると光の拡散効果を十分に得られない虞がある。一方、光拡散層３５の厚さが２．０ｍｍを超えると映像がぼやけてしまう可能性がある。また、光拡散層３５が２．０ｍｍを超えると赤外光検出手段１４による赤外光の検出精度が低下することがある。

ハードコート層４０は、積層体２５の最も出光面側に配置されており、透過型スクリーン２０の出光面及び表示装置本体１０の表示面を構成する。従って、ハードコート層４０は外部との接触に起因した擦傷に対する耐性を有している。とりわけ本実施形態に係る表示装置１では、操作手段２により透過型スクリーン２０の表面が押圧されることがあるので、優れた耐擦傷性が必要である。

このようなハードコート層４０は、電離放射線硬化型樹脂を硬化させて形成できる。当該樹脂としては例えばアクリルウレタン系のものを用いることができる。
また、ハードコート層４０は表示装置本体１０の表示面をなすため、防眩機能を有することが好ましい。これによれば、表示面での外光の反射や外部像の写り込みを抑制することができる。

次に偏向光学板４５について説明する。偏向光学板４５は、透過型スクリーン２０の入光面を形成する透明基材層４６と、透明基材層４６の出光側の面に積層されたフレネルレンズ層４７と、を備えている。

透明基材層４６は、フレネルレンズ層４７の変形を防止できるようにフレネルレンズ層４７を支持できるように構成されている。特に表示装置１には操作手段２により透過型スクリーン２０の表面が押圧される。この押圧によりフレネルレンズ４７が変形してしまうと映像も歪んでしまうのでこれを防止する必要がある。かかる観点から、透明基材層４６を形成する材料の具体例として、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂等を挙げることができる。また、透明基材層４６の厚さは１ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましい。透明基材層４６が１ｍｍ未満であると剛性が不十分となる虞がある。一方、透明基材層４６が３ｍｍより厚くなると映像に不具合が生じる可能性が高くなる。

フレネルレンズ層４７は、図２に表れているようにフレネルレンズ４８を形成する複数の単位レンズ４９を有している。単位レンズ４９によって構成されるフレネルレンズ４８は映像光源１２から広がるように透過型スクリーン２０に投射される映像光の進行方向を偏向させる機能を有している。具体的にはフレネルレンズ４８は、広がるように入射した映像光を、入光面側から出光面側の所望の方向へ向けて進む光に変換する。このようにフレネルレンズ４８を用いて映像光を所望の方向に偏向することにより、観察者に観察される映像、とりわけ、観察者によって斜め方向から観察される映像の明るさの面内のばらつきを効果的に緩和させることができる。

このようなフレネルレンズは公知のものを用いることができる。これには、いわゆるサーキュラーフレネルレンズやリニアフレネルレンズが挙げられる。

本実施形態では以上のような構成を備える透過型スクリーンは、湾曲等のない二次元的な平板状である場合を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、３次元的な曲面状の湾曲した透過型スクリーンを適用することもできる。

次に操作手段２について説明する。図３に操作手段２を説明するための図を示した。図３は操作手段２の斜視図である。本実施形態では操作手段２として、３つのタッチパッド２ａ、２ｂ、２ｃを具備している。
タッチパッド２ａは平面視矩形で、所定の厚みを有する四角柱状である。
タッチパッド２ｂは平面視円形で、所定の厚みを有する円柱であるとともに、その軸方向には打ち抜かれたように矩形の孔を有している。
タッチパッド２ｃは平面視三角形で、所定の厚みを有する三角柱状である。

このように操作手段２は所定の形状を有する小片である。その形状は特に限定されるものではないが、複数の操作手段（タッチパッド）を準備したときには、その間で形状的特徴が顕著に異なることが好ましい。これにより後述するように、反射する赤外光の形状パターンの違いが顕著になり、赤外光検出手段及び情報処理手段による誤認を防止することが可能となる。

また、操作手段２は回転させると、その回転が認識できる形状であることが好ましい。これにより回転も指令の１つとすることができる。従って、例えばタッチパッド２ｂは単なる円柱であると回転が認識できないので、矩形の孔を設けることにより回転を認識することができる。具体的な作用については後で詳しく説明する。
また、この形状は、人が見なくても手による触覚により違いが認識できるような形状とされている。例えばタッチパッド２ａ、タッチパッド２ｂ、及びタッチパッド２ｃは触れただけで形状の違いがわかるので、どのタッチパッドを選択したかについて目で確認する必要がない。これにより操作性の高い表示装置１とすることができる。

このような操作手段は透過型スクリーンのハードコート層と同程度の硬さ又はこれより柔らかい材料により構成されていることが好ましい。これにより、透過型スクリーンの傷付きを防止することができる。

次に、以上のような構成を具備する表示装置１の作用について説明する。はじめに映像の投射について説明する。映像の投射については、公知のリアプロジェクション表示装置と概ね同様である。すなわち、映像光源１２から出射した映像光（図１における光束Ｌａ）は、広がるように透過型スクリーン２０の入光面の全域に投射される。透過型スクリーン２０の偏向光学板４５に入射した映像光は透明基材層４６を透過し、フレネルレンズ層４７に入射する。映像光源１２で広がるように発光された映像光は、フレネルレンズ層４７の単位レンズ４９によって構成されるフレネルレンズ４８によって所望の方向へ偏向される。偏向された映像光は、偏向光学板４５から積層体２５へ入射する。

積層体２５へ入射した映像光は、透明基材層２６及び光制御層３０の単位光透過部３２を透過し、光拡散層３５で拡散された後にハードコート層４０によって形成された表示面を介して表示装置本体１０から出射する。

このように表示装置１では、映像光はフレネルレンズ層４７によっていったん平行光束化された後に光拡散層４７で拡散される。従って各方向から表示された映像を観察した場合、明るさのばらつきが緩和された高品質の映像が観察されるようになる。

また、透過型スクリーン２０の光制御層３０は、複数の単位光吸収部３３を有している。この単位光吸収部３３は透過型スクリーン２０の出光面から入射してくる環境光等の外光を吸収することができる。従って、映像のコントラストを向上することが可能である。

次に操作による作用について説明する。
赤外光源１３から出射した赤外光（図１における光束Ｌｂ）は、広がるように透過型スクリーン２０の入光面の全域に投射される。透過型スクリーン２０に投射された赤外光は、映像光と同様に、透過型スクリーン２０を透過し、表示面を介して表示装置本体１０から出光する。

操作者は自分が望む機能を実現するための操作手段２を手に取り、表示装置本体１０の透過型スクリーン２０に接触させ、又は近づける。このときのイメージを図４に示した。図４は操作手段２のうち、タッチパッド２ａを表示装置本体１０の透過型スクリーン２０に接触させた場面を正面からみた図である。このように、操作をするに際して操作者は操作手段２を画面に接触させ、又は近づければよい。そして、操作手段２は上記したように、所定の形状で形成されており、操作手段２に触れるのみで、どの操作手段を選択したかを認識することが可能である。従って目視することなく画面操作をすることができ、操作性が向上する。

操作手段２が透過型スクリーン２０に接触させ、又は近づけると、接触面、又は近づけた部位に相当する部分において赤外光が反射し、反射した赤外光は表示装置本体１０内に戻るように移動し、赤外光検出手段１４により検知される。

ここで、赤外光検出手段１４は、上記したように赤外光の有無だけでなく、その位置や形状パターンも特定することができるように構成されている。従って、図４の例では、赤外光検出手段１４は操作手段２が接触した画面上の位置、及び接触した操作手段２の形状（例えば四角）の情報も有して検知している。

赤外光検出手段１４により検知された情報は、情報処理手段に伝達される。情報処理手段には、上記したように、赤外光検出手段１４からの情報に基づいて、操作手段の形状パターンを認識できる機能が含まれている。そして、情報処理手段は、認識した形状から、この形状のときに行うべき予めきめられた動作を割り当て、実際に動作させる。これにより、操作者の指令が実際に表示装置１で実現する。

また、上記したように、赤外光検出手段１４及び情報処理手段を操作手段２の回転や移動も認識することができるようにしておけば、１つの操作手段２で指令できる量も多くなり、さらに利便性を向上させることができる。

例えば、表示装置１が自動車に搭載された場合に、タッチパッド２ａを接触させるとエアコン画面となり、これを回転、又はスライドさせることにより温度調整をすることができる。また、タッチパッド２ｂを接触させると、オーディオ機器用のメニュー画面となり、回転やスライドで楽曲の演奏、停止の選択やラジオの局選択、音量の調整等をすることが可能となる。もちろん、他のタッチパッドを用いた他の機能であってもよい。
そしてこれらの動作は画面を目視することなく可能である。

図５は第二実施形態にかかる表示装置に備えられる操作手段１０２の斜視図である。本実施形態では第一実施形態で説明した操作手段２の代わりに操作手段１０２が用いられる点で異なる。また、本実施形態では後で説明するように、表示装置本体に赤外光源を必要としない。他の形態については上記した第一実施形態の表示装置１と共通するのでここでは説明を省略する。

操作手段１０２は、赤外光源をその内部に備えており、これ自体が赤外光を出射することができる。従って、操作手段１０２を画面に接触、又は近づけることにより表示装置本体内部に向けて赤外光を出射し、これを赤外光検出手段が検知する。従って、表示装置１で説明したような表示装置本体内に内蔵した赤外光源は不要である。

操作手段１０２は側面のそれぞれに操作ボタン１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄを具備している（操作ボタン１０２ｃ、１０２ｄは図５では隠れており見えない。）。操作手段１０２では、この操作ボタン１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄを押圧することにより、出射面１０３から各操作ボタンに応じた形状パターンに赤外光が出射することができるように構成されている。具体的には、操作手段１０２は、面内に縦横に配列された複数の赤外ＬＥＤを具備し、例えば操作ボタン１０２ａを押圧すると図５のように三角形の形状パターンに対応した赤外ＬＥＤが点灯する。これにより、三角形パターンの赤外光が出射される。

同様に例えば操作ボタン１０２ｂは四角形、操作ボタン１０２ｃは星型というように形状を変えることにより、上記した操作手段２と同様の効果を奏するものとなる。

本実施形態の操作手段１０２では、手の触覚のみではどの操作ボタンを操作すべきかについて認識が困難である。しかしながら、操作手段１０２自体を手元に持ってくることができ、手元で操作可能なので操作性は向上する。また、操作手段１０２の側面を色分けする等してわずかな目視で操作ボタンの別を認識することとすれば、さらに操作性は向上する。

図６は第三実施形態にかかる表示装置２０１を説明するための図であり、図１に相当する図である。表示装置２０１は操作手段が設けられていない。従って、表示装置２０１は表示装置本体２１０のみである。

表示装置２０１では、透過型スクリーン１２０において、その下部に観察者側に凸となるように操作手段としての凸部１２１が設けられている。透過型スクリーン１２０の層構成は第一実施形態で説明した透過型スクリーン２０と同じである。これによれば、操作者は画面を見ることなく手による触覚でこの凸部１２１を認識することが可能となる。すなわち、各画面において凸部１２１において操作ができるように設定されており、操作者がこの凸部１２１に触れることにより、これを赤外光検出手段が検知し、各種操作が実現する。これによれば、操作者は画面を目視することなく操作ができる。従って操作性を向上させることが可能である。ここで操作者の指による押圧、画面状の摺動、回転等及びその組み合わせ等により、複数の種類の操作を１つの画面で実現するように構成してもよい。
他の構成は上記した表示装置１と共通である。

このような透過型スクリーン１２０の凸部１２１は、突出しているとともに赤外光を透過可能であればその機能を発揮することができる。従って凸部１２１の態様は特に限定されるものではない。例えば、本実施形態のように透過型スクリーン自体が曲がるようにして凸部を形成してもよいが、この部分のみを厚く形成してもよいし、別の部材を貼り付けてもよい。

本実施形態では、透過型スクリーン１２１の出光面側に凸となるように凸部を設けたが、これとは逆に出光面側において凹部が形成されてもよく、また凸部及び凹部のいずれもが具備されてもよい。

１ リアプロジェクション表示装置（表示装置）
２ 操作部材
１０ 表示装置本体
１１ 筐体
１２ 映像光源
１３ 赤外光源
１４ 赤外光検出手段
２０ 透過型スクリーン
２５ 積層体
２６ 透明基材層
３０ 光制御層
３１ 基部
３２ 単位光透過部
３３ 単位光吸収部
３５ 光拡散層
４０ ハードコート層
４５ 偏向光学板
４６ 透明基材層
４７ フレネルレンズ層

Claims (3)

1. 入光面側から入射した映像光を出光面側に透過させる透過型スクリーンと、
   前記透過型スクリーンの入光面側に配置され、前記透過型スクリーンに映像光を投射する映像光源と、
   前記透過型スクリーンの入光面側に配置され、前記透過型スクリーンに赤外光を投射する赤外光源と、
   前記透過型スクリーンの入光面側に配置され、前記赤外光源から出射された赤外光の反射赤外光を検知する赤外光検出手段と、
   前記赤外光検出手段で検知された赤外光の形状パターンに基づいて演算処理をする情報処理手段と、
   異なる形状を有する複数の部材を具備し、透過型スクリーンの出光面に接触して又は近接して配置し、赤外光を反射する操作手段と、を備え、
   前記透過型スクリーンは、
   透光性を有する透明基材層と、
   前記透明基材層の一方の面に配置され、該透明基材層の面に沿った方向に配列された複数の単位光透過部と、
   複数の前記単位光透過部の間に配置され、可視光を吸収するとともに前記赤外光を透過する複数の単位光吸収部と、を有する表示装置。
2. 入光面側から入射した映像光を出光面側に透過させる透過型スクリーンと、
   前記透過型スクリーンの入光面側に配置され、前記透過型スクリーンに映像光を投射する映像光源と、
   前記透過型スクリーンの入光面側に配置され、赤外光を検知する赤外光検出手段と、
   前記赤外光検出手段で検知した赤外光の形状パターンに基づいて演算処理をする情報処理手段と、
   複数の異なる形状パターンの赤外光を出射可能であるとともに、透過型スクリーンの出光面に接触して又は近接して配置し、前記複数の異なる形状パターンの赤外光を前記赤外光検出手段に出射可能である操作手段と、を備え、
   前記透過型スクリーンは、
   透光性を有する透明基材層と、
   前記透明基材層の一方の面に配置され、該透明基材層の面に沿った方向に配列された複数の単位光透過部と、
   複数の前記単位光透過部の間に配置され、可視光を吸収するとともに前記赤外光を透過する複数の単位光吸収部と、を有する表示装置。
3. 入光面側から入射した映像光を出光面側に透過させる透過型スクリーンと、
   前記透過型スクリーンの入光面側に配置され、前記透過型スクリーンに映像光を投射する映像光源と、
   前記透過型スクリーンの入光面側に配置され、前記透過型スクリーンに赤外光を投射する赤外光源と、
   前記透過型スクリーンの入光面側に配置され、前記赤外光源から出射された赤外光の反射赤外光を検知する赤外光検出手段と、
   前記赤外光検出手段で検知された赤外光の情報に基づいて演算処理をする情報処理手段と、を備え、
   前記透過型スクリーンは、
   透光性を有する透明基材層と、
   前記透明基材層の一方の面に配置され、該透明基材層の面に沿った方向に配列された複数の単位光透過部と、
   複数の前記単位光透過部の間に配置され、可視光を吸収するとともに前記赤外光を透過する複数の単位光吸収部と、を有するとともに、
   前記透過型スクリーンには凸部又は凹部の少なくとも一方が設けられており、該凹部又は凸部からの反射赤外光に基づいて前記情報処理手段による演算処理が行われることを特徴とする表示装置。

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