JP6149904B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関する。

近年、鑑賞者に対して印象付けた告知を行うべく、人型に形成された板状のスクリーンに対して人物画像を投影し、種々の告知を行わせる表示装置が開発されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−１５０２２１号公報

ところで、より現実味のある印象を鑑賞者に与えるべく、立体的に形成されたスクリーンに対して人物画像を投影する手法が検討されている。
図９に示すように、投影装置１００がスクリーン部１０１の真後ろから投影光１０２を照射したとしても、スクリーン部１０１は立体的に形成されているために、スクリーン部１０１の場所によって投影装置１００までの距離が大きく異なることになる。これによってスクリーン部１０１に投影された画像に歪みが生じることになる。
図１０は、均等に区画されたマス目の画像を投影装置１００からスクリーン部１０１に投影し、スクリーン部１０１に表示された内容を示す説明図である。この図１０に示すように、元の画像が均等に区画されたマス目であっても、スクリーン部１０１上では歪んだマス目１０３となってしまう。
予め元の画像を補正しておき、スクリーン部１０１上では歪みのない画像を表示することも可能であるが、元の画像を補正する処理が必要となり、作業が繁雑になるため好ましくない。

さらに、投影装置１００を目立たなくするため、スクリーンの背面側下方に投影装置１００を配置することも想定される。こうした場合、図１１に示すように、投影装置１００は、スクリーン部１０１に対して斜め下方から投影光１０２を照射するので、投影装置１００からスクリーン部１０１の各場所までの角度がより大きくなり、画像も大きく歪むことになる。なおかつ、スクリーン部１０１の下部部分では、スクリーン部１０１の下端部によって投影光が遮られ、投影光が到達しない部分１０４であるケラレが発生してしまう。

そこで本発明の課題は、元の画像を補正しなくとも、立体的なスクリーン部に対して歪みの少ない画像をスクリーン部全体に表示することができる表示装置を提供することである。

以上の課題を解決するため、本発明の一の態様によれば、
画像の投影光を照射する投影部と、
前記投影光に対応して配置されたフレネルレンズと、前記フレネルレンズの平板状の領域に対応する光出射側に設けられ、各種情報が表示される第１の表示部と、前記フレネルレンズの前記平板状の領域とは異なるキャラクタをなす投影光が投影される領域に対応する光出射側に設けられ、一部が前記フレネルレンズと所定の距離だけ離間して配置された第２の表示部と、を含む拡散透過部と、を含むスクリーン部と、
前記各種情報に関連した音声を出力する音声出力部と、
を備えることを特徴とする表示装置が提供される。

本発明によれば、元の画像を補正しなくとも、立体的なスクリーン部に対して歪みの少ない画像をスクリーン部全体に表示することが可能となる。

本実施形態に係る表示装置を斜め上方から見た斜視図である。 本実施形態に係る表示装置を略正面から見た斜視図である。 本実施形態に係る表示装置の内部構成を示す斜視図である。 本実施形態に係るスクリーン部の断面図である。 本実施形態に係る拡散透過部の立体部と、フレネルレンズとの関係を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る投影部からマス目の画像をスクリーン部の立体部に投影し、立体部に表示された内容を示す説明図である。 本実施形態に係る表示装置の主制御構成を示すブロック図である。 立体部の変形例を示す断面図である。 従来想定される立体的なスクリーン部と投影装置との関係を示す模式図である。 図９のスクリーン部に投影された画像の歪みを示す説明図である。 従来想定される立体的なスクリーン部と投影装置との関係を示す模式図である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は、本発明に係る実施形態の表示装置１０を斜め上方から見た斜視図である。図２は表示装置１０を略正面から見た斜視図である。図３は、表示装置１０の内部構成を示す斜視図である。
表示装置１０は、例えば、店舗や展示会会場などに設置され、商品の説明、案内、アンケート等のコンテンツを再生するものであってもよいし、介護施設等に設置され、脳活性化のための間題を出題するコンテンツを再生するものであってもよく、その使用用途は特に限定されない。
なお、本実施形態では、スクリーン部３１に人物像が映し出され、その人物像が何等かの説明や案内を行うコンテンツを再生するのに適したものとして、図１に示すように、人型のスクリーン部３１とした場合を示しているが、スクリーン部３１の形状などは、これに限定されるものではない。

表示装置１０は、全体略矩形箱状の筐体２０を有する。
表示装置１０は、店舗や展示会場の商用電源を主電源とするもので、その商用電源からの電力の供給を受けるためのコンセント（図示せず）を備えた電源コード１１を備えるとともに、主電源からの電力の供給が断たれたときのための補助電源（バッテリなど）１２も備えている。
なお、表示装置１０においては、商用電源から供給された電力を表示装置１０の駆動に適した状態にするための電源アダプタなどの部分を指して主電源と呼ぶ。

また、筐体２０の一方の端部（図１において右端）には、スクリーン取付部３２を介してスクリーン部３１が交換可能に取り付けられており、コンテンツに応じて適切な形状のスクリーン部３１に交換することが可能になっている。
なお、以下の説明においては、筐体２０を机等に載置した際の上方（上側）を「上方（上側）」とし、スクリーン部３１側を「前方（前側）」とし、スクリーン部３１と反対側を「後方（背面側）」として説明する。
筐体２０におけるスクリーン取付部３２の下方には、ボタン式の操作部４５と、音声を出力するスピーカなどの音声出力部４６と、人感センサ４７と、が設けられている。

筐体２０は、前後左右を囲う側板２１を有し、上方に開口部を有している。
そして、図３に示すように、開口部には、パネル２３が取り付けられており、パネル２３の中央は光を透過する透明部２３１とされている。
なお、本実施形態では、パネル２３の透明部２３１以外の部分が、黒色印刷等により、筐体２０の内部が見えないようにされているが、これに限定されるものではなく、パネル２３全部を透明にしてもよい。

図３に示すように、筐体２０の内部における略中央には、投影光を生成して筐体２０の後方に向けて照射する投影部２２が、スクリーン部３１の背面側の下方に位置するように設けられている。
そして、筐体２０の後方には、凹面の反射面を有する第１のミラー２４が設けられており、第１のミラー２４が、投影部２２からの投影光を、平面の反射面を有する第２のミラー２５へ向けて反射し、さらに、投影光は、第２のミラー２５でスクリーン部３１へ向けて反射される。

従って、投影部２２から発せられた投影光（画像）ＬＢ１は、第１のミラー２４で下方に向けて反射された後、第２のミラー２５で上方に向けて反射され、パネル２３の透明部２３１を通って筐体２０の外部に設けられているスクリーン部３１に投影される（投影光ＬＢ２）。これにより、スクリーン部３１は、投影部２２から照射された投影光を背面で受けて前面で表示することになる。

図４は、スクリーン部３１を上方から見た断面図である。
スクリーン部３１は、例えばアクリル板などから形成された拡散透過部３３と、拡散透過部３３の背面側に配置されたフレネルレンズ３４と、を備えている。
拡散透過部３３は、フレネルレンズ３４の第１の領域に対応する光出射側に設けられて配置され、平板状に形成された平板部（第１の表示部）３３１と、フレネルレンズ３４の第１の領域とは異なる第２の領域に対応する光出射側に設けられ、一部が前記フレネルレンズと所定の距離だけ離間して配置され、前方に向けて凸となるように立体的に形成された立体部３３２（第２の表示部）と、を備えている。平板部３３１は、各種情報が表示される掲示部であるため、視認性を確保すべく平板状に形成されている。また、立体部３３２は、背面側が開放された中空形状となっている。立体部３３２は、人をなす投影光が投影される部分であり、リアリティを追求するのであれば、より人に近い立体形状に形成されていることが好ましい。
この平板部３３１と立体部３３２とに表示されるコンテンツは相互に関連しており、立体部３３２に投影される人が、平板部３３１に投影される情報を話しているように投影される。具体的には、スピーカ等の音声出力部を備え、平板部３３１に投影される情報に関する音声出力部からの音声に合わせて立体部３３２に投影される人（キャラクタ）の口の唇が動いて投影される。そして、音声出力部からの音声出力が終了すると、唇の動きも連動して停止する。このように、第２の表示部に表示される人（キャラクタ）の口は、音声出力部からから発せられる音声に応じて動作する。
この際、平板部３３１に投影される情報に対応する格好をした人（キャラクタ）を立体部３３２に投影するようにしても良い。例えば、平板部３３１に投影される情報がパンの商品説明であればパン屋の格好をした人（キャラクタ）を立体部３３２に投影するようにしても良い。また、平板部３３１に投影される情報が魚の商品説明であれば魚屋の格好をした人（キャラクタ）を立体部３３２に投影するようにしても良い。よって、尚一層平板部３３１と立体部３３２とを関連した表示部とすることができるので、ユーザーに対して訴求効果を向上させることができる。
さらに、立体部３３２の拡散透過部３３においては、少なくとも一部のパーツの表面にマット加工が施されていることが好ましい。マット加工によって、外部の光が拡散透過部３３の表面で反射しにくくなり、映像が見えにくくなることを防止することができる。

フレネルレンズ３４は、板状に形成されていて、拡散透過部３３の背面側全体を覆うようになっている。具体的には、光出射側であるフレネルレンズ３４の拡散透過部３３側は、のこぎり歯状の断面形状となっている。そして、フレネルレンズ３４の投影部２２側は平面になっている。なお、フレネルレンズ３４の形状はこの構造に限らない。この構造とは反対に、フレネルレンズ３４の拡散透過部３３側が平面になっており、フレネルレンズ３４の投影部２２側がのこぎり歯状の断面形状となっていても良い。或いは、フレネルレンズ３４の両面側が共にのこぎり歯状の断面形状となっていても良い。
図５は、拡散透過部３３の立体部３３２と、フレネルレンズ３４との関係を模式的に示す断面図である。本実施形態では、立体部３３２が曲面形状に形成された場合を例示して説明する。拡散透過部３３の立体部３３２とフレネルレンズ３４とは、一部の領域が所定の距離だけ離間している。また、投影部２２は投射レンズを有しており、投影部２２とスクリーン部３１との配置関係は、投影部２２の投射レンズの光軸に対してスクリーン部３１が上方に配置されている。すなわち、投影部２２は、スクリーン部３１の下方に配置されているシフト光学系となっている。また、フレネルレンズ３４は投影部２２の投射レンズ投影光の光軸に対して略垂直に配置されている。フレネルレンズ３４は、投影部２２から投影された投影光ＬＢ２を所定の角度で屈折させるとともに、全体として平行光に変換する。ここで、鑑賞者は、スクリーン部３１に正対して当該スクリーン部３１上の映像を鑑賞するために、その正対位置（仮想平面Ｈ１）から正確に映像が視認できるようにすることが望まれる。このため、フレネルレンズ３４は、仮想平面Ｈ１に対して略直交する平行光（図５における平行光ＬＢ３）になるように投影光ＬＢ２を変換する構成に形成されている。
なお、平行光ＬＢ３は、必ずしも平行光である必要はない。ユーザーは、一般的にスクリーン部３１より高い視点からスクリーン部３１を見る場合が多い。よって、投影光ＬＢ２を、フレネルレンズ３を介すことで、ユーザーの視線の方向（例えばスクリーン部３１と略直交する方向に対して上向きに１０°）である平行に近い少し拡がる光に変換する構成としても良い。
図６は、均等に区画されたマス目の画像を投影部２２からスクリーン部３１の立体部３３２に投影し、立体部３３２に表示された内容を示す説明図である。なお、ここでは前述した図９及び図１１に示すスクリーン部１０１と、立体部３３２と、の形状は同形状であるものとし、元の画像も同じものとする。図６に示すように、フレネルレンズ３４によって平行光に変換されていれば、図１０に示したものと比しても歪みが少ないマス目Ｍが表示されていることが分かる。

また、図１〜図３に示すように、スクリーン部３１は、スクリーン取付部３２により回動可能に支持されており、使用時にはスクリーン部３１を立てた状態にでき、使用しない時は、筐体２０側にスクリーン部３１を倒した状態にできる。
このため、表示装置１０を移動する時などに、スクリーン部３１が持ち運びの邪魔にならないように、筐体２０側にスクリーン部３１を倒して収納することができる。

次に、図７に示すブロック図を参照しながら、本発明に係る実施形態の表示装置１０の主な構成について、さらに説明する。

投影部２２は、制御部４１と、プロジェクタ４２と、記憶部４３と、通信部４４と、を主に備えており、プロジェクタ４２、記憶部４３、通信部４４は、各々制御部４１に接続されている。また、制御部４１には、操作部４５、音声出力部４６、人感センサ４７が接続されている。

制御部４１は、記憶部４３に記億されている各種のプログラムを実行して所定の演算や各部の制御を行うＣＰＵとプログラム実行時の作業領域となるメモリとを備えている（いずれも図示略）。
そして、制御部４１は、記憶部４３のプログラム記憶部４３１に記憶されているプログラムとの協働により、各部を制御する。

プロジェクタ４２は、制御部４１から出力された画像データを投影光に変換してスクリーン部３１に向けて照射する投影装置である。
例えば、プロジェクタ４２としては、アレイ状に配列された複数個（ＸＧＡの場合、横１０２４画素×縦７６８画素)の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン/オフ動作して表示動作することでその反射光により光像を形成する表示素子であるＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）を利用したＤＬＰ（Digital Light Processing）（登録商標）プロジェクタが適用可能である。

記憶部４３は、ＨＤＤや不揮発性の半導体メモリ等により構成されており、プログラム記憶部４３１、画像データ記憶部４３２、音声データ記憶部４３３等が設けられている。
例えば、プログラム記憶部４３１には、制御部４１で実行されるシステムプログラムや各種処理プログラム、これらのプログラムの実行に必要なデータ等が記憶されている。
また、画像データ記憶部４３２には、コンテンツ再生時において表示対象となる画像データなどが記憶されている。
さらに、音声データ記憶部４３３には、コンテンツの音声出力用の音声データが記憶されている。

通信部４４は、例えば、外部の情報端末（図示省略）などとの通信を可能とし、データ送受信などを行う。
具体的な通信方式は、特に限定されるものではなく、例えば、無線ＬＡＮ、Bluetooth（登録商標）、ＮＦＣ等による無線接続であってもよいし、例えば、ＵＳＢケーブル等を用いた有線接続であってもよい。
通信部４４は、例えば、スクリーン部３１に映し出す新しいコンテンツなどのデータを画像データ記憶部４３２や音声データ記憶部４３３に取り込むときのデータ受信手段として機能する。

次に、本実施形態の作用について説明する。
人感センサ４７が鑑賞者を検出し、その検出信号が制御部４１に入力されたり、操作部４５が操作されて、その操作信号が制御部４１に入力されると、制御部４１は、所定の画像データ及び音声データを読み出して、プロジェクタ４２及び音声出力部４６を制御して、所定のコンテンツを再生する。
これによりスクリーン部３１に投影光が投影される。この際、制御部４１は、平板部３３１と立体部３３２とに対応する画像を、何れも平板部３３１及び立体部３３２の形状に応じた補正を行っていない。
前述したように、プロジェクタ４２から投影された投影光は、フレネルレンズ３４、仮想平面Ｈ１に対して略直交する平行光に変換されているため、歪みのない画像がスクリーン部３１全体に投影されることになる。

以上のように、本実施形態によれば、フレネルレンズ３４の少なくとも一部が拡散透過部３３の立体部３３２から離れるように、フレネルレンズ３４が拡散透過部３３の背面側に配置され、投影部２２から投影された投影光を平行光に変換して、立体部３３２に向けて案内しているので、立体部３３２に対しては平行光となった投影光が投影されることになる。これにより、歪みの少ない画像を立体部３３２に表示することができる。したがって、元の画像を補正しなくとも、立体的なスクリーン部３１に対して歪みの少ない画像を表示することができる。
また、平行光となった投影光が立体部３３２に投影されるために、フレネルレンズ３４に到達した投影光を立体部３３２の周縁部が遮ってしまうことを防止することができる。これにより、立体部３３２の全体に画像を表示することができる。

また、前述したように、フレネルレンズ３４が投影部２２から投影された投影光を平行光に変換して、立体部３３２に向けて案内することにより、立体部３３２の全体に画像を表示することができるので、投影光の一部が遮られる可能性が大きかった位置、つまりスクリーン部３１の背面側の下方に投影部２２を配置することが可能となる。スクリーン部３１の背面側の下方に投影部２２を配置すれば、投影部２２をスクリーン部３１の真後ろに配置する場合と比しても投影部２２を目立たなくすることができ、なおかつコンパクトにすることができる。

また、フレネルレンズ３４が、投影部２２から投影された投影光を、スクリーン部３１に正対する仮想平面Ｈ１に対して略直交する平行光に変換しているので、観察者が鑑賞するであろう位置（正対位置）から見た場合、最も歪みの少ない画像を立体部３３２に表示することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
例えば上記実施形態では、立体部３３２が曲面形状に形成された場合を例示して説明したが、立体部は前方に向けて凸になるのであれば如何なる形状であってもよい。例えば図８に示すような直方体状に凸となる立体部３３２ａでもよい。
また、本実施形態では、スクリーン部３１の一部が立体部３３２となっている場合を例示して説明したが、スクリーン部３１の全体が立体部であってもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲をその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。

〔付記〕
［請求項１］
画像の投影光を照射する投影部と、
前記投影光に対応して配置されたフレネルレンズと、前記フレネルレンズの第１の領域に対応する光出射側に設けられて配置された第１の表示部と、前記フレネルレンズの前記第１の領域とは異なる第２の領域に対応する光出射側に設けられ、一部が前記フレネルレンズと所定の距離だけ離間して配置された第２の表示部と、を含む拡散透過部と、を含むスクリーン部と、
を備えることを特徴とする表示装置。
［請求項２］
請求項１記載の表示装置において、
音声出力部を更に備え、
前記第１の表示部は、各種情報が表示される平板状の領域であり、
前記第２の表示部は、キャラクタをなす投影光が投影される領域であり、
前記音声出力部は、前記各種情報に関連した音声を出力することを特徴とする表示装置。
［請求項３］
請求項２記載の表示装置において、
前記第２の表示部に表示される前記キャラクタの口は、前記音声出力部から発せられる音声に応じて動作することを特徴とする表示装置。
［請求項４］
請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記投影部は投射レンズを有しており、
前記フレネルレンズは板状に形成されており、前記投影部の投影光の光軸に対して略垂直に配置されていることを特徴とする表示装置。
［請求項５］
請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記フレネルレンズの前記光出射側の断面形状はのこぎり歯状に形成されており、
前記拡散透過部の前記少なくとも一部は、凸形状となるように立体的に形成されており、前記凸形状となる部分は、前記フレネルレンズと離間して配置されていることを特徴とする表示装置。
［請求項６］
請求項５記載の表示装置において、
前記フレネルレンズの光入射側の断面形状はのこぎり歯状に形成されていることを特徴とする表示装置。
［請求項７］
請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記投影部は、前記スクリーン部の一方の面側の下方に配置されているシフト光学系であることを特徴とする表示装置。
［請求項８］
請求項１〜７のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記フレネルレンズは、前記投影部から投影された投影光を、前記スクリーン部に正対する仮想平面に対して略直交する平行光に変換することを特徴とする表示装置。
［請求項９］
請求項１〜８のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記第２の表示部の前記拡散透過部の一部は、マット加工が施されていることを特徴とする表示装置。

１０ 表示装置
２０ 筐体
２２ 投影部
３１ スクリーン部
３２ スクリーン取付部
３３ 拡散透過部
３４ フレネルレンズ
４１ 制御部
３３１ 平板部（第１の表示部）
３３２ 立体部（第２の表示部）
Ｈ１ 仮想平面

Claims (9)

1. 画像の投影光を照射する投影部と、
   前記投影光に対応して配置されたフレネルレンズと、前記フレネルレンズの平板状の領域に対応する光出射側に設けられ、各種情報が表示される第１の表示部と、前記フレネルレンズの前記平板状の領域とは異なるキャラクタをなす投影光が投影される領域に対応する光出射側に設けられ、一部が前記フレネルレンズと所定の距離だけ離間して配置された第２の表示部と、を含む拡散透過部と、を含むスクリーン部と、
   前記各種情報に関連した音声を出力する音声出力部と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 請求項１記載の表示装置において、
   前記各種情報は、文字情報を含むことを特徴とする表示装置。
3. 請求項１又は２記載の表示装置において、
   前記第２の表示部に表示される前記キャラクタの口は、前記音声出力部から発せられる音声に応じて動作することを特徴とする表示装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記投影部は投射レンズを有しており、
   前記フレネルレンズは板状に形成されており、前記投影部の投影光の光軸に対して略垂直に配置されていることを特徴とする表示装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記フレネルレンズの前記光出射側の断面形状はのこぎり歯状に形成されており、
   前記拡散透過部の少なくとも一部は、凸形状となるように立体的に形成されており、前記凸形状となる部分は、前記フレネルレンズと離間して配置されていることを特徴とする表示装置。
6. 請求項５記載の表示装置において、
   前記フレネルレンズの光入射側の断面形状はのこぎり歯状に形成されていることを特徴とする表示装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記投影部は、前記スクリーン部の一方の面側の下方に配置されているシフト光学系であることを特徴とする表示装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記フレネルレンズは、前記投影部から投影された投影光を、前記スクリーン部に正対する仮想平面に対して略直交する平行光に変換することを特徴とする表示装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記第２の表示部の前記拡散透過部の一部は、マット加工が施されていることを特徴とする表示装置。

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