JP6914208B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像を表示するための表示装置に関する。

シミュレータをはじめとする画像表示システムの分野では、近年、高解像度・大画面化の要求が高まっている。このような高解像度・大画面化の要求に答える表示装置の一例は、リアプロジェクション方式による表示装置である。例えば特許文献１には、リアプロジェクション方式により高精細な画像を表示できると共に、筐体の十分な剛性を確保することで高い光学的性能を確保して大画面化の要求に応えることができるようにした表示装置が提案されている。

特開２００７−２４０６９２号公報

シミュレータ等で要求される高解像度・大画面化を実現するために、表示装置を複数組み合わせてマルチディスプレイシステムを構成するという手法が考えられる。このようなマルチディスプレイシステムを構成するためには、表示装置としても拡張性に配慮した構成であることが望まれる。特許文献１は、筺体の剛性を確保することで高品質な画像を提供できるようにし大画面化の要求に応えようとする表示装置の例を示しているものの、拡張性に配慮した構成とはなっていない。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、高精細な画像を提供できると共に表示システムとしての拡張性をも有する表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、リアプロジェクション方式の表示装置であって、一側面がスクリーンとして構成された箱型のスクリーンユニットと、箱型の筐体と、複数の表示装置同士を連結するための連結部とを備える。スクリーンは球面の一部としての形状を有する。表示装置は、スクリーンユニットと筐体とを一体的に組み合わせることにより箱型の単一体として構成されている。スクリーンユニットのスクリーンの面以外の全ての側面は、スクリーンの周縁部への映像の投影を妨げないように、スクリーンの面と同等の素材にて形成されている。連結部は、スクリーンユニットのスクリーンの面以外の側面および筐体の側面から外側に突出するフランジ部を含む。フランジ部は、スクリーンが位置する側に対する反対側を背面側と定義するときに、スクリーンの位置よりも背面側にシフトした位置に形成されている。

このようにスクリーンを箱型のスクリーンユニットの一側面として構成することにより、スクリーンが球面の一部としての形状を有する場合であっても、ベゼルを用いることなくスクリーンをしっかりと保持することができる。それにより、小型・軽量で且つ複数組み合わせて表示システムを構成するのに十分な剛性を有する表示装置を構成することができる。したがって、リアプロジェクション方式により高精細な画像を提供できると共に拡張性をも有する表示装置が実現されることとなる。

上記表示装置は、投影光を投射するプロジェクタと、プロジェクタからの投影光を反射してスクリーンに向かわせるミラーとを備え、プロジェクタとミラーは筐体内に配置される構成であってもよい。

上記表示装置は、スクリーンユニットのスクリーンの面以外の表面に遮光部を有し、遮光部によりスクリーンの面以外からの光漏れを防ぐように構成されていてもよい。

以上のべたように本発明によれば、高精細な画像を提供できると共に拡張性をも有する表示装置を提供することができる。

本発明の目的、特徴及び利点は、添付図面に関連した以下の実施形態の説明により一層明らかになろう。

本発明の実施形態にかかる構成する表示装置の斜視図である。 図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）はそれぞれ図１の表示装置の上面図、正面図および側面図である。 図１の表示装置の内部構成を表す断面図である。 ４台の表示装置を鉛直方向に並べることによって鉛直方向に拡張した場合の構成例を示す図である。 ９台の表示装置を水平方向に並べることによって水平方向に拡張した場合の構成例を示す図である。 表示装置を映像発生装置に接続して模擬映像表示を可能とするシステムを構成した場合の模式的なブロック図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。なお、理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される表示装置の構成は一例であり、本発明は図示した構成に限定されない。

はじめに図１から図３を参照し、本実施形態にかかる表示装置５０の構成例を説明する。以下で詳細に説明するように、表示装置５０は、ユニット型のリアプロジェクション方式表示装置である。なお、以下では、説明の便宜のため、表示装置５０のスクリーン面側を前面側、スクリンーン面の反対側を背面側とも呼ぶこととする。

図１は、表示装置５０の斜視図であり、図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）はそれぞれ表示装置５０の上面図、正面図および側面図である。また、図３は、表示装置５０の内部構成を表す断面図（図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図）である。図１から図３に示されるように、表示装置５０は、スクリーンユニット５１と筐体５２とを有する。スクリーンユニット５１は、球面の一部を構成する形状のスクリーン５１ａを有する。なお、好適な視点位置の例として、図１の斜視図には、スクリーン５１ａによって規定される球面の中心位置に使用者の視点位置Ｐが示されている。スクリーンユニット５１は、スクリーン５１ａの反対側の一側面（図１において背面側）が開口した箱型に形成されている。スクリーンユニット５１は、例えば、材料としてアクリルを用いた一体成型品であっても良いし、材料としてアクリルを用いた別々の部材を接着して構成されるものであってもよい。

なお、図２に示されるように、表示装置５０のスクリーン５１ａは中央部が背面側に凹んだ球面状をしており、且つ、スクリーン５１ａ全面が表示面として用いられる構成であるが、上述のようにスクリーン５１ａを箱型のスクリーンユニット５１の一側面として一体的に形成することで、ベゼルを用いることなくスクリーン５１ａをしっかりと保持することが可能となっている。

筐体５２は、一側面（図１において前面側）が開口した略箱型に形成されている。筐体５２は、軽量で且つ剛性を有するようにするため、例えば金属プレートの部材を組み合わせてねじ止め加工等により構成されるものであっても良い。また、剛性を向上させるために筐体５２内の内側面にフレーム状の補強部材を組み付けても良い。後述するように、筐体５２内にはプロジェクタ、ミラー等の映像表示のための構成部品が配置される。スクリーンユニット５１と筐体５２は、一例として、嵌め込み構造により一体的に組み合わされる構成とされる。この場合、具体的には、筐体５２の前面側の端部をスクリーンユニット５１の背面側の端部の内周面に嵌め込んで、嵌合部分の上面、側面および底面において外側からねじ６０を用いてねじ止めすることにより、スクリーンユニット５１と筐体５２とを一体としてしっかりと固定することができる。なお。図１および図２においては、ねじ６０のうち一部のみに符号６０を付している。このように、表示装置５０は箱型の単一体として構成されており、表示装置同士を組み合わせて使用した場合でもスクリーン５１ａの球面形状が変形しない剛性を有するものとなっている。

図１の斜視図および図２（ｂ）の正面図に示されているように、スクリーンユニット５１の背面側の端部近辺、筐体５２の両側面にはフランジ部５３、５３が外側に突出するように形成されている。フランジ部５３、５３は、各表示装置同士を組み合わせる場合の連結部として用いられる。図１及び図２に示されるように、フランジ部５３、５３は、表示装置５０の奥行方向に関してはスクリーン５１ａに対して背面側にシフトした位置に形成されているので、複数の表示装置同士を組み合わせる際に、スクリーン５１ａよりも背面側の位置で表示装置同士を連結することができる。なお、フランジ部５３、５３は、スクリーンユニット５１と筐体５２の嵌合部分近辺に設けられていればよいので、スクリーンユニット５１側に形成されていてもよい。

上記構成により、複数の表示装置のスクリーンの周縁同士をぴったりと隙間なく合わせて１つの球面状のスクリーンを構成することが可能になっている。ここで、複数の表示装置の周縁同士をつなぎ合わせて構成する１つのスクリーンについて球面状であると説明したが、これは１つのスクリーンの全ての位置で曲率半径が同じである場合だけでなく、曲率半径が部分的に変化するような、球面に近い形状（例えば、球面に近い回転楕円体、梨形など）でもよいことを意図している。

図３は、表示装置５０の図２（ｂ）のＡ−Ａ線断面図であり、映像表示系の構成を示している。図３に示すように、表示装置５０は、プロジェクタ６１とミラー６２とを有する。プロジェクタ６１は、筐体５２の底面上の背面側の位置に立設するように設けられた固定用部材５４に、投影レンズ側が上方を向いた状態で固定されている。ミラー６２は、筐体５２の内面のうちの背面の一部を構成する傾斜面５２ａに取り付けられている。この構成において、プロジェクタ６１から上方に投射された投影光は、ミラー６２で反射して前面側に向かい、スクリーン５１ａに投射される。このように、表示装置５０を、プロジェクタ６１からの投影光の光路を背面側に配置されたミラーで折り返してスクリーン５１ａに向かわせるリアプロジェクション方式の構成とすることで、表示装置５０の奥行方向のサイズを減少させ、表示装置５０を小型に構成することが可能となっている。また、各表示装置を小型・軽量で且つ剛性を有する構成とすることができることにより、表示装置５０を複数組み合わせてマルチディスプレイシステムを構成する場合にも、マルチディスプレイシステムとしての耐振動性を向上させることができることとなる。すなわち、表示装置５０は、表示システムとしての拡張性に優れた構成となっている。

スクリーンユニット５１は、スクリーン５１ａのみではなく側面も同等の材料、例えばアクリルを用いて形成することで、プロジェクタ６１から投射されミラー６２で反射した投影光が、スクリーン５１ａの周縁部まで映ることを妨げない。さらに、スクリーンユニット５１側面の表面部について遮光を行うことで、スクリーンユニット５１側面からの光漏れやそれによる外部への光の映り込みを防ぐことができる。遮光は、例えば表面の塗装によるものであっても良いし、遮光布もしくは遮光パネルの設置によるものであっても良い。

プロジェクタ６１としては、液晶プロジェクタ等、高解像度の映像を投影可能な一般的な構成のものを採用することができる。一例として、プロジェクタ６１は、いわゆる３板方式の液晶プロジェクタであってもよい。プロジェクタ６１が３板方式の液晶プロジェクタである場合、一例として、プロジェクタ６１は、白色光を発する光源と、光源からの白色光をＲ，Ｇ，Ｂの各色に分離する色分離用ダイクロイックミラーと、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光が入射する３つの透過型液晶パネルと、３つの透過型液晶パネルからの各色の画像光を重ね合わせてカラー画像とするための色合成用ダイクロイックミラーと、カラー画像を拡大投影するための投射レンズとから構成される。

次に、表示装置５０を複数組み合わせることによる拡張の例について説明する。図４は、表示装置５０と同様の構成の４台の表示装置（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）を鉛直方向に並べることによって鉛直方向に拡張した場合の構成例（側面図）を示している。図４に示されるように、４台の表示装置（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）のスクリーン５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄは、鉛直方向にいて周縁部同士がぴったりと隙間なく組み合わされ、それにより１つのスクリーン１５が形成されている。なお、４台の表示装置（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）を連結するために、不図示のフレームを各表示装置を枠状に取り囲むように設け、各表示装置のフランジ部（５３，５３）をフレームに連結する構成としても良い。

次に、表示装置５０を複数組み合わせることによる拡張の別の例について説明する。図５は、表示装置５０と同様の構成の９台の表示装置（５０１〜５０９）を水平方向に並べることによって水平方向に拡張した場合の構成例（平面図）を示している。図５に示されるように、９台の表示装置（５０１〜５０９）のスクリーン５０１ａ，５０２ａ，５０３ａ，５０４ａ，５０５ａ，５０６ａ，５０７ａ，５０８ａ，５０９ａは、水平方向において周縁部同士がぴったりと隙間なく組み合わされて１つのスクリーン５１５が形成されている。なお、９台の表示装置（５０１〜５０９）を連結するために、不図示のフレームを各表示装置を枠状に取り囲むように設け、各表示装置のフランジ部（５３，５３）をフレームに連結する構成としても良い。

図６は、表示装置５０を映像発生装置９０に接続して模擬映像表示を可能とするシステムを構成した場合の模式的なブロック図である。映像発生装置９０で生成された模擬映像がプロジェクタ６１に送信され、その模擬映像がスクリーン５１ａに映し出される。なお、映像発生装置９０は、一般的なＰＣを用いて構成しても良い。図４や図５で示したように複数の表示装置を連結して模擬映像を表示する場合には、複数の映像発生装置をそれぞれ複数の表示装置に接続し、各表示装置の設置位置と視野範囲（つまり、使用者の視点Ｐを基準とする、各表示装置のスクリーンの位置と視野範囲）から各表示装置の模擬視界映像を計算し、それぞれの映像発生装置を同期させつつ、映像発生装置から対応の表示装置へ模擬視界映像を提供する構成としてもよい。

各表示装置の各映像発生装置から出力される映像について映像調整は、模擬映像の出力前に予め行っておく。各表示装置の映像調整には、色調調整や、映像シフト、トリミング、拡大／縮小、スクリーンが球面状であることに伴う歪み補正等が含まれる。ここで、スクリーンが球面状であることに伴う歪み補正については、原理的には、視点位置Ｐ、スクリーンの位置・視野範囲、プロジェクタの位置に基づき、プロジェクタ内の画像の画素位置（ｘｐ、ｙｐ）が視点位置Ｐの画像（視点位置Ｐからみた場合の画像）のどの画素位置（ｘｃ、ｙｃ）に対応しているかを表す移動量を各画素について求め（つまり、（ｘｐ、ｙｐ）と（ｘｃ、ｙｃ）との対応関係を各画素について求め）、映像発生装置で発生する映像の各画素について予めこの移動量に相当する逆歪みをかけておくことで実現することができる。

以上説明したように、本実施形態の表示装置５０は、高精細な画像を提供できると共に、球面の一部としてのスクリーン形状を有し且つユニット型の構成であるため表示システムとしての拡張性に優れている。

以上、本発明の実施形態を説明したが、後述する請求の範囲の開示範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更を成し得ることは、当業者に理解されよう。

表示装置５０のスクリーン５１ａは正面視では略矩形状の形状となっているが、表示装置のスクリーンの形状はこのような例に限られない。例えば、表示装置のスクリーンは、１つの大きな球面スクリーンを複数の平面で分割した場合に現れる部分的な球面形状の一つとしての形状（例えば、正面視で略台形状）を有していても良い。

上述の通り、表示装置５０は、拡張性に優れており、マルチディスプレイシステムを構成する場合の構成要素となる性能を有していることから、表示装置５０を複数組み合わせて実現しようとするスクリーン（上述の例におけるスクリーン１５及びスクリーン５１５）のサイズは、表示装置５０のスクリーン５１ａ単体のサイズにより制限を受けるものではない。マルチディスプレイシステムは、任意の数の表示装置５０を用いて実現することができるからである。そのため、表示装置５０のプロジェクタ６１が高解像度の映像が投影可能なものでなくとも、スクリーン５１ａ単体については、投影する画像の解像度を考慮して、マルチディスプレイシステムにおける表示映像が高精細となるスクリーンサイズに形成してもよい。

５０ 表示装置
５１ スクリーンユニット
５１ａ スクリーン
５２ 筐体
５３ フランジ
５４ 固定用部材
６０ ねじ
６１ プロジェクタ
６２ ミラー
９０ 映像発生装置

Claims (3)

1. リアプロジェクション方式の表示装置であって、
   一側面がスクリーンとして構成された箱型のスクリーンユニットと、
   箱型の筐体と、
   複数の表示装置同士を連結するための連結部と、を備え、
   前記スクリーンは球面の一部としての形状を有し、
   表示装置は、前記スクリーンユニットと前記筐体とを一体的に組み合わせることにより箱型の単一体として構成されており、
   前記スクリーンユニットの前記スクリーンの面以外の全ての側面は、前記スクリーンの周縁部への映像の投影を妨げないように、前記スクリーンの面と同等の素材にて形成されており、
   前記連結部は、前記スクリーンユニットの前記スクリーンの面以外の側面および前記筐体の側面から外側に突出するフランジ部を含み、
   前記フランジ部は、前記スクリーンが位置する側に対する反対側を背面側と定義するときに、前記スクリーンの位置よりも背面側にシフトした位置に形成されている、
   表示装置。
2. 投影光を投射するプロジェクタと、
   前記プロジェクタからの投影光を反射して前記スクリーンに向かわせるミラーと、
   を備え、
   前記プロジェクタと前記ミラーは前記筐体内に配置される、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記スクリーンユニットの前記スクリーンの面以外の表面に遮光部を有し、
   前記遮光部により前記スクリーンの面以外からの光漏れを防ぐように構成された、
   請求項１または２に記載の表示装置。

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