JP7435601B2 - 表示システム、表示方法及び透明表示体 - Google Patents

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Description

本発明は、表示システム、表示方法及び透明表示体に関する。
従来、背景光を透過させる透明性を有しつつ、映像表示面側に設置された投影機から投射された映像光を、映像表示面側の観察者に映像として視認可能に表示する、いわゆる反射型の映像表示透明部材が知られている。なかでも、透明性を有するスクリーンは、窓ガラスや車のウィンドシールド等のような透光性の高い部材に貼り付け又は挟み込む等して固定した状態で、投射された映像光を反射して映像を表示でき、かつ、スクリーンの向こう側の景色も透けて見せることができる。そのため、そのような透明スクリーンは、意匠性の高さ等から需要が高まっている。
しかしながら、反射型の映像表示透明部材に対し、映像光を斜めに投射したときに、一部の映像光が、観察者の方向ではなく映像表示透明部材の厚み方向の映像源側とは反対側の上方に向かって出射する場合がある。このような不必要な映像光（抜け光）が、特にスクリーンの画面上部等で生じると、天井等に映像が映り込み、映像表示装置としての意匠性の低下等を招くという問題があった。また、反射型の映像表示透明部材においては、映像光が映像表示面の反対側の面（以下、「背面」ともいう）に透過し、背面上に映像が映り込み（以下、「裏映り」ともいう）、投影機とは反対側にいる観察者からも投影された映像が視認可能なこともある。このような裏映りが起こると、投影機と同じ側で反射光を観察する真の観察者のプライバシーが損なわれる可能性もあった。
このような問題を解決するため、映像表示透明部材に異方性の吸収フィルム等を積層して、抜け光を低減する試みがなされている（例えば、特許文献１，２参照）。しかしながら、これらの方法では異方性吸収フィルムの積層による回折の発生、透明性の低下、ヘーズの増加を招き、視認性が低下するという問題が生じていた。
一方、映像表示透明部材に可変の調光部材を積層して、抜け光や裏映りを低減する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
国際公開第２０１７／２２１５２８号 特開２０１７－２１１４５４号公報 特開２０１７－０９０６１７号公報
そこで、本開示は、映像の裏映りを抑制可能な表示システム、表示方法及び透明表示体を提供する。
本開示は、
第１の表面と前記第１の表面とは反対側の第２の表面とを有する透明表示体と、
前記透明表示体又は前記透明表示体の周辺の明るさを検出するセンサと、
前記センサにより検出された明るさに基づいて、前記第２の表面の側から前記透明表示体を見たときの、外光による背景輝度を導出する演算部と、
前記第１の表面に映像を表示させる制御部とを備え、
前記第２の表面の側に生じる前記映像の輝度である裏映り輝度をＢＢ、前記背景輝度をＳＢとするとき、
前記制御部は、（ＢＢ／ＳＢ）が所定のコントラスト値以下になるように、前記演算部により導出された前記背景輝度に応じて、前記第１の表面に表示させる前記映像の輝度である映像輝度を制御する、表示システムを提供する。
また、本開示は、
第１の表面と前記第１の表面とは反対側の第２の表面とを有する透明表示体又は前記透明表示体の周辺の明るさを検出し、
検出された明るさに基づいて、前記第２の表面の側から前記透明表示体を見たときの、外光による背景輝度を導出し、
前記第１の表面に映像を表示させる場合、前記第２の表面の側に生じる前記映像の輝度である裏映り輝度をＢＢ、前記背景輝度をＳＢとするとき、（ＢＢ／ＳＢ）が所定のコントラスト値以下になるように、導出された前記背景輝度に応じて、前記第１の表面に表示させる前記映像の輝度である映像輝度を制御する、表示方法を提供する。
また、本開示は、
第１の表面と前記第１の表面とは反対側の第２の表面とを有し、前記第１の表面に映像を表示する透明表示体であって、
前記第２の表面の側に生じる前記映像の輝度である裏映り輝度をＢＢ、前記第２の表面の側から前記透明表示体を見たときの、外光による背景輝度をＳＢとするとき、
前記第１の表面に表示させる前記映像の輝度である映像輝度を制御する制御信号が入力されることによって、（ＢＢ／ＳＢ）が所定のコントラスト値以下になる、透明表示体を提供する。
本開示の技術によれば、映像の裏映りを抑制可能な表示システム、表示方法及び透明表示体を提供できる。
一実施形態における表示システムの構成例を示す概略図である。 一実施形態における表示システムの構成例を示すブロック図である。 裏映りを視認不能又は視認困難になる、コントラストと背景輝度との関係の一例を示す図である。 裏映りを視認不能又は視認困難になる、裏映り輝度と背景輝度との関係の一例を示す図である。 評価系の一例を示す概略側面図である。 評価系の一例を示す概略俯瞰図である。 ランドルト環を示す図である。 周辺照度から背景輝度を算出する方法の一例を説明するための図である。 評価系の一例を示す概略側面図である。
以下、図面を参照して、本開示に係る実施形態について説明する。
図１は、一実施形態における表示システムの構成例を示す概略図である。図１に示す表示システム１００は、透明表示体１０自体又は透明表示体１０の周囲の明るさに応じて、透明表示体１０に対してディミング（映像輝度調整）を施すことにより、裏映りを抑制するものである（抑制には、無くすことを含んでもよい）。例えば、表示システム１００は、透明表示体１０に表示される映像が、観察者Ａからは見えて観察者Ｂからは見えないように、少なくとも一つのセンサにより検出された明るさに基づいて、当該映像の輝度を制御する。
なお、図１は、表示システム１００が車両２００に搭載される場合を例示するが、本開示の技術は、車両の用途に限られず、車両以外の用途にも適用可能である。例えば、本開示の技術により映像が表示される透明表示体は、車両に搭載される窓ガラス等の透明部材に適用してもよいし、建物用の窓ガラス、ショーケース、展示ケース、ガラス扉、透明パーティションなどの透明部材に適用してもよい。また、透明表示体は、そのような透明部材に設けられるが、そのような透明部材に設けられなくてもよい。
図２は、一実施形態における表示システムの構成例を示すブロック図である。次に、図１，２を参照して、表示システム１００の構成例について説明する。
表示システム１００は、透明表示体１０、センサ２０、演算部３０及び制御部４０を備える。
透明表示体１０は、窓ガラス等の不図示の透明部材に設けられる板状又はフィルム状のデバイスである。透明表示体１０は、窓ガラス等の透明部材の表面又は内部に設置される。透明表示体１０が設置される透明部材は、車両前側のフロントウィンドシールドに限られず、車両後側のリアガラスでもよいし、車両側方のサイドガラス、あるいは車両天井側のルーフガラスでもよい。
透明表示体１０は、映像を表示する表示面１１と、表示面１１とは反対側の背面１２とを有する。表示面１１は、第１の表面の一例であり、背面１２は、第２の表面の一例である。以下、表示面１１に表示される映像を、“映像Ｘ”とも称する。透明表示体１０は、表示面１１に投射された映像光を反射して表示面１１に映像Ｘを表示させる反射型の透明スクリーンでもよいし、映像Ｘを画素の自発光により表示する自発光型の透明ディスプレイでもよい。また、背面１２側に、図示しない調光部材を備えていてもよい。この場合、透明表示体１０の各種物性値は、調光部材を含む透明表示体１０全体としての物性値を指すものとする。
透明表示体１０が反射型の透明スクリーンの場合、可視光透過率が２０％以上であることが好ましく、透過ヘーズが２０％以下であることが好ましく、表示面１１の表面粗さＲａが１μｍ以下であることが好ましく、反射率が８％以上であることが好ましい。
ここで、透過ヘーズは、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ７１３６）に準拠して測定され、測定対象の試験板を板厚方向に透過する透過光のうち、前方散乱によって入射光から２．５°以上それた透過光の百分率として求められる。透過ヘーズ値の測定に用いる光源としては、日本工業規格（ＪＩＳ Ｚ８７２０：２０１２）に記載のＤ６５光源を用いる。
透明表示体１０が反射型の透明スクリーンの場合の視野角は、５°以上が好ましい。１８°以上であれば、様々な背の高さのドライバーに対応できる点でより好ましく、５０°以上１８０°以下であれば、ドライバー以外の乗員も映像を視認できる点でさらに好ましい。ここで、視野角とは、映像輝度が最大となる方向から測定する点を変えずに輝度計を円周方向にずらしていき、最大映像輝度の半分の輝度となる角度を２倍した値を表す。
一方、自発光型の透明ディスプレイとしては、マイクロＬＥＤ（Light Emitting Diode）やミニＬＥＤが挙げられる。透明表示体１０が自発光型の透明ディスプレイの場合の開口率は、映像輝度を確保する点で、２０％以上が好ましく、透明性と映像輝度を両立させる点で、５０％以上が好ましく、透明性をさらに高める点で、７０％以上が好ましい。開口率とは、微細な複数の発光素子が配列された発光領域（微細な複数の発光素子とそれらを駆動するためのＩＣ（Integrated Circuit）や配線等の非発光領域を除いた領域）が透明ディスプレイ面に対して占める割合を表す。
センサ２０は、透明表示体１０又は透明表示体１０の周辺の明るさを検出し、検出された明るさを表す検出信号を演算部３０に対して出力する。センサ２０は、透明表示体１０又は透明表示体１０の周辺において光に照らされた面の照度を検出する照度センサでもよいし、透明表示体１０又は透明表示体１０の周辺の輝度を検出する輝度センサでもよい。
センサ２０は、透明表示体１０又はその近傍に設置される。図１は、透明表示体１０の近傍に設置されるセンサ２０を示し、センサ２０の設置箇所を例示する。センサ２０は、透明表示体１０の下側の車内に設置されるセンサ２０Ａでもよいし、透明表示体１０の下側の車外に設置されるセンサ２０Ｂでもよいし、透明表示体１０の上側の車外に設置されるセンサ２０Ｃでもよい。センサ２０の個数は、一つに限られず、複数でもよい。
演算部３０は、センサ２０により検出された明るさに基づいて、背面１２の側から透明表示体１０を見たときの、外光による輝度（背景輝度ＳＢ）を導出する。背景輝度ＳＢは、外光が透明表示体１０で反射した光（正反射光）と外光が透明表示体１０で拡散した光（拡散反射光）とを背面１２の側（観察者Ｂの側）から見たときの正反射光及び拡散反射光による輝度を表す。
演算部３０は、センサ２０が背景輝度ＳＢ又は背景輝度ＳＢと相関する輝度を検出する輝度センサの場合、検出された輝度を表す検出信号に基づいて、背景輝度ＳＢを導出してもよい。あるいは、演算部３０は、センサ２０が透明表示体１０の周辺照度Ｅを検出する照度センサの場合、検出された周辺照度Ｅに対応する背景輝度ＳＢを導出してもよい。例えば、センサ２０が背面１２の側の周辺照度Ｅを検出する照度センサの場合、演算部３０は、透明表示体１０の反射率を用いて、検出された周辺照度Ｅに対応する背景輝度ＳＢを算出する。
図８は、車外の周辺照度Ｅから背景輝度ＳＢを算出する方法の一例を説明するための図である。車外の周辺照度をＥ、水平面に対するウィンドシールドに取り付けられた透明表示体１０の傾斜角度をα、透明表示体１０の正反射率をＲｒ、透明表示体１０の拡散反射率をＲｄとする。正反射率は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｄ５７０５‐１９９３）に記載の反射率測定によって得られる値とする。拡散反射率は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ５５００）の測定によって得られる値とする。このとき、ウィンドシールドに取り付けられた透明表示体１０に照射される照度Ｅｔは、Ｅ×ｃｏｓαと表されるので、背景輝度ＳＢは、周辺光の正反射光Ｌｒによる輝度（Ｅ×ｃｏｓα×Ｒｒ）と周辺光の拡散反射光Ｌｄによる輝度（Ｅ×ｃｏｓα×Ｒｄ）との和に定数γをかけた値で表される。つまり、演算部３０は、「ＳＢ＝（Ｅ×ｃｏｓα×Ｒｒ＋Ｅ×ｃｏｓα×Ｒｄ）×γ」という算出式（A）に従って、車外の周辺照度Ｅの検出値から背景輝度ＳＢを算出できる。
なお、定数γは裏映りを見せたくない車外の観察者の位置によって決まる定数とする。定数の決め方の一例として、裏映りを見せたくない車外の人間の位置から見た背景輝度ＳＢを事前に測定し、算出式（A）を満たすようにγを決めてもよい。裏映りを見せたくない車外の人間の位置として、裏映り輝度が最大になるところを選んでもよいし、背景輝度ＳＢが低い位置を選んでもよい。裏映り輝度が最大になる位置は、ウィンドシールドの映像投影部の法線方向としてもよい。例えば、背景輝度ＳＢが低い位置として、太陽が南中の時に、ウィンドシールドの法線方向が南に向くように配置し、ウィンドシールドの正面を方位角０°としたとき、方位角が±８０°の方向で仰角が０°の方向の位置としてもよい。なお、センサ２０を車内に設置した場合は、透明表示体１０の透過率Ｔを考慮して車外の周辺照度Ｅを算出してもよい。例えば、車内で測定した周辺照度Ｅ’をＴで割ることで、車外の周辺照度Ｅを算出できる。
なお、演算部３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、プログラムを格納するメモリとを備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。演算部３０の各機能は、メモリに読み出し可能に記憶されるプログラムによってプロセッサが動作することにより実現される。
図１，２において、制御部４０は、演算部３０による演算結果に従って、表示面１１に映像Ｘを表示させる。制御部４０は、透明表示体１０が反射型の透明スクリーンの場合、表示面１１に映像光を投射するプロジェクタである。プロジェクタは、透明表示体１０自体又は透明表示体１０から離れて取り付けられる。プロジェクタには長焦点プロジェクタや短焦点プロジェクタがあり、それぞれの用途に応じたプロジェクタが選定される。制御部４０は、透明表示体１０が自発光型の透明ディスプレイの場合、各画素を発光させる複数の発光素子である。複数の発光素子は、透明表示体１０に内蔵される。
制御部４０は、コントラストＣ（＝ＢＢ／ＳＢ）が所定のコントラスト値以下になるように、演算部３０により導出された背景輝度ＳＢに応じて、表示面１１に表示させる映像Ｘの輝度である映像輝度ＦＢを制御する。コントラストＣにおいて、ＢＢは、背面１２の側に生じる映像Ｘの輝度（裏映り輝度）を表し、ＳＢは、背面１２の側から透明表示体１０を見たときの、外光による輝度（背景輝度）を表す。裏映り輝度ＢＢは、映像Ｘが背面１２上に映り込んだ映像（裏映り映像）の輝度を表す。透明表示体１０は、映像輝度ＦＢを制御する制御信号が制御部４０から入力されることによって、（ＢＢ／ＳＢ）が所定のコントラスト値以下になる。
コントラストＣ（＝ＢＢ／ＳＢ）が低くなることにより、映像Ｘの裏映りを抑制できるので、観察者Ｂは裏映り映像を視認することが難くなる。その結果、映像Ｘを観察する真の観察者Ａのプライバシーを確保できる。
透明表示体１０の周囲の明るさに応じてコントラストＣの分母の値（つまり、背景輝度ＳＢ）が変化するので、制御部４０は、その変化に応じて、コントラストＣの分子の値（つまり、裏映り輝度ＢＢ）を映像輝度ＦＢの調整により変化させる。例えば、透明表示体１０の周囲が暗くなると、背景輝度ＳＢは小さくなるので、映像輝度ＦＢを何ら調整しなければ、コントラストＣは高くなる。これにより、観察者Ｂは裏映り映像を視認しやすくなり、観察者Ａが視認する映像Ｘが観察者Ｂにより盗み見されるおそれがある。これに対し、制御部４０は、背景輝度ＳＢが低下しても、コントラストＣが所定のコントラスト値以下になるように、映像輝度ＦＢを小さくすることにより裏映り輝度ＢＢを小さくする。その結果、コントラストＣの上昇を抑え、映像Ｘの裏映りを抑制できる。
このように、表示システム１００は、背景輝度ＳＢの変化に応じて、コントラストＣが所定のコントラスト値以下になるように（或いは、所定のコントラスト値を超えないように）、映像輝度ＦＢを制御する制御部４０を備える。これにより、裏映りを抑制でき、映像Ｘを観察する真の観察者Ａのプライバシーを確保できる。
例えば、制御部４０は、コントラストＣが所定のコントラスト値以下の一定値に収束するように、演算部３０により導出された背景輝度ＳＢに応じて、映像輝度ＦＢを制御してもよい。これにより、背景輝度ＳＢが変動しても、コントラストＣを一定値に維持した状態で、裏映りを抑制できる。
図３は、観察者Ｂが映像Ｘの裏映りを視認不能又は視認困難になる、コントラストＣと背景輝度ＳＢとの関係の一例を示す図である。“○”は、観察者Ｂが白色の映像Ｘの裏映りを視認不能又は視認困難になる、コントラストＣと背景輝度ＳＢとの関係をプロットしたものである。“●”は、観察者Ｂが赤色の映像Ｘの裏映りを視認不能又は視認困難になる、コントラストＣと背景輝度ＳＢとの関係をプロットしたものである。“×”は、観察者Ｂが緑色の映像Ｘの裏映りを視認不能又は視認困難になる、コントラストＣと背景輝度ＳＢとの関係をプロットしたものである。“△”は、観察者Ｂが青色の映像Ｘの裏映りを視認不能又は視認困難になる、コントラストＣと背景輝度ＳＢとの関係をプロットしたものである。
Figure 0007435601000001
表１は、図３上の各プロット点のデータを示す。表１におけるカッコ内の数値は、（裏映り輝度ＢＢ／裏映り輝度の上限値ＢＢｍａｘ）を示す。裏映り輝度の上限値ＢＢｍａｘは、ディミングを行わないときの透明表示体１０の裏映り輝度とする。図３上の各プロット点は、暗室にセットアップした評価系で得られたデータである。図５は、評価系の概略側面図である。図６は、評価系の概略俯瞰図である。
＜評価系＞
透明表示体１０：透明スクリーン
制御部４０：プロジェクタ４１（長焦点プロジェクタ、ＣＡＳＩＯ社製、ＸＪ－Ａ２５７）
透明スクリーンの特性：透過率71%，ヘーズ1.4%、スクリーンゲイン0.5
プロジェクタ４１の特性：3000ルーメン
外光による背景輝度ＳＢ：光源５０の強度を調整することで制御（0.2, 1, 100, 200, 300, 400［cd/m2］の条件で測定）
裏映り輝度ＢＢ：プロジェクタ４１の光を、ＮＤフィルタ（吸収、シグマ光機社製、ＡＮＤ－５０Ｃ－００１、ＡＮＤ－５０Ｃ－０１、ＡＮＤ－５０Ｃ－１０、ＡＮＤ－５０Ｃ－５０）に透過させることで調整（ＮＤフィルタの使用条件：なし, 50, 10, 5, 1, 0.5, 0.1, 0.05, 0.01, 0.005, 0.001%）
映像輝度ＦＢ：プロジェクタ４１の光を、上記ＮＤフィルタに透過させることで調整
＜評価の流れ＞
背景輝度ＳＢを400[cd/m2]にし、裏映り映像が見えない状態から裏映り映像の輝度を徐々に増加させていき、全ての色の裏映り映像が見えたら、次の背景輝度にセットし、同様に評価する。
＜裏映りが見えているかどうかの判断＞
図７に示すランドルト環の開いている方向が正しく回答できたら見えているとし、回答できなければ、見えていないとする。ランドルト環の形状は、直径：60mm、内径：31mm、空白部の幅サイズ：24mmとした。被験者Ｄとランドルト環の距離は、860mm離れて測定した。この場合、視角は1.6°となり、視力0.01（ＪＩＳ Ｔ７３０９より視力を換算）の人間は視認できる条件で測定した。なお、被験者Ｄは、測定時に視力が0.1以上を有する状態で測定した（眼鏡、コンタクト着用）。
＜測定の流れ＞
3秒表示なし⇒1秒ランドルト環表示・・・が4回（赤、緑、青、白）繰り返される。色の定義は、CIE（国際照明委員会）が定める表色系の色座標を用いる。色座標は、赤（0.613,0.326）、緑（0.326,0.605）、青（0.153,0.022）、白（0.286,0.368）とした。図３上の各プロット点は、１０人の被験者Ｄのうち、ランドルト環が見える人数が０～６人の場合から７～１０人の場合に変化したとき、それらの２つの場合のコントラストの平均値を表す。
図３に示すように、背景輝度ＳＢに応じて、ランドルト環が見えなくなるコントラスト値が異なるのは、優先的に作用する視神経細胞が変わるからと考えられる。具体的には、周囲の環境が明るいほど（つまり、背景輝度ＳＢが大きくなるほど）、錐体細胞が支配的に働く。一方、周囲の環境が暗いほど（つまり、背景輝度ＳＢが小さくなるほど）、錐体細胞よりも、杆体細胞が支配的に働く。錐体細胞は、明るい環境で働いて、色の識別を可能にする。杆体細胞は、暗い環境で働いて、色の識別は困難だが、明るさの識別を可能にする。
そこで、制御部４０は、演算部３０により導出された背景輝度ＳＢが所定の背景輝度閾値Ｔｈｂよりも大きいとき、（ＢＢ／ＳＢ）が第１のコントラスト値Ｃ１以下になるように、映像輝度ＦＢを制御する。一方、制御部４０は、演算部３０により導出された背景輝度ＳＢが背景輝度閾値Ｔｈｂ以下のとき、（ＢＢ／ＳＢ）が第１のコントラスト値Ｃ１よりも大きな第２のコントラスト値Ｃ２以下になるように、映像輝度ＦＢを制御する。このように、背景輝度ＳＢの大小に応じて、コントラストＣの閾値を切り替えることで、周囲の明るさに応じた高精度の裏映り抑制機能を実現できる。
例えば、制御部４０は、演算部３０により導出された背景輝度ＳＢがＴｈｂ（＝５０ｃｄ／ｍ２）よりも大きいとき、（ＢＢ／ＳＢ）がＣ１（＝０．２）以下になるように、映像輝度ＦＢを制御する。このように制御することにより、比較的明るい環境下で、映像Ｘの裏映りを適切に抑制できる。一方、制御部４０は、演算部３０により導出された背景輝度ＳＢがＴｈｂ（＝５０ｃｄ／ｍ２）以下のとき、（ＢＢ／ＳＢ）がＣ２（＝０．５）以下になるように、映像輝度ＦＢを制御する。このように制御することにより、比較的暗い環境下で、映像Ｘの裏映りを適切に抑制できる。
なお、制御部４０は、コントラストＣ（＝ＢＢ／ＳＢ）が０以上になるように、映像輝度ＦＢを制御する。つまり、コントラストＣの下限値は、０としてよい。例えば、雪壁に面した環境だと、背景輝度ＳＢは２００００［ｃｄ／ｍ２］程度となり、コントラストＣは、極めて０に近い値になる。
制御部４０は、演算部３０により導出された背景輝度ＳＢが５０ｃｄ／ｍ２よりも大きいとき、車内から見たときの映像Ｘが視認しやすくなるという点で、コントラストＣが０．１以下になるように、映像輝度ＦＢを制御することがより好ましく、コントラストＣが０．０８以下になるように、映像輝度ＦＢを制御することが特に好ましい。一方、制御部４０は、演算部３０により導出された背景輝度ＳＢが５０ｃｄ／ｍ２以下のとき、車内から見たときの映像Ｘが視認しやすくなるという点で、コントラストＣが０．４以下になるように、映像輝度ＦＢを制御することがより好ましい。
Figure 0007435601000002
表２は、表１のデータに基づいて、背景輝度ＳＢと色との違いによるコントラストＣの閾値を場合分けした結果を表す。表２の左段は、演算部３０により導出された背景輝度ＳＢが５０ｃｄ／ｍ２よりも大きいとき、表１の背景輝度ＳＢ［ｃｄ／ｍ２］が１００のときのコントラストＣの値と４００のときのコントラストＣの値とを平均して得られた値を示す。表２の右段は、演算部３０により導出された背景輝度ＳＢが５０ｃｄ／ｍ２以下とき、表１の背景輝度ＳＢ［ｃｄ／ｍ２］が０．２のときのコントラストＣの値と１のときのコントラストＣの値とを平均して得られた値を示す。
表２によれば、演算部３０により導出された背景輝度ＳＢが５０ｃｄ／ｍ２よりも大きいとき、制御部４０は、観察者Ｂが映像Ｘの白色部分を視認することを困難にする点で、コントラストＣが０．０８以下になるように、映像輝度ＦＢを制御することが好ましい。また、制御部４０は、人間の視感度の最も高い緑色を観察者Ｂが視認することを困難にする点で、コントラストＣが０．０５以下になるように、映像輝度ＦＢを制御することが好ましい。また、制御部４０は、観察者Ｂが映像Ｘの赤色部分を視認することを困難にする点で、コントラストＣが０．０２以下になるように、映像輝度ＦＢを制御することが好ましい。また、制御部４０は、観察者Ｂが映像Ｘの青色部分を視認することを困難にする点で、コントラストＣが０．０００７以下になるように、映像輝度ＦＢを制御することが好ましい。
一方、表２によれば、演算部３０により導出された背景輝度ＳＢが５０ｃｄ／ｍ２以下のとき、制御部４０は、観察者Ｂが映像Ｘの白色部分を視認することを困難にする点で、コントラストＣが０．４以下になるように、映像輝度ＦＢを制御することが好ましい。また、制御部４０は、人間の視感度の最も高い緑色を観察者Ｂが視認することを困難にする点で、コントラストＣが０．２以下になるように、映像輝度ＦＢを制御することが好ましい。また、制御部４０は、観察者Ｂが映像Ｘの赤色部分を視認することを困難にする点で、コントラストＣが０．０６以下になるように、映像輝度ＦＢを制御することが好ましい。また、制御部４０は、観察者Ｂが映像Ｘの青色部分を視認することを困難にする点で、コントラストＣが０．０７以下になるように、映像輝度ＦＢを制御することが好ましい。
図４は、観察者Ｂが映像Ｘの裏映りを視認不能又は視認困難になる、裏映り輝度ＢＢと背景輝度ＳＢとの関係の一例を示す図である。“○”は、観察者Ｂが白色の映像Ｘの裏映りを視認不能又は視認困難になる、裏映り輝度ＢＢと背景輝度ＳＢとの関係をプロットしたものである。“●”は、観察者Ｂが赤色の映像Ｘの裏映りを視認不能又は視認困難になる、裏映り輝度ＢＢと背景輝度ＳＢとの関係をプロットしたものである。“×”は、観察者Ｂが緑色の映像Ｘの裏映りを視認不能又は視認困難になる、裏映り輝度ＢＢと背景輝度ＳＢとの関係をプロットしたものである。“△”は、観察者Ｂが青色の映像Ｘの裏映りを視認不能又は視認困難になる、裏映り輝度ＢＢと背景輝度ＳＢとの関係をプロットしたものである。
一次直線ａは、映像Ｘの裏映りを抑制可能な閾値直線「ＢＢ＝０．１×ＳＢ」を表す。一次回帰直線ｗは、映像Ｘの白色部分の裏映りを特に抑制可能な閾値直線を表す。一次回帰直線ｇは、映像Ｘの緑色部分の裏映りを特に抑制可能な閾値直線を表す。一次回帰直線ｒは、映像Ｘの赤色部分の裏映りを特に抑制可能な閾値直線を表す。一次回帰直線ｂは、映像Ｘの青色部分の裏映りを特に抑制可能な閾値直線を表す。これらの閾値直線は、背景輝度ＳＢが５０ｃｄ／ｍ２よりも大きいときの裏映り輝度ＢＢの閾値を表す。なお、回帰式は、二次以上の曲線式で表されてもよい。
演算部３０により導出された背景輝度ＳＢが背景輝度閾値Ｔｈｂよりも大きいとき、演算部３０は、（ＢＢ／ＳＢ）が第１のコントラスト値Ｃ１以下になる第１の裏映り輝度ＢＢを算出する。制御部４０は、第１の裏映り輝度ＢＢに対応する輝度値に映像輝度ＦＢを制御する。このように制御することにより、比較的明るい環境下で、映像Ｘの裏映りを適切に抑制できる。例えば、演算部３０は、導出された背景輝度ＳＢがＴｈｂ（＝５０ｃｄ／ｍ２）よりも大きいとき、（ＢＢ／ＳＢ）がＣ１（＝０．２）以下になる第１の裏映り輝度ＢＢを算出する。この場合、第１の裏映り輝度ＢＢは、導出された背景輝度ＳＢを一次直線ａ「ＢＢ＝０．２×ＳＢ」に代入して得られる裏映り輝度ＢＢ以下の特定の値に相当する。
一方、演算部３０により導出された背景輝度ＳＢが背景輝度閾値Ｔｈｂ以下のとき、演算部３０は、（ＢＢ／ＳＢ）が第２のコントラスト値Ｃ２以下になる第２の裏映り輝度ＢＢを算出する。制御部４０は、第２の裏映り輝度ＢＢに対応する輝度値に映像輝度ＦＢを制御する。このように制御することにより、比較的暗い環境下で、映像Ｘの裏映りを適切に抑制できる。例えば、演算部３０は、導出された背景輝度ＳＢがＴｈｂ（＝５０ｃｄ／ｍ２）以下のとき、（ＢＢ／ＳＢ）がＣ２（＝０．５）以下になる第２の裏映り輝度ＢＢを算出する。この場合、第２の裏映り輝度ＢＢは、導出された背景輝度ＳＢを「ＢＢ＝０．５×ＳＢ」に代入して得られる裏映り輝度ＢＢ以下の特定の値に相当する。
例えば、演算部３０は、透明表示体１０が反射型の透明スクリーンの場合、透明表示体１０の反射率をＲ、ヘーズをＨ、透過率をＴとすると、
ＦＢ＝（ＢＢ×Ｒ）／（Ｈ×Ｔ）
に従って、裏映り輝度ＢＢに対応する輝度値（映像輝度ＦＢ）を算出する。制御部４０は、映像輝度ＦＢが演算部３０により算出された輝度値になるように、投影光の出力強度を制御する。
例えば、演算部３０は、透明表示体１０が自発光型の透明ディスプレイの場合、透明表示体１０の反射率をＲ、透過率をＴとすると、
ＦＢ＝ＢＢ／（Ｒ×Ｔ）
に従って、裏映り輝度ＢＢに対応する輝度値（映像輝度ＦＢ）を算出する。制御部４０は、映像輝度ＦＢが演算部３０により算出された輝度値になるように、発光素子の出力強度を制御する。
ディミングにより、裏映り輝度ＢＢを裏映り輝度の上限値ＢＢｍａｘの1/2以下に制御できることが、制御手段（例えばＮＤフィルタ）の入手の容易性およびコストの点から好ましい。また、裏映り輝度ＢＢを裏映り輝度の上限値ＢＢｍａｘの1/10以下に制御できることが、日中に裏映りを視認できない点で好ましい。さらに、裏映り輝度ＢＢを裏映り輝度の上限値ＢＢｍａｘの1/1000以下に制御できることが、夜間でも裏映りを視認できない点で好ましい。
ところで、制御部４０は、観察者Ａが映像Ｘを視認することを容易にし且つ観察者Ｂが映像Ｘの裏映りを視認することを困難にする点で、（ＢＢ／ＦＢ）が所定値Ｇ以下になるように、映像輝度ＦＢを制御することが好ましい。例えば、所定値Ｇは、０．１に設定されることが好ましく、０．０５に設定されることがより好ましい。
図９は、（ＢＢ／ＳＢ）をコントラスト値Ｃ１以下にして実使用を想定した配置の一例を示す概略側面図である。
＜評価系＞
裏映り輝度ＢＢ：10[cd/m2]
外光５１による背景輝度ＳＢ：740[cd/m2]
コントラストＣ（＝ＢＢ／ＳＢ）：0.013（コントラスト値Ｃ１（＝０．２）以下）
映像輝度ＦＢ：2000[cd/m2]
ＢＢ／ＦＢ：0.005
制御部４０：プロジェクタ４１（短焦点プロジェクタ、ＡＳＵＳ社製、Ｐ３Ｂ）
このような条件で評価すると、観察者Ａは映像Ｘを容易に視認でき、且つ、観察者Ｂは映像Ｘの裏映りを視認することが困難、という結果が得られた。
一実施形態において、透明表示体１０の背面１２側に、図示しない調光部材を備えれば、制御部４０が背景輝度ＳＢに応じて調光部材の透過率をも制御しやすくなる結果、コントラストＣ（＝ＢＢ／ＳＢ）を容易かつ高度に制御でき、より好ましい。この場合の調光部材は、透過率を制御可能なものであれば特に限定されないが、例えば、ゲスト－ホスト型液晶素子、高分子分散型液晶素子（ＳＰＤなど）、エレクトロクロミック素子などが挙げられる。さらに、電源停止の際にも高い透過率を発現可能な調光部材を用いれば、フェールセーフの点からも好ましい。
以上、表示システム、表示方法及び透明表示体を実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
本国際出願は、２０１９年５月７日に出願した日本国特許出願第２０１９－０８７８５２号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１９－０８７８５２号の全内容を本国際出願に援用する。
１０ 透明表示体
１１ 表示面
１２ 背面
２０ センサ
３０ 演算部
４０ 制御部
４１ プロジェクタ
５０ 光源
１００ 表示システム
２００ 車両

Claims (17)

  1. 第１の表面と前記第１の表面とは反対側の第２の表面とを有する透明表示体と、
    前記透明表示体又は前記透明表示体の周辺の明るさを検出するセンサと、
    前記センサにより検出された明るさに基づいて、前記第２の表面の側から前記透明表示体を見たときの、外光による背景輝度を導出する演算部と、
    前記第１の表面に映像を表示させる制御部とを備え、
    前記第２の表面の側に生じる前記映像の輝度である裏映り輝度をＢＢ、前記背景輝度をＳＢとするとき、
    前記制御部は、（ＢＢ／ＳＢ）が所定のコントラスト値以下になるように、前記演算部により導出された前記背景輝度に応じて、前記第１の表面に表示させる前記映像の輝度である映像輝度を制御する、表示システム。
  2. 前記制御部は、前記演算部により導出された前記背景輝度が５０ｃｄ／ｍ２よりも大きいとき、（ＢＢ／ＳＢ）が０．２以下になるように、前記映像輝度を制御する、請求項１に記載の表示システム。
  3. 前記演算部は、導出された前記背景輝度が５０ｃｄ／ｍ２よりも大きいとき、（ＢＢ／ＳＢ）が０．２以下になる第１の裏映り輝度ＢＢを算出し、
    前記制御部は、前記第１の裏映り輝度ＢＢに対応する輝度値に前記映像輝度を制御する、請求項２に記載の表示システム。
  4. 前記制御部は、前記演算部により導出された前記背景輝度が５０ｃｄ／ｍ２以下のとき、（ＢＢ／ＳＢ）が０．５以下になるように、前記映像輝度を制御する、請求項１に記載の表示システム。
  5. 前記演算部は、導出された前記背景輝度が５０ｃｄ／ｍ２以下のとき、（ＢＢ／ＳＢ）が０．５以下になる第２の裏映り輝度ＢＢを算出し、
    前記制御部は、前記第２の裏映り輝度ＢＢに対応する輝度値に前記映像輝度を制御する、請求項４に記載の表示システム。
  6. 前記制御部は、前記演算部により導出された前記背景輝度が所定の背景輝度閾値よりも大きいとき、（ＢＢ／ＳＢ）が第１のコントラスト値以下になるように、前記映像輝度を制御し、前記演算部により導出された前記背景輝度が前記背景輝度閾値以下のとき、（ＢＢ／ＳＢ）が前記第１のコントラスト値よりも大きな第２のコントラスト値以下になるように、前記映像輝度を制御する、請求項１に記載の表示システム。
  7. 前記演算部により導出された前記背景輝度が前記背景輝度閾値よりも大きいとき、前記演算部は、（ＢＢ／ＳＢ）が前記第１のコントラスト値以下になる第１の裏映り輝度ＢＢを算出し、前記制御部は、前記第１の裏映り輝度ＢＢに対応する輝度値に前記映像輝度を制御し、
    前記演算部により導出された前記背景輝度が前記背景輝度閾値以下のとき、前記演算部は、（ＢＢ／ＳＢ）が前記第２のコントラスト値以下になる第２の裏映り輝度ＢＢを算出し、前記制御部は、前記第２の裏映り輝度ＢＢに対応する輝度値に前記映像輝度を制御する、請求項６に記載の表示システム。
  8. 前記演算部は、前記透明表示体の反射率及び透過率を用いて、前記輝度値を算出する、請求項３，５，７のいずれか一項に記載の表示システム。
  9. 前記映像輝度をＦＢとするとき、
    前記制御部は、（ＢＢ／ＦＢ）が所定値以下になるように、前記映像輝度を制御する、請求項１から８のいずれか一項に記載の表示システム。
  10. 前記所定値は、０．１である、請求項９に記載の表示システム。
  11. 前記透明表示体は、前記第２の表面の側に調光部材を有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の表示システム。
  12. 第１の表面と前記第１の表面とは反対側の第２の表面とを有する透明表示体又は前記透明表示体の周辺の明るさを検出し、
    検出された明るさに基づいて、前記第２の表面の側から前記透明表示体を見たときの、外光による背景輝度を導出し、
    前記第１の表面に映像を表示させる場合、前記第２の表面の側に生じる前記映像の輝度である裏映り輝度をＢＢ、前記背景輝度をＳＢとするとき、（ＢＢ／ＳＢ）が所定のコントラスト値以下になるように、導出された前記背景輝度に応じて、前記第１の表面に表示させる前記映像の輝度である映像輝度を制御する、表示方法。
  13. 前記透明表示体は、前記第２の表面の側に調光部材を有し、 前記背景輝度に応じて、前記調光部材の透過率を制御する、請求項１２に記載の表示方法。
  14. 第１の表面と前記第１の表面とは反対側の第２の表面とを有し、前記第１の表面に映像を表示する透明表示体であって、
    前記第２の表面の側に生じる前記映像の輝度である裏映り輝度をＢＢ、前記第２の表面の側から前記透明表示体を見たときの、外光による背景輝度をＳＢとするとき、
    前記第１の表面に表示させる前記映像の輝度である映像輝度を制御する制御信号が入力されることによって、（ＢＢ／ＳＢ）が所定のコントラスト値以下になる、透明表示体。
  15. 前記第２の表面の側に調光部材を備える、請求項１４に記載の透明表示体。
  16. 前記第１の表面に投射された映像光を反射して前記映像を表示する、請求項１４又は１５に記載の透明表示体。
  17. 前記映像を画素の自発光により表示する、請求項１４又は１５に記載の透明表示体。
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