JP2009098572A - 立体表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凹面鏡とビームスプリッタの組合わせにより、映像を前方空間に飛び出したように立体表示する立体表示装置を改良し、背景の映像を形成して表示し、かつ、その背景の映像から商品等の映像が飛び出すインパクトが強い斬新な立体表示を実現する。
【解決手段】凹面鏡３６の鏡面で反射した第１表示部３３の第１映像を、第１のビームスプリッタ部３５を通して前方空間に立体表示し、第２表示部３４の第２映像を、第２のビームスプリッタ部３７で前方に反射して前記第１映像より後方に位置した状態に表示し、第１映像を第２映像の背景から前方に飛び出したように表示し、従来にない斬新で効果的な立体表示を実現する。
【選択図】図１

Description

この発明は、凹面鏡とビームスプリッタの組合わせにより、映像を前方空間に立体表示する立体表示装置の改良に関する。

従来、店頭広告や各種案内等の映像表示の分野においては、凹面鏡とビームスプリッタとを組合わせた立体表示装置（エアリアル プロジェクション システム）により、商品等の映像を装置の前方空間に飛び出したように立体表示することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この立体表示装置は、概略、前面中央に表示窓が形成された遮光用の筐体に、液晶ディスプレイ（ＨＬＣＤ）の表示部（映像源）、凹面鏡、ビームスプリッタを収容して形成され、前記表示部の画面に表示された商品等の映像の光の一部を、ビームスプリッタにより後方の凹面鏡の鏡面方向に反射して分岐し、ビームスプリッタを透過した凹面鏡の反射光により、前記商品等の映像を前記表示窓から飛び出したように立体表示する。

一方、車両（自動車）のスピードメータやタコメータのメータ表示の分野においては、メータをその背面側から光源（発光ダイオード）によって照らし、その表示板（第１表示板）の文字や数字（車両情報）等の透過光をハーフミラーを介して前方に投射し、同時に、前記ハーフミラーの上方に設けられた第２表示板の星空の光を前記ハーフミラーで前方に反射し、前記背景に重ねてメータを表示する車両用表示装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
米国特許第６８０８２６８Ｂ２号明細書 特開２００６−１０３５０８号公報

前記特許文献１に記載の従来装置は、装置前方に商品等の映像を立体表示するのみであり、その背景については考慮されておらず、背景の映像を表示することはできない。

また、前記特許文献２に記載の車両用表示装置は、実際のメータの透過光の数字等の表示に星空の背景を重ねて表示するものであり、映像を前方空間に飛び出したように表示するものではない。

したがって、前記特許文献１、２のいずれの装置においても、背景の映像を表示し、かつ、その背景の映像から商品等の映像が飛び出すような立体表示はできない。そのため、表示効果の高い斬新な立体表示が行なえない問題がある。

そして、車両のダッシュボード等のメータ表示装置においては、通常はスピードメータ、タコメータ等のメータを表示し、車両になんらかの異常（衝突可能性を含む）が発生したときには、その異常の発生を目立つように警告表示することが望まれるが、そのような効果的な異常の警告表示の機能を備えたものは、発明されていない。

本発明は、凹面鏡とビームスプリッタの組合わせにより、映像を前方空間に飛び出したように立体表示する立体表示装置を改良し、立体表示される映像の背景の映像を形成して表示し、かつ、その背景の映像から商品等の映像が飛び出したように立体表示してインパクトが強い斬新な立体表示を実現することを目的とする。そして、車両のメータ表示に適用した場合には、スピードメータ、タコメータ等のメータを背景の映像として表示し、異常が発生したときには、そのメータの映像から、警報マークの映像が飛び出すように立体表示することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の立体表示装置は、第１映像を発生する第１映像源と、鏡面が前方を向いた凹面鏡と、前記凹面鏡の前方に設けられ、前記第１映像の光の一部を前記凹面鏡の鏡面方向に反射する第１のビームスプリッタ部とを備え、前記凹面鏡の鏡面で反射した前記第１映像を、前記第１のビームスプリッタ部を通して前方空間に立体表示する立体表示装置であって、第２映像を発生する第２映像源と、前記第１のビームスプリッタ部の前方に設けられ、前記第２映像の光を前方に反射して前記第１映像より後方に位置した状態に表示する第２のビームスプリッタ部とを備えたことを特徴としている（請求項１）。

そして、車両のメータ表示に適用する場合は、車両のメータ表示装置を形成し、前記第２映像は車両のメータ映像であり、前記第１映像は車両に関する警告マークの映像であることが好ましい（請求項２）。

請求項１の発明の場合、凹面鏡の鏡面で反射した第１映像源の第１映像を前方空間に立体表示することができるとともに、第２映像源の第２映像を、第２のビームスプリッタ部で前方に反射して前記第１映像より後方に位置した背景の画像として表示することができる。

したがって、凹面鏡とビームスプリッタの組合わせにより映像（第１映像）を前方空間に立体表示する立体表示装置を改良し、前方空間に立体表示する商品等の映像（第１映像）の背景の映像（第２映像）を形成して表示し、かつ、商品等の映像を背景の映像から飛び出したように表示することができ、従来にない斬新で効果的な立体表示が実現する。

請求項２の発明の場合、第２映像により車両のスピードメータ、タコメータ等のメータ映像を背景として表示し、異常が発生したときには、第１映像により形成された車両に関する警告マークを、背景のメータ映像から飛び出したように立体表示することができる。したがって、今までにない斬新で効果的な車両のメータ表示が実現する。

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、車両のメータ表示に適用した一実施形態について、図１〜図５を参照して詳述する。

図１は車両１にメータ表示装置として搭載された本発明の立体表示装置２の構成を示す。図２は立体表示装置２の映像例であり、（ａ）は第１映像Ｐ１の一例、（ｂ）は第２映像Ｐ２の一例である。図３は第１、第２映像Ｐ１、Ｐ２の表示の遠近の状態を示し、図４は第１、第２映像Ｐ１、Ｐ２が同時に表示された状態を示す。図５は立体表示装置２の実際の表示例であり、（ａ）は通常の表示、（ｂ）は異常が発生したときの表示の例である。

（構成）
図１に示す立体表示装置２は、例えば車両１のダッシュボードに組み込まれ、本体部３と、第１表示駆動部（警報の表示駆動部）４と、第２表示駆動部（メータの表示駆動部）５とを備える。

本体部３は遮光用の断面矩形の筐体３１を有し、この筐体３１は前面中央部に表示窓３２が形成されている。この表示窓３２は、いわゆる開口であってよいが、この開口をガラスや透明な樹脂のパネル（スクリーン）で封止したものであってもよい。

筐体３１の内部において、中央下部に本発明の第１映像源を形成する第１表示部３３が表示面を上向きにして設けられ、中央上部に本発明の第２映像源を形成する第２表示部３４が第１表示部３４に対向するように表示面を下向きにして設けられている。

表示部３３、３４はいずれも例えば高輝度の液晶ディスプレイ（ＨＬＣＤ）からなり、第１、第２表示駆動部４、５それぞれによって駆動制御される。

そして、第１表示部３３は、後述する立体表示用の警告マークαの映像（警告マーク映像）を本発明の第１映像Ｐ１として表示（発生）する。また、第２表示部３４は、後述する速度計（スピードメータ）、回転計（タコメータ）のメータ映像βを本発明の第２映像Ｐ２として表示（発生）する。

筐体３１の内部中央には本発明の第１のビームスプリッタ部３５が設けられている。この第１のビームスプリッタ部３５は、例えば平面タイプであって、後端が上になるように前後方向に略４５°傾斜した状態に固定され、主に第１表示部３３の第１映像Ｐ１の反射鏡として作用し、図１の矢印線Ａ１、Ａ２に示すように、下面に入射した第１表示部３３の第１映像Ｐ１の光の一部を後方に反射する。

筐体３１の内部後方には凹面鏡３６が鏡面３６ａを前方に向けて設けられている。この凹面鏡３６は第１のビームスプリッタ部３５の後方に位置し、その鏡面は前方を向き、図１の矢印線Ａ２、Ａ３に示すように、第１のビームスプリッタ部３５で後方に反射した光（第１映像Ｐ１の光の一部）が入射され、入射光を前方に反射する。

また、筐体３１の内部中央において、第１のビームスプリッタ部３５より前方に、第１のビームスプリッタ部３５に近接して、又は、第１のビームスプリッタ部３５と一体に、本発明の第２のビームスプリッタ部３７が設けられている。この第２のビームスプリッタ部３７は、例えば第１のビームスプリッタ部３５と同じ平面タイプの場合、図１に示すように第１のビームスプリッタ部３５に平行な傾斜状態に固定され、主に第２表示部３４の第２映像Ｐ２の反射鏡として作用する。

そして、凹面鏡３６で反射した第１映像Ｐ１の光は、図１の矢印線Ａ３に示したように第２のビームスプリッタ部３７も透過して表示窓３２の前方空間に到達し、第１映像Ｐ１が表示窓３２から飛び出したよにうに前方空間に立体表示される。

一方、第２表示部３４の第２映像Ｐ２の光は、同図の矢印線Ｂ１、Ｂ２に示すように第２のビームスプリッタ部３７の上面で前方に反射される。このとき、第２映像Ｐ２は第２のビームスプリッタ部３７の位置、すなわち、第１映像Ｐ１（警告マークの映像）の立体表示の後方の位置にあるように表示される。

つぎに、第１映像Ｐ１（警告マーク映像）、第２映像Ｐ２（メータ映像）の例及びそれらを形成する構成について説明する。

車両１は、自車の走行状態等を監視するため、速度センサ６１、回転数センサ６２等の車内の各種のセンサが形成するセンサ部６を備える。また、他の車両等の障害物との衝突の可能性の予測等を行なうため、例えば自車の前方（又は後方）或いは全方位を監視するそれぞれ１台又は複数台のレーダ７、カメラ８も備える。

そして、センサ部６の各種センサの情報はマイクロコンピュータ構成の状態診断部９に入力される。この状態診断部９は、各センサの情報から、動力源（エンジン、電池等）や照明等の異常の有無を診断し、なんらかの異常が発生すると、警報指令を発生する機能を有する。

また、レーダ７、カメラ８の情報はマイクロコンピュータ構成の衝突予測処理部１０に入力さる。この衝突予測処理部１０は、周知の表等回避システムや衝突被害軽減システム等に組み込まれる衝突予測処理部と同様の構成であり、障害物認識（車両認識）の処理により、レーダ７、カメラ８の情報から、前方（又は後方）或いは全方位の障害物を認識して追跡する機能、センサ部６の速度センサ６１や舵角センサ（図示せず）等の情報から自車の走行状態を認識する機能及び、前記両機能の認識に基づく周知の衝突可能性の予測処理により、例えば自車前方の障害物について、障害物の移動と自車の走行の予測とから、衝突の可能性を予測し、衝突の可能性が一定以上に高くなると警報指令を発生する機能を有する。

そして、状態診断部９、衝突予測処理部１０の警報指令はマイクロコンピュータ構成の第１表示処理部（警報表示処理部）１１に入力される。この第１表示処理部１１は、状態診断部９、衝突予測処理部１０のいずれかから警報指令が入力され、車両１に何らかの異常（衝突可能性を含む）が発生すると、例えば不揮発性メモリに保持している図２（ａ）の感嘆符形状の警報マークαの第１映像Ｐ１の映像信号を第１表示駆動部４に出力し、この映像信号に基づく第１表示駆動部４の駆動制御により第１表示部３３に第１映像Ｐ１を画面表示する機能を有する。なお、第１映像Ｐ１は透明な背景に設定色（例えば白色）の警報マークαを描画した二次元映像である。

つぎに、センサ部６に設けられた速度センサ６１、回転数センサ６２の速度、回転数の情報は、マイクロコンピュータ構成の第２表示処理部（メータ表示処理部）１２にも供給される。この第２表示処理部１２は、速度センサ６１、回転数センサ６２の時々刻々の速度、回転数の情報に基づき、第２映像Ｐ２である、例えば図２（ｂ）のメータ映像の映像信号を形成して第２表示駆動部５に出力し、第２表示駆動部５の駆動制御により第２表示部３４に第２映像Ｐ２を画面表示する機能を有する。なお、第２映像Ｐ２は例えば透明な背景の左右に速度計βａ、回転計βｂを配列したカラーの二次元映像であり、その速度計βａ、回転計βｂは、それぞれ枠や数字等の静止映像プレーンに、車速や回転数によって位置が変化する指針γ１、及び長さが変化する環状のレベルメータγ２の動画映像プレーンを重ねた動画映像である。

（動作）
上記構成に基づく、立体表示装置２の動作（表示）について説明する。

まず、車両１の通常走行中は、第２表示処理部１２が形成する図２（ｂ）の第２映像Ｐ２の映像信号に基づき、第２表示部３４に第２映像Ｐ２が画面表示され、この第２映像Ｐ２の光が第２のビームスプリッタ部３７で前方に反射される。

そして、ドライバ等がダッシュボードのメータ表示を見ると、等価的にドライバ等は筐体３１の表示窓３２をその前方から覗くことになる。

このとき、表示窓３２を覗いたドライバ等には、第２のビームスプリッタ部３７の反射像に基づき、第２映像Ｐ２すなわちメータ映像が見える。このメータ画像は、速度計βａ、回転計βｂの指針γ１の位置やレベルメータγ２の長さが、車両１の車速、回転数の変化にしたがって時々刻々変化し、車速、回転数を動画表示する。

つぎに、車両１の走行中に衝突の可能性が一定以上に高くなったり、動作状態に何らかの異常が発生し、車両１が異常な状態になると、第１表示処理部１１が第２図（ａ）の警報マークαの第１映像Ｐ１の映像信号を形成し、この第１映像Ｐ１の映像信号に基づいて第１表示部３３に第１映像Ｐ１が画面表示される。

そして、図１の矢印線Ａ１〜Ａ３に示したように、第１表示部３３の第１映像Ｐ１の光の一部が第１のビームスプリッタ部３５によって凹面鏡３６の方向に分岐し、凹面鏡３６によって反射した光が、第１、第２のビームスプリッタ部３５、３７を透過して前方に進む。その結果、凹面鏡３６の焦点距離や、第１表示部３５から凹面極３６までの距離等の幾何学的な位置関係に基づき、第１映像Ｐ１の警報マークαが表示窓３２から飛び出して前方空間に立体表示される。

このとき、図３に示すように、第１映像Ｐ１が第２映像Ｐ２を背景として、それより前方に表示されるため、ドライバ等には図４に示すように、第２映像Ｐ２が形成するメータ映像の中央から警報マークαが立体的に飛び出したように見える。

実際の表示例を図５に示す。図５（ａ）は通常走行中の表示であり、通常走行中はドライバ等に第２映像Ｐ２のメータ映像が見え、そのメータ映像の速度計βａ、回転計βｂは第２のビームスプリッタ部３７の反射光像であるので空間に浮き出たように見える。しかも、速度計βａ、回転計βｂの指針γ１の位置やレベルメータγ２の長さが、車両１の車速、回転数の変化にしたがって躍動的に変化する。図５（ｂ）は何らかの異常が発生したときの表示であり、背景のメータ映像から例えば白色の警報マークαが立体的に飛び出して表示される。このとき、背景のメータ映像は輝度が下がって速度計βａ、回転計βｂが薄暗くなり、警報マークαが際立ち、注意喚起効果が一層向上する。

以上のように、この実施形態の立体表示装置２は、凹面鏡３６とビームスプリッタ（第１のビームスプリッタ部３５）の組合わせにより、第１表示部３３の第１映像Ｐ１を前方空間に飛び出したように表示する構成に、第２のビームスプリッタ部３７、第２表示部３４を加えることにより、通常は速度計βａ、回転計βｂのメータ映像（第２映像Ｐ２）を表示し、衝突の可能性を含む車両１が異常な状態になったときには、そのメータ映像を背景として、この背景から第１映像Ｐ１の警告マークαを飛び出したように立体表示することができる。そのため、従来にない斬新で意匠的効果も高い新規なメータ表示を実現することができ、車両１の商品価値を著しく向上することができる。

そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。

例えば、図１の立体表示装置２において、第１のビームスプリッタ部３５の前面側に前記特許文献１に記載されているような偏光子を設け、第１表示部３３の透過光が前方に漏れないようにして表示性能を向上するようにしてもよいのは勿論である。

また、図１の表示窓３２を封止するパネルの前面側、又は、第２のビームスプリッタ部３７の前面側に、外光の反射を防止する反射防止手段（具体的には、反射防止膜或いは反射防止層）を設け、外光の影響を受けないようにしてもよい。

さらに、前記メータ映像の速度計βａ、回転計βｂや警告マークαのデザインは前記実施形態に限るものではない。

また、第１、第２のビームスプリッタ部３５、３７は、プリズムタイプ等であってもよいのは勿論であり、透過光と反射光の割合等は実験等によって設定され、いわゆるハーフミラーであってもよい。

つぎに、前記メータ映像は、速度計βａ又は回転計βｂのみの映像、又は、速度計βａ、回転計βｂにその他のメータの映像を含むものであってもよく、更には、速度計βａ、回転計βｂ以外の車両１の他の１個又は複数個のメータの映像であってもよい。

また、警報マークαの形状等はどのようであってもよく、警告の内容等によって、形状や色、個数等が変わる構成であってもよい。

つぎに、本発明は、車両のメータ表示だけでなく、店頭広告や各種案内等の表示にも適用することができる。この場合の立体表示装置の構成も図１の立体表示装置２と同様である。

そして、図１の立体表示装置２によって、その動作を説明すると、例えば、静止画又は動画で構成されたメニュー画面や案内画面等の映像を好適な背景の映像（第２映像Ｐ２）として図１の第２表示部３４に画面表示し、その映像を第２のビームスプリッタ部３７により前方に反射し、表示窓３２を覗く購買者等にメニュー画面や案内画面等の映像を表示する。

さらに、その表示の中から商品等が選択されたりすると、選択された商品等の映像を第１映像Ｐ１として図１の第１表示部３３に画面表示し、その映像の光の一部を第１のビームスプリッタ部３５により分岐して後方の凹面鏡３６に入射し、凹面鏡３６の反射光によって、選択された商品等の映像を前記メニュー画面や案内画面等の背景の映像から飛び出したように表示する。

このようにすることにより、背景の映像から商品等の映像が飛び出すインパクトが強い立体表示をすることができ、従来にない表示効果の高い斬新な立体表示を行なうことができる。

本発明の一実施形態のブロック図である。 第１、第２映像の説明図であり、（ａ）は第１映像の一例、（ｂ）は第２映像の一例である。 第１、第２映像の表示の遠近の説明図である。 第１、第２映像の同時表示状態の説明図である。 図１の実際の表示例の図であり、（ａ）は通常の表示の図、（ｂ）は異常が発生したときの表示の図である。

符号の説明

３３ 第１表示部（第１映像源）
３４ 第２表示部（第２映像源）
３５ 第１のビームスプリッタ部
３６ 凹面鏡
３７ 第２のビームスプリッタ部

Claims (2)

1. 第１映像を発生する第１映像源と、
   鏡面が前方を向いた凹面鏡と、
   前記凹面鏡の前方に設けられ、前記第１映像の光の一部を前記凹面鏡の鏡面方向に反射する第１のビームスプリッタ部とを備え、
   前記凹面鏡の鏡面で反射した前記第１映像を、前記第１のビームスプリッタ部を通して前方空間に立体表示する立体表示装置であって、
   第２映像を発生する第２映像源と、
   前記第１のビームスプリッタ部の前方に設けられ、前記第２映像の光を前方に反射して前記第１映像の後方に位置した状態に表示する第２のビームスプリッタ部とを備えたことを特徴とする立体表示装置。
2. 請求項１に記載の立体表示装置において、
   車両のメータ表示装置を形成し、
   前記第２映像は車両のメータ映像であり、前記第１映像は車両に関する警告マークの映像であることを特徴とする立体表示装置。