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Description
図1及び図2に示すように、本発明の第一の実施形態に係る画像表示システム1Xは、第一の表示装置10Aと、第二の表示装置10Bと、第一の反射率切替素子20Aと、光学結像部材30と、操作位置検出部40と、制御部50と、を備える。
第一の表示装置10Aは、筐体2内に収容されており、制御部50の制御によって画像3Aを表示する。第一の表示装置10Aは、光学結像部材30の下方において、前上方向へ向けて設置されている。本実施形態において、第一の表示装置10Aは、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)であって、バックライト11と、吸収型偏光板12と、液晶セル13と、吸収型偏光板14と、を備える。
バックライト11は、制御部50の制御によって点灯状態と消灯状態とを切替可能な白色光の面光源である。点灯状態において、バックライト11は、白色光を前上方へ出射する。
吸収型偏光板12は、バックライト11の上面(発光面)に重ねて設けられている。吸収型偏光板12は、縦方向(上下方向、(前後方向))に振動する光を透過させるとともに、当該縦方向と直交する横方向(左右方向)に振動する光を吸収する。すなわち、吸収型偏光板12の光透過軸は、縦方向に設定されている。なお、各吸収型偏光板12,14,23における光の吸収とは、該当する方向に振動する光を100%吸収することに限定されず、例えば、10%程度の透過を許容する概念である。
液晶セル13は、吸収型偏光板12の上面に重ねて設けられている。液晶セル13は、複数の画素に分割されており、バックライト11によって発光された白色光を用いて画像を表示するための画像光を出射する。第一の表示装置10Aは、制御部50の制御によって、縦方向に振動する光を透過させる透過状態と、縦方向に振動する光を遮断する遮断状態と、を画素ごとに切替可能である。
吸収型偏光板14は、液晶セル13の上面に重ねて設けられている。吸収型偏光板14は、縦方向に振動する光を透過させるとともに、当該縦方向と直交する横方向に振動する光を吸収する。すなわち、吸収型偏光板14の光透過軸は、吸収型偏光板12と同じく縦方向に設定されている。
第二の表示装置10Bは、筐体2内に収容されており、制御部50の制御によって画像3Bを表示する。第二の表示装置10Bは、第一の反射率切替素子20Aの前方において、後下方向に向けて設置されている。
本実施形態において、第二の表示装置10Bは、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)であって、第一の表示装置10Aと同様に、バックライト11と、吸収型偏光板12と、液晶セル13と、吸収型偏光板14と、を備える。
第一の反射率切替素子(ミラー光学素子)20Aは、筐体2内に収容されており、本実施形態では、第一の表示装置10Aの表示面(上面)側に設けられている。第一の反射率切替素子20Aは、制御部50の制御に基づいて、後記する反射状態(反射率:高)と透過状態(反射率:低)とを電気的に切替可能な素子である。第一の反射率切替素子20Aは、第一の表示装置10Aに対して光学カップリング樹脂、テープ等を用いて密着されていてもよく、第一の表示装置10Aに対して離間して設けられていてもよい。第一の反射率切替素子20Aは、下側から順に、反射型偏光板21と、液晶セル22と、吸収型偏光板23と、を備える。
反射型偏光板21は、第一の表示装置10Aの表示面、すなわち、吸収型偏光板14の上面側に設けられている。反射型偏光板21は、縦方向に振動する光を透過させるとともに、当該縦方向と直交する横方向に振動する光を反射させる。すなわち、反射型偏光板21の光透過軸は、縦方向に設定されている。なお、反射型偏光板21における光の反射とは、該当する方向に振動する光を100%反射することに限定されず、例えば、10%程度の透過及び吸収を許容する概念である。
液晶セル22は、反射型偏光板21の上面(表示面側)に重ねて設けられている。液晶セル22は、TN(Twisted Nematic)型であって、前後一対の透明基材(例えば、ガラス)と、透明基材に設けられた配向膜と、配向膜が設けられた透明基材間に封止された液晶と、を備える。液晶は、いわゆるラビング処理が施された一対の配向膜間に配置されることによって、一方の透明基材から他方の透明基材に向かって90度ねじれるように螺旋状に配列されている。
吸収型偏光板23は、液晶セル22の上面(表示面側)に重ねて設けられている。吸収型偏光板23は、縦方向に振動する光を透過させるとともに、当該縦方向と直交する横方向に振動する光を吸収する。すなわち、吸収型偏光板23の光透過軸は、縦方向に設定されている。
第一の反射率切替素子20Aは、通常状態(液晶セル22:電圧無印加状態)で、反射状態となる。反射状態において、吸収型偏光板23側からの縦方向に振動する光は、液晶セル22によって横方向に振動するように変換されて反射型偏光板21で反射される。そして、反射型偏光板21で反射された横方向に振動する光は、液晶セル22によって縦方向に振動するように変換されて吸収型偏光板23から出射される。また、反射状態において、吸収型偏光板23側からの横方向に振動する光は、吸収型偏光板23によって吸収される。また、反射状態において、反射型偏光板21側からの縦方向に振動する光は、反射型偏光板21を透過し、液晶セル22によって横方向に振動するように変換され、吸収型偏光板23によって吸収される。このように、反射状態においては、反射型偏光板21側からの光が第一の反射率切替素子20Aを通過して上方へ出射されることはない。したがって、もし仮に第一の表示装置10Aが画像光を出射した場合であっても、第一の反射率切替素子20Aは、ミラーとしての機能を好適に実現することができる。
光学結像部材30は、筐体2内に収容されており、第一の表示装置10Aに表示された画像3A又は第二の表示装置10Bに表示された画像3Bを、空中に結像させるプレート状の部材である。光学結像部材30は、第一の表示装置10A及び第二の表示装置10Bと離間して設けられている。光学結像部材30としては、AI(Aerial Imaging)プレート(登録商標、株式会社アスカネット製:特許第4865088号公報等)が好適に利用可能である。かかる光学結像部材30は、当該光学結像部材30の一面側に配置された第一の表示装置10Aに表示された画像3Aを、当該光学結像部材30の他面側に結像させる。ここで、光学結像部材30と結像された画像3Aとの間において画像光が進む距離は、第一の表示装置10Aと光学結像部材30との間において画像光が進む距離と等しい(第一の距離L1)。また、結像された画像3Aの大きさは、第一の表示装置10Aに表示されたのと同じである。また、光学結像部材30は、当該光学結像部材30の一面側に配置された第二の表示装置10Bに表示された画像3Bを、当該光学結像部材30の他面側において、画像3Aとは異なる位置に結像させる。ここで、光学結像部材30と結像された画像3Bとの間において画像光が進む距離は、第一の距離L1と第一の反射率切替素子20Aと第二の表示装置10Bとの間において画像光が進む距離L2との和と等しい(第二の距離L1+L2)。また、結像された画像3Bの大きさは、第二の表示装置10Bに表示されたのと同じである。第一の表示装置10A、第二の表示装置10B、第一の反射率切替素子20A及び光学結像部材30の姿勢(設置角度)は、結像された画像3A,3Bがユーザによって好適に視認可能なように設定されている。例えば、結像された画像3A,3Bは、前後方向と略直交する仮想的な平面上に表示される。
操作位置検出部40は、ユーザによる操作位置(例えば、ユーザの手指の位置)を検出するものであって、赤外線照射部41と、赤外線撮影部42と、を備える。
赤外線照射部41は、画像3A,3Bが結像される領域に赤外線を照射する。
赤外線撮影部42は、赤外線照射部41によって照射された赤外線を用いて、画像3A,3Bが結像される領域を撮影するステレオカメラである。赤外線撮影部42は、撮影結果を制御部50へ出力する。
制御部50は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read-Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等によって構成されている。制御部50は、赤外線撮影部42の撮影結果等に基づいて、第一の表示装置10A、第二の表示装置10B、第一の反射率切替素子20A及び赤外線照射部41を制御する。
続いて、画像表示システム1Xの動作例について、画像3Aの結像表示、画像3Bの結像表示、画面操作の順に説明する。
図3(a)に示すように、画像3Aを結像表示する場合には、制御部50は、第一の表示装置10Aのバックライト11を点灯させ、第一の表示装置10Aの液晶セル13及び第一の反射率切替素子20Aの液晶セル22に電圧を印加する。なお、液晶セル13は、実際には画素ごとに電圧の印加の有無が制御されるが、以下では、電圧が印加された画素における状態について説明する。
図3(b)に示すように、画像3Bを結像表示する場合には、制御部50は、第二の表示装置10Bのバックライト11を点灯させ、第二の表示装置10Bの液晶セル13に電圧を印加し、第一の反射率切替素子20Aの液晶セル22に電圧を印加しない。
また、制御部50は、赤外線撮影部42の撮影結果に対して画像認識処理を実行することによって、ユーザの手指(例えば、人差し指)を認識する。さらに、制御部50は、ユーザの手指の認識結果に基づいて、ユーザの手指の位置(光学結像部材30からの距離、及び、結像された画像3A(又は3B)内における2次元位置)を検出する。制御部50は、光学結像部材30からユーザの手指までの距離が光学結像部材30から結像されている画像3A(又は3B)までの距離と等しい場合に、画像3A(又は3B)を変更する制御を実行する。例えば、制御部50は、結像された画像3A内におけるユーザの手指の2次元位置に基づいて、画像3Aの内容を変更することができる。同様に、制御部50は、結像された画像3B内におけるユーザの手指の2次元位置に基づいて、画像3Bの内容を変更することができる。さらに、制御部50は、結像された画像3A内におけるユーザの手指の2次元位置に基づいて、画像3Aと同じ内容の画像3Bを結像表示し、画像3Aの表示を中止することができる。同様に、制御部50は、結像された画像3B内におけるユーザの手指の2次元位置に基づいて、画像3Bと同じ内容の画像3Aを結像表示し、画像3Bの表示を中止することができる。このような表示変更手法において、制御部50には、ユーザの手指の2次元位置と画像の切替内容との関係が予め記憶されている。制御部50は、検出されたユーザの手指の2次元位置と記憶された前記関係とを用いて、ユーザが所望する内容の画像をユーザが所望する位置に結像させることができる。
続いて、本発明の第二の実施形態に係る画像表示システムについて、第一の実施形態に係る画像表示システム1Xとの相違点を中心に説明する。図4及び図5に示すように、本発明の第二の実施形態に係る画像表示システム1Yは、移動機構60をさらに備える。
移動機構60は、制御部50の制御によって、第二の表示装置10Bを、第一の反射率切替素子20Aから距離L2(画像光が進む距離)の位置と、第一の反射率切替素子20Aから距離L2+L3(画像光が進む距離)の距離と、の間で移動させる機構である。
続いて、画像表示システム1Yの動作例のうち、画像3Bを結像表示する際の結像位置の変更について説明する。
画像3Bを結像表示する場合には、制御部50は、例えば操作位置検出部40の検出結果に基づいて移動機構60を制御し、第二の表示装置10Bをユーザが所望する位置に移動させて停止させる。光学結像部材30は、第一の反射率切替素子20Aを介した画像3Bを、当該光学結像部材30から距離L1+L2以上L1+L2+L3以下(画像光が進む距離)となる空中に結像させる。
続いて、本発明の第三の実施形態に係る画像表示システムについて、第一の実施形態に係る画像表示システム1Xとの相違点を中心に説明する。図6及び図7に示すように、本発明の第三の実施形態に係る画像表示システム1Zは、第三の表示装置10Cと、第二の反射率切替素子20Bと、回動機構70と、をさらに備える。
第三の表示装置10Cは、筐体2内に収容されており、制御部50の制御によって画像を表示する。第三の表示装置10Cは、第二の反射率切替素子20Bの下方において、上方向に向けて設置されている。第三の表示装置10Cと第二の反射率切替素子20Bとの間において画像光が進む距離は、L4に設定されている。本実施形態において、第三の表示装置10Cは、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)であって、第一の表示装置10Aと同様に、バックライト11と、吸収型偏光板12と、液晶セル13と、吸収型偏光板14と、を備える。
第二の反射率切替素子20Bは、筐体2内に収容されており、本実施形態では、第二の表示装置10Bの表示面(後面)側に設けられている。第二の反射率切替素子20Bは、制御部50の制御に基づいて、前記した反射状態と透過状態とを電気的に切替可能な素子である。第二の反射率切替素子20Bは、第二の表示装置10Bに対して光学カップリング樹脂、テープ等を用いて密着されていてもよく、第二の表示装置10Bに対して離間して設けられていてもよい。第二の反射率切替素子20Bは、前側から順に、反射型偏光板21と、液晶セル22と、吸収型偏光板23と、を備える。
回動機構70は、制御部50の制御によって、第二の表示装置10B及び第二の反射率切替素子20Bを、画像3Bを結像表示するための姿勢と、画像3Cを結像表示するための姿勢と、の間で回動させる機構である。ここで、画像3Bは、第二の表示装置10Bによる画像であり、画像3Cは、第三の表示装置10Cによる画像である。
続いて、画像表示システム1Zの動作例について、画像3Bの結像表示、画像3Cの結像表示の順に説明する。図8(a)に示す画像3Aの結像表示に関しては、画像表示システム1Xの動作例と略同一であるため、説明を省略する。
図8(b)に示すように、画像3Bを結像表示する場合には、制御部50は、回動機構70を制御することによって、第二の表示装置10B及び第二の反射率切替素子20Bを、画像3Bを結像表示するための姿勢位置に回動させる。また、制御部50は、第二の表示装置10Bのバックライト11を点灯させ、第二の表示装置10Bの液晶セル13及び第二の反射率切替素子20Bの液晶セル22に電圧を印加する。さらに、制御部50は、第一の反射率切替素子20Aの液晶セル22に電圧を印加しない。
図8(c)に示すように、画像3Cを結像表示する場合には、制御部50は、回動機構70を制御することによって、第二の表示装置10B及び第二の反射率切替素子20Bを、画像3Cを結像表示するための姿勢位置に回動させる。また、制御部50は、第三の表示装置10Cのバックライト11を点灯させ、第三の表示装置10Cの液晶セル13に電圧を印加する。さらに、制御部50は、第一の反射率切替素子20A及び第二の反射率切替素子20Bの液晶セル22に電圧を印加しない。
10A 第一の表示装置
10B 第二の表示装置
10C 第三の表示装置
20A 第一の反射率切替素子
20B 第二の反射率切替素子
30 光学結像部材
40 操作位置検出部
50 制御部
Claims (6)
- 画像を表示する第一の表示装置及び第二の表示装置と、
前記第一の表示装置及び前記第二の表示装置と離間して設けられ、前記第一の表示装置又は前記第二の表示装置にて表示された各前記画像を空中において互いに異なる位置に結像させる光学結像部材と、
透過状態と反射状態とを切替可能な反射率切替素子と、
前記第二の表示装置を、前記反射率切替素子との間の距離を変えるように移動させる移動機構と、
を備え、
前記第一の表示装置にて表示された前記画像は、当該画像の光が前記反射率切替素子を透過して前記光学結像部材に入射することによって空中に結像され、
前記第二の表示装置にて表示された前記画像は、当該画像の光が前記反射率切替素子で反射して前記光学結像部材に入射することによって空中に結像される
ことを特徴とする画像表示システム。 - 前記第一の表示装置にて表示された前記画像は、前記光学結像部材から第一の距離に結像され、
前記第二の表示装置にて表示された前記画像は、前記光学結像部材から第二の距離に結像され、
前記第一の距離は、前記第一の表示装置及び前記光学結像部材の間の距離であり、
前記第二の距離は、前記第二の表示装置及び前記反射率切替素子の間の距離と、前記反射率切替素子と前記光学結像部材との距離と、の和である
ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示システム。 - 前記第一の表示装置、前記第二の表示装置、前記反射率切替素子及び前記移動機構を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記第一の表示装置に前記画像を表示させた状態で、前記反射率切替素子を透過状態とすることによって、前記第一の表示装置にて表示された前記画像の光を、前記反射率切替素子を透過させて前記光学結像部材に入射させ、当該画像を前記光学結像部材によって結像させ、
前記第二の表示装置に前記画像を表示させた状態で、前記反射率切替素子を反射状態とすることによって、前記第二の表示装置にて表示された前記画像の光を、前記反射率切替素子で反射させて前記光学結像部材に入射させ、当該画像を前記光学結像部材によって結像させる
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像表示システム。 - 前記画像の結像位置におけるユーザの操作位置を検出する操作位置検出部を備え、
前記制御部は、前記操作位置検出部の検出結果に基づいて、前記第一の表示装置、前記第二の表示装置及び前記移動機構を制御する
ことを特徴とする請求項3に記載の画像表示システム。 - 前記光学結像部材によって結像される前記画像は、上下方向に振動する光によって構成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の画像表示システム。 - 車両に設けられており、前記画像を車室内に結像させる
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の画像表示システム。
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