JP7208459B2 - 領域設定方法およびディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は領域設定方法およびディスプレイ装置に関する。

近年、プロジェクタを利用した画像表示技術が進展している。また、建物等の任意の物体に画像を表示するプロジェクションマッピングに代表されるように、様々な場所に画像を表示するニーズが高まっている。

例えば、非特許文献１には、自動車のガラスに表示する情報量の増加に対応した中間膜の開発について記載されている。また、非特許文献２には、様々な場所に対してフォーカスフリーで画像を投影する技術が記載されている。

自動車フロントガラスに表示する情報量の増加に対応した中間膜の開発について［平成３０年７月４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.sekisui.co.jp/news/2015/1274415_23166.html＞ Ｘｐｅｒｉａ Ｔｏｕｃｈ（Ｇ１１０９）［平成３０年７月４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.sony.jp/xperia-smart-products/products/G1109/＞

非特許文献１に記載の技術は、ガラスに表示する技術に特化したものであるし、非特許文献２に記載の技術は、可視光が反射する面にしか対応していない。一方、日常環境には、可視光を透過する領域と可視光を反射する領域が混在している。そこで、可視光を透過する領域と可視光を反射する領域とに対して一元的に情報を表示する技術が期待されている。また、そのような技術において、可視光を透過する領域と可視光を反射する領域とを精度よく画定する技術が望まれている。

一実施形態によれば、領域設定方法は、可視光レーザを受けることにより反射光を発する第１領域と、可視光を透過するとともに紫外光レーザを受けることにより予め設定された波長の蛍光を発する第２領域と、を有する被照射面に画像光を照射するディスプレイ装置の第１領域および第２領域を画定する方法である。上記領域設定方法は、参照光発光ステップおよび領域判断ステップを有する。参照光発光ステップは、ディスプレイ装置に対して予め設定された波長の光である参照光を発する参照光源から参照光を発光させる。領域判断ステップは、ディスプレイ装置に備えられ、被照射面を順次走査した位置である走査位置において光を検出する光検出部に被照射面を走査させて参照光に基づく光を検出させ、検出した光の走査位置と光の強度とに基づいて、第１領域および第２領域を画定する。

一実施形態によれば、ディスプレイ装置は、可視光レーザを受けることにより反射光を発する第１領域と、可視光を透過するとともに紫外光レーザを受けることにより予め設定された波長の蛍光を発する第２領域と、を有する被照射面に画像光を照射する。ディスプレイ装置は、領域判断処理受付部と、光検出部と、領域判断部と、を有する。領域判断処理受付部は、第１領域および第２領域の設定をする領域判断処理の開始を受け付ける。光検出部は、領域判断処理の開始を受け付けると、被照射面を順次走査して走査位置における光を参照光として検出する。領域判断部は、参照光に応じて走査位置が第１領域か第２領域かを判断する。

本発明によれば、可視光を透過する領域と可視光を反射する領域とを精度よく画定する領域設定方法等を提供することができる。

実施の形態にかかるディスプレイ装置を搭載した自動車の上面図である。 実施の形態１にかかるディスプレイ装置を搭載した自動車の室内の例を示した図である。 実施の形態にかかるディスプレイ装置の被照射領域を示した図である。 実施の形態１にかかるウィンドシールドの断面図である。 実施の形態１にかかるディスプレイ装置の構成図である。 実施の形態１にかかるディスプレイ装置の光源部の構成図である。 領域設定方法のフローチャートである。 領域設定方法における参照光源と自動車の配置の例を示した図である。 領域設定方法における被照射領域の例を示した図である。 ディスプレイ装置が実行する領域判断処理のフローチャートである。 ディスプレイ装置のスキャナミラーの走査イメージを示す図である。 光検出部が検出した光と閾値との関係の例を示すグラフである。 領域判断処理により生成された領域分布情報の例を示す図である。 実施の形態２にかかる領域設定方法における参照部材および自動車を示す図である。 実施の形態２にかかる領域設定方法における被照射領域の例を示した図である。 実施の形態２におけるレーザ光のエネルギの強さと光検出部が検出した光のエネルギの強さの例を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載および図面は、適宜、省略、および簡略化がなされている。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

＜実施の形態１＞
図１を参照しながら実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態にかかるディスプレイ装置を搭載した自動車の上面図である。図に示す自動車９００は、カメラ９０１およびディスプレイ装置１を有している。カメラ９０１は自動車９００の周辺画像を撮像する複数のカメラである。図に示すように、自動車９００は右側のドアミラーにカメラ９０１Ｒを有し、左側のドアミラーにカメラ９０１Ｌを有している。カメラ９０１Ｒは、自動車９００の右側の周辺画像を撮像し、カメラ９０１Ｌは、自動車９００の左側の周辺画像を撮像する。具体的には、カメラ９０１Ｒは、自動車９００の右側から右後方を撮像し、カメラ９０１Ｌは、自動車の左側から左後方を撮像する。また、カメラ９０１は、自動車９００の前方を撮影するために自動車９００の前方を向いて配置されているカメラを含んでもよい。また、カメラ９０１は、自動車９００の後方を撮影するために自動車９００の後方を向いて配置されているカメラを含んでもよい。

ディスプレイ装置１は、自動車９００の室内に設定された被照射領域にレーザ光を照射することにより所定の画像を表示するレーザプロジェクタである。図に示すように、自動車９００は２台のディスプレイ装置（ディスプレイ装置１Ａおよびディスプレイ装置１Ｂ）を有している。

図２を参照しながら自動車内におけるディスプレイ装置の配置について説明する。図２は、実施の形態１にかかるディスプレイ装置を搭載した自動車の室内の例を示した図である。

ディスプレイ装置１Ａおよびディスプレイ装置１Ｂは、自動車９００の運転席上方の天井に固定され、ディスプレイ装置１Ａが室内の右前方の領域に画像を照射し、ディスプレイ装置１Ｂが室内の左前方の領域に画像を照射するように設定されている。ディスプレイ装置１Ａは、例えば、カメラ９０１Ｒが撮像した自動車９００の右側の周辺画像に所定の処理を施して、室内の右前方にその画像を照射する。同様に、ディスプレイ装置１Ｂは、例えば、カメラ９０１Ｌが撮像した自動車９００の左側の周辺画像に所定の処理を施して、室内の左前方にその画像を照射する。

ディスプレイ装置１は、可視光レーザを受けることにより反射光を発する第１領域と、可視光を透過するとともに紫外光レーザを受けることにより所定の波長の蛍光を発する第２領域と、を有する被照射面に画像光を照射する。

図２を参照しながらディスプレイ装置１による表示の例について説明する。図２は、ディスプレイ装置１が運転者に対するメッセージ画像を照射した例を示している。メッセージ画像とは、ディスプレイ装置１が画像光を照射することにより運転者Ｕに認識させるために表示する画像である。図は、自動車９００の運転者が見ている風景を示したものである。図に示すように、自動車９００の左前方には自転車８０１が走行している。また、自動車９００の進行方向には歩行者８０２が存在している。さらに、自動車９００の右前方には側道に他の自動車８０３が進行している状況である。また、ディスプレイ装置１は、自動車９００の外部に設置されたカメラ９０１により撮像された画像の画像データから、これらの物体を認識することができるように構成されている。

このように、本実施の形態におけるディスプレイ装置１は、カメラが撮像した画像に基づいて、Ａピラーやドアトリムにより死角になっている外部の物体を、可視光レーザを照射することにより、被照射領域に表示することができる。

また、ディスプレイ装置１は、カメラにより撮像された画像に基づいて、自動車９００の前方に存在している歩行者８０２を認識している。ディスプレイ装置１は、歩行者８０２の存在を運転者に認識させるために、メッセージ画像として、歩行者８０２の周囲を矩形など多角形の枠で囲む表示を行っている。この場合、ディスプレイ装置１は、第２領域に紫外光レーザを照射することにより歩行者８０２を囲う矩形の表示等を行う。

このように、ディスプレイ装置１は、運転者の視覚の範囲内において、任意の情報を運転者に認識させるためのメッセージ画像を表示する。この際、ディスプレイ装置１は、第１領域に対しては可視光レーザを照射し、第２領域に対しては紫外光レーザを照射する。

図３を参照しながら、自動車９００の室内における被照射領域について説明する。図３は、実施の形態１にかかるディスプレイ装置の被照射領域を示した図である。自動車９００の室内前方における運転者の視界として想定される領域の内、右側には被照射領域Ｆ９１が設定され、被照射領域Ｆ９１の左側には被照射領域Ｆ９２が隣接して設定されている。

被照射領域Ｆ９１は、ディスプレイ装置１Ａが画像を照射する領域である。被照射領域Ｆ９１は、ウィンドシールド９０４、右側のＡピラー９０５、サイドウィンドウ９０６、ダッシュボード、ドアトリム等を含んでいる。また、被照射領域Ｆ９２は、ディスプレイ装置１Ｂが画像を照射する領域である。被照射領域Ｆ９２は、ウィンドシールド９０４、左側のＡピラー９０３、サイドウィンドウ９０２、ダッシュボードおよびドアトリム等を含んでいる。すなわち、被照射領域Ｆ９１および被照射領域Ｆ９２は、可視光を透過しない領域（Ａピラーおよびダッシュボード等）と、可視光を比較的に透過する領域（サイドウィンドウおよびウィンドシールド）とを含んでいる。以降の説明において、可視光を透過しない領域を第１領域と称する。また、可視光を比較的に透過する領域を第２領域と称する。被照射領域Ｆ９１の左端部と被照射領域Ｆ９２の右端部とは、部分的に重なっていてもよく、間隔があってもよい。

被照射領域Ｆ９１と被照射領域Ｆ９２とを合わせた領域は、運転者が前方に向いているときの視界とほぼ一致している。複数のディスプレイ装置１を設置し、照射範囲を隣接させた状態において、複数のディスプレイ装置により照射する画像を配置させることにより、ディスプレイ装置１は、広角の画像を好適に表示することができる。

被照射領域を形成する領域のうち第１領域を形成する、Ａピラー９０５やダッシュボード等は、可視光を透過しない領域である。第１領域は、可視光を透過せず、可視光を一定比率で反射する機能を有している。したがって、第１領域では、ディスプレイ装置１が照射する可視光を反射し、反射した可視光を運転者等に視認させることができる。第１領域の表面は、ディスプレイ装置１が照射した可視光を好適に反射することができるように、再帰性反射材を含む材料により構成されていてもよい。

被照射領域を形成する領域のうち第２領域を形成する、サイドウィンドウ９０２、ウィンドシールド９０４およびサイドウィンドウ９０６は、可視光を透過するとともに、所定の波長を有する紫外光を受けると発光する機能を有している。このような機能を有する材料は、例えば、自発光中間膜を有する合せガラスである。

ディスプレイ装置１Ａおよびディスプレイ装置１Ｂは、運転者の上部後方にそれぞれ異なる方向を照射するように配置されている。ディスプレイ装置１Ａは、運転者の上部左後方に設置され、運転者の右前方を照射する。ディスプレイ装置１Ａは照射可能範囲に被照射領域Ｆ９１が含まれるように設置されている。同様に、ディスプレイ装置１Ｂは照射可能範囲内に被照射領域Ｆ９２が含まれるように設置されている。ディスプレイ装置１Ａおよびディスプレイ装置１Ｂの配置は、フロントガラス上辺、下辺近傍等、運転者の前方視界を妨げない位置であれば限定されない。

上述のように、被照射領域Ｆ９１および被照射領域Ｆ９２は、可視光を反射する第１領域と、可視光を透過するとともに紫外光を受けることにより可視光の波長域の蛍光を発する第２領域とを有する。なお、本実施の形態にかかるディスプレイ装置１は、後述する領域設定方法を実行することにより、第１領域および第２領域を画定している。具体的な方法について後述する。

次に、図４を参照しながらウィンドシールドが有する自発光中間膜の原理について概要を説明する。図４は、実施の形態１にかかるウィンドシールドの断面図を模式的に示した図である。ウィンドシールド９０４は、２枚のガラス板９０４Ｇと、この２枚のガラス板９０４Ｇの間に挟まれた自発光中間膜９０４ＩＭと、により構成されている。また、自発光中間膜９０４ＩＭは、発光材料９０４Ａを含んでいる。発光材料９０４Ａは、特定の波長を有する紫外光によって励起されると可視光域の波長を有する蛍光を発するとともに、上記紫外光以外の光を透過する性質を有している。すなわち、上述の構成を有するウィンドシールド９０４に対してディスプレイ装置１から所定の紫外光を照射することによって自発光中間膜９０４ＩＭが発光する。これにより、自動車９００に搭乗している運転者等は、ウィンドシールド９０４に表示される画像を視認することができる。

なお、サイドウィンドウ９０２、ウィンドシールド９０４およびサイドウィンドウ９０６は、上述した材料に限らず、可視光を透過するとともに、所定の波長を有する紫外光などの非可視光を受けると発光する機能を有していれば、別の構造を有していてもよい。例えば、可視光を透過するアクリル等の樹脂と発光材料との組み合わせにより構成されていてもよい。また、サイドウィンドウ９０２、ウィンドシールド９０４およびサイドウィンドウ９０６は、上述した構成に加えて、自動車の外面側に、紫外光をカットする性質を有するＵＶカット層を有してもよい。これにより、ディスプレイ装置１が照射する紫外光が外部へ漏れるのを抑制することができるとともに、太陽光に含まれる紫外光により全面が蛍光し視界を妨げることも回避できる。

次に、図５を参照しながらディスプレイ装置１の構成について説明する。図５は、実施の形態１にかかるディスプレイ装置の構成図である。ディスプレイ装置１は主な構成として、制御部１０、レーザ光源部２０、スキャナ部３０、メモリ４０および領域判断処理受付部５０を有している。

制御部１０は、カメラ９０１と、レーザ光源部２０と、スキャナ部３０と、メモリ４０と、領域判断処理受付部５０とにそれぞれ接続し、ディスプレイ装置１の動作の制御を司る。制御部１０は例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）またはその他の電気回路の組み合わせにより構成される。したがって、例えば、制御部１０を制御回路ということもできる。制御部１０は主な構成として、画像データ取得部１１、画像処理部１２、領域判断部１３、レーザ光源制御部１４およびスキャナ制御部１５を有している。

画像データ取得部１１は、カメラ９０１が撮像した自動車９００の周辺画像のデータである画像データを、所定のインタフェースを介して受け取る処理を行う。

画像処理部１２は、画像データ取得部１１が取得した画像データから所定の物体を認識し、認識した物体に関する情報に基づいて、画像データに対して所定の処理を行う。所定の処理の一例は、認識した対象物体の画像データを抽出し、抽出した画像データを被照射領域Ｆ９１および被照射領域Ｆ９２に照射するための照射画像データを生成する処理である。なお、照射画像データとは、ディスプレイ装置１が照射する画像の画像データである。所定の処理の別の例は、認識した対象物体に対して、ユーザから見た対象物体の位置に対象物体の周囲を囲う枠を重畳して描画させる処理や、認識した物体が歩行者であるか、自転車であるか、などの種別を表示するアイコンや文字情報を重畳して描画させる処理である。また、画像処理部１２は、歪み調整を行う機能を有しており、画像データに対して被照射面に対応した歪み調整処理を行う。画像処理部１２は、上述の処理を行い、照射画像データを生成する。

領域判断部１３は、領域判断処理を行う。領域判断処理は、領域設定方法に含まれる処理であり、ディスプレイ装置が検出する光の位置と光の強さとに応じて、第１領域および第２領域を判断し画定する処理である。

領域判断処理において、領域判断部１３は、スキャナ部３０が走査するスキャナの位置である走査位置に関する情報を取得する。走査位置に関する情報は、スキャナ制御部１５がスキャナ部３０を制御する際に使用している情報であり、例えば、スキャナミラーの角度に対応している。

また、領域判断処理において、領域判断部１３は、スキャナ３１の走査位置において光検出部２４が生成した信号を取得する。これにより、領域判断部１３は、光検出部２４が生成した信号の大きさと予め設定された閾値とを比較して、レーザ光を照射した照射位置が第１領域か第２領域かを判断する。なお、領域判断処理のさらに詳細については後述する。

なお、領域判断処理において、領域判断処理を行う際に光検出部２４が受ける光を「参照光」と称する。参照光は、領域設定方法を実行するために所定の光源が発する光である。参照光の詳細については後述する。

レーザ光源制御部１４は、照射画像データに基づいたレーザ駆動信号をレーザドライバ２２に出力して、レーザダイオードの出力を制御する。これにより、レーザ光源制御部１４は、レーザ光源部２０による光の出力を制御する。具体的には、レーザ光源制御部１４は、画像処理部１２において処理された照射画像データに含まれる各画素の色や輝度に応じて、可視光のレーザ光源である赤色、青色、緑色のレーザダイオード２１１Ｒ、２１１Ｂ、２１１Ｇおよび紫外レーザダイオード２１１ＵＶの駆動を制御する。また、レーザ光源制御部１４は、フォトダイオード２３が検出したレーザ光のエネルギの強さに基づいて、レーザ光源部２０の状態を判断し、レーザダイオード２１１の駆動電流値を決定してレーザドライバ２２を制御するＡＰＣ（Automatic Power Control）処理を行う。

また、レーザ光源制御部１４は、スキャナ制御部１５と同期して動作する。より具体的には、例えば、レーザ光源制御部１４は、水平方向の同期を図る水平同期信号と、垂直方向の同期を図る垂直同期信号をスキャナ制御部１５と共有し、これらの信号に基づいて各レーザの出力を決定する。このように、レーザ光源制御部１４とスキャナ制御部１５とが同期して動作することにより、ディスプレイ装置１は、照射画像データを構成する各画素の色および出力を制御する。ディスプレイ装置１は、これにより所望の画像を生成することができる。

また、レーザ光源制御部１４は、波長選択部１４１を有している。波長選択部１４１は、被照射面における第１領域および第２領域の分布に関する情報である領域分布情報に基づいて、第１領域には、第１領域に対応している可視光を第１波長光として選択し、第２領域には第２領域に対応している紫外光を第２波長光として選択する機能を有している。

波長選択部１４１は、例えば、ディスプレイ装置１が照射する画像の画素に対応する照射位置ごとに、可視光または紫外光の出力を設定する処理を行う。レーザ光源制御部１４は、メモリ４０に格納されている領域分布情報と、水平同期信号および垂直同期信号に基づいて波長選択部１４１が設定したレーザ光を出力させることにより、可視光か紫外光かの出力を切り換える。これにより、ディスプレイ装置１は、第１領域に含まれる画素を照射する場合には可視光レーザを駆動させ、第２領域に含まれる画素を照射する場合には紫外光レーザを駆動させる。このように、予め設定されている領域分布情報に基づいてレーザ光を切り換えることにより、効率良く波長の切換動作を行うことができる。

スキャナ制御部１５は、スキャナ駆動信号をスキャナドライバ３２に出力してスキャナ３１によるレーザ光の走査を制御する。スキャナ制御部１５は、上述の水平同期信号および垂直同期信号に応じてスキャナ部３０の動作を制御する。また、スキャナ制御部１５は、スキャナ３１の走査角を検出する走査角検出部（図示せず）の検出信号を監視して、スキャナ３１の走査角、波形の生成、揺動周波数の制御等を行う。

レーザ光源部２０は、主な構成として、レーザ光を出力するレーザモジュール２１、レーザモジュール２１が有するレーザダイオードを駆動するレーザドライバ２２、出力されるレーザ光の光量を測定するフォトダイオード２３、そして被照射領域で反射されスキャナ部３０を経て受ける光のエネルギの強さを検出する光検出部２４を有する。

図６を参照しながらレーザ光源部２０の詳細について説明する。図６は、実施の形態１にかかるディスプレイ装置のレーザ光源部の構成図である。レーザモジュール２１は、図に示すように、赤色レーザダイオード２１１Ｒ、緑色レーザダイオード２１１Ｇ、青色レーザダイオード２１１Ｂ、紫外レーザダイオード２１１ＵＶ、各レーザダイオード２１１Ｒ、２１１Ｂ、２１１Ｇ、２１１ＵＶにそれぞれ対応するダイクロイックミラー２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂ、２１２ＵＶを有する。レーザダイオード２１１から出力された各色のレーザ光は、ダイクロイックミラー２１２によって合波されてスキャナ部３０に出力される。

ダイクロイックミラー２１２Ｒは、赤色レーザダイオード２１１Ｒから出力される赤色の波長の光をほぼ１００％反射する特性を有する。ダイクロイックミラー２１２Ｇは、赤色レーザダイオード２１１Ｒから出力される赤色の波長の光をほぼ１００％透過させるとともに、緑色レーザダイオード２１１Ｇから出力される緑色の波長の光をほぼ１００％反射する特性を有する。ダイクロイックミラー２１２Ｂは、その特性例として、赤色レーザダイオード２１１Ｒから出力される赤色の波長の光および緑色レーザダイオード２１１Ｇから出力される緑色の波長の光をほぼ１００％透過させる特性を有する。さらにダイクロイックミラー２１２Ｂは、その特性例として、青色レーザダイオード２１１Ｂから出力される青色の波長の光をほぼ１００％反射する特性を有する。ダイクロイックミラー２１２ＵＶは、赤色の波長の光、緑色の波長の光および青色の波長の光を約９８％反射するとともに、紫外レーザダイオード２１１ＵＶから出力される紫外光を約９８％透過させ、約２％反射させる特性を有する。

このようなダイクロイックミラー２１２の構成により、レーザダイオード２１１から出力された可視光および紫外光（赤色の波長のレーザ光、緑色の波長のレーザ光、青色の波長のレーザ光および紫外光）の約９８％はスキャナ部３０に入射され、これらのレーザ光の約２％は、フォトダイオード２３に入射される。レーザドライバ２２は、制御部１０からのレーザ駆動信号に基づいてレーザダイオード２１１を駆動する。フォトダイオード２３は入射したレーザ光の光量を測定し、測定結果を制御部１０に出力する。なお、レーザダイオード２１１およびダイクロイックミラー２１２の配置は図に示したものに限らず、スキャナ部３０およびフォトダイオード２３に同様の出力がなされれば良い。

また、レーザ光源部２０は、上記構成に加えて、ビームスプリッタ２１３、１／４波長板２１４および光検出部２４を有する。ビームスプリッタ２１３は、スキャナ部３０から受ける光のうち、予め設定された波長の光を反射する。ビームスプリッタ２１３は、例えば偏光依存性を有し、ダイクロイックミラー２１２ＵＶ側から入射したレーザ光をほぼ１００％透過するとともに、外部から反射して戻ってきた光の直交偏光成分を光検出部２４に供給する。１／４波長板２１４は、レーザ光源部２０から射出されたレーザ光を往復で概ね直交させるために用いており、往路の反射を抑制し、戻り光を効率よく光検出部２４に導くために設けられている。

光検出部２４は、スキャナ部３０、１／４波長板２１４およびビームスプリッタ２１３を介して受ける光を電気信号に変換する光電変換素子を含むフォトディテクタである。光検出部２４は、予め設定された波長の光を受けた場合に、その光のエネルギの強さに応じた電流を生成する。光検出部２４は、生成した電流の電流値に応じた信号を、制御部１０に供給する。これにより光検出部２４は、領域設定方法を実行する場合に参照光を検出する。

例えば、光検出部２４は、ウィンドシールド越しに発光する参照光の強さを検出する。光検出部２４がウィンドシールド越しに発光する参照光を検出する場合、光検出部２４が生成した信号を受け取った領域判断部１３は、この信号の値と、この信号を検出した時のスキャナミラーの走査位置とから、この走査位置が第１領域か第２領域かを判断する。

また、光検出部２４は、Ａピラー等の自動車の内装に所定の可視光が当たることにより発する反射光の光の強さを検出してもよい。その場合、領域判断部１３は、光検出部２４から供給される信号に応じて、検出した位置が第１領域であることを判定する。

光検出部２４は、ウィンドシールドに設けられた自発光中間膜９０４ＩＭが発する蛍光の光の強さを検出する機能を有してもよい。その場合、領域判断部１３は、光検出部２４から供給される信号に応じて、検出した位置が第２領域であることを判定する。

図５に戻り説明を続ける。スキャナ部３０は、レーザ光源部２０から入射されたレーザ光を被照射領域に照射する。スキャナ部３０は、主な構成として、レーザ光源部２０から出力されたレーザ光を反射してレーザ光の照射位置を走査する走査ミラー部であるスキャナ３１、スキャナ３１を駆動するスキャナドライバ３２、スキャナ３１の走査角を検出する走査角検出部（図示せず）等を有する。スキャナ３１は、レーザ光を反射して走査するスキャナミラーとして、垂直方向に走査する垂直ミラー３１１、レーザ光を反射して水平方向に走査する水平ミラー３１２等を有する。垂直ミラー３１１および水平ミラー３１２は、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical system)ミラー等により構成される。

スキャナドライバ３２は、スキャナ制御部１５からのスキャナ駆動信号に基づき、スキャナ３１を駆動する。スキャナ３１を垂直ミラー３１１および水平ミラー３１２で構成する場合に、一般的には、垂直ミラー３１１はスキャナドライバ３２によって制御される走査角および揺動周波数で動作し、水平ミラー３１２は揺動周波数が高いために共振による走査角および揺動周波数で動作する。なお、水平ミラー３１２は垂直ミラー３１１と同様にスキャナドライバ３２によって制御される走査角および揺動周波数で動作するようにしても良い。

メモリ４０は例えばＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、フラッシュメモリまたはＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）等の書き換え可能な不揮発性の記憶装置である。メモリ４０は、制御部１０に接続しており、制御部１０の指示により、任意のデータを記憶し、あるいはメモリ４０内に記憶している任意のデータを制御部１０に提供する。またメモリ４０は、書き換え可能な情報として領域分布情報を記憶している。

領域分布情報は、ディスプレイ装置１が操作する照射位置ごとに、その照射位置が第１領域か第２領域かを示した情報である。換言すると、領域分布情報は被照射領域を、第１領域と第２領域とに画定した情報である。レーザ光源制御部１４は、この領域分布情報を参照しながら、第１領域に対しては可視光レーザを照射し、第２領域に対しては紫外光レーザを照射することをレーザ光源部２０に指示する。

領域判断処理受付部５０は、ディスプレイ装置が領域判断処理を開始するためのトリガ信号を生成する。本実施の形態において領域判断処理受付部５０は、スイッチ等により構成されている。ユーザがスイッチをオンにすると、領域判断処理受付部５０はトリガ信号を生成し、生成したトリガ信号を制御部１０に供給する。トリガ信号を受け取った制御部１０は領域判断処理を開始する。なお、領域判断処理受付部５０は、トリガ信号を生成するものであれば、センサであってもよい。例えば、領域判断処理受付部５０が参照光を検出する光センサの場合、ディスプレイ装置１は、参照光の検出をトリガ信号として領域判断処理を開始することができる。あるいは、領域判断処理受付部５０は、通信インタフェースであってもよい。その場合、領域判断処理受付部５０は、通信インタフェースを介してトリガ信号を受信し、受信したトリガ信号を制御部１０に供給する。

次に、領域設定方法について説明する。領域設定方法は、自動車９００の車内に設置されたディスプレイ装置１が、自動車９００の内装など可視光を透過しない第１領域に対して可視光レーザを照射し、自動車９００のガラスなどで自発光中間膜を有する第２領域に対して紫外光レーザを照射するために、第１領域と第２領域とを画定させる方法である。

領域設定方法は、図７に示すように、自動車９００の周囲に参照部材７００が設置された状態で実施される。図７は、領域設定方法における参照光源と自動車の配置の例を示した図である。図７に示す参照部材７００は、天板７１０、前板７２０、左側板７３０および右側板７４０を主な構成として有しており、各構成により箱型に形成されている。参照部材７００は、ディスプレイ装置１の走査範囲において、第２領域を構成するサイドウィンドウ９０２、ウィンドシールド９０４およびサイドウィンドウ９０６を参照部材が覆うことができれば、その形状は任意である。また、参照部材７００には、参照部材７００に参照光を照射可能な位置に参照光源７１１が設けられている。参照光源７１１の設置位置は、参照部材７００に参照光を照射可能な位置であれば任意である。

領域設定方法を実行する対象となるディスプレイ装置１は、自動車９００に設置されている。自動車９００に設置されたディスプレイ装置１の態様については既に説明したため、ここでは説明を省略する。

図８を参照しながら領域設定方法における具体例を説明する。図８は、領域設定方法のフローチャートである。

先ず、ユーザは、天板７１０の内面に設置された照明を点灯し、参照光源から参照光を発光させる（ステップＳ１）。図７に示すように、天板７１０の内面には参照光源７１１が設けられている。参照光源７１１は、予め設定された波長の光（例えば色温度６０００ケルビン付近の白色光）を広い照射角度で照射するように構成されたライトである。参照光源７１１は、前板７２０の内面７２０Ｓと、左側板７３０の内面７３０Ｓと、右側板７４０の内面７４０Ｓとをそれぞれ照らすように構成されている。参照部材７００の内面は、高い反射率かつ少ないムラで参照光を反射するようにマット調の白色塗装が施されている。参照光の発光は、スキャナミラーが領域設定を行う範囲を少なくとも１回走査できる期間発光されていればよく、所謂フラッシュ発光などの発光が行われる。

図９は、領域設定方法における被照射領域の例を示した図である。参照部材７００が設置された状態において、自動車９００内部から被照射領域Ｆ９１および被照射領域Ｆ９２を観察した場合、ガラス越しに参照光に照らされた参照部材７００の内面を視認することができる。

参照部材７００の内面は、高い輝度の白色光を発している。一方、自動車９００の室内は照明を消灯した状態である。すなわち、自動車９００の室内から被照射領域Ｆ９１およびＦ９２を観察すると、図に示したハッチングの領域であるガラス部分と自動車９００の内装部分とが明確に区別できる状態である。

図８に戻る。次に、ユーザが、領域判断処理の開始をディスプレイ装置１に指示すると、（ステップＳ２）。ディスプレイ装置１は、領域判断処理を実行する（ステップＳ３）。領域判断処理により、ディスプレイ装置１は、可視光レーザを照射する第１領域と、紫外光レーザを照射する第２領域とを設定する。

図１０を参照しながら、領域判断処理の詳細について説明する。図１０は、ディスプレイ装置が実行する領域判断処理のフローチャートである。図１０のフローチャートは、ディスプレイ装置１が有する制御部１０の処理を示している。

領域判断処理を開始すると、まず制御部１０は、スキャナミラーの走査を開始する(ステップＳ１０)。より具体的には、スキャナ制御部１５は、光検出部２４が予め設定された走査位置の光を検出できるようにスキャナミラー（垂直ミラー３１１および水平ミラー３１２）の角度を制御する。

次に、スキャナ制御部１５は、水平方向の座標Ｈｎを１～Ｈｍａｘまでインクリメントさせるとともに、垂直方向の座標Ｖｍを１～Ｖｍａｘまでインクリメントさせる。これにより、スキャナミラーは、被照射領域を順次走査する。上述の動作を行うに際して、スキャナ制御部１５は、垂直ミラー３１１の座標Ｖｍを１に設定する（ステップＳ１１）。また、スキャナ制御部１５は、水平ミラー３１２の座標Ｈｎを１に設定する（ステップＳ１２）。

次に、制御部１０が有する領域判断部１３は、水平方向の座標Ｈｎ＝１、垂直方向の座標Ｖｍ＝１を走査位置とした場合に光検出部２４が受ける光を検出し、光のエネルギの強さに相当する電流値Ａｂが閾値Ａｔｈを超えたか否かを判断する（ステップＳ１３）。電流値Ａｂが閾値Ａｔｈを超えたこと検出した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、領域判断部１３は、走査位置を第２領域であると判定する（ステップＳ１４）。一方、電流値Ａｂが閾値Ａｔｈを超えたこと検出しない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、領域判断部１３は、走査位置を第１領域であると判定する（ステップＳ１５）。領域判断部１３は、ステップＳ１４またはステップＳ１５において判定した情報をレジストリに一時的に記憶する（ステップＳ１６）。

次に、スキャナ制御部１５は、レーザ光の水平方向の座標をインクリメントする（ステップＳ１７）。制御部１０は、ステップＳ１２～ステップＳ１７の処理を、Ｈｎ＞Ｈｍａｘとなるまで繰り返す。

次に、スキャナ制御部１５は、レーザ光の垂直方向の座標をインクリメントする（ステップＳ１８）。制御部１０は、ステップＳ１１～ステップＳ１８の処理を、Ｖｍ＞Ｖｍａｘとなるまで繰り返す。

次に、制御部１０はスキャナミラーの走査を停止させ（ステップＳ１９）、レジストリに一時的に記憶していた領域分布情報をメモリ４０に書き込み（ステップＳ２０）、処理を終了させる。

以上、実施の形態１にかかる領域判断処理の一例を説明したが、領域判断処理はこれに限られない。例えば、領域判断処理は、被照射領域全体を複数回走査し、対応する走査位置において光検出部２４が生成した値の統計値を算出し、算出した統計値によって第１領域か第２領域かを判断してもよい。また、領域判断処理は、スキャナミラーを走査する処理において水平方向と垂直方向の処理順序を入れ替えたり、インターレース方式にしたりするといった当業者にとって自明の変更が可能である。

図１１を参照しながらディスプレイ装置１がスキャナミラーを走査する状態について説明する。図１１は、ディスプレイ装置のスキャナミラーの走査イメージを示す図である。図に示した被照射領域Ｆ９２は、図３においてディスプレイ装置１Ｂが照射する領域を理解容易にするために矩形にして示したものである。被照射領域Ｆ９２は左上を原点として、水平方向がＨ方向、垂直方向がＶ方向である。図に示すように、被照射領域Ｆ９２の左上が座標（１，１）であり、右上が座標（Ｈｍａｘ，１）である。また、被照射領域Ｆ９２の左下が座標（１，Ｖｍａｘ）であり、右下が座標（Ｈｍａｘ，Ｖｍａｘ）である。ディスプレイ装置１Ｂは、被照射領域Ｆ９２を左上の座標（１，１）から右下の座標（Ｈｍａｘ，Ｖｍａｘ）に順に走査しながらスキャナミラーを走査する。

次に図１２を参照しながら光検出部２４が検出する光の強さについて説明する。図１３は、光検出部が検出した光と閾値との関係の例を示すグラフである。図に示したグラフは、図１１に示した被照射領域Ｆ９２においてスキャナミラーを走査した場合の例である。グラフの横軸は時刻を示しており、グラフの縦軸は電流値を示している。ディスプレイ装置１は時刻ｔ０から座標（１，１）を起点としてスキャナミラーの走査を開始し、時刻ｔ２に座標（Ｈｍａｘ，１）に達する。そしてディスプレイ装置１は、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて、座標（１，２）から座標（Ｈｍａｘ，２）まで走査し、それ以降も同様に走査を繰り返す。

グラフに示した折れ線Ｌ１１は、光検出部２４が検出した光の強さを示している。折れ線Ｌ１１を横切るように示されている直線は閾値Ａｔｈを示している。領域判断部１３は、光検出部２４が検出した光の電流値が閾値Ａｔｈを超えている場合に、その超えている時刻に対応した走査位置は第２領域であると判定する。

例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間に折れ線Ｌ１１は閾値Ａｔｈを超えている。すなわち、時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間にスキャナミラーが走査した走査位置に相当する被照射領域は、第２領域となる。したがって、領域判断部１３は、参照光を検出した走査位置を第２領域であると判定する。また、領域判断部１３は、参照光を検出しない走査位置を第１領域であると判定する。このようにして、領域判断部１３は、第１領域および第２領域を画定する。

次に、図１３を参照しながら領域分布情報の例について説明する。図１３は、領域判断処理により生成された領域分布情報の例を示す図である。図に示した被照射領域Ｆ９２は、領域分布情報が重畳されている。図に示した複数の矩形はそれぞれが照射位置の座標を模式的に示したものである。図１３の説明においては、説明を容易にするために分解能の低い領域情報を図示しているが、実際には１画素単位の高い分解能の領域情報が得られるため、例えば図１３のような階段状の境界線は視認されず、十分滑らかになることは言うまでもない。図においてグレーの矩形は第２領域であることを示しており、白の矩形は第２領域と判定されなかった領域であることを示している。本実施の形態において、ディスプレイ装置１の制御部１０は、第２領域と判定されなかった領域は、第１領域であると判定する。したがって、ディスプレイ装置１は、このように走査位置ごとに第１領域または第２領域を判断し、判定結果により生成した領域分布情報をメモリ４０に格納する。

以上、実施の形態１について説明したが、実施の形態１は上述の構成に限られない。例えば、参照部材７００の照明および内面の態様は、光検出部２４がガラス越しに到来する光を識別できれば、白色に限られない。また、参照部材７００は前板７２０、左側板７３０および右側板７４０がそれぞれＬＥＤ（Light Emitting Diode）ないし有機ＥＬ（Electro-luminescence）等を利用した発光装置を有していてもよい。また、図７に示した照明を点灯するステップと、領域判断処理を開始させるステップは、１つの操作により実行されてもよい。

また、上述の天板７１０の内面に設置された照明を点灯するステップは、参照光源７１１に代えて、自然光（太陽光）であってもよい。その場合、参照光源から参照光を発光させる参照光発光ステップとは、参照光源を参照部材として解釈できる。すなわち、参照部材に自然光を当てることにより、参照部材は自然光を反射して、反射した光が参照光となる。

以上説明した実施の形態１によれば、可視光を透過する領域と可視光を反射する領域とを精度よく画定する領域設定方法等を提供することができる。

＜実施の形態２＞
次に実施の形態２について説明する。実施の形態２にかかる領域設定方法は、参照光源を自動車９００の室内に設置する点において、実施の形態１と異なる。また、実施の形態２にかかる領域設定方法は、参照部材の態様が実施の形態１と異なる。

図１４は、実施の形態２にかかる領域設定方法における参照部材および自動車を示す図である。図に示すように、自動車９００の天井にはディスプレイ装置１が設置されている。また、ディスプレイ装置１の下方には、参照光源６００が設置されている。参照光源６００は、領域設定時に取り付けられる光源である。

参照光源６００は、予め設定された波長の可視光である参照光を発する照明装置である。参照光源６００は、被照射領域Ｆ９１およびＦ９２に対して参照光を照射するように設定されている。参照光源６００が参照光を発することにより、自動車９００の内装は反射光を発する。

また図に示す参照部材７００の内面７２０Ｓ、７３０Ｓおよび７４０Ｓは、参照光に対する反射率が低くなるように設定されている。例えば、内面７２０Ｓ、７３０Ｓおよび７４０Ｓは、参照光を吸収しやすいマット調の黒色塗装が施されている。

図１５を参照しながら、参照光源６００が参照光を点灯している状態について説明する。図１５は、実施の形態２にかかる領域設定方法における被照射領域の例を示した図である。参照光源６００が参照光を点灯した状態において、自動車９００内部から被照射領域Ｆ９１および被照射領域Ｆ９２を観察した場合、Ａピラー９０３、９０５およびダッシュボード等の内装部分は、参照光を反射している。一方、サイドウィンドウ９０２、ウィンドシールド９０４およびサイドウィンドウ９０６は、参照光を透過させる。また、自動車９００の前部を囲うように設置されている参照部材７００は、参照光に対する反射率が低い。そのため自動車９００の室内から被照射領域Ｆ９１およびＦ９２を観察すると、図に示した濃いグレーの領域であるガラス部分と自動車９００の内装部分とが明確に区別できる状態である。

次に、実施の形態２において光検出部２４が検出する参照光について説明する。図１６は、光検出部が検出した光と閾値との関係の例を示すグラフである。グラフに示した折れ線Ｌ１２は、光検出部２４が検出した光の強さを示している。光検出部２４が検出する光の波長は、参照光源６００が発する可視光領域における予め設定された波長の光である。折れ線Ｌ１２を横切るように示されている直線は閾値Ａｔｈを示している。領域判断部１３は、光検出部２４が検出した光の電流値が閾値Ａｔｈを超えている場合に、その超えている時刻に対応した走査位置は第１領域であると判定する。

例えば、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間に折れ線Ｌ１２は閾値Ａｔｈを超えている。すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間にスキャナミラーが走査した走査位置に相当する被照射領域は、第１領域となる。したがって、領域判断部１３は、参照光を検出した走査位置を第１領域であると判定する。また、領域判断部１３は、参照光を検出しない走査位置を第２領域であると判定する。このようにして、領域判断部１３は、第１領域および第２領域を画定する。

以上、実施の形態２にについて説明したが、実施の形態２にかかる領域設定方法は上述の構成に限られない。例えば、参照部材７００は、自動車９００全体を囲む部屋であってもよい。あるいは、参照部材７００は、自動車９００のウィンドシールドおよびサイドウィンドウを覆う布状の部材でもよい。

また、自動車９００の室内に設置する参照光源６００は、可視光を発する照明に代えて、紫外光を発するものを採用してもよい。その場合、光検出部２４は、自発光中間膜９０４ＩＭが発する蛍光を検出する。したがってこの場合の光検出部２４が生成する信号は図１３において説明したものと同様に、第２領域に対応する走査位置において、閾値Ａｔｈを超えるものとなる。

以上説明した実施の形態２によれば、可視光を透過する領域と可視光を反射する領域とを精度よく画定する領域設定方法等を提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述のディスプレイ装置は、自動車に限らず、電車、航空機、船舶等の移動体に適用することが可能である。また、上述のディスプレイ装置に利用されている表示技術は、上述の移動体に限らず、住宅や屋外においても適用することが可能である。

１ ディスプレイ装置
１０ 制御部
１１ 画像データ取得部
１２ 画像処理部
１３ 領域判断部
１４ レーザ光源制御部
１５ スキャナ制御部
２０ レーザ光源部
２１ レーザモジュール
２２ レーザドライバ
２３ フォトダイオード
２４ 光検出部
３０ スキャナ部
３１ スキャナ
３２ スキャナドライバ
４０ メモリ
５０ 領域判断処理受付部
１４１ 波長選択部
２１１ レーザダイオード
２１２ ダイクロイックミラー
２１３ ビームスプリッタ
３１１ 垂直ミラー
３１２ 水平ミラー
６００、７１１ 参照光源
７００ 参照部材
７１０ 天板
７２０ 前板
７３０ 左側板
７４０ 右側板
７６０ 開放部
７７０ 操作パネル
８０１ 自転車
８０２ 歩行者
８０３ 他の自動車
９００ 自動車
９０１ カメラ
９０２、９０６ サイドウィンドウ
９０３、９０５ Ａピラー
９０４ ウィンドシールド
９０４Ａ 発光材料
９０４ＩＭ 自発光中間膜
Ｆ９１ 被照射領域
Ｆ９２ 被照射領域

Claims (7)

1. 可視光レーザを受けることにより反射光を発する第１領域と、可視光を透過するとともに紫外光レーザを受けることにより予め設定された波長の蛍光を発する第２領域と、を有する被照射面に画像光を照射するディスプレイ装置の前記第１領域および前記第２領域を画定する領域設定方法であって、
   前記ディスプレイ装置に対して予め設定された波長の光である参照光を発する参照光源から前記参照光を発光させる参照光発光ステップと、
   前記ディスプレイ装置に備えられ、前記被照射面を順次走査した位置である走査位置において光を検出する光検出部に前記被照射面を走査させて前記参照光に基づく光を検出させ、検出した光の前記走査位置と光の強度とに基づいて、前記第１領域および前記第２領域を画定する領域判断ステップと
   を備える領域設定方法。
2. 前記参照光発光ステップは、前記被照射面越しに前記ディスプレイ装置に対して前記参照光を発光し、
   前記領域判断ステップは、前記被照射面を透過した前記参照光を検出した前記走査位置を前記第２領域であると判定することにより、前記第１領域および前記第２領域を画定する、
   請求項１に記載の領域設定方法。
3. 前記参照光発光ステップは、前記ディスプレイ装置側から前記被照射面に前記参照光を発光し、 前記領域判断ステップは、前記被照射面に反射した前記参照光を検出した前記走査位置を前記第１領域であると判定することにより、前記第１領域および前記第２領域を画定する
   請求項１に記載の領域設定方法。
4. 前記参照光発光ステップは、前記ディスプレイ装置側から前記被照射面に前記第２領域が前記蛍光を発するための前記参照光源を発光し、
   前記領域判断ステップは、前記被照射面における前記蛍光を検出した前記走査位置を前記第２領域であると判定することにより、前記第１領域および前記第２領域を画定する、
   請求項１に記載の領域設定方法。
5. 前記領域判断ステップは、移動体の室内に設けられた前記ディスプレイ装置における前記光検出部の検出結果に基づいて前記第１領域および前記第２領域を画定する、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の領域設定方法。
6. 可視光レーザを受けることにより反射光を発する第１領域と、可視光を透過するとともに紫外光レーザを受けることにより予め設定された波長の蛍光を発する第２領域と、を有する被照射面に画像光を照射するディスプレイ装置であって、
   前記第１領域および前記第２領域の設定をする領域判断処理の開始を受け付ける領域判断処理受付部と、
   前記領域判断処理の開始を受け付けると、前記被照射面を順次走査して走査位置における光を参照光として検出する光検出部と、
   前記参照光に応じて前記走査位置が前記第１領域か前記第２領域かを判断する領域判断部と、を備える
   ディスプレイ装置。
7. 前記被照射面の照射位置に前記可視光レーザおよび紫外光レーザのうち、選択されたレーザ光を照射するレーザ光源部と、
   前記領域判断部が前記第１領域と判定した前記照射位置に対しては前記可視光レーザを照射し、前記領域判断部が前記第２領域と判定した前記照射位置に対しては前記紫外光レーザを照射することを前記レーザ光源部に指示するレーザ光源制御部と、をさらに備える、
   請求項６に記載のディスプレイ装置。

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