(57)【要約】【課題】眩惑の光とフロントガラス等の透明物体が受ける影響の両方を再現性が高く表示される表示装置を提供する。【解決手段】光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能で前景画像が表示されるスクリーン２１と、透過状態と散乱状態との切り替え制御を行うスクリーン制御装置３１と、予め設定された条件に基づいて、眩惑光画像を散乱状態以外にスクリーン２１に投影させる映像制御装置５１と、スクリーン２１を通して観察者が背景画像を視認可能な位置に配置された液晶ディスプレイ４１と、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能でプロジェクタにより前景画像が表示されるスクリーンと、
前記透過状態と前記散乱状態との切り替え制御を行うスクリーン制御部と、
予め設定された条件に基づいて、眩惑光画像を前記散乱状態以外に前記スクリーンに投影させるようにプロジェクタを制御するプロジェクタ制御部と、
前記スクリーンを通して観察者が背景画像を視認可能な位置に配置された背景画像表示部と、
を有していることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記予め設定された条件は、前記背景画像に基づいて設定されることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項３】
プロジェクタ制御部は、前記眩惑光画像を前記背景画像から生成することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記背景画像と前記眩惑光画像とは、同一のプロジェクタから投影されることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記背景画像表示部は、プロジェクタからの投影光を前記スクリーンに向かって反射する反射部を有していることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能でプロジェクタにより前記背景画像が表示されるスクリーンが前記観察者の視線方向に沿って複数配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記複数のスクリーンのうち、一つのスクリーンを前記背景画像が表示される前記背景画像表示部とすることを特徴とする請求項６のうちいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項８】
光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能でプロジェクタにより前景画像が表示されるスクリーンと、
前記スクリーンを通して観察者が背景画像を視認可能な位置に配置された背景画像表示部と、
を有した表示装置の表示方法であって、
前記透過状態と前記散乱状態との切り替え制御を行うスクリーン制御工程と、
予め設定された条件に基づいて、眩惑光画像を前記散乱状態以外に前記スクリーンに投影させるようにプロジェクタを制御するプロジェクタ制御工程と、
を含んでいることを特徴とする表示装置の表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像をスクリーン等に表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車や航空機等の乗物の運転や操縦等を訓練するためにドライブシミュレータやフライトシミュレータ等が利用されている。このようなシミュレータは、運転席や操縦席等から見える景色等を映すためのモニタ等を備え、当該モニタを訓練対象者が視認しながら、運転等の操作を行う。
【０００３】
ここで、運転席等の前方、訓練者の視線上には必ずフロントガラスや風防などの透明物体が存在し、気象による影響を模擬する場合、この透明物体が受ける影響を模擬することが必要となる。
【０００４】
前記したような透明物体の影響を模擬するものとして、例えば特許文献１に記載の模擬視界発生表示装置が提案されている。特許文献１には、訓練者の前方に透過型スクリーンを設け、透過型スクリーンに雨や雪等の視野障害映像をプロジェクタから投影することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１４６４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたような模擬視界発生表示装置は、雨や雪以外に、対向車のライト等による眩惑も模擬できることが記載されている。特許文献１で用いられている透過型スクリーンは、視界障害映像に合わせて特定の透過率となるように制御が行われる。また、雨や雪等を訓練者が視認するためには、視野障害映像が表示される程度の透過率とする必要がある。しかしながら視野障害映像を表示するために透過率を低下させてしまうと眩惑による光が減衰してしまい十分な眩しさを表現できない。また、眩惑による光とスクリーンに映る雨水や雪等が同一のタイミングで照射されてしまうため、眩惑による光のみでなく雨水等本来眩しくないはずのものまで光の漏れによって眩惑され、実際の表現とは異なってしまう。従って、フロントガラスに雨が付着している状態で対向車のヘッドライトによる眩惑を再現するといった、視野障害映像と十分な光の眩惑との両方を表示するのは困難である。
【０００７】
つまり、特許文献１の場合は、眩惑の光（眩惑光）とフロントガラス等の透明物体が受ける影響の両方を表示させる際の再現性が低いという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、眩惑の光とフロントガラス等の透明物体が受ける影響の両方が高い再現性で表示される表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能でプロジェクタにより前景画像が表示されるスクリーンと、前記透過状態と前記散乱状態との切り替え制御を行うスクリーン制御部と、予め設定された条件に基づいて、眩惑光画像を前記散乱状態以外に前記スクリーンに投影させるようにプロジェクタを制御するプロジェクタ制御部と、前記スクリーンを通して観察者が背景画像を視認可能な位置に配置された背景画像表示部と、を有していることを特徴とする表示装置である。
【００１０】
また、請求項８に記載の発明は、光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能でプロジェクタにより前景画像が表示されるスクリーンと、前記スクリーンを通して観察者が背景画像を視認可能な位置に配置された背景画像表示部と、を有した表示装置の表示方法であって、前記透過状態と前記散乱状態との切り替え制御を行うスクリーン制御工程と、予め設定された条件に基づいて、眩惑光画像を前記散乱状態以外に前記スクリーンに投影させるようにプロジェクタを制御するプロジェクタ制御工程と、を含んでいることを特徴とする表示装置の表示方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施例にかかる表示装置の概略構成図である。
【図２】図１に示されたスクリーンの模式的な断面図である。
【図３】図１に示されたスクリーンの光学特性と同期して投射するプロジェクタの説明図である。
【図４】図１に示された表示装置の動作のタイミングチャートである。
【図５】図１に示された表示装置に表示される前景画像、眩惑光画像、背景画像の例を示した説明図である。
【図６】図５に示された各画像を表示した場合の観察者からの視認状態を示した説明図である。
【図７】図１に示されたスクリーン制御装置の動作のフローチャートである。
【図８】図１に示された映像制御装置の動作のフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施例にかかる表示装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の第３の実施例にかかる表示装置の概略構成図である。
【図１１】図１０に示された表示装置の動作のタイミングチャートである。
【図１２】本発明の他の実施例にかかるスクリーンの構成の模式的な正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態にかかる表示装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる表示装置は、光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能でプロジェクタにより前景画像が表示されるスクリーンと、透過状態と散乱状態との切り替え制御を行うスクリーン制御部と、予め設定された条件に基づいて、眩惑光画像を散乱状態以外にスクリーンに投影させるようにプロジェクタを制御するプロジェクタ制御部と、スクリーンを通して観察者が背景画像を視認可能な位置に配置された背景画像表示部と、を有している。このようにすることにより、スクリーンが透過状態のときに眩惑光画像を投影させ、散乱状態のときにフロントガラスを模した前景画像を表示させることが可能となる。そして、透過状態と散乱状態とを例えば１フレーム期間内で交互に切り替えることで、人間の目にはスクリーンからの光が平均（積分）化されて見え、双方とも高い視認性が得られる。従って、眩惑の光とフロントガラス等の透明物体が受ける影響の両方を高い再現性で表示される。
【００１３】
また、予め設定された条件は、背景画像に基づいて設定されてもよい。このようにすることにより、背景画像の状態、例えば晴天か雨天か、昼間か夜間か、或いは進行方向（直射日光が当たるか当たらないか）、といった背景画像から導き出せる外部状況に応じて眩惑光画像を投影することが可能となる。
【００１４】
また、プロジェクタ制御部は、眩惑光画像を背景画像から生成してもよい。このようにすることにより、眩惑光画像を予め用意する必要が無い。また、シミュレーションする環境が追加又は変更された場合でも容易に対応することができる。
【００１５】
また、背景画像と眩惑光画像とは、同一のプロジェクタから投影されてもよい。このようにすることにより、プロジェクタの設置台数を少なくすることができる。また、背景画像から眩惑光画像を生成して投影する場合にも構成が容易になる。
【００１６】
また、背景画像表示部は、プロジェクタからの投影光をスクリーンに向かって反射する反射部を有していてもよい。このようにすることにより、背景画像と前景画像及び眩惑光画像との光軸を合わせることができる。従って、訓練者等の観察者が違和感を覚えにくくすることができる。
【００１７】
また、光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能でプロジェクタにより背景画像が表示されるスクリーンが観察者の視線方向に沿って複数配置されていてもよい。このようにすることにより、フロントガラスと背景画像に限らず、降っている雨や雪等も別のスクリーンに表示できるので、立体的な表示をすることができる。
【００１８】
また、複数のスクリーンのうち、一つのスクリーンを背景画像が表示される背景画像表示部としてもよい。このようにすることにより、背景画像と前景画像及び眩惑光画像との光軸を合わせることができる。従って、訓練者等の観察者が違和感を覚えにくくすることができる。
【００１９】
また、本発明の一実施形態にかかる表示装置の表示方法は、スクリーン制御工程で透過状態と散乱状態との切り替え制御を行い、プロジェクタ制御工程で予め設定された条件に基づいて、眩惑光画像を前記散乱状態以外に前記スクリーンに投影させるようにプロジェクタを制御する。このようにすることにより、スクリーンが透過状態のときに眩惑光画像を投影させ、散乱状態のときにフロントガラスを模した前景画像を表示させることが可能となる。そして、透過状態と散乱状態とを例えば１フレーム期間内で交互に切り替えることで、人間の目にはスクリーンからの光が平均（積分）化されて見え、双方とも高い視認性が得られる。従って、眩惑の光とフロントガラス等の透明物体が受ける影響の両方を高い再現性で表示される。
【実施例１】
【００２０】
本発明の第１の実施例にかかる表示制御装置を備える表示装置１を図１乃至図８を参照して説明する。表示装置１は図１に示すように、スクリーン２１と、スクリーン制御装置３１と、液晶ディスプレイ４１と、映像制御装置５１と、を備え、プロジェクタ１１が接続されている。
【００２１】
プロジェクタ１１は、走査周期中にスクリーン２１上で黒状態（投射光が出ない状態）を順次シフトさせる透過型あるいは反射型液晶ライトバルブなどを使用できるが、これ以外の素子を用いてもよい。また、プロジェクタ１１は、映像の走査周期においてラスター走査し、スクリーン２１の表示面に映像光（画像光）を点順次で投射するものでもよい。つまり、映像光が所定の周期で間欠的に投射される。このプロジェクタ１１では、強度変調された光ビームの照射方向を可動ミラーで反射して振るような、例えばレーザプロジェクタなどを用いることができる。このプロジェクタ１１は、映像光の照射位置がスクリーン２１上の一方向に順次走査されているものと同様に考えることができる。
【００２２】
プロジェクタ１１は、スクリーン２１へ映像情報（画像情報）により変調された映像光を投射できるものであればよい。なお、映像情報は、プロジェクタ１１に入力される映像信号から得られる。映像信号には、たとえば、ＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）方式、ＰＡＬ（Phase Alternation by Line）方式のようなアナログ方式の映像信号、ＭＰＥＧ−ＴＳ（Moving Picture Experts Group − Transport Stream）フォーマット、ＨＤＶ（High-Definition Video）フォーマットのようなデジタルフォーマットの映像信号がある。プロジェクタ１１には、動画の映像信号だけでなく、たとえばＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）のような静止画の映像信号が入力されてもよい。この場合、プロジェクタ１１は、静止画を表示するための同じ映像光で、スクリーン２１を繰り返し走査すればよい。
【００２３】
スクリーン２１は、電圧の印加により光学状態を変化できるものであればよい。スクリーン２１の光学状態は、散乱する状態が映像状態であり、それよりも入射光の散乱が小さく且つ平行光線透過率が高い透明な透過状態が非映像状態である。即ち、光に対し透過状態と散乱状態とを切り替え可能となっている。
【００２４】
スクリーン２１は、例えば、液晶材料を用い、散乱状態と入射光の散乱が小さい透明な透過状態を変化させる調光スクリーンなどでよい。調光スクリーンには、例えば、高分子分散液晶などの液晶素子を用いたもの、透明セル内の白色粉体を移動させることで散乱状態と入射光の散乱が小さい透明な透過状態を制御する素子などを用いたものなどがある。
【００２５】
図２に、光学状態を制御可能なスクリーン２１の模式的な断面図を示す。図２に示したスクリーン２１は、一対の透明なガラス板２３、２４の間に液晶を含む複合材料等を挟み込んだ光学層２５を有する。一方のガラス板２４の光学層２５側には、全面に対向電極２６が形成される。他方のガラス板２３の光学層２５側には、全面に制御電極２７が配置される。なお、電極２６、２７と光学層２５との間に、絶縁体からなる中間層を形成してもよい。
【００２６】
また、対向電極２６及び制御電極２７は、たとえばＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）により、透明電極として形成される。光学層２５は、制御電極２７と対向電極２６との間に配置される。
【００２７】
スクリーン２１は、第１の電極としての対向電極２６と第２の電極としての制御電極２７との間に電位差を生じるように電圧が印加される。光学層２５内の光学状態は、対向電極２６と制御電極２７の印加電圧により変化する。
【００２８】
スクリーン２１は、電位差を生じるように電圧が印加された際の状態によりリバースモードとノーマルモードに分類される。リバースモードで動作するスクリーン２１は、電圧を印加していない通常状態において、スクリーン２１が透明な透過状態となる。電圧を印加すると、印加電圧に応じた平行光線の散乱率の散乱状態となる。ノーマルモードで動作するスクリーンでは、電圧を印加していない通常状態において、スクリーンが散乱状態となる。電圧を印加すると、印加電圧に応じた平行光線透過率の透明な透過状態となる。そして、スクリーン２１の光学状態は、所定の散乱状態が映像状態に対応し、それよりも平行光線透過率が高い透明な透過状態が非映像状態に対応する。なお、本実施例では、リバースモードで説明するが、ノーマルモードでも適用できる。
【００２９】
スクリーン制御部としてのスクリーン制御装置３１は、映像（画像）が光として投射されるスクリーン２１を、投射された映像光を散乱する状態に制御し、投射されていない場合に透過状態に制御する。スクリーン制御装置３１は、図１に示したように、スクリーン２１と映像制御装置５１とに接続される。スクリーン制御装置３１は、プロジェクタ１１に表示させる映像に同期させて、スクリーン２１の光学状態、即ち、透過状態と前記散乱状態との切り替え制御を行う。スクリーン制御装置３１は、映像制御装置５１から垂直同期信号等の画像周期信号（同期信号）が入力され、その同期信号に基づいてスクリーン２１の光学状態を制御する。
【００３０】
背景画像表示部としての液晶ディスプレイ４１は、観察者から見てスクリーン２１を挟んで反対側、即ち、スクリーン２１を通して観察者が背景画像を視認可能な位置に設置されており、映像制御装置５１から供給される背景画像を表示する。なお、本実施例では、背景画像表示部として液晶ディスプレイ４１を用いるが、それに限らず、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の他の表示装置であってもよい。
【００３１】
プロジェクタ制御部としての映像制御装置５１は、外部から入力される背景画像を液晶ディスプレイ４１に出力するとともに、外部から入力される前景画像と眩惑光画像とを切り替えてプロジェクタ１１に出力する。映像制御装置５１は、背景画像又は前景画像、眩惑光画像に含まれる垂直同期信号等の画像同期信号をスクリーン制御装置３１に出力する。
【００３２】
次に、本実施例にかかる表示装置１において、スクリーン２１の光学特性と同期して投射するプロジェクタ１１の投射方式を、図３を参照して説明する。図３は、プロジェクタ１１がインターバルを空けて映像光を投射する方式の説明図である。この場合、スクリーン２１には、図３（Ｂ）に示すように、走査周期の一部において短期的に映像光が投射される。スクリーン２１は、図３（Ｃ）に示すように、該一部の期間において散乱状態とすればよい。
【００３３】
そして、該一部以外の期間において、スクリーン２１の透過状態にスクリーン２１の光学状態を制御すると、走査周期おいて、スクリーン２１に投影される映像の輝度低下を招くことなく、スクリーン２１のシースルー特性が得られる。定常的に映像光を投射する場合に比べ、同一輝度を得るには、１走査周期に対する散乱状態の時間程度のデューティ（図中ｄｕｔｙ：ａ）の概ね逆数倍の強さの投影光が必要となる。従って高いシースルー特性を得るには、強力なパルス発光の投射光出力が必要である。
【００３４】
このようにプロジェクタ１１とスクリーン２１とを制御することで、スクリーン２１は、その背面の物体（液晶ディスプレイ４１）を認識しうる透明さを有しつつ、常時散乱状態とした場合と同等の明るさで映像光を散乱して透過できる。つまり、背景物体（液晶ディスプレイ４１）を認識することが可能なシースルー性と、映像の高い視認性とを両立することが可能となる。
【００３５】
このプロジェクタ１１とスクリーン２１との同期制御のための切り替えタイミングの情報は、映像制御装置５１が出力する垂直同期信号等の画像周期信号に基づいて、スクリーン制御装置３１からスクリーン２１へ送出される。なお、映像制御装置５１とスクリーン制御装置３１とは一体であってもよいし別体であってもよい。別体の場合は、マイクロ波、赤外線などの電磁波を用いたワイヤレス通信可能とし、これらの同期を得るための情報を無線信号により授受してもよい。また、プロジェクタ１１と映像制御装置５１との間、スクリーン２１とスクリーン制御装置３１との間も同様にワイヤレス通信であってもよい。
【００３６】
次に、上述した構成の表示装置１の動作例を図４に示したタイミングチャートを参照して説明する。
【００３７】
まず、スクリーン制御装置３１は、図示しない垂直同期信号等に同期してスクリーン２１に対してスクリーン制御信号をＯＮにしてスクリーン２１を散乱状態にする。すると、スクリーン２１は、所定期間の過渡状態を経て散乱状態に切り替わる。映像制御装置５１では、垂直同期信号等からスクリーン２１が散乱状態に切り替わる期間経過後にスクリーン表示信号がＯＮとなるとともにスクリーン外表示信号がＯＦＦとなり、プロジェクタ１１に対して前景画像（スクリーン表示映像）を投影させるべく前景画像を出力する。
【００３８】
ここで、例えば表示装置１をドライブシミュレータに利用する場合は、スクリーン２１はフロントガラスを模擬する。従って、前景画像として表示されるのは、フロントガラスに付着する雨粒、雪、汚れ、砂塵等となる。あるいはワイパーやワイパーにより雨等が除去された状態を再現して表示してもよい。
【００３９】
なお、垂直同期信号等からスクリーン表示信号がＯＮになるまでの期間は、スクリーン２１の過渡状態の期間によって定める。過渡状態の期間は、スクリーン２１の光学層２５の特性や電極に印加する電圧等から予め算出したり、実験等からこと求めることができる。
【００４０】
次に、スクリーン表示信号がＯＮとなってから予め定めた所定期間経過後にスクリーン表示信号はＯＦＦとなるとともにスクリーン外表示信号がＯＮとなる。スクリーン外表示信号がＯＮとなると、映像制御装置５１は、プロジェクタ１１に対して眩惑光画像（光モレ映像）を投影させるべく眩惑光画像を出力する。スクリーン表示信号がＯＦＦになった後スクリーン制御装置３１は、スクリーン制御信号をＯＦＦにしてスクリーン２１を透過状態にする。すると、スクリーン２１は、所定期間の過渡状態を経て透過状態に切り替わる。即ち、映像制御装置５１（プロジェクタ制御部）は、スクリーン２１の透過状態又は散乱状態に同期してスクリーン２１に投影するようにプロジェクタ１１を制御する。
【００４１】
眩惑光画像とは、観察者を眩惑する強い光を模擬する画像である。例えば表示装置１をドライブシミュレータに利用する場合は、対向車のヘッドライト光や太陽光等となる。
【００４２】
スクリーン表示信号がＯＮとなる期間は、スクリーン２１が散乱状態となる期間内となるように予め定められている。即ち、スクリーン表示信号がＯＮとなる期間は、スクリーン制御信号がＯＮとなる期間内となるように予め定められている。
【００４３】
このように動作させることで、スクリーン２１には、散乱状態の期間に前景画像が表示され、散乱状態の期間以外は眩惑光画像が表示される。つまり、スクリーン２１が散乱状態以外の時はプロジェクタ１１から強い光を投射して眩惑光を模擬する（図４の期間Ｔ２）。従って、本実施例では、上述した背景物体を認識することが可能なシースルー性と、映像の高い視認性とを両立する特性を利用して、眩惑光とフロントガラス等に付着した雨粒等とをより鮮明に表示させている。
【００４４】
また、図４においてはスクリーン２１が過渡状態においても眩惑光画像が表示されているが、このようにすることにより、フロントガラス等への映り込みを表現することができる（図４の期間Ｔ１、Ｔ３）。
【００４５】
また、図４の記載から明らかなように、眩惑光画像は、主に散乱状態以外の状態（透過状態、過渡状態）に投影される画像である。
【００４６】
なお、図４の例では、眩惑光画像が必ず表示されていたが、例えば対向車が無い等、眩惑光が発生しないような状況の場合は眩惑光画像を表示させない。その場合は、スクリーン外表示信号はＯＦＦのままとなる。つまり、眩惑光画像は背景画像に基づいて表示されるか否かが設定される。即ち、眩惑光画像は、夜間で対向車がある、太陽が見える等の予め定めた条件に基づいて表示される。
【００４７】
以上の動作を１フレーム（１映像周期）毎に繰り返す。なお、液晶ディスプレイ４１は、常時表示されている。
【００４８】
図５及び図６に表示例を示す。スクリーン２１に表示される前景画像（スクリーン表示画像）を図５（ａ）、眩惑光画像（光モレ画像）を図５（ｂ）、液晶ディスプレイ４１に表示する背景画像を図５（ｃ）とする。これを図１に示した構成で、図３に示したタイミングチャートのように表示させると図６のように重なって表示される。そして、フロントガラスに付着した雨粒の前景画像と対向車のヘッドライト光の眩惑光画像ともに鮮明に表示される。
【００４９】
なお、図５及び図６に示した例は、模擬されるシーンとして雨のシーンであったが、それに限らない。例えば、霧のときの対向車のフォグランプ等が見えるシーンであってもよいし、或いは晴れの日に直射日光が差し込むシーンであってもよい。晴れの場合は、フロントガラスに汚れ等が付着しない場合は、前景画像は何も表示しないようにしてもよい。
【００５０】
また、スクリーン２１に前景画像を表示させることに加えて、スクリーン２１の透過率を調整することで、フロントガラスの曇りや、大雨、大量の砂塵等を表現してもよい。スクリーン２１の透過率は、例えば１フレーム期間の散乱状態の期間を長くすることで、透過率を低下させることができる。そして、その状態で眩惑光画像を表示することで、例えばフロントガラスが曇った状態や、大雨、大量の砂塵等の状態に対向車のヘッドライトの光を再現することができる。
【００５１】
上述した動作を図７及び図８のフローチャートに示す。図７のフローチャートは、スクリーン制御装置３１の動作を示している。まず、ステップＳ１１において、同期信号を検出したか否かを判断し、検出した場合（ＹＥＳの場合）はスクリーン制御信号をＯＮにする（ステップＳ１２）。同期信号を検出しない場合は検出するまでステップＳ１１を繰り返す。
【００５２】
次に、ステップＳ１３において、散乱状態とする期間が経過したか否かを判断し、経過した場合はスクリーン制御信号をＯＦＦにする（ステップＳ１４）。散乱状態とする期間が経過しない場合は経過するまでステップＳ１３を繰り返す。期間の計測はタイマ等を用いればよい。以上の図７のフローチャートは、透過状態と散乱状態との切り替え制御を行うスクリーン制御工程に相当する。
【００５３】
図８のフローチャートは、映像制御装置５１の動作を示している。まず、ステップＳ２１において、同期信号を検出したか否かを判断し、検出した場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ２２において過渡状態を経過したか否かを更に判断し、経過した場合はスクリーン表示信号をＯＮにするとともにスクリーン外表示信号をＯＦＦにする（ステップＳ２３）。同期信号を検出しない場合は検出するまでステップＳ２１を繰り返し、過渡状態を経過しない場合は経過するまでステップＳ２２を繰り返す。なお、図８のフローチャートでは過渡状態の経過を判断しているが、少なくともスクリーン２１が散乱状態となっている期間であれば前景画像の表示は可能であるので過渡状態の経過でなくてもよい。
【００５４】
次に、ステップＳ２４において、前景画像を表示する期間を経過したか否かを判断し、経過した場合はスクリーン表示信号をＯＦＦにするとともにスクリーン外表示信号をＯＮにする（ステップＳ２５）。前景画像を表示する期間を経過しない場合は経過するまでステップＳ２４を繰り返す。以上の図８のフローチャートは、予め設定された条件に基づいて、眩惑光画像を散乱状態以外の状態の前記スクリーンに投影させるプロジェクタ制御工程に相当する。
【００５５】
本実施例によれば、光に対して透過状態と散乱状態とを切り替え可能で前景画像が表示されるスクリーン２１と、透過状態と散乱状態との切り替え制御を行うスクリーン制御装置３１と、予め設定された条件に基づいて、眩惑光画像を散乱状態以外にスクリーン２１に投影させる映像制御装置５１と、スクリーン２１を通して観察者が背景画像を視認可能な位置に配置された液晶ディスプレイ４１と、を有している。このようにすることにより、スクリーン２１が透過状態のときに眩惑光画像を投影させ、散乱状態のときにフロントガラスを模した前景画像を表示させることが可能となる。そして、透過状態と散乱状態とを例えば１フレーム期間内で交互に切り替えることで、人間の目にはスクリーンからの光が平均（積分）化されて見え、双方の高い視認性が得られる。従って、眩惑の光とフロントガラス等の透明物体が受ける影響の両方が高い再現性で表示される。
【００５６】
また、眩惑光画像が表示される条件は、背景画像に基づいて予め設定されている。このようにすることにより、背景画像の状態、例えば対向車があるか否か、晴天か雨天か、昼間か夜間か、或いは進行方向（直射日光が当たるか当たらないか）、といった背景画像から導き出せる外部状況に応じて眩惑光画像を投影することが可能となる。
【００５７】
また、前景画像と眩惑光画像とは、同一のプロジェクタ１１から投影されている。このようにすることにより、同一のプロジェクタを時分割で使用することで２種類の画像を投影することができ、プロジェクタの設置台数を少なくすることができる。勿論前景画像と眩惑光画像とをそれぞれ別のプロジェクタから投影するようにしてもよい。
【００５８】
なお、前景画像と眩惑光画像とは、映像制御装置５１の外部からそれぞれ入力されてもよいし、映像制御装置５１内部に予め格納されていてもよい。勿論いずれか一方のみが格納されていてもよい。
【００５９】
また、眩惑光画像は、背景画像と同じ画像を投影してもよい。この場合、背景画像の輝度の高い部分がより強調されて見えるので、眩惑光のような効果を生み出すことができる。また、眩惑光画像は、表示領域の一部のみが明るくなるようなものに限らず、表示領域全体が明るくなるような表示となる画像（例えば全白）であってもよい。この場合、画面の一部ではなく全体を利用して眩惑を表現することができる。即ち、運転や操縦時において眩惑される現象を模擬できればよい。
【００６０】
さらに、眩惑光画像は、背景画像から生成してもよい。例えば、背景画像のうち高輝度の情報（ヘッドライトなど）だけを抽出して生成することができる。或いは、背景画像の輝度を上げた画像や、その画像の低輝度部分をカットした画像を眩惑光画像として生成してもよい。このようにすることにより、眩惑光画像を予め用意する必要が無い。また、シミュレーションする環境が追加又は変更された場合でも容易に対応することができる。
【実施例２】
【００６１】
次に、本発明の第２の実施例にかかる表示装置を図９を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００６２】
本実施例の表示装置１Ａは、プロジェクタ１１が観察者側に設置されている。また、液晶ディスプレイ４１が、ハーフミラーディスプレイ４１Ａに変更されている。スクリーン制御装置３１及び映像制御装置５１の動作は第１の実施例と同様である。
【００６３】
ハーフミラーディスプレイ４１Ａは、自身が表示する背景画像はそのまま透過するが、プロジェクタ１１から投影される前景画像や眩惑光画像はスクリーン２１に向かって反射するハーフミラー４１Ａ１が設けられているディスプレイ装置である。
【００６４】
本実施例の場合、プロジェクタ１１から投影された前景画像や眩惑光画像はハーフミラーディスプレイ４１Ａのハーフミラー４１Ａ１で反射され、スクリーン２１に表示される。従って、ハーフミラーディスプレイ４１Ａ自身が表示する背景画像と光軸を合わせることができる。
【００６５】
本実施例によれば、プロジェクタ１１が、観察者側に配置され、ハーフミラーディスプレイ４１Ａが、プロジェクタ１１からの投影光を反射するハーフミラー４１Ａ１を有していている。このようにすることにより、背景画像と前景画像及び眩惑光画像との光軸を合わせることができる。従って、訓練者等の観察者が違和感を覚えにくくすることができる。
【実施例３】
【００６６】
次に、本発明の第３の実施例にかかる表示装置を図１０及び図１１を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００６７】
本実施例にかかる表示装置１Ｂでは、図１０に示したように、第１スクリーン２１ａと、第２スクリーン２１ｂと、を観察者の視線方向に沿って配置している。そして、観察者から見てこれらのスクリーンを挟んで反対側に、第１スクリーン用の第１プロジェクタ１１ａと、第２スクリーン用の第２プロジェクタ１１ｂが設置されている。
【００６８】
本実施例では、第１スクリーン２１ａは、第１、第２の実施例のスクリーン２１と同様に、フロントガラス等の透明物体を模擬する。第２スクリーン２１ｂは、第１、第２の実施例の液晶ディスプレイ４１と同様に背景画像等を表示させる。即ち、第２スクリーン２１ｂは、観察者から見て第１スクリーン２１ａよりも奥に配置されている。
【００６９】
本実施例の表示装置１Ｂの動作例を図１１のタイミングチャートに示す。第１スクリーン２１ａについては基本的に第１の実施例と同様であるが、第２スクリーン２１ｂの表示期間が設けられるため、スクリーン外表示信号が短縮されている。
【００７０】
第２スクリーン２１ｂは、１フレーム期間において、第１スクリーン表示信号と第１スクリーン外表示信号がＯＦＦになる期間に、第２スクリーン表示信号と第２スクリーン表示信号とがＯＮになることで、第１スクリーン２１ａの表示期間と重ならないように表示している。
【００７１】
そして、第２スクリーン表示信号がハイレベルの期間に第２プロジェクタから映像の投影をすることで、第２スクリーン２１ｂには背景画像が表示される。
【００７２】
なお、図１１では、第２スクリーン２１ｂがシースルー性を持つことで第２スクリーン２１ｂの観察者から見て奥側が透けて見えることがあるが、その場合は、第１プロジェクタ１１ａ、第２プロジェクタ１１ｂからの投影光を遮らない程度に黒の背景板等を設置することで、違和感を少なくすることができる。或いは、背景画像の投影期間を１フレーム期間の最後まで延ばすために、第２スクリーン制御信号や第２スクリーン表示信号を延ばしてもよい。
【００７３】
また、スクリーン２１は２つ配置に限らず３以上の複数であってもよい。この場合、背景画像を表示する第２スクリーン２１ｂと第１スクリーン２１ａとの間に別のスクリーン２１と対応するプロジェクタを配置することで、例えば、第１スクリーン２１ａにフロントガラスに付着した雪、前記別のスクリーン２１に降っている雪を表示することにより、立体的な表示を行うことができる。
【００７４】
本実施例によれば、第１スクリーン２１ａ、第２スクリーン２１ｂが観察者の視線方向に沿って配置されているので、観察者から見て第１スクリーン２１ａ、第２スクリーン２１ｂを挟んで反対側に第１プロジェクタ１１ａ、第２プロジェクタ１１ｂを配置することができる。そのため、背景画像と前景画像及び眩惑光画像との光軸を合わせることが可能となる。従って、訓練者等の観察者が違和感を覚えにくくすることができる。
【００７５】
なお、上述した実施例は、図３に示したように、走査周期の一部において短期的にスクリーン２１の全面に映像光が投射されたが、図１２に示したように、スクリーン２１が複数の領域に分割され、スクリーン２１の上から順に散乱状態とし、散乱状態となっている領域に映像光を投影する方式であってもよい。
【００７６】
図１２は、スクリーン２１の映像光が照射される領域を、一方向（たとえば走査方向）で短冊状に分割している（分割領域）。図１２は、制御電極２７が分割領域に対応して複数に分割されスクリーン制御装置３１に個別に接続され、個別に電圧を印加することができるようになっている。
【００７７】
このようにスクリーン２１を構成することで、各分割領域毎に散乱状態と透過状態とを切り替えることができる。従って、スクリーン２１についての走査光が照射される部位は、映像状態に維持される。これにより、スクリーン２１を走査する映像光は、散乱状態のスクリーン２１で散乱される。また、スクリーン２１についての走査光が照射されない部位は、非映像状態に制御される。各分割領域は、走査光により走査されていない殆どの期間において、非映像状態の透明な透過状態に制御される。映像光の投影期間中に、映像の視認性を保ちつつ、スクリーン２１のシースルー特性が得られる。
【００７８】
スクリーン２１の各分割領域は、各々の領域を映像光が走査し始めるタイミングより前に、透明な透過状態から散乱状態に制御される。また、散乱状態の分割領域は、当該領域についての走査が終了した後に、散乱状態から透明な透過状態に制御される。つまり、制御電極２７が複数の領域に分割されており、分割された制御電極２７の各領域に対応する光学層２５の光学状態を変化させるタイミングを順次切り替えるように電圧の印加タイミングを順次切り替えるようにしてもよい。
【００７９】
従って、スクリーン２１は、その背面の物体を認識しうる透明さを有しつつ、常時散乱状態とした場合と同等の明るさで映像光を散乱して透過できる。つまり、背景物体を認識することが可能なシースルー性と、映像の高い視認性とを両立することが可能となる。
【００８０】
このような構成の場合でも、第１、第２、第３の実施例の構成を適用することで眩惑の光とフロントガラス等の透明物体が受ける影響の両方を再現性が高く表示させることができる。
【００８１】
なお、上述した実施例では、主にドライブシミュレータとして表示装置１を利用する場合で説明したが、例えばフライトシミュレータや船舶のシミュレータやなど他の乗物のシミュレータであってもよい。或いは、遊園地のアトラクションなどであってもよい。要するに、眩惑光とフロントガラス等の透明物体上の表示とを両立させる必要があるものであれば本発明を適用できる。
【００８２】
また、背景画像と眩惑光画像とを同じプロジェクタから投影してもよい。この場合、眩惑光画像を表示する期間は、背景画像の一部（或いは全部）の輝度が上がる。また、この際のプロジェクタ１１はＤＬＰ（登録商標）（Digital Light Processing）方式のプロジェクタであってもよい。ＤＬＰ（登録商標）方式の場合、プロジェクタ１１で階調を表現するためのサブフィールドを用いて背景画像と眩惑光画像とを表示してもよい。このようにすることによりプロジェクタの設置台数を少なくすることができる。また、背景画像から眩惑光画像を生成するので構成が容易になる。
【００８３】
また、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の表示装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８４】
１、１Ａ、１Ｂ   表示装置
１１             プロジェクタ
１１ａ           第１プロジェクタ
１１ｂ           第２プロジェクタ
２１             スクリーン
２１ａ           第１スクリーン
２１ｂ           第２スクリーン
３１             スクリーン制御装置（スクリーン制御部）
４１             液晶ディスプレイ（背景画像表示部）
４１Ａ           ハーフミラーディスプレイ（背景画像表示部）
４１Ａ１         ハーフミラー（反射部）
５１             映像制御装置（プロジェクタ制御部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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