JP2004136838A - 車両用の投射装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドライトを光源として用いる表示装置において、映像を表示可能な状態にするに要する作業量を極めて少なくでき、また、この作業が極めて簡単で、セッティング作業の自動化も可能な車両用の表示装置を提供する。
【解決手段】ヘッドライト２、プロジェクタ１及び光取り出し口３を有し、プロジェクタ１は、プロジェクタ機能時には、ヘッドライト２から光取り出し口３に至る光路中に配置され、形成された光学像をスクリーンに投影し、ヘッドライト機能時には、ヘッドライト２から光取り出し口３に至る光路を遮らない位置に配置され、路上の所定の範囲を照明する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドライトを光源として用いた車両用の投射装置及び表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような表示装置を提供することが従来から要求され、この要求に対する提案も行われている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−４３７８１号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、実際に画像を表示するまでに自動車（ヘッドライト）とスクリーンとの間の適当な位置に装置をセットするなど、様々なセッティングをしなければならない。
また、上記従来技術では、上記装置のセッティングを自動化することは極めて困難である。上記装置は通常、自動車のトランク等の収納から取り出され、使用可能な状態に組み立てるなどされ、前記した自動車外の所定の位置にセットされなければならないからである。
したがって、このようなセッティング作業を自動化することは事実上不可能である。
【０００５】
本発明は、ヘッドライトを光源として用いる表示装置において、映像を表示可能な状態にするに要する作業量を極めて少なくでき、また、この作業が極めて簡単で、セッティング作業の自動化も可能な車両用の表示装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る車両用の投射装置は、ヘッドライト、プロジェクタ及び光取り出し口を有する。
プロジェクタ機能時には、プロジェクタは、ヘッドライトから光取り出し口に至る光路中に配置され、形成された光学像を外部に投影する。
ヘッドライト機能時には、プロジェクタは、ヘッドライトから光取り出し口に至る光路を遮らないようにされる。これにより、車両外側の所定の範囲を照明する。
【０００７】
本発明に係る第二の車両用の投射装置は、ヘッドライトから光取り出し口に至る光路中にプロジェクタが配置された構成を有する。
プロジェクタは、プロジェクタ機能時には、外部に投影する画像に対応した光学像が形成され、形成された光学像を外部に投影する。ヘッドライト機能時には、車両外側の所定の範囲を照射するための光学像が形成され、前記ヘッドライトから照射された光を前記所定の範囲に到達させる。
【０００８】
本発明に係る第三の車両用の投射装置は、プロジェクタ及び第一の光取り出し口を備えたプロジェクタ用の光学装置と、第二の光取り出し口を備えたヘッドライト用の光学装置と、ヘッドライトと、光路変更部材とを備える。
プロジェクタ機能時には、光路変更部材は、ヘッドライトから出射された光をプロジェクタ用の光学装置に入射させる。この光学装置（光学系）は、形成された光学像を外部に投影する。
ヘッドライト機能時には、光路変更部材は、ヘッドライトから出射された光をヘッドライト用の光学装置に入射させる。この光学装置（光学系）は、上記光を車両外側の所定の範囲へ到達させる。
【０００９】
第一〜第三の車両用の投射装置は、プロジェクタ機能時には、路上に設定されているスクリーンに光学像を投影するようにしてもよい。
その際、カーナビゲーションシステムから入力された情報を投影してもよい。つまり、カーナビゲーションシステムで作成された情報を表示してもよい。
また、利用者から入力された進行方向に関する情報を投影してもよい。つまり、利用者から入力された進行方向に関する情報を路上に表示してもよい。
【００１０】
また、投射装置として液晶パネルを備えたプロジェクタを採用し、液晶パネルを直視型のパネルとして用いてもよい（本発明に係る第一の表示装置）。
【００１１】
本発明に係る第二の表示装置は、上記第三の車両用の投射装置を備え、更に、開かれた状態のボンネットにおける乗員がいる側（車内側）の面にプロジェクタ用の光学装置からの光を投影するスクリーンを有する。
【００１２】
なお、本明細書における「プロジェクタ」とは、外部に設けられた光源から入射された光を用いてスクリーンに画像を投射する装置を言う。
「車両」とは、電車や自動車、二輪車などの旅客や貨物を輸送するための車を言う。以下の説明では自動車を例にとる。
「画像」は、静止画像及び動画像を含み、文字等の記号及び画等で構成される。
「光取り出し口」とは、車両に設置された投射装置から車両外部へ光を出射するための窓（出射口）を意味する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る車両用の表示装置について詳細に説明する。まず、第一の実施の形態に係る車両用投射装置（第一の投射装置）について詳細に説明する。
【００１４】
〈第一の実施形態〉
第一の投射装置は、自動車に設けられ、図１に示すようにプロジェクタ１とヘッドライト２と光取り出し口３とを備え、以下の（１）〜（４）の要件を具備する。
（１）プロジェクタ１は、自動車のヘッドライト２の光取り出し側におけるいずれかの位置に設けられる、投射型のプロジェクタ（ライトバルブ、ｌｉｇｈｔ　ｖａｌｖｅ）である。
（２）プロジェクタ１は、自動車に設けられ、ヘッドライト２及び光取り出し口３に対する位置が変わる。つまり、自動車内における位置が変わる。
（３）ヘッドライト２は、自動車内に設けられ、光取り出し口３に対する位置が変わらない。すなわち、自動車内における位置が変わらない。
（４）光取り出し口３は自動車内に固定して設けられる。すなわち可動しない。以下により詳細に説明する。なお、以下の説明では、光取り出し口３に対してプロジェクタ１及びヘッドライト２が上記したような（例えば図１に示すような）位置関係にあるものとし、光取り出し口３についての記載は適宜省略する。
【００１５】
プロジェクタ１は、ヘッドライト２及び光取り出し口３に対して、図１（ａ）に示す位置と（ｂ）に示す位置とに移動可能に設置され、ヘッドライト２に近い側から直進光生成光学系１１、液晶パネル１２及び投射光学系１３が順次配置される。
【００１６】
第一の投射装置は、プロジェクタ１が図１（ａ）に示す位置に配置されると「プロジェクタとして」機能する。つまり、プロジェクタ１が、ヘッドライト２から入射された光を用いてスクリーンに（外部に）画像を投影（投射）する。本明細書では、例えば図１（ａ）に示すような光学系（光学装置）を採用し、液晶パネル１２に描き込まれた光学像をスクリーンに拡大投影する機能を「プロジェクタ機能」と適宜表記する。
第一の投射装置は、プロジェクタ１が図１（ｂ）に示す位置に配置されると「ヘッドライトとして」機能する。つまり、ヘッドライト２から発射された光は、プロジェクタ１を介さずに、路上等の車両外側（好ましくは車両前方）における所定の位置（範囲）に到達する。これにより上記所定の位置を照明する。本明細書では、例えば図１（ｂ）に示すような光学系を採用し、いわゆるヘッドライトとして働く機能を「ヘッドライト機能」と適宜表記する。
このように、本発明に係る投射装置はプロジェクタ機能とヘッドライト機能とを有する。
【００１７】
なお、プロジェクタ１をヘッドライト２に対して移動させる機構（図１（ａ）と（ｂ）との状態に切り替える機構）は、例えば電動モータとボールねじを用いた送り機構や、レバーによる手動操作移動機構など、部材を移動させる公知の機構を用いることで実現できる。また、このような公知の機構を適宜組み合わせることでも実現できる。
【００１８】
直進光生成光学系１１は、ヘッドライト２から入射された光を直進光にする光学系を有する。例えば図２に示すように、コンデンサレンズ等の集光レンズによりヘッドライト２から入射された光を直進光にする光学系でもよい。当然、ヘッドライト２から入射された光を直進光にする光学系であればどのような光学系でも採用でき、例えば一枚のレンズのみで構成されていてもよく、複数枚のレンズで構成されていてもよい。
【００１９】
液晶パネル１２は、光学像が書き込まれ、直進光生成光学系１１から入射された光を、前記光学像を通過させてから投射光学系１３へ出射する、いわゆる単板式の投射型液晶パネルである。
このパネルは公知のものを採用でき、例えば二枚の偏光板に液晶セルが挟まれたパネルも採用できる。白黒画像のみを表示する場合には白黒型液晶パネルを採用すればよく、カラー画像も表示する場合にはカラー液晶パネルを採用すればよい。フィールドシーケンシャル方式を用いてもよい。ＲＧＢ各色のカラー液晶パネルを重ねてカラー表示する方式も採用できる。
液晶パネル１２に光学像を書き込む制御装置は、公知の装置が採用でき、プロジェクタ１内に設けてもよく、プロジェクタ１外に設けてもよい。光学像の書き込み方式は、例えば光書込方式や熱書込方式、電気書込方式等を採用でき、外部に設けられた映像機器等から入力された画像信号に基づく光学像を液晶パネル１２に書き込めればよい。
【００２０】
投射光学系１３は、液晶パネル１２を通過した光をスクリーンに投射する光学系である。つまり、液晶パネル１２に書き込まれた光学像を（光取り出し口３を介して）スクリーンに拡大して投影する（スクリーンで像を結ぶ）。この光学系は、例えば図２に示すようなレンズの組合せによっても実現できるが、他の組合せや一枚の投射レンズによっても実現できる。
なお、ピントを合わせる機構は公知の機構を採用でき、手動でピント合わせするようにしてもよく、自動でピント合わせできるようにしてもよい。
【００２１】
ヘッドライト２は、自動車のヘッドライトとして通常用いられる光源であればどのようなものでも採用できる。
次に、第一の投射装置の動作を、プロジェクタ機能時とヘッドライト機能時とに分けて説明する。
【００２２】
第一の投射装置は、次のようにプロジェクタ機能を実現する。
（ａ）ヘッドライト２が光を出射する。
（ｂ）ヘッドライト２から照射され直進光生成光学系１１に入力された光は直進光となる。
（ｃ）上記直進光は、上記制御装置により光学像が書き込まれた液晶パネル１２を通過する。
（ｄ）液晶パネル１２を通過した光は投射光学系１３に入射する。
（ｅ）投射光学系１３を通過した光はスクリーンで像を結ぶ。
以上の（ａ）〜（ｅ）のプロセスによって画像がスクリーンに拡大投影される。つまり、第一の投射装置は、ヘッドライト２から出射された光が直進光生成光学系１１、液晶パネル１２、投射光学系１３及び光取り出し口３を順次通過する光学系（光路）を構成することで、スクリーンに画像を表示する。
【００２３】
第一の投射装置は、次のようにヘッドライト機能を実現する。
（ａ）ヘッドライト２が光を出射する。
（ｂ）ヘッドライト２から出射された光が光取り出し口３を通過して上記所定の位置（範囲）を照射する。
以上の（ａ）〜（ｂ）のプロセスによって上記所定の位置が照射される。つまり、第一の投射装置は、ヘッドライト２から光取り出し口３へ至る光学系をプロジェクタ１が遮らない構成にする（光学系を形成する）ことでヘッドライト機能を実現する。
【００２４】
以上の説明から明らかなように、第一の投射装置は以下の効果を有する。
・プロジェクタ１の位置を変えるだけでプロジェクタ機能とヘッドライト機能とを実現できる。
したがって、セッティング作業を極めて単純にすることもできる。また、セッティング作業に要する工程数を少なくでき、セッティングに要する時間も少なくできる。
【００２５】
・画像をスクリーンに表示するための機構がすべて自動車に収められる。
別言すれば、第一の投射装置が設けられた自動車は、別途部材を必要とせずに、スクリーンに画像を表示できる。
【００２６】
・セッティング作業の自動化や単純化が可能になる。
例えば、図１に示すような光学系の切り替えを、利用者からの指示に従い自動的に行う機構を採用すれば、利用者は、自動車をスクリーンに対向させたり、スクリーンを自動車の前面に配置したりするだけでよくなる。
また、上記切り替えの指示を自動車内から行えるようにし、かつ、プロジェクタ１がピント合わせを自動的に行うようにすれば／自動車の中から利用者がピント調整を行えるようにすれば、利用者が自動車から出ることなくセッティング作業が完了する。
【００２７】
・「ヘッドライト用」光源とは別に「プロジェクタ用」光源を設けることなく画像をスクリーンに表示できる。
図１に示すように、スクリーンに画像を表示する場合と、路上等の所定範囲を照明する場合とで光学系を切り替えるだけですむため、ヘッドライト機能用の光源とプロジェクタ機能用の光源とを別個に用意する必要がない。
【００２８】
・自動車の音響設備を利用できる。
自動車にスピーカ等の音響設備（いわゆるカーオーディオ）が設置されている場合、当該音響設備による音の出力と第一の投射装置による画像の出力とをリンクさせることも可能となる。すなわち、第一の投射装置により動画像を出力し、当該動画像に対応した音（音声）を上記音響設備から出力することで、映画やテレビジョン放送等のデータを再生できる。
【００２９】
〈第一の投射装置の変形例〉
第一の投射装置は、例えば以下の（ｉ）〜（ｖ）のいずれかのような構成に変形することもできる。当然、上記した構成及び以下の（ｉ）〜（ｖ）の構成の内の複数を適宜組み合わせることも可能である。
【００３０】
（ｉ）プロジェクタ１のいずれかの部材のみ移動する構成
図３〜図４に示すように、プロジェクタ機能時とヘッドライト機能時とで、プロジェクタ１のいずれか一つ又は複数の部材が移動するようにしてもよい。
【００３１】
例えば、図３に示すように、プロジェクタ機能時とヘッドライト機能時とで液晶パネル１２のみが移動するようにしてもよい。
つまり、プロジェクタ機能時には、図３（ａ）に示すように、図１（ａ）と同等の状態に各部材を配置し、前記したようにスクリーンに画像を投影する。
ヘッドライト機能時には、図３（ｂ）に示すように、ヘッドライト２から外部へ至る光学系（光路）を遮らない位置に液晶パネル１２を移動する。そして、投射光学系１３は、ヘッドライト機能として光を到達させねばならない位置（上記所定の位置）に光が到達するようにする。
【００３２】
また、図４に示すように、プロジェクタ機能時とヘッドライト機能時とで直進光生成光学系１１及び液晶パネル１２が移動するようにしてもよい。
つまり、プロジェクタ機能時には、図４（ａ）に示すように、図１（ａ）と同等の状態に各部材を配置し、前記したようにスクリーンに像を投影する。
ヘッドライト機能時には、図４（ｂ）に示すように、ヘッドライト２から外部へ至る光学系（光路）を遮らない位置に直進光生成光学系１１及び液晶パネル１２を移動する。そして、投射光学系１３は、ヘッドライト２から入射された光を、上記所定の位置に到達するようにする。
【００３３】
図３や図４に示す構成によっても前記同等の効果が得られる。また、次の効果も得ることができる。
・部材移動機構を上記した構成のものよりも小規模のものにしたり、投写装置の大きさを小さくしたりすること。
プロジェクタ機能時とヘッドライト機能時とで移動させる部材を上記した構成よりも少なくできるため、この効果も得ることができる。
・投射光学系１３にピント調整機能を設け、この機能によりいわゆるハイビームとロービームとの切り替えを行ったり、照射する位置（上記所定の位置）を変更したりすること。
一般に、投射光学系１３は、スクリーンにピントを合わせるためのピント調整機能が搭載される。上記構成では、このピント調整機能をヘッドライト機能時にも利用することで、照明する範囲や位置を変更することも可能になる。
【００３４】
（ｉｉ）ヘッドライト機能用光学ユニットを設けた構成
図５に示すように、ヘッドライト機能用光学ユニット４を設けた構成である。この構成によっても上記同等の効果が得られる。以下に詳細に説明する。
【００３５】
プロジェクタ機能時には、図１（ａ）と同様に、ヘッドライト２から発射された光がプロジェクタ１を介して外部（スクリーン）へ到達する光学系を採用する（図５（ａ））。
ヘッドライト機能時には、図５（ｂ）に示すように、ヘッドライト２から発射された光がヘッドライト機能用光学ユニット４を介して外部（上記所定の位置）へ到達する光学系を採用する。ヘッドライト機能用光学ユニット４は、ヘッドライト２から入射された光を、上記所定の位置へ到達させる光学系であり、例えば拡散板を用いても実現できる。
プロジェクタ１とヘッドライト機能用光学ユニット４との切り替えは、部材配置を変更する公知の機構を用いて実現できる。
【００３６】
（ｉｉｉ）ヘッドライト２として直進光を生成する光源を採用した構成
この構成は、図６に示すように、図１に示すプロジェクタ１から直進光生成光学系１１を省略し、ヘッドライト２の代わりに直進光を発生する光源２’を採用した構成である。この構成でも上記同等の効果が得られる。以下に詳細に説明する。
【００３７】
プロジェクタ機能時には、図６（ａ）に示すように、光源２’から入力された直進光を、光学像が形成された液晶パネル１２、及び投射光学系１３を介してスクリーンに到達させる。これにより、液晶パネル１２に形成された光学像がスクリーンに拡大投影される。
ヘッドライト機能時には、図６（ｂ）に示すように、光源２’から上記所定の位置へ至る光路を遮らない位置にプロジェクタ１を配置する。また、拡散板等のヘッドライト機能用光学ユニット４を光路中に配置する。ヘッドライト機能用光学ユニット４は、直進光を拡散させ、上記所定の位置を照射する。
【００３８】
なお、上記（ｉ）と同様に、プロジェクタ機能時とヘッドライト機能時とで液晶パネル１２のみが動くように構成してもよい。この場合、投写光学系１３のピント調整機能によって上記所定の位置を照射するようにすれば、ヘッドライト機能用光学ユニット４を設ける必要がなくなる。
また、上記（ｉｉ）と同様に、プロジェクタ機能時とヘッドライト機能時とで同一の構成（図６（ａ）に示す構成）を採用してもよい。この場合にもヘッドライト機能用光学ユニット４を設ける必要がなくなる。
【００３９】
（ｉｖ）複数のヘッドライトに第一の投射装置を組み込んだ構成
二以上のヘッドライトそれぞれに第一の投射装置を組み込んでもよい。つまり、一つの車両に複数の第一の投射装置を備えてもよい。以下、二つのヘッドライトそれぞれに第一の投射装置を組み込んだ構成を例にとり、上記構成で可能となる表示例を、図７を用いて説明する。なお図７には、便宜上光取り出し口３、３’のみを示した。
【００４０】
・表示を重ねる。
図７（ａ）に示すように、二つの投射装置からの表示を重ねれば、一つの投射装置のみの表示に比べて輝度を高くできる。
・各投射装置が、それぞれ別の場所に別の画像を表示する。
図７（ｂ）に示すように、各投射装置が、それぞれ別の場所に別の位置に画像を表示すれば、複数の情報（画像）を同時に表示することが可能になる。例えば図７（ｂ）のように、情報（画像）「Ａ」と「Ｂ」とを表示することが可能になる。
・各投射装置が、それぞれ一の画像の一部を表示する。
図７（ｃ）に示すように、一の投射装置が画像Ｃの一部Ｃ１を表示し、他の投射装置が画像Ｃの一部Ｃ２を表示すれば、一つの投射装置のみで画像を表示する場合よりも面積の広い（大きい）画像を表示できる。つまり、画像Ｃを分割し、分割した画像を各投射装置が所定の位置（スクリーン）に投影すれば、一つの投射装置のみで画像を表示する場合よりも大きな画像を表示できる。
【００４１】
また、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の三原色でカラー画像を表示する場合、各第一の投射装置がＲＧＢの内の一つ又は二つの色の画像を表示できるようにし、図７（ａ）に示すように各第一の投射装置からの画像を重ねて表示してもよい。当然、他の色の光によりカラー画像を表示する場合も、上記同様の構成を採用できる。
二以上の投射装置を用いた公知の立体映像（三次元映像）表示技術を採用することも可能になる。
【００４２】
（ｖ）図１に示す光学系以外の採用
ダイクロイックミラーとマイクロレンズアレイを採用した単板式のプロジェクタ、ダイクロイックプリズムとダイクロイックミラーを用いた三板方式、ダイクロイックミラーを用いた三板方式等、プロジェクタ機能として図１に示した以外の方式を採用してもよい。この場合、ヘッドライト２から照射された光が光取り出し口３までの光路を確保するために鏡等を適宜設ける。
また、液晶パネル以外（例えばＤＭＤ；ｄｉｇｉｔａｌ　ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　ｄｅｖｉｃｅ等）を用いてもよい。
【００４３】
上記したように第一の投射装置は以下の要件を備えている。
・車両に配置され、ヘッドライト、プロジェクタ及び光取り出し口を有する。
・プロジェクタ機能時には、プロジェクタは、スクリーンに光学像を拡大投影できる（外部に光学像を投影できる）、ヘッドライトから光取り出し口に至る光路中の所定の位置に配置される。
・ヘッドライト機能時には、プロジェクタ（少なくとも液晶パネル等の光学像が描き込まれた部材）は、ヘッドライトから光取り出し口に至る光路を遮らないようにされ、ヘッドライトから照射された光を車両外側の所定の位置へ到達させる。
次に第二の実施の形態に係る投射装置（第二の投射装置）を説明する。
【００４４】
〈第二の実施形態〉
第二の投射装置は、ヘッドライト機能時もプロジェクタ機能時と同じ配置を採用することを特徴とする。
つまり、ヘッドライト機能時にプロジェクタのいずれの部材も移動しない構成で、プロジェクタ機能時にもヘッドライト機能時にも同一の光学系となる。
以下に、図８を参照しながら詳細に説明する。
【００４５】
図８に示す構成では、プロジェクタ機能時は第一の投射装置と同様に動作し、スクリーンに画像を表示する。
ヘッドライト機能時には、液晶パネル１２はすべての画素が光を透過するように設定される。つまり、投影画像が入力されない（光学像が描かれない）。したがって、ヘッドライト２から照射された光は、直進光生成光学系１１、液晶パネル１２及び投射光学系１３を介して外部に照射される。投射光学系１３は、上記所定の位置に光が到達するように調整する。
【００４６】
第二の投射装置は、第一の投射装置と同等の効果が得られる。また、以下の効果も得ることができる。
・液晶パネル１２が、適当な光学像を形成して、照射範囲（車両前方における光が到達する範囲）を調整することも可能になる。
つまり、いわゆるハイビームやロービーム等の出射方向・出射範囲の制御を、液晶パネル１２に上記光学像を形成することで行うこともできる。なお、液晶パネル１２と投写光学系１３とを協調させて出射方向・出射範囲の制御を行ってもよい。
・液晶パネル１２で光の透過率を調整することで明度（光量）を変更することが可能になる。
・液晶パネル１２としてカラー画像を形成できるものを採用すれば、照射光の色（色度、色合い、色調等）を調整することが可能になる。
・ヘッドライトとして機能しながらも画像を表示することが可能になる。
つまり、プロジェクタ機能とヘッドライト機能とを同時に実行することも可能になる。
【００４７】
換言すると、第二の投射装置は、車両に、ヘッドライトから光取り出し口に至る光路中にプロジェクタ（少なくとも液晶パネル等の光学像が描き込まれる部材）が配置された装置である。
そして、プロジェクタは、プロジェクタ機能時には、スクリーンに投影する画像に対応した光学像が形成される。つまり、ヘッドライトから入射された光が上記光学像に通り、（光取り出し口から出射されて）スクリーンに到達するようにする（外部に光学像を投影する）。
プロジェクタは、ヘッドライト機能時には、車両前方における所定の範囲（路上等）を照射するための光学像が形成される。なお、第二の投射装置のヘッドライト機能時においては、液晶パネルの全画素が光を透過する場合にも、前記したように明度や色調等を調整する光学像が形成されている場合にも「所定の範囲を照射するための光学像が形成される」と表現する。
次に第三の実施の形態に係る投射装置（第三の投射装置）を詳細に説明する。
【００４８】
〈第三の実施形態〉
第三の投射装置は、図９に示すようにプロジェクタ機能時の光取り出し口５と、ヘッドライト機能時の光取り出し口６とを有する。
つまり、ヘッドライト２から出射された光は、プロジェクタ機能時にはプロジェクタ１を介して光取り出し口５から外部へ出射される光学系を通り、ヘッドライト機能時にはプロジェクタ１を介さずに光取り出し口６から外部へ出射される光学系を通る。そして、第三の投射装置は、プロジェクタ機能用の光学系とヘッドライト機能用の光学系とを備え、いずれの光学系を用いるか選択する機構を備える。
以下、図９を参照しながらさらに詳細に説明する。
【００４９】
図９に示すように、第三の投射装置は、ヘッドライト２及び光取り出し口６を備えたヘッドライト移動機構２０と、プロジェクタ１と、光取り出し口５とを有する。
ヘッドライト移動機構２０は、ヘッドライト２及び光取り出し口６を図９（ａ）に示す位置と（ｂ）に示す位置とに移動する（配置する）機構である。
【００５０】
図９（ａ）にはプロジェクタ機能時の配置（光学系）を示す。図９（ａ）に示すように、ヘッドライト移動機構２０は、ヘッドライト２から発射された光を、プロジェクタ１を通過させ、（光取り出し口６を通ってから）光取り出し口５から外部へ（スクリーンへ）射出されるようにする。つまり、ヘッドライト２から発射された光が、プロジェクタ１、（光取り出し口６）、光取り出し口５を順次通過する光学系を形成する。
【００５１】
図９（ｂ）にはヘッドライト機能時の配置（光学系）を示す。図９（ｂ）に示すように、ヘッドライト移動機構２０は、ヘッドライト２から発射された光を、プロジェクタ１を介さずに外部へ（光取り出し口６を介して外部へ）照射するようにヘッドライト２及び光取り出し口６を移動させる。つまり、ヘッドライト２から光取り出し口６に至る光がプロジェクタ１に遮られない光学系を形成する。
【００５２】
なお、ヘッドライト移動機構２０は、ヘッドライトの配置や向き等を変更する公知の機構等を適宜組み合わせることで実現できる。
他の部材は、第一の投射装置や第二の投射装置と同等の部材を採用すればよい。
【００５３】
このように、第三の投射装置は、プロジェクタ機能時とヘッドライト機能時とで、ヘッドライト２の位置や向きが変わり、光取り出し口が異なる。つまり、第一の投射装置の変形例とも言える。
この装置によっても上記同等の効果が得られる。
【００５４】
なお、第三の投射装置を図１０に示すように構成することもできる。この構成は、プロジェクタ１が車体に固定されており、ヘッドライト２及びプロジェクタ用の光取り出し口５を備えたヘッドライト移動機構２０’が移動する（方向を変える）ことでプロジェクタ機能とヘッドライト機能とを実現する。
この構成におけるヘッドライト移動機構２０’は、プロジェクタ機能時には、図１０（ｂ）に示す光路（光学系）を形成する。この光路は、ヘッドライト２から出射された光が、プロジェクタ１、光取り出し口５を順次通過する光路である。
ヘッドライト機能時には、図１０（ａ）に示す光路を形成する。この光路は、ヘッドライト２から出射された光が、（光取り出し口５を通り、）光取り出し口６を通過して車外へ出射される光路である。
この構成によっても上記同等の効果が得られる。
次に第四の実施の形態に係る投射装置（第四の投射装置）を詳細に説明する。
【００５５】
〈第四の実施形態〉
第四の実施の形態に係る投射装置（第四の投射装置）は、鏡等の光路を変える部材（光路変更部材）により、プロジェクタ機能時の光学系とヘッドライト機能時の光学系とを切り替える点が第一の投射装置〜第三の投射装置と異なる。以下にさらに詳細に説明する。
【００５６】
図１１に第四の投射装置の光学系例を示す。図１１に示すように、第四の投射装置は、ヘッドライト２と、光学系選択用の鏡（光路変更部材）７と、プロジェクタ１と、プロジェクタ機能時の光の光取り出し口８と、ヘッドライト機能時の光の光取り出し口１０とを備える。
光学系選択用の鏡７は、プロジェクタ機能時には、ヘッドライト２から出射された光を、プロジェクタ１を通る光学系に入射させる位置・向きに配置される（図１１（ａ））。ヘッドライト機能時には、ヘッドライト２から出射された光を、光取り出し口１０を通る光学系に入射させる位置・向きに配置される（図１１（ｂ））。
以下に図１１に示す投射装置の詳細な動作について説明する。
【００５７】
図１１に示す投射装置は、プロジェクタ機能時には（ａ）に示すように光学系選択用の鏡７を配置する。つまり、光学系選択用の鏡７は、ヘッドライト２から出射された光をプロジェクタ１に入射するように反射する。
プロジェクタ１は、入射された光を、鏡９で反射して集光レンズ（直進光生成光学系）１１に入射する。集光レンズ１１は、入射された光を集光し、集光した光を液晶パネル１２へ出射する。液晶パネル１２は、入射された光を変調し、投射レンズ（投射光学系）１３へ出射する。投射レンズ１３は、入射された光をスクリーンに拡大投影する。これにより、外部（スクリーン）に光学像を投影する。
【００５８】
上記投射装置は、ヘッドライト機能時には図１１（ｂ）に示すように光学系選択用の鏡７を配置する。つまり、光学系選択用の鏡７は、ヘッドライト２から出射された光が光取り出し口１０側へ通過できるようにする（遮らないようにする、プロジェクタ１に入射されないようにする）。これにより、ヘッドライトから出射された光は、路上等の所定の範囲に到達する。
なお、図に示すように、鏡７と光取り出し口１０との間に拡散板のヘッドライト機能用光学ユニット４をおくことも当然に可能である。
【００５９】
以上の構成によっても、上記同等の効果が得られる。また、可動部材を光路変換部材だけにできる。例えば図１１に示した装置では、光学系選択用の鏡７のみを動かせば上記同等の効果が得られる。
なお、第四の投射装置は、プロジェクタ機能用の光学系とヘッドライト機能用の光学系とを備え、鏡等の光路変換部材を動かし、ヘッドライト２から出射された光を上記いずれかの光学系に振り分ける（いずれの光学系を採用するかを制御する）ものであればよい。したがって、例えば図１２に示すような構成に変更することも当然に可能である。
【００６０】
図１２に示す装置は、ヘッドライト２と、光学系選択用の鏡７と、プロジェクタ１と、プロジェクタ機能時用の光取り出し口８と、ヘッドライト機能時用の光取り出し口１０とを備える。
光学系選択用の鏡７は、図１１に示した装置と同様にプロジェクタ機能時とヘッドライト機能時とで光路を切り替える（光学系を選択する）が、プロジェクタ機能時には光を反射する位置に配置され、ヘッドライト機能時には光を反射しない位置に配置される点が図１１の装置とは異なる。
以下に図１２に示す装置のより詳細な動作を説明する。
【００６１】
プロジェクタ機能時には、光学系選択用の鏡７は、ヘッドライト２から出射された光を遮らない。したがって、この光はプロジェクタ１に入射される。プロジェクタ１に入射した光は、ダイクロックミラーＤＭ−Ｂ、ダイクロックミラーＤＭ−Ｇ及びミラーＭ−Ｒにより青色光、緑色光及び赤色光に分離される。各光は、それぞれ液晶パネルで変調を受けた後に合成され、光取り出し口８から出射され、スクリーンに拡大投影される。
ヘッドライト機能時には、光学系選択用の鏡７は、ヘッドライト２から出射された光を光取り出し口１０側へ反射する。これにより、光取り出し口１０から上記所定の位置（範囲）へ光が照射される。
【００６２】
なお、図１３に示すように、光取り出し口８を車両前面から見て左右中央に設ければ、運転席側に座っている者からも助手席側に座っている者からもほぼ同距離のスクリーン（自動車の真正面におかれたスクリーン）に画像を表示しやすくなる。
【００６３】
このように、第四の投射装置は、プロジェクタ及び第一の光取り出し口を備えたプロジェクタ用光学装置（光学系）と、第二の光取り出し口を備えたヘッドライト用の光学装置（光学系）と、ヘッドライトと、鏡等の光路変更部材とを備えた車両に設置される装置である。
そして、光路変更部材は、プロジェクタ機能時には、ヘッドライトから出射された光をプロジェクタ用の光学装置へ入射させる。これにより、プロジェクタに描かれた光学像がスクリーンに拡大投影される。
光路変更部材は、ヘッドライト機能時には、ヘッドライトから出射された光をヘッドライト用の光学装置に入射させる。これにより、路上等の所定の範囲を照明できる。なお、この光学装置中に拡散板等のヘッドライト機能用光学ユニットを設けてもよいことは前記した通りである。
【００６４】
第四の投射装置は、図１４に示すような表示装置にも応用できる。
図１４に示す表示装置は、第四の投射装置を備え、ボンネット３０をスクリーンとする表示装置である。ボンネット３０は、開けられた（開かれた）状態における運転席（乗員がいる）側をスクリーンとされる。そして、このスクリーンに対し、第四の投射装置におけるプロジェクタが画像を投影する。つまり、第四の投射装置のプロジェクタ機能は、開けられた状態のボンネットにおける乗員がいる側をスクリーンとし、ここで像を結ぶ。なお、図１４には便宜上、光取り出し口８、１０及びスクリーン３０を示し、光取り出し口８、１０から出射される光の進行方向を矢印で示した。
【００６５】
この表示装置は、スクリーンをセットしたり、スクリーンとなる壁等を探したりする必要がなくなる。
また、公知の技術を適宜採用することで、ボンネット３０を図１４のような状態にする（ボンネット３０を開ける）作業の自動化も可能である。
【００６６】
別言すると、上記車両用の表示装置は、第四の投射装置とボンネットの一部（一面）をスクリーンと有し、第四の投射装置におけるプロジェクタ用の光学系が上記スクリーンに画像を投影する光学系とされた装置である。また、上記スクリーンは、ボンネットにおける車内側の面に設定されている。
【００６７】
なお、この表示装置におけるスクリーン、つまりボンネットのスクリーンとしても使用される面は、白等の画像を表示しやすい色にするとよい。ボンネットのスクリーンと使用される面に布等を貼り合わせてスクリーンとしてもよい。
また、第四の投射装置の代わりに第三の投射装置を採用してもよい。
【００６８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまでも例示であり、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。したがって、前記した構成を適宜組み合わせたり、本発明の範囲内で構成要素を削除したり、他の構成要素を適宜加えることもできる。例えば、以下のように構成することもできる。
【００６９】
・スクリーンを道路上に設定する構成。
道路上に画像を表示してもよい。
なお、カーナビゲーションシステムで作成された、自動車の現在位置に関する情報や進行方向に関する情報等を道路上に表示すれば、運転手は、運転中にほとんど視線を動かすことなく上記情報を確認できる。例えば図１５に示すように、左折、右折等の進行方向に関する指示を表示してもよい。
また、運転手等の利用者からの指示（例えば進行方向に関する情報）に従って、道路上に図１５に示すような表示をしてもよい。この場合、図１５は、運転手が左折指示を自動車に与えた（利用者から「左折する」という進行方向に関する情報を入力された）場合の表示例である。
【００７０】
つまり、上記投射装置のプロジェクタ機能におけるスクリーンを路上に設定してもよい。そして、カーナビゲーションシステムから入力された情報を路上（スクリーン）に表示（投影）したり、利用者から入力された進行方向に関する情報をスクリーンに表示（投影）したりしてもよい。
このように、本明細書における「スクリーン」とは、投射装置に画像を投射される場所を意味し、必ずしも幕である必要はなく、壁や路上等も上記したようにスクリーンになりうる。
【００７１】
・液晶パネルを直視型として使用する構成。
上記した構成において、液晶パネルを直視型として使用してもよい。
例えば図１６（ａ）に示すように進行方向を示す画像４０等を表示してもよい。
図１６（ｂ）に示すように液晶パネルにウィンカー様の画像４０’を表示すれば、ヘッドライトと別にウィンカーを設ける必要がなくなる。
つまり、液晶パネルを用いた投射装置（プロジェクタ）を採用し、この液晶パネルを直視型のパネルとして用いてもよい。
【００７２】
・一又は複数の部材を着脱可能にした構成。
上記投射装置や表示装置を構成する部材の一又は複数（全部を含む）を自動車から着脱可能にしてもよい。
【００７３】
・ヘッドライト２の位置を移動する構成。
プロジェクタ機能時とヘッドライト機能時とで、光取り出し口に対するヘッドライト２の位置を変更できるようにしてもよい。例えば、プロジェクタ機能に図１（ａ）の構成（光学系）を採用する投射装置が、ヘッドライト機能時には図１７に示すような構成（光学系）を採用しても良い。つまり、プロジェクタ機能時と比べ、ヘッドライト機能時にはヘッドライト２を光取り出し口６へ近づけてもよい。
【００７４】
・プロジェクタ用の光源をヘッドライト２とは別個に設けた構成。
・ヘッドライトの代わりに自動車内におけるヘッドライト以外の光源を用いた構成。
以上のような構成も当然に可能である。なお、本明細書におけるヘッドライトとは、車両に設けられた光源を意味するが、車両前方を照射する狭義のヘッドライトが好ましく採用される。これは、自動車等の車両は、通常、乗員が車両前方を向くように設定された座席を有しているからである。つまり、利用者（乗員）は、通常、車両の前方向（進行方向）に向いているからである。
【００７５】
・ヘッドライト用の光源を複数設け、その内の一つ又は複数をプロジェクタ用にも使用する構成。
ヘッドライト２を複数の光源により構成し、この光源の内の一又は複数をプロジェクタ用にも使用できるようにしてもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、ヘッドライトを光源として用いる表示装置において、映像を表示可能な状態にするに要する作業量を極めて少なくでき、また、この作業が極めて簡単で、セッティング作業の自動化も可能な車両用の表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態に係る投射装置を説明するための図である。
【図２】図１の投射装置の一光学系例を説明するための図である。
【図３】図１の投射装置の変形例を示した図である。
【図４】図１の投射装置の変形例を示した図である。
【図５】図１の投射装置の変形例を示した図である。
【図６】図１の投射装置の変形例を示した図である。
【図７】図１の投射装置を二つ備えた自動車の画像表示例を示した図である。
【図８】第二の実施の形態に係る投射装置を説明するための図である。
【図９】第三の実施の形態に係る投射装置を説明するための図である。
【図１０】図９の投射装置の変形例を示した図である。
【図１１】第四の実施の形態に係る投射装置の光学系例を示した図である。
【図１２】第四の実施の形態に係る投射装置の他の光学系例を示した図である。
【図１３】図１１や図１２の応用例を説明するための図である。
【図１４】図１１や図１２の投射装置を用いた表示装置を示した図である。
【図１５】本実施の形態の変形例を説明するための図である。
【図１６】本実施の形態の他の変形例を説明するための図である。
【図１７】本実施の形態の他の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
１　　　プロジェクタ
２　　　ヘッドライト
２’　　光源
３、５、６、８、１０　　　光取り出し口
４　　　ヘッドライト機能用光学ユニット
７　　　光学系選択用の鏡
９　　　鏡
１１　　　直進光生成光学系
１２　　　液晶パネル
１３　　　投射光学系（投写光学系）
２０　　　ヘッドライト移動機構
３０　　　ボンネット
４０　　　画像

Claims (8)

1. ヘッドライト、プロジェクタ及び光取り出し口を有し、
   前記プロジェクタは、
   プロジェクタ機能時には、ヘッドライトから光取り出し口に至る光路中に配置され、形成された光学像を外部に投影し、
   ヘッドライト機能時にはヘッドライトから光取り出し口に至る光路を遮らないようにされ、前記ヘッドライトから照射された光を車両外側の所定の範囲に到達させることを特徴とする、車両に設置される投射装置。
2. ヘッドライトから光取り出し口に至る光路中にプロジェクタが配置され、
   前記プロジェクタは、
   プロジェクタ機能時には、外部に投影する画像に対応した光学像が形成され、当該光学像を外部に投影し、
   ヘッドライト機能時には、車両外側の所定の範囲を照射するための光学像が形成され、前記ヘッドライトから照射された光を前記所定の範囲に到達させることを特徴とする、車両に設置される投射装置。
3. プロジェクタ及び第一の光取り出し口を備えたプロジェクタ用の光学装置と、第二の光取り出し口を備えたヘッドライト用の光学装置と、ヘッドライトと、光路変更部材とを備え、
   プロジェクタ機能時には、
   前記光路変更部材は、前記ヘッドライトから出射された光を前記プロジェクタ用の光学装置に入射させ、
   前記プロジェクタ用の光学装置は、形成された光学像を外部に投影し、
   ヘッドライト機能時には、
   前記光路変更部材は、前記ヘッドライトから出射された光を前記ヘッドライト用の光学装置に入射させ、
   前記ヘッドライト用の光学装置は、車両外側の所定の範囲に光を到達させることを特徴とする、車両に設置される投射装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の投射装置であって、プロジェクタ機能時には、前記光学像を路上に投影することを特徴とする投射装置。
5. カーナビゲーションシステムから入力された情報を路上に投影することを特徴とする請求項４記載の投射装置。
6. 利用者から入力された進行方向に関する情報を路上に投影することを特徴とする請求項４記載の投射装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の投射装置における前記プロジェクタは液晶パネルを備え、当該液晶パネルは直視型のパネルとしても用いられることを特徴とする表示装置。
8. 請求項３の投射装置を備え、
   更に、開かれた状態のボンネットにおける車内側の面に前記プロジェクタ用の光学装置からの光を投影するスクリーンを有することを特徴とする、車両に設置される表示装置。

Images