JP2011213185A - 電子ルームミラー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
車室内において、プロジェクタ部にて車両後方の映像を投影することで、フロントウィンドウ付近に物理的ミラーを設置することなく運転者に車両の後方向の映像を提示する。
【解決手段】
本発明の電子ルームミラー装置は、車両のフロントウィンドウ２１に配設されるホログラフィック光学素子２０と、車両の後方向を撮像する撮像部と、ホログラフィック光学素子２０に少なくとも撮像部で撮像された映像を投影するプロジェクタ部１０とを備え、ホログラフィック光学素子２０は、プロジェクタ部１０が投影する映像を、観察位置の方向に回折させることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両内において、撮像装置で撮像した映像を投影し、車両の後方向の確認を可能とする電子ルームミラー装置に関するものである。

従来、車両背後の様子、並びに、後部座席の様子など、運転者が背後の様子を観察するためには、フロントウィンドウ上、あるいは、フロントウインドウ付近に配置されたルームミラーが使用されている。このルームミラーはその名が示すように鏡を含んで構成された部材であって、部材である都合上、配置した場合には観察者（特に、運転者）の視界を塞いでしまう。

特許文献１、特許文献２には、このようなルームミラーの発展型として、車室内ミラー（ルームミラー）と、当該車室内ミラーに隣接する位置に当該車室内ミラーと一体不可分に結合され、車載カメラ群にて撮影された自車両周囲画像を表示する表示装置を設けた車両周辺監視装置が記載されている。

特開２００８−２３０５５８号公報 特開２００９−７５９８８号公報

引用文献１、引用文献２に記載される車両周辺監視装置では車室内ミラーに加えて、表示装置を一体不可分に設けたことで、運転者に対しより多くの車両周囲の映像情報を提供することが可能となる。しかしながら、車室内ミラーに表示装置を一体不可分に設けたことで装置自体は大型化することとなり、フロントウィンドウを塞ぐ大きさも大きくなってしまう。また、表示装置に液晶表示装置などの自己発光型表示装置を用いるため、表示中においては、運転者以外の同乗者はうっとうしく感じられる場合もある。

また、利用者が大型のルームミラーを用いたい、あるいは、ルームミラーの位置を自分の好みの位置に変更したいといった要望がある。このような場合、従来のルームミラーでは、ルームミラー自体を交換、あるいは、その取付位置を変更する必要があり、その大きさ、位置を自由に変更することは困難であった。

上記課題を解決するため、本発明の電子ルームミラー装置は、車両のフロントウィンドウに配設されるホログラフィック光学素子と、前記車両の後方向を撮像する撮像部と、前記ホログラフィック光学素子に少なくとも前記撮像部で撮像された映像を投影するプロジェクタ部とを備え、前記ホログラフィック光学素子は、前記プロジェクタ部が投影する映像を、前記観察位置の方向に回折させることを特徴としている。

さらに本発明の電子ルームミラー装置において、前記ホログラフィック光学素子は、前記フロントウィンドウの上部全域に配設されていることを特徴としている。

さらに本発明の電子ルームミラー装置において、前記プロジェクタ部は、利用者の入力に基づいて投影する映像の大きさを調整可能とすることを特徴としている。

さらに本発明の電子ルームミラー装置において、前記プロジェクタ部は、利用者の入力に基づいて投影する映像の位置を調整可能とすることを特徴としている。

さらに本発明の電子ルームミラー装置において、前記ホログラフィック光学素子は、光学拡大機能を有することを特徴としている。

本発明によれば、電子ルームミラー装置にプロジェクタ装置による投影像を利用したことで、フロントウィンドウ付近にルームミラーや液晶表示装置など自己発光型の表示装置を配置する必要がなくなり、運転者そして同乗者の視界拡大を図ることが可能となる。

また、プロジェクタ装置による投影映像は、遠方結像させることが可能となり、観察者は焦点移動を頻繁に行うことなく、外景と投影映像の観察を行うことができる。そして、角度選択性に優れたホログラフィック光学素子を利用することで、観察者（運転者）にのみ投影像を観察させることが可能となる。

さらに、プロジェクタ装置を採用したことで、投影する映像の拡大、位置変更が簡単に行うことができ、運転者（操作者）の嗜好に応じた形態に柔軟に対応することが可能となる。

本発明の実施形態に係る電子ルームミラー装置を示す図。 本発明の実施形態に係る電子ルームミラー装置を示す図。 本発明の実施形態で用いるホログラフィック光学素子を示す図。 本発明の実施形態に係る電子ルームミラー装置を示す図。 本発明の実施形態に係る電子ルームミラー装置の制御構成を示す図。 本発明の実施形態に係るプロジェクタ装置を示す図。 本発明の実施形態に係る電子ルームミラー装置の拡大機能を示す図。 本発明の実施形態に係る電子ルームミラー装置の位置変更機能を示す図。

図１は、本発明の実施形態に係る電子ルームミラー装置であって、車両内部から前方をみた様子を示している。本実施形態は、フロントウィンドウ２１の上方にプロジェクタ装置１０による映像を投影し、従来のバックミラーと同様の位置にて、車両後方の映像を確認することが可能となっている。また、フロントウィンドウ２０の内面には、ホログラフィック光学素子２０が貼着されている。なお、フロントウィンドウ２１に対するホログラフィック光学系２０の配設方法については、内面に貼着することの他、フロントウィンドウ２１の外面に貼着したり、２枚の透明基材に挟むなど適宜方法が採用できる。

また、本実施形態では、ホログラフィック光学素子２０は、フロントウィンドウ２０の上部全域に配設されている。このような形態によれば、プロジェクタ装置１０による映像投影位置や映像の大きさを自由に調整することが可能となり、自由度の高い電子ルームミラー装置を提供することが可能となる。

このように本実施形態の電子ルームミラー装置では、フロントウィンドウ２１には、運転者の視界を遮る障害物となるバックミラーや、液晶ディスプレイ装置などを配置する必要がないため、運転者そして同乗者に対して十分な視界確保することが可能となる。また、プロジェクタ装置１０が投影する映像は外景に重畳されて投影されるため、運転者は外景とプロジェクタ装置１０が投影する映像を同時に観察することが可能となり、安全性の
面でも優れたものとなる。なお、外景と投影映像を区別して観察できるように、投影映像は周囲に縁部が付された映像としてもよい。このようにすることで、従来のバックミラーと同様の視認性を提供することが可能となる。

図２は、本発明の実施形態に係る電子ルームミラー装置であって、電子ルームミラー装置の垂直方向における断面となっている。車両の後方向を撮像するカメラによって撮像された映像は、プロジェクタ装置１０にてフロントウィンドウ２１に配設されたホログラフィック光学素子２０に投影される。本実施形態ではホログラフィック光学素子２０を利用するため、観察される像をホログラフィック光学素子２０の位置ではなく、遠方結像させることも可能となっている。そのため、観察者は外景を見るのと略同様の焦点距離にて投影される映像を視認することが可能となり、頻繁な焦点の移動を抑えることが可能となる。

図３は、本発明の実施形態で用いるホログラフィック光学素子を説明するための図である。ホログラフィック光学素子２０は高い透過性を有しており、外来光はほとんど損失のないままこのホログラフィック光学素子２０を透過する。したがって、ホログラフィック光学素子２０をフロントウィンドウ２１に配設した場合においても、外景はそのまま透過され観察することが可能となる。

また、ホログラフィック光学素子２０は、所定方向から発せられた入射光（再生光）を、所定方向に回折する優れた角度選択性を有している。さらに、回折光が集光点に向けて回折するようホログラフィック光学素子２０を製作することでレンズ機能（光学拡大機能）を持たせることも可能となる。本実施形態では、ホログラフィック光学素子２０の優れた角度選択性を利用することで、予め設定された観察位置においては、プロジェクタ装置１０にて投影された映像を観察可能とし、他の位置では、当該映像を不可視とすることができる。特に、車室内では運転者のみに投影映像を観察させることができ、他の同乗者に対する映像による違和感を防ぐことが可能となる。

図４は、本発明の実施形態に係る電子ルームミラー装置を示す図であって、図１の実施形態における水平方向の断面図となっている。プロジェクタ装置１０から発せられた入射光１は、ホログラフィック光学素子２０の回折領域１にて所定方向に回折し、運転者（観察者）の視点位置である観察位置（可視領域）に回折光１として入射する。そして、入射光２、入射光３についても同様であって、それぞれ回折領域２、回折領域３で回折し、回折光２、回折光３となって可視領域に入射し、投影された映像を視認させる。このようにホログラフィック光学素子２０は、優れた角度選択性を備えるため、観察位置以外での視認性はほとんど無い。したがって、助手席などに位置する同乗者は、投影される映像を視認することはできず、違和感の無い車内を実現できる。

図５は、本発明の実施形態に係る電子ルームミラーの制御構成を示す図である。本実施形態では、主な構成として制御部３０と、入力部４０、プロジェクタ装置１０とを備えている。制御部３０は、映像処理部３１を含んで構成され、各種カメラにて撮像された映像を切り換え、あるいは、同時にプロジェクタ装置１０に出力する。各種カメラとしては、車両の後方向を撮像する後部カメラ、車両の後方向であって近距離を撮像する近距離後部カメラ１８、車両の側方（左右毎）を撮像する側方カメラ１９などを採用することができる。

本実施形態では、後部カメラ１７が最低限必要とされ、この後部カメラ１７の配設位置としては、従来のルームミラーと同様、後部座席の様子を含めて撮影可能となる位置、あるいは、車両後部に配設され、十分に車両の後ろ方向の視野を確保できる位置などが考えられる。複数の後部カメラ１７を配設し、それらを切り換え、あるいは、それらの出力映
像を並列表示、あるいは、合成して表示することとしてもよい。このとき、後部カメラ１７、側方カメラ１９の画像を表示する場合は結像距離を遠くに、近距離後部カメラ１８の画像を表示する場合は結像距離を近くにするなどしてもよい。

プロジェクタ装置１０に出力する映像の選択には、車両速度などの車両制御情報や、ＧＰＳなどによって計測された車両位置情報を含む車両情報を利用してもよい。例えば、車両制御情報を利用し、通常、走行時には後部カメラ１７を選択し、車両バック時には、近距離後部カメラ１８を選択することなどが考えられる。さらには、車両位置情報、あるいは、指示方向入力を利用し、車線変更を行うことが確認されたときに側方カメラ１９による変更方向の映像に切り換えることとしてもよい。

また、制御部３０は、各種カメラによる映像以外に、車両情報に基づいて映像を形成する画像描画エンジン３２を採用し、各種カメラからの映像と一緒に車両情報に基づく映像をプロジェクタ装置１０に出力するよう構成してもよい。車両情報に基づく映像としては、車速（車両制御情報）による速度計や、車両位置情報を利用した誘導方向などの他に、後方から接近する車両などを気付かせるアラート表示などが採用できる。

さらに、本実施形態の電子ルームミラー装置は、入力部４０を備え、操作者（主として運転者）による投影映像の各種調整を行うことが可能となっている。入力部４０のインターフェイスとしては、スイッチやボリューム、あるいは、画面とスイッチ（タッチパネル）、あるいは音声入力による制御装置などを組み合わせなどが考えられる。また、入力部４０は機能的に大きさ調整部４１、位置調整部４２、表示項目変更部４３などを備え、制御部３０に対して、操作者の入力を伝えることで、プロジェクタ装置１０で投影する映像を調整することが可能となっている。

大きさ調整部４１は、投影する映像の大きさの変更指示を行うことが可能となっている。位置調整部４２は、投影する映像位置の変更指示を行うことが可能となっている。操作者（運転者）は、これら、の調整部にて自分の嗜好にあった大きさ、位置にルームミラーとしての映像投影位置を調整することができる。さらに、入力部４０には表示項目変更部４３を設けることとしてもよい。この表示項目変更部４３は、画像描画エンジン３２による各種情報映像を選択、変更することを可能としている。このように、本実施形態では、入力部を設けたことで、操作者（運転者）は、自分の好みに応じて大きさ、位置、表示する情報を適宜選択することが可能となり、従来のルームミラーと比較して各人の嗜好に柔軟に対応することが可能となる。

図６は、本発明の実施形態に係るプロジェクタ装置を示す図である。本実施形態では、光源にレーザーを用いるとともに、画像を形成する画像形成部に液晶表示素子を用いた構成としている。レーザー光源１１は、レーザー半導体１１２、発散光学系１１１などを含んで構成される光源装置であって、レーザー半導体１１２から放射された出力光を、発散光学系１１１にて所定の照射断面形状に揃えて外部に出力する。

レーザー光源１１から出力された出力光は、ビームエキスパンダ１２にて、バックライトとして必要な面積に調整された後、画像形成部１３の背後に照射される。本実施形態では、この画像形成部１３として、液晶表示素子１３１を用いた液晶表示手段が採用されている。レーザー光源１１の出力光は、拡散板１３２にて強度分布が均一となるように調整された後、液晶表示素子１３１に形成された画像を背後から照射して、プロジェクション光学系１４を介して投影像を形成する。なお、本実施形態では一例として上記構成のプロジェクタを説明したが、光源はＬＥＤやその他自己発光素子でも構わないし、画像形成部にＬＣＯＳやＤＬＰ、その他の画像デバイスを用いても良い。ＥＬ素子やＦＥ素子など自己発光素子を用いたディスプレイを光源＋画像形成部の代わりとしてもよい。

観察者は、ホログラフィック光学素子２０を介してこの投影像を観察する。これは、ホログラフィック光学系２０が有する偏光機能により可能となるものであるが、ホログラフィック光学素子２０にレンズ機能（光学拡大機能）を持たせることで、観察者に大きな映像を提供することができるとともに、プロジェクタ装置１０内のプロジェクション光学系１４の小型化を図り、プロジェクタ装置１０自体の小型化を図ることも可能となる。

図７は、本発明の実施形態に係る電子ルームミラー装置において、大きさを変更する際の様子を示した図である。図に示すようにプロジェクタ装置１０は、ホログラフィック光学素子２０に映像を投影することとなるが、破線で示すようにその大きさを変更可能としている。なお、大きさの変更は、ホログラフィック光学素子２０が配設された範囲内で行われる。大きさの変更方法には、プロジェクタ装置１０にズーム機構を装備することや、広角なプロジェクタ装置１０を利用し、画素を表示領域分だけ部分的に駆動することでソフトウェア的に実行することなどが考えられる。

図８は、本発明の実施形態係る電子ルームミラー装置において、位置を変更する際の様子を示した図である。図に示すようにプロジェクタ装置１０は、ホログラフィック光学素子２０に映像を投影し、破線でしめすようにその表示領域を変更可能としている。この位置の変更もホログラフィック光学素子２０が配設された範囲内で行われる。位置の変更方法としては、プロジェクタ装置１０自体を首振りさせることや、大きさを変更した場合と同様、広角なプロジェクタ装置１０を利用したソフトウェア的な切り換えなどが考えられる。

このように、本実施形態の電子ルームミラー装置は、投影映像の大きさ、または、位置を変更可能としたものとなっており、従来のルームミラー装置にはない、利用者の嗜好に柔軟に対応することが可能となる。なお、本実施形態では、ホログラフィック光学素子２０をフロントウィンドウ２０の上部全域に配設したことで、大きさ、位置の変更範囲の拡大が図られている。また、フロントウィンドウ上部全体に側方を含む後方視界全域を表示することも可能である。

以上、本発明によれば、電子ルームミラー装置にプロジェクタ装置１０による投影像を利用したことで、フロントウィンドウ２０付近にルームミラーや液晶表示装置など自己発光型の表示装置を配置する必要がなくなり、運転者そして同乗者の視界拡大を図ることが可能となる。

また、プロジェクタ装置１０による投影映像は、遠方結像させることが可能となり、観察者は焦点移動を頻繁に行うことなく、外景と投影映像の観察を行うことができる。そして、角度選択性に優れたホログラフィック光学素子２０を使用することで、観察者（運転者）にのみ投影像を観察させることが可能となる。特に、タクシーなどでは後部座席に位置する客の様子を観察することが必要となることがあるが、投影像は他の位置から観察することができないため、後部座席に位置する客は観察されていることを意識することがない。

さらに、プロジェクタ装置１０を採用したことで、投影する映像の拡大、位置変更が簡単に行うことができ、運転者（操作者）の嗜好に応じた形態に柔軟に対応することが可能となる。

なお、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。

１０…プロジェクタ装置、１１…レーザー光源、１１１…発散光学系、１１２…レーザー半導体、１２…ビームエキスパンダ、１３…画像形成部、１３１…ＬＣＤ、１３２…拡散板、１４…プロジェクション光学系、１５…凹面鏡、１７…後部カメラ（撮像部）、１８…近距離後部カメラ、１９…側方カメラ、２０…ホログラフィック光学素子、２１…フロントウィンドウ、３０…制御部、３１…映像処理部、３２…画像描画エンジン、４０…入力部、４１…大きさ調整部、４２…位置調整部、４３…表示項目変更部

Claims (5)

1. 車両のフロントウィンドウに配設されるホログラフィック光学素子と、
   前記車両の後方向を撮像する撮像部と、
   前記ホログラフィック光学素子に少なくとも前記撮像部で撮像された映像を投影するプロジェクタ部とを備え、
   前記ホログラフィック光学素子は、前記プロジェクタ部が投影する映像を、所定観察位置の方向に回折させることを特徴とする
   電子ルームミラー装置。
2. 前記ホログラフィック光学素子は、前記フロントウィンドウの上部全域に配設されていることを特徴とする
   請求項１に記載の電子ルームミラー装置。
3. 前記プロジェクタ部は、利用者の入力に基づいて投影する映像の大きさを調整可能とすることを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の電子ルームミラー装置。
4. 前記プロジェクタ部は、利用者の入力に基づいて投影する映像の位置を調整可能とすることを特徴とする
   請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電子ルームミラー装置。
5. 前記ホログラフィック光学素子は、光学拡大機能を有することを特徴とする
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載の電子ルームミラー装置。

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