JP5513752B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輌など乗り物における外装部材に取り付けられる表示装置に関し、特に、車輌に接近する人に対して情報表示を提示する装置、或いは、車輌後続車の接近に対して、当該後続車における運転者または操縦者など搭乗者（以下、単に運転者と称する）に対する危険警告表示を提示するなど、車輌周囲に表示を提示する表示装置に関する。

センサ、制御部、表示器を利用して車間情報などを基にして後続車に危険警告表示を提示するシステムの提案が、例えば下記特許文献１及び２でなされている。

これらの技術を参考にして本発明の目的である、後続車が接近した時に危険警告表示にて警告を発するシステムを実現しようとする時は、後続車との車間距離をセンサで検知し、あらかじめ決められた距離以下になった時に制御部から信号を出し、後方に向けられた表示器に文字や図形などを表示させ後続車に警告を発する方法に当業者であれば極めて容易に到達できるであろう。

特に大型車など運転席が高い位置にある車は前方の車に接近し易く、また、前方の車の運転者にとっては後方から大型車が接近した時の精神的な動揺が激しいなど、事故に至り易い状況になる危険が高いため、このような警告が有効である。

特開平０６−２７８５５６公報 特開２００２−１７８８６３公報

背景技術で示したようなシステムを用いれば、後続車が接近した時に危険警告表示にて警告を発することが可能になるが、後続車との距離を測定するセンサや、センサから信号を用いて演算を行い表示器に表示信号を出力する制御回路を有する制御部が必要になる。

そこで本発明は、必ずしも、センサや制御回路を要することなく、簡単かつ低コストで、車輌に接近する人に対して情報を提示でき、或いは、接近する後続車における運転者に対する危険警告表示できる表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、乗り物の外装部材に取り付けられる表示装置であって、提示情報を含む被観察物と、当該被観察物を覆うように離間され且つ対称面を含む半透過性の基盤を有し且つ、基盤に対して被観察物の反対側の空間において、対称面に対して被観察物の面対称位置に被観察物の実像を結像させる実鏡映像結像光学系と、を含む表示装置を提供する。

本発明においては、実鏡映像結像光学系は、基盤の対称面において間隙をもって配列された複数の２面コーナーリフレクタからなる２面コーナーリフレクタアレイを含むこと、２面コーナーリフレクタの各々は２つの直交する鏡面からなり、鏡面の交線が対称面に直交すること、被観察物は、被観察物から出た光線の一部が鏡面の交線へ入射し２面コーナーリフレクタの間を通過して、被観察物の反対側の空間に達するように、配置されていること、とすることができる。

また、本発明においては、実鏡映像結像光学系は、基盤に形成され且つ対称面として配置されたハーフミラーと、
被観察物側の空間において被観察物から出た光線のうちハーフミラーで反射した光線を再帰反射する位置に配置された複数のレトロリフレクタと、を有すること、とすることもできる。

本発明によれは、被観察物の実像（実鏡映像）を所定の対称面に対して当該被観察物の面対称位置に結像させる実鏡映像結像光学系を用い、センサや制御回路を用いることなく、後続車が接近した時に危険警告表示にて警告を発するという本発明の目的を達成するものである。より詳しくは、これまで欠点と考えられていた実鏡映像結像光学系が持つ視角（空中像が観察できる範囲）の狭さを利用し、後続車が接近した時のみに警告のための表示が見えるようにしたものである。

具体的には本発明の表示装置は、後続車の運転者から視認できるトランクやルーフなどのボディ面に配置される実鏡映像結像光学系と、前記対称面を挟んで前記実鏡映像と反対側の空間に配置される前記被観察物を具備している。

実鏡映像結像光学系の大きさや、被観察物との位置関係により、実鏡映像が観察できる角度（視角）を設定できるが、本発明では後続車との車間距離が長い時には実鏡映像が観察できずに、車間距離が短くなり所定の距離になった時に実鏡映像が観察できるように設定する。

被観察物としてはネオンサインや表示パネルのような固定表示の他に電子ディスプレイの表示面に表示される画像が利用できる。被観察物を３次元画像を表示し得る電子ディスプレイの表示面に表示される立体画像とすれば実鏡映像も立体像となる。また、被観察物を経時的に動的に変化する画像としてもよい。動画や立体画像を用いれば、運転者にインパクトを与えられるなどの効果も得られさらに好ましい。

実鏡映像結像光学系としては、その基盤とともに対称面を貫通する方向に形成された穴（貫通孔）の内壁や、基盤の厚み方向に突出する透明な筒状体の側面を鏡面として利用する２面コーナーリフレクタアレイが利用できる。さらに、実鏡映像結像光学系として、ハーフミラーとレトロリフレクタアレイとを組み合わせたもの（この場合は対称面とハーフミラー面が一致）が利用できる。

さらに詳しく説明すると、本発明において実鏡映像結像光学系は、基盤（対称面）に対して斜め方向からの視点から、結像された被観察物の実鏡映像を観察することができるものであり、その一つの具体例としては、２面コーナーリフレクタアレイからなる実鏡映像結像光学系を挙げることができる。２面コーナーリフレクタアレイは、２つの直交する鏡面により構成される２面コーナーリフレクタを複数、平面的に集合させたものであり、全ての鏡面に対して垂直となる共通な１つの平面を、被観察物と実鏡映像の間の対称面となるようにしたものである。この２面コーナーリフレクタアレイは、被観察物から発せられる光を各２面コーナーリフレクタの２つの鏡面で１回づつ２回反射させ且つその対称面を透過させることにより、２面コーナーリフレクタアレイの対称面に関して被観察物の面対称位置に、その被観察物の実鏡映像を結像させる作用を有している。

２面コーナーリフレクタアレイの構造は、単純に述べれば、対称面にほぼ垂直な鏡面を、対称面上に多数並べたものである。構造として問題となるのは、この鏡面をどのように対称面に支持固定するかということになる。鏡面形成のより具体的な方法としては、例えば２面コーナーリフレクタアレイを、所定の空間を区画する基盤を具備するものとして、当該基盤を通る１つの平面を対称面としてとして規定し、各２面コーナーリフレクタを、対称面を貫通する方向に想定される光学的な穴として、基盤に形成された穴の内壁を鏡面として利用するものとすることができる。この基盤に形成された穴は、光が透過するように透明でありさえすればよく、例えば内部が真空又は透明な気体又は液体で満たしたものでもよい。また穴の形状についても、その内壁に単位光学素子として働くための１枚又は複数の同一平面に含まれない鏡面を具備し、且つ、鏡面で反射した光が穴を透過できる限り、任意の形状を取ることが可能であり、各穴が連結していたり、一部が欠損している複雑な形状であってもよい。例えば、基盤の表面に個々の独立した鏡面が林立する態様などは、基盤に形成された穴が連結しているものと理解できる。

あるいは２面コーナーリフレクタは、光学的な穴として、透明なガラスや樹脂のような固体によって形成された筒状体を利用するものであってもよい。なお、固体によって個々の筒状体が形成されている場合、これらの筒状体は、相互に密着させて素子の支持部材として働かせてもよく、基盤を具備するものとして当該基盤の表面から突出した態様をとってもよい。また筒状体の形状についても、その内壁に２面コーナーリフレクタとして働くための１枚又は複数の同一平面に含まれない鏡面を具備し、且つ、鏡面で反射した光が筒状体を透過できる限り、任意の形状を取ることが可能であり、筒状体と称してはいるが各筒状体が連結していたり、一部が欠損している複雑な形状であってもよい。

ここで、前記光学的な穴として、立方体又は直方体のように隣接する内壁面が全て直交する形状を考えることができる。この場合、２面コーナーリフレクタ相互の間隔を最小化することができ、高密度な配置が可能となる。

２面コーナーリフレクタ内に複数の鏡面が存在する場合には、想定された回数以上の反射を起こす多重反射の透過光が存在する可能性がある。この多重反射対策として、光学的な穴の内壁に相互に直交する２つの鏡面を形成する場合は、これら２鏡面以外の面を、非鏡面として光が反射しないようにしたり、対称面に対して垂直とならないように角度を付けて設けたり曲面としたりすることで、３回以上の反射を起こす多重反射光を軽減又は除去できる。非鏡面とするには、その面を反射防止用の塗料や薄膜で覆う構成や、面粗さを粗くして乱反射を生じさせる構成を採用することができる。なお、透明で平坦な基盤としても光学素子の働きを阻害するものではないので、基盤を任意に支持部材・保護部材として用いることが可能である。

さらに、映像の実鏡映像の高輝度化を図るには、複数の２面コーナーリフレクタを、対称面上においてできるだけ間隔を空けずに配置することが望ましく、例えば格子状に配置することが有効である。またこの場合、製造も容易になるという利点がある。２面コーナーリフレクタにおける鏡面としては、固体であるか液体であるかに関わらず金属や樹脂などの光沢のある物質によって形成された平坦面で反射するもの、あるいは異なる屈折率を持つ透明媒質同士の平坦な境界面において反射又は全反射するものなどを利用することができる。また、鏡面を全反射によって構成した場合には、複数の鏡面による望まない多重反射は、全反射の臨界角を超える可能性が高くなることから、自然に抑制されることが期待できる。また、鏡面は、機能的に問題ない限り、光学的な穴の内壁のごく一部分に形成されていてもよく、平行に配置される複数の単位鏡面により構成されても構わない。後者の態様を換言すれば、１つの鏡面が複数の単位鏡面に分割されても構わないことを意味する。またこの場合、各単位鏡面は、必ずしも同一平面に存在していなくてもよく、それぞれが平行であればよい。さらに、各単位鏡面は、当接している態様、離れている態様のいずれもが許容される。

さらに、本発明において実鏡映像結像光学系として適用可能な他の具体例としては、光線を再帰反射させるレトロリフレクタアレイと光線を反射及び透過させるハーフミラー面を有するハーフミラーとを具備する光学系である。この実鏡映像結像光学系においては、ハーフミラー面をトランクやルーフの上面部として基盤に露出して設定される表面（対称面）とし、被観察物から出た光線のうちハーフミラーで反射又は透過した光線を再帰反射し得る位置にレトロリフレクタアレイを配置しているものを挙げることができる。なお、レトロリフレクタアレイは、ハーフミラーに対して被観察物と同じ側の空間にのみ配置され、ハーフミラーで反射した光を再帰反射する位置に設けられる。ここでレトロリフレクタの作用である「再帰反射」とは、反射光を入射光が入射してきた方向へ反射（逆反射）する現象をいい、入射光と反射光とは平行であり且つ逆向きとなる。このようなレトロリフレクタの複数をアレイ状に配置したものがレトロリフレクタアレイであり、個々のレトロリフレクタが十分に小さい場合は、入射光と反射光の経路は重なると見なすことができる。このレトロリフレクタアレイにおいてレトロリフレクタは平面上に存在している必要はなく、曲面上にあってもよく、さらには同一面上に存在している必要はなく、各レトロリフレクタは３次元的に散在していても構わない。また、ハーフミラーは、光線を透過させる機能と反射させる機能の両方を備えているものをいい、好ましくは透過率と反射率がほぼ１：１のものが理想的である。

レトロリフレクタには、３つの隣接する鏡面から構成されるもの（広義には「コーナーリフレクタ」と呼ぶことができる）や、キャッツアイレトロリフレクタを利用することができる。コーナーリフレクタには、相互に直交する３つの鏡面から構成されるコーナーリフレクタ、３つの隣接する鏡面がなす角度のうち２つが９０度であり、且つ他の１つの角度が９０／Ｎ度（ただしＮは整数）をなすもの、３つの鏡面がなす角度が９０度、６０度及び４５度となる鋭角レトロリフレクタなどを採用することができる。

本発明の構成ではセンサや制御回路が不要なため簡単かつ低コストで、後続車が接近した時に危険警告表示にて警告を発することが可能である。

また、実鏡映像結像光学系を用いると空中像を実像で作り出せ、さらに、被観察物を立体構造若しくは立体表示とすることにより立体像とできるため、非常にインパクトのある表示となる。

本発明による一実施形態の表示装置を含む自動車車両の外装を当該車両の後続車側から観察した様子を示す概略斜視図である。。 同実施形態の表示装置の要部を側方から見た状態を模式的に示す概略側面図である。 同実施形態の表示装置に適用される２面コーナーリフレクタアレイの結像様式を模式的に示す概略斜視図である。 同実施形態の表示装置に適用される２面コーナーリフレクタレイの具体的構成例を模式的に示す概略平面図及び部分切欠斜視図である。 同実施形態の表示装置に適用される２面コーナーリフレクタアレイによる結像様式を模式的に示す概略平面図である。 同実施形態の表示装置に適用される２面コーナーリフレクタアレイによる結像様式を模式的に示す概略側面図である。 同２面コーナーリフレクタアレイによる実鏡映像を観察できる範囲を説明するための概略側面図である。 本発明による一実施形態の表示装置を含む自動車車両とその後続車の距離と観察角の関係を説明するための概略側面図である。 本発明による他の実施形態の表示装置の要部の実鏡映像結像光学系に適用されるレトロリフレクタアレイ及びレトロリフレクタの一例による光線の再帰反射の態様を模式的に示す概略側面図である。 本発明の他の実施形態を示す実鏡映像結像光学系に適用されるレトロリフレクタアレイ及びレトロリフレクタの他の例による光線の再帰反射の態様を模式的に示す概略斜視図である。 同実鏡映像結像光学系に適用されるレトロリフレクタアレイ及びレトロリフレクタの一例による光線の再帰反射の態様を模式的に示す概略側平図である。 同実鏡映像結像光学系に適用されるレトロリフレクタアレイ及びレトロリフレクタの他の例による光線の再帰反射の態様を模式的に示す概略側平図である。

以下に、本発明による一実施形態の警告などの提示情報を含む画像を表示する表示装置について、図面を用いて説明する。

図１は本発明が適用される表示装置１を含む自動車車両の外装を当該車両の後続車側から観察した様子を示す概略斜視図である。図２は、本発明が適用される表示装置１の一実施形態を示す概略断面図である。この表示装置１は、後続車の運転者から視認できるボディ面に本発明を適用したものである。具体的に表示装置１は車輌のトランク上面部付近に配置されており、後続車の運転者に視認されるための表示などを被観察物としてトランク内に配置し、被観察物と対称面を挟んで反対側の面対称位置の空間、すなわちトランク上部の空間に、実鏡映像として結像させるものである。

本実施形態では、図１（ａ）に示すように、遠方では視認できないが、図１（ｂ）に示すように、所定距離近づいた後続車の運転者から視認できるボディ面として車輌のトランク上面部３に、実鏡映像結像光学系として２面コーナーリフレクタアレイ６を設け、この２面コーナーリフレクタアレイ６を通じてトランク上部に空中映像を投影するために、トランク上面部３の内部（すなわちトランクルーム内）に観察者である後続車の運転者の視線からは見えないように、図２に示すように、空中映像の元となる被観察物７２を配置している。被観察物７２としては、本実施形態では液晶ディスプレイ７の表示面７１に表示される画像を適用している。図示例では、液晶ディスプレイ７の表示面７１に表示される被観察物である画像７２を上下逆にした画像７２とすることで、トランク上部の空間に、その画像７２の実鏡映像Ｐとして浮かび上がらせるようにしている。表示装置は、液晶ディスプレイ７と、２面コーナーリフレクタアレイ６と、を含む。液晶ディスプレイ７には例えばカラー画像が表示できるカラー液晶表示パネルが用いられる。また、表示装置１は、図示しないが、液晶ディスプレイ７に接続された駆動回路や、これに接続されている計器情報を含む画像のための映像信号を供給する映像信号供給部を備えている。

本実施形態では、液晶ディスプレイ７を用いているが、本発明ではこれに限定されるものではなく、液晶以外の電子ディスプレイやネオンサイン、更には表示パネル（非常灯のように光源と表示パネルを組み合わせたもの）などが使用可能である。電子ディスプレイを用いたものでは表示を時間的に変化させたりすることができる。また、ネオンサインや表示パネルでは表示は固定であっても点滅させるなどの手法で後続車の運転者に効果的に警告を伝えることができる。

ここで、本実施形態に適用される２面コーナーリフレクタアレイ６の構成及び作用について説明する。

２面コーナーリフレクタアレイ６は、図３、図４に模式的に示すように、２つの相互に直交する鏡面６１ａ，６１ｂから構成される２面コーナーリフレクタ６１の多数の集合であり、全２面コーナーリフレクタ６１を構成するそれぞれ２つの鏡面６１ａ，６１ｂに対してほぼ垂直な平面を対称面６Ｓとして、その面対称位置に被観察物である画像７２の実鏡映像Ｐを結像させることで、観察者である運転者により空中映像が観察されるようにしたものである。なお、本実施形態において２面コーナーリフレクタ６１は２面コーナーリフレクタアレイ６の全体の大きさ（ｃｍオーダ）と比べて非常に微小（μｍオーダ）であるので、図３では２面コーナーリフレクタ６１の集合全体をグレーで表し、鏡面の開く内角の向きをＶ字形状で表し２面コーナーリフレクタ６１を誇張して表現してある。そして、図４では、２面コーナーリフレクタアレイ６の模式的な平面図を図４（ａ）に、同（ｂ）に部分的な斜視図を示す。但し、図４では、２面コーナーリフレクタアレイ６の全体に比して、２面コーナーリフレクタ６１及び鏡面６１ａ，６１ｂを大きく誇張して表している。

２面コーナーリフレクタアレイ６は、例えば光線を屈曲しつつ透過し得るように、平板状の基盤に、平らな基盤表面に対して垂直に肉厚を貫通する物理的・光学的な穴を多数形成し、各穴の内壁面を２面コーナーリフレクタ６１として利用するために、穴の内壁面のうち直交する２つにそれぞれ鏡面６１ａ，６１ｂを形成したものを採用することができる。したがって、基盤が半透過性となるように、図４に示すように、薄い平板状の基盤に平面視ほぼ矩形状（例えば正方形状）の光線が透過する物理的・光学的な穴（例えば一辺が例えば５０〜２００μｍ）を多数形成し、各穴のうち隣接して直交する２つの内壁面に平滑鏡面処理を施して鏡面６１ａ，６１ｂとすれば、これら２つの鏡面６１ａ，６１ｂを反射面とする２面コーナーリフレクタ６１を得ることができる。なお、穴の内壁面のうち２面コーナーリフレクタ６１を構成しない部分には鏡面処理を施さず光が反射不能な面とするか、又は角度をつけるなどして多重反射光を抑制することが好ましい。また、各２面コーナーリフレクタ６１は、基盤上において鏡面６１ａ，６１ｂがなす内角が全て同じ向きとなるように、規則的な格子点上に整列させて形成することが好ましい。よって、各２面コーナーリフレクタでは、２つの直交する鏡面の交線ＣＬが対称面６Ｓに直交することが好ましい。以下、この鏡面６１ａ，６１ｂの内角の向きを、２面コーナーリフレクタ６１の向き（方向）と称することがある。

鏡面６１ａ，６１ｂの形成にあたっては、例えば金属製の金型をまず作成し、鏡面６１ａ，６１ｂを形成すべき内壁面をナノスケールの切削加工処理や、金型を用いたプレス工法をナノスケールに応用したナノインプリント工法又は電鋳工法による処理をすることによって鏡面形成を行い、これらの面粗さを１０ｎｍ以下とし、可視光スペクトル域に対して一様に鏡面となるようにするとよい。なお、電鋳工法によりアルミやニッケルなどの金属で基盤を形成した場合、鏡面６１ａ，６１ｂは、金型の面粗さが十分小さければ、それによって自然に鏡面となるが、ナノインプリント工法を用いて、基盤を樹脂製などとした場合には、鏡面６１ａ，６１ｂを作成するには、スパッタリングなどによって、鏡面コーティングを施す必要がある。また、隣り合う２面コーナーリフレクタ６１同士の離間寸法を極力小さく設定することで、透過率を向上させることができる。但し、２面コーナーリフレクタアレイ６の構成は上述のものに限定されず、直交する２つの鏡面６１ａ，６１ｂにより２面コーナーリフレクタ６１が多数形成され、且つ各２面コーナーリフレクタ６１が光学的な穴として光を透過するものであれば、適宜の構成及び製造方法を採用することができる。

そして、２面コーナーリフレクタアレイ６では、各２面コーナーリフレクタ６１は、裏面側から穴に入った光を一方の鏡面６１ａ（又は６１ｂ）で反射させ、さらにその反射光を他方の鏡面６１ｂ（又は６１ａ）で反射させて表面側へと通過させる機能を有し、この光の進入経路と射出経路とが対称面６Ｓを挟んで面対称をなすこととなる。すなわち、２面コーナーリフレクタアレイ６の対称面６Ｓ（各鏡面の高さ方向中央部を通り且つ各鏡面と直交する面を仮定）は、トランク上面３の内部にある被観察物７２の実像を、底壁３の上方空間における面対称位置に鏡像（実鏡映像）として結像させる対称面である。

ここで、２面コーナーリフレクタアレイ６による結像様式について、被観察物として点光源ｏから発せられた光の経路とともに簡単に説明する。図５に平面的な模式図で、図６に模式的な側面図でそれぞれ示すように、点光源ｏから発せられる光（一点鎖線矢印で示す。図５において３次元的には紙面奥側から紙面手前側へ進行する）は、２面コーナーリフレクタアレイ６を通過する際に、２面コーナーリフレクタ６１を構成する一方の鏡面６１ａ（又は６１ｂ）で反射して更に他方の鏡面６１ｂ（又は６１ａ）で反射した後に対称面６Ｓを通過し、２面コーナーリフレクタアレイ６の対称面６Ｓに対して点光源ｏの面対称位置を広がりながら通過する。図５では入射光と反射光とが平行をなすように表されているが、これは同図では点光源ｏに対して２面コーナーリフレクタ６１を誇張して大きく記載しているためであり、実際には各２面コーナーリフレクタ６１は極めて微小なものであるため、同図のように２面コーナーリフレクタアレイ６を上方から見た場合には、入射光と反射光とは殆ど重なってみえる。すなわち、結局は点光源ｏの対称面６Ｓに対する面対称位置に透過光が集まり、図５、図６においてｐの位置に実鏡映像として結像することになる。

このように、被観察物７２の実像Ｐを素子面６Ｓに対して面対称位置に鏡映像として結像させる機能を有する２面コーナーリフレクタアレイ６を車輌のボディの一部を成すトランク上面部３に組み込んでいるため、図１に示したように、トランク上部の空間に、被観察物である画像７２（図２）の実鏡映像Ｐを投影することができる。すなわち、本来は何もないはずの空中に本例のような注意表示が現れるため、後続車の運転者に対する注意喚起を促しやすくなる。

本発明は後続車の存在若しくは接近距離をセンサなどで感知して警告表示を発するものでなく、後続車の運転者から警告表示が見える範囲（角度）を限定して、常に警告を表示しているものの通常の走行時は警告表示が視認できずに、前方の車に接近した時のみに警告表示が視認できるようにするものである。

見える範囲が限定できる原理を図７を用いて説明する。表示装置は実鏡映像結像光学系としての２面コーナーリフレクタアレイ６と被観察物Oより構成されている。図７中の１点鎖線は被観察物より発せられた光が２面コーナーリフレクタアレイ６を通して被観察物と対称面６Ｓを挟んで反対側の面対称位置の空間に実鏡映像Ｐを結像するまでの光路のうち２面コーナーリフレクタアレイ６両端面（観察者から見て前後方向の端面）を通るものを示している。実鏡映像Ｐの背後には２面コーナーリフレクタアレイ６が存在する必要があるため、この２本の１点鎖線で規定された範囲が観察者が実鏡映像を観察できる範囲（角度θ）になる。逆に言うとこの範囲以外からは実鏡映像が視認できないということになる。

ここで後続車の運転者が前車のトランク上の２面コーナーリフレクタアレイ６を覗き込む角度を考える。一般的に後続車の運転者の視点の高さ方が２面コーナーリフレクタアレイ６の設置位置より高いため、図８（ａ）よりも図８（ｂ）に示に示すように後続車が前車に近付く程、運転者と２面コーナーリフレクタアレイ６を結ぶ線（２点鎖線で記載）と２面コーナーリフレクタアレイ６の素子面との角度（以後「観察角」と記載）は大きくなる。

図７と図８の関係より、後続車と前車の距離が離れている場合には図７の２本の１点鎖線の素子面とのなす角度が小さいものより観察角は小さくなり実鏡映像は観察されない。後続車が前車に近付くと観察角は徐々に大きくなり、該１点鎖線の素子面とのなす角度が小さいものより大きくなると実鏡映像が視認できるようになる。さらに後続車が近付き観察角が大きくなると、いつかは図７の２本の１点鎖線の素子面とのなす角度が大きいものを超えてしまい再び実鏡映像が観察されなくなるが、この状況では後続車が近付き過ぎてしまうことと、本発明の目的である後続車の運転者に警告を与えることから考えると重要な事項ではないと考えられる。

また、運転者の視線の高さは車種（小型車／大型車）や個人の運転姿勢によって異なることになるが、ある程度の範囲の観察角で表示装置１により後続車の運転者に実鏡映像が観察できるようにしておけばよいことが判った。具体的には水平から２０度から６０度の角度範囲に観察角が入るように２面コーナーリフレクタアレイの大きさや被観察物の設置位置を設計すればよいことが判った。ただし、一般に車輌のトランク上面は水平ではないために、その傾き角を考えた設計が必要になる。

車種によって運転者の視線の高さが異なってしまうことに関してさらに考察する。本発明の原理に照らして考えれば、運転者の視線が高い時ほど前車との距離が遠いうちに危険表示を見ることになる。すなわちこのような運転者には早い段階で警告を発することができるようになる。運転者の視線が高い車種としては一般に大型車が考えられる。

大型車など運転席が高い位置にある車は前方の車に接近し易く、また、前方の車の運転者にとっては後方から大型車が接近した時の精神的な動揺が激しいなど、事故に至り易い状況になる危険が高いため、本発明が前記のような特性を持っていることは、むしろ好ましいことと思われる。

また、観察者が実鏡映像を観察できる範囲（角度）が制限される原因としては、前記の２面コーナーリフレクタアレイの大きさや被観察物の設置位置の関係だけではなく、図４に示すような２面コーナーリフレクタアレイを用いる限り、１つの２面コーナーリフレクタに入射する光線が、隣接する２面コーナーリフレクタにより遮られてしまうため、素子面に対して浅い角度から入射した光を用いての実鏡映像は得られないことになる。この角度は素子面から２０度前後であるため、幸いなことに本発明においては障害にはならない。

ここで、観察者が見ることになる実鏡映像Ｐは、上記のように空中の一箇所に固定して現れるようにしてもよいが、ディスプレイ７を動作させたり、表示面７１に表示される画像７２を動かすなどして、トランク上方で動くようにすることも、観察者の注意を引きやすくするためには極めて有用である。

なお、図４のように構造で実際に穴を開けて２面コーナーリフレクタアレイを作製した場合は、雨水などのトランク内への浸入防止のために該穴を埋める必要がある。具体的には２面コーナーリフレクタ上面に透明なカバーを付けるか、該穴の部分のみを透明な樹脂などで埋める方法が考えられる。

図９は、本発明が適用される表示装置１’の他の実施形態の要部を示す側方から見た概観図である。表示装置１’を正面から見た概観図は図１の表示装置と同様である。この表示装置１’は、実鏡映像結像光学系のみが上述した図１の実施形態の表示装置１と異なる。したがって、表示装置１と同一の構成については同一の名称及び符号を用いて説明するものとする。

本実施形態で適用される実鏡映像結像光学系９は、図９及び図１０に示すように、ハーフミラー９１とレトロリフレクタアレイ９２とを組み合わせたものである。そして、トランク上面３に、ハーフミラー９１を設けるとともに、上記図１の実施形態の表示装置１と同様に、トランク内部に、空中映像の元となる被観察物として画像７２を表示するディスプレイ７を配置している。

ハーフミラー９１は、例えば透明樹脂やガラスなどの透明薄板の一方の面（下面）側に薄い反射膜をコーティングしたものを利用することができる。この透明薄板の反対側の面（上面）側には、無反射処理（ＡＲコート）を施すことで、観察される実鏡映像Ｐが２重になるのを防止することができる。

一方、レトロリフレクタアレイ９２には、入射光を厳密に逆反射させるものであればあらゆる種類のものを適用することができ、素材表面への再帰反射膜や再帰反射塗料のコーティングなども考えられる。また、その形状も曲面としてもよいし、平面とすることもできる。例えば、図１１（ａ）に正面図の一部を拡大して示すレトロリフレクタアレイ９２は、立方体内角の１つの角を利用するコーナーキューブの集合であるコーナーキューブアレイである。個々のレトロリフレクタ９２Ａは、３つの同形同大の直角二等辺三角形をなす鏡面９２Ａａ，９２Ａｂ，９２Ａｃを１点に集合させて正面視した場合に正三角形を形成するものであり、これら３つの鏡面９２Ａａ，９２Ａｂ，９２Ａｃは互いに直交してコーナーキューブを構成している。また、図１２（ａ）に正面図の一部を拡大して示すレトロリフレクタアレイ９２も、立方体内角の１つの角を利用するコーナーキューブの集合であるコーナーキューブアレイである。個々のレトロリフレクタ９２Ｂは、３つの同形同大の正方形をなす鏡面９２Ｂａ，９２Ｂｂ，９２Ｂｃを１点に集合させて正面視した場合に正六角形を形成するものであり、これら３つの鏡面９２Ｂａ，９２Ｂｂ，９２Ｂｃは互いに直交している。このレトロリフレクタアレイ９２は、図１１（ａ）のレトロリフレクタアレイ９２とは形状が異なるだけで再帰反射の原理は同じである。図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）に、図１１（ａ）及び図１２（ａ）にそれぞれ示したレトロリフレクタアレイ９２を例にして説明すると、各レトロリフレクタ９２Ａ，９２Ｂの鏡面のうちの一つ（例えば９２Ａａ，９２Ｂａ）に入射した光は、他の鏡面（９２Ａｂ，９２Ｂｂ）、さらに他の鏡面（９２Ａｃ，９２Ｂｃ）で順次反射することで、レトロリフレクタ９２Ａ，９２Ｂへ光が入射してきた元の方向へ反射する。なおレトロリフレクタアレイ９２に対する入射光と出射光の経路は、厳密には重ならず平行であるが、レトロリフレクタ９２Ａ，９２Ｂがレトロリフレクタアレイ９２と比べて十分小さい場合には、入射光と出射光の経路が重なっているとみなしてもよい。これら２種類のコーナーキューブアレイの違いは、鏡面が二等辺三角形のものは比較的作成しやすいが反射率が若干低くなり、鏡面が正方形のものは二等辺三角形のものと比較して作成がやや難しい反面、反射率が高い、ということである。

なお、レトロリフレクタアレイ９２には、上述したコーナーキューブアレイの他にも、３つの鏡面により光線を再帰反射させるもの（広義には「コーナーリフレクタ」）を採用することができる。図示しないが、例えば、単位再帰反射素子として、３つの鏡面のうち２つの鏡面同士が直交し、且つ他の１つの鏡面が他の２つの鏡面に対して９０／Ｎ度（ただしＮは整数とする）をなすものや、３つの鏡面がそれぞれ隣接する鏡面となす角度が９０度、６０度及び４５度となる鋭角レトロリフレクタが、本実施形態に適用される再帰反射素子３として適している。その他にも、キャッツアイレトロリフレクタなども単位再帰反射素子として利用することができる。これらのレトロリフレクタアレイは、平面的なものであっても、屈曲又は湾曲していてもよい。また、レトロリフレクタアレイの配置位置も、画像７２から発してハーフミラー９１で反射した光を再帰反射することができるのであれば、適宜に設定することができる。

このようなハーフミラー９１とレトロリフレクタアレイ９２を備えた実鏡映像結像光学系９を適用したこの実施形態の表示装置１’では、図７及び図８に示すように、ディスプレイ７の画像表示面７１に表示される画像７２は、片面に無反射処理が施されたハーフミラー９１のハーフミラー面９１Ｓで反射し、レトロリフレクタアレイ９２で再帰反射した後、ハーフミラー９１を透過して、ハーフミラー面９１に対して面対称位置に結像する。すなわち、ハーフミラー面９１が被観察物である画像７２と実鏡映像Ｐの対称面として機能する。したがって、２面コーナーリフレクタアレイ６を適用した表示装置１と同様に、ハーフミラー面９１に対して斜め方向から見る観察者（運転者）の視点からは、トランク上部の空間に実鏡映像Ｐが浮かんで見えることになる。

ハーフミラーとレトロリフレクタアレイを用いた場合も２面コーナーリフレクタアレイを用いた場合と同様、実鏡映像が観察できる範囲がレトロリフレクタアレイ及びハーフミラーの大きさやレトロリフレクタアレイの位置によって制限されることになる。これらの設計は２面コーナーリフレクタアレイの場合と同様であり、水平から２０度から６０度の角度範囲に観察角が入るようにすればよい。

以上の実施態様ではトランクを有する車輌（セダン）に関して述べてきたが、それ以外の車種、例えばステーションワゴンやワンボックスなどの車種にも本発明は適用可能である。これらの車種の場合は実鏡映像結像光学系をルーフ上に設けることになる。

さらに、上記実施態様では後続車が接近した時に危険警告表示にて警告を発する表示装置に関して述べてきたが、警告表示以外に、車輌に接近する人に対して広告情報を提示できるので、車体広告表示にも適用できる。そして動画や立体画像を用いれば、接近する人にインパクトを与えられるなどの効果も得られさらに好ましい。また、本発明では、車両などの外装内部に一体として本発明の表示装置を装備する他に、当該表示装置を車両とは別体として筐体に納めれば、車両外装に着脱自在に構成できる。

本発明は、後続車が接近した時に危険警告表示にて警告を発する表示装置として利用できる。

１，１’…表示装置
３…トランク上面部
６…２面コーナーリフレクタアレイ（実鏡映像結像光学系）
６Ｓ…素子面（対称面）
７…ディスプレイ
９…実鏡映像結像光学系
６Ｓ…素子面
６１…２面コーナーリフレクタ
６１ａ，６１ｂ…鏡面
６２…反射面
７１…表示面
７２…被観察物（画像）
９１…ハーフミラー
９１Ｓ…ハーフミラー面（対称面，反射面）
９２…レトロリフレクタアレイ
９２Ａ，９２Ｂ…レトロリフレクタ
９２Ａａ，９２Ａｂ，９２Ａｃ，９２Ｂａ，９２Ｂｂ，９２ｂｃ…鏡面
Ｐ…実鏡映像
θ…観察者が実鏡映像を観察できる角度範囲

Claims (6)

1. 乗り物の外装部材に取り付けられる表示装置であって、
   提示情報を含む被観察物と、
   前記被観察物を覆うように前記被観察物から離間され且つ対称面を含む半透過性の基盤を有し且つ、前記基盤に対して前記被観察物の反対側の空間において、前記対称面に対して前記被観察物の面対称位置に前記被観察物の実像を結像させる実鏡映像結像光学系と、を含み、
   前記乗り物の外装部材が車両ボディのトランク上面およびルーフ面の少なくとも一方のボディ面であり、
   前記実鏡映像結像光学系の前記基盤は、前記ボディ面と一体に形成され、且つ、後方に向け前記実像が水平から２０度から６０度の角度範囲の観察角に入るように、配置されていることを特徴とする表示装置。
2. 前記実鏡映像結像光学系は、前記基盤の前記対称面において間隙をもって配列された複数の２面コーナーリフレクタからなる２面コーナーリフレクタアレイを含むこと、
   前記２面コーナーリフレクタの各々は２つの直交する鏡面からなり、前記鏡面の交線が前記対称面に直交すること、
   前記被観察物は、前記被観察物から出た光線の一部が前記鏡面の交線へ入射し前記２面コーナーリフレクタの間を通過して、前記被観察物の反対側の空間に達するように、配置されていること、を特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記実鏡映像結像光学系は、前記基盤に形成され且つ前記対称面として配置されたハーフミラーと、
   前記被観察物側の空間において前記被観察物から出た光線のうち前記ハーフミラーで反射した光線を再帰反射する位置に配置された複数のレトロリフレクタと、を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記被観察物は、電子ディスプレイの表示面に表示される画像であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。
5. 前記被観察物は、３次元画像を表示し得る電子ディスプレイの表示面に表示される立体画像であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。
6. 前記被観察物は、経時的に動的に変化する画像であることを特徴とする請求項４又５に記載の表示装置。

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