JP6706802B2 - 表示システム、電子ミラーシステム及びそれを備える移動体 - Google Patents

Description

本開示は、表示システム、電子ミラーシステム及びそれを備える移動体に関し、特に、撮像画像に基づく画像を表示する表示システム、電子ミラーシステム及びそれを備える移動体に関する。

従来、リアカメラと、モニターと、凹面鏡とを備えた車両用表示装置（表示システム、電子ミラーシステム）があった（例えば特許文献１参照）。リアカメラは車両の後方を撮像する。モニターは、車室内のうち運転席と助手席の間の天井位置に設けられ、リアカメラからの車両後方映像データに基づく車両後方画像を映し出す。凹面鏡は、車室内のうちフロントウィンドウの上部位置に設置され、モニター画像を反射させて車両乗員へ車両後方画像を見せている。

特開２００９−１２００８０号公報

特許文献１に記載の車両用表示装置において、車室の外側から入射した太陽光が凹面鏡に当たると、凹面鏡によって太陽光がモニターに集光される可能性があり、モニターが局所的に高温になり、モニターがダメージを受ける可能性があった。

本開示の目的は、表示部に入射する太陽光等の外光を低減できる表示システム、電子ミラーシステム及びそれを備える移動体を提供することにある。

本開示の一態様の表示システムは、撮像画像に基づく画像を表示する表示部と、前記表示部に表示された前記画像を拡大して出力する拡大光学系と、前記拡大光学系を介して前記表示部に入射する外光を減衰する光減衰部と、前記表示部と前記拡大光学系と前記光減衰部とを収容する収容室を有するハウジングと、を備える。前記拡大光学系が、入射光の一部を反射して前記入射光の別の一部を透過する反射鏡を有する。前記光減衰部が前記反射鏡を含む。前記反射鏡の後方に、光の吸収と散乱との少なくとも一方を行う背景物が配置されている。前記背景物の色は、前記収容室の内面よりも暗い色である。

本開示の一態様の電子ミラーシステムは、前記表示システムと、前記撮像画像を出力する撮像部と、を備える。

本開示の一態様の移動体は、前記電子ミラーシステムと、前記電子ミラーシステムが搭載される移動体本体と、を備える。

本開示によれば、表示部に入射する太陽光等の外光を低減できる表示システム、電子ミラーシステム及びそれを備える移動体を提供することができる。

図１は、本開示の一実施形態に係る表示システムを備える移動体の概略説明図である。 図２は、同上の表示システムの概略説明図である。 図３は、同上の表示システムによって表示される画像の表示位置の説明図である。 図４は、同上の表示システムの概略説明図である。 図５は、同上の表示システムによって表示される画像の一例を示す説明図である。 図６Ａ及び図６Ｂは、同上の表示システムにおいて、ユーザの右目で見える画像の範囲を説明する説明図である。 図７は、同上の表示システムにおいて、ユーザの目で見える画像の範囲を説明する説明図である。 図８は、本開示の一実施形態の変形例１に係る表示システムの概略説明図である。 図９は、本開示の一実施形態の変形例２に係る表示システムの概略説明図である。 図１０は、本開示の一実施形態の他の変形例に係る表示システムの概略説明図である。 図１１は、本開示の一実施形態の他の変形例に係る表示システムが備える両凸レンズの側面図である。 図１２は、本開示の一実施形態に係る移動体の上面図である。

下記の実施形態等において説明する図１〜１２は、概念図であり、図中の各構成要素の大きさ、厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

（実施形態）
（１）概要
本実施形態に係る表示システム１０は、図１及び図２に示すように、例えば、移動体としての自動車１００に用いられる。

表示システム１０は、図２に示すように、表示部２０と、拡大光学系３０と、光減衰部（凹面鏡３１、ビームスプリッタ４３、偏光フィルタ７０）とを備える。表示部２０は、撮像画像に基づく画像を表示する。拡大光学系３０は、表示部２０に表示された画像を拡大して出力する。光減衰部は、拡大光学系３０を介して表示部２０に入射する外光を減衰する。

本実施形態の表示システム１０によれば、表示部２０に画像が表示されると、表示部２０に表示された画像が拡大光学系３０によって拡大され、拡大光学系３０で拡大された画像がユーザ２００（自動車１００の運転手等の乗員）に視認される。

ここで、表示システム１０の外部から入射する外光（例えば太陽光等）が拡大光学系３０を介して表示部２０に入射すると、外光が拡大光学系３０によって表示部２０に集光されるため、表示部２０の温度が局所的に高くなる可能性がある。本実施形態では、光減衰部が拡大光学系３０を介して表示部２０に入射する外光を減衰するので、拡大光学系３０によって表示部２０の表面に集光される外光を低減できる。よって、本実施形態の表示システム１０によれば、太陽４００からの太陽光等が入射した場合でも表示部２０の表面に加わるダメージを低減することができる。

本実施形態では、表示部２０に表示される画像は、自動車１００に取り付けられた撮像部９０で撮像される撮像画像に基づく画像である。ここにおいて、撮像画像に基づく画像とは、撮像画像そのものでもよいし、撮像画像を画像処理した画像でもよく、撮像画像をもとに作成されたＣＧ（Computer Graphics）画像でもよい。例えば、夜間には撮像部９０で撮像された画像は暗くなるので、撮像部９０で撮像された画像の明るさ補正を行ってもよい。また、撮像部９０で撮像された画像をもとに、画像中に映っている障害物等を示すＣＧ（Computer Graphics）画像又はマーカー等を作成し、撮像部９０の撮像画像にＣＧ画像又はマーカー等を重畳した画像を表示部２０に表示させてもよい。また、撮像部９０で撮像された画像に運転支援情報（例えば、車速情報、ナビゲーション情報、歩行者情報、前方車両情報、車線逸脱情報、及び車両コンディション情報等）を示すマーカーを重畳した画像を表示部２０に表示させてもよい。

（２）詳細
以下、本実施形態に係る表示システム１０について図面を参照して詳しく説明する。

（２．１）
本実施形態の表示システム１０は、図２及び図３に示すように、表示部２０と、拡大光学系３０と、光減衰部（凹面鏡３１、ビームスプリッタ４３、偏光フィルタ７０）とを備えている。また、本実施形態の表示システム１０は、ハウジング４０と、表示制御部５０と、背景物７１とを更に備えている。表示システム１０と撮像部９０とで電子ミラーシステム８０が構成され、電子ミラーシステム８０は移動体である自動車１００の本体（移動体本体）１１０に搭載される。

ハウジング４０は例えば合成樹脂の成型品等で構成され、内部に収納室４１を備えている。ハウジング４０の収納室４１には表示部２０と拡大光学系３０と表示制御部５０とが収納されている。

ハウジング４０は、本体１１０の天井部分１０１においてウィンドシールド１０２（フロントガラス）に近い前側部分であって、前部座席１０３に着座するユーザ２００が前方を向いた状態でユーザ２００の視界に入る位置に取り付けられている（図１参照）。

ハウジング４０は、ボールジョイント６０（図３参照）を介して本体１１０の天井部分１０１から吊り下げられた状態で天井部分１０１に取り付けられており、ユーザ２００の前方視界を邪魔しない位置に配置されている。

ハウジング４０の後部の表面（ハウジング４０の後壁）には、収納室４１と連続する開口部４２が設けられている。開口部４２は上下方向の寸法に比べて左右方向（上下方向及び前後方向と直交する方向）の寸法が大きく、上下方向の寸法（長辺寸法）と左右方向の寸法（短辺寸法）との比率は約３〜６：１である。

表示部２０は、収納室４１内の上部に、表示面を前側に向けた状態で収納されている。表示部２０は、図４に示すように、光源装置２１と、液晶基板２２と、第１偏光部材２３１と、第２偏光部材２３２とを備えている。光源装置２１は、バックライトとして用いられる。光源装置２１は、いわゆる面光源である。光源装置２１は、発光ダイオード又はレーザダイオード等の固体発光素子を用いた、サイドライト方式の光源装置である。液晶基板２２は、例えば、２枚の矩形のガラス基板と、２枚のガラス基板の間に挟まれた液晶層とを備える。第１偏光部材２３１及び第２偏光部材２３２はそれぞれ液晶基板２２と同じ大きさの平板状に形成されている。第１偏光部材２３１は光源装置２１と液晶基板２２との間に配置される。第２偏光部材２３２は液晶基板２２に対して第１偏光部材２３１と反対側に配置される。第１偏光部材２３１及び第２偏光部材２３２はそれぞれ特定の方向（偏光軸に沿った方向）の偏光のみを透過させる機能を有しており、第１偏光部材２３１の偏光軸と第２偏光部材２３２の偏光軸とは互いに直交している。表示部２０の電極を介して液晶層に電圧が印加されると、第１偏光部材２３１及び第２偏光部材２３２を透過する光の透過率が変化し、表示部２０の表示面から出力される光によって画像が形成される。

表示制御部５０は、液晶基板２２の電極を介して液晶層に印加する電圧を制御することで、表示部２０による画像の表示状態を制御する。表示制御部５０は自動車１００の車内ネットワークを介して撮像部９０と通信（有線通信又は無線通信）を行っている。表示制御部５０には、撮像部９０から自動車１００の後方の撮像画像の画像データが入力される。表示制御部５０は、撮像部９０から入力される撮像画像に基づく画像を表示部２０に表示させており、例えば、撮像部９０で撮像された画像をそのまま表示部２０に表示させる。

表示制御部５０は、例えば、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムにて構成されている。言い換えれば、表示制御部５０は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムにて実現されており、プロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが表示制御部５０として機能する。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されていてもよいが、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１乃至複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。

撮像部９０は、例えば、自動車１００の後部に取り付けられたＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサであり、自動車１００の後方を撮像する。撮像部９０はＣＭＯＳイメージセンサに限らず、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ等でもよい。

撮像部９０は、自動車１００の後方を撮像した画像データを例えば車内ネットワークを介して表示制御部５０に出力する。撮像部９０は自動車１００の後部において左右方向の中央に配置されているので、従来のルームミラーで視認できる範囲を撮像しており、電子ミラーシステム８０は従来のルームミラーのような後方確認ミラーとして用いられる。なお、撮像部９０は自動車１００の後側方を撮像してもよい。撮像部９０は、従来のドアミラー、フェンダーミラーで視認できる範囲を撮像してもよく、電子ミラーシステム８０を従来のドアミラー、フェンダーミラーの代わりの後方確認ミラーとして用いてもよい。撮像部９０は本体１１０の後部であって本体１１０の上部位置に取り付けられているが、撮像部９０の取付位置は一例であり、撮像部９０は所望の範囲を撮像可能な位置に取り付けられていればよい。

拡大光学系３０は凹面鏡３１を備えている。凹面鏡３１は、表示部２０から出力される光（つまり、表示部２０に表示される画像を形成する光）を、開口部４２に向かって反射する。凹面鏡３１は、例えばガラスの表面に、アルミニウム等の反射金属膜を蒸着することで形成される。ここで、凹面鏡３１の凹面に反射金属膜が形成されるのが好ましく、凹面と反対側の面に反射金属膜が形成される場合に比べて像が二重になりにくいという利点がある。また、本実施形態では、凹面鏡３１の焦点位置に対して、凹面鏡３１から遠い位置に表示部２０が配置されている。

本実施形態の拡大光学系３０は、表示部２０に表示される画像、つまり表示部２０から出力される光（画像を形成する光）を反射し、開口部４２を通してハウジング４０の外側に出力させている。したがって、ユーザ２００（自動車１００の運転手等の乗員）は、拡大光学系３０で反射された画像（反射画像）を、開口部４２を通して視認することができる。拡大光学系３０で反射された画像は、表示部２０で表示された画像を拡大した画像となるので、ユーザ２００は、表示部２０で表示された画像を大きいサイズで見ることができる。

このように、ユーザ２００は、拡大光学系３０の凹面鏡３１で反射された画像を見ているので、ユーザ２００から拡大光学系３０が見える方向において拡大光学系３０よりも遠方（自動車１００の数ｍ前方、例えば２〜３ｍ前方）の仮想の表示位置に、表示部２０の画像が表示されているかのように見える（図３参照）。つまり、ユーザ２００には、自動車１００の数ｍ前方の仮想の表示位置に表示部２０の画像である虚像３００が表示されているように見える。

ここにおいて、拡大光学系３０で反射された画像が開口部４２を通してハウジング４０の外側に「出力」されるとは、画像を形成する光が開口部４２を通してハウジング４０の外側に出射されることをいう。これにより、ユーザ２００は拡大光学系３０で反射された画像を開口部４２を通して見ることができる。また、ユーザ２００が虚像３００を見たときにユーザ２００によって認識される虚像３００までの距離を「視距離」という。また、虚像３００の「表示位置」とは、拡大光学系３０によって反射された画像がハウジング４０の外側に出力される出力方向（図３の矢印Ｄ１と平行な方向）において、ユーザ２００から虚像３００までの視距離だけ離れた位置をいい、虚像３００が表示されているように認識される仮想の位置（図３参照）である。図２、３、４、８〜１０では、表示部２０の表示面に表示される画像の一点（あるが素点）から出力される光の進行経路を一点鎖線で模式的に示している。

ここで、表示部２０がハウジング４０の表面に配置されている場合、表示部２０はユーザの数十ｃｍ前方に存在する。ユーザ２００が自動車１００を運転している場合、ユーザ２００は数十ｍ前方を目視しているので、数十ｍ前方の道路状況を見る場合と、数十ｃｍ前方にある表示部２０の画像を見る場合とで目の焦点の調節量が大きくなる。それに対して、本実施形態では、表示部２０の画像である虚像３００が自動車１００の数ｍ前方の位置に表示されており、数十ｍ前方の道路状況を見る場合と虚像３００を見る場合とで目の焦点の調節量が小さくなるので、目の焦点の調節時間が短くなる。また、短い距離に目の焦点を合わせづらい高齢者や遠視のユーザ２００にとっては、数十ｃｍ前方に配置される表示部２０よりも、自動車１００の数ｍ前方に表示される虚像３００の方が見やすくなるという利点がある。

ここで、拡大光学系３０によって出力される虚像３００の表示位置までの距離（視距離）は、表示部２０とユーザ２００の目との間の光路長によって決定される。よって、拡大光学系３０が表示部２０から出力される光を反射することで、虚像３００の表示位置までの距離（視距離）を所望の距離に保ちながら、ハウジング４０（収納室４１）の容積を小さくでき、ハウジング４０の小型化を図ることができる。

また、ハウジング４０の外側から太陽光等の外光が拡大光学系３０に入射した場合、外光が拡大光学系３０の凹面鏡３１で反射されて、表示部２０に入射する。ここで、凹面鏡３１の反射率は例えば３０〜６０％であり、凹面鏡３１に入射した光の一部は凹面鏡３１を透過するので、凹面鏡３１に入射する光に比べて、凹面鏡３１で反射されて表示部２０に入射する光は減衰される。凹面鏡３１の反射率が低いほど、外光を減衰する効果は高くなるが、反射率を下げると表示部２０の輝度を高くする必要があるので、本実施形態では反射率を例えば３０％としている。したがって、凹面鏡３１によってもハウジングの外側から拡大光学系３０を介して表示部２０に入射する外光が低減されるので、拡大光学系３０を介して表示部２０に入射する外光で表示部２０に発生する温度上昇を抑制できる。

ハウジング４０の開口部４２は例えばビームスプリッタ４３で覆われている。ハウジング４０の開口部４２がビームスプリッタ４３で覆われているので、ハウジング４０の外部から収納室４１に塵埃等が入りにくくなり、収納室４１に収納されている拡大光学系３０の凹面鏡３１に塵埃等が付着しにくくなる。

ビームスプリッタ４３は、入射する光の一部を透過し、入射する光の別の一部を反射する機能を有している。ビームスプリッタ４３は、拡大光学系３０によって反射された光を透過して、ハウジング４０の外側に出力する。また、ビームスプリッタ４３は、ハウジング４０の外側から入射する外光（例えば太陽光等）の一部を透過し、入射する外光の他の一部を反射するので、ビームスプリッタ４３によってハウジング４０の内部に入射する外光が低減される。したがって、ビームスプリッタ４３によってもハウジング４０の外側から拡大光学系３０を介して表示部２０に入射する外光が低減されるので、拡大光学系３０を介して表示部２０に入射する外光で表示部２０に発生する温度上昇を抑制できる。

本実施形態では、ビームスプリッタ４３は、例えば、光の透過率と反射率とが約５０％であるハーフミラーである。ビームスプリッタ４３は、拡大光学系３０によって反射された画像（画像を形成する光）がハウジング４０の外側に出力される出力方向（図３の矢印Ｄ１に平行な方向）に対して、外表面４３１が斜めに交差するように配置されている。ここにおいて、ビームスプリッタ４３の外表面４３１とは、ハウジング４０の内部からビームスプリッタ４３を光が透過する方向におけるビームスプリッタ４３の両側面のうち、ハウジング４０の外側に露出する面である。これにより、ビームスプリッタ４３の外表面４３１で反射されてユーザ２００の目に入る光が低減されるので、外表面４３１への光の映り込みが低減され、ビームスプリッタ４３を通して見える表示部２０の画像のコントラストを高めることができる。

偏光フィルタ７０は、特定の方向の偏光のみを透過させる機能を有している。偏光フィルタ７０は、ビームスプリッタ４３と上下方向の寸法及び左右方向の寸法が同じであり、ビームスプリッタ４３の内表面（収納室４１側の面）に重ねた状態で配置されている。偏光フィルタ７０は、例えばビームスプリッタ４３の内表面に接着等の方法で固定されている。太陽光等の外光がビームスプリッタ４３を介して偏光フィルタ７０に入射すると、外光のうち偏光フィルタ７０の偏光軸に沿った方向の偏光のみが偏光フィルタ７０を通過するので、偏光フィルタ７０に入射する外光に比べて、偏光フィルタ７０を通過する外光が低減される。したがって、偏光フィルタ７０によってハウジング４０の外側から拡大光学系３０を介して表示部２０に入射する外光が低減されるので、拡大光学系３０を介して表示部２０に入射する外光で表示部２０に発生する温度上昇を抑制できる。

ところで、表示部２０は第２偏光部材２３２を備えており、表示部２０（つまり第２偏光部材２３２）から出力された光の光路と直交する面において、第２偏光部材２３２の偏光軸と偏光フィルタ７０の偏光軸とが一致するような位置関係に第２偏光部材２３２と偏光フィルタ７０とが配置されている。本実施形態では、表示部２０と偏光フィルタ７０との間に凹面鏡３２が配置されているため、第２偏光部材２３２の偏光軸と偏光フィルタ７０の偏光軸とは平行になっていないが、上記のような位置関係に配置されることで、第２偏光部材２３２を通過した光が偏光フィルタ７０を通過できるように構成されている。

ハウジング４０は、ボールジョイント６０を介して自動車１００の天井部分１０１から吊り下げられている（図３参照）。ボールジョイント６０は、ボールスタッド６１と、ソケット６２とで構成される。ボールスタッド６１は、天井部分１０１に一端（上端）が固定された丸棒部分と、丸棒部分の他端（下端）に設けられた球状部分とを備える。ソケット６２はハウジング４０の上部に固定されており、ソケット６２にはボールスタッド６１の球状部分が嵌まる溝が設けられている。ボールジョイント６０では、ボールスタッド６１の球状部分がソケット６２の溝に球面接触しており、ソケット６２と一体のハウジング４０をボールスタッド６１の可動範囲内で任意の位置に動かすことができる。したがって、ユーザ２００はハウジング４０をボールジョイント６０の可動範囲内で任意の位置に動かすことができ、ハウジング４０の向きを所望の向きに調整することができる。

ハウジング４０の収納室４１には、凹面鏡３１の反射面３１１と反対側の面（裏面）に対向する位置に、背景物７１が配置されている（図２参照）。背景物７１は平板状であり、背景物７１の上下方向寸法及び左右方向寸法は、凹面鏡３１の上下方向寸法及び左右方向寸法と略同じ寸法である。背景物７１は入射した光を吸収する機能を有している。背景物７１の色は収納室４１の内面よりも暗い色であり、例えば黒色である。これにより、背景物７１が配置されている領域から凹面鏡３１の裏面に入射する光が低減されるので、凹面鏡３１の裏面から凹面鏡３１を透過する光が減少する。よって、凹面鏡３１で反射された画像のコントラストが高くなり、凹面鏡３１で反射された画像（虚像３００）をユーザが見やすくなるという利点がある。

（２．２）動作
本実施形態の電子ミラーシステム８０の動作について説明する。

例えば、自動車１００のバッテリから電子ミラーシステム８０に電力が供給され、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）から電子ミラーシステム８０に動作を開始させる制御信号が入力されると、電子ミラーシステム８０が動作を開始する。

例えば、自動車１００のＥＣＵから表示制御部５０に制御信号が入力されると、表示制御部５０は、撮像部９０に所定のフレームレートで自動車１００の後方を撮像させ、撮像部９０から撮像画像の画像データを取得する。

表示制御部５０は、撮像部９０から撮像画像の画像データが入力されると、撮像画像に基づく画像を作成して、表示部２０に表示させる。

表示部２０に表示された画像は拡大光学系３０によって反射され、拡大光学系３０で反射された画像は、偏光フィルタ７０とビームスプリッタ４３とを透過してハウジング４０の外側に出力される。これにより、ユーザ２００は、ビームスプリッタ４３を通して拡大光学系３０で反射された画像を視認することができる。図５は電子ミラーシステム８０に表示される画像の一例を示し、ビームスプリッタ４３の外表面４３１には、ビームスプリッタ４３を透過する光によって自動車１００の後方の撮像画像に基づく画像（虚像３００）が表示されている。表示システム１０は拡大光学系３０で反射した画像を出力するので、ユーザ２００には例えば自動車１００の数ｍ前方に画像（虚像３００）が表示されているように認識される。したがって、ユーザ２００がウィンドシールド１０２を通して自動車１００の前方を目視している状態で、虚像３００を目視する場合のピントの調節量が、表示部２０がユーザ２００の数十ｃｍ前方に配置されている場合に比べて少なくなる。よって、ユーザ２００が、虚像３００にピントを調節するのに必要な調節時間を短縮できる。また、ユーザ２００が、高齢、遠視等で比較的短い距離にピントを合わせづらい場合でもピント調整が容易になる。

また、本実施形態の表示システム１０では、拡大光学系３０が凹面鏡３１で構成されており、凹面鏡３１は表示部２０に表示される画像の一部を反射している。したがって、図６Ａに示すように、拡大光学系３０によって反射された光で形成される虚像３００は、表示部２０に表示される画像の全体を拡大光学系３０が反射した場合に、拡大光学系３０で反射された光で形成される虚像３１０の一部になる。ここで、運転手であるユーザ２００が定位置に着座している状態では、上下方向及び左右方向のそれぞれで全体の虚像３１０の中央に、実際に見える虚像３００が位置している（図６Ａ、７参照）。図６Ａは、表示部２０の画像全体が拡大光学系３０で反射された場合に形成される虚像３１０のうち、ユーザ２００の右目２０１で見える虚像３００の範囲を示している。図６Ａの直線Ｌ１は右目２０１と左目２０２との中間位置を通る前後方向と平行な直線である。右目２０１と左目２０２との中点を含み直線Ｌ１と平行な平面に対して対称になるので、左目２０２で見える虚像の範囲は、右目２０１で見える虚像３００の範囲とは、右目２０１と左目２０２との中点を含み直線Ｌ１と平行な平面に対して対称になる。

一方、ユーザ２００の頭の位置が図６Ａに示す位置に比べて右側（図６Ｂの上側）に移動すると、ユーザ２００の左右の目で見える虚像３００の範囲が左側（図６Ｂの下側）に移動する。図６Ｂはユーザ２００の右目２０１が位置Ｐ１に存在する場合に、ユーザ２００の右目２０１で見える虚像３００の範囲を示しており、ユーザ２００の右目２０１で見える虚像３００の左端が虚像３１０の左端に一致している。

上記とは逆に、ユーザ２００の頭の位置が左側に移動すると、頭の移動に応じて左右の目で見える虚像の範囲が右側（図６Ｂの上側）に移動する。ユーザ２００の左目２０２が位置Ｐ２（直線Ｌ１に対して位置Ｐ１と対称な位置）まで移動すると、ユーザ２００の左目２０２で見える虚像３００の右端が、表示部２０の画像全体で形成される虚像３１０の右端に一致する。

したがって、ユーザ２００の右目２０１が位置Ｐ１にあるときの頭の位置（以下、第１位置という。）と、ユーザ２００の左目２０２が位置Ｐ２にあるときの頭の位置（以下、第２位置という。）との間でユーザ２００の頭が左右方向に移動する場合は、ユーザ２００の頭の移動に伴って、右目２０１及び左目２０２でそれぞれ見える虚像の範囲が変化する。ハウジング４０の表面に表示部２０が配置されている場合は、ユーザ２００の頭の位置が動いても表示部２０に表示される画像は同じであるが、本実施形態ではユーザ２００の頭が第１位置と第２位置との間で動くと、右目２０１及び左目２０２でそれぞれ見える虚像３００の範囲が変化するので、鏡のように使用できる。また、頭の位置が第１位置と第２位置との間で動いていれば、ユーザ２００の左右の目には表示部２０の縁が見えることがなく、違和感を感じることがない。換言すれば、ユーザ２００の左右の目が所定のアイボックスの範囲内にあれば、ユーザ２００の左右の目には表示部２０の縁が見えることがなく、違和感を感じることがない。

ユーザ２００の頭が上下方向に移動する場合も、左右方向と同様に、頭の移動に伴って、左右の目に見える虚像３００の範囲が上下方向に移動する。すなわち、ユーザ２００の頭が上側に移動すれば、左右の目に見える虚像３００の範囲が下側に移動し、ユーザ２００の頭が下側に移動すれば、左右の目に見える虚像３００の範囲が上側に移動する。

また、本実施形態の表示システム１０において、表示部２０の解像度は、虚像３００の表示位置における限界解像度よりも高い値に設定されている。限界解像度は、人間の目の識別可能な解像度の限界値であり、例えば視力検査に用いられるランドルト環のギャップをもとに求めることができる。限界解像度は、視距離が長いほど低い値となり、また視力が良いほど高い値となる。

したがって、虚像３００の表示位置（すなわち虚像３００までの視距離）と、ユーザ２００の想定される視力とが決まると、虚像３００の表示位置における限界解像度は所定の計算式を用いて求められる。本実施形態の拡大光学系３０は表示部２０の画像を拡大して表示しているので、虚像３００の表示位置における限界解像度が決まれば、この限界解像度に応じて表示部２０の解像度が決定される。本実施形態では、表示部２０の解像度は、虚像３００の表示位置における限界解像度よりも高い値に設定される。これにより、所定の表示位置において限界解像度よりも高い解像度で虚像３００が表示されることになり、虚像３００を見るユーザ２００は実際の鏡を見ているように虚像３００の奥行き感、立体感を感じることができる。特に、自動車１００の走行中は自動車１００の移動に伴って高精細の画像が移動するため、ユーザ２００はより立体感を感じることができる。

（３）変形例
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

以下、上記実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

（３．１）変形例１
上記実施形態の表示システム１０では、収納室４１の内部において凹面鏡３１の裏面と対向する位置に背景物７１が配置されているが、変形例１の表示システム１０Ａでは、図８に示すように、凹面鏡３１の裏面（反射面３１１と反対側の面）に背景物７２が取り付けられている。上記実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。

背景物７２は入射した光を吸収する機能を有している。背景物７２は例えば合成樹脂の成型品であり、背景物７２の色は収納室４１の内面よりも暗い色であり、例えば黒色である。背景物７２は例えば凹面鏡３１の裏面に接着等の方法で固定されている。

凹面鏡３１の裏面に取り付けられた背景物７２が光を吸収することで、凹面鏡３１の裏面から凹面鏡３１を透過する光が減少するので、凹面鏡３１で反射された画像のコントラストが高くなり、表示部２０の画像（虚像３００）を見やすくなる。

凹面鏡３１の裏面に背景物７２を取り付ける代わりに、凹面鏡３１の裏面に黒色の塗膜を形成してもよく、凹面鏡３１の裏面から凹面鏡３１を透過する光を低減できる。

また、上記実施形態及び変形例１の表示システム１０，１０Ａでは、背景物７１，７２が光を吸収する機能を備えているが、光を散乱する機能を備えるものでもよい。

背景物７１，７２の表面に微細な凹凸形状を設けたり、背景物７１，７２の表面に粗面加工を施すことによって、背景物７１，７２に光を散乱させる機能を持たせればよい。背景物７１，７２に入射した光は背景物７１，７２の表面で散乱させるので、凹面鏡３１の裏面に入射する光を低減することができる。また、背景物７１，７２の表面にいわゆるモスアイ構造を形成することで、背景物７１，７２の表面での反射を抑制してもよい。

（３．２）変形例２
上記実施形態及び変形例１の表示システム１０では、表示部２０が２つの偏光部材（第１偏光部材２３１及び第２偏光部材２３２）を備えているが、第２偏光部材２３２を偏光フィルタ７０が兼用してもよい。

図９は変形例２の表示システム１０Ｂの要部を示す概略説明図である。表示部２０は、光源装置２１と、液晶基板２２と、偏光部材２３とを備えている。上記実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。

偏光部材２３は液晶基板２２と光源装置２１との間に配置されている。偏光部材２３と偏光フィルタ７０とは、表示部２０（つまり光源装置２１）から出力された光が通る光路と直交する面において、偏光部材２３の偏光軸と偏光フィルタ７０の偏光軸とが互いに直交するような位置関係で配置されている。

これにより、表示制御部５０によって液晶基板２２の電極を介して液晶層に電圧が印加されると、偏光部材２３及び偏光フィルタ７０を透過する光の透過率が変化し、偏光フィルタ７０から出力される光によって画像が形成される。変形例２では、実施形態１に比べて第２偏光部材２３２を省略できるから、部品のコストを削減できる。変形例２においてもハウジング４０の外側からビームスプリッタ４３を介して外光が入射した場合、外光のうち偏光フィルタ７０の偏光軸に沿った偏光のみが偏光フィルタ７０を通過するので、表示部２０に入射する外光を低減できる。

（３．３）その他の変形例
上記実施形態及び変形例１、２の表示システム１０，１０Ａ，１０Ｂは、光減衰部として凹面鏡３１、ビームスプリッタ４３、偏光フィルタ７０を備えているが、凹面鏡３１、ビームスプリッタ４３、及び偏光フィルタ７０のうちの１つ又は複数を光減衰部として備えていればよい。

上記実施形態及び変形例１、２の表示システム１０，１０Ａ，１０Ｂは、凹面鏡３１のみからなる拡大光学系３０を備えているが、図１０に示すように平面鏡３２と凹面鏡３１とで構成される拡大光学系３０Ａを備えてもよい。上記実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。

図１０に示す表示システム１０Ｃの拡大光学系３０Ａでは、表示部２０に表示される画像を平面鏡３２と凹面鏡３１とで反射（つまり２回反射）して出力している。したがって、虚像３００の視距離が同じであれば、拡大光学系３０Ａでの反射回数が１回の場合に比べて、収納室４１の容積を小さくでき、ハウジング４０を小型化することができる。なお、拡大光学系３０，３０Ａの構成は上記の実施形態及び変形例の構成に限定されず、適宜変更が可能であり、拡大光学系３０が拡大光学系で構成される場合、光の反射回数は１回でも複数回でもよい。

また、上記実施形態及び変形例の表示システム１０，１０Ａ〜１０Ｃでは、拡大光学系３０，３０Ａが鏡（凹面鏡３１、平面鏡３２）のみで構成されているが、拡大光学系３０，３０Ａが凸レンズを備えてもよく、凸レンズに赤外光を低減する機能を持たせてもよい。図１１は、拡大光学系３０，３０Ａが備える凸レンズ３３の一例を示し、凸レンズ３３は拡大光学系３０，３０Ａの光路の途中に配置されている。凸レンズ３３において表示部２０からの光が入射する面３３１には赤外光を反射する反射膜が形成されている。一方、凸レンズ３３において面３３１と反対側の面３３２には、赤外光を反射する反射膜が形成されておらず、赤外光を透過する。

これにより、ハウジング４０の外部から入射した太陽光等の外光が、凸レンズ３３の面３３２から凸レンズ３３の内部に入射すると、凸レンズ３３の反対側の面３３１に設けられた反射膜で反射されるので、表示部２０に入射する太陽光等の外光を低減できる。

また、上記実施形態及び変形例の表示システム１０，１０Ａ〜１０Ｃにおいて、拡大光学系３０，３０Ａを構成する鏡（凹面鏡３１、平面鏡３２）が、可視光だけを反射させ赤外光を透過させるコールドミラーであってもよい。拡大光学系３０，３０Ａを構成する鏡がコールドミラーであれば、ハウジング４０の外側から入射した赤外光はコールドミラーからなる鏡を透過するので、拡大光学系３０，３０Ａで反射されて表示部２０に入射する赤外光を低減できる。拡大光学系３０，３０Ａが複数の鏡を備えている場合、複数の鏡のうち少なくとも１つの鏡がコールドミラーであればよく、拡大光学系３０，３０Ａで反射されて表示部２０に入射する赤外光を低減できる。

また、上記実施形態及び変形例の表示システム１０，１０Ａ〜１０Ｃにおいて、開口部４２を覆う光透過部材に、可視光を透過し赤外光を反射する膜を形成してもよい。これにより、開口部に太陽光が入射すると反射膜で赤外光が反射されるので、表示部２０に入射する太陽光等の光を低減できる。

また、上記実施形態及び変形例の表示システム１０，１０Ａ〜１０Ｃは、自動車１００の本体１１０に搭載されるのであるが、図１２に示すように自動車１００のリアウィンドウ１０４及び後部座席側のサイドウィンドウ１０５には赤外光を低減させるガラスが使用される場合がある。ここで、表示システム１０，１０Ａ〜１０Ｃのハウジング４０は、リアウィンドウ１０４及び後部座席側のサイドウィンドウ１０５からは外光が入射し、前部座席側のサイドウィンドウ１０６からは外光が入りにくい位置に配置されていればよい。

これにより、リアウィンドウ１０４及び後部座席側のサイドウィンドウ１０５によって赤外光が低減された光がハウジング４０の内部に入射するから、拡大光学系３０，３０Ａを介して表示部２０に入射する赤外光が低減される。上記実施形態ではハウジング４０がボールジョイント６０で支持されているので、ハウジング４０の向きを調整可能であるが、ハウジング４０が前部座席側のサイドウィンドウ１０６から外光が入る向きに向かないように調整範囲が制限されていてもよい。

また、上記の拡大光学系３０，３０Ａは光を反射する１以上の鏡（凹面鏡３１、平面鏡３２）を備えているが、拡大光学系３０，３０Ａが収差を低減するための収差補正部を備えているのが好ましい。例えば、拡大光学系３０，３０Ａが備える鏡の反射面を自由曲面としてもよく、自由曲面で構成される反射面で収差補正部が実現される。自由曲面とは、空間内に交点と曲率とが複数設定され、高次方程式で複数の交点の間を補間して形成される曲面である。拡大光学系３０，３０Ａが備える鏡の反射面を自由曲面とすることで、収差を少なくするような光学設計が可能になる。なお、収差補正部は、反射面を自由曲面とする構成に限定されず、他の方法で収差を補正するものでもよく、例えば収差が減少するように表示部２０に表示する画像を補正してもよい。

上記実施形態及び変形例の表示システム１０，１０Ａでは、表示部２０が液晶基板２２と光源装置２１とを備えた液晶ディスプレイ装置であったが、表示部２０は、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）等を備える自発光型の表示パネルでもよい。また、表示部２０は、拡散透過型のスクリーンに対し、スクリーンの背後からレーザ光を走査することで、スクリーン上に画像を描画する構成でもよい。また、表示部２０は、拡散透過型のスクリーンに対し、スクリーンの背後からプロジェクタで画像を投影する構成であってもよい。

上記実施形態及び変形例の表示システム１０，１０Ａでは、ハウジング４０の開口部４２が、可視光に対して透過性を有するビームスプリッタ４３で覆われているが、開口部４２を覆う光透過部材はビームスプリッタ４３に限定されない。開口部４２を覆う光透過部材は、透明なガラス板でもよいし、可視光に対して透過性を有する合成樹脂（例えばポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等）で形成された透明板でもよい。「可視光に対して透過性を有する」とは、可視光に対する透過率が５０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは９０％以上であることをいう。

上記実施形態及び変形例の表示システム１０，１０Ａは、自動車１００の後方の撮像画像を表示する構成に限らず、例えば、自動車１００の後側方、側方、又は前方の撮像画像に基づく画像を表示してもよい。

上記実施形態及び変形例の表示システム１０，１０Ａを備える電子ミラーシステム８０は、自動車１００に適用されるものに限らず、例えば、二輪車、電車、航空機、建設機械、及び船舶等、自動車１００以外の移動体にも適用可能である。

また、表示システム１０，１０Ａは、１つの装置に限らず複数の装置によって構成されてもよい。つまり、表示システム１０，１０Ａの機能が２以上の装置に分散して設けられていてもよい。表示制御部５０は、自動車１００のＥＣＵ、自動車１００の外部のサーバ装置に設けられもよく、この場合はＥＣＵ又はサーバ装置で、表示部２０に表示させる画像が作成される。

（まとめ）
以上説明したように、第１の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）は、表示部（２０）と、拡大光学系（３０，３０Ａ）と、光減衰部（３１，４３，７０）と、を備える。表示部（２０）は撮像画像に基づく画像を表示する。拡大光学系（３０，３０Ａ）は表示部（２０）に表示された画像を拡大して出力する。光減衰部（３１，４３，７０）は、拡大光学系（３０，３０Ａ）を介して表示部（２０）に入射する外光を減衰する。

第１の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）によれば、光減衰部（３１，４３，７０）によって外光が減衰されるので、拡大光学系（３０，３０Ａ）によって表示部（２０）の表面に集光される外光を低減できる。よって、太陽光等が入射した場合でも表示部（２０）の表面に加わるダメージを低減することができる。

第２の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）では、第１の態様において、拡大光学系（３０，３０Ａ）が鏡（３１，３２）を有し、光減衰部（３１，４３，７０）が鏡（３１，３２）で構成されている。

第２の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）によれば、拡大光学系（３０，３０Ａ）が備えている鏡（３１，３２）で光減衰部を兼用できる。

第３の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）では、第１又は２の態様において、光減衰部（４３）は、拡大光学系（３０，３０Ａ）に対して外光が入射する光路に配置されている。

第３の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）によれば、光減衰部（４３）は、拡大光学系（３０，３０Ａ）に入射する外光を減衰できる。

第４の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）では、第３の態様において、光減衰部（３１，４３，７０）は、入射する光のうちの一部を反射し、入射する光のうちの他の一部を透過するビームスプリッタ（４３）である。

第４の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）によれば、ビームスプリッタ（４３）は入射する光のうちの一部を透過するので、拡大光学系（３０，３０Ａ）に入射する手前で光を減衰できる。

第５の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）では、第３の態様において、光減衰部（３１，４３，７０）は、偏光フィルタ（７０）である。

第５の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）によれば、偏光フィルタ（７０）は偏光軸に沿った偏光のみを通過するので、通過する光を減衰でき、拡大光学系（３０，３０Ａ）を介して表示部（２０）に入射する外光を減衰することができる。

第６の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）では、第５の態様において、表示部（２０）が、光を放射する光源装置（２１）と、液晶基板（２２）と、第１偏光部材（２３１）と、第２偏光部材（２３２）とを備える。液晶基板（２２）には光源装置（２１）からの光が入射される。第１偏光部材（２３１）は光源装置（２１）と液晶基板（２２）との間に配置される。第２偏光部材（２３２）は、液晶基板（２２）に対して第１偏光部材（２３１）と反対側に配置される。第１偏光部材（２３１）の偏光軸と第２偏光部材（２３２）の偏光軸とが直交しており、表示部（２０）から出力される光の光路と直交する面において、偏光フィルタ（７０）の偏光軸が第２偏光部材（２３２）の偏光軸と一致するような位置関係に偏光フィルタ（７０）が配置される。

第６の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）によれば、表示部（２０）の第２偏光部材（２３１）を透過した光が第２偏光部材（２３２）によって減衰されるのを抑制できる。

第７の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）では、第５の態様において、表示部（２０）が、光を放射する光源装置（２１）と、光源装置（２１）からの光が入射される液晶基板（２２）と、偏光部材（２３）とを備える。偏光部材（２３）は光源装置（２１）と液晶基板（２２）との間に配置される。表示部（２０）から出力される光の光路と直交する面において、偏光フィルタ（７０）の偏光軸が偏光部材（２３）の偏光軸と直交するような位置関係に偏光フィルタ（７０）が配置される。

第７の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）によれば、偏光フィルタ（７０）が、液晶基板（２２）の前側に配置される偏光部材を兼用できる。

第８の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）では、第１〜７のいずれかの態様において、拡大光学系（３０，３０Ａ）が凹面鏡（３１）を有している。

第８の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）によれば、凹面鏡（３１）により画像を拡大できる。

第９の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）では、第１〜８のいずれかの態様において、拡大光学系（３０，３０Ａ）によって所定の表示位置に表示される画像の限界解像度よりも、表示部（２０）の解像度が高い。

第９の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）によれば、表示位置に表示される画像の限界解像度よりも表示部（２０）の解像度を高くすることで、表示位置において高解像度の画像を表示でき、画像を見るユーザに立体感を感じさせることができる。

第１０の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）では、第１〜９のいずれかの態様において、拡大光学系（３０，３０Ａ）が反射鏡（３１）を有しており、反射鏡（３１）の後方に、光の吸収と散乱との少なくとも一方を行う背景物（７１，７２）が配置されている。

第１０の態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）によれば、背景物（７１，７２）が光を吸収又は散乱することで、反射鏡（３１）の後方から反射鏡（３１）に入射する光を低減できるので、反射鏡（３１）によって反射される画像のコントラストを向上させることができる。

第１１の態様の電子ミラーシステム（８０）では、第１〜１０のいずれかの態様の表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）と、撮像画像を出力する撮像部（９０）と、を備える。

第１１の態様の電子ミラーシステム（８０）によれば、拡大光学系（３０，３０Ａ）によって表示部（２０）の表面に集光される外光を低減できる。

第１２の態様の移動体（１００）では、第１１の態様の電子ミラーシステム（８０）と、電子ミラーシステム（８０）が搭載される移動体本体（１１０）と、を備える。

第１２の態様の移動体（１００）によれば、拡大光学系（３０，３０Ａ）によって表示部（２０）の表面に集光される外光を低減可能な電子ミラーシステム（８０）を備える移動体（１００）を提供できる。

第２〜第１０の態様に係る構成については、表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

第９の態様については、それ単独でも実施し得る態様であって、第１〜８のいずれかの態様を前提とすることは必須ではない。この場合、表示システム（１０，１０Ａ〜１０Ｃ）において、光減衰部を備えることは必須の構成ではない。

１０，１０Ａ〜１０Ｃ 表示システム
２０ 表示部
２１ 光源装置
２２ 液晶基板
２３ 偏光部材
３０ 拡大光学系
３１ 凹面鏡（光減衰部，鏡）
３２ 平面鏡（光減衰部，鏡）
４０ ハウジング
４１ 収納室
４２ 開口部
４３ ビームスプリッタ（光減衰部）
７０ 偏光フィルタ（光減衰部）
７１，７２ 背景物
８０ 電子ミラーシステム
９０ 撮像部
１００ 移動体
１１０ 移動体本体
２３１ 第１偏光部材
２３２ 第２偏光部材

Claims (10)

1. 撮像画像に基づく画像を表示する表示部と、
   前記表示部に表示された前記画像を拡大して出力する拡大光学系と、
   前記拡大光学系を介して前記表示部に入射する外光を減衰する光減衰部と、
   前記表示部と前記拡大光学系と前記光減衰部とを収容する収容室を有するハウジングと、を備え、
   前記拡大光学系が、入射光の一部を反射して前記入射光の別の一部を透過する反射鏡を有し、
   前記光減衰部が前記反射鏡を含み、
   前記反射鏡の後方に、光の吸収と散乱との少なくとも一方を行う背景物が配置されており、
   前記背景物の色は、前記収容室の内面よりも暗い色である、
   表示システム。
2. 前記反射鏡は第１の光減衰部であり、
   前記光減衰部は、前記拡大光学系に対して前記外光が入射する光路に配置されている第２の光減衰部を更に含む、
   請求項１に記載の表示システム。
3. 前記第２の光減衰部は、入射する光のうちの一部を反射し、入射する光のうちの他の一部を透過するビームスプリッタを含む、
   請求項２に記載の表示システム。
4. 前記第２の光減衰部は、偏光フィルタを含む、
   請求項２に記載の表示システム。
5. 前記表示部が、光を放射する光源装置と、前記光源装置からの光が入射される液晶基板と、前記光源装置と前記液晶基板との間に配置される第１偏光部材と、前記液晶基板に対して前記第１偏光部材と反対側に配置される第２偏光部材とを備え、
   前記第１偏光部材の偏光軸と前記第２偏光部材の偏光軸とが直交しており、
   前記表示部から出力される光の光路と直交する面において、前記偏光フィルタの偏光軸が前記第２偏光部材の偏光軸と一致するような位置関係で前記偏光フィルタが配置される
   請求項４に記載の表示システム。
6. 前記表示部が、光を放射する光源装置と、前記光源装置からの光が入射される液晶基板と、前記光源装置と前記液晶基板との間に配置される偏光部材とを備え、
   前記表示部から出力される光の光路と直交する面において、前記偏光フィルタの偏光軸が前記偏光部材の偏光軸と直交するような位置関係で前記偏光フィルタが配置される
   請求項４に記載の表示システム。
7. 前記反射鏡が凹面鏡である
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示システム。
8. 前記拡大光学系によって所定の表示位置に表示される前記画像の限界解像度よりも、前記表示部の解像度が高い
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示システム。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示システムと、
   前記撮像画像を出力する撮像部と、を備える
   電子ミラーシステム。
10. 請求項９に記載の電子ミラーシステムと、
    前記電子ミラーシステムが搭載される移動体本体と、を備える
    移動体。

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