映像表示装置
【課題】第２揺動角にあるミラーによって反射された光線を有効に活用して、より好適な映像表示装置を提供する。
【解決手段】明暗が反転した２つの映像を表示する装置であり、光源と反射方向切換装置と第１結像光学系と第２結像光学系と制御装置を備えている。反射方向切換装置は、(1)規則的に配置された複数のミラーと、ミラー毎に設けられたアクチュエータを備え、(2)各々のミラーは、光源から入射した光線を第１結像光学系に向けて反射する第１揺動角と、光源から入射した光線を第２結像光学系に向けて反射する第２揺動角の間で揺動可能であり、(3)各々のアクチュエータは、各々のアクチュエータに対応する１つのミラーに機械的に連携しており、(4)各々のアクチュエータは、他のアクチュエータに拘束されることなく、対応するミラーの揺動角を第１揺動角と第２揺動角の間で切換えるものである。
【解決手段】明暗が反転した２つの映像を表示する装置であり、光源と反射方向切換装置と第１結像光学系と第２結像光学系と制御装置を備えている。反射方向切換装置は、(1)規則的に配置された複数のミラーと、ミラー毎に設けられたアクチュエータを備え、(2)各々のミラーは、光源から入射した光線を第１結像光学系に向けて反射する第１揺動角と、光源から入射した光線を第２結像光学系に向けて反射する第２揺動角の間で揺動可能であり、(3)各々のアクチュエータは、各々のアクチュエータに対応する１つのミラーに機械的に連携しており、(4)各々のアクチュエータは、他のアクチュエータに拘束されることなく、対応するミラーの揺動角を第１揺動角と第２揺動角の間で切換えるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個々に反射方向を制御可能な複数のミラーを備え、ミラー群が反射した光を結像して映像を表示する映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、映像表示装置が開示されている。この映像表示装置は、光源と、反射方向切換装置と、結像光学系と、制御装置を備えている。光源は、反射方向切換装置を照射する光を発生する。反射方向切換装置は、複数のミラーと、ミラー毎に設けられたアクチュエータを備えている。各ミラーは、光源から入射した光線を結像光学系に向けて反射する第１揺動角と、光源から入射した光線を結像光学系に入射しない向きに反射する第２揺動角との間で揺動可能とされている。各アクチュエータは、対応するミラーの揺動角を第１揺動角と第２揺動角の間で切換える。制御装置は、各アクチュエータを制御することによって、各ミラーの揺動角を制御する。
ミラーが第１揺動角にあると、そのミラーは結像光学系に向けて光線を反射する。したがって、結像光学系の結像面上では、第１揺動角にあるミラーに対応する位置が明部となる。ミラーが第２揺動角にあると、そのミラーの反射光線は結像光学系に入射しない。したがって、結像光学系の結像面上では、第２揺動角にあるミラーに対応する位置が暗部となる。制御装置が各ミラーの揺動角を制御することによって、明部と暗部からなる映像が結像される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１０１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した映像表示装置では、第２揺動角にあるミラーによって反射された光線を、アブソーバに照射して吸収する。したがって、第２揺動角にあるミラーによって反射された光線を有効に活用しているとはいえなかった。本発明は、第２揺動角にあるミラーによって反射された光線を有効に活用する映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、明暗が反転した２つの映像を表示する映像表示装置を提供する。この映像表示装置は、光源と反射方向切換装置と第１結像光学系と第２結像光学系と制御装置を備えている。光源は反射方向切換装置を照射する光を発生する。反射方向切換装置は、以下のように構成されている。
(1)規則的に配置された複数のミラーと、ミラー毎に設けられたアクチュエータを備えている。
(2)各々のミラーは、光源から入射した光線を第１結像光学系に向けて反射する第１揺動角と、光源から入射した光線を第２結像光学系に向けて反射する第２揺動角の間で揺動可能である。
(3)各々のアクチュエータは、各々のアクチュエータに対応する１つのミラーに機械的に連携している。
(4)各々のアクチュエータは、他のアクチュエータに拘束されることなく、対応するミラーの揺動角を第１揺動角と第２揺動角の間で切換えるものである。
また、制御装置は、以下のように構成されている。
(1)第１結像光学系で得られる映像において明部となる位置に結像するミラーに対応するアクチュエータを制御して対応するミラーの揺動角を第１揺動角に切換える。
(2)第１結像光学系で得られる映像において暗部となる位置に結像するミラーに対応するアクチュエータを制御して対応するミラーの揺動角を第２揺動角に切換える。
【０００６】
この映像表示装置では、第１揺動角にあるミラーによって反射された光線は、第１結像光学系によって結像される。また、第２揺動角にあるミラーによって反射された光線は、第２結像光学系によって結像される。したがって、第１結像光学系は、第１揺動角にあるミラーに対応する位置が明部となり、第２揺動角にあるミラーに対応する位置が暗部となる映像を結像する。一方、第２結像光学系は、第１揺動角にあるミラーに対応する位置が暗部となり、第２揺動角にあるミラーに対応する位置が明部となる映像を結像する。すなわち、第２結像光学系は、第１結像光学系により結像される映像とは明部と暗部が反転した映像を結像する。この映像表示装置は、明部と暗部が反転した２つの映像を同時に表示することができる。
以上のように、この映像表示装置は、第１揺動角にあるミラーによる反射光線と、第２揺動角にあるミラーによる反射光線のそれぞれを、異なる結像光学系で結像することにより、２つの映像を同時に表示する。
【０００７】
上述した映像表示装置は、車載されている車載式映像表示装置として用いることができる。この場合、第１結像光学系が車両の前方に結像し、第２結像光学系が車室内に結像することが好ましい。
このような構成によれば、車両前方（例えば、路面等）に結像した映像によってドライバと歩行者等への注意喚起を行うことができるとともに、車室内に結像した映像によってドライバへの注意喚起効果をより向上させることができる。
【０００８】
上述した車載式映像表示装置は、第２結像光学系が光ファイバアレイと終端結像装置を備えており、第２揺動角に調整されたミラーの反射光が光ファイバアレイの入射面に入射し、光ファイバアレイの射出面の先に終端結像装置が位置する位置関係に配置されていることが好ましい。
このような構成によれば、車室内の任意の位置に容易に映像を表示することができる。
【０００９】
上述した車載式映像表示装置は、終端結像装置が、車両前方の景色に結像映像を重畳させるコンバイナを備えていることが好ましい。
このような構成によれば、ドライバに認識し易い態様で映像を表示することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の映像表示装置によれば、第１揺動角にあるミラーと第２揺動角にあるミラーの双方の反射光線を用いることによって、２つの映像を表示することができる。第１揺動角にあるミラーと第２揺動角にあるミラーの双方の反射光線が無駄となることが無く、高効率で２つの映像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に説明する実施例の特徴を列記する。
（特徴１）反射方向切換装置は、規則的に配置された複数のミラーと、ミラー毎に設けられたアクチュエータを備えている。なお、複数のミラーの配置は、縦横に配列させる等、種々の配置を採用することができる。
（特徴２）各々のミラーは、光源から入射した光線を第１結像光学系に向けて反射する第１揺動角と、光源から入射した光線を第２結像光学系に向けて反射する第２揺動角の間で揺動可能である。なお、第１揺動角と第２揺動角の間で揺動するとは、少なくとも第１揺動角と第２揺動角の間で揺動することを意味し、それ以上の範囲で揺動可能であってもかまわない。
【実施例】
【００１２】
（第１実施例）
本発明の実施例に係る車載式映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。第１実施例では、車載式映像表示装置を、ドライバに歩行者等の存在を報知する報知システムに組み込んだ構成について説明する。図１は、自車両１００に搭載されている報知システム９０の構成を示している。図１に示すように、報知システム９０は、車載式映像表示装置１０と、カメラ１２と、カーナビゲーションシステム１３（以下、カーナビ１３という）と、距離計測装置１４と、速度センサ１６と、操舵角センサ１８と、記憶装置２２と、演算装置２４を備えている。
【００１３】
（車載式映像表示装置１０の構成）
最初に、車載式映像表示装置１０の構成について説明する。
車載式映像表示装置１０は、演算装置２４に接続されている。車載式映像表示装置１０は、演算装置２４からの命令に応じて、自車両１００の前方の路面上と、自車両１００の車室内のそれぞれに映像を表示する。
【００１４】
図２は、車載式映像表示装置１０の概略構成を示している。図２に示すように、車載式映像表示装置１０は、光源３０と、リフレクタ３２と、反射方向切換装置３４と、第１結像光学系４０と、第２結像光学系４２を備えている。
【００１５】
光源３０は、高圧水銀ランプである。なお、光源３０には、高圧水銀ランプの他に、ハロゲンランプやＬＥＤ等、種々の発光素子を用いることができる。
【００１６】
リフレクタ３２は、光源３０から照射される光線の一部を、反射方向切換装置３４に向けて反射する。したがって、反射方向切換装置３４には、光源３０からの直接光線と、リフレクタ３２からの反射光線とが照射される。
【００１７】
反射方向切換装置３４は、光源３０及びリフレクタ３２から照射される光線を、第１結像光学系４０と第２結像光学系４２に向けて反射する。図３は、反射方向切換装置３４の概略構成を示す平面図である。図３に示すように、反射方向切換装置３４は、半導体基板３５と、半導体基板３５上に形成されている複数のマイクロメカニカル構造体３６を備えている。マイクロメカニカル構造体３６は、半導体基板３５上に、縦横にマトリクス状に配置されている。また、半導体基板３５の縁部近傍には、駆動回路３５ｄが形成されている。なお、図３は、説明のために簡略化して記載しており、実際には半導体基板３５上にはより多数のマイクロメカニカル構造体３６が形成されている。
【００１８】
図４は、１つのマイクロメカニカル構造体３６を拡大視した平面図を示している。また、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図を示しており、図６は図４のＶＩ−ＶＩ線断面図を示している。図４〜６に示すように、マイクロメカニカル構造体３６は、固定部３６ａと、捩れ梁３６ｂと、ミラー部３６ｃを備えている。
【００１９】
図５、６に示すように、半導体基板３５の表面には、絶縁膜３５ａが形成されている。
固定部３６ａは、半導体基板３５上（絶縁膜３５ａ上）に立設されている。図４に示すように、固定部３６ａは、半導体基板３５の表面上を正方形の辺に沿って伸びている。
図４に示すように、ミラー部３６ｃは、正方形の辺に沿って伸びる固定部３６ａの内側（正方形の内側）に配置されている。ミラー部３６ｃは、一対の捩れ梁３６ｂによって固定部３６ａに接続されている。図５に示すように、ミラー部３６ｃと捩れ梁３６ｂは、半導体基板３５から間隔を置いた位置に配置されている。すなわち、ミラー部３６ｃと捩れ梁３６ｂは、固定部３６ａで支持されており、半導体基板３５から浮いた状態となっている。図４に示すように、一対の捩れ梁３６ｂは、双方の延長線が一致するように形成されている。また、捩れ梁３６ｂは幅が細いため、しなやかに捩れることができる。したがって、ミラー部３６ｃは、図６の矢印１０１に示すように、２つの捩れ梁３６ｂを繋ぐ軸線を中心に揺動することができる。ミラー部３６ｃの上面は鏡面となっており、光を反射する。ミラー部３６ｃが揺動すると、ミラー部３６ｃの光の反射方向が変化する。
【００２０】
図５、６に示すように、ミラー部３６ｃと捩れ梁３６ｂは積層構造を備えており、そのうちの１つの層３６ｅは不純物を多量に含む半導体により形成されている。したがって、層３６ｅ（以下、電極層という）は電気抵抗が低い。電極層３６ｅは、ミラー部３６ｃと捩れ梁３６ｂの全域に亘って形成されている。
固定部３６ａは、不純物を多量に含む半導体により形成されており、その電気抵抗は低い。固定部３６ａは、スルーホール３６ｆによって電極層３６ｅと電気的に接続されている。
図４、５に示すように、固定部３６ａの下部の半導体基板３５には、不純物注入により形成した低抵抗領域３５ｂが形成されている。低抵抗領域３５ｂは、絶縁膜３５ａに形成されているスルーホール３５ｃにより、固定部３６ａと電気的に接続されている。また、低抵抗領域３５ｂは、図示しない位置まで延出されており、そこで駆動回路３５ｄと電気的に接続されている。したがって、駆動回路３５ｄによって、電極層３６ｅの電位を制御可能となっている。
【００２１】
図４、６に示すように、ミラー部３６ｃの下部の半導体基板３５には、不純物注入により形成した低抵抗領域３５ｇ、３５ｈ（以下では、電極３５ｇ、３５ｈという）が形成されている。電極３５ｇは、一対の捩れ梁３６ｂを結ぶ線分よりも図４において下側の位置に配置されている。電極３５ｈは、一対の捩れ梁３６ｂを結ぶ線分よりも図４において上側の位置に配置されている。電極３５ｇと電極３５ｈは、それぞれ図示しない位置まで延出されており、そこで駆動回路３５ｄと電気的に接続されている。したがって、駆動回路３５ｄによって、電極３５ｇと電極３５ｈのそれぞれの電位を制御可能となっている。
【００２２】
ミラー部３６ｃは、電極３５ｇ、３５ｈのそれぞれと対向している。電極層３６ｅと電極３５ｇの間に電圧を印加すると、両者間に吸引力が生じ、ミラー部３６ｃは図６の姿勢から左回りに揺動する。また、電極層３６ｅと電極３５ｈの間に電圧を印加すると、両者間に吸引力が生じ、ミラー部３６ｃは図６の姿勢から右回りに揺動する。したがって、これらの電圧を制御することによって、ミラー部３６ｃの揺動角を制御することができる。すなわち、電極層３６ｅと、電極３５ｇ、３５ｈは、ミラー部３６ｃの揺動角を制御するアクチュエータとして機能する。
駆動回路３５ｄは、これらの電圧を制御することによって、ミラー部３６ｃの姿勢を制御する。駆動回路３５ｄは、ミラー部３６ｃの姿勢を、図６の姿勢から所定角度左回りに揺動した姿勢（以下では、このときの揺動角を第１揺動角という）と図６の姿勢から所定角度右回りに揺動した姿勢（以下では、このときの揺動角を第２揺動角という）の何れかに切り換える。
なお、図３に示す各マイクロメカニカル構造体３６は、それぞれが駆動回路３５ｄに接続されている。駆動回路３５ｄは、各ミラー部３６ｃの揺動角を独立に制御することができる。
【００２３】
以上に説明したように、反射方向切換装置３４は、複数のミラー部３６ｃを有しており、各ミラー部３６ｃの揺動角は、第１揺動角と第２揺動角の何れかに制御される。光源３０及びリフレクタ３２から反射方向切換装置３４に照射される光線は、各ミラー部３６ｃによって反射される。第１揺動角にあるミラー部３６ｃに反射された光線は、第１結像光学系４０に入射する。第２揺動角にあるミラー部３６ｃに反射された光線は、第２結像光学系４２に入射する。
【００２４】
第１結像光学系４０は、反射方向切換装置３４から入射する光線を、自車両１００の前方の路面上に結像する。上述したように、第１結像光学系４０には、第１揺動角にあるミラー部３６ｃで反射された光線が入射する。したがって、路面上には、第１揺動角にあるミラー部３６ｃに対応する位置が明部となり、第２揺動角にあるミラー部３６ｃに対応する位置が暗部となる映像が結像される。
【００２５】
第２結像光学系４２は、始端側結像レンズ４２ａ、光ファイバアレイ４２ｂ、終端側結像レンズ４２ｃ、及び、コンバイナ４２ｄを備えている。
始端側結像レンズ４２ａは、反射方向切換装置３４から入射する光線を結像する。
光ファイバアレイ４２ｂは、多数の光ファイバを束ねたものである。光ファイバアレイ４２ｂの入射面（一方の端部）は、始端側結像レンズ４２ａの結像位置に配置されている。光ファイバアレイ４２ｂの射出面（他方の端部）は、自車両１００の車室内に引き込まれている。光ファイバアレイ４２ｂの入射面に入射した光線は、射出面から射出される。
終端側結像レンズ４２ｃは、光ファイバアレイ４２ｂの射出面に対向する位置に配置されている。終端側結像レンズ４２ｃは、光ファイバアレイ４２ｂの射出面から射出された光線を結像する。
図２に示すように、コンバイナ４２ｄは、自車両１００のフロントガラス４４の内側の表面に設置されている。コンバイナ４２ｄは、ハーフミラーにより構成されている（但し、ホログラムにより構成されていてもよい）。したがって、ドライバは、コンバイナ４２ｄを通して自車両１００の前方の景色を視認することができる。また、コンバイナ４２ｄには、終端側結像レンズ４２ｃから光線が照射される。コンバイナ４２ｄは、終端側結像レンズ４２ｃからの光線をドライバに向けて反射する。したがって、ドライバは、終端側結像レンズ４２ｃによる結像映像を、フロントガラス４４より自車両１００の前方側に表示される虚像として視認することができる。このように、コンバイナ４２ｄは、自車両１００前方の景色に結像映像を重畳して表示する。すなわち、第２結像光学系４２は、いわゆるヘッドアップディスプレイである。
上述したように、第２結像光学系４２には、第２揺動角にあるミラー部３６ｃで反射された光線が入射する。したがって、第２結像光学系４２によって、第２揺動角にあるミラー部３６ｃに対応する位置が明部となり、第１揺動角にあるミラー部３６ｃに対応する位置が暗部となる映像が表示される。すなわち、第２結像光学系４２は、第１結像光学系４０が路面上に表示する映像とは明部と暗部が反転した映像を表示する。
【００２６】
以上に説明したように、車載式映像表示装置１０は、第１揺動角にあるミラー部３６ｃによる反射光線により路面上に映像を表示し、第２揺動角にあるミラー部３６ｃによる反射光により車室内に映像を表示する。すなわち、第１揺動角にあるミラー部３６ｃによる反射光線と第２揺動角にあるミラー部３６ｃによる反射光線を有効に活用して、２つの映像の表示を可能としている。反射光線を無駄にすることがないので、高効率で２つの映像を表示することができる。また、これらの映像は、明部と暗部が反転した映像であるが、実質的には同一の情報を伝達することができる。
また、従来技術のように一方の反射光線をアブソーバ等に吸収させる方式では、車載式映像表示装置１０内で熱が発生する。本実施例の車載式映像表示装置１０によれば、車載式映像表示装置１０内で光線を吸収しないので、発熱を抑えることができる。これにより、車載式映像表示装置１０の信頼性や寿命の向上が実現されている。
【００２７】
（報知システム９０の構成）
次に、図１に示す報知システム９０の、車載式映像表示装置１０以外の部分について説明する。
【００２８】
カメラ１２は、自車両１００の前方を撮影可能な位置に設置されている。カメラ１２は、自車両１００の前方の画像をリアルタイムで撮影する。カメラ１２は、演算装置２４に接続されている。カメラ１２で撮影された画像データは、演算装置２４に入力される。
【００２９】
カーナビ１３は、ＧＰＳを用いて、自車両１００と周辺のマップデータとの位置関係を特定して表示する。
【００３０】
距離計測装置１４は、車両前方の物体までの距離と方向を計測する。これによって、車両前方の物体の位置が特定される。本実施例では、距離計測装置１４にミリ波レーダを用いている。但し、距離計測装置１４には、レーザレーダ等を用いることもできる。また、複数のカメラにより車両前方の画像を撮影し、それらの画像から物体の位置を特定するシステム（いわゆる、ステレオカメラシステム）を用いることもできる。距離計測装置１４は、演算装置２４に接続されている。距離計測装置１４が計測したデータは、演算装置２４に入力される。
【００３１】
速度センサ１６は、自車両１００の走行速度を検出する。速度センサ１６は、演算装置２４に接続されている。速度センサ１６が検出した走行速度データは、演算装置２４に入力される。
【００３２】
操舵角センサ１８は、自車両１００のハンドルの操舵角を検出する。操舵角センサ１８は、演算装置２４に接続されている。操舵角センサ１８が検出した操舵角データは、演算装置２４に入力される。
【００３３】
記憶装置２２は、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ装置により構成されている。記憶装置２２は、車載式映像表示装置１０に表示させる画像データ等の種々のデータを記憶している。記憶装置２２が記憶している各データは、必要に応じて演算装置２４に読み取られる。
【００３４】
演算装置２４は、ＣＰＵ等を備えたマイクロコンピュータである。演算装置２４は、カメラ１２、カーナビ１３、距離計測装置１４、速度センサ１６、及び、操舵角センサ１８から入力される各データ等に基づいて、自車両１００の前方の状況を特定する。そして、特定した自車両１００の前方の状況に応じて、車載式映像表示装置１０に映像を表示させる。
【００３５】
（報知システム９０の動作）
次に、報知システム９０の動作について説明する。図７は、演算装置２４が実行する動作を示すフローチャートである。
【００３６】
ステップＳ２では、演算装置２４は、自車両１００の前方に存在する注意対象を特定する。なお、注意対象とは、運転時にドライバが注意を要する対象物である。具体的には、注意対象には、歩行者、他車両、障害物、交差点等が含まれる。
ステップＳ２の処理では、演算装置２４は、カメラ１２が取得する画像データから、歩行者、他車両、路面上の障害物等を形状認識により特定する。そして、これらの位置を、距離計測装置１４により計測する。また、歩行者、他車両については、距離計測装置１４による過去の計測結果に基づいて、その移動速度を算出する。そして、算出した移動速度と、速度センサ１６で検出される自車両１００の走行速度と、操舵角センサ１８で検出される操舵角から、各歩行者及び各他車両が、自車両１００の進路付近に進入する可能性があるか否かを判定する。進入可能性がある歩行者と、進入可能性がある他車両と、路面上の障害物は、注意対象として特定される。なお、複数の歩行者が接近して存在している場合には、それらの歩行者の移動速度が等しいか否かによって、それらの歩行者が同行体であるか否かについても判定する。同行体である複数の歩行者は、１つの注意対象として特定する。
また、演算装置２４は、カーナビ１３のマップデータから、自車両１００の進路上に存在する交差点を特定する。交差点も、注意対象として特定される。
【００３７】
ステップＳ４では、演算装置２４は、自車両１００が各注意対象を安全に通過できるか否かを判定する。
すなわち、演算装置２４は、まず、ステップＳ２で特定した注意対象の数が所定数以上であるか否かを判定する。そして、注意対象の数が所定数以上である場合には、自車両１００の走行速度と、各注意対象の位置及び移動速度に基づいて、各注意対象を通過するときの時間間隔を算出する。算出された各時間間隔の何れかが所定間隔より短いときには、演算装置２４は、ステップＳ４でＮＯと判定する。一方、全ての時間間隔が所定時間より長いとき、及び、注意対象の数が少ないときは、ステップＳ４でＹＥＳと判定する。
【００３８】
ステップＳ６では、演算装置２４は、上記の時間間隔が所定間隔以上となるように、自車両１００の適切な走行速度を算出する。
【００３９】
ステップＳ８では、演算装置２４は、ステップＳ６で算出した走行速度を表示するように、車載式映像表示装置１０に指令を送る。すると、指令に応じて光源３０が点灯されるとともに、反射方向切換装置３４の駆動回路３５ｄが、各ミラー部３６ｃの揺動角を、指令された映像に応じて制御する（既に光源３０が転倒している場合には、各ミラー部３６ｃの揺動角のみが制御される）。これによって、車載式映像表示装置１０によって、自車両１００の前方の路面上と、車室内に、適切な走行速度が表示される。
例えば、自車両１００の前方の路面上には、図８に示すように適切な走行速度を示す映像が表示される。また、車室内には、図９に示すように、自車両１００の前方の景色と重畳させて適切な走行速度を示す映像が表示される。なお、図８に示す映像と図９に示す映像は、明部と暗部が反転した映像となる。
このように、路面上に情報を表示することで、ドライバは視点をあまり動かすことなく情報を読み取ることができる。また、雨天の場合や路面に凹凸がある場合等には、路面上に適切に映像を表示できない場合がある。この場合には、ドライバは、コンバイナ４２ｄにより表示される映像により情報を読み取ることができる。特に、コンバイナ４２ｄによれば、フロントガラス４４よりも前方に虚像が表示されるので、ドライバは眼の焦点をあまり動かすことなく映像を確認することができる。
【００４０】
ステップＳ４でＹＥＳと判定した場合は、演算装置２４が、ステップＳ１０でナビ情報（カーナビ１３がドライバに案内する情報）の有無を判断する。
カーナビ１３から提供されるナビ情報があれば（ステップＳ１０でＹＥＳ）、演算装置２４は、そのナビ情報を表示するように、車載式映像表示装置１０に指令を送る（ステップＳ１２）。この場合、例えば、図１０に示すように、「２０ｍ先左折」等の情報が路面上に表示される。また、車室内にも同様の映像（明部と暗部を反転させた映像）が表示される。
また、カーナビ１３から提供されるナビ情報がなければ（ステップＳ１０でＮＯ）、演算装置２４は、車載式映像表示装置１０に表示をＯＦＦするように指令を送る（ステップＳ１４）。これによって、車載式映像表示装置１０は、表示をＯＦＦする（既にＯＦＦしている場合には、ＯＦＦの状態が維持される）。
【００４１】
演算装置２４は、図７のフローチャートに示す処理を繰り返し実行する。したがって、注意が必要なとき、及び、ナビ情報が提供されているときに、適切に映像が表示される。
【００４２】
（第２実施例）
次に、第２実施例の車載式映像表示装置１０について説明する。第２実施例の車載式映像表示装置１０の第１結像光学系４０は、夜間等において自動車のヘッドライトとして使用される。したがって、第２実施例の車載式映像表示装置１０は、第１結像光学系４０が、自車両１００の前方の広い範囲に光線を照射するように構成されている。第２実施例の車載式映像表示装置１０は、第１実施例と略同様の報知システム９０に組み込まれている。
【００４３】
図１１のフローチャートは、第２実施例の報知システム９０において、演算装置２４が実行する処理を示している。
【００４４】
ステップＳ２２では、演算装置２４は、自車両１００の前方に存在する人物（歩行者、他車両のドライバ等）を特定する。この特定は、図７のステップＳ２と同様に、カメラ１２が取得する画像データに基づいて行う。また、画像データ上において、特定した人物の眼を含む一定範囲を画定する。
【００４５】
ステップＳ２４では、演算装置２４は、映像を表示するように車載式映像表示装置１０に指令を送る。このとき、演算装置２４は、ステップＳ２２において画像データ上で画定した範囲（眼を含む範囲）に対応する領域を暗部とし、その他の領域を明部とする映像を、第１結像光学系４０によって表示するように指令を送る。
すると、図１２に示すように、車載式映像表示装置１０によって、自車両１００の前方に光線が照射される。但し、人物の眼を含む範囲には光線が照射されない（図１２の参照番号８０は、暗部を示している）。したがって、光線の照射によりドライバは人物を容易に視認可能であり、また、人物は自車両１００からの光を眩しいと感じることなく自車両１００を視認することができる。したがって、従来のヘッドライトのようにハイビームとロービームを使い分ける必要がなくなり、広い範囲への光照射が可能となる。これにより、夜間運転時の安全性が向上する。
【００４６】
演算装置２４は、図１１のフローチャートに示す処理を繰り返し実行する。したがって、自車両１００と人物との相対位置の変化に応じて、暗部（第１結像光学系４０における暗部）の位置が変更され、適切に光線が照射される。
【００４７】
以上の第１実施例及び第２実施例に説明したように、本発明の車載式映像表示装置１０は、第１揺動角にあるミラー部３６ｃによる反射光線により第１の映像を表示し、第２揺動角にあるミラー部３６ｃによる反射光線により第１の映像と明部と暗部が反転した第２の映像を表示する。１つの映像表示装置で、２つの映像を表示できる。これらの２つの映像を、路面上と車室内とにそれぞれ表示することで、自車両１００の走行時の安全性の向上が実現される。
【００４８】
なお、上述した車載式映像表示装置１０では、反射方向切換装置３４に電極３５ｇと電極３５ｈが形成されていた。そして、電極層３６ｅと電極３５ｇの間の印加電圧と、電極層３６ｅと電極３５ｈの間の印加電圧によって、ミラー部３６ｃの揺動角を制御していた。しかしながら、電極３５ｇのみを形成しておき、電極層３６ｅと電極３５ｇの間の印加電圧のみによってミラー部３６ｃの揺動角を制御することもできる。すなわち、電極層３６ｅと電極３５ｇの間に電圧を印加すると、ミラー部３６ｃが揺動する。電圧をオフすると、捩れ梁３６ｂの復元力によってミラー部３６ｃは元の角度（半導体基板３５と平行な角度）に戻る。したがって、電極層３６ｅと電極３５ｇの間の印加電圧によって、ミラー部３６ｃの揺動角を制御できる。この場合、揺動しているミラー部３６ｃの反射光線と、揺動していないミラー部３６ｃの反射光線とをそれぞれ異なる結像光学系に入射させることで、２つの映像の表示が可能となる。
【００４９】
また、２つの車載式映像表示装置１０を車載することもできる。この場合、第１の車載式映像表示装置１０からの映像（第２結像光学系４２による映像）をドライバの一方の眼に入射させ、第２の車載式映像表示装置１０からの映像（第２結像光学系４２による映像）をドライバの他方の眼に入射させることができる。このような構成によれば、それぞれの眼への光線の入射角度を適切な角度に調整しておくことで、ドライバに対して、自車両１００の前方の所定距離の位置（上述した実施例よりも遠方の位置）に映像（虚像）を表示させることができる。このような構成によれば、ドライバは眼の焦点をほとんど動かすことなく第２結像光学系４２による映像を視認することが可能となる。
【００５０】
また、上述したように、路面上に表示する映像は、路面の状態によってはうまく表示できない場合がある。したがって、上述した報知システム９０は、映像を表示する前に、路面上にテストパターンを表示し、表示したテストパターンをカメラ１２で撮影し、撮影したテストパターンによって映像の表示位置を変更するようにしてもよい。
すなわち、速度情報やナビ情報の映像を表示する直前に、車載式映像表示装置１０によって路面上にテストパターンを表示する。テストパターンは、例えば、格子状の映像等を用いることができる。テストパターンを路面上に表示するのと同時に、カメラ１２によって路面上に表示されたテストパターンを撮影する。路面上に部分的に水溜りや凹凸があれば、その部分ではテストパターンが適切に表示されない。したがって、カメラ１２で撮影したテストパターンから、映像を適切に表示できない路面上の領域を特定することができる。領域を特定したら、車載式映像表示装置１０にその領域以外に速度情報やナビ情報の映像を表示するように指令を送る。これによって、路面上に必要な情報を確実に表示することが可能となる。
なお、テストパターンは、人が認識できないように、高速で点滅させて表示させたり、ごく短時間だけ表示させてもよい。この場合には、カメラ１２に高速カメラを採用し、高速カメラによってテストパターンを撮影する。また、テストパターンは、人が認識できないように、近赤外線を照射することによって表示してもよい。近赤外線を用いる場合には、カメラ１２に近赤外線を撮影可能なカメラを採用する。
【００５１】
また、光ファイバアレイ４２ｂの光ファイバの密度は、入射面と射出面とで等しくしてもよいが、入射面と射出面とで異なるように構成してもよい。
図２に示すように、光ファイバアレイ４２ｂから射出された光線は、終端側結像レンズ４２ｃを介してコンバイナ４２ｄに対して斜めに入射する。したがって、入射面と射出面とで光ファイバの密度が等しいと、上下に伸びた映像がコンバイナ４２ｄにより表示される場合がある。したがって、コンバイナ４２ｄの上下方向に対応する方向の光ファイバの密度を入射面と射出面とで異ならせることで、映像の伸びを補正することが可能となる。
【００５２】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】報知システム９０の構成を示すブロック図。
【図２】車載式映像表示装置１０の概略構成を示す説明図。
【図３】反射方向切換装置３４の平面図。
【図４】マイクロメカニカル構造体３６の上面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線断面図。
【図７】第１実施例の報知システム９０において、演算装置２４が実行する処理を示すフローチャート。
【図８】第１実施例の報知システム９０で、路面上に表示される映像を例示する図。
【図９】第１実施例の報知システム９０で、車室内に表示される映像を例示する図。
【図１０】第１実施例の報知システム９０で、路面上に表示される映像を例示する図。
【図１１】第２実施例の報知システム９０において、演算装置２４が実行する処理を示すフローチャート。
【図１２】第２実施例の報知システム９０で、自車両１００の前方に照射される光線の説明図。
【符号の説明】
【００５４】
１０：車載式映像表示装置
１２：カメラ
１３：カーナビ
１４：距離計測装置
１６：速度センサ
１８：操舵角センサ
２２：記憶装置
２４：演算装置
３０：光源
３２：リフレクタ
３４：反射方向切換装置
３５：半導体基板
３５ｇ：電極
３５ｈ：電極
３６：マイクロメカニカル構造体
３６ａ：固定部
３６ｂ：捩れ梁
３６ｃ：ミラー部
３６ｅ：電極層
４０：第１結像光学系
４２：第２結像光学系
４２ａ：始端側結像レンズ
４２ｂ：光ファイバアレイ
４２ｃ：終端側結像レンズ
４２ｄ：コンバイナ
９０：報知システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個々に反射方向を制御可能な複数のミラーを備え、ミラー群が反射した光を結像して映像を表示する映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、映像表示装置が開示されている。この映像表示装置は、光源と、反射方向切換装置と、結像光学系と、制御装置を備えている。光源は、反射方向切換装置を照射する光を発生する。反射方向切換装置は、複数のミラーと、ミラー毎に設けられたアクチュエータを備えている。各ミラーは、光源から入射した光線を結像光学系に向けて反射する第１揺動角と、光源から入射した光線を結像光学系に入射しない向きに反射する第２揺動角との間で揺動可能とされている。各アクチュエータは、対応するミラーの揺動角を第１揺動角と第２揺動角の間で切換える。制御装置は、各アクチュエータを制御することによって、各ミラーの揺動角を制御する。
ミラーが第１揺動角にあると、そのミラーは結像光学系に向けて光線を反射する。したがって、結像光学系の結像面上では、第１揺動角にあるミラーに対応する位置が明部となる。ミラーが第２揺動角にあると、そのミラーの反射光線は結像光学系に入射しない。したがって、結像光学系の結像面上では、第２揺動角にあるミラーに対応する位置が暗部となる。制御装置が各ミラーの揺動角を制御することによって、明部と暗部からなる映像が結像される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１０１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した映像表示装置では、第２揺動角にあるミラーによって反射された光線を、アブソーバに照射して吸収する。したがって、第２揺動角にあるミラーによって反射された光線を有効に活用しているとはいえなかった。本発明は、第２揺動角にあるミラーによって反射された光線を有効に活用する映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、明暗が反転した２つの映像を表示する映像表示装置を提供する。この映像表示装置は、光源と反射方向切換装置と第１結像光学系と第２結像光学系と制御装置を備えている。光源は反射方向切換装置を照射する光を発生する。反射方向切換装置は、以下のように構成されている。
(1)規則的に配置された複数のミラーと、ミラー毎に設けられたアクチュエータを備えている。
(2)各々のミラーは、光源から入射した光線を第１結像光学系に向けて反射する第１揺動角と、光源から入射した光線を第２結像光学系に向けて反射する第２揺動角の間で揺動可能である。
(3)各々のアクチュエータは、各々のアクチュエータに対応する１つのミラーに機械的に連携している。
(4)各々のアクチュエータは、他のアクチュエータに拘束されることなく、対応するミラーの揺動角を第１揺動角と第２揺動角の間で切換えるものである。
また、制御装置は、以下のように構成されている。
(1)第１結像光学系で得られる映像において明部となる位置に結像するミラーに対応するアクチュエータを制御して対応するミラーの揺動角を第１揺動角に切換える。
(2)第１結像光学系で得られる映像において暗部となる位置に結像するミラーに対応するアクチュエータを制御して対応するミラーの揺動角を第２揺動角に切換える。
【０００６】
この映像表示装置では、第１揺動角にあるミラーによって反射された光線は、第１結像光学系によって結像される。また、第２揺動角にあるミラーによって反射された光線は、第２結像光学系によって結像される。したがって、第１結像光学系は、第１揺動角にあるミラーに対応する位置が明部となり、第２揺動角にあるミラーに対応する位置が暗部となる映像を結像する。一方、第２結像光学系は、第１揺動角にあるミラーに対応する位置が暗部となり、第２揺動角にあるミラーに対応する位置が明部となる映像を結像する。すなわち、第２結像光学系は、第１結像光学系により結像される映像とは明部と暗部が反転した映像を結像する。この映像表示装置は、明部と暗部が反転した２つの映像を同時に表示することができる。
以上のように、この映像表示装置は、第１揺動角にあるミラーによる反射光線と、第２揺動角にあるミラーによる反射光線のそれぞれを、異なる結像光学系で結像することにより、２つの映像を同時に表示する。
【０００７】
上述した映像表示装置は、車載されている車載式映像表示装置として用いることができる。この場合、第１結像光学系が車両の前方に結像し、第２結像光学系が車室内に結像することが好ましい。
このような構成によれば、車両前方（例えば、路面等）に結像した映像によってドライバと歩行者等への注意喚起を行うことができるとともに、車室内に結像した映像によってドライバへの注意喚起効果をより向上させることができる。
【０００８】
上述した車載式映像表示装置は、第２結像光学系が光ファイバアレイと終端結像装置を備えており、第２揺動角に調整されたミラーの反射光が光ファイバアレイの入射面に入射し、光ファイバアレイの射出面の先に終端結像装置が位置する位置関係に配置されていることが好ましい。
このような構成によれば、車室内の任意の位置に容易に映像を表示することができる。
【０００９】
上述した車載式映像表示装置は、終端結像装置が、車両前方の景色に結像映像を重畳させるコンバイナを備えていることが好ましい。
このような構成によれば、ドライバに認識し易い態様で映像を表示することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の映像表示装置によれば、第１揺動角にあるミラーと第２揺動角にあるミラーの双方の反射光線を用いることによって、２つの映像を表示することができる。第１揺動角にあるミラーと第２揺動角にあるミラーの双方の反射光線が無駄となることが無く、高効率で２つの映像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に説明する実施例の特徴を列記する。
（特徴１）反射方向切換装置は、規則的に配置された複数のミラーと、ミラー毎に設けられたアクチュエータを備えている。なお、複数のミラーの配置は、縦横に配列させる等、種々の配置を採用することができる。
（特徴２）各々のミラーは、光源から入射した光線を第１結像光学系に向けて反射する第１揺動角と、光源から入射した光線を第２結像光学系に向けて反射する第２揺動角の間で揺動可能である。なお、第１揺動角と第２揺動角の間で揺動するとは、少なくとも第１揺動角と第２揺動角の間で揺動することを意味し、それ以上の範囲で揺動可能であってもかまわない。
【実施例】
【００１２】
（第１実施例）
本発明の実施例に係る車載式映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。第１実施例では、車載式映像表示装置を、ドライバに歩行者等の存在を報知する報知システムに組み込んだ構成について説明する。図１は、自車両１００に搭載されている報知システム９０の構成を示している。図１に示すように、報知システム９０は、車載式映像表示装置１０と、カメラ１２と、カーナビゲーションシステム１３（以下、カーナビ１３という）と、距離計測装置１４と、速度センサ１６と、操舵角センサ１８と、記憶装置２２と、演算装置２４を備えている。
【００１３】
（車載式映像表示装置１０の構成）
最初に、車載式映像表示装置１０の構成について説明する。
車載式映像表示装置１０は、演算装置２４に接続されている。車載式映像表示装置１０は、演算装置２４からの命令に応じて、自車両１００の前方の路面上と、自車両１００の車室内のそれぞれに映像を表示する。
【００１４】
図２は、車載式映像表示装置１０の概略構成を示している。図２に示すように、車載式映像表示装置１０は、光源３０と、リフレクタ３２と、反射方向切換装置３４と、第１結像光学系４０と、第２結像光学系４２を備えている。
【００１５】
光源３０は、高圧水銀ランプである。なお、光源３０には、高圧水銀ランプの他に、ハロゲンランプやＬＥＤ等、種々の発光素子を用いることができる。
【００１６】
リフレクタ３２は、光源３０から照射される光線の一部を、反射方向切換装置３４に向けて反射する。したがって、反射方向切換装置３４には、光源３０からの直接光線と、リフレクタ３２からの反射光線とが照射される。
【００１７】
反射方向切換装置３４は、光源３０及びリフレクタ３２から照射される光線を、第１結像光学系４０と第２結像光学系４２に向けて反射する。図３は、反射方向切換装置３４の概略構成を示す平面図である。図３に示すように、反射方向切換装置３４は、半導体基板３５と、半導体基板３５上に形成されている複数のマイクロメカニカル構造体３６を備えている。マイクロメカニカル構造体３６は、半導体基板３５上に、縦横にマトリクス状に配置されている。また、半導体基板３５の縁部近傍には、駆動回路３５ｄが形成されている。なお、図３は、説明のために簡略化して記載しており、実際には半導体基板３５上にはより多数のマイクロメカニカル構造体３６が形成されている。
【００１８】
図４は、１つのマイクロメカニカル構造体３６を拡大視した平面図を示している。また、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図を示しており、図６は図４のＶＩ−ＶＩ線断面図を示している。図４〜６に示すように、マイクロメカニカル構造体３６は、固定部３６ａと、捩れ梁３６ｂと、ミラー部３６ｃを備えている。
【００１９】
図５、６に示すように、半導体基板３５の表面には、絶縁膜３５ａが形成されている。
固定部３６ａは、半導体基板３５上（絶縁膜３５ａ上）に立設されている。図４に示すように、固定部３６ａは、半導体基板３５の表面上を正方形の辺に沿って伸びている。
図４に示すように、ミラー部３６ｃは、正方形の辺に沿って伸びる固定部３６ａの内側（正方形の内側）に配置されている。ミラー部３６ｃは、一対の捩れ梁３６ｂによって固定部３６ａに接続されている。図５に示すように、ミラー部３６ｃと捩れ梁３６ｂは、半導体基板３５から間隔を置いた位置に配置されている。すなわち、ミラー部３６ｃと捩れ梁３６ｂは、固定部３６ａで支持されており、半導体基板３５から浮いた状態となっている。図４に示すように、一対の捩れ梁３６ｂは、双方の延長線が一致するように形成されている。また、捩れ梁３６ｂは幅が細いため、しなやかに捩れることができる。したがって、ミラー部３６ｃは、図６の矢印１０１に示すように、２つの捩れ梁３６ｂを繋ぐ軸線を中心に揺動することができる。ミラー部３６ｃの上面は鏡面となっており、光を反射する。ミラー部３６ｃが揺動すると、ミラー部３６ｃの光の反射方向が変化する。
【００２０】
図５、６に示すように、ミラー部３６ｃと捩れ梁３６ｂは積層構造を備えており、そのうちの１つの層３６ｅは不純物を多量に含む半導体により形成されている。したがって、層３６ｅ（以下、電極層という）は電気抵抗が低い。電極層３６ｅは、ミラー部３６ｃと捩れ梁３６ｂの全域に亘って形成されている。
固定部３６ａは、不純物を多量に含む半導体により形成されており、その電気抵抗は低い。固定部３６ａは、スルーホール３６ｆによって電極層３６ｅと電気的に接続されている。
図４、５に示すように、固定部３６ａの下部の半導体基板３５には、不純物注入により形成した低抵抗領域３５ｂが形成されている。低抵抗領域３５ｂは、絶縁膜３５ａに形成されているスルーホール３５ｃにより、固定部３６ａと電気的に接続されている。また、低抵抗領域３５ｂは、図示しない位置まで延出されており、そこで駆動回路３５ｄと電気的に接続されている。したがって、駆動回路３５ｄによって、電極層３６ｅの電位を制御可能となっている。
【００２１】
図４、６に示すように、ミラー部３６ｃの下部の半導体基板３５には、不純物注入により形成した低抵抗領域３５ｇ、３５ｈ（以下では、電極３５ｇ、３５ｈという）が形成されている。電極３５ｇは、一対の捩れ梁３６ｂを結ぶ線分よりも図４において下側の位置に配置されている。電極３５ｈは、一対の捩れ梁３６ｂを結ぶ線分よりも図４において上側の位置に配置されている。電極３５ｇと電極３５ｈは、それぞれ図示しない位置まで延出されており、そこで駆動回路３５ｄと電気的に接続されている。したがって、駆動回路３５ｄによって、電極３５ｇと電極３５ｈのそれぞれの電位を制御可能となっている。
【００２２】
ミラー部３６ｃは、電極３５ｇ、３５ｈのそれぞれと対向している。電極層３６ｅと電極３５ｇの間に電圧を印加すると、両者間に吸引力が生じ、ミラー部３６ｃは図６の姿勢から左回りに揺動する。また、電極層３６ｅと電極３５ｈの間に電圧を印加すると、両者間に吸引力が生じ、ミラー部３６ｃは図６の姿勢から右回りに揺動する。したがって、これらの電圧を制御することによって、ミラー部３６ｃの揺動角を制御することができる。すなわち、電極層３６ｅと、電極３５ｇ、３５ｈは、ミラー部３６ｃの揺動角を制御するアクチュエータとして機能する。
駆動回路３５ｄは、これらの電圧を制御することによって、ミラー部３６ｃの姿勢を制御する。駆動回路３５ｄは、ミラー部３６ｃの姿勢を、図６の姿勢から所定角度左回りに揺動した姿勢（以下では、このときの揺動角を第１揺動角という）と図６の姿勢から所定角度右回りに揺動した姿勢（以下では、このときの揺動角を第２揺動角という）の何れかに切り換える。
なお、図３に示す各マイクロメカニカル構造体３６は、それぞれが駆動回路３５ｄに接続されている。駆動回路３５ｄは、各ミラー部３６ｃの揺動角を独立に制御することができる。
【００２３】
以上に説明したように、反射方向切換装置３４は、複数のミラー部３６ｃを有しており、各ミラー部３６ｃの揺動角は、第１揺動角と第２揺動角の何れかに制御される。光源３０及びリフレクタ３２から反射方向切換装置３４に照射される光線は、各ミラー部３６ｃによって反射される。第１揺動角にあるミラー部３６ｃに反射された光線は、第１結像光学系４０に入射する。第２揺動角にあるミラー部３６ｃに反射された光線は、第２結像光学系４２に入射する。
【００２４】
第１結像光学系４０は、反射方向切換装置３４から入射する光線を、自車両１００の前方の路面上に結像する。上述したように、第１結像光学系４０には、第１揺動角にあるミラー部３６ｃで反射された光線が入射する。したがって、路面上には、第１揺動角にあるミラー部３６ｃに対応する位置が明部となり、第２揺動角にあるミラー部３６ｃに対応する位置が暗部となる映像が結像される。
【００２５】
第２結像光学系４２は、始端側結像レンズ４２ａ、光ファイバアレイ４２ｂ、終端側結像レンズ４２ｃ、及び、コンバイナ４２ｄを備えている。
始端側結像レンズ４２ａは、反射方向切換装置３４から入射する光線を結像する。
光ファイバアレイ４２ｂは、多数の光ファイバを束ねたものである。光ファイバアレイ４２ｂの入射面（一方の端部）は、始端側結像レンズ４２ａの結像位置に配置されている。光ファイバアレイ４２ｂの射出面（他方の端部）は、自車両１００の車室内に引き込まれている。光ファイバアレイ４２ｂの入射面に入射した光線は、射出面から射出される。
終端側結像レンズ４２ｃは、光ファイバアレイ４２ｂの射出面に対向する位置に配置されている。終端側結像レンズ４２ｃは、光ファイバアレイ４２ｂの射出面から射出された光線を結像する。
図２に示すように、コンバイナ４２ｄは、自車両１００のフロントガラス４４の内側の表面に設置されている。コンバイナ４２ｄは、ハーフミラーにより構成されている（但し、ホログラムにより構成されていてもよい）。したがって、ドライバは、コンバイナ４２ｄを通して自車両１００の前方の景色を視認することができる。また、コンバイナ４２ｄには、終端側結像レンズ４２ｃから光線が照射される。コンバイナ４２ｄは、終端側結像レンズ４２ｃからの光線をドライバに向けて反射する。したがって、ドライバは、終端側結像レンズ４２ｃによる結像映像を、フロントガラス４４より自車両１００の前方側に表示される虚像として視認することができる。このように、コンバイナ４２ｄは、自車両１００前方の景色に結像映像を重畳して表示する。すなわち、第２結像光学系４２は、いわゆるヘッドアップディスプレイである。
上述したように、第２結像光学系４２には、第２揺動角にあるミラー部３６ｃで反射された光線が入射する。したがって、第２結像光学系４２によって、第２揺動角にあるミラー部３６ｃに対応する位置が明部となり、第１揺動角にあるミラー部３６ｃに対応する位置が暗部となる映像が表示される。すなわち、第２結像光学系４２は、第１結像光学系４０が路面上に表示する映像とは明部と暗部が反転した映像を表示する。
【００２６】
以上に説明したように、車載式映像表示装置１０は、第１揺動角にあるミラー部３６ｃによる反射光線により路面上に映像を表示し、第２揺動角にあるミラー部３６ｃによる反射光により車室内に映像を表示する。すなわち、第１揺動角にあるミラー部３６ｃによる反射光線と第２揺動角にあるミラー部３６ｃによる反射光線を有効に活用して、２つの映像の表示を可能としている。反射光線を無駄にすることがないので、高効率で２つの映像を表示することができる。また、これらの映像は、明部と暗部が反転した映像であるが、実質的には同一の情報を伝達することができる。
また、従来技術のように一方の反射光線をアブソーバ等に吸収させる方式では、車載式映像表示装置１０内で熱が発生する。本実施例の車載式映像表示装置１０によれば、車載式映像表示装置１０内で光線を吸収しないので、発熱を抑えることができる。これにより、車載式映像表示装置１０の信頼性や寿命の向上が実現されている。
【００２７】
（報知システム９０の構成）
次に、図１に示す報知システム９０の、車載式映像表示装置１０以外の部分について説明する。
【００２８】
カメラ１２は、自車両１００の前方を撮影可能な位置に設置されている。カメラ１２は、自車両１００の前方の画像をリアルタイムで撮影する。カメラ１２は、演算装置２４に接続されている。カメラ１２で撮影された画像データは、演算装置２４に入力される。
【００２９】
カーナビ１３は、ＧＰＳを用いて、自車両１００と周辺のマップデータとの位置関係を特定して表示する。
【００３０】
距離計測装置１４は、車両前方の物体までの距離と方向を計測する。これによって、車両前方の物体の位置が特定される。本実施例では、距離計測装置１４にミリ波レーダを用いている。但し、距離計測装置１４には、レーザレーダ等を用いることもできる。また、複数のカメラにより車両前方の画像を撮影し、それらの画像から物体の位置を特定するシステム（いわゆる、ステレオカメラシステム）を用いることもできる。距離計測装置１４は、演算装置２４に接続されている。距離計測装置１４が計測したデータは、演算装置２４に入力される。
【００３１】
速度センサ１６は、自車両１００の走行速度を検出する。速度センサ１６は、演算装置２４に接続されている。速度センサ１６が検出した走行速度データは、演算装置２４に入力される。
【００３２】
操舵角センサ１８は、自車両１００のハンドルの操舵角を検出する。操舵角センサ１８は、演算装置２４に接続されている。操舵角センサ１８が検出した操舵角データは、演算装置２４に入力される。
【００３３】
記憶装置２２は、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ装置により構成されている。記憶装置２２は、車載式映像表示装置１０に表示させる画像データ等の種々のデータを記憶している。記憶装置２２が記憶している各データは、必要に応じて演算装置２４に読み取られる。
【００３４】
演算装置２４は、ＣＰＵ等を備えたマイクロコンピュータである。演算装置２４は、カメラ１２、カーナビ１３、距離計測装置１４、速度センサ１６、及び、操舵角センサ１８から入力される各データ等に基づいて、自車両１００の前方の状況を特定する。そして、特定した自車両１００の前方の状況に応じて、車載式映像表示装置１０に映像を表示させる。
【００３５】
（報知システム９０の動作）
次に、報知システム９０の動作について説明する。図７は、演算装置２４が実行する動作を示すフローチャートである。
【００３６】
ステップＳ２では、演算装置２４は、自車両１００の前方に存在する注意対象を特定する。なお、注意対象とは、運転時にドライバが注意を要する対象物である。具体的には、注意対象には、歩行者、他車両、障害物、交差点等が含まれる。
ステップＳ２の処理では、演算装置２４は、カメラ１２が取得する画像データから、歩行者、他車両、路面上の障害物等を形状認識により特定する。そして、これらの位置を、距離計測装置１４により計測する。また、歩行者、他車両については、距離計測装置１４による過去の計測結果に基づいて、その移動速度を算出する。そして、算出した移動速度と、速度センサ１６で検出される自車両１００の走行速度と、操舵角センサ１８で検出される操舵角から、各歩行者及び各他車両が、自車両１００の進路付近に進入する可能性があるか否かを判定する。進入可能性がある歩行者と、進入可能性がある他車両と、路面上の障害物は、注意対象として特定される。なお、複数の歩行者が接近して存在している場合には、それらの歩行者の移動速度が等しいか否かによって、それらの歩行者が同行体であるか否かについても判定する。同行体である複数の歩行者は、１つの注意対象として特定する。
また、演算装置２４は、カーナビ１３のマップデータから、自車両１００の進路上に存在する交差点を特定する。交差点も、注意対象として特定される。
【００３７】
ステップＳ４では、演算装置２４は、自車両１００が各注意対象を安全に通過できるか否かを判定する。
すなわち、演算装置２４は、まず、ステップＳ２で特定した注意対象の数が所定数以上であるか否かを判定する。そして、注意対象の数が所定数以上である場合には、自車両１００の走行速度と、各注意対象の位置及び移動速度に基づいて、各注意対象を通過するときの時間間隔を算出する。算出された各時間間隔の何れかが所定間隔より短いときには、演算装置２４は、ステップＳ４でＮＯと判定する。一方、全ての時間間隔が所定時間より長いとき、及び、注意対象の数が少ないときは、ステップＳ４でＹＥＳと判定する。
【００３８】
ステップＳ６では、演算装置２４は、上記の時間間隔が所定間隔以上となるように、自車両１００の適切な走行速度を算出する。
【００３９】
ステップＳ８では、演算装置２４は、ステップＳ６で算出した走行速度を表示するように、車載式映像表示装置１０に指令を送る。すると、指令に応じて光源３０が点灯されるとともに、反射方向切換装置３４の駆動回路３５ｄが、各ミラー部３６ｃの揺動角を、指令された映像に応じて制御する（既に光源３０が転倒している場合には、各ミラー部３６ｃの揺動角のみが制御される）。これによって、車載式映像表示装置１０によって、自車両１００の前方の路面上と、車室内に、適切な走行速度が表示される。
例えば、自車両１００の前方の路面上には、図８に示すように適切な走行速度を示す映像が表示される。また、車室内には、図９に示すように、自車両１００の前方の景色と重畳させて適切な走行速度を示す映像が表示される。なお、図８に示す映像と図９に示す映像は、明部と暗部が反転した映像となる。
このように、路面上に情報を表示することで、ドライバは視点をあまり動かすことなく情報を読み取ることができる。また、雨天の場合や路面に凹凸がある場合等には、路面上に適切に映像を表示できない場合がある。この場合には、ドライバは、コンバイナ４２ｄにより表示される映像により情報を読み取ることができる。特に、コンバイナ４２ｄによれば、フロントガラス４４よりも前方に虚像が表示されるので、ドライバは眼の焦点をあまり動かすことなく映像を確認することができる。
【００４０】
ステップＳ４でＹＥＳと判定した場合は、演算装置２４が、ステップＳ１０でナビ情報（カーナビ１３がドライバに案内する情報）の有無を判断する。
カーナビ１３から提供されるナビ情報があれば（ステップＳ１０でＹＥＳ）、演算装置２４は、そのナビ情報を表示するように、車載式映像表示装置１０に指令を送る（ステップＳ１２）。この場合、例えば、図１０に示すように、「２０ｍ先左折」等の情報が路面上に表示される。また、車室内にも同様の映像（明部と暗部を反転させた映像）が表示される。
また、カーナビ１３から提供されるナビ情報がなければ（ステップＳ１０でＮＯ）、演算装置２４は、車載式映像表示装置１０に表示をＯＦＦするように指令を送る（ステップＳ１４）。これによって、車載式映像表示装置１０は、表示をＯＦＦする（既にＯＦＦしている場合には、ＯＦＦの状態が維持される）。
【００４１】
演算装置２４は、図７のフローチャートに示す処理を繰り返し実行する。したがって、注意が必要なとき、及び、ナビ情報が提供されているときに、適切に映像が表示される。
【００４２】
（第２実施例）
次に、第２実施例の車載式映像表示装置１０について説明する。第２実施例の車載式映像表示装置１０の第１結像光学系４０は、夜間等において自動車のヘッドライトとして使用される。したがって、第２実施例の車載式映像表示装置１０は、第１結像光学系４０が、自車両１００の前方の広い範囲に光線を照射するように構成されている。第２実施例の車載式映像表示装置１０は、第１実施例と略同様の報知システム９０に組み込まれている。
【００４３】
図１１のフローチャートは、第２実施例の報知システム９０において、演算装置２４が実行する処理を示している。
【００４４】
ステップＳ２２では、演算装置２４は、自車両１００の前方に存在する人物（歩行者、他車両のドライバ等）を特定する。この特定は、図７のステップＳ２と同様に、カメラ１２が取得する画像データに基づいて行う。また、画像データ上において、特定した人物の眼を含む一定範囲を画定する。
【００４５】
ステップＳ２４では、演算装置２４は、映像を表示するように車載式映像表示装置１０に指令を送る。このとき、演算装置２４は、ステップＳ２２において画像データ上で画定した範囲（眼を含む範囲）に対応する領域を暗部とし、その他の領域を明部とする映像を、第１結像光学系４０によって表示するように指令を送る。
すると、図１２に示すように、車載式映像表示装置１０によって、自車両１００の前方に光線が照射される。但し、人物の眼を含む範囲には光線が照射されない（図１２の参照番号８０は、暗部を示している）。したがって、光線の照射によりドライバは人物を容易に視認可能であり、また、人物は自車両１００からの光を眩しいと感じることなく自車両１００を視認することができる。したがって、従来のヘッドライトのようにハイビームとロービームを使い分ける必要がなくなり、広い範囲への光照射が可能となる。これにより、夜間運転時の安全性が向上する。
【００４６】
演算装置２４は、図１１のフローチャートに示す処理を繰り返し実行する。したがって、自車両１００と人物との相対位置の変化に応じて、暗部（第１結像光学系４０における暗部）の位置が変更され、適切に光線が照射される。
【００４７】
以上の第１実施例及び第２実施例に説明したように、本発明の車載式映像表示装置１０は、第１揺動角にあるミラー部３６ｃによる反射光線により第１の映像を表示し、第２揺動角にあるミラー部３６ｃによる反射光線により第１の映像と明部と暗部が反転した第２の映像を表示する。１つの映像表示装置で、２つの映像を表示できる。これらの２つの映像を、路面上と車室内とにそれぞれ表示することで、自車両１００の走行時の安全性の向上が実現される。
【００４８】
なお、上述した車載式映像表示装置１０では、反射方向切換装置３４に電極３５ｇと電極３５ｈが形成されていた。そして、電極層３６ｅと電極３５ｇの間の印加電圧と、電極層３６ｅと電極３５ｈの間の印加電圧によって、ミラー部３６ｃの揺動角を制御していた。しかしながら、電極３５ｇのみを形成しておき、電極層３６ｅと電極３５ｇの間の印加電圧のみによってミラー部３６ｃの揺動角を制御することもできる。すなわち、電極層３６ｅと電極３５ｇの間に電圧を印加すると、ミラー部３６ｃが揺動する。電圧をオフすると、捩れ梁３６ｂの復元力によってミラー部３６ｃは元の角度（半導体基板３５と平行な角度）に戻る。したがって、電極層３６ｅと電極３５ｇの間の印加電圧によって、ミラー部３６ｃの揺動角を制御できる。この場合、揺動しているミラー部３６ｃの反射光線と、揺動していないミラー部３６ｃの反射光線とをそれぞれ異なる結像光学系に入射させることで、２つの映像の表示が可能となる。
【００４９】
また、２つの車載式映像表示装置１０を車載することもできる。この場合、第１の車載式映像表示装置１０からの映像（第２結像光学系４２による映像）をドライバの一方の眼に入射させ、第２の車載式映像表示装置１０からの映像（第２結像光学系４２による映像）をドライバの他方の眼に入射させることができる。このような構成によれば、それぞれの眼への光線の入射角度を適切な角度に調整しておくことで、ドライバに対して、自車両１００の前方の所定距離の位置（上述した実施例よりも遠方の位置）に映像（虚像）を表示させることができる。このような構成によれば、ドライバは眼の焦点をほとんど動かすことなく第２結像光学系４２による映像を視認することが可能となる。
【００５０】
また、上述したように、路面上に表示する映像は、路面の状態によってはうまく表示できない場合がある。したがって、上述した報知システム９０は、映像を表示する前に、路面上にテストパターンを表示し、表示したテストパターンをカメラ１２で撮影し、撮影したテストパターンによって映像の表示位置を変更するようにしてもよい。
すなわち、速度情報やナビ情報の映像を表示する直前に、車載式映像表示装置１０によって路面上にテストパターンを表示する。テストパターンは、例えば、格子状の映像等を用いることができる。テストパターンを路面上に表示するのと同時に、カメラ１２によって路面上に表示されたテストパターンを撮影する。路面上に部分的に水溜りや凹凸があれば、その部分ではテストパターンが適切に表示されない。したがって、カメラ１２で撮影したテストパターンから、映像を適切に表示できない路面上の領域を特定することができる。領域を特定したら、車載式映像表示装置１０にその領域以外に速度情報やナビ情報の映像を表示するように指令を送る。これによって、路面上に必要な情報を確実に表示することが可能となる。
なお、テストパターンは、人が認識できないように、高速で点滅させて表示させたり、ごく短時間だけ表示させてもよい。この場合には、カメラ１２に高速カメラを採用し、高速カメラによってテストパターンを撮影する。また、テストパターンは、人が認識できないように、近赤外線を照射することによって表示してもよい。近赤外線を用いる場合には、カメラ１２に近赤外線を撮影可能なカメラを採用する。
【００５１】
また、光ファイバアレイ４２ｂの光ファイバの密度は、入射面と射出面とで等しくしてもよいが、入射面と射出面とで異なるように構成してもよい。
図２に示すように、光ファイバアレイ４２ｂから射出された光線は、終端側結像レンズ４２ｃを介してコンバイナ４２ｄに対して斜めに入射する。したがって、入射面と射出面とで光ファイバの密度が等しいと、上下に伸びた映像がコンバイナ４２ｄにより表示される場合がある。したがって、コンバイナ４２ｄの上下方向に対応する方向の光ファイバの密度を入射面と射出面とで異ならせることで、映像の伸びを補正することが可能となる。
【００５２】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】報知システム９０の構成を示すブロック図。
【図２】車載式映像表示装置１０の概略構成を示す説明図。
【図３】反射方向切換装置３４の平面図。
【図４】マイクロメカニカル構造体３６の上面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線断面図。
【図７】第１実施例の報知システム９０において、演算装置２４が実行する処理を示すフローチャート。
【図８】第１実施例の報知システム９０で、路面上に表示される映像を例示する図。
【図９】第１実施例の報知システム９０で、車室内に表示される映像を例示する図。
【図１０】第１実施例の報知システム９０で、路面上に表示される映像を例示する図。
【図１１】第２実施例の報知システム９０において、演算装置２４が実行する処理を示すフローチャート。
【図１２】第２実施例の報知システム９０で、自車両１００の前方に照射される光線の説明図。
【符号の説明】
【００５４】
１０：車載式映像表示装置
１２：カメラ
１３：カーナビ
１４：距離計測装置
１６：速度センサ
１８：操舵角センサ
２２：記憶装置
２４：演算装置
３０：光源
３２：リフレクタ
３４：反射方向切換装置
３５：半導体基板
３５ｇ：電極
３５ｈ：電極
３６：マイクロメカニカル構造体
３６ａ：固定部
３６ｂ：捩れ梁
３６ｃ：ミラー部
３６ｅ：電極層
４０：第１結像光学系
４２：第２結像光学系
４２ａ：始端側結像レンズ
４２ｂ：光ファイバアレイ
４２ｃ：終端側結像レンズ
４２ｄ：コンバイナ
９０：報知システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
明暗が反転した２つの映像を表示する装置であり、
光源と反射方向切換装置と第１結像光学系と第２結像光学系と制御装置を備えており、
光源は反射方向切換装置を照射する光を発生し、
反射方向切換装置は、
(1)規則的に配置された複数のミラーと、ミラー毎に設けられたアクチュエータを備えており、
(2)各々のミラーは、光源から入射した光線を第１結像光学系に向けて反射する第１揺動角と、光源から入射した光線を第２結像光学系に向けて反射する第２揺動角の間で揺動可能であり、
(3)各々のアクチュエータは、各々のアクチュエータに対応する１つのミラーに機械的に連携しており、
(4)各々のアクチュエータは、他のアクチュエータに拘束されることなく、対応するミラーの揺動角を第１揺動角と第２揺動角の間で切換えるものであり、
制御装置は、
(1)第１結像光学系で得られる映像において明部となる位置に結像するミラーに対応するアクチュエータを制御して対応するミラーの揺動角を第１揺動角に切換え、
(2)第１結像光学系で得られる映像において暗部となる位置に結像するミラーに対応するアクチュエータを制御して対応するミラーの揺動角を第２揺動角に切換える
ことを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
請求項１の映像表示装置が車載されており、第１結像光学系が車両の前方に結像し、第２結像光学系が車室内に結像することを特徴とする車載式映像表示装置。
【請求項３】
第２結像光学系が、光ファイバアレイと終端結像装置を備えており、
第２揺動角に調整されたミラーの反射光が光ファイバアレイの入射面に入射し、光ファイバアレイの射出面の先に終端結像装置が位置する位置関係に配置されていることを特徴とする請求項２の車載式映像表示装置。
【請求項４】
終端結像装置が、車両前方の景色に結像映像を重畳させるコンバイナを備えていることを特徴とする請求項３の車載式映像表示装置。
【請求項１】
明暗が反転した２つの映像を表示する装置であり、
光源と反射方向切換装置と第１結像光学系と第２結像光学系と制御装置を備えており、
光源は反射方向切換装置を照射する光を発生し、
反射方向切換装置は、
(1)規則的に配置された複数のミラーと、ミラー毎に設けられたアクチュエータを備えており、
(2)各々のミラーは、光源から入射した光線を第１結像光学系に向けて反射する第１揺動角と、光源から入射した光線を第２結像光学系に向けて反射する第２揺動角の間で揺動可能であり、
(3)各々のアクチュエータは、各々のアクチュエータに対応する１つのミラーに機械的に連携しており、
(4)各々のアクチュエータは、他のアクチュエータに拘束されることなく、対応するミラーの揺動角を第１揺動角と第２揺動角の間で切換えるものであり、
制御装置は、
(1)第１結像光学系で得られる映像において明部となる位置に結像するミラーに対応するアクチュエータを制御して対応するミラーの揺動角を第１揺動角に切換え、
(2)第１結像光学系で得られる映像において暗部となる位置に結像するミラーに対応するアクチュエータを制御して対応するミラーの揺動角を第２揺動角に切換える
ことを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
請求項１の映像表示装置が車載されており、第１結像光学系が車両の前方に結像し、第２結像光学系が車室内に結像することを特徴とする車載式映像表示装置。
【請求項３】
第２結像光学系が、光ファイバアレイと終端結像装置を備えており、
第２揺動角に調整されたミラーの反射光が光ファイバアレイの入射面に入射し、光ファイバアレイの射出面の先に終端結像装置が位置する位置関係に配置されていることを特徴とする請求項２の車載式映像表示装置。
【請求項４】
終端結像装置が、車両前方の景色に結像映像を重畳させるコンバイナを備えていることを特徴とする請求項３の車載式映像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−３２９０６（Ｐ２０１０−３２９０６Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９６６７９（Ｐ２００８−１９６６７９）
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
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