(57)【要約】      （修正有）【課題】車両におけるピラー部など、観察者の視覚を遮蔽する部材によって隠された部分を観察者に観察させる。【解決手段】シースルー表示装置は、観察位置において遮蔽部材２２Ｌ，２２Ｒで隠される部分を撮像する撮像部１７Ｌ，１７Ｒと、遮蔽部材２２Ｌ，２２Ｒの表面上であって、観察位置に対向する側に配設されるホログラフィック光学素子２０Ｌ，２０Ｒと、撮像部１７Ｌ，１７Ｒで撮像された映像をホログラフィック光学素子２０Ｌ，２０Ｒに投影するプロジェクタ部１０Ｌ，１０Ｒとを備え、ホログラフィック光学素子２０Ｌ，２０Ｒは、プロジェクタ部１０Ｌ，１０Ｒが投影する映像を、観察位置の方向に回折させる。【選択図】図１
2011213184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察位置において遮蔽部材で隠される部分を撮像する撮像部と、
遮蔽部材の表面上であって、前記観察位置に対向する側に配設されるホログラフィック光学素子と、
前記撮像部で撮像された映像を前記ホログラフィック光学素子に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する
シースルー表示装置。
【請求項２】
前記遮蔽部材は、車両のピラー部であることを特徴とする
請求項１に記載のシースルー表示装置。
【請求項３】
前記遮蔽部材の表面は曲面であって、前記ホログラフィック光学素子は前記曲面に沿って配設されることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載のシースルー表示装置。
【請求項４】
前記ホログラフィック光学素子は、前記遮蔽部材と略同じ曲面の状態において、参照光と物体光にて記録されることを特徴とする
請求項３に記載のシースルー表示装置。
【請求項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項に記載のシースルー表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両内においてピラーなど、視覚を遮る構造物に対し、撮像装置で撮影した映像を投影し、遮られた部分の視覚情報を補うシースルー表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの移動体において、車両の屋根を支えるピラーは、車両の運転者に対して死角を形成し安全な走行を妨げる一要因となっている。特に、フロントウィンドウを支えているＡピラーは、交差点や急カーブにおいて車両の運転者の前方に死角を形成するものであって、運転者はこの死角部分に十分な注意を払いつつ運転を行う必要がある。
【０００３】
このようなピラーによる死角部分を解決するため、ＬＣＤや有機ＥＬなどのディスプレイ装置を車室内側のＡピラー上に配置し、外部カメラによる映像を表示することで死角を埋める各種表示装置が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、このような死角を埋める表示装置として、取得された視点位置の情報と液晶ディスプレイ４０の設置状態の情報とに基づいて、運転者の視点位置から液晶ディスプレイ４０の設置領域が透過して車外が見えた場合と同じ映像が液晶ディスプレイ４０に表示されるように、撮影装置１０により撮影された映像を座標変換する車両周囲映像提供装置が開示されている。この車両周囲映像提供装置によれば、あたかも液晶ディスプレイ４０が透過して車外が見えるかのように、液晶ディスプレイ４０に映像表示が行うことが可能となっている。
【０００５】
また、特許文献２には、前方ピラーによる運転者の運転死角地帯の映像を撮影するための撮影装置と、撮影装置から撮影された映像情報を分析、変換及び加工する映像制御装置と、映像制御装置から供給される映像信号を運転者に表示する車両の前方ピラーによる運転死角モニタリング装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−９６６３８号公報
【特許文献２】特開２００４−３４９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
刊行物１の車両周囲映像提供装置、刊行物２の運転死角モニタリング装置は、どちらも死角に対応する映像を表示する表示装置として自己発光型の表示装置（液晶ディスプレイ装置）が用いられている。このような自己発光型の表示装置は、平面形状で構成されているため車室内において、ピラー上に配置させた場合にはデザイン上の違和感が生じてしまう。
【０００８】
特に、車両前方のＡピラー（フロントウィンドウを支えるピラー）は、車両の外観上、重要な部分であって車種やグレードなどによって多様な形状を有する。そして、Ａピラーの内側についても、Ａピラーの外部形状との関係、並びに、内部インテリアを良好なものとするためには、平面形状として液晶ディスプレイ装置などを配置することはデザイン上の違和感を招くこととなる。
【０００９】
また、液晶ディスプレイ装置など自己発光式の表示装置を車室内に配置した場合、運転
者に対しては死角を補う役割を果たすが、他の同乗者に対してはピラー内部に関係のない映像が表示されることとなり、違和感が生じる。同乗者に対して表示される映像は、車両外部の映像ではあるが、車室外風景とは連続性のない映像であるため、人によっては気分が悪くなってしまうこともある。さらには、表示装置がオフ状態、すなわち、非表示状態となった場合には黒色の画面が車室内に残ることとなり、車室内のデザインを乱す、あるいは、統一感のあるデザインを行うことが非常に困難となる。
【００１０】
また、自己発光式の表示装置に代えて、投影式のプロジェクタ装置を用いることも考えられるが、この場合においてもピラー内側には、反射特性が良好なスクリーン（通常、白色）を設ける必要があるため、デザイン上の違和感は残ることとなる。プロジェクタ装置では、ピラー内側が曲面であっても映像を投影することは可能ではあるものの、撮影した映像を曲面に投影した場合には、曲面により投影像に歪みが生じ、投影する映像に対して予め曲面を考慮した変形処理を行う必要がある。そして、運転者以外の同乗者に対しては、自己発光式の表示装置と同様、必要のない映像が表示されることとなり違和感が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明のシースルー表示装置は、観察位置において遮蔽部材で隠される部分を撮像する撮像部と、遮蔽部材の表面上であって、前記観察位置に対向する側に配設されるホログラフィック光学素子と、前記撮像部で撮像された映像を前記ホログラフィック光学素子に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。
【００１２】
さらに、本発明のシースルー表示装置において、前記遮蔽部材は、車両のピラー部であることを特徴としている。
【００１３】
さらに、本発明のシースルー表示装置において、前記遮蔽部材の表面は曲面であって、前記ホログラフィック光学素子は前記曲面に沿って配設されることを特徴としている。
【００１４】
さらに、本発明のシースルー表示装置において、前記ホログラフィック光学素子は、前記遮蔽部材と略同じ曲面の状態において、参照光と物体光にて記録されることを特徴としている。
【００１５】
さらに、本発明のシースルー表示装置において、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。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、本発明によれば、車室内に自己発光型の表示装置やスクリーンなど、車室内のデザインを阻害するものを設置する必要が無いとともに、ホログラフィック光学素子２０の優れた透過性を利用することで、車室内のデザインを乱すことなく、運転者に対して遮蔽部材背後の映像を提供し、車両運転の安全性の向上を図ることが可能となる。
【００１７】
また、ホログラフィック光学素子２０は、優れた角度選択性を有するため、ホログラフィック光学素子２０の回折角度を予め運転者（観察者）の観察位置に向くように設定しておくことで、運転者に対してのみ映像を提供するとともに、必要のない映像を他の同乗者にとっては提供することなく車室内での違和感を抑えることが可能となる。
【００１８】
さらには、ホログラフィック光学素子２０を、配設する遮蔽部材の形状と略同形状の状態で作成（干渉縞を記録）することで、遮蔽部材が曲面を有する場合であっても観察者に
対して、曲面による歪みのない映像を提供することが可能となり、曲面形状を考慮した歪み除去処理などの負担を削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るシースルー表示装置を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係るシースルー表示装置を示す図。
【図３】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。
【図４】本発明の実施形態に係るシースルー表示装置を示す図。
【図５】本発明の実施形態に係るシースルー表示装置の制御構成を示す図。
【図６】本発明の実施形態に係るプロジェクタ装置を示す図。
【図７】本発明の実施形態で用いるホログラフィック光学素子の記録、再生を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係るシースルー表示装置を示した図であって、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、運転者に対し前方方向の遮蔽部材となる左右２つのＡピラー部に適用したものとしている。本実施形態に限らず、他のＢピラー部、Ｃピラー部など車両の他のピラー部に対して適用してもよいし、ピラー部に限らず、トラックなどにおける運転席背後の遮蔽部材に対しても適用することとしてもよい。
【００２１】
左右に配置されたシースルー表示装置は、それぞれ、プロジェクタ装置１０Ｒ、１０Ｌ（プロジェクタ部）、ピラーカメラ（撮像部）１７Ｒ、１７Ｌ、ホログラフィック光学素子２０Ｒ、２０Ｌ、また、図示しないがピラーカメラ１７Ｒ、１７Ｌで撮像した映像を処理してプロジェクタ装置１０Ｒ、１０Ｌに供給する制御部を備えている。
【００２２】
ここでは、右側に配置されているシースルー表示装置について説明する。左側のシースルー表示装置についても構成は同様である。ピラー部２２Ｒは、観察者である運転者が着座したとき、所定方向、所定範  ピラー部２２Ｒの内側、すなわち、運転者と対向する方向には、ホログラフィック光学素子２０Ｒが配設されている。ホログラフィック光学素子２０Ｒは、フィルム状の部材であってピラー部２２Ｒの内側に貼着される。このホログラフィック光学素子２０Ｒは、透過性に優れた部材であるため、ピラー部２２Ｒに貼着した場合、ピラー部２２Ｒの内側の色が透過して視認可能となるため、従来の自己発光型表示装置を設けることや、白色のスクリーンを設けることと比較して、車室内のデザインを乱すことがない。
【００２３】
ピラー部２２Ｒの内側にホログラフィック光学素子２０Ｒを簡易に貼着するには、ピラー部２２Ｒの内側形状を平面にしておくとよい。しかしながら、ホログラフィック光学素子２０Ｒは、それ自体に像を形成する訳ではないので、ピラー部２２Ｒが曲面であったとしても、その曲面を考慮して記録を行い、曲面に沿って貼着することで、ピラー部２２Ｒの内側形状が曲面の場合にも柔軟に対応することが可能である。このように、ホログラフィック光学素子２０Ｒを採用することで、ピラー部２２Ｒの形状についても平面に限定されることが無く車室内のデザインの幅を広げることが可能となる。
【００２４】
プロジェクタ装置１０Ｒは、ピラーカメラ１７Ｒで撮像された映像を、ピラー部２２Ｒの内側に配設されたホログラフィック光学素子２０Ｒに対して投影する。このとき、撮像された映像をそのまま投影することも考えられるが、撮像された映像から必要とされる範囲を切り出し、また、必要であれば変形処理などを制御部で行って投影するとよい。これらの処理は、運転者の体格や着座位置によって変化する眼の位置、すなわち、観察位置に応じて調整することで、外景と一体感のある映像を投影することが可能となる。なお、観察位置の検出は、カメラで運転者の顔を検出してもよいし、座席の調整位置や着座状況を
センサで検出して判断してもよい。
【００２５】
図２は、本発明の実施形態に係るシースルー表示装置であって、左側に配置されたシースルー表示装置の垂直方向における断面となっている。ピラーカメラ１７Ｒは、ピラー部２２Ｒにて隠される部分を含む撮像範囲１を撮像を行う。ピラー部２２Ｒの内側、すなわち、観察者と対向する側にはホログラフィック光学素子２０Ｒが配設されており、観察者は、プロジェクタ装置１０Ｒにて投影された映像を視認することが可能となる。本実施形態ではホログラフィック光学素子２０Ｒ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２０Ｒの位置ではなく、遠方結像させることも可能である。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ピラー部２２Ｒで隠された部分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。
【００２６】
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を部材に貼着した場合、部材の色はそのまま透過されて観察することが可能となる。このようにホログラフィック光学素子２０の優れた透過性を利用することで、ホログラフィック光学素子２０をピラー部などの遮蔽部材に貼着した場合にも遮蔽部材の色がそのまま観察できるため、車室内のデザイン性の向上を図ることができる。
【００２７】
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。また、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遮蔽物で隠された部分の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。
【００２８】
図４は、本発明の実施形態に係るシースルー表示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。図中右側に配置されたシースルー表示装置では、プロジェクタ装置１０Ｒから発せられた入射光１は、ホログラフィック光学素子２０Ｒ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に回折光１として入射し、プロジェクタ装置１０Ｒによる映像を視認させる。ホログラフィック光学素子２０Ｒ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、助手席など同乗者はピラー部２２Ｒの内側に投影された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。
【００２９】
一方、左側に配置されたシースルー表示装置も同様であって、プロジェクタ装置１０Ｌから発せられた入射光２は、ホログラフィック光学素子２０Ｌ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に回折光２として入射し、プロジェクタ装置１０Ｌによる映像を観察者に視認させる。この左側に位置するピラー部２２Ｌは、助手席に座る同乗者に近い位置にあるため、ピラー部２２Ｌに投影された映像を視認させない効果は非常に高い。
【００３０】
図５は、本発明の実施形態に係るシースルー表示装置の制御構成を示す図である。本実施形態では、左右の各シースルー表示装置は独立して制御されている。制御部３０は、右側のシースルー表示装置を制御する第１映像処理部３１と、左側のシースルー表示装置を制御する第２映像処理部３２の機能を有している。制御部３０は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＡＭなどの各種記億装置を備えて構成され、各映像処理部の処理を例えば時分割で実行する
。
【００３１】
また、シースルー表示装置の制御に、車両の速度やハンドルの切り角度など車両制御情報や、ＧＰＳなどを利用した車両位置情報などの車両情報を利用することとしてもよい。必要な状況でのみプロジェクタ装置１０を動作させることで、外景と投影像の不一致の違和感を低減させることが可能となる。プロジェクタ装置１０を動作させる状況としては、低速走行時、交差点通過時、カーブ走行時などが考えられる。さらに、必要なプロジェクタ装置のみを動作させることとしてもよい。例えば、通常走行時に右カーブにて右側にハンドルが切られた、あるいは、車両位置情報により右側にカーブする状況が判定された場合には、右側プロジェクタ装置１０Ｒを動作させることで、運転者が注意を払うべき方向の視野を十分に確保することが可能となる。
【００３２】
このときの表示像を遠方に結像することで、前方視界を視認する際との視点移動量を少なくするなどしても良い。また、例えば車両位置情報により交差点に進入する状況が判定された場合には左右のプロジェクタ装置１０Ｒ、１０Ｌを動作させ、両側のピラー部を透過させ左右への安全確認の為の視野を十分に確保することが可能となる。このときの表示像を近傍に結像することで、左右安全確認する際との視点移動量を少なくするなどしても良い。また、車両周辺監視装置との連動によって検出した交差点へ近づく注意すべき対象に合わせて結像距離を決めてもよい。
【００３３】
さらに、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、車両周辺監視装置との連動によって検出した交差点へ近づく注意すべき対象などを気付かせるアラート表示などが採用できる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
図７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の記録、再生の様子を説明するための図であって、図７（ａ）は、記録時の様子を示しており、図７（ｂ）は、再生時の様子を示している。
【００３９】
本実施形態では、ピラー部２２などのように曲面形状の部材に配設することを考慮したホログラフィック光学素子２０の記録を行う方法となっている。図７（ａ）に示されるようにホログラフィック光学素子２０は、配設（貼着）される部材の形状と略同形状に保たれた状態で記録が行われる。ホログラフィック光学素子２０は、配設される部材と略同形状の透明な部材に配設された状態、あるいは、配設される状態と略同形状に支持された状態で、参照光と物体光が照射され、内部に両光の干渉縞が記録される。
【００４０】
図７（ｂ）は、再生時の様子であって、干渉縞が記録されたホログラフィック光学素子２０は、例えば、本実施形態のようなピラー部２２の曲面２２ａに配設される。記録時に参照光光源が位置していた角度から再生光光源により再生光を照射すると、ホログラフィック光学素子２０にて回折される。この回折光は観察者にとって、記録時の物体光光源に位置するように観察される。本実施形態では、再生光光源としてプロジェクタ装置１０を用いられ、観察者は、ホログラフィック光学素子２０が配設される形状に関係なく、プロジェクタ装置１０が投影する映像を、曲面２２ａによる歪みのない状態で観察することが可能となる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明によれば、車室内に自己発光型の表示装置やスクリーンなど、車室内のデザインを阻害するものを設置する必要が無いとともに、ホログラフィック光学素子２０の優れた透過性を利用することで、車室内のデザインを乱すことなく、運転者に対して遮蔽部材背後の映像を提供し、車両運転の安全性の向上を図ることが可能となる。
【００４２】
また、ホログラフィック光学素子２０は、優れた角度選択性を有するため、ホログラフィック光学素子２０の回折角度を予め運転者（観察者）の観察位置に向くように設定しておくことで、運転者に対してのみ映像を提供するとともに、必要のない映像を他の同乗者にとっては提供することなく車室内での違和感を抑えることが可能となる。
【００４３】
さらには、ホログラフィック光学素子２０を、配設する遮蔽部材の形状と略同形状の状態で作成（干渉縞を記録）することで、遮蔽部材が曲面を有する場合であっても観察者に対して、曲面による歪みのない映像を提供することが可能となり、曲面形状を考慮した歪み除去処理などの負担を削減することが可能となる。
【００４４】
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。
【符号の説明】
【００４５】
１０Ｒ、１０Ｌ…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、１７Ｒ、１７Ｌ…ピラーカメラ（撮像部）、２０Ｒ、２０Ｌ…ホログラフィック光学素子、２２Ｒ、２２Ｌ…ピラー部、２１…フロントウィンドウ、３０…制御部、３１…第１映像処理部、３２…第２映像処理部
【図１】
2011213184.tif 000003
【図２】
2011213184.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011213184.tif 000009