JP2020095127A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の車体の開口部において表示を行い、車両全体としての表示面積の低減を抑制した車両用表示装置を提供する。【解決手段】車体１０に開口部１０ａが設けられた車両において、開口部１０ａに空中画像を表示する空中表示手段４を備える。空中表示手段４は、開口部１０ａに水粒子等の微粒子のスクリーン４５を形成するスクリーン形成手段４３と、形成されたスクリーン４５に画像を投影して空中画像を形成する投影手段４２を備える。【選択図】 図３

Description

本発明は自動車等の車両に設けられる車両用表示装置に関するものである。

車両、例えば自動車を利用して広告、宣伝を行うために、あるいは自動車の走行安全性を確保するために、自動車の車体に図柄や文字等の画像を表示する車両用表示装置が提案されている。例えば、特許文献１には、自動車のサイドミラーやリアランプにプロジェクタ（投影器）を内装し、自動車の車体パネルの外表面に画像を投影表示する技術が提案されている。また、特許文献２には、自動車の車体パネルやウインド（窓）に透過型有機ＥＬディスプレイからなる表示パネルを配設し、この表示パネルに画像を表示する技術が提案されている。

特開２０１５−１４８６７８号公報 特開２０１６−６５９３８号公報

近年提案されている自動運転制御の自動車（以下、自動運転車と称する）では、車体に通常設けられるウインドや照明装置を省略することが考えられるため、車体パネルやウインド、さらにはドアを含む車体外表面に表示装置、例えば表示パネルを配設することが可能となる。これにより、自動運転車の車体外表面のほぼ全面を表示面として構成した車両用表示装置を実現することができる。

このように車体の外表面を表示面とする構成の表示装置では、ウインドやドアを開けたときに車体に生じる開口部において表示を行うことができなくなる。特に、車両への乗降の利便性のためにドアの開口部の寸法を可及的に大きく設計した車両では、ドアを開いたときにおける表示装置の表示面積が大幅に低減されることになり、表示効果が低下するという課題が生じる。また、車体に表示パネルを配設していない領域を設けた場合においても同様な問題がある。

本発明の目的は、車体の開口部において表示を行い、車両全体としての表示面積の低減を抑制した車両用表示装置を提供する。

本発明の車両表示装置は、表示パネルが存在しない開口部が車体に形成される車両において、当該開口部に空中画像を表示する空中表示手段を備える。本発明における開口部は、ドアやウインド等の車両の内外を連通する開口を設けた部位に限られるものではなく、表示パネルが存在していない光透過性のある部位をも含む。

本発明における空中表示手段は、例えば、開口部に微粒子のスクリーンを形成するスクリーン形成手段と、形成されたスクリーンに画像を投影して空中画像を形成する投影手段とを備える。あるいは、空中表示手段は、画像パネルと、この画像パネルに表示された画像を開口部に結像して空中画像を形成する再帰結像手段とを備える構成であってもよい。さらには、空中表示手段は、レーザー光を出射するレーザー光源と、このレーザー光を開口部に集光しかつ走査して空中画像を形成する集光走査手段とを備える構成であってもよい。

本発明によれば、空中表示装置により車体の開口部に空中画像を表示することにより、表示面積の低減を抑制した表示効果の高い車両用表示装置が提供できる。

実施形態１の自動運転車の概略外観図。 表示制御手段のブロック構成図。 実施形態１の空中表示部の概略外観図と断面図。 実施形態１の空中表示部での表示形態を示す概略外観図。 実施形態１の空中表示部の変形例を示す概略外観図。 実施形態２の空中表示部の概略外観図と断面図。 実施形態３の空中表示部の概略外観図と断面図。

（実施形態１）
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の車両表示装置を適用した実施形態１の自動運転車の概略外観図である。この自動運転車１は、低床の箱型の車体ボディ１０を有した四輪車として構成されており、自動運転制御により自動走行される。車体ボディ１０は剛性のある材料で構成されており、その前後、左右の４つの側面は四隅に設けられているピラー１１を除いた部分が透明材料で形成され、あるいは内外が連通するように開口されている。なお、前後，左右は便宜的に図１に矢印で示す方向である。

前記４つの側面のうち、左側面には一対のスライドドア１２（１２Ｆ，１２Ｂ）が配設されており、それぞれ外側にスライドされたときに車体ボディ１０の内部、すなわち車室内と外部の間で乗降あるいは荷物の出し入れが可能なドア開口部１０ａを開閉することができるようになっている。これらスライドドア１２も透明材料で形成され、あるいは内外が連通する枠状に形成されることが好ましい。

その上で前記車体ボディ１０の前側面と後側面、及び左側面と右側面に表示パネル２（２Ｆ，２Ｂ，２Ｌ，２Ｒ）が配設されている。特に、左側面の表示パネル２Ｌは、２つのスライドドア１２Ｆ，１２Ｂにそれぞれ配設された表示パネル２１，２２と、スライドドア１２Ｆ，１２Ｂを挟む両側の側面１３（１３Ｆ，１３Ｂ）にそれぞれ配設された表示パネル２３，２４との４つの表示パネルで構成されている。

前記表示パネル２は、その構造についての図示及び詳細説明は省略するが、ＬＣＤ（液晶）パネルあるいは有機ＥＬパネルで構成されており、任意の画像を表示し、自動運転車１の外部から視認されることが可能である。また、表示パネル２は画像が表示されていないときには透明状態となるので、自動運転車１の車室内から外部を視認することが可能である。なお、表示パネル２は必ずしも透明でなくてもよい。

前記車体ボディ１０のルーフ１４の上部にはセンサー３１が配設されている。このセンサー３１はＣＣＤやＭＯＳ等の撮像素子を有する撮像カメラあるいはＬｉＤＡＲ（light detection and ranging）で構成されており、自動運転車１の周囲、特に左側領域に存在している視認者、すなわち歩行者等の人間を検出することが可能とされている。

図２は前記表示パネル２を制御する表示制御手段３のブロック構成図である。この表示制御手段３は、視認者検出部３２と、画像制御部３３と、ドア検出部３４を備えており、この画像制御部３３においてパネル表示部３７と空中表示部３８の表示を制御するように構成されている。

前記視認者検出部３２は、前記センサー３１の出力に基づいて自動運転車１の表示パネル２を視認する視認者を検出する。このセンサー３１と視認者検出部３２とで視認者検出手段が構成される。前記視認者検出部３２は、さらに検出した視認者の位置情報を検出する。この視認者検出部３２の検出出力は前記画像制御部に入力される。前記ドア検出部３４は前記スライドドア１２の開閉状態を検出し、その検出信号を出力する。

前記画像制御部３３は、視認者検出部３２とドア検出部３４の各検出に基づいてパネル表示部３７と空中表示部３８を制御し、表示パネル２での表示と、後述する空中表示を選択的あるいは合一的に制御する。また、この画像制御部３３には基地局、他車両、インターネット等に無線接続される通信機３４が接続されており、当該通信機３４を介して表示画像にかかわるデータが入力され、入力されたデータに対応する画像を出力する。また、画像制御部３３には入力部３５が接続されており、自動運転車の乗員が入力部３５において入力したデータに対応する画像を出力することが可能とされている。

これらのデータに基づいて表示する画像は、宣伝用広告画像、道路標識等の標識画像、コミュニケーション用のメッセージ等の文字画像、記号等の画像である。また、画像は静止画あるいは動画のいずれであってもよい。さらに、モノクロ画像やカラー画像であってもよい。

前記パネル表示部３７は画像制御部３３から出力された画像を表示パネル２に表示する。このとき、視認者検出部３２での検出に基づいて、視認者に対して好適な表示を行うように、表示する表示パネルを選択し、かつ表示する画像の大きさ、明るさ等を制御する。一方、前記空中表示部３８は画像制御部３３から出力された画像をドア開口部１０ａに空中画像として表示する。次に、この空中表示部３８の実施形態１，２，３を説明する。

（実施形態１）
図３（ａ）は実施形態１の空中表示部４（３８）を説明するための概略構成図、図３（ｂ）はである。この空中表示部４は、自動運転車１のスライドドア１２が開いたときのドア開口部１０ａに臨んで配設された水粒子スクリーン器４１と、当該ドア開口部１０ａに対向して自動運転車１の車室内上部に配設された投影器４２とで構成されている。

前記水粒子スクリーン器４１は、前記ドア開口部１０ａを挟む左右にそれぞれ配設された一対の水粒子噴出部４３を備えている。これら水粒子噴出部４３は上下方向に沿って複数の噴出口４４が配設されており、動作されたときに各噴出口４４から水粒子を噴出するようになっている。この水粒子は粒子径が１０μｍ以下であることが好ましい。左右の水粒子噴出部４３からそれぞれドア開口部１０ａの中央に向けて水粒子が噴出されると、当該ドア開口部１０ａにカーテン状の水粒子膜、すなわち水粒子スクリーン４５(図３（ａ）に点描)が形成される。

前記投影器４２は画像を投影することが可能なプロジェクタとして構成されており、その投影光軸はドア開口部１０ａのほぼ中央に向けられている。プロジェクタの構造については既に知られているので説明は省略するが、前記画像制御部３３により制御されたときに、所要の画像をドア開口部１０ａに向けて投影することが可能とされている。

この構成の自動運転車１では、視認者検出部３２が視認者Ｍを検出すると、画像制御部３３は通信機３４あるいは入力部３５からのデータに対応する画像を出力する。このとき、図４（ａ）の概略外観図に示すように、ドア１２が閉じられていれば、ドア検出部３４での検出によりパネル表示部３７による表示が行われる。例えば、視認者Ｍが存在する側の表示パネル２Ｌ（２１〜２４）に画像が表示される。検出した視認者Ｍの位置の変化に応じて画像を表示する表示パネルを選択し、さらには画像の大きさ、明るさ等を制御することにより、視認者Ｍに対して好適な表示が行われる。

ここでは、左側面の表示パネル２Ｌに画像「ＡＢＣＤ」を表示している。すなわちスライドドアの２つの表示パネル２１ｐ２２に画像「Ｂ」，「Ｃ」を表示し、これらの両側の２つの表示パネル２３，２４に画像「Ａ」，「Ｄ」を表示している。しかし、この表示形態では、ドア１２が開いて２つの表示パネル２１，２２が両側の表示パネル２３，２４の前側に移動されると、表示パネル２３，２４の画像「Ａ」と「Ｄ」が隠されて見えなくなる。

一方、視認者検出部３２において視認者Ｍが自動運転車１の左側、すなわちドア側にいることを検出し、かつドア検出部３４においてドア１２が開いていることを検出すると、画像制御部３３はパネル表示部３７の表示を制御すると同時に空中表示部３８、すなわち実施形態１の空中表示部４を制御する。この空中表示部４の制御では、図３（ａ）に示したように水粒子スクリーン器４１を動作してドア開口部１０ａに水粒子スクリーン４５を形成する。これと同時に投影器４２を動作してドア開口部１０ａに形成された水粒子スクリーン４５に画像を投影する。投影された画像は水粒子スクリーン４５を構成している水粒子において反射あるいは屈折されるため、視認者において画像として視認することが可能となる。

ここでは、図４（ｂ）に示すように、空中表示部４により、ドア開口部１０ａに形成されている水粒子スクリーン４５に画像「Ｂ」，「Ｃ」を投影する。このとき、パネル表示部３７により、２つの表示パネル２１，２２の表示を画像「Ａ」，「Ｄ」に変更する。これにより、ドア１２が開いた状態でも自動運転車１の左側面に画像「ＡＢＣＤ」を表示した状態に制御することができる。

したがって、自動運転車１のドア１２が開いてドア開口部１０ａが形成され、これによりドアあるいはその隣に配設されている表示パネル２１〜２４での画像の表示に制約を受ける場合でも、ドア開口部１０ａ内に形成された水粒子スクリーンに投影された画像を表示することができ、表示面積の低減を抑制した表示効果の高い車両用表示装置が得られる。なお、このように空中表示を行っている最中でも、ドア開口部１０ａを通して自動運転車への乗降が可能であることは言うまでもない。

実施形態１の空中表示部４では、水粒子を利用してスクリーンを形成しているが、冷却した炭酸ガスを噴出することにより、当該ガスの気体微粒子を利用してスクリーンを形成するようにしてもよい。あるいは、空気中に存在する塵埃等の異物の微粒子を利用してスクリーンを形成するようにしてもよい。

前記水粒子スクリーン器４１は、左右に水粒子噴出部４３を備えているが、図５に概念構成を示すように、左右の一方（図５の左側）に水粒子噴出部４３を配設し、他方（図５の右側）に水粒子吸引部４６を配設した水粒子スクリーン器４１Ａとして構成してもよい。この水粒子吸引部４６には、水粒子噴出部４３に設けられている複数の噴出口４４に対応して上下方向に沿って複数の吸引口４７が配設されている。

この水粒子スクリーン器４１Ａにおいては、動作されたときに水粒子噴出部４３の各噴出口４４から水粒子を噴出し、同時に水粒子吸引部４６の各吸引口４７から水粒子を吸引する。これにより、ドア開口部１０ａに水粒子スクリーン４５が形成される。この水粒子スクリーン４５は、複数の噴出口４４からそれぞれ対応する吸引口４７に向けて水平方向に移動される水粒子で構成されるので、図３に示した水粒子スクリーン器４１に比較してドア開口部１０ａ内における水粒子の相互衝突が生じ難く、安定な水粒子スクリーン４５が形成できる。

（実施形態２）
図６（ａ）は実施形態２の空中表示部５（３８）を説明するための自動運転車１の概略外観図であり、図６（ｂ）はその断面図である。この空中表示部５は、自動運転車１のドア１２とは車幅方向の反対側の車室内上部に表示面を下方に向けて配設された画像パネル５１と、この画像パネル５１の表示面に表示された画像を結像して空中画像を表示する再帰結像部５２とで構成されている。なお、この「再帰結像部」は本明細書において便宜的に創造した名称である。

前記画像パネル５１は前記した表示パネル２と同様の構成のものが利用でき、表示面に所望の画像を表示する。前記再帰結像部５２は、前記画像パネル５１の下側に傾斜した状態に配設されたビームスプリッタ５３と、鉛直方向に向けて配設され、その反射面がこのビームスプリッタ５３に向けられた再帰反射シート５４とで構成されている。前記ビームスプリッタ５３は、いわゆるハーフミラーであり、前記再帰反射シート５４は入射された光を入射方向に反射する反射シートである。これにより、前記再帰結像部５２は、いわゆるＡＩ（エアリアル・イメージング）光学器として構成される。

図２に示したドア検出部３４においてドア１２が開いていることを検出すると、画像制御部３３は画像を空中表示部３８、すなわち実施形態２の空中表示部５に出力する。空中表示部５は画像パネル５１の表示面に画像を表示する。画像パネル５１に表示された画像の光はビームスプリッタ５３において反射されて再帰反射シート５４に投射され、さらに投射された光は再帰反射シート５４において再帰反射され、光路を逆行した上でビームスプリッタ５３を透過される。これにより、透過された光によりドア開口部１０ａに画像パネル５１に表示されている画像が結像され、空中画像が表示される。

画像パネル５１の表示面の大きさや、再帰結像部５２を構成しているビームスプリッタ５３と再帰反射シート５４のサイズ等に制限を受けるような場合は、再帰結像部５２に集束用あるいは発散用のレンズ、換言すれば空中画像を拡大、縮小するための光学系が設けられてもよい。このように、再帰結像部５２を適切に設計することにより、ドア開口部１０ａに表示パネル５１の画像を適切なサイズの空中画像として表示することができる。

これにより、図６（ａ）のように、ドア開口部１０ａに結像された空中画像を視認者において画像として視認することが可能となる。したがって、自動運転車１のドアが開いたときに、ドアあるいはその隣に配設されている表示パネル２Ｌでの画像の表示に制約を受ける場合でも、自動運転車１の全体としての表示面積の低減を抑制した表示効果の高い車両用表示装置が得られる。

なお、再帰結像部５２では、特にビームスプリッタ５３が車室内に進出されて車室内の居住性に影響を与えるので、例えば、ビームスプリッタ５３を進退可能な可動構造とし、画像を空中表示するときにのみビームスプリッタ５３を所定位置に進出させるようにすれば、車室内における通常の居住性が損なわれることはない。

実施形態２における再帰結像部５２としては、ビームスプリッタと再帰反射シートを一体化したものと等価な構成のＡＩパネルを適用してもよい。このようなＡＩパネルとして、例えば、国際公開ＷＯ２００９／１３１１２８に記載の技術を利用したＡＩパネルがある。

（実施形態３）
図７（ａ）は実施形態３の空中表示部６（３８）を説明するための自動運転車を右側から見た概略外観図、図７（ｂ）は自動運転車１の内部の左右方向に沿った概略断面図である。この実施形態３は、自動運転車１の車体に設けられたスライドウインド（以下、ウインド）１５を開いたときに形成されるウインド開口部１０ｂにおいて空中表示を行う形態である。

図７（ａ）には、ウインド１５が閉じられた状態は示されていないが、自動運転車１に設けられたウインド開口部１０ｂを開閉するウインド１５の外表面に４つの表示パネル２５，２６，２７，２８が水平方向に並んで配設されており、ウインド開口部１０ｂが閉じられているときには、パネル表示部３７により各表示パネル２５〜２８に画像が表示される。

この自動運転車１では、２つの表示パネル２５，２６をそれぞれ表示パネル２７，２８に重なるように外側に移動してウインド開口部１０ｂを開いたときには、図７（ａ）のように、両側の表示パネル２７，２８が表示パネル２５，２６により覆われるため、両側の表示パネル２７，２８での表示ができなくなる。そこで、このウインド開口部１０ｂ内において空中表示を行うようにしている。

実施形態３の空中表示部６は、レーザー光源６１と、集光走査部６２とで構成されている。この集光走査部６２は、レーザー光源６１から出射されたレーザー光を集光する集光レンズ６３と、入射された光の反射方向を変化するために反射面の角度が変化される走査器６４とで構成される。例えば、図示は省略するが、入射された光をＸ方向（水平方向）に偏向させるように反射面がＹ方向（鉛直方向）に変化する第１反射鏡と、この第１反射鏡で反射された光をＹ方向に偏向させるように反射面がＸ方向に変化する第２反射鏡で構成される。これら第１と第２の反射鏡の反射面の角度の制御は、予め設定されたプログラムに基づいて行われてもよく、あるいは図２に示した画像制御部３３により行われてもよい。

この空中表示部６では、レーザー光源６１から出射された光は、集光走査部６２により、ウインド開口部１０ｂに集光されるとともに、ウインド開口部１０ｂ内において縦横方向、すなわち鉛直方向及び水平方向に走査される。これと同時に、集光されるレーザー光は画像制御部３３により光強度が制御される。これにより、走査されたレーザー光はウインド開口部１０ｂにおける集光点での光エネルギが制御され、光強度が高く制御されたときにはその光エネルギによりプラズマが励起され、このプラズマにより空中画像が形成される。

このようにウインド開口部１０ｂに結像された空中画像を視認者において画像として視認することが可能となるので、自動運転車１のウインド開口部１０ｂが形成されたときに、ウインド１５に設けた表示パネル２５〜２８での画像の表示に制約を受ける場合でも、自動運転車１の表示装置全体としての表示面積の低減を抑制した表示効果の高い車両用表示装置が得られる。

なお、本発明がウインド開口部１０ｂに適用される場合には、図示は省略するが、図２に示したドア検出部３４に代えて、あるいはこれに加えてウインド検出部を設け、このウインド検出部の検出に基づいて空中表示部６を制御するように構成してもよい。

また、ウインド１５にはガラスを固定的に配設しておき、図７（ａ）に示した表示パネル２５〜２８をウインド１５のガラスとは別体に構成した上で、表示パネル２５，２６を開いたときに当該ガラスを透して車体の内外が透視できるように構成してもよい。この場合には、当該部位は車体の内外が連通されることはないが、ガラスを通して透視できる部位がウインド開口部１０ｂとして構成されることになる。

実施形態３の空中表示部６では、空中画像を形成するためのレーザー光の光エネルギが人間に影響を与えることが考えられるので、ドア開口部のように人間が乗降することがなく、人間が存在する可能性が少ないウインド開口部での画像表示用の表示装置として適用することが好ましい。

実施形態３における空中表示部６は、例えば、特開２０１５−１５６０８０号公報に記載の技術、すなわちレーザー光を用いて車両の周囲に画像を描画する技術を利用することができる。

本発明は、以上説明した自動運転車の表示装置に限られるものではなく、車体ボディやウインドに表示パネルを備える車両に適用できる。また、車両に設けられる開口部はドア開口部やウインド開口部以外の開口部、例えば荷物を出し入れするための開口部であってもよい。さらに、本発明における開口部は、車体に表示パネルを配設していない部位であって、車体に設けられた光透過性の部位をも含むものであり、このような開口部に対しても本発明が適用できる。

１ 自動運転車（車両）
２（２Ｆ，２Ｂ，２Ｒ，２Ｌ）表示パネル
３ 表示制御手段
４ 空中表示部（実施形態１の空中表示手段）
５ 空中表示部（実施形態２の空中表示手段）
６ 空中表示部（実施形態３の空中表示手段）
１０ 車体ボディ
１０ａ ドア開口部
１０ｂ ウインド開口部
１２ スライドドア
１５ スライドウインド
２１〜２８ 表示パネル
３１ センサー（視認者検出手段）
３２ 視認者検出部（視認者検出手段）
３３ 画像制御部（画像制御手段）
３４ ドア検出部（開閉手段の検出手段）
３７ パネル表示部
３８ 空中表示部（空中表示手段）
４１，４１Ａ 水粒子スクリーン器（スクリーン形成手段）
４２ 投影器（投影手段）
４３ 水粒子噴出部
４６ 水粒子吸引部
５１ 画像パネル
５２ 再帰結像部（再帰結像手段）
６１ レーザー光源
６２ 集光走査部（集光走査手段）

Claims (8)

1. 表示パネルが存在しない開口部が車体に形成される車両において、前記開口部に空中画像を表示する空中表示手段を備えることを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記空中表示手段は、前記開口部に微粒子のスクリーンを形成するスクリーン形成手段と、形成されたスクリーンに画像を投影して空中画像を形成する投影手段とを備える請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記スクリーン形成手段は、前記開口部に向けて水粒子を噴出して水粒子スクリーンを形成する請求項２に記載の車両用表示装置。
4. 前記空中表示手段は、画像パネルと、この画像パネルに表示された画像を前記開口部に結像して空中画像を形成する再帰結像手段とを備える請求項１に記載の車両用表示装置。
5. 前記空中表示手段は、レーザー光を出射するレーザー光源と、このレーザー光を前記開口部に集光しかつ走査して空中画像を形成する集光走査手段とを備える請求項１に記載の車両用表示装置。
6. 前記開口部は車体の内外を連通させる開口部であり、当該開口部を開閉する開閉手段を備え、前記空中表示手段は、前記開閉手段が開いたときに開口部に空中画像を表示する請求項１ないし５のいずれかに記載の車両用表示装置。
7. 開口部に形成する空中画像を制御する表示制御手段を備えており、前記表示制御手段は、前記開閉手段の開閉状態を検出する検出手段を備え、当該検出手段の検出出力により前記空中表示手段を制御する請求項６に記載の車両用表示装置。
8. 前記車両は自動運転車であり、前記開口部は当該自動運転車の車体に設けられたるドア開口部、あるいはウインド開口部である請求項７に記載の車両用表示装置。
   
   
   

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