CN109968977A - 显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示系统，其改进了虚拟标记的目视确认性。本发明的显示系统(100)利用HUD(130)显示用于进行本车的行进方向的引导的、表示车辆形状的虚拟标记(D)。显示系统(100)计测本车与前方车辆(X)之间的车间距离(L)，并根据车间距离(L)决定虚拟标记(D)的显示位置或显示尺寸。若车间距离(L)变小，则显示为虚拟标记(D)朝本车的近前侧移动，若车间距离(L)变大，则显示为虚拟标记(D)朝本车的远方移动。若车间距离(L)变得更短，则虚拟标记(D)的一部分被本车吸收而不显示，若进一步变短则虚拟标记(D)完全不显示。

Description

显示系统
技术领域
本发明涉及利用了平视显示器的显示系统，尤其涉及显示用于对本车进行诱导或者引导的虚拟标记的系统。
背景技术
作为显示用于对驾驶员进行辅助的信息的1个手段，平视显示器(以下简称为HUD)已经实用化。典型的HUD从设置在车内的投射装置向前风挡玻璃上或者装备于前风挡玻璃的屏幕上投射图像，驾驶员能够目视确认以宛如像在前风挡玻璃外的现实空间存在物体那样的方式投射的图像的虚像。若利用HUD，则能够在驾驶员的视线方向显示驾驶辅助信息，因此，与观察车内的液晶显示器等的情况比较，能够减少驾驶员的视线移动。
专利文献1利用HUD显示本车的虚拟车辆，例如在伴随车道变更时，以动画显示在表示行驶线路的箭头图像上行驶的虚拟车辆，以视觉方式对驾驶员预告本车的行进路线。
专利文献1：日本特开2016－182891号公报
对利用HUD显示虚拟标记时的以往的课题进行说明。虚拟标记是为了对本车的行进方向进行诱导而显示的，例如，如图9的(A)所示，呈车辆形状的虚拟标记20被投射到前风挡玻璃上，驾驶员能够在其视线方向上将虚拟标记20的虚像与实际空间重叠地进行目视确认。虚拟标记20例如能够与导航功能联动，显示交叉路口的左右转弯或车道变更等行进方向。驾驶员通过观察本车前方的虚拟标记20的举动来预测本车的行进方向。特别是在夜间行驶时或恶劣天气时等视野不好时，虚拟标记20对于驾驶员来说是有益的信息。
若前方车辆X与本车之间的车间距离恒定，则驾驶员能够在前方车辆X与本车之间目视确认虚拟标记20，但若本车与前方车辆X之间的车间距离变短，则驾驶员会在与前方车辆重叠的位置目视确认虚拟标记20，从而难以看到虚拟标记20。为了避免这种情况，如图9的(B)所示，能够使虚拟标记20的显示位置朝侧方移动，以保证虚拟标记20的目视确认性，但在进行这样的处理的情况下，存在如下的顾虑：驾驶员误跟随虚拟标记20的移动而朝侧方行进、或者驾驶员困惑使视点与前方车辆X和虚拟标记20中的哪一个一致为好。
发明内容
本发明解决上述以往的课题，其目的在于提供一种改进了虚拟标记的目视确认性的显示系统。
本发明所涉及的显示系统具有：检测单元，检测在本车的前方行驶的前方车辆；计测单元，计测本车与上述前方车辆之间的车间距离；投射单元，将用于进行本车的行进方向的引导的虚拟标记用的图像朝本车的前风挡玻璃投射；以及控制单元，对上述投射单元进行控制，以使得上述虚拟标记的虚像的显示位置根据上述车间距离变化。
在一个实施方式中，上述控制单元随着上述车间距离变小而使上述虚拟标记的虚像的显示位置朝近前侧移动。在一个实施方式中，上述控制单元在上述车间距离变为第1值以下时使上述虚拟标记的虚像的一部分不显示。在一个实施方式中，上述控制单元使上述虚拟标记的虚像的与本车重叠的部分不显示。在一个实施方式中，上述控制单元在上述车间距离变为比上述第1值小的第2值以下时，使上述虚拟标记的虚像完全不显示。在一个实施方式中，上述控制单元根据上述车间距离而使上述虚拟标记的大小阶段性地变化。在一个实施方式中，上述控制单元基于由上述检测单元检测到的前方车辆的大小来决定上述虚拟标记的大小。在一个实施方式中，上述控制单元在本车停止时与上述车间距离的大小无关而使上述虚拟标记的虚像不显示。在一个实施方式中，上述虚拟标记是表示车辆形状的图像，使上述车辆形状的后侧部分不显示。在一个实施方式中，显示系统还包含检测驾驶员的视线或者脸的朝向的检测单元，上述控制单元基于上述检测单元的检测结果来控制上述虚拟标记的虚像所被显示的位置。
发明效果
根据本发明，虚拟标记的虚像所被显示的位置根据与前方车辆之间的车间距离而变化，因此能够确保虚拟标记的良好的目视确认性。并且，在车间距离变小而虚拟标记的虚像与本车重叠的情况下，使重叠的部分不显示，因此虚拟标记的目视确认性进一步提高。
附图说明
图1是示出本发明的实施例所涉及的显示系统的构成的框图。
图2是示出本发明的实施例所涉及的HUD的构成的一例的图。
图3是示出本发明的实施例所涉及的显示控制程序的功能结构的图。
图4是示出由本实施例所涉及的HUD显示的虚拟标记的显示例的图。
图5是示意性地示出基于本实施例的虚拟标记的显示位置与车间距离之间的关系的侧视图。
图6是在本实施例所涉及的显示系统中车间距离逐渐变短时的虚拟标记的显示例。
图7是在本实施例所涉及的显示系统中车间距离逐渐变短时的虚拟标记的显示例。
图8是基于本发明的其他实施例的虚拟标记的显示例。
图9是说明以往的显示虚拟标记时的课题的图。
标记说明
100：显示系统
110：拍摄相机
120：物体检测部
130：HUD
131：光源
132：光学系统
133：光调制单元
134：投射光学系统
135：调节器
140：存储部
150：I/F部
152：导航装置
160：控制部
D：虚拟标记的虚像
L：车间距离
X：前方车辆
具体实施方式
本发明所涉及的显示系统包含HUD所代表的图像投射装置，具有利用HUD朝车辆的前风挡玻璃或者其屏幕上投射或者照射各种图像的功能。驾驶员能够在其视线方向上目视确认由HUD投射到前风挡玻璃上的图像的虚像。
【实施例】
其次，参照附图对本发明的实施例进行说明。图1是示出本发明的实施例所涉及的显示系统的构成的框图。本实施例所涉及的显示系统100构成为包含拍摄相机110、物体检测部120、HUD130、存储部140、I/F部150、控制部160。
拍摄相机110包含至少拍摄本车的前方的一个或者多个车载相机。拍摄相机110拍摄在本车的前方行驶的前方车辆，并将拍摄到的图像数据朝控制部160提供。该图像数据能够用于在本车的前方行驶的前方车辆的检测、前方车辆的类别(私家车、卡车、公交车)或者尺寸的判定。并且，拍摄相机110也可以是立体相机，在该情况下，能够计测至由立体相机拍摄到的前方车辆为止的距离。
此外，拍摄相机110能够包含拍摄本车的内部空间的拍摄相机，拍摄驾驶员的脸。在该情况下，拍摄相机110设置在方向盘附近、或者仪表盘内。由拍摄相机110拍摄到的图像数据被朝控制部160提供，控制部160能够检测到驾驶员的视线方向或者脸的朝向。
物体检测部120检测存在于本车周边的物体的有无、至物体为止的距离等。物体检测部120例如是毫米波雷达或红外线激光器等。
HUD130朝本车的前风挡玻璃或者屏幕上投射图像，并使投射图像的虚像显示在驾驶员的视线方向。图2是示出HUD130的构成的一例的图。HUD130包括：光源131；使来自光源131的光会聚的光学系统132；基于图像数据对从光学系统132入射的光进行调制的光调制单元133；投射由光调制单元133调制后的图像的投射光学系统134；以及用于调整投射光学系统134的例如光轴或焦距等的调节器135。
光调制单元133例如由液晶设备、或者呈二维地配置有多个可变反射镜的数字微镜器件(DMD)等构成。光调制单元133生成基于从控制部160提供的图像数据而被光学地调制后的投射图像。控制部160例如在1秒的期间朝光调制单元133提供30帧或者60帧的图像数据，光调制单元133基于该连续的图像数据生成投射图像。
在本实施例中，控制部160将表示车辆形状的虚拟标记用的图像数据提供给光调制单元133，投射光学系统134将由虚拟标记用的图像数据调制后的图像投射到前风挡玻璃上。在显示系统100经由I/F部150而与导航装置连接时，HUD130投射基于从导航装置提供的虚拟标记用的图像数据(例如对交叉路口引导、车道变更、行驶速度等进行引导的图像数据)生成的图像。
投射光学系统134例如包含透镜或凹面镜等光学部材，将由光调制单元133生成的图像投射到前风挡玻璃上。调节器135例如调整投射光学系统134的透镜的位置或反射镜的角度等。在一个实施方式中，投射光学系统134能够基于来自控制部160的控制信号调整投射光学系统134的焦距或光轴，从而使驾驶员所看到的投射图像的虚像的位置或大小变化。另外，显示系统100也可以搭载多个HUD130，并显示各个HUD130的投射图像。
存储部140存储对于显示系统100来说必要的信息。例如，能够存储利用HUD130投射的虚拟标记用的图像数据，或者除此之外也能够存储用于由显示系统100执行的程序。在一个实施方式中，存储部140根据与前方车辆之间的车间距离来变更虚拟标记的显示方式，因此能够存储虚拟标记的显示位置、尺寸不同的各种虚拟标记用的图像数据。并且，虚拟标记用的图像数据除了是由二维坐标定义的图像数据之外，也可以是由三维坐标定义的图像数据。虚拟标记用的图像数据至少包含车辆的后部(后侧)，优选是表示车辆的从后部至前部的车辆整体的图像数据。
I/F部150使显示系统100与外部设备的连接成为可能，在本实施例中，经由I/F部150与导航装置152(或者具有导航功能的电子装置)连接。导航装置152具备利用GPS信号或自主导航传感器(例如加速度传感器或角速度传感器等)计算本车位置的功能、显示本车位置周边的道路地图数据的功能、搜索从当前地到目的地为止的路径并在搜索到的路径上进行引导的功能等。关于由导航装置152实现的显示功能，也可以与HUD130相独立地具备液晶等显示器装置等。当连接有导航装置152时，控制部160与导航装置152协作，在由导航装置152对到目的地为止的路径进行引导时，基于从导航装置152提供的引导信息，能够显示对交叉路口处的左右转弯或车道变更等的行进方向进行引导的虚拟标记。
控制部160对显示系统100的各部分进行控制，在优选实施方式中，控制部160包括包含ROM、RAM等的微型控制器等，执行用于控制显示系统100的动作的显示控制程序。
图3是示出本实施例的显示控制程序的功能结构的图。显示控制程序200包括前方车辆检测部210、车间距离计测部220、显示位置决定部230、显示尺寸决定部240、投射控制部250。
前方车辆检测部210基于由拍摄相机110拍摄到的图像数据或物体检测部120的检测结果来检测在本车的前方行驶的前方车辆。在一个实施方式中，前方车辆检测部210基于拍摄到的图像数据判别前方车辆的尺寸或车辆类别。
车间距离计测部220基于前方车辆检测部210的检测结果来计测所检测到的前方车辆与本车之间的车间距离。例如，如图4所示，当检测到前方车辆X时，计测从本车到前方车辆X为止的直线的车间距离L。车间距离L能够根据物体检测部120的红外线激光器或毫米波雷达的检测结果、或者立体相机的拍摄结果计算。在检测到前方车辆的情况下，车间距离计测部220以恒定的时间间隔反复计测车间距离。并且，在并未利用前方车辆检测部210检测到前方车辆的情况下，车间距离计测部220不进行车间距离的计测。
显示位置决定部230基于由车间距离计测部220计测到的车间距离来决定虚拟标记的显示位置。此处，虚拟标记的显示位置是指：如图4所示，驾驶员能够在其视线方向上在实际空间看到投射到前风挡玻璃上的虚拟标记的虚像D的位置。显示位置决定部230以如下方式决定虚拟标记的显示位置：随着车间距离变短而前方车辆接近本车，因此使虚拟标记的显示位置朝近前侧移动以使得前方车辆与虚拟标记不重复，相反，随着车间距离变大而前方车辆从本车远离，因此使虚拟标记的显示位置朝远方移动。
图5示出虚拟标记的显示位置与车间距离之间的关系。计测本车M与前方车辆X之间的车间距离L，根据车间距离L来显示虚拟标记。例如，在车间距离为L1时，驾驶员能够在其视线方向S上在距离P1处看到虚拟标记的虚像D1，在车间距离为L2(L1＞L2)时，驾驶员能够在距离P2处看到虚拟标记的虚像D2(P1＞P2)，随着车间距离变小，虚拟标记的显示位置阶段性地朝近前侧移动。进而，在车间距离变为比L2更小的L3，在距离P3看到虚拟标记的虚像D3时(P2＞P3)，在驾驶员的视线方向S上，产生虚拟标记的虚像D3与本车M重叠的部分Q，使该重叠的部分Q不显示。由此，以恰似虚拟标记的后部被本车吸收那样的方式进行显示。若车间距离变为比L3更小的阈值以下的L4，则虚拟标记的虚像的整体与本车重复，因此使虚拟标记的虚像完全不显示，看起来恰似虚拟标记的整体被本车吸收那样。在驾驶员的视线方向S上虚拟标记的虚像与本车重复的位置根据本车M的发动机罩等的形状、驾驶员的视线的高度、虚拟标记的尺寸等是已知的，当根据车间距离L而使虚拟标记的显示位置变化时，当虚拟标记的显示位置到达虚拟标记的虚像与本车重复的位置的情况下，进行使虚拟标记的虚像的一部分或者全部不显示的控制。
若从使虚拟标记的虚像不显示的状态起车间距离逐渐变大，则以好像虚拟标记从本车飞出那样显现出虚拟标记的虚像的方式进行显示。当不存在前方车辆时、或者车间距离为某一阈值以上时，虚拟标记的显示位置从本车最大程度地离开。这样，根据车间距离控制虚拟标记的显示位置，以使得虚拟标记在本车淡出或者淡入。
虽然使虚拟标记的显示位置变化的方法是任意的，但在1个实施方式中，准备多个与车间距离对应的虚拟标记用的图像数据，并从其中选择与车间距离对应的图像数据。各个图像数据在各帧内的确定的坐标位置描画虚拟标记的图像，例如，若是车间距离短的图像数据，则在帧的近前侧的坐标位置描画虚拟标记的图像，若是车间距离长时的图像数据，则在帧的靠里侧的坐标位置描画虚拟标记的图像。并且，在使虚拟标记的虚像的一部分不显示的情况下，描画虚拟标记的图像的一部分，在使虚拟标记的虚像的全部不显示的情况下，虚拟标记的图像完全被消去。但是，除了预先准备这样的多个图像数据以外，也可以根据车间距离实时地生成这样的虚拟标记用的图像。并且，在其他实施方式中，控制部160也可以基于车间距离而经由调节器135控制投射光学系统134的投射角度或焦距等，由此使虚拟标记的显示位置变化。
显示尺寸决定部240根据车间距离决定虚拟标记的尺寸。关于显示尺寸决定部240，随着车间距离变短则前方车辆接近而变大，因此与此对应地增大虚拟标记的尺寸，相反，随着车间距离变大则前方车辆远离而变小，因此与此对应地缩小虚拟标记的尺寸。在1个优选实施方式中，对显示尺寸进行控制，以使得随着车间距离变小而使虚拟标记的尺寸阶段性地增大，随着车间距离变大而使虚拟标记的尺寸阶段性地变小。
虽然使显示尺寸变化的方法是任意的，但在1个实施方式中，在像上述那样准备或者生成与车间距离对应的虚拟标记用的图像数据的情况下，根据车间距离而使在帧内描画的虚拟标记的图像尺寸不同。并且，在其他的实施方式中，控制部160也可以基于车间距离而经由调节器135控制投射光学系统134的投射角度或焦距等，由此使虚拟标记的显示尺寸变化。
在更优选的实施方式中，显示尺寸决定部240基于利用前方车辆检测部210检测到的前方车辆的大小来决定虚拟标记的尺寸。例如，即便车间距离相同，也根据前方车辆的类别(公交车、卡车、普通车、轻型汽车、二轮车等)而前方车辆的尺寸不同。若前方车辆的尺寸大则相应地增大虚拟标记的尺寸，若前方车辆的尺寸小则相应地缩小虚拟标记的尺寸，由此能够消除因前方车辆与虚拟标记之间的尺寸不一致而导致的不协调感。
投射控制部250对HUD130进行控制，以使得遵照由显示位置决定部230决定的显示位置以及由显示尺寸决定部240决定的显示尺寸来投射虚拟标记。即，投射控制部250控制朝光调制单元133提供的虚拟标记用的图像数据，或者经由调节器135控制投射光学系统134的投射。由此，利用投射光学系统134朝前风挡玻璃136上投射虚拟标记的图像，驾驶员如图4所示能够与实际空间重叠地目视确认以不与前方车辆X重复的方式对本车进行引导的虚拟标记的虚像D。
图6以及图7是前方车辆X与本车之间的车间距离逐渐变短时的虚拟标记的显示例。在图6的(A)中，当与前方车辆X之间的车间距离为L1时，在前方车辆X的后方显示虚拟标记的虚像D1。在图6的(B)中，车间距离L2变短(L2＜L1)，伴随于此，虚拟标记的虚像D2朝本车的近前侧移动、且尺寸稍稍变大。如图7的(A)所示，若车间距离L3进一步变短(L3＜L2)，则虚拟标记的虚像D3的后部与本车M重复，因此，虚拟标记的虚像D3的重复的一部分不显示，虚拟标记恰似被吸收进本车那样。进一步，如图7的(B)所示，若车间距离L4进一步变小(L4＜L3)，则虚拟标记的虚像完全不显示，虚拟标记消失。与上述情况相反，在车间距离变大的情况下，按照图7的(B)、(A)、图6的(B)、(A)的顺序，虚拟标记的虚像被进行显示。
这样，根据本实施例，形成为根据与前方车辆之间的车间距离而使虚拟标记的显示位置变化，因此，对于驾驶员来说能够确保虚拟标记的良好的目视确认性。并且，通过根据车间距离而使虚拟标记以淡入或者淡出的方式显示，由此虚拟标记的显示或者不显示变得流畅，能够使虚拟标记的目视确认性提高。
另外，在上述实施例中，形成为根据车间距离而使虚拟标记的尺寸变化，但并非必须如此，虚拟标记的尺寸也可以是恒定的。并且，显示控制部250如图7的(B)所示当车间距离L4为一定值以下时使虚拟标记完全不显示，但除此以外，在本车停止的情况下，期望使虚拟标记不显示。在该情况下，与前方车辆X之间的车间距离是无关的。这是因为：在本车停止的情况下，虚拟标记的显示对于驾驶员来说并非有益的信息，反而会成为干扰的显示。
其次，对本实施例的其他实施例进行说明。该实施例进行考虑了驾驶员的脸的朝向或者视线方向的虚拟标记的显示。控制部160基于从拍摄相机110提供的拍摄驾驶员的脸而得的图像数据来检测驾驶员的脸的朝向或者视线方向。显示位置决定部230考虑所检测到的驾驶员的脸的朝向或者视线方向而调整虚拟标记的显示位置。
当驾驶员的视线方向为前方的情况下，如图8的(A)所示，在其视线方向显示虚拟标记的虚像D10。若驾驶员的视线方向朝向右侧，则如图8的(B)所示，在其视线方向显示虚拟标记的虚像D12。此时，控制部160朝光调制单元133提供能够看到虚拟标记的虚像D12的车辆侧面那样的三维的虚拟标记用的图像。
这样，根据本实施例，能够在与驾驶员的脸的朝向或者视线方向对应的位置显示三维的虚拟标记。在上述实施例中，示出了虚拟标记具有车辆形状的例子，但这只是一个例子，虚拟标记也可以是车辆形状以外的形状。
以上对本发明的优选的实施方式进行了详细叙述，但本发明并不限定于特定的实施方式，能够在技术方案所记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形、变更。

Claims (10)

1.一种显示系统，具有：
检测单元，检测在本车的前方行驶的前方车辆；
计测单元，计测本车与上述前方车辆之间的车间距离；
投射单元，将用于进行本车的行进方向的引导的虚拟标记用的图像朝本车的前风挡玻璃投射；以及
控制单元，对上述投射单元进行控制，以使得上述虚拟标记的虚像的显示位置根据上述车间距离变化。
2.根据权利要求1所述的显示系统，其中，
上述控制单元随着上述车间距离变小而使上述虚拟标记的虚像的显示位置朝近前侧移动。
3.根据权利要求1或2所述的显示系统，其中，
上述控制单元在上述车间距离变为第1值以下时使上述虚拟标记的虚像的一部分不显示。
4.根据权利要求3所述的显示系统，其中，
上述控制单元使上述虚拟标记的虚像的与本车重叠的部分不显示。
5.根据权利要求3或4所述的显示系统，其中，
上述控制单元在上述车间距离变为比上述第1值小的第2值以下时使上述虚拟标记的虚像完全不显示。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的显示系统，其中，
上述控制单元根据上述车间距离而使上述虚拟标记的大小阶段性地变化。
7.根据权利要求6所述的显示系统，其中，
上述控制单元基于由上述检测单元检测到的前方车辆的大小来决定上述虚拟标记的大小。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的显示系统，其中，
上述控制单元在本车停止时与上述车间距离的大小无关而使上述虚拟标记的虚像不显示。
9.根据权利要求2所述的显示系统，其中，
上述虚拟标记是表示车辆形状的图像，使上述车辆形状的后侧部分不显示。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的显示系统，其中，
显示系统还包含检测驾驶员的视线或者脸的朝向的检测单元，上述控制单元基于上述检测单元的检测结果来控制上述虚拟标记的虚像所被显示的位置。
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