JP2006058064A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行中の走路の勾配を容易に認識できる車両用表示装置を提供する。
【解決手段】 記憶媒体に格納された三次元の座標情報からなるデジタルマップデータに基づいて走路形状Ｒを投影表示する表示器２と、車両Ａの現在位置を検出する位置検出手段１７と、位置検出手段１７により検出された車両Ａの現在位置に基づいてデジタルマップデータを読み出して車両Ａの前方側の走路形状Ｒを表示器２に投影表示させる制御手段１５と、を備える車両用ヘッドアップディスプレイ装置であって、制御手段１５は、表示器２に投影表示させる走路形状Ｒの高低差を強調して表示させるものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、表示手段に走路形状を表示する車両用表示装置に関するものである。

従来、車両用表示装置として、車両のフロントガラス（投影部材）に表示ユニット（表示手段）から発せられる光を表示像として投影して、虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置が知られている（特許文献１参照）。前記表示ユニットは、例えば、ハウジングに、液晶表示器等からなる表示器と、この表示器が発した前記表示像を反射させる反射鏡とを収容したものであり、車両のダッシュボード内に配設されるものである。前記表示ユニットが投射する前記表示像、前記フロントガラスにより運転者の視点に反射され、前記虚像が表示される。かかる構成によれば、前記フロントガラスに車速，エンジン回転数等の車両情報やナビゲーション情報等の各種情報を前記虚像として表示することが可能となる。

また、前述の車両用表示装置において、車両運転者の視点から見た前方の走路形状を表示するものが知られている（特許文献２参照）。かかる車両用表示装置によれば、運転者は、天候条件、走路のカーブ、周辺車両および建物などの影響で、実際の前記走路形状を目視し難い場合であっても、表示される前記走路形状から実際の走路の形状を把握することができる。
特開平１１−３１００５５号公報 特開２０００−２１１４５２号公報

しかしながら、かかる車両用表示装置においては、カーブの曲がり具合や走路幅などの走路形状について効果的に表現できるものの、走路形状を表示像Ｌとして立体的に表現することが難しく、特に走路が上り坂か下り坂か、また勾配がどの程度か、を運転者が容易に判別できないという問題があった。

そこで本発明の目的は、上述した課題に着目してなされたものであり、走路の勾配を容易に認識できる車両用表示装置を提供することにある。

本発明の車両用表示装置は、請求項１に記載したように、地図情報記憶手段に格納された三次元情報からなる地図情報に基づいて走路形状を表示する表示手段と、車両の現在位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段により検出された前記車両の現在位置に基づいて前記地図情報を読み出して前記車両の前方側の走路形状を前記表示手段に表示させる制御手段と、を備える車両用表示装置であって、前記制御手段は、前記表示手段に表示させる前記走路形状の高低差を強調して表示させることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記制御手段は、高さ方向の縮尺を幅方向の縮尺より大きくしてなる走路形状を前記表示手段に表示してなることを特徴とするものである。

また、請求項３に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記制御手段は、前記表示手段に表示させる前記走路形状において、前記走路形状の勾配が下りから上りへの変化部分に仮想的に設けられる同じ高さの平面に対応する水平面表示部を表示させることを特徴とするものである。

また、請求項４に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記制御手段は、前記表示手段に表示させる前記走路形状において、前記走路形状の勾配が上りから下り，あるいは下りから上りへの変化部分を示す指標部を表示させることを特徴とするものである。

また、請求項５に記載したように、請求項４に記載の車両用表示装置において、前記制御手段は、前記変化部分に仮想的に設けられる所定領域の格子状の線形からなる前記指標部を表示させることを特徴とするものである。

また、請求項６に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記制御手段は、勾配に応じて設定された表示色にて前記走路形状を表示させることを特徴とするものである。

また、請求項７に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記表示手段は、前記車両のフロントガラスもしくはフロントガラスと運転者との間に設けられるコンバイナに、表示像を投影して表示するヘッドアップディスプレイからなることを特徴とするものである。

本発明は、車両に搭載される表示手段によって走路形状を表示する車両用表示装置に関するものであり、走路の勾配を容易に認識できる車両用表示装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の車両用表示装置を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用したものを例に挙げて、添付の図面に基づいて説明する。

図１および図２において、１は表示ユニットであり、車両Ａのダッシュボード内に配設される。表示ユニット１が投射する表示像Ｌは、コンバイナ処理されたフロントガラスＷにより運転者の視点Ｄの方向に反射され、虚像Ｖとして表示される。運転者は虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。

２は表示器（表示手段）であり、この表示器２はＴＦＴ型の液晶表示素子およびバックライト手段からなるものである。３は回路基板であり、この回路基板３に表示器２が搭載されている。４は反射鏡であり、この反射鏡４は表示器２が発した表示像Ｌをフロントガラス側Ｗに反射させる。反射鏡４の反射面４ａは凹面になっており、表示器２からの表示像Ｌを拡大してフロントガラスＷに投射することができる。５は保持部材であり、反射鏡４は保持部材５に両面粘着テープにより接着されている。なお、表示器２は、液晶表示素子を備える構成に限定されるものではなく、例えば、有機ＥＬ表示パネルを備える構成であっても良い。

６はハウジングであり、このハウジング６には、表示器２，回路基板３，反射鏡４等が収容される。ハウジング６には表示像Ｌが通過する透光性カバー７が配設されている。透光性カバー７は、アクリル等の透光性樹脂からなるものであり、湾曲形状になっている。ハウジング６には遮光壁６ａが設けられており、太陽光等の外光が表示器２に入射し虚像Ｖが見えにくくなる現象（ウォッシュアウト）を防止している。

図３は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置の電気的な構成を示すブロック図である。車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車両Ａに搭載され、速度センサ（車速検出手段）１０と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）装置１１と、ジャイロセンサ１２と、記憶媒体（地図情報記憶手段）１３と、操作手段１４と、制御手段１５と、表示駆動回路１６と、表示器２と、から主に構成されている。

速度センサ１０は、車両Ａの走行速度を検出するためのもので、車速に応じた信号を制御手段１５に出力する。

ＧＰＳ装置１１は、自車位置（車両Ａの現在位置）の緯度経度を求めるための装置であり、ＧＰＳ用受信アンテナや増幅回路を備え、前記受信アンテナで受信した人工衛星からの位置情報である送信電波を高周波信号として増幅してなる信号を制御手段１５に出力する。

ジャイロセンサ１２は、車両Ａの車体向き（進行方向）を検出するためのものであり、車両Ａの方向変化に応じた信号を制御手段１５へ出力する。

記憶媒体１３は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭあるいはハードディスク等によって構成され、地図データおよび走路形状を示すための三次元の座標情報（三次元情報）からなるデジタルマップデータ（地図情報）が記憶されており、前記デジタルマップデータは、制御手段１５による後述する描画処理を行う際に使用される。なお、前記デジタルマップデータは、走路の形状を示す走路形状データ，高さを示す高さデータ，前記走路の左右（幅方向）の傾きを示す傾きデータ，前記走路の前後（長手方向）の傾き（勾配）を示す勾配データ、前記走路の曲率を示す曲率データ等を前記走路の所定位置（所定の経度緯度）毎に有している。

操作手段１４は、選択キーや決定キー等の複数のスイッチを有するものであり、後述する走路形状画像（前記走路の各三次元の座標情報を描画処理したもの）の表示形態または表示設定を切り換えるものである。また、運転者は、前記表示設定として、前記走路形状画像の表示または非表示の選択、あるいは、前記走路形状画像を表示する際の各設定値等を、操作手段１４を操作することによって、表示器２による表示内容を任意に設定することができる。

制御手段１５は、マイクロコンピュータを適用でき、処理動作のプログラムが記憶されたＲＯＭと、演算値を一時的に記憶するＲＡＭと、予め設定される各種設定値を記憶するＥＥＰＲＯＭと、前記プログラムを実行するためのＣＰＵと、入出力インターフェイス回路と、によって主に構成される。前記入出力インターフェイス回路は、速度センサ１０、ＧＰＳ装置１１、ジャイロセンサ１２、記憶媒体１３、操作手段１４や、後述する表示駆動回路１６に対してそれぞれ電気的な接続関係をなすための回路である。制御手段１５は、各機構（１０〜１４）からの入力および前記プログラムに基づいて、後述する表示駆動回路１６に制御信号を出力し、表示器２に所望の表示を促すものである。

表示駆動回路１６は、表示器２に表示用の信号を与えるための回路であり、ＩＣまたはＬＳＩにて構成される。表示駆動回路１６は、制御手段１５からの信号に基づいて所定の表示を行うように表示器２を駆動制御するものである。

表示器２は、ＴＦＴ型の液晶表示素子およびバックライト手段からなり、表示像Ｌを発するように表示駆動回路１６に駆動制御される。表示器２は、表示駆動回路１６によって、走路形状画像など所望の表示形態を表示像ＬとしてフロントガラスＷに投影するものである。

以上の構成によって、制御手段１５は、速度センサ１０、ＧＰＳ装置１１、ジャイロセンサ１２から構成される位置検出手段１７の信号に基づいて、車両位置座標および車両の向きを算出し、この車両の前方側（進行方向側）に対応する走路形状を、記憶媒体１３に格納されたデジタルマップデータに基づいて、表示駆動回路１６を介して、表示器２に表示させることができる。

次に、制御手段１５による表示像Ｌの描画に関して、図４乃至図６を用いて説明する。

図４は、制御手段１５による処理を示すものである。図５，６は、車両Ａの前方側（進行方向側）の走路形状を表示像Ｌとして、表示ユニット１にてフロントガラス面に投影して表示する表示画面の例を示すものである。

制御手段１５は、位置検出手段１７からの信号に基づいて、車両位置座標および車両Ａの進行方向を算出する（ステップＳ１）。この場合、制御手段１５は、ＧＰＳ装置１１，速度センサ１０，ジャイロセンサ１２によって、車両位置座標を算出する。例えば、制御手段１５は、ＧＰＳ装置１２を用いて、時間によって変化する車両Ａの軌跡を求めることによって、車両Ａの車両位置座標や進行方向を算出することができる。また、制御手段１５は、速度センサ１０やジャイロセンサ１２からの信号に基づいて、車両Ａの移動幅や車体向きから車両位置座標および進行方向を算出することができる。

次に、制御手段１５は、車両位置座標に応じて視点座標を設定し、車両Ａの進行方向に基づいて表示方向を設定する（ステップＳ２）。この場合、視点座標は、車両位置座標よりも１５メートル高い位置に設定され、表示方向は、車両Ａの進行方向と同じ方向に設定される。

次に、制御手段１５は、記憶媒体１３に格納されたデジタルマップデータにおいて、前記視点座標および表示方向に基づいて選択される三次元の座標情報を演算することによって走路形状を描画処理する（ステップＳ３）。この場合、視点座標から表示方向側に３００メートル以内の三次元の座標情報について演算し、表示像Ｌが表示されるように描画処理する。

また、制御手段１５は、前記描画処理された走路形状を走路形状画像として表示器２に表示させるように促す信号を表示駆動回路１６に出力する（ステップＳ４）。

上述の処理を繰り返すことによって、車両Ａが走行する度に更新される視点座標と三次元の座標情報とに基づいた走路形状を表示像ＬとしてフロントガラスＷに投影することができる。例えば、図５，６に示すような走路形状ＲをフロントガラスＷに投影することができる。

なお、制御手段１５は、ステップＳ３の描画処理を行う際に、例えば、デジタルマップデータの三次元座標情報のうち、高さの座標値を２倍して換算することによって、縦方向（高さ方向）の縮尺を横方向（幅方向）の縮尺より大きくなるように描画処理する。したがって、表示される表示像Ｌにおいて、縦方向の座標の間隔が大きくなり、高低差の変化を大きく表示することができるため、走路形状Rの勾配の程度を強調することができる。

また、制御手段１５は、ステップＳ３の描画処理を行う際に、例えば、図５，６に示すように、走路形状Ｒの勾配が下りから上りへの変化部分（ピーク部分）Ｐに接する仮想的な水平面を示す水平面表示部Ｍを、走路形状Ｒとともに表示させるように描画処理する。なお、水平面表示部Ｍは、ステップＳ２にて定まる視点座標から所定距離（例えば、１０キロメータ）先まで表示されるものであり、前記所定距離離れた端部は、擬似的な水平線表示部Ｂとして表示される。

したがって、運転者は、表示像Ｌ全体に対する水平線表示部Ｂの位置を確認することによって、車両Ａの走行中の走路の勾配を感覚的に認識させることができる。また、走路形状Ｒにおいて視点座標に対応する部分が傾斜している場合には、図６に示すように、斜めに表示された水平線表示部Ｂを有する水平面表示部Ｍとともに、走路形状Ｒを表示させることができる。したがって、運転者は、この水平線表示部Ｂの傾き具合によって、視点座標における走路の傾きの程度を判断することができる。なお、この水平面表示部Ｍは網状（ワイヤーフレーム状）に表示させることによって、走路形状Ｒとの比較を容易にすることもできる。

また、制御手段１５は、ステップＳ３の描画処理を行う際に、仮想的な線形表示部（指標部）Ｋが走路形状Ｒとともに表示されるように描画処理される。制御手段１５は、走路形状Ｒの勾配が下りから上りへの変化部分Ｐに接し、この変化部分Ｐが略中央に位置するような所定領域（例えば、縦，横それぞれ１０メートル）の格子状の線形表示部Ｋを表示させる。なお、この線形表示部Ｋは、水平（同じ高さ）なものが描画され、この場合、水平面表示部Ｍ上に表示させるように描画処理される。

したがって、制御手段１５は、前記所定領域の線形表示部Ｋを走路形状Ｒとともに表示させることによって、走路形状Ｒが下りから上りへ変化する変化部分Ｐの位置を示すことができる。また、表示像Ｌ全体に対する線形表示部Ｋの大きさを相対的に判断することによって、視点座標から変化部分Ｐまでの距離感を表現できるとともに、走路形状Ｒの走路幅を表現できる。すなわち、線形表示部Ｋの横線（幅方向の線）Ｋ１の長さや横線Ｋ１間の間隔によって、視点座標から変化部分Ｐまでの距離や高低差（角度）を感覚的に判断することができる。また、上述した水平線表示Ｂと同様に、線形表示部Ｋの傾き（横線Ｋ１の傾き）に応じて、視点座標における走路の傾きの程度を表現することができる。また、線形表示部Ｋの縦線（奥行き方向の線）Ｋ２の傾斜や間隔によって、表示像Ｌの奥行き感、走路形状Ｒの輪郭や走路幅を効果的に表現することができる。

また、制御手段１５は、ステップＳ３の描画処理を行う際に、予め勾配の程度に応じて設定される表示色にて走路形状Ｒを表示させることができる。例えば、走路形状Ｒにおいて、下り勾配の部分Ｒ１は、赤色にて表示させるとともに、勾配が大きい程、濃い色の赤色にて表示させる。また、上り勾配の部分Ｒ２は、青色にて表示させるとともに、勾配が大きいほど濃い色の青色にて表示させる。なお、制御手段１５は、この場合、デジタルマップデータの所定位置（所定の経度緯度）を通過し走路の輪郭と関係ない線（図５，６における走路の幅方向の線）を補助線Ｒ３として表示されてなる。制御手段１５は、この補助線Ｒ３間の走路面毎に勾配データを抽出して、この勾配の程度に対応する表示色を前記走路面毎に着色してなる走路形状Ｒを描画処理する。なお、制御手段１５は、この場合、勾配がほとんどない走路面部分を白色に着色して走路形状Ｌを描画処理し表示器２に投影表示させている。

したがって、運転者は、走路形状Ｒの表示色及びその濃淡の具合を視認することによって、走路が上り坂であるか下り坂であるか、あるいは勾配の程度を判断することができる。

かかる車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、記憶媒体に格納された三次元の座標情報からなるデジタルマップデータに基づいて走路形状Ｒを投影表示する表示器２と、車両Ａの現在位置を検出する位置検出手段１７と、位置検出手段１７により検出された車両Ａの現在位置に基づいてデジタルマップデータを読み出して車両Ａの前方側の走路形状Ｒを表示器２に投影表示させる制御手段１５と、を備える車両用ヘッドアップディスプレイ装置であって、制御手段１５は、表示器２に投影表示させる走路形状Ｒの高低差を強調して表示させるものである。

したがって、運転者は、表示器２が投影する表示像Ｌを視認することによって、勾配が強調して表示された走路形状を把握することが可能となるため、周囲の景色から走路の勾配を判断し難い場合であっても、走路が上り坂であるのか下り坂であるのかを瞬時に認識することができる。また、上述の車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車両Ａの走路形状に対して、どの部分がどの程度の勾配であるのかを運転者に瞬時に認識させることができるため、運転者にとって車両Ａの前方側の注意すべき走路形状を容易に把握することが可能なものとなる。

なお、上述した実施の形態においては、表示器２からの表示像Ｌは、フロントガラスＷに投影されるものであったが、本発明における投影部材は本実施の形態に限定されるものではなく、例えば、車両のフロントガラス面あるいは車両のダッシュボード上に配設されるコンバイナに表示器からの表示像を投影させるものであってもよい。また、上述したヘッドアップディスプレイ方式ではなく、例えば、有機ＥＬパネル，あるいは液晶パネルからなる表示手段を採用し、運転者が直接表示手段の表示を視認するものであってもよい。

また、上述した実施の形態では、線形表示部Ｂからなる指標部を表示することによって、走路が下りから上りへ変化する変化部分を示すものを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、上りから下りへ変化する頂上部分を示すこともできる。この場合、矢印等のマークからなる指標にて前記頂上部分の位置を示すこともできる。

また、上述した実施の形態の記憶媒体１３ではなく、例えば、記憶媒体として車両外に設けられるサーバーを適用し、無線通信によって前記サーバーに格納されるデジタルマップデータを適宜ダウンロードすることもできる。

本発明の実施形態である車両用ヘッドアップディスプレイ装置の表示手段の断面図。 同上実施の形態である車両用ヘッドアップディスプレイ装置の概略図。 同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置のブロック図。 同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置の処理手順を示す図。 同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置の表示画像を示す図。 同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置の表示画像を示す図。

符号の説明

２ 表示器（表示手段）
１３ 記憶媒体（地図情報記憶手段）
１５ 制御手段
１７ 位置検出手段
Ｍ 水平面表示部
Ｋ 線形表示部（指標部）

Claims (7)

1. 地図情報記憶手段に格納された三次元情報からなる地図情報に基づいて走路形状を表示する表示手段と、車両の現在位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段により検出された前記車両の現在位置に基づいて前記地図情報を読み出して前記車両の前方側の走路形状を前記表示手段に表示させる制御手段と、を備える車両用表示装置であって、
   前記制御手段は、前記表示手段に表示させる前記走路形状の高低差を強調して表示させることを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記制御手段は、高さ方向の縮尺を幅方向の縮尺より大きくしてなる走路形状を前記表示手段に表示してなることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記制御手段は、前記表示手段に表示させる前記走路形状において、前記走路形状の勾配が下りから上りへの変化部分に仮想的に設けられる同じ高さの平面に対応する水平面表示部を表示させることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
4. 前記制御手段は、前記表示手段に表示させる前記走路形状において、前記走路形状の勾配が上りから下り，あるいは下りから上りへの変化部分を示す指標部を表示させることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
5. 前記制御手段は、前記変化部分に仮想的に設けられる所定領域の格子状の線形からなる前記指標部を表示させることを特徴とする請求項４に記載の車両用表示装置。
6. 前記制御手段は、勾配に応じて設定された表示色にて前記走路形状を表示させることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
7. 前記表示手段は、前記車両のフロントガラスもしくはフロントガラスと運転者との間に設けられるコンバイナに、表示像を投影して表示するヘッドアップディスプレイからなることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
   

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