JP2009196630A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ドライバーが障害物に気付きやすいように、虚像表示を行うことができ、ドライバーに振動を気付かせずに、虚像表示を行うことができる表示装置を提供すること。
【解決手段】表示装置１は、画像を表示する光を、ウインドシールド又はコンバイナ１７にて反射させ、ドライバーの目１９に出力し、車両２前方に前記画像を虚像２１として表示する虚像表示手段５と、前記車両２の周辺に存在する障害物を認識する障害物認識手段９と、前記障害物認識手段９により認識した前記障害物の危険度を、前記障害物と前記車両２との距離、及び、前記車両２に対する前記障害物の相対速度のうちの少なくとも一方に基づき、設定する危険度設定手段１１と、前記危険度設定手段１１により設定された危険度が、所定の範囲内である場合、前記ドライバーから見て、前記障害物の近傍に前記虚像２１を表示するとともに、前記危険度に応じて前記虚像２１の表示方法を変化させる虚像制御手段３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）等を用いて、自車両にとって危険となり得る障害物（例えば、他の車両、歩行者）を分かりやすくドライバーに知らせる表示装置に関する。
従来、車両の周辺に存在する障害物に関する情報をドライバーに伝達するシステムが製品化されている。例えば、ナイトビジョンシステムでは、車両に設置した遠赤外線カメラの映像から、赤外線を放射する対象物の位置や動きを検知し、対象物が車両進路上にいるのか横断中なのかを認識する。さらにその大きさや形状からその対象物が歩行者であるかどうかを判断する。そして、車両前方の映像をディスプレイに表示して、進路上や横断しようとしている歩行者の存在をドライバーに伝える。
しかしながら、このシステムでは、インストルメンタルパネル等に設けられたモニターに表示が行われるから、ドライバーは、フロントガラスからモニターに視線を移動させる必要があり、表示が見にくいという問題がある。
そこで、画像を表示する光を、フロントガラスにて反射させ、ドライバーの目に出力し、車両前方に虚像を表示することで、ドライバーへ情報伝達する表示システムを利用することが提案されている。例えば、図８に示すように、自車両にとって危険となるような歩行者１０１がフロントガラス１７越しに見えれば、その歩行者１０１を枠で囲む表示画像１０５を虚像表示することで、危険な障害物（歩行者１０１）の位置をドライバーに理解させることができる（非特許文献１参照）。
自動車技術 ２００６ Ｖｏｌ．６０ Ｎｏ．２ Ｐ７３
しかしながら、障害物が自車両にとってどれだけ危険であるかは、障害物と自車両との距離、相対速度等に応じて多様であるのに、非特許文献１の技術では、虚像表示が一様であるため、ドライバーは、障害物の中で、特に危険度が高い障害物に早期に気付くことができないおそれがある。
また、走行中の車両振動により、フロントガラス１７は振動するから、フロントガラス１７で光を反射させることで表示する表示画像１０５も振動し、また、ドライバーが着座しているシートも振動するので、ドライバーから見ると、図９に示すように、時間Ｔ時点の表示画像１０５ａ、時間Ｔ＋１時点の表示画像１０５ｂ、時間Ｔ＋２時点の表示画像１０５ｃは、少しずつ位置がずれて見える。このように、表示された画像が振動することは、ドライバーにとって非常に煩わしいものであった。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、ドライバーが障害物に気付き易いように、虚像表示を行うことができ、ドライバーに振動を気付かせずに、虚像表示を行うことができる表示装置を提供することを目的とする。
請求項１の発明は、虚像表示手段により、車両前方に虚像を表示するが、その虚像の位置を、ドライバーから見て、障害物を囲む軌道上を移動するように制御する。そのことにより、ある時点での虚像の位置と、次の時点での虚像の位置とが異なるから、車両の振動が生じても、虚像の振動は、ドライバーには見えにくい。すなわち、本発明の表示装置は、ドライバーに振動を気付かせずに、虚像表示を行うことができる。また、本発明の表示装置は、虚像の位置を、障害物を囲む軌道上を移動させるように制御するので、危険な障害物をドライバーに分かり易く知らせることができる。
また、本発明の表示装置は、障害物の危険度を、障害物と車両との距離、及び、車両に対する障害物の相対速度のうちの少なくとも一方に基づき設定し、その危険度が所定の範囲内である場合に、その障害物を囲む軌道上を移動するように虚像を表示する。そのため、例えば、危険度が低い（危険ではない）障害物についてまで、一律に虚像を表示し、ドライバーが煩わしく感じてしまうようなことがない。
また、本発明の表示装置は、障害物の危険度に応じて虚像の表示方法を変化させるので、ドライバーは、障害物を囲む軌道上を移動するように表示される虚像の表示方法を見るだけで、その障害物の危険度を知ることができる。その結果、ドライバーは、障害物の中で、特に危険度が高い障害物に早期に気付くことができる。
請求項２から５および８から１３の発明は、障害物の危険度に応じて、虚像の色調、明度、大きさ、形状、点滅間隔時間を変化させる。このことにより、ドライバーは、障害物の近傍に表示される虚像の色調、明度、大きさ、形状、点滅間隔時間を見るだけで、その障害物の危険度を容易に知ることができる。その結果、ドライバーは、障害物の中で、特に危険度が高い障害物に早期に気付くことができる。
請求項６の発明は、障害物の危険度に応じて、軌道上を移動する虚像の速度を変化させる。このことにより、ドライバーは、障害物を囲む軌道上を移動する虚像の速度から、その障害物の危険度を容易に知ることができる。その結果、ドライバーは、障害物の中で、特に危険度が高い障害物に早期に気付くことができる。
本発明では、例えば、障害物の危険度が高い程、虚像の速度を高くし、障害物の危険度が低い程、虚像の速度を低くすることができる。
請求項７の発明は、障害物の危険度に応じて、虚像を表示する時間を変化させる。このことにより、ドライバーは、虚像を表示する時間から、その障害物の危険度を容易に知ることができる。その結果、ドライバーは、障害物の中で、特に危険度が高い障害物に早期に気付くことができる。
本発明では、例えば、障害物の危険度が高い程、虚像を表示する時間を長くし、障害物の危険度が低い程、虚像を表示する時間を短くすることができる。
表示装置１の構成を表す説明図である。 表示装置１が実行する処理を表すフローチャートである。 障害物の方向と、液晶パネルにおける表示座標との対応を表す説明図であって、（ａ）は液晶パネルの表示座標を表し、（ｂ）はフロントガラスに液晶パネルを虚像表示した状態を表し、（ｃ）は障害物の方向と液晶パネルにおける表示座標との変換テーブルを表し、（ｄ）は障害物の方向を表す。 ドライバーの視点から前方を見たときにおける、表示装置１が表示する虚像を表す説明図である。 ドライバーの視点から前方を見たときにおける、表示装置１が表示する虚像を表す説明図である。 ドライバーの視点から前方を見たときにおける、表示装置１が表示する虚像を表す説明図である。 表示装置１が実行する処理を表すフローチャートである。 ドライバーの視点から前方を見たときにおける、表示装置が表示する虚像を表す説明図である。 ドライバーの視点から前方を見たときにおける、表示装置が表示する虚像を表す説明図である。 表示装置１が実行する処理を表すフローチャートである。 表示装置１が実行する処理を表すフローチャートである。
本発明の実施形態を図１〜７、１０〜１１に基づいて説明する。
１．表示装置１の構成
図１に示すように、表示装置１は、車両２に搭載される装置であって、画像出力回路（虚像制御手段）３、液晶パネル（虚像表示手段）５、カメラ７、障害物認識回路９、危険度設定回路１１、車速センサー１３、及びスピーカ１４を備えている。車両２の車室内には、ドライバーが着座するためのシート１０００が設置されている。
画像出力回路３は、液晶パネル５に画像データを出力する。液晶パネル５は、インストルメンタルパネル１５の上部に配置され、画像出力回路３から出力された画像を表示する。液晶パネル５から出力された、画像を表示する光は、フロントガラス１７で反射してドライバーの視点１９に入る。その結果、ドライバーから見ると、車両前方に、液晶パネル５に表示される画像の虚像２１が表示される。
画像出力回路３及び液晶パネル５は、図４及び図５に示すように、ドライバーから見て、車両の周囲（特に車両の前方）に存在する障害物（図４では他の車両２３、図５では歩行者２５）の近傍、さらに詳しくは、障害物を囲む軌道２７上を、虚像２１が順次移動するように、虚像２１の表示位置を制御することができる。また、画像出力回路３及び液晶パネル５は、虚像２１の色調を、赤橙系色、緑青系色を含む様々な色に変化させることができる。
カメラ７は車両２の前方の映像（以下、「前方映像」とする）を撮影するための撮像装置である。カメラ７は、車両２の車室内であって、ドライバーの視点１９に近い位置に設置される。障害物認識回路９は、カメラ７で撮影した前方映像中に、障害物（例えば、歩行者や他の車両）が存在しているかどうかを判定し、存在する場合には、障害物方向（視点１９から見た障害物への方向）、障害物距離（車両２から障害物までの距離）、及び障害物の大きさを算出する。これらの算出は、障害物の形状、動き、及び輝度から公知の方法で行うことができる。
危険度設定回路１１は障害物認識回路９で認識された障害物の危険度を設定する回路である。その設定の方法は後述する。
車速センサー１３は、車両２の車速を検出し、その結果を危険度設定回路１１に出力する。
スピーカ１４は、車両２の車室内に設置され、危険度設定回路１１における危険度の設定結果に応じて、警告音を出力することができる。
２．表示装置１が実行する処理
表示装置１が実行する処理を図２のフローチャート及び図３〜図６の説明図に基づいて説明する。
図２に示す処理は、車両２のエンジンＯＮにより開始される。
ステップ１００では、カメラ７により車両２の前方の映像（以下、「前方映像」とする）を撮影する。
ステップ１１０では、障害物認識回路９が、前記ステップ１００で取得した前方映像の中から、障害物を抽出する。この抽出は、公知の画像認識の技術を用いることができる。例えば、特定の障害物（例えば、歩行者、車両等）の形状、大きさ等を予め記憶しておき、それと近似する要素が前方映像にあるとき、それを障害物として抽出することができる。
ステップ１２０では、前記ステップ１１０において前方映像の中から障害物を抽出できたか否かを、障害物認識回路９により判断する。抽出できた場合はステップ１３０に進み、抽出できなかった場合はステップ１００に戻る。
ステップ１３０では、抽出した障害物の方向（視点１９から見た障害物への方向）、障害物距離（車両２から障害物までの距離）、及び障害物の大きさを、障害物認識回路９により算出する。
ステップ１４０では、車速センサー１３から得られた車両２の車両速度と、障害物距離とに基づき、車両２が障害物に到達するまでに要する到達時間を、危険度設定回路１１により算出する。
ステップ１５０では、前記ステップ１４０で算出した到達時間が、予め指定した時間範囲（ここでは１０秒以下）内であるか否かを危険度設定回路１１により判断する。また、ステップ１５０では、障害物の方向が、予め指定した範囲（例えば道路上）に存在するか否かを判断する。
障害物が予め指定した範囲に存在し、且つ到達時間が１０秒以下の場合は、障害物の危険度は、虚像２１の表示又は警告音の出力が必要なレベルにあると判断して、ステップ１６０に進む。一方、障害物が予め指定した範囲に存在しないか、到達時間が１０秒を越える場合は、障害物の危険度は、虚像２１の表示及び警告音の出力は必要ないレベルにあると判断して、ステップ１００に戻る。
ステップ１６０では、前記ステップ１４０で算出した到達時間が、予め指定した時間範囲（ここでは５〜１０秒の間）内であるか否かを危険度設定回路１１により判断する。この範囲内である場合は、ステップ１７０に進む。一方、上記範囲外である場合（すなわち、到達時間が５秒未満である場合）は、ステップ２５０に進む。
ステップ１７０では、危険度設定回路１１により、虚像２１の軌道２７における半径Ｒを、式１に基づいて決定する。
（式１） Ｒ＝Ｋ×（Ｓ／Ｄ）
ここで、Ｋは定数（単位はドット／ｍ）であり、Ｓは障害物の大きさ（単位はドット／ｍ）であり、Ｄは障害物距離（単位はｍ）である。
すなわち、表示装置１は、障害物距離Ｄと、障害物の大きさＳを算出することができ、軌道２７の半径Ｒを、障害物距離Ｄが小さいほど大きく、また、障害物の大きさＳが大きいほど大きく設定する。
ステップ１８０では、障害物が人と、他の車両と、それ以外の障害物のうちのいずれであるかを障害物認識回路９により識別する。この識別は、公知の画像認識の技術を用いることができる。例えば、人と、車両と、それ以外の障害物のそれぞれについて、形状、大きさ等を予め記憶しておき、その形状、大きさと、障害物の形状、大きさとを対比することにより、障害物が人、他の車両、それ以外の障害物のうちのいずれであるかを識別することができる。障害物が人である場合はステップ１９０に進み、障害物が他の車両である場合はステップ２００に進み、それ以外の障害物である場合はステップ２０５に進む。
ステップ１９０では、画像出力回路３により、軌道２７の形状を縦長楕円に決定する。
ステップ２００では、画像出力回路３により、軌道２７の形状を横長楕円に決定する。
ステップ２０５では、画像出力回路３により、軌道２７の形状を円（真円）に決定する。
ステップ２１０では、前記ステップ１４０で算出した到達時間が、ｔ１秒より短いか否かを危険度設定回路１１により判断する。ここで、ｔ１は、５よりも大きく、１０よりも小さい値である。なお、このステップ２１０では、前提として、到達時間は５〜１０秒の範囲内（前記ステップ１６０にてＹＥＳと判断されている）から、到達時間がｔ１秒より短い場合、到達時間は５〜ｔ１秒の範囲内にあることになる。逆に、到達時間がｔ１秒より長い場合、到達時間はｔ１〜１０秒の範囲内にあることになる。到達時間がｔ１秒より短い場合は、ステップ２２０に進む。一方、到達時間がｔ１秒より長い場合は、ステップ２３０に進む。
ステップ２２０では、障害物の危険度は、比較的高いと判断して、画像出力回路３により、軌道２７上に表示される虚像２１の色を赤橙系色に決定する。
ステップ２３０では、障害物の危険度は、到達時間が５〜ｔ１秒の場合よりも低いと判断して、画像出力回路３により、軌道２７上に表示される虚像２１の色を緑青系色に決定する。
ステップ２４０では、画像出力回路３により、画像データを虚像表示手段（液晶パネル）５に出力する。
この画像データに基づいて表示される虚像は、図４及び図５に示すように、ドライバーから見て、障害物（図４では他の車両２３、図５では歩行者２５）を囲む軌道２７上を、円形の虚像２１が順次移動するというものである。ここで、画像データにおける軌道２７の位置、半径Ｒ、形状（縦長楕円／横長楕円／円）は、次のようにして決定される。
前記ステップ１３０では、上述したとおり、障害物認識回路９により、障害物の方向が算出される。算出された障害物３３の方向は、図３（ｄ）に示すように、Ｘ方向（水平方向）における方向と、Ｙ方向（鉛直方向）における方向との組み合わせとして表される。表示装置１の図示しない記憶部には、図３（ｃ）に示すように、障害物認識回路９が算出した障害物３３の方向と、液晶パネル５における表示座標との換算テーブルが記憶されている。図３（ａ）に示すように、液晶パネル５のうち、上記換算テーブルにより換算された表示座標に表示３１を表すと、その表示３１により生じる虚像２１（図３（ｂ））の位置は、図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示すように、ドライバーから見て、障害物３３と同じ位置となる。
画像出力回路３は、障害物認識回路９により算出した障害物の方向と、上述した換算テーブルとを用いて、液晶パネル５において、障害物３３に対応する表示座標を算出し、この表示座標を、軌道２７の中心とする。そして、軌道２７の半径は、前記ステップ１７０で算出した半径Ｒを用いて設定する。すなわち、軌道２７が楕円である場合、軌道２７の長軸方向の半径は、半径Ｒをそのまま使用し、短軸方向の半径は、半径Ｒに予め決めた係数（例えば０．８）を乗じた値とする。また、軌道２７が円である場合、軌道２７の半径は、半径Ｒをそのまま使用する。
さらに、軌道２７の形状（縦長楕円／横長楕円／円）は、前記ステップ１９０、ステップ２００又はステップ２０５で設定したものとする。
また、虚像２１の表示方法は、車両２が障害物に到達するまでに要する到達時間の長さ（障害物の危険度）に応じて変化する。すなわち、到達時間がｔ１〜１０秒の場合は、危険度が比較的低いと判断され、虚像２１が、緑青系色で表示される。また、到達時間が５〜ｔ１秒の場合は、ｔ１〜１０秒の場合よりも危険度が高いと判断され、虚像２１の色が赤橙系色となる。
一方、前記ステップ１６０にて、到達時間が５秒未満と判断された場合は、ステップ２５０に進み、スピーカ１４から警告音を出力する。
なお、上記処理では、車両２が障害物に到達するまでに要する到達時間の長さ（障害物の危険度）に応じて虚像２１の色調を変えたが、危険度に応じて虚像２１の明度を変えても良い。例えば、前記ステップ２２０では、虚像２１の明度を高くし、前記ステップ２３０では、虚像２１の明度を、ステップ２２０の場合よりも低くすることができる。
また、車両２の車速が所定の基準値以上であるか、車両２が障害物に到達する予測時間が所定の基準値以下である場合は、虚像２１を半透明とし、それ以外の場合は不透明とすることができる。
３．表示装置１が実行する処理の変形例
（変形例その１）
表示装置１が実行する処理は、以下に示すものであってもよい。この処理を図７のフローチャート及び図３〜図６の説明図に基づいて説明する。なお、以下の処理では、特に説明のない場合、上述した処理と同様である。
図７に示す処理は、車両２のエンジンＯＮにより開始される。
ステップ３００では、カメラ７により車両２の前方の映像（以下、「前方映像」とする）を撮影する。
ステップ３１０では、障害物認識回路９が、前記ステップ３００で取得した前方映像の中から、障害物を抽出する。この抽出は、公知の画像認識の技術を用いることができる。例えば、特定の障害物（例えば、歩行者、車両等）の形状、大きさ等を予め記憶しておき、それと近似する要素が前方映像にあるとき、それを障害物として抽出することができる。
ステップ３２０では、前記ステップ３１０において前方映像の中から障害物を抽出できたか否かを、障害物認識回路９により判断する。抽出できた場合はステップ３３０に進み、抽出できなかった場合はステップ３００に戻る。
ステップ３３０では、抽出した障害物の方向（視点１９から見た障害物への方向）、障害物距離（車両２から障害物までの距離）、及び障害物の大きさを、障害物認識回路９により算出する。
ステップ３４０では、車速センサー１３から得られた車両２の車両速度と、障害物距離とに基づき、車両２が障害物に到達するまでに要する到達時間を、危険度設定回路１１により算出する。
ステップ３５０では、前記ステップ３４０で算出した到達時間が、予め指定した時間範囲（ここでは１０秒以下）内であるか否かを危険度設定回路１１により判断する。また、ステップ３５０では、障害物の方向が、予め指定した範囲（例えば道路上）に存在するか否かを判断する。
障害物が予め指定した範囲に存在し、且つ到達時間が１０秒以下の場合は、障害物の危険度は、虚像２１の表示又は警告音の出力が必要なレベルにあると判断して、ステップ３６０に進む。一方、障害物が予め指定した範囲に存在しないか、到達時間が１０秒を越える場合は、障害物の危険度は、虚像２１の表示及び警告音の出力は必要ないレベルにあると判断して、ステップ３００に戻る。
ステップ３６０では、前記ステップ３４０で算出した到達時間が、予め指定した時間範囲（ここでは５〜１０秒の間）内であるか否かを危険度設定回路１１により判断する。この範囲内である場合は、ステップ３７０に進む。一方、上記範囲外である場合（すなわち、到達時間が５秒未満である場合）は、ステップ４５０に進む。
ステップ３７０では、危険度設定回路１１により、虚像２１の軌道２７における半径Ｒを、式１に基づいて決定する。
（式１） Ｒ＝Ｋ×（Ｓ／Ｄ）
ここで、Ｋは定数（単位はドット／ｍ）であり、Ｓは障害物の大きさ（単位はドット／ｍ）であり、Ｄは障害物距離（単位はｍ）である。
ステップ３８０では、障害物が人と、他の車両と、それ以外の障害物のうちのいずれであるかを障害物認識回路９により識別する。この識別は、公知の画像認識の技術を用いることができる。例えば、人と、車両と、それ以外の障害物のそれぞれについて、形状、大きさ等を予め記憶しておき、その形状、大きさと、障害物の形状、大きさとを対比することにより、障害物が人、他の車両、それ以外の障害物のうちのいずれであるかを識別することができる。障害物が人である場合はステップ３９０に進み、障害物が他の車両である場合はステップ４００に進み、それ以外の障害物である場合はステップ４０５に進む。
ステップ３９０では、画像出力回路３により、軌道２７の形状を縦長楕円に決定する。
ステップ４００では、画像出力回路３により、軌道２７の形状を横長楕円に決定する。
ステップ４０５では、画像出力回路３により、軌道２７の形状を円（真円）に決定する。
ステップ４１０では、前記ステップ３４０で算出した到達時間が、ｔ１秒より短いか否かを危険度設定回路１１により判断する。ここで、ｔ１は、５よりも大きく、１０よりも小さい値である。なお、このステップ４１０では、前提として、到達時間は５〜１０秒の範囲内（前記ステップ３６０にてＹＥＳと判断されている）から、到達時間がｔ１秒より短い場合、到達時間は５〜ｔ１秒の範囲内にあることになる。逆に、到達時間がｔ１秒より長い場合、到達時間はｔ１〜１０秒の範囲内にあることになる。到達時間がｔ１秒より短い場合は、ステップ４２０に進む。一方、到達時間がｔ１秒より長い場合は、ステップ４３０に進む。
ステップ４２０では、画像出力回路３により、軌道２７を回転する虚像２１の回転速度を、速く（ここでは、１秒間に２回転を超える回転速度）設定する。
ステップ４３０では、画像出力回路３により、軌道２７を回転する虚像２１の回転速度を、通常の回転速度（ここでは、１秒間に２回転）に設定する。
ステップ４４０では、画像出力回路３により、画像データを液晶パネル５に出力する。
この画像データに基づいて表示される虚像は、図４及び図５に示すように、ドライバーから見て、障害物（図４では他の車両２３、図５では歩行者２５）を囲む軌道２７上を、円形の虚像２１が順次移動するというものである。
虚像２１の表示方法は、車両２が障害物に到達するまでに要する到達時間の長さ（障害物の危険度）に応じて変化する。すなわち、到達時間がｔ１〜１０秒の場合は、危険度が比較的低いと判断され、虚像２１が、軌道２７を遅い速度で回転するように表示される。また、到達時間が５〜ｔ１秒の場合は、ｔ１〜１０秒の場合よりも危険度が高いと判断され、虚像２１の回転速度が速くなる。
なお、ここでは、車両２が障害物に到達するまでに要する到達時間の長さ（危険度）に応じて、軌道２７を回転する虚像２１の回転速度を変えたが、危険度に応じて、虚像２１を表示する時間を変えても良い。例えば、前記ステップ４２０では、虚像２１を表示する時間を長く設定し、前記ステップ４３０では、虚像２１を表示する時間を短く設定することができる。
また、ここでは、軌道２７を回転する虚像２１の通常の回転速度を、１秒間に２回転としたが、これ以上（１秒間に2回転以上）、またはこれ以下（１秒間に2回転未満）でもよい。
（変形例その２）
表示装置１が実行する処理は、以下に示すものであってもよい。この処理を図１０のフローチャート及び図３〜図６の説明図に基づいて説明する。なお、以下の処理では、特に説明のない場合、上述した処理と同様である。
図１０に示す処理は、車両２のエンジンＯＮにより開始される。
ステップ５００では、カメラ７により車両２の前方の映像（以下、「前方映像」とする）を撮影する。
ステップ５１０では、障害物認識回路９が、前記ステップ５００で取得した前方映像の中から、障害物を抽出する。この抽出は、公知の画像認識の技術を用いることができる。例えば、特定の障害物（例えば、歩行者、車両等）の形状、大きさ等を予め記憶しておき、それと近似する要素が前方映像にあるとき、それを障害物として抽出することができる。
ステップ５２０では、前記ステップ５１０において前方映像の中から障害物を抽出できたか否かを、障害物認識回路９により判断する。抽出できた場合はステップ５３０に進み、抽出できなかった場合はステップ５００に戻る。
ステップ５３０では、抽出した障害物の方向（視点１９から見た障害物への方向）、障害物距離（車両２から障害物までの距離）、及び障害物の大きさを、障害物認識回路９により算出する。
ステップ５４０では、車速センサー１３から得られた車両２の車両速度と、障害物距離とに基づき、車両２が障害物に到達するまでに要する到達時間を、危険度設定回路１１により算出する。
ステップ５５０では、前記ステップ５４０で算出した到達時間が、予め指定した時間範囲（ここでは１０秒以下）内であるか否かを危険度設定回路１１により判断する。また、ステップ５５０では、障害物の方向が、予め指定した範囲（例えば道路上）に存在するか否かを判断する。
障害物が予め指定した範囲に存在し、且つ到達時間が１０秒以下の場合は、障害物の危険度は、虚像２１の表示又は警告音の出力が必要なレベルにあると判断して、ステップ５６０に進む。一方、障害物が予め指定した範囲に存在しないか、到達時間が１０秒を越える場合は、障害物の危険度は、虚像２１の表示及び警告音の出力は必要ないレベルにあると判断して、ステップ５００に戻る。
ステップ５６０では、前記ステップ５４０で算出した到達時間が、予め指定した時間範囲（ここでは５〜１０秒の間）内であるか否かを危険度設定回路１１により判断する。この範囲内である場合は、ステップ５７０に進む。一方、上記範囲外である場合（すなわち、到達時間が５秒未満である場合）は、ステップ６５０に進む。
ステップ５７０では、危険度設定回路１１により、虚像２１の軌道２７における半径Ｒを、式１に基づいて決定する。
（式１） Ｒ＝Ｋ×（Ｓ／Ｄ）
ここで、Ｋは定数（単位はドット／ｍ）であり、Ｓは障害物の大きさ（単位はドット／ｍ）であり、Ｄは障害物距離（単位はｍ）である。
ステップ５８０では、障害物が人と、他の車両と、それ以外の障害物のうちのいずれであるかを障害物認識回路９により識別する。この識別は、公知の画像認識の技術を用いることができる。例えば、人と、車両と、それ以外の障害物のそれぞれについて、形状、大きさ等を予め記憶しておき、その形状、大きさと、障害物の形状、大きさとを対比することにより、障害物が人、他の車両、それ以外の障害物のうちのいずれであるかを識別することができる。障害物が人である場合はステップ５９０に進み、一方、障害物が他の車両である場合はステップ６００に進み、それ以外の障害物である場合はステップ６０５に進む。
ステップ５９０では、画像出力回路３により、軌道２７の形状を縦長楕円に決定する。
ステップ６００では、画像出力回路３により、軌道２７の形状を横長楕円に決定する。
ステップ６０５では、画像出力回路３により、軌道２７の形状を円（真円）に決定する。
ステップ６１０では、前記ステップ５４０で算出した到達時間が、ｔ１秒より短いか否かを危険度設定回路１１により判断する。ここで、ｔ１は、５よりも大きく、１０よりも小さい値である。なお、このステップ６１０では、前提として、到達時間は５〜１０秒の範囲内（前記ステップ５６０にてＹＥＳと判断されている）から、到達時間がｔ１秒より短い場合、到達時間は５〜ｔ１秒の範囲内にあることになる。逆に、到達時間がｔ１秒より長い場合、到達時間はｔ１〜１０秒の範囲内にあることになる。到達時間がｔ１秒より短い場合は、ステップ６２０に進む。一方、到達時間がｔ１秒より長い場合は、ステップ６３０に進む。
ステップ６２０では、画像出力回路３により、軌道２７を回転する虚像２１の画像データを、大きく（ここでは、基本画像データの１．１倍〜２．０倍）設定する。
ステップ６３０では、画像出力回路３により、軌道２７を回転する虚像２１の画像データを、通常の大きさ（ここでは、基本画像データの大きさ）に設定する。
ステップ６４０では、画像出力回路３により、画像データを液晶パネル５に出力する。
この画像データに基づいて表示される虚像は、図４及び図５に示すように、ドライバーから見て、障害物（図４では他の車両２３、図５では歩行者２５）を囲む軌道２７上を、円形の虚像２１が順次移動するというものである。
虚像２１の表示方法は、車両２が障害物に到達するまでに要する到達時間の長さ（障害物の危険度）に応じて変化する。すなわち、到達時間がｔ１〜１０秒の場合は、危険度が比較的低いと判断され、虚像２１が、通常の大きさで表示される。また、到達時間が５〜ｔ１秒の場合は、ｔ１〜１０秒の場合よりも危険度が高いと判断され、虚像２１の大きさが大きくなる。
なお、前記ステップ６２０で設定する虚像２１の大きさは基本画像データの１．１倍〜２．０倍には限定されず、車両２の車速や障害物までの到達時間などにより変更してもよい。
また、ここでは、車両２が障害物に到達するまでに要する到達時間の長さ（危険度）に応じて、軌道２７を回転する虚像２１の大きさを変えたが、危険度に応じて、虚像２１の形状を変えても良い。例えば、前記ステップ６２０で表示する虚像２１の形状を、前記ステップ６３０で表示する形状から変形したものとすることができる。例えば、前記ステップ６２０では虚像２１の形状を感嘆符（！）、星型、菱形、四角、三角等にし、前記ステップ６３０では虚像２１の形状を丸形にすることができる。また、前記ステップ６２０で表示する虚像２１の形状と、前記ステップ６３０で表示する虚像２１の形状との変化の度合いを、危険度が高いほど大きくするようにしてもよい。
（変形例その３）
表示装置１が実行する処理は、以下に示すものであってもよい。この処理を図１１のフローチャート及び図３〜図６の説明図に基づいて説明する。なお、以下の処理では、特に説明のない場合、上述した処理と同様である。
図１１に示す処理は、車両２のエンジンＯＮにより開始される。
ステップ７００では、カメラ７により車両２の前方の映像（以下、「前方映像」とする）を撮影する。
ステップ７１０では、障害物認識回路９が、前記ステップ７００で取得した前方映像の中から、障害物を抽出する。この抽出は、公知の画像認識の技術を用いることができる。例えば、特定の障害物（例えば、歩行者、車両等）の形状、大きさ等を予め記憶しておき、それと近似する要素が前方映像にあるとき、それを障害物として抽出することができる。
ステップ７２０では、前記ステップ７１０において前方映像の中から障害物を抽出できたか否かを、障害物認識回路９により判断する。抽出できた場合はステップ７３０に進み、抽出できなかった場合はステップ７００に戻る。
ステップ７３０では、抽出した障害物の方向（視点１９から見た障害物への方向）、障害物距離（車両２から障害物までの距離）、及び障害物の大きさを、障害物認識回路９により算出する。
ステップ７４０では、車速センサー１３から得られた車両２の車両速度と、障害物距離とに基づき、車両２が障害物に到達するまでに要する到達時間を、危険度設定回路１１により算出する。
ステップ７５０では、前記ステップ７４０で算出した到達時間が、予め指定した時間範囲（ここでは１０秒以下）内であるか否かを危険度設定回路１１により判断する。また、ステップ７５０では、障害物の方向が、予め指定した範囲（例えば道路上）に存在するか否かを判断する。
障害物が予め指定した範囲に存在し、且つ到達時間が１０秒以下の場合は、障害物の危険度は、虚像２１の表示又は警告音の出力が必要なレベルにあると判断して、ステップ７６０に進む。一方、障害物が予め指定した範囲に存在しないか、到達時間が１０秒を越える場合は、障害物の危険度は、虚像２１の表示及び警告音の出力は必要ないレベルにあると判断して、ステップ７００に戻る。
ステップ７６０では、前記ステップ７４０で算出した到達時間が、予め指定した時間範囲（ここでは５〜１０秒の間）内であるか否かを危険度設定回路１１により判断する。この範囲内である場合は、ステップ７７０に進む。一方、上記範囲外である場合（すなわち、到達時間が５秒未満である場合）は、ステップ８５０に進む。
ステップ７７０では、危険度設定回路１１により、虚像２１の軌道２７における半径Ｒを、式１に基づいて決定する。
（式１） Ｒ＝Ｋ×（Ｓ／Ｄ）
ここで、Ｋは定数（単位はドット／ｍ）であり、Ｓは障害物の大きさ（単位はドット／ｍ）であり、Ｄは障害物距離（単位はｍ）である。
ステップ７８０では、障害物が人と、他の車両と、それ以外の障害物のうちのいずれであるかを障害物認識回路９により識別する。この識別は、公知の画像認識の技術を用いることができる。例えば、人と、車両と、それ以外の障害物のそれぞれについて、形状、大きさ等を予め記憶しておき、その形状、大きさと、障害物の形状、大きさとを対比することにより、障害物が人、他の車両、それ以外の障害物のうちのいずれであるかを識別することができる。障害物が人である場合はステップ７９０に進み、障害物が他の車両である場合はステップ８００に進み、それ以外の障害物である場合はステップ８０５に進む。
ステップ７９０では、画像出力回路３により、軌道２７の形状を縦長楕円に決定する。
ステップ８００では、画像出力回路３により、軌道２７の形状を横長楕円に決定する。
ステップ８０５では、画像出力回路３により、軌道２７の形状を円（真円）に決定する。
ステップ８１０では、前記ステップ７４０で算出した到達時間が、ｔ１秒より短いか否かを危険度設定回路１１により判断する。ここで、ｔ１は、５よりも大きく、１０よりも小さい値である。なお、このステップ８１０では、前提として、到達時間は５〜１０秒の範囲内（前記ステップ７６０にてＹＥＳと判断されている）から、到達時間がｔ１秒より短い場合、到達時間は５〜ｔ１秒の範囲内にあることになる。逆に、到達時間がｔ１秒より長い場合、到達時間はｔ１〜１０秒の範囲内にあることになる。到達時間がｔ１秒より短い場合は、ステップ８２０に進む。一方、到達時間がｔ１秒より長い場合は、ステップ８３０に進む。
ステップ８２０では、画像出力回路３により、軌道２７を回転する虚像２１の画像データの点滅間隔時間を短く（ここでは、点滅間隔時間を０．１秒〜０．５秒）設定する。
ステップ８３０では、画像出力回路３により、軌道２７を回転する虚像２１の画像データの点滅間隔時間を、通常の間隔（ここでは、点滅間隔時間を１秒）に設定する。
ステップ８４０では、画像出力回路３により、画像データを液晶パネル５に出力する。
この画像データに基づいて表示される虚像は、図４及び図５に示すように、ドライバーから見て、障害物（図４では他の車両２３、図５では歩行者２５）を囲む軌道２７上を、円形の虚像２１が順次移動するというものである。また、虚像２１は、点滅表示される。
虚像２１の表示方法は、車両２が障害物に到達するまでに要する到達時間の長さ（障害物の危険度）に応じて変化する。すなわち、到達時間がｔ１〜１０秒の場合は、危険度が比較的低いと判断され、虚像２１が、通常の点滅間隔時間で表示される。また、到達時間が５〜ｔ１秒の場合は、ｔ１〜１０秒の場合よりも危険度が高いと判断され、虚像２１の点滅間隔時間が短くなる。
なお、前記ステップ８２０で設定する点滅間隔時間は０．１秒〜０．５秒に限定されず、車両２の車速や障害物までの到達時間などにより変更してもよい。
また、前記ステップ８３０で設定する点滅間隔時間は１秒には限定されない。また、常時表示される（点滅しない）ようにしてもよい。
４．表示装置１が奏する効果
表示装置１は以下の効果を奏する。
(i)表示装置１は、車両２が障害物に至るまでの到達時間がどの範囲にあるか（５秒未満、５〜ｔ１秒、ｔ１〜１０秒、１０秒を超える範囲）に基づき、障害物の危険度を設定し、危険度に応じて虚像２１の表示方法を変化させる。すなわち、
（ａ）到達時間が５〜ｔ１秒の範囲にあれば、虚像２１の色を赤橙系にし、到達時間がｔ１〜１０秒の範囲にあれば、虚像２１の色を緑青系にする。
（ｂ）到達時間が５〜ｔ１秒の範囲にあれば、虚像２１の明度を高くし、到達時間がｔ１〜１０秒の範囲にあれば、虚像２１の明度を低くする。
（ｃ）到達時間が５〜ｔ１秒の範囲にあれば、軌道２７を回転する虚像２１の回転速度を速くし、到達時間がｔ１〜１０秒の範囲にあれば、軌道２７を回転する虚像２１の回転速度を遅くする。
（ｄ）到達時間が５〜ｔ１秒の範囲にあれば、虚像２１を表示する時間を長くし、到達時間がｔ１〜１０秒の範囲にあれば、虚像２１を表示する時間を短くする。
というように、虚像２１の表示方法を変化させる。
（ｅ）到達時間が５〜ｔ１秒の範囲にあれば、軌道２７を回転する虚像２１を大きくし、到達時間がｔ１〜１０秒の範囲にあれば、虚像２１を通常の大きさとする。
（ｆ）到達時間が５〜ｔ１秒の範囲にあれば、軌道２７を回転する虚像２１の形状を変形し、到達時間がｔ１〜１０秒の範囲にあれば、虚像２１の形状を通常の形状とする。
（ｇ）到達時間が５〜ｔ１秒の範囲にあれば、軌道２７を回転する虚像２１の点滅間隔時間を短くし、到達時間がｔ１〜１０秒の範囲にあれば、虚像２１の点滅間隔時間を長くする。
このことにより、ドライバーは、虚像２１の表示方法を見るだけで、その障害物の危険度を知ることができる。その結果、ドライバーは、障害物の中で、特に危険度が高い障害物に早期に気付くことができる。
(ii) 表示装置１が表示する虚像２１は、図４及び図５に示すように、障害物を囲む軌道２７の一部のみを占める虚像２１が、軌道２７上を順次移動するというものである。虚像２１は、軌道２７上を常に移動しているので、ある時点での虚像２１の位置と、次の時点での虚像２１の位置とが常に異なり、車両２の振動が生じても、虚像２１の振動は、ドライバーには見えにくい。例えば、虚像２１が、時刻ｔ１１にて図４、図５に示す位置にあり、その後、虚像２１が軌道２７を一周し、時刻ｔ１２にて図４、図５に示す位置に戻ってきたとする。時刻ｔ１１と時刻ｔ１２との間おいて、虚像２１は、他の位置にあったのであるから、車両２の振動によって、時刻ｔ１２における虚像２１の位置が、時刻ｔ１における位置とはずれていたとしても、ドライバーは気付き難い。すなわち、表示装置１は、ドライバーに振動を気付かせずに、虚像表示を行うことができる。
この効果は、図８に示すように、障害物（歩行者１０１）を枠で囲む表示画像１０５を虚像表示するものと対比すると、明確になる。すなわち、走行中の車両振動により、フロントガラス１７は振動するから、フロントガラス１７で光を反射させることで表示する表示画像１０５も振動し、ドライバーから見ると、図９に示すように、時間Ｔ時点の表示画像１０５ａ、時間Ｔ＋１時点の表示画像１０５ｂ、時間Ｔ＋２時点の表示画像１０５ｃは、少しずつ位置がずれて見える。このように、表示された画像が振動することは、ドライバーにとって非常に煩わしいものであったが、本発明の表示装置１は、この問題を解決することができる。
(iii)表示装置１は、虚像として、障害物（他の車両２３、歩行者２５）の周囲を周る虚像２１を表示するので、危険な障害物をドライバーに分かり易く知らせることができる。
(iv) 表示装置１は軌道２７の半径を、障害物が小さいほど小さく設定し、また、車両２と障害物との距離が大きいほど小さく設定する。これによって、虚像表示を、より自然に見えるものとすることができる。
(v) 表示装置１は、障害物が人である場合と、他の車両の場合と、それ以外の障害物である場合とで、軌道２７の形状を異ならせる。すなわち、障害物が他の車両２３である場合、図５に示すように、軌道２７の形状は、横長である他の車両２３の形状に合わせて、横長楕円であり、障害物が歩行者２５である場合、軌道２７の形状は、形状が縦長である歩行者２５の形状に合わせて、縦長楕円であり、障害物がそれ以外のものである場合、軌道２７の形状は円となる。このことにより、障害物が他の車両２３であるのか歩行者２５であるのかそれ以外の障害物であるのかをドライバーが直接識別し難い場合にも、軌道２７の形状によって、障害物が他の車両２３であるのか歩行者２５であるのかそれ以外のものであるのかを瞬時に区別することができる。
(vi)表示装置１は、到達時間に基づいて障害物の危険度を設定し、その危険度が所定の範囲内である（到達時間が５〜１０秒の範囲内にある）場合のみ、障害物の周囲を移動する虚像を表示する。そのため、危険度が低い障害物についてまで一律に虚像を表示し、ドライバーが煩わしく感じてしまうようなことがない。
(vii)表示装置１は、到達時間が非常に短い（５秒未満）場合は、危険が迫っており、ドライバーが虚像表示を見る時間が十分ないため、障害物の周囲を移動する虚像を表示せず、警告音の出力のみを行う（図２におけるステップ１６０、２５０、図７におけるステップ３６０、４５０、図１０におけるステップ５６０、６５０、図１１におけるステップ７６０、８５０）。そのことにより、障害物に対する危険を一層的確にドライバーへ伝えることができる。
尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、障害物の危険度は、到達時間ではなく、車両２と障害物との距離に基づいて設定してもよい。例えば、この距離が１０〜２０ｍのときは、虚像２１の色を赤橙系色とし、２０〜３０ｍのときは緑青系色とすることができる。また、障害物の危険度は、車両２と障害物との距離と、車両２から見た障害物の移動方向（遠ざかっているか近づいているか）との組み合わせで設定してもよい。例えば、距離が１０〜２０ｍであり、且つ障害物が近づいているときは、虚像２１の色を赤橙系色とし、それ以外の場合は緑青系色とすることができる。
車両２の車速は、車速センサー１３から得るのではなく、例えばエンジンＥＣＵや他の装置から車速データを受信するようにしても良い。
また、障害物の危険度を設定する際、その時点で認識している障害物の動きから将来における障害物の位置を推定して危険度を設定してもよい。
また、前記実施の形態では、車両２に搭載したセンシング機器（カメラ７）によって車両２の前方にある障害物を認識しているが、インフラ協調や車々通信を用いた方法によって車両２の外部から障害物の位置情報を取得し、その位置情報に基づいて虚像の表示を行ってもよい。
また、前記実施の形態では、障害物の抽出、識別にはカメラ７を用いているが、例えば、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、ステレオカメラ、これら複数のセンサーの組み合わせを用いてもよい。
また、図２におけるステップ１５０、１６０、２１０、図７における３５０、３６０、４１０、図１０における５５０、５６０、６１０、図１１における７５０、７６０、８１０にて、到達時間に関する判断に用いる時間（１０秒、５秒、ｔ１秒）は、一律に定めるのではなく、車両２の車速から停止に要する時間を算出し、その停止に要する時間に応じて定めてもよいし、ドライバーから見えない遠い距離（例えば２００ｍ）を走行するために要する時間としても良い。
また、図６に示すように、軌道２７は、障害物の種類によらず、障害物（図６では歩行者２５）を中心とする真円であってもよい。この場合、軌道２７の形状を障害物の種類により変える必要がないので、表示装置１が実行する処理を簡便にすることができる。真円の半径は、半径Ｒをそのまま用いればよい。
１・・・表示装置、２・・・車両、３・・・画像出力回路、５・・・液晶パネル、
７・・・カメラ、９・・・障害物認識回路、１１・・・危険度設定回路、
１３・・・車速センサー、１４・・・スピーカ、１５・・・インストルメンタルパネル、１７・・・フロントガラス、１９・・・視点、２１・・・虚像、２３・・・車両、
２５・・・歩行者、２７・・・軌道、３１・・・表示、３３・・・障害物、
１０１・・・歩行者、１０５・・・虚像、
１０５、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ・・・表示画像、１０００・・・シート

Claims (13)

  1. 画像を表示する光を、ウインドシールド又はコンバイナにて反射させ、ドライバーの目に出力し、車両前方に前記画像を虚像として表示する虚像表示手段と、
    前記車両の周辺に存在する障害物を認識する障害物認識手段と、
    前記障害物認識手段により認識した前記障害物の危険度を、前記障害物と前記車両との距離、及び、前記車両に対する前記障害物の相対速度のうちの少なくとも一方に基づき、設定する危険度設定手段と、
    前記危険度設定手段により設定された危険度が、所定の範囲内である場合、前記ドライバーから見て、前記虚像が前記障害物を囲む軌道上を移動するように、前記虚像を表示するとともに、前記危険度に応じて前記虚像の表示方法を変化させる虚像制御手段と、
    を備えることを特徴とする表示装置。
  2. 前記虚像制御手段は、前記危険度に応じて、前記虚像の色調を変化させることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
  3. 前記虚像制御手段は、前記危険度が高いほど、前記色調を赤橙系色に近づけ、前記危険度が低いほど、前記色調を緑青系色に近づけることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
  4. 前記虚像制御手段は、前記危険度に応じて、前記虚像の明度を変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。
  5. 前記虚像制御手段は、前記危険度が高いほど、前記明度を高くし、前記危険度が低いほど、前記明度を低くすることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
  6. 前記虚像制御手段は、前記危険度に応じて、前記軌道上を移動する前記虚像の速度を変化させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の表示装置。
  7. 前記虚像制御手段は、前記危険度に応じて、前記虚像を表示する時間を変化させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置。
  8. 前記虚像制御手段は、前記危険度に応じて、前記虚像の大きさを変化させることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の表示装置。
  9. 前記虚像制御手段は、前記危険度が高いほど、前記虚像の大きさを大きくすることを特徴とする請求項８記載の表示装置。
  10. 前記虚像制御手段は、前記危険度に応じて、前記虚像の形を変化させることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の表示装置。
  11. 前記虚像制御手段は、前記危険度が高いほど、前記虚像の形を、所定の基本形から大きく変化させることを特徴とする請求項１０記載の表示装置。
  12. 前記虚像制御手段は、前記虚像を点滅表示し、前記危険度に応じて、前記点滅の間隔時間を変化させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の表示装置。
  13. 前記虚像制御手段は、前記危険度が高いほど、前記点滅の間隔時間を短くすることを特徴とする請求項１２記載の表示装置。
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