JP2009248812A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の目のちらつきや実景に対する注意力の低下を極力抑えた状態で運転者の視野内に運転支援情報を表示することができる運転支援装置を提供する。
【解決手段】運転者Ｄの視線Ｌが基準視線ＳＬを中心とした基準の有効視野Ａ内にある場合には、運転支援情報の画像Ｐの表示位置が基準視線ＳＬの延長線上の定常位置に保持される。一方、運転者Ｄの視線Ｌが有効視野Ａ外へ移動した際には、視線移動後の新たな有効視野Ｂ内のうち、基準視線ＳＬの延長線上の定常位置に近い側の端部の変更位置に運転支援情報の画像Ｐの表示位置が変更される。このため、運転者Ｄの目のちらつきが低減され、運転者Ｄの実景に対する注意力の低下も極力抑えられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の運転者の視野内に運転支援情報を表示して車両の運転を支援する運転支援装置に関するものである。

近年、車両の運転を支援するための各種の運転支援情報を運転者の視野内に表示する装置が種々提案されている。例えば特許文献１には、車両の進行方向に障害物が検出された場合、その障害物の警報マークをヘッドアップディスプレイによって障害物の位置方向と運転者の視線方向の観測エリアの中心との間に表示するようにした装置が記載されている。

また、特許文献２には、ヘッドアップディスプレイによる情報の表示位置をフロントガラス上における運転者の視線方向の軸上ないしその近傍位置に設定するようにした装置が記載されている。
特開平６−２３０１３２号公報 特開２００２−１９４９１号公報

ところで、特許文献１や特許文献２に記載された装置においては、運転者の視線移動に応じて警報マークなどの運転支援情報の表示位置が絶えず移動するため、運転者は目がちらついて煩わしさや鬱陶しさを感じる虞がある。また、表示される運転支援情報が運転者の視線方向の実景と重なって実景に対する運転者の注意力が低下する虞もある。

そこで、本発明は、運転者の目のちらつきや実景に対する注意力の低下を極力抑えた状態で運転者の視野内に運転支援情報を表示することができる運転支援装置を提供することを課題とする。

本発明に係る運転支援装置は、車両の運転者の視野内に運転支援情報を表示して車両の運転を支援する運転支援装置であって、運転者の視線が有効視野内で移動した際には、運転支援情報の表示位置を視線移動前の表示位置に保持することを特徴とする。

本発明に係る運転支援装置では、運転者の視線が有効視野内（顔は動かさずに視線移動だけで見える範囲）で移動した際、運転支援情報の表示位置が視線移動前の表示位置に保持される。このため、運転者の視線移動が有効視野内にある限り、運転者の目のちらつきは皆無となる。また、運転者の実景に対する注意力の低下も極力抑えられる。

本発明の運転支援装置は、運転者の視線が有効視野外へ移動した際、視線移動後の有効視野内のうち、視線移動前の表示位置に近い側に運転支援情報の表示位置を変更するように構成するのが好ましい。この場合、運転支援情報の表示位置の変更に伴う移動量が小さくなるため、運転者の目のちらつきが低減される。また、運転者の実景に対する注意力の低下も極力抑えられる。

また、このように構成された本発明の運転支援装置は、車速が所定値以上のときには、所定値未満のときに較べて運転支援情報の表示位置を変更する際の移動速度を大きくするように構成するのが好ましい。この場合、車速が所定値以上のときには運転支援情報の表示位置が素早く変更されるため、その情報が運転者に素早く視認されるようになる。また、車速が所定値未満のときには運転支援情報の表示位置がゆっくりと変更されるため、運転者の目のちらつきが低減される。

本発明に係る運転支援装置によれば、運転者の視線移動が有効視野内にある限り、情報の表示位置が視線移動前の表示位置に保持されるため、運転者の目のちらつきや実景に対する注意力の低下を極力抑えた状態で運転者の視野内に情報を表示することができる。

以下、図面を参照して本発明に係る運転支援装置の最良の実施形態を説明する。ここで、参照する図面において、図１は一実施形態に係る運転支援装置を備えた車両を模式的に示す平面図、図２は一実施形態に係る運転支援装置の構成を示す機能ブロック図、図３は図１に示した車両の車室内の運転席近傍の正面図、図４は図１に示した運転者Ｄの視線が移動した状況を示す図１に対応した平面図、図５は図４に示した画像の移動速度の特性を示すグラフ、図６は図２に示した画像表示ＥＣＵが実行する処理の手順を示すフローチャートである。

一実施形態に係る運転支援装置は、例えば図１に示すような車両Ｃに適用されることで、車両Ｃの前方に顔面を向けた運転者Ｄの基準視線（アイポントライン）ＳＬを中心とした所定の視野内に運転支援情報の画像Ｐを表示して運転者Ｄの安全運転を支援する装置である。

この運転支援装置は、図２に示すように、運転支援情報の画像Ｐを表示するための画像表示ユニット１と、画像表示ユニット１に所定の制御信号を出力する画像表示ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２と、画像表示ユニット１が表示する所定の画像情報を画像表示ＥＣＵ２に出力する障害物検出ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３およびナイトビジョンＥＣＵ（Electronic Control Unit）４と、画像表示ＥＣＵ２に所定の画像信号を出力する赤外線カメラユニット５と、画像表示ＥＣＵ２に所定の検出信号を出力する車速センサ６とを備えて構成されている。

画像表示ユニット１は、例えばヘッドアップディスプレイＨＵＤ（Head-Up Display）と呼ばれるものであり、図３に示す車室内のステアリングホイール７が配置された運転席の前方において、インストルメントパネル８の内部に配置されている。

この画像表示ユニット１は、インストルメントパネル８の上面に形成された開口部８Ａからフロントウインドシールド９の内面に向けて運転支援情報の画像Ｐを遠視点の虚像として投影する。この場合、画像表示ユニット１は、初期状態として、図１に示した運転者Ｄの基準視線ＳＬの延長線上の定常位置に画像Ｐを投影して表示する。

図２に示した画像表示ＥＣＵ２、障害物検出ＥＣＵ３およびナイトビジョンＥＣＵ４は、それぞれ入出力インターフェースＩ／Ｏ、Ａ／Ｄコンバータ、プログラムおよびデータを記憶したＲＯＭ(Read Only Memory)、入力データ等を一時記憶するＲＡＭ(Random Access Memory)、プログラムを実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)等をハードウェアとして備えたマイクロコンピュータで構成されている。

障害物検出ＥＣＵ３は、車両Ｃの前部に装備された図示しないミリ波レーダからの入力信号に基づいて車両Ｃの前方の障害物、歩行者、先行車両などを検出し、これらが車両Ｃに接近して来ると、所定の警報画像の信号を画像表示ＥＣＵ２に出力する。

ナイトビジョンＥＣＵ４は、車両Ｃの前部に装備された図示しない近赤外線カメラユニットからの入力信号に基づき、近赤外線カメラユニットが撮影した前方路面の暗視画像の信号を画像表示ＥＣＵ２に出力する。

赤外線カメラユニット５は、運転者Ｄの顔面を撮影するように、例えばステアリングホイール７の前方のコラムカバー１０の上面に設置されている（図３参照）。この赤外線カメラユニット５は、運転者Ｄの顔面に向けて赤外線を照射するランプと、運転者Ｄの顔面から反射される赤外線により運転者Ｄの顔面を撮影するカメラとのユニットであり、撮影した運転者Ｄの顔面画像の信号を画像表示ＥＣＵ２に出力する。

車速センサ６は、車両Ｃの速度を検出してその検出信号を画像表示ＥＣＵ２に出力する。この車速センサ６は、画像表示ユニット１によりフロントウインドシールド９の内面に投影されて表示される画像Ｐの表示位置を変更する際に、その変更速度を決定するために使用される。

ここで、画像表示ＥＣＵ２には、視線検出部２Ｂ、視線角範囲判定部２Ｃ、有効視野設定部２Ｄ、有効視野情報格納部２Ｅ、表示位置設定部２Ｆ、画像表示制御部２Ｇ、表示位置移動速度決定部２Ｈ、表示面情報格納部２Ｉがソフトウェアとして構成されている。

画像情報取得部２Ａには、障害物検出ＥＣＵ３から障害物、歩行者、先行車両などの接近を知らせる所定の警報画像の信号が入力されると共に、ナイトビジョンＥＣＵ４から近赤外線カメラユニットが撮影した前方路面の暗視画像の信号が入力される。この画像情報取得部２Ａは、入力された警報画像または暗視画像の画像Ｐの信号を画像表示制御部２Ｈに出力する。

視線検出部２Ｂには、赤外線カメラユニット５が撮影した運転者Ｄの顔面画像の信号が入力される。この視線検出部２Ｂは、入力された顔面画像の信号を画像処理することで、運転者Ｄの視線Ｌを基準視線（アイポントライン）ＳＬからの角度θとして検出する（図１参照）。

ここで、運転者Ｄの視線角θを画像処理により検出する手法としては、例えば運転者Ｄの眼球の角膜に反射するプルキンエ像の明点と、運転者Ｄの眼球の瞳孔部分の暗点とを抽出し、両者の位置関係から視線角θを検出する手法を採用することができる。

視線角範囲判定部２Ｃには、視線検出部２Ｂで検出された視線角θのデータが入力される。この視線角範囲判定部２Ｃは、入力された視線角θのデータに基づき、視線角θが基準視線ＳＬを中心とした片側の有効視野角α（運転者Ｄが顔面を正面に向けた状態で眼球移動のみより視認し得る視野角）より小さいか否かを判定する。この基準となる片側の有効視野角αは、例えば６０°に予め設定されている。

有効視野設定部２Ｄには、視線検出部２Ｂで検出された視線角θのデータと、視線角範囲判定部２Ｃで判定された判定信号とが入力される。この有効視野設定部２Ｄは、視線角θが片側の有効視野角αより小さいとの判定信号が視線角範囲判定部２Ｃから入力された場合、基準視線ＳＬを中心とした視野角２αの基準の有効視野Ａを設定する（図１参照）。

一方、視線角θが片側の有効視野角αより大きいとの判定信号が視線角範囲判定部２Ｃから入力された場合、有効視野設定部２Ｄは、有効視野情報格納部２Ｅに格納された有効視野の情報を参照して、視線移動後の新たな視線Ｌを中心とした視野角２αの新たな有効視野Ｂを設定する（図４参照）。

表示位置設定部２Ｆには、有効視野設定部２Ｄで設定された基準の有効視野Ａまたは新たな有効視野Ｂのデータが入力される。この表示位置設定部２Ｆは、基準の有効視野Ａのデータが入力されると、基準視線ＳＬの延長線上となる有効視野Ａの中央部の定常位置に運転支援情報の画像Ｐの表示位置を設定し、その定常位置の設定情報を画像表示制御部２Ｇに出力する。

一方、新たな有効視野Ｂのデータが入力されると、表示位置設定部２Ｆは、新たな有効視野Ｂ内のうち、基準視線ＳＬの延長線上の定常位置に近い側の一端部（図示の例では右端部）の変更位置に運転支援情報の画像Ｐの表示位置を設定し、その変更位置の設定情報を画像表示制御部２Ｇに出力する。

表示位置移動速度決定部２Ｈには、車速センサ６で検出された車速の検出信号と、視線角範囲判定部２Ｃで判定された判定信号とが入力される。この表示位置移動速度決定部２Ｈは、視線角θが図１に示す片側の有効視野角αより大きいとの判定信号が視線角範囲判定部２Ｃから入力された場合、図５に示すマップを参照して、運転支援情報の画像Ｐの表示位置を定常位置から変更位置に変更する際の画像Ｐの表示位置移動速度を決定し、決定した表示位置移動速度の信号を画像表示制御部２Ｇに出力する。

ここで、図５に示すマップは、車速Ｖが所定車速Ｈ未満の領域では画像Ｐの表示位置の移動速度が車速Ｖに応じてゆっくりと増大し、車速が所定車速Ｈ以上の領域では、画像Ｐの表示位置の移動速度が急激に増大する特性を有する。

画像表示制御部２Ｇには、運転支援情報としての警報画像または暗視画像の画像Ｐの信号と、画像Ｐの表示位置としての定常位置または変更位置の設定情報とが入力され、また、画像Ｐの表示位置が定常位置から変更位置に変更される際には、画像Ｐの表示位置移動速度の信号が入力される。また、表示面情報格納部２Ｉには、画像Ｐが投影されて表示されるフロントウインドシールド９の内面の表示面情報が幾何学変換テーブルとして格納されている。

ここで、画像表示制御部２Ｇは、画像Ｐの表示位置として定常位置の設定信号が入力された場合、表示面情報格納部２Ｉに格納された表示面情報から定常位置の表示面情報を参照して画像Ｐを定常位置に投影させるための画像変換を行い、その画像変換された投影用画像の信号を画像表示ユニット１に出力する。これにより、画像表示ユニット１がフロントウインドシールド９の定常位置に警報画像または暗視画像の画像Ｐを投影して表示する。

一方、画像Ｐの表示位置として変更位置の設定信号が入力された場合、画像表示制御部２Ｇは、表示面情報格納部２Ｉに格納された表示面情報から変更位置の表示面情報を参照して画像Ｐを変更位置に投影させるための画像変換を行い、その画像変換された投影用画像の信号を画像表示ユニット１に出力する。その際、画像表示制御部２Ｇは、画像Ｐを高輝度で表示させるための高輝度信号と、画像Ｐの表示位置を定常位置から変更位置に移動させる表示位置移動速度の信号とを画像表示ユニット１に出力する。

ここで、図２に示した画像表示ＥＣＵ２が実行する一連の処理手順を図６に示すフローチャートに沿って順次説明する。この画像表示ＥＣＵ２は、障害物検出ＥＣＵ３から出力される所定の警報画像の信号、ナイトビジョンＥＣＵ４から出力される前方路面の暗視画像の信号、赤外線カメラユニット５から出力される運転者Ｄの顔面画像の信号および車速センサ６から出力される車速の検出信号を所定の制御サイクルタイミングで取得している。

まず、ステップＳ１では、視線検出部２Ｂが運転者Ｄの視線角θを検出する。続くステップＳ２では、視線角θが基準視線ＳＬを中心とした片側の有効視野角αより小さいか否かを視線角範囲判定部２Ｃが判定する。

ステップＳ２の判定結果がＹＥＳであって視線角θが片側の有効視野角αより小さい場合には、ステップＳ３で有効視野設定部２Ｄが基準視線ＳＬを中心とした基準の有効視野Ａを設定する。

ステップＳ４では、表示位置設定部２Ｆが運転支援情報の画像Ｐの表示位置を有効視野Ａの中央部の定常位置に設定する。続くステップＳ５では、画像表示制御部２Ｇが画像Ｐを定常位置に投影させるための画像変換を行い、その画像変換された投影用画像の信号を画像表示ユニット１に出力する。

これにより、画像表示ユニット１がフロントウインドシールド９の定常位置に警報画像または暗視画像の画像Ｐを投影して表示する。

一方、ステップＳ２の判定結果がＮＯであって視線角θが片側の有効視野角αより大きい場合には、ステップＳ６で有効視野設定部２Ｄが視線移動後の新たな視線Ｌを中心とした新たな有効視野Ｂを設定する。

続くステップＳ７では、表示位置設定部２Ｆが運転支援情報の画像Ｐの表示位置を新たな有効視野Ｂ内の一端部、すなわち定常位置に近い側の一端部の変更位置に設定する。次のステップＳ８では、表示位置移動速度決定部２Ｈが画像Ｐの表示位置を定常位置から変更位置に変更する際の表示位置移動速度を決定する。

ステップＳ９では、画像表示制御部２Ｇが画像Ｐを変更位置に投影させるための画像変換を行い、その画像変換された投影用画像の信号を画像表示ユニット１に出力する。その際、画像表示制御部２Ｇが画像Ｐを高輝度で表示させるための高輝度信号と、画像Ｐの表示位置を定常位置から変更位置に移動させる表示位置移動速度の信号とを画像表示ユニット１に出力する。

これにより、画像表示ユニット１がフロントウインドシールド９の変更位置に警報画像または暗視画像の画像Ｐを高輝度で明るく投影して表示する。その際、車速Ｖが所定車速Ｈ未満の領域では、車速Ｖに応じてゆっくりと増大する移動速度で画像Ｐが定常位置から変更位置に移動する。また、車速Ｖが所定車速Ｈ以上の領域では、急激に増大する移動速度で画像Ｐが定常位置から変更位置に瞬時に移動する。

そして、ステップＳ５またはステップＳ９の処理でリターンとなり、その後、画像表示ＥＣＵ２は一連の処理を繰り返す。

以上説明したように、一実施形態に係る運転支援装置では、図１に示すように運転者Ｄの視線Ｌが移動しても、その視線Ｌが基準視線ＳＬを中心とした基準の有効視野Ａ内にある限り、運転支援情報の画像Ｐの表示位置が基準視線ＳＬの延長線上の定常位置に保持される。このため、運転者Ｄの目のちらつきは皆無となり、また、運転者Ｄの実景に対する注意力の低下も極力抑えられる。

一方、図４に示すように運転者Ｄの視線Ｌが有効視野Ａ外へ移動した際には、視線移動後の新たな有効視野Ｂ内のうち、基準視線ＳＬの延長線上の定常位置に近い側の端部の変更位置に運転支援情報の画像Ｐの表示位置が変更される。このため、定常位置から変更位置への画像Ｐの移動量が小さくなり、運転者Ｄの目のちらつきが低減され、運転者Ｄの実景に対する注意力の低下も極力抑えられる。

また、車速Ｖが所定車速Ｈ未満の領域では、車速Ｖに応じてゆっくりと増大する移動速度で運転支援情報の画像Ｐが定常位置から変更位置に移動するため、運転者Ｄの目のちらつきが低減される。

一方、車速Ｖが所定車速Ｈ以上の領域では、急激に増大する移動速度で運転支援情報の画像Ｐが定常位置から変更位置に瞬時に移動するため、運転支援情報の画像Ｐが運転者Ｄに素早く視認されるようになる。

従って、一実施形態の運転支援装置によれば、運転者Ｄの目のちらつきや実景に対する注意力の低下を極力抑えた状態で運転者Ｄの視野内に運転支援情報の画像Ｐを的確に表示することができる。

本発明に係る運転支援装置は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば運転者Ｄの視線角θを画像処理により検出する手法としては、運転者Ｄの頭部の中心位置および左右の眼球間の中間位置を求め、運転者Ｄの頭部の中心位置から左右の眼球間の中間位置へ向かう方向ベクトルを運転者Ｄの視線方向としてその視線角θを検出する手法や、運転者の顔面の画像から両眼の黒目をエッジ処理により抽出し、その黒目の位置を予め記憶されている眼球モデルと比較することで運転者Ｄの視線角θを検出する手法を採用することができる。

本発明の一実施形態に係る運転支援装置を備えた車両を模式的に示す平面図である。 一実施形態に係る運転支援装置の構成を示す機能ブロック図である。 図１に示した車両の車室内の運転席近傍の正面図である。 図１に示した運転者の視線が移動した状況を示す図１に対応した平面図である。 図４に示した画像の移動速度の特性を示すグラフである。 図２に示した画像表示ＥＣＵが実行する処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…画像表示ユニット、２…画像表示ＥＣＵ、２Ａ…画像情報取得部、２Ｂ…視線検出部、２Ｃ…視線角範囲判定部、２Ｄ…有効視野設定部、２Ｅ…有効視野情報格納部、２Ｆ…表示位置設定部、２Ｇ…画像表示制御部、２Ｈ…表示位置移動速度決定部、２Ｉ…表示面情報格納部、３…障害物検出ＥＣＵ、４…ナイトビジョンＥＣＵ、５…赤外線カメラユニット、６…車速センサ、７…ステアリングホイール、８…インストルメントパネル、８Ａ…開口部、９…フロントウインドシールド、１０…コラムカバー、Ａ…基準の有効視野、Ｂ…新たな有効視野、Ｃ…車両、Ｄ…運転者、Ｌ…視線、ＳＬ…基準視線、Ｐ…画像。

Claims (3)

1. 車両の運転者の視野内に運転支援情報を表示して車両の運転を支援する運転支援装置であって、
   運転者の視線が有効視野内で移動した際には、運転支援情報の表示位置を視線移動前の表示位置に保持することを特徴とする運転支援装置。
2. 運転者の視線が有効視野外へ移動した際には、視線移動後の有効視野内のうち、視線移動前の表示位置に近い側に運転支援情報の表示位置を変更することを特徴とする請求項１に記載の運転支援装置。
3. 車速が所定値以上のときには、所定値未満のときに較べて運転支援情報の表示位置を変更する際の移動速度を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の運転支援装置。
   

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