JP2010173492A - 車速伝達装置および車速伝達方法 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者が車速を直感的に認識することのできる車速伝達装置を提供する。
【解決手段】車速伝達装置１０は、車両の速度を検出する車速センサ７と、車速に対応した低空間周波数パターン５０の運動を生成するパターン運動生成装置２０と、低空間周波数パターンの運動を運転者６０の視野周辺部に呈示する液晶ディスプレイ３１，３２と、を備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車等の車両の速度を運転者に視覚を介して伝達する車速伝達装置および車速伝達方法に関する。

実走速度と制限速度等との相対的な関係に応じて、速度表示部のバックライトの色を変える技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３６０３９８２号

しかしながら、上記の従来技術では、運転者は速度表示部へ視線を移動し、表示色を確認する必要がある。そのため、運転者が車速を直感的に認識するには不十分となるおそれがあった。

本発明が解決しようとする課題は、運転者が車速を直感的に認識することができる車速伝達装置および車速伝達方法を提供することである。

本発明では、運転者の視野周辺部に、車速に対応した低空間周波数パターンの運動を呈示することで上記課題を解決する。

本発明では、視野周辺部に呈示された低空間周波数パターンの運動によって運転者に車速を伝達する。これにより、運転者は、視野中心部での視認を行うことなく大凡の速度情報を得ることができると共に加減速感も得ることができ、車速を直感的に認識することができる。

図１は、本発明の実施形態における車速伝達装置の全体構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施形態における液晶ディスプレイの表示画面の一例を示す図である 図３は、本発明の実施形態における液晶ディスプレイの表示画面の一例を示す図であり、ガウシアンブロブの運動を示している。 図４は、本発明の実施形態における液晶ディスプレイの表示画面の他の例を示す図である。 図５は、本発明の実施形態において車室内を運転席から前方に向かって見た図である。 図６は、本発明の実施形態における運転席周りの側面図である。 図７は、本発明の実施形態における運転席周りの平面図である。 図８は、本発明の他の実施形態において車室内を運転席から前方に向かって見た図である。 図９は、本発明のさらに他の実施形態において車室内を運転席から前方に向かって見た図である。 図１０は、本発明の実施形態において速度情報を重畳表示した画面の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態における車速伝達装置の全体構成を示すブロック図、図２〜図４は液晶ディスプレイの表示画面の例を示す図、図５は運転席から前方に向かって車室内を見た図、図６及び図７は運転席周りの側面図及び平面図、図８及び図９は他の実施形態における運転席から前方に向かって車室内を見た図、並びに、図１０は速度情報を重畳表示した画面の例を示す図である。

本発明の実施形態における車速伝達装置１０は、図１に示すように、車速に対応した低空間周波数パターン５０の運動を生成するパターン運動生成装置２０と、当該低空間周波数パターン５０の運動を表示する一対の液晶ディスプレイ３１，３２と、を備えている。

パターン運動生成装置２０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータから構成されており、機能的には、同図に示すように、移動距離演算部２１、間隔増減部２２、移動差演算部２３、及びパターン調整部２４を備えている。また、このパターン運動生成装置２０は、車両の速度を検出する車速センサ７（車速検出手段）と、ステアリング４の操舵角を検出する操舵角センサ８（旋回方向検出手段）と接続されており、車両の実走速度と操舵角を取得することが可能となっている。

移動距離演算部２１は、車速センサ７から取得した実走速度に基づいて、液晶ディスプレイ３１，３２に表示されるフレーム前後間における低空間周波数パターン５０の移動距離（すなわち単位時間当たりの移動距離（移動速度））を演算する。具体的には、実走速度が速いほど低空間周波数パターン５０の移動距離を長くし、実走速度が遅いほど低空間周波数パターン５０の移動距離を短くする。

本実施形態における低空間周波数パターン５０は、図２に示すような、２．１［ｃｐｄ（cycle per degree）］以下の低空間周波数成分から構成されるガウシアンブロブ（Gaussian Blob）である。このガウシアンブロブは、輝度変化が二次元のGaussian（±3SD）に従って変化して輪郭がぼやけた円形のパターンである。本実施形態では、上記のような低空間周波数パターン５０を用いるので、運転者の視野において中心となる視線から左右方向に１５度以上であり、上下方向に１０度以上の範囲（以下、単に視野周辺部とも称する。）においても運転者が視認することができる。

また、例えば、視力が０．７の運転者の視野周辺部では、２．１［ｃｐｄ］よりも大きい高空間周波数成分を視認することはできない。これに対し、本実施形態の低空間周波数パターン５０は、視野中央部でしか視認できない高空間周波数成分を含んでおらず、輝度エッジのない滑らかな輝度変化からなる（即ち、ぼやけた）パターンである。そのため、本実施形態では、液晶ディスプレイ３１，３２への運転者の視線の誘導を抑制することができる。

なお、移動距離演算部２１により設定される低空間周波数パターン５０の移動の方向は、図３に示すように車両の進行方向と反対の方向である。従って、視野周辺部における低空間周波数パターン５０の運動は、通常運転時において車窓から見える風景の流れと等価であり、しかも実際の風景よりも空間周波数の帯域が狭い。そのため、空間周波数パターン５０が視野周辺部にあっても紛らわしく、運転者６０の視線を誘導しない。

なお、本実施形態における低空間周波数パターンとしては、ガウシアンブロブに特に限定されない。輝度エッジのような高空間周波数成分を含んでいなければよく、例えば、図４に示すような、２．１［ｃｐｄ］以下の低空間周波数成分から構成されるシヌソイダルバー（Sinusoidal Bar）５１を用いてもよい。

移動距離演算部２１は、複数の低空間周波数パターン５０について上記のような運動をそれぞれ演算し、液晶ディスプレイ３１，３２への表示に際して、当該複数の低空間周波数パターン５０を単色の背景上にランダムに配置する。この際、低空間周波数パターン５０の突飛な運動を防止して車速を確実に伝達するために、低空間周波数パターン５０の移動距離を、低空間周波数パターン５０同士の間の平均距離よりも短く設定している。

間隔増減部２２は、車速が変わった場合にその車速変化に基づいて、低空間周波数パターン５０間の平均距離（平均間隔）を増減させる。具体的には、車両の加速するほど低空間周波数パターン５０間の平均距離を大きくし、車両が減速するほど低空間周波数パターン５０間の平均距離を小さくする。

低空間周波数パターン５０の単位時間当たりの移動距離を、低空間周波数パターン５０間の平均距離よりも短く設定した場合に、低空間周波数パターン５０間の平均距離が一定であると、運転者に伝達可能な車速の範囲がその平均距離によって制限されることとなる。これに対し、本実施形態では、上記のとおり、車両の加減速に応じて平均距離を変化させるので、運転者に伝達可能な車速の範囲を拡大することができる。特に、低空間周波数パターン５０を運転者に出力する表示装置がラスタースキャン方式を採用している場合には、低空間周波数パターン５０の速度制御に加えてランダム配置の密度制御を行うことで、ラスタースキャン方式の時間解像度に比して、表現可能な車速の範囲を拡大することができる。

移動差演算部２３は、操舵角センサ８から取得したステアリング４の操舵角に基づいて、左右の液晶ディスプレイ３１，３２にそれぞれ表示する低空間周波数パターン５０の移動距離の差を演算する。

具体的には、車両が右方向に旋回している場合には、操舵角が大きいほど、左側ディスプレイ３２に表示する低空間周波数パターンの移動距離を、右側ディスプレイ３１に表示する低空間周波数パターンの移動距離よりも大きくする。これに対し、車両が左方向に旋回している場合には、操舵角が大きいほど、右側ディスプレイ３１に表示する低空間周波数パターンの移動距離を、左側ディスプレイ３２に表示する低空間周波数パターンの移動距離よりも大きくする。

以上のように移動差演算部２３により算出された移動距離の差は、移動距離演算部２１により演算された移動距離に加味される。なお、移動差演算部２３は、操舵角センサが検出した操舵角に代えて、ヨーレートセンサが検出した車両の回転角速度（ヨーレート）を用いて移動距離差を演算してもよい。

このように、本実施形態では、速度に加えて車両の旋回方向も運転者に伝達するため、車両の前後方向だけでなく左右方向を含めた二次元の運転感覚を運転者に伝えることができる。

パターン調整部２４は、車速センサ７から取得した車速を所定基準値と比較し、その比較結果に基づいて、低空間周波数パターン５０の色を変化させる。具体的には、例えば、実走速度が所定基準値以下である場合には低空間周波数パターン５０を白色とし、実走車速が所定基準値よりも大きくなったら低空間周波数パターン５０を赤色や黄色に変化させる。所定基準値の具体例としては法定速度等を例示することができる。なお、パターン調整部２４が、所定基準値からの実走速度の逸脱量が大きくなるほど低空間周波数パターン５０の赤色を濃くしてもよい。

なお、パターン調整部２４は、低空間周波数パターン５０の色に加えて又はそれに代えて、低空間周波数パターン５０のコントラストや大きさ（直径）、間隔等を変化させてもよい。また、所定基準値からの実走速度の逸脱量に代えて、例えば、交通環境の変化（例えばスクールゾーンや追越禁止ゾーン等への進入）や、運転者の状態（例えば高速走行後や疲労等）、自然環境（例えば薄暮時や悪天候時等）に基づいて、パターン調整部２４が低空間周波数パターン５０の色等を調整してもよい。また、車両内外の環境に従って、低空間周波数パターン５０の輝度やコントラストを調整してもよく、これにより、車窓から見える風景よりも安定した高い視認性を確保することができる。

以上のパターン運動生成装置２０により生成された複数の低空間周波数パターン５０の運動は、左右の液晶ディスプレイ３１，３２に出力される。従って、本実施形態に係る車速伝達装置１０を備えた車両を運転者が運転すると、図３に示すように、車両の進行方向とは反対の方向に、車速に応じた速度で移動するガウシアンブロブ５０が、左右の液晶ディスプレイ３１，３２に表示される。運転者は、この液晶ディスプレイ３１，３２に表示されたガウシアンブロブ５０の移動によって、車速を直観的に認識することができる。

本実施形態の液晶ディスプレイ３１，３２は、図５に示すように、外乱光の影響が少ないルーフ１の室内側面に設置されており、フロントウインドガラス２の上方に配置されている。左右の液晶ディスプレイ３１，３２は、図６に示すように、側面視において、車両前方を見ている標準姿勢の運転者６０の視界において中心となる視線Ｌ_１から離心角１０度〜８０度の範囲に位置している。

また、これらの液晶ディスプレイ３１，３２は、図７に示すように、平面視において、運転者６０の標準的な頭部位置の中心（ヘッドレスト５ａの中心）を通過する仮想線（中心となる視線Ｌ_１）を中心として左右対称に配置されており、この仮想線Ｌ_１は、平面視において車両の前後方向に対して実質的に平行となっている。また、平面視において、各液晶ディスプレイ３１，３２の前端は、運転者６０の視界において中心となる視線Ｌ_１から離心角１５度、好ましくは２０度以上にそれぞれ位置している。そして、後端に向かうほど左右の液晶ディスプレイ３１，３２間の間隔が徐々に広がっている。

なお、本実施形態における標準姿勢とは、腰及び背中とシートとの間に隙間がないように深く座り、ブレーキペダルをいっぱいに踏み込んだ状態で、膝が伸び切らずに少し余裕のある位置でシートを合わせ、さらに、背中をシートにつけたままの状態で、ハンドル上部を握った両腕の肘に少し余裕がある角度で背もたれを合わせた姿勢である。また、本実施形態における標準的な頭部位置とは、十分な視野を確保するために、耳の中心の高さをヘッドレストの中心の高さに合わせた頭部の位置である。

このように、本実施形態では、前方を見ている運転者６０の視野において、上記のような視野周辺部に液晶ディスプレイ３１，３２を配置するので、運転者６０の前方視認に影響を与えることはない。また、液晶ディスプレイ３１，３２を左右に対で設けるため、運転に伴って運転者の姿勢が変化しても、運転者６０への実走速度の伝達を継続することができる。

なお、液晶ディスプレイ３１，３２に代えて、ＬＥＤディスプレイの上に拡散板を置いたものを用いてもよい。あるいは、車室内の床やシート等に設置したプロジェクタからルーフ２に映像を投影してもよい。

図８に示すように、右側液晶ディスプレイ３１を複数設置すると共に、左側液晶ディスプレイ３２も複数設置してもよい。また、図９に示すように、ルーフ２に加えて、ダッシュボード３に液晶ディスプレイ３１，３２を左右対称に設置したり、フロントピラー６に液晶ディスプレイ３１，３２を左右対称に設置してもよい。これにより、加減速感や操舵角感を高めることができ、また、運転者の姿勢変化にも広範に対応することができる。

さらに、図１０に示すように、液晶ディスプレイ３１，３２の前端近傍に、低空間周波数パターン５０に加えて、車両の実走速度を表す数字５２を重畳的に表示してもよい。これにより、運転者６０は、低空間周波数パターン５０の運動だけでは得ることができない実走速度の正確な値を取得することができる。なお、こうした数字画像は高空間周波数パターンであるため、低空間周波数パターン５０の視認に与える影響は小さい。また、液晶ディスプレイ３１，３２の前端は運転者の視線に比較的近いため、ダッシュボード３に配置された計器類への視線移動と同程度又はそれ以下の負荷で、液晶ディスプレイ３１，３２の前端に視線を移動することができる。

以上の液晶ディスプレイ３１，３２は、車速伝達装置１０の起動時には低空間周波数パターン５０を画面上に暫時的に表示し、車速伝達装置１０の停止時には低空間周波数パターン５０を画面上から暫時的に消滅させる。これにより、表示開始／終了時における高空間周波数成分を低減することができ、運転者の視線の誘導を更に抑制することができる。

パターン運動生成装置２０は、液晶ディスプレイ３１，３２への出力と同時に、低空間周波数パターン５０の移動速度を示す信号を効果音生成装置４０に出力する。

効果音生成装置４０は、出力部２５からの信号に基づいて、低空間周波数パターン５０の移動速度に同期した効果音をスピーカ４１を介して発する。例えば、低空間周波数パターン５０の移動速度が速くなった場合にはそれに伴って効果音の周期を短くし、低空間周波数パターン５０の移動速度が遅くなった場合には効果音の周期を長くする。これにより、運転者に伝える情報の冗長性が高まるので、情報の伝達精度を高めることができる。

以上のように、本実施形態では、視野周辺部に表示した低空間周波数パターン５０の運動によって、運転者６０に実走速度を伝達する。そのため、運転者６０は、視野中心部での視認を行うことなく大凡の速度情報を得ることができると共に加減速感も得ることができるので、車速を直感的に認識することができる。

また、本実施形態では、低空間周波数パターン５０の空間周波数を２．１［ｃｐｄ］以下としているので、視野周辺部において運転者６０が視認可能となっていると共に、運転者の視線の誘導を抑制することができる。

また、本実施形態では、低空間周波数パターン５０の運動を視野周辺部に表示するので、運転者６０の前方視認に影響を与えることはない。

また、本実施形態では、低空間周波数パターン５０を液晶ディスプレイ３１，３２に暫時的に表示し又は消滅させるので、運転者の視線の誘導を更に抑制することができる。

また、本実施形態では、実走速度に加えて車両の旋回方向も運転者に伝達するため、二次元の運転感覚に伝えることができ、速度操作だけでなく操舵操作にも適切にフィードバックすることができる。

また、本実施形態では、液晶ディスプレイ３１，３２を左右に対で設けるため、運転に伴って運転者６０の姿勢が変化しても、運転者６０への実走速度の伝達を継続することができる。特に、液晶ディスプレイを複数対設けた場合には、加減速感や操舵角感を高めることができると共に、運転者の姿勢変化にも広範に対応することができる。

また、本実施形態では、低空間周波数パターン５０の色、コントラスト、大きさ、間隔を変化させるため、例えば、法定速度等からの逸脱量や交通環境の変化、運転者の状態、自然環境等に関する警報を付与することもできる。

また、本実施形態では、低空間周波数パターン５０の運動に同期した効果音を発するので、運転者６０に伝える情報の冗長性が高まり、情報の伝達精度を高めることができる。

また、本実施形態では、低空間周波数パターン５０のランダム配置の密度制御により、表現可能な実走速度の範囲を拡大することができる。

さらに、本実施形態では、低空間周波数パターン５０に加えて、車両の実走速度を表す数字５２を重畳表示するので、低空間周波数パターン５０の運動だけでは得ることが難しい実走速度の正確な値を伝達することができる。

本実施形態における車速センサ７が本発明における速度検出手段の一例に相当し、本実施形態におけるパターン運動生成装置２０が本発明におけるパターン運動生成手段の一例に相当し、本実施形態における液晶ディスプレイ３１，３２が本発明における呈示手段の一例に相当する。また、本実施形態におけるガウシアンブロブ５０やシヌソイダルバー５１は、発明における低空間周波数パターンの一例に相当する。また、本実施形態における右側の液晶ディスプレイ３１は、本発明における右側呈示領域の一例に相当し、本実施形態における左側の液晶ディスプレイ３２は、本発明における左側呈示領域の一例に相当する。さらに、本実施形態における操舵角センサ８は、本発明における旋回方向検出手段の一例に相当し、本実施形態における効果音生成装置４０及びスピーカ４１は、本発明における効果音発生手段の一例に相当する。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１…フロントウインドガラス
２…ルーフ
３…ダッシュボード
４…ステアリング
５…運転シート
５ａ…ヘッドレスト
６…フロントピラー
７…車速センサ
８…操舵角センサ
１０…車速伝達装置
２０…運動制御装置
２１…移動速度演算部
２２…間隔増減部
２３…速度差演算部
２４…パターン調整部
３１…右側液晶ディスプレイ
３２…左側液晶ディスプレイ
４０…効果音生成装置
４１…スピーカ
５０…低空間周波数パターン（ガウシアンブロブ）
５１…低空間周波数パターン（シヌソイダルバー）
５２…実走速度を示す数字（高空間周波数パターン）
６０…運転者

Claims (12)

1. 車両の速度を運転者に視覚を介して伝達する車速伝達装置であって、
   前記車両の速度を検出する速度検出手段と、
   車速に対応した低空間周波数パターンの運動を生成するパターン運動生成手段と、
   前記低空間周波数パターンの運動を前記運転者の視野周辺部に呈示する呈示手段と、を備えたことを特徴とする車速伝達装置。
2. 前記低空間周波数パターンの空間周波数は、２．１［ｃｐｄ］以下であることを特徴とする請求項１記載の車速伝達装置。
3. 前記運転者の視野周辺部は、前記運転者の視界において、中心となる視線から左右方向に１５度以上であり、上下方向に１０度以上の範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の車速伝達装置。
4. 前記呈示手段は、前記低空間周波数パターンを漸次的に呈示し、又は、呈示されていた前記低空間周波数パターンを漸次的に消滅させることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車速伝達装置。
5. 前記呈示手段は、
   前記中心となる視線に対して右側に、前記低空間周波数パターンの運動を呈示する右側呈示領域と、
   前記中心となる視線に対して左側に、前記低空間周波数パターンの運動を呈示する左側呈示領域と、を有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の車速伝達装置。
6. 前記車両の旋回方向を検出する旋回方向検出手段を備え、
   前記パターン運動生成手段は、前記旋回方向検出手段の検出結果に基づいて、前記左側呈示領域に呈示する前記低空間周波数パターンの運動と、前記右側呈示領域に提示される前記低空間周波数パターンの運動とを異ならせることを特徴とする請求項５記載の車速伝達装置。
7. 前記呈示手段は、前記右側呈示領域及び前記左側呈示領域をそれぞれ複数有することを特徴とする請求項５又は６記載の車速伝達装置。
8. 前記パターン運動生成手段は、前記低空間周波数パターンの色、コントラスト、大きさ、又は間隔の少なくとも一つを変更することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の車速伝達装置。
9. 前記低空間周波数パターンの運動に同期した効果音を発する効果音発生手段を備えたことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の車速伝達装置。
10. 前記パターン運動生成手段は、前記低空間周波数パターンをランダムに配置することを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の車速伝達装置。
11. 前記呈示手段は、前記低空間周波数パターンに加えて、高空間周波数パターンを重畳的に呈示することを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の車速伝達装置。
12. 車両の速度を運転者に視覚を介して伝達する車速伝達方法であって、
    車速に対応した低空間周波数パターンの運動を、前記運転者の視野周辺部に呈示することを特徴する車速伝達方法。