JP2017026752A

JP2017026752A - ヘッドアップディスプレイ装置の制御方法

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Publication number: JP2017026752A
Application number: JP2015144194A
Authority: JP
Inventors: 朋宏三輪; Tomohiro Miwa; 智博荒木; Tomohiro Araki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2017-02-02

Abstract

【課題】背景像３２に拘わらず投影像３１の視認性を確保することができるヘッドアップディスプレイ装置１の制御方法を提供する。
【解決手段】車内の投影装置２から照射される表示光Ｄでフロントガラス３に投影像３１を表示するヘッドアップディスプレイ装置１の制御方法である。まず、投影像３１と、投影像３１の背景となる背景像３２とに対して、ＣＩＥ１９７６表色系に規定される表色系（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）に準拠した明度指数Ｌ^＊，クロマティクネス指数ａ^＊，ｂ^＊を取得する。次に、取得した前記明度指数Ｌ^＊，クロマティクネス指数ａ^＊，ｂ^＊から投影像３１と背景像３２との色差ΔＥを算出する。次に、算出した色差ΔＥがΔＥ≧６となるように、表示光Ｄを調光する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車内の投影装置から照射される表示光でフロントガラスに投影像を表示するヘッドアップディスプレイ装置の制御方法に関する。

従来から、車両のフロントガラスに向かって、プロジェクタ等の投影装置から表示光を照射して、自車両の速度やカーナビゲーションシステムの情報等を、投影するヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）が用いられている。投影装置から表示光で投影された投影像は、フロントガラスよりも前方で結像される。このため、運転者の視界を大きく移動させることなく、または運転者の焦点を大きく変えることなく、運転者は、その情報を視認することができる。

ここで、図７（ａ）に示すように、夜間や曇天時等、投影像９１の背景となる背景像９２が暗い場合には、投影像９１の視認性は確保されやすい。しかしながら、図７（ｂ）に示すように、晴天時や明るい雪道の走行時等、背景像９２が明るい場合には、運転者による投影像９１の視認性が大きく低下することが知られている。

このような点を鑑みて、例えば特許文献１には、投影像の背景となる背景像の輝度または色の少なくとも一方に基づいて、投影像を投影する表示光を調光するヘッドアップディスプレイ装置の制御方法が提案されている。

特開２０１４−１３６５２０号公報

しかしながら、特許文献１の技術によれば、背景像の輝度または色の少なくとも一方に基づいて、投影像を投影する表示光を調光しているが、実際に投影される投影像の色等に加味して表示光を調光してない。このため、背景像と投影像の色および明るさによっては、運転者は投影像を十分に視認することができないことがある。

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とすることころは、背景像に拘わらず投影像の視認性を確保することができるヘッドアップディスプレイ装置の制御方法を提供することにある。

前記課題を鑑みて、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の制御方法は、車内の投影装置から照射される表示光でフロントガラスに向かって投影像を表示するヘッドアップディスプレイ装置の制御方法であって、前記投影像と、該投影像の背景となる背景像とに対して、ＣＩＥ１９７６表色系に規定される表色系（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）に準拠した明度指数Ｌ^＊，クロマティクネス指数ａ^＊，ｂ^＊を取得するステップと、取得した前記明度指数Ｌ^＊，前記クロマティクネス指数ａ^＊，ｂ^＊から前記投影像と前記背景像との色差ΔＥを算出するステップと、算出した前記色差ΔＥがΔＥ≧６となるように、前記表示光を調光するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、表示光で表示された投影像と、投影像の背景となる背景像の色差ΔＥがΔＥ≧６となるように表示光を調光するので、背景像に拘わらず投影像の視認性を確保することができる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の模式的概念図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す撮像装置で撮影した画像を示した図である。本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の制御方法を説明するためのフロー図である。（ａ）は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の制御方法における色差ΔＥと、目視官能評価結果との相関を確認するための確認試験を説明するための図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すガラスへの映り込みの状態を示した図であり、（ｃ）は、色差ΔＥの測定方法を説明するための図である。図３（ａ）に示す目視官能評価の評価シートを示した図である。（ａ）は、色差ΔＥと目視官能評価結果との関係の一例を示したグラフであり、（ｂ）は、輝度差ΔＹと目視官能評価結果との関係の一例を示したグラフであり、（ｃ）は、明度差ΔＬ^＊と目視官能評価結果との関係の一例を示したグラフである。最大色差ΔＥと、目視との相関係数Ｒ^２との関係を示したグラフである。（ａ）は、夜間や曇天時等の背景像と、その背景像に表示した投影像とを示した図であり、（ｂ）は、晴天時や明るい雪道を走行時等の背景像と、その背景像に表示した投影像とを示した図であり、（ｃ）は、明暗を含む環境下における背景像と、その背景像に表示した投影像とを示した図である。

以下に、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の制御方法について、図１（ａ），（ｂ）および図２を参照しながら、説明する。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１は、車内の投影装置２から照射される表示光Ｄでフロントガラス３に向かって投影像３１を表示する装置である。

ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両のフロントガラス３に向かって投影像３１を表示する投影装置２と、車内からフロントガラス３を介して車両の前方を撮像する撮像装置６と、を少なくとも備えている。

投影装置２は、投影像３１を表示すべく、フロントガラス３に向かって表示光Ｄを照射する光源２２と、撮像装置６からの情報およびナビケーションシステムなどからの情報により、光源２２を制御する制御装置２１とを備えている。本実施形態でいうヘッドアップディスプレイ装置１の制御方法は、この制御装置２１で行われる。

図１（ｂ）に示すように、撮像装置６が撮像する撮像画像３０は、投影装置２からの投影像３１と、投影像３１の背景となる背景像３２と、からなる。なお、本実施形態では、模式的に、投影像３１を矩形状に表示している。

撮像装置６は、投影像３１と、投影像３１の背景となる（投影像３１から外れた位置の）背景像３２とに対して、ＣＩＥ１９７６表色系に規定される表色系（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）に準拠した明度指数Ｌ^＊，クロマティクネス指数ａ^＊，ｂ^＊を取得（測定）する。

撮像装置６は、投影像３１の明度指数Ｌ１^＊，クロマティクネス指数ａ１^＊，ｂ１^＊と、背景像３２の明度指数Ｌ２^＊，クロマティクネス指数ａ２^＊，ｂ２^＊とから、これらの色差ΔＥを算出する。

具体的には、色差ΔＥは、以下の式から算出することができる。
ΔＥ＝［（Ｌ１−Ｌ２）^２＋（ａ１^＊−ａ２^＊）^２＋（ｂ１^＊−ｂ２^＊）^２］^１／２

なお、本実施形態では、撮像装置６で色差ΔＥを算出したが、この算出を、制御装置２１で行ってもよい。

制御装置２１は、色差ΔＥがΔＥ≧６となるように、投影像３１の明度指数Ｌ１^＊，クロマティクネス指数ａ１^＊，ｂ１^＊を変更すべく、表示光Ｄを調光する制御信号を、光源２２に出力する。光源２２は、制御装置２１の制御信号に基づいて、調光された表示光Ｄでフロントガラス３に向かって投影像３１を表示する。ここで、表示光Ｄを調光するとは、表示光Ｄの発する色および強さを調整することをいう。

以下に、図２を参照しながら、ヘッドアップディスプレイ装置１の制御方法を説明する。図２は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の制御方法を説明するためのフロー図である。

まず、ステップＳ２１で、制御装置２１により、照射される表示光Ｄの設定を行い、表示光Ｄをフロントガラス３に向かって照射し、投影像３１を表示する。次に、ステップＳ２２では、撮像装置６により、背景像３２の明度指数Ｌ２^＊，クロマティクネス指数ａ２^＊，ｂ２^＊を取得する。

次に、ステップＳ２３では、撮像装置６により、投影像３１の明度指数Ｌ１^＊，クロマティクネス指数ａ１^＊，ｂ１^＊を取得する。

本実施形態では、ステップＳ２２で、１つの撮像装置６から、背景像３２を撮像し、これらの明度指数Ｌ２^＊、クロマティクネス指数ａ２^＊，ｂ２^＊を取得した。この他にも、車内に設置されたドライブレコーダまたはレインセンサから得られるフロントガラス越しの画像を用いて、背景像の明度指数Ｌ２^＊，クロマティクネス指数ａ２^＊，ｂ２^＊を取得（推定）してもよい。

その他にも、車外に設置されたその他の車載カメラの画像（映像データ）に、フロントガラス３の透過率を加味した補正を行って、背景像３２の明度指数Ｌ２^＊，クロマティクネス指数ａ２^＊，ｂ２^＊を取得（算出）してもよい。なお、この際には、得られた画像がＲＧＢ表色系のＲＧＢで表されている場合、これらの数値をＸＹＺ表色系の三刺激値に変換し、これらの三刺激値に対してフロントガラスの透過率の補正を行う。補正を行った三刺激値を、表色系（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）に変換し、背景像３２の明度指数Ｌ２^＊，クロマティクネス指数ａ２^＊，ｂ２^＊を取得することができる。

また、本実施形態では、ステップＳ２３で、撮像装置６で撮像された投影像３１から、明度指数Ｌ１^＊，クロマティクネス指数ａ１^＊，ｂ１^＊を直接的に取得した。この他にも、例えば、暗室内において、実車と同じ条件の投影像のＸＹＺ表色系の三刺激値を取得しておき、これらの値に、ステップＳ２２で取得した背景像３２の三刺激値を加えて、投影像３１の明度指数Ｌ１^＊，クロマティクネス指数ａ１^＊，ｂ１^＊を取得（算出）してもよい。

次に、ステップＳ２４では、撮像装置６により、投影像３１の明度指数Ｌ１^＊，クロマティクネス指数ａ１^＊，ｂ１^＊と、背景像３２の明度指数Ｌ２^＊，クロマティクネス指数ａ２^＊，ｂ２^＊とから、これらの色差ΔＥを算出する。

次に、ステップＳ２５では、制御装置２１により、色差ΔＥがΔＥ≧６となっているかを判定する。ここで、ステップＳ２５でＮｏの判定、すなわち、色差ΔＥがΔＥ＜６の場合、ステップＳ２１に戻り、制御装置２１により、色差ΔＥがΔＥ≧６となるように、表示光Ｄを調光する制御信号を、光源２２に出力する。この制御信号により、光源２２で、表示光Ｄが調光される。

これにより、光源２２は、調光された表示光Ｄによりフロントガラス３に向かって投影像３１を表示し、投影像３１の明度指数Ｌ１^＊，クロマティクネス指数ａ１^＊，ｂ１^＊は変更され、投影像３１が運転者により視認し易い状態となる。

一方、ステップＳ２５でＹｅｓの判定、すなわち、色差ΔＥがΔＥ≧６の場合、投影像３１が運転者により視認し易い状態であると判断し、ステップＳ２２に戻る。

このように、本実施形態では、表示光Ｄで表示された投影像３１と、投影像３１の背景となる背景像３２の色差ΔＥがΔＥ≧６となるように表示光Ｄを調光するので、背景像３２に拘わらず投影像３１の視認性を確保することができる。そして、の色差ΔＥがΔＥ≧６がとなる条件を満たせば、表示光Ｄの光量を制限することができるため、車両の燃費を抑えることも期待できる。

なお、ＣＩＥ１９７６表色系に規定される色差ΔＥ≧６を、ＣＩＥ２０００表色系に規定される色差ΔＥ００に変換するとΔＥ００≧６となり、Ｌ^＊Ｃ^＊ｈ表色系に規定される色差ΔＥに変換するとΔＥ≧６となる。

したがって、本発明でいう、ＣＩＥ１９７６表色系において「色差ΔＥがΔＥ≧６となるように、表示光Ｄを調光する」とは、ＣＩＥ２０００表色系では、「色差ΔＥ００≧６となるように、表示光Ｄを調光する」と同等であり、Ｌ^＊Ｃ^＊ｈ表色系では、「色差ΔＥ≧６となるように、表示光Ｄを調光する」と同等である。

上述した実施形態では、撮像装置６は、投影像３１と背景像３２とに対して、明度指数Ｌ^＊，クロマティクネス指数ａ^＊，ｂ^＊を取得し、これらの色差ΔＥが、色差ΔＥ≧６を満たすように表示光Ｄを調光した。

しかしながら、例えば、図７（ｃ）に示すように、背景像が異なる２つの背景像９２Ａ，９２Ｂである場合には、一方側の背景像９２Ａでは、投影像９１は視認し易いが、他方側の背景像９２Ｂでは、投影像９１は視認し易いことがある。

そこで、例えば、撮像画像の投影像３１の各画素と、この画素に隣接する背景像３２の画素とに対して、明度指数Ｌ^＊，クロマティクネス指数ａ^＊，ｂ^＊を取得して、各隣接する画素同士に対して、色差ΔＥが、色差ΔＥ≧６を満たすように表示光Ｄを調光してもよい。

（確認試験）
以下の確認試験では、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の制御方法における色差ΔＥの適正範囲を確認した。

具体的には、２０代〜５０代の男女１０名の被験者（男性：５８歳、５６歳、５２歳、４５歳、４０歳、３１歳、女性：５５歳、３６歳、２６歳、２５歳）により、以下に示す目視官能評価を行って、色差ΔＥの適正範囲を確認した。

この確認試験では、一対比較法により、図３（ａ）に示すように、２枚の映り込みパネル４Ｌ，４Ｒを左右に並べて、後述するガラス３Ａ（フロントガラス相当）への映り込みパネル４Ｌ，４Ｒの映り込み像をヘッドアップディスプレイ装置の投影像に見立てて、目視官能評価を行った。

まず、図３（ａ）に示すように、車内空間に見立てた第１空間Ｓ１と、車外空間に見立てた第２空間Ｓ２とを仕切る、ガラス３Ａとして、反射率が１２．３％，８．７％，８．２％の３種のガラス板を準備した。映り込みパネル４Ｌ，４Ｒとして、明度指数Ｌ^＊＝５０の灰、赤、緑、黄、青の色の５種類のパネルを準備した。

図３（ａ）に示す背景パネル５Ａとして、明度指数Ｌ^＊＝０の黒のパネル、明度指数Ｌ^＊＝４０の灰、赤、緑、青の色のパネルの５種類のパネルを準備した。光源７Ａとして、Ｄ６５光源を準備した。

次に、以下の表１に示す（１）〜（９）の水準で、ガラス３Ａと背景パネル５Ａを選択し、図３（ａ）に示すように、ガラス３Ａ、背景パネル５Ａ、および光源７Ａを配置した。各水準に対して、上述した５種類の映り込みパネルから左右区別して総当たりとなるように異なる２枚を選択し、選択した２枚の映り込みパネル４Ｌ，４Ｒを左右に配置した。映り込みパネル４Ｌ，４Ｒとガラス３Ａとの角度は、３０°である。

ここで、図３（ｂ）に示すように、選択した左右の映り込みパネル４Ｌ，４Ｒがガラス３Ａに映り込んだ左右の映り込み像３１Ｌ、３１Ｒに対して、左右どちらの映り込み像の映り込みがどの程度大きいかを数値化すべく、異なる映り込みパネルの色の組み合わせに対して、図４に示す評価シートを用いて、上述した１０人の被験者ごとに目視官能評価を行った。なお、図３（ｂ）に示す背景像３２Ａは、ガラス３Ａを介して背景パネル５Ａを見たときの画像であり、図１（ｂ）に示す背景像３２に相当する。

たとえば、図４に示す評価シートでは、表１の（１）の水準となるように、ガラス３Ａにガラス反射率１２．３％のガラス板を用い、背景パネル５Ａに黒色のパネルを用いた場合の評価結果を示している。たとえば、図４に示す最上段の場合、左の映り込みパネル（左パネル）４Ｌに灰色のパネル、右の映り込みパネル（右パネル）４Ｒに青色のパネルを用いている。

ここで、図４に示す最上段の場合、右パネル（青）に対して左パネル（灰）の映り込みが大きいほど、「−」の大きな値にチェックし、その逆に、左パネル（灰）に対して右パネル（青）の映り込みが大きいほど、「＋」の大きな値にチェックする。また、左パネル（灰）と右パネル（青）の映り込みが同じであれば、「０」の値にチェックする。

図４に示す最上段では、「−２」の値にチェックされているので、この被験者は、右パネル（青）に対して左パネル（灰）の映り込みがやや大きいと評価している。このような目視官能評価を、（１）〜（９）のそれぞれの水準ごとに、左右の映り込みパネル４Ｌ，４Ｒのすべての色の組み合わせに対して行った。表２は、図４に示す評価シートの結果を、表にまとめたものであり、被験者（女性：２５歳）の表１の（１）の水準における目視官能評価の結果である。

ここで、表２に示すように、各被験者毎に得らえた表の列合計と行合計を算出し、列合計から行合計を減算した値（列合計−行合計）を算出する。各色について（列合計−行合計）の被験者の平均値を算出し、この平均値を１０（２×パネル数（５枚））で除算する。これにより、（１）〜（９）の水準ごとに、各映り込みパネルの色の種類に応じた目視官能評価結果の値（図５（ａ）の縦軸の指標）を得ることができる。

次に、図３（ｃ）に示すように、（１）〜（９）の水準ごとに、５種類の映り込みパネルを配置したときのガラスに映り込む映り込み像とその背景像に対して、明度指数Ｌ^＊，クロマティクネス指数ａ^＊，ｂ^＊を測定し、これらの色差ΔＥを算出した。（１）〜（９）の水準ごとに、算出した各映り込みパネルに対する色差ΔＥのうち、色差ΔＥの最大となる最大色差ΔＥを表１に示した。

次に、（１）〜（９）の水準ごとに、図５（ａ）に示すように、各映り込みパネルの色の種類に応じた目視官能評価結果の値を縦軸とし、各映り込みパネルの色の種類に応じて測定した色差ΔＥを横軸とし、グラフを作成した。

作成したグラフから、一次関数を相関関数として、最小二乗法により、目視官能評価結果の値と色差ΔＥとの相関係数Ｒ^２を算出した。（１）〜（９）の水準における相関係数Ｒ^２の結果を、表１に示す。また、図５（ａ）は、色差ΔＥと目視官能評価結果との関係の一例を示した図であり、（１）の水準に対応したグラフである。

一方、（１）〜（９）の水準ごとに、５種類の映り込みパネルを配置したときのガラスに映り込む映り込み像と背景像との輝度差ΔＹおよび明度差ΔＬ^＊を算出し、各映り込みパネルの色の種類に応じた目視官能評価結果の値を縦軸とし、輝度差ΔＹまたは明度差ΔＬ^＊を横軸とし、グラフを作成した（図５（ｂ）および（ｃ）参照）。

作成したグラフから、一次関数を相関関数として、最小二乗法により、目視官能評価結果の値と輝度差ΔＹまたは明度差ΔＬ^＊との相関係数Ｒ^２を算出した。図５（ｂ）は、輝度差ΔＹと目視官能評価結果との関係の一例を示した図であり、図５（ｃ）は、明度差ΔＬ^＊と目視官能評価結果との関係の一例を示した図である。なお、図５（ｂ）および（ｃ）は、（１）〜（９）の水準のうち、相関係数Ｒ^２が最大となる水準のグラフである。

図５（ａ）〜（ｃ）を比較すると、目視官能評価結果の値と最も相関性の高いパラメータは、図５（ａ）に示す色差ΔＥである。これは、目視官能評価には、映り込み像と背景像の明るさばかりでなく色の影響も加味されているからである。

そして、図６に示すように、表１から、（１）〜（９）の水準における目視との相関係数Ｒ^２を縦軸と、最大色差ΔＥを横軸として、グラフを作成した。この結果から、最大色差ΔＥ≧６であれば、目視との相関係数Ｒ^２の値が大きい。したがって、本実施形態の如く、投影像と背景像との色差ΔＥがΔＥ≧６の条件を満たすように表示光を調光すれば、背景像に拘わらず投影像の視認性を確保することができると考えられる。

以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１：ヘッドアップディスプレイ装置、２：投影装置、３：フロントガラス、６：撮像装置、３０：撮像画像、３１：投影像、３２：背景像

Claims

車内の投影装置から照射される表示光でフロントガラスに向かって投影像を表示するヘッドアップディスプレイ装置の制御方法であって、
前記投影像と、該投影像の背景となる背景像とに対して、ＣＩＥ１９７６表色系に規定される表色系（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）に準拠した明度指数Ｌ^＊，クロマティクネス指数ａ^＊，ｂ^＊を取得するステップと、
取得した前記明度指数Ｌ^＊，前記クロマティクネス指数ａ^＊，ｂ^＊から前記投影像と前記背景像との色差ΔＥを算出するステップと、
算出した前記色差ΔＥがΔＥ≧６となるように、前記表示光を調光するステップと、
を含むことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置の制御方法。