JP2020050000A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】運転中においても安全且つ簡単に操作対象を操作することができる。【解決手段】表示装置は、車両の前方風景と重なる虚像Vとしてユーザに視認される重畳画像を表示する。表示装置は、重畳画像の表示制御を行う表示制御部と、ユーザの手を検出する検出部から検出信号を取得し、取得した検出信号に基づいて手により車両のステアリングホイール3に対してなされた動作を特定する特定部と、を備える。表示制御部は、動作として予め定められたメニュー表示動作がなされたことが特定部によって特定されると、重畳画像の表示領域内に車両に搭載された機器の操作を行うためのメニュー画像Mを表示する。メニュー画像Mは、ステアリングホイール3のリング部3bの円周方向と対応する円周方向に並ぶ複数の項目画像を有する。【選択図】図6

Description

本発明は、表示装置に関する。
従来の表示装置として、特許文献1には、車両のステアリングホイールのリング部に配置された圧力センサと、圧力センサの出力に基づいて検出されたリング部を握る指の配置に対応した操作メニューを表示するディスプレイを備えるものが開示されている。
特開2003−95038号公報
特許文献1に開示された技術では、メニューを表示するディスプレイの位置によっては運転者の視線が運転中に注視すべき車両の前方風景から逸れやすい。また、このように視線が逸れやすければ、ユーザ(車両の運転者)がステアリングホイールのリング部と対応するメニューの位置を予め覚えておかざるを得ない事態が生じ、ユーザに煩雑さを与える虞もある。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、運転中においても安全且つ簡単に操作対象を操作することができる表示装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る表示装置は、
車両の前方風景と重なる虚像としてユーザに視認される重畳画像を表示する表示装置であって、
前記重畳画像の表示制御を行う表示制御部と、
ユーザの手を検出する検出部から検出信号を取得し、取得した前記検出信号に基づいて前記手により前記車両のステアリングホイールに対してなされた動作を特定する特定部と、を備え、
前記表示制御部は、前記動作として予め定められたメニュー表示動作がなされたことが前記特定部によって特定されると、前記重畳画像の表示領域内に前記車両に搭載された機器の操作を行うためのメニュー画像を表示し、
前記メニュー画像は、前記ステアリングホイールのリング部の円周方向と対応する円周方向に並ぶ複数の項目画像を有する。
本発明によれば、運転中においても安全且つ簡単に操作対象を操作することができる。
本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ(HUD)装置の車両への搭載態様を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るHUD装置の車両への搭載態様を説明するための図である。 車両用表示システムのブロック図である。 メニュー表示制御処理の一例を示すフローチャートである。 ステアリングホイールに対してなされるユーザによる動作例を説明するための図である。 (a)はメインメニュー画像の表示例であり、(b)はメインメニュー画像の表示中におけるユーザによる動作例を示す図である。 (a)はサブメニュー画像の表示例であり、(b)はサブメニュー画像の表示中におけるユーザによる動作例を示す図である。 (a)は設定用画像の表示例であり、(b)は設定用画像の表示中におけるユーザによる動作例を示す図である。
本発明の一実施形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る表示装置は、図3に示す車両用表示システム100に含まれるHUD(Head-Up Display)装置10である。HUD装置10は、図1に示すように、車両1のダッシュボード2の内部に設けられ、車両1に関する情報(以下、車両情報と言う。)だけでなく、車両情報以外の情報も統合的にユーザ5に報知する。なお、車両情報は、車両1自体の情報だけでなく、車両1の運行に関連した車両1の外部の情報も含む。
車両用表示システム100は、車両1内において構成されるシステムであり、HUD装置10と、第1機器41、第2機器42、第3機器43及びECU(Electronic Control Unit)44(以下、纏めて「複数の機器」とも言う。)と、ステアリングホイール3に設けられた検出部Dと、を備える。ステアリングホイール3は、図2、図5に示すように、車両1のステアリングシャフトと接続される基部3aと、基部3aに固定された円環状のリング部3bとを有する。
HUD装置10は、図1に示すように、フロントガラス4に向けて表示光Lを射出する。フロントガラス4で反射した表示光Lは、ユーザ5側へと向かう。ユーザ5は、視点をアイボックスE内におくことで、フロントガラス4の前方に、表示光Lが表す画像を虚像Vとして視認することができる。つまり、HUD装置10は、フロントガラス4の前方位置に虚像Vを表示する。これにより、ユーザ5は、虚像Vを前方風景と重畳させて観察することができる。
HUD装置10は、図3に示す表示部20及び制御装置30と、図示しない反射部とを備える。
表示部20は、制御装置30の制御により、虚像Vとしてユーザ5に視認される重畳画像を表示する。表示部20は、例えば、TFT(Thin Film Transistor)型のLCD(Liquid Crystal Display)や、LCDを背後から照明するバックライト等を有する。バックライトは、例えばLED(Light Emitting Diode)から構成されている。表示部20は、制御装置30の制御の下で、バックライトに照明されたLCDが画像を表示することにより表示光Lを生成する。生成した表示光Lは、反射部で反射した後に、フロントガラス4に向けて射出される。反射部は、例えば、折り返しミラーと凹面鏡の二枚の鏡から構成される。折り返しミラーは、表示部20から射出された表示光Lを折り返して凹面鏡へと向かわせる。凹面鏡は、折り返しミラーからの表示光Lを拡大しつつ、フロントガラス4に向けて反射させる。これにより、ユーザ5に視認される虚像Vは、表示部20に表示されている画像が拡大されたものとなる。なお、反射部を構成する鏡の枚数は設計に応じて任意に変更可能である。
なお、以下では、虚像Vとしてユーザ5に視認される画像を表示部20が表示することを「重畳画像を表示する」とも言う。また、制御装置30が表示部20の表示制御を行うことを「重畳画像の表示制御を行う」とも言う。また、表示部20は、重畳画像を表示することができれば、LCDを用いたものに限られず、OLED(Organic Light Emitting Diodes)、DMD(Digital Micro mirror Device)、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)などの表示デバイスを用いたものであってもよい。
制御装置30は、HUD装置10の全体動作を制御するマイクロコンピュータからなり、制御部31と、記憶部32とを備える。また、制御装置30は、図示しない構成として、駆動回路や、車両1内の各種システムと通信を行うための入出力回路を備える。
記憶部32は、動作プログラムや各種の画像データを予め記憶するROM(Read Only Memory)や、各種の演算結果などを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)等から構成されている。特に、ROMには、後述のメニュー表示制御処理を行うための動作プログラムやジェスチャーパターンデータGが予め記憶されている。
制御部31は、ROMに記憶された動作プログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)と、CPUと協働して画像処理を実行するGDC(Graphics Display Controller)とを備える。GDCは、例えば、GPU(Graphics Processing Unit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等から構成されている。なお、制御装置30や制御部31の構成は、以下に説明する機能を充足する限りにおいては任意である。
制御部31は、表示部20を駆動制御する。例えば、制御部31は、CPUで表示部20のバックライトを駆動制御し、CPUと協働して動作するGDCで表示部20のLCDを駆動制御する。制御部31のCPUは、GDCと協働して、ROMに記憶された各種の画像データに基づき、重畳画像の制御を行う。GDCは、CPUからの表示制御指令に基づき、表示部20の表示動作の制御内容を決定する。GDCは、表示部20に表示する1画面を構成するために必要な画像パーツデータをROMから読み込み、RAMへ転送する。また、GDCは、RAMを使って、画像パーツデータやHUD装置10の外部から通信により受け取った各種の画像データを元に、1画面分の絵データを作成する。そして、GDCは、RAMで1画面分の絵データを完成させたところで、画像の更新タイミングに合わせて、表示部20に転送する。これにより、表示部20に虚像Vとしてユーザ5に視認される重畳画像が表示される。また、虚像Vとして視認される画像を構成する各画像には予めレイヤーが割り当てられており、制御部31は、各画像の個別の表示制御が可能となっている。
制御部31は、機能部として、上記のように重畳画像の表示制御を行う表示制御部31aと、後述のようにジェスチャー動作(ユーザ5の手による動作)を特定する特定部31bとを備える。一例として、表示制御部31aはGDCにより実現され、特定部31bはCPUにより実現されるが、以下に説明する機能を充足する限りにおいて各々の構成は任意である。なお、本明細書における「手」とは、人体の肩から先にある部分を言い、指や掌はもちろん、肘なども含む。
表示制御部31aは、虚像Vの表示領域内におけるコンテンツ画像(図6(a)等に示す後述のメニュー画像Mなど)の表示位置と、コンテンツ画像の表示距離とを制御する。なお、図2や、図6(a)等で虚像Vが示している枠は、虚像Vの表示領域を示し、コンテンツ画像は、当該表示領域内に虚像として視認される画像である。これは、虚像Vとしてユーザ5に視認される重畳画像を表示する表示部20において、当該重畳画像の表示領域内にコンテンツ画像が表示されることと同義である。
表示位置の制御とは、ユーザ5から見て、虚像Vの表示領域内における任意の位置に画像が表示されるように表示制御部31aが表示部20を制御することである。また、表示距離の制御とは、ユーザ5から見て、コンテンツ画像が車両1からどのくらい前方に表示されるかの制御である。つまり、表示距離の制御とは、車両1の前方に所定距離向かった位置にコンテンツ画像が視認されるように表示制御部31aが表示部20を制御することである。表示距離の制御については、制御部31が虚像Vの表示領域内におけるコンテンツ画像を、奥行きを持たせた態様で表示制御可能であることにより実現される。例えば、当該奥行きを持たせた態様でコンテンツ画像を表示するには、記憶部32のROMに予め3D画像データを格納しておき、予め定められた車両1からの前方距離に基づいて、遠近法(例えば、一点透視図法)を用いてコンテンツ画像を描画制御する。また、表示部20の表示面(LCDの表示面や、DMDやLCOSを用いた場合にはスクリーン)を傾けて配置することにより、虚像Vが表示される仮想面(表示部20の表示面に対応する面)を車両1の上下方向に対して前方に傾けて設定することでコンテンツ画像に奥行きを持たせてもよい。この場合、ユーザ5の視点から視認させたい像の前記仮想面への射影を考慮して、表示制御部31aは、コンテンツ画像を奥行きを持たせた態様で描画制御すればよい。ユーザ5の視点位置として、制御部31は、ROM内に予め格納した想定される視点位置を用いてもよいし、ユーザ5の視点位置を検出する視点検出部(図示せず)からの視線情報を用いてもよい。
この実施形態では、上記のようにコンテンツ画像の表示位置と表示距離とを制御可能であることにより、表示制御部31aは、虚像Vの表示領域内に、図6(a)等に示すメニュー画像Mを表示可能となっている。
メニュー画像Mは、複数の機器のうち所定機器の操作を行うための画像であり、ステアリングホイール3のリング部3b(図2、図5参照)に対応した円周方向に沿って並ぶ複数の項目画像を有する円形のラジアルメニューとして構成されている。メニュー画像Mとしては、図6(a)に示すメインメニュー画像M1と、図7(a)に示すサブメニュー画像M2と、図8(a)に示す設定用画像M3とが予め用意されている。これらのメニュー画像Mは、メインメニュー画像M1、サブメニュー画像M2、設定用画像M3の順で、操作対象に対して実行可能な操作内容がより具体的に示される態様で表示される。このように操作内容がより具体的であればあるほど、メニュー画像Mは下位であるとする。この実施形態では、メインメニュー画像M1が最上位であり、サブメニュー画像M2はメインメニュー画像M1よりも下位であり、設定用画像M3はサブメニュー画像M2よりも下位であって最下位のメニュー画像Mとして予め設定されている。なお、以下では、メインメニュー画像M1、サブメニュー画像M2、設定用画像M3を区別なくメニュー画像Mと呼ぶことがある。
メニュー画像Mは、特定部31bがジェスチャー動作としてメニュー表示動作を特定したことに応じて表示制御部31aにより表示され、特定部31bがジェスチャー動作としてメニュー消去動作を特定したことに応じて表示制御部31aにより消去される。なお、ジェスチャー動作や特定部31b、メニュー画像Mの詳細については、後述する。
図3に戻って、制御部31は、第1機器41、第2機器42、第3機器43、ECU44、及び検出部Dの各々と通信を行う。当該通信としては、例えば、CAN(Controller Area Network)、Ethernet、MOST(Media Oriented Systems Transport)、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)などの通信方式が適用可能である。
第1機器41は、例えば、車両1に搭載されたエア・コンディショナー(エアコン)装置の操作機器である。エアコン装置は、図示しないコンプレッサにより圧縮された冷媒を利用して車両1の室内温度を調整する。例えば、エアコン装置の操作機器としての第1機器41は、図2に示すように、ダッシュボード2に設けられている。
第2機器42は、例えば、車両1に搭載されたカーナビゲーション(カーナビ)装置である。カーナビ装置は、人工衛星などから受信したGPS(Global Positioning System)信号に基づいて車両1の位置を算出するGPSコントローラを含む。カーナビ装置は、地図データを記憶する記憶部を有し、GPSコントローラからの位置情報に基づいて、現在位置近傍の地図データを記憶部から読み出し、ユーザ5により設定された目的地までの案内経路を決定する。そして、カーナビ装置は、現在の車両1の位置や決定した案内経路に関する情報を制御部31に出力する。また、カーナビ装置は、地図データを参照することにより、車両1の前方の施設の名称・種類や、施設と車両1との距離などを示す情報を制御部31に出力する。カーナビ装置は、これらの各種情報を経路案内情報として、制御部31に出力する。例えば、カーナビ装置としての第2機器42は、図2に示すように、ダッシュボード2に設けられており、第1機器41の上方に位置している。
また、カーナビ装置としての第2機器42は、娯楽情報を表示部20に表示したり、娯楽音声を車両1内に搭載されたスピーカから出力したりするメディアプレイヤーを有する。例えば、メディアプレイヤーは、テレビ(TV)チューナー、ラジオチューナー、及び映像・音楽再生部を含む。映像・音楽再生部は、内蔵メモリ、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Video Disk)などの記録媒体に記録された映像や音楽を再生可能であるとともに、映像や音楽に係る情報(作品タイトルや作者名など)を制御部31に供給する。メディアプレイヤーは、ユーザ5の操作に応じて、表示部20に表示するTV、ラジオ、音楽、映像に係る情報を制御部31に供給したり、当該娯楽情報に応じた音声をスピーカから出力したりする。なお、メディアプレイヤーは、カーナビ装置と別体で構成されていてもよいし、インターネット通信を行う通信モジュールなどを含み、インターネット通信により娯楽情報を取得してもよい。
第3機器43は、例えば、車両1に搭載された計器である。計器は、指針式のアナログ計器部や、TFT型のLCDなどから構成されるデジタル表示部を備え、車速、エンジン回転数、総走行距離、区間走行距離などの車両1に関する計測量を報知する。つまり、計器は、スピードメータ、タコメータ、オドメータ、トリップメータ等の各種表示が可能となっている。また、第3機器43は、内蔵メモリにより整備履歴を記憶可能となっている。計器としての第3機器43は、図2に示すように、ダッシュボード2に設けられており、ユーザ5から見てステアリングホイール3の前方に位置している。
ECU44は、車両1の各部を制御するものであり。車両1内に複数設けられている。車両1内の舵角(操舵角)センサと電気的に接続されたECU44は、舵角センサが検出した舵角が所定範囲内であるか否かを判別し、当該所定範囲内であれば、制御部31に舵角が安全範囲内である旨を示す信号を供給する。当該所定範囲は、予め定められた安全運転に支障が無い(例えば、急カーブを走行中では無い)と見做せる舵角範囲であり、例えば、舵角の正の方向を右回り、負の方向を左回りとした場合に、舵角の絶対値が数十度(例えば20度)以内の範囲である。
また、車両1の自動運転制御を行うECU44は、ユーザ5による操作に応じて、例えば、レベル3までの自動運転による運行を可能とする。自動運転のレベル0は、自動運転制御が行われないレベルを示し、運転者としてのユーザ5が全ての主制御系統(加速・操舵・制動)の操作を行う。レベル1は、いわゆる運転支援であり、加速・操舵・制動のいずれか一つをシステムが支援的に行う。レベル2は、いわゆる部分自動運転であり、加速・操舵・制動のうちの二つをシステムが支援的に行う。レベル3は、いわゆる条件付自動運転であり、限定的な環境下若しくは交通状況のみシステムが加速・操舵・制動の制御を行い、システムが要請したときはユーザ5が対応する。なお、本明細書における自動運転のレベルは、日本政府や米国運輸省道路交通安全局(NHTSA:National Highway Traffic Safety Administration)による定義に準拠する。また、当該ECU44は、ユーザ5の操作に応じて、車両1を通常走行モードと低燃費走行モードとの間で切り替える制御も可能となっている。
また、車両1には、第1機器41〜第3機器43の各々を制御するECU44も搭載されている。例えば、制御部31は、ユーザ5による室温調整操作を受け付けた場合には、第1機器41やエアコン装置を制御するECU44に当該操作内容に示す信号を出力し、これに応じてECU44はエアコン装置を制御する。また、制御部31は、ユーザ5による目的地設定操作を受け付けた場合には、カーナビ装置としての第2機器42を制御するECU44に当該操作内容を示す信号を出力し、これに応じてECU44はカーナビ装置を制御する。また、制御部31は、ユーザ5による整備履歴確認操作を受け付けた場合には、計器としての第3機器43を制御するECU44に当該操作内容を示す信号を出力し、これに応じてECU44は整備履歴を表示するなどの制御を行う。
検出部Dは、ユーザ5の手がステアリングホイール3のリング部3bに対して所定動作を行った際に、当該手の位置、動き(軌跡)、姿勢などを示す特徴量を検出する。例えば、検出部Dは、ステアリングホイール3のリング部3b内にリング部3bの円周方向に沿って1又は複数設けられた接触センサからなる。接触センサは、圧力センサ、荷重センサ、静電容量式のタッチパネルなどから構成される。なお、検出部Dは、ユーザ5の手が自機から所定距離に位置した際に、前記特徴量を検出する非接触センサ(近接センサ)であってもよい。非接触センサは、例えば、カメラ、赤外線センサ、静電容量センサ、電磁波型センサなどから構成されればよい。カメラや赤外線センサは、車両1内の所定位置であって、リング部3bに対するユーザ5の手の位置を検出可能な位置に設ければよい。なお、検出部Dは、接触センサと非接触センサの組み合わせから構成されてもよいし、接触センサに代えて非接触センサを用いたものであってもよい。接触センサや非接触センサは、ここで例示したものに限られず、ユーザ5の手を検出することができれば任意である。検出部Dは、検出したユーザ5の手の特徴量を示す検出信号を制御部31へ出力する。
ここで、制御部31の機能として、ジェスチャー動作を特定する特定部31bについて説明する。特定部31bは、検出部Dに対してなされたユーザ5の手によるジェスチャー動作を、検出部Dからのユーザ5の手の特徴量を示す検出信号と、記憶部32に予め記憶されたジェスチャーパターンデータGとに基づいて特定する。
ジェスチャーパターンデータGは、行われているジェスチャー動作を特定するために必要となるデータであり、図3に示すように、複数のジェスチャー動作のパターンと、複数のパターンの各々に関連付けられた操作内容とから構成されている。なお、複数のパターンの各々は、検出部Dが検出可能な、手の動き(軌跡)や姿勢を示す特徴量と対応して予め設定されている。
ジェスチャー動作のパターンとしては、メニュー表示動作を示すパターンPXや、メニュー消去動作を示すパターンPYや、表示中のメニュー画像Mにおける選択動作(選択操作)を示すPZ1、PZ2・・・や、選択後の決定動作(決定操作)を示すPA1、PA2・・・や、下位のメニュー画像Mを上位へと復帰させるための復帰動作を示すPBなどが予め設けられている。
メニュー表示動作を示すパターンPXは、例えば、図5に示すようにリング部3bの上端部Puをユーザ5が手でタップする動作である。また、メニュー消去動作を示すパターンPYは、例えば、図5に示すようにリング部3bの下端部Pbをユーザ5が手でタップする動作である。
また、選択動作を示すパターンPZ1、PZ2・・・は、例えば、ユーザ5が手でリング部3bをその円周方向に沿ってなぞる動作である。また、決定動作を示すパターンPA1、PA2・・・は、例えば、リング部3bの所定位置をユーザ5が手でタップする動作である。なお、パターンPZ1、PZ2・・・や、パターンPA1、PA2・・・は、メニュー画像Mにおける項目画像の位置(リング部3bの円周方向と対応する位置)に応じて予め設定されている。
なお、上記のタップ以外の動作は、ユーザ5の手がリング部3bと非接触のまま行われるものであってもよい。また、上記のタップ動作は、一度のタップに限られず、所定期間内に複数回タップする動作(例えば、ダブルタップ)であってもよい。また、パターンPXとパターンPYとは、リング部3bにおける同じ位置をタップする動作であってもよい。
また、復帰動作を示すパターンPBは、例えば、リング部3bの上端部Pu又は下端部Pbをユーザ5が手で1又は複数回タップする動作である。パターンPBは、所定期間内におけるタップ回数に応じてメニュー画像Mをどのくらい上位まで復帰させるかが決定可能に構成されている。例えば、サブメニュー画像M2の表示中に、復帰動作として1回タップ動作がなされるとサブメニュー画像M2よりも1つ上位のメインメニュー画像M1へ復帰する。また、設定用画像M3の表示中に、復帰動作として1回タップ動作がなされると設定用画像M3よりも1つ上位のサブメニュー画像M2へ復帰する。また、設定用画像M3の表示中に、復帰動作としてダブルタップ動作がなされると設定用画像M3よりも2つ上位のメインメニュー画像M1へ復帰する。
特定部31bは、検出部Dからの検出信号が示す特徴量に応じたジェスチャー動作のパターンがジェスチャーパターンデータGにある場合には、当該パターンを特定し、特定したパターンに対応する操作内容を示す信号を表示制御部31aに出力する。
例えば、特定部31bは、検出部Dからの検出信号に基づき、メニュー表示動作を示すパターンPXを特定すると、メニュー表示動作を示す信号を表示制御部31aに出力する。これに応じた表示制御部31aは、虚像Vの表示領域内にメニュー画像M(例えば、メインメニュー画像M1)を表示する。
また、特定部31bは、検出部Dからの検出信号に基づき、メニュー画像Mの表示中にメニュー消去動作を示すパターンPYを特定すると、メニュー消去動作を示す信号を表示制御部31aに出力する。これに応じた表示制御部31aは、メニュー画像Mを消去する。
また、特定部31bは、検出部Dからの検出信号に基づき、ユーザ5がリング部3bを手でなぞる動作を行っていると認識した場合に、当該動作を示すパターンPZ1等を特定する。特定部31bは、メニュー画像Mの表示中に当該動作を示すパターンを特定すると、当該動作に対応した操作内容を示す信号を表示制御部31aに出力する。これに応じた表示制御部31aは、リング部3bにおけるユーザ5の手の位置に応じた位置にある項目画像を選択状態とする(当該項目画像を選択された状態であることを認識可能に表示する)。なお、選択状態の項目画像は、ユーザ5に項目画像が選択された状態であることを認識させることができれば、その態様は任意である。例えば、選択状態の項目画像は、選択対象の項目画像に当該項目画像を囲む枠状のカーソル画像を表示することで実現されてもよいし、当該項目画像の表示領域の少なくとも一部の色、彩度、階調、輝度などを変更することで実現されてもよいし、当該項目画像の形状を変形させたものとして実現されてもよいし、当該項目画像に含まれる文字を変形や拡大させることで実現されてもよい。
また、特定部31bは、検出部Dからの検出信号に基づき、ユーザ5がリング部3bにおける選択状態の項目画像と対応した位置をタップしたと認識すると、当該動作を示すパターンPA1等を特定する。特定部31bは、当該動作を示すパターンを特定すると、当該動作に対応した操作内容を示す信号を表示制御部31aに出力する。これに応じた表示制御部31aは、選択状態の項目画像が示す項目をより詳細に示すメニュー画像M(決定動作前に表示されていたメニュー画像Mよりも下位のメニュー画像M)に切り替える。
また、特定部31bは、検出部Dからの検出信号に基づき、復帰動作を示すパターンPBを特定すると、復帰動作を示す信号を表示制御部31aに出力する。これに応じた表示制御部31aは、メインメニュー画像M1よりも下位のメニュー画像Mの表示中(つまり、サブメニュー画像M2又は設定用画像M3の表示中)である場合には、復帰動作に応じて上位のメニュー画像Mへ復帰させる。
なお、特定部31bによるジェスチャー動作の特定手法は、目的に応じて任意であり、例えば、NN法(Nearest Neighbor algorithm)、k-NN法(k-Nearest Neighbor algorithm)等の公知の手法や、パターンマッチングなどの公知の画像認識手法を用いればよい。
ここで、図6〜図8を参照して、メニュー画像Mの表示例を説明する。メニュー画像Mが虚像Vの表示領域内に非表示である場合に、ステアリングホイール3のリング部3bに対してメニュー表示動作がなされると、ラジアルメニューとして、図6(a)に示すメインメニュー画像M1が表示される。
メインメニュー画像M1は、その円周方向に沿って複数配列された項目画像を有する。メインメニュー画像M1内には、「エアコン」、「ナビ」、「Eco設定」、「整備履歴」、「車両設定」、「ラジオ」、「Music」、「TV」の各々を示す項目画像が表示される。「エアコン」は、エアコン装置の操作機器としての第1機器41を操作するための項目である。「ナビ」は、カーナビ装置としての第2機器42を操作するための項目である。「Eco設定」は、ECU44を介して車両のモードを操作し、車両1を通常走行モードと低燃費走行モードとの間で切り替えるための項目である。「整備履歴」は、計器としての第3機器43を操作し、第3機器43に記憶された整備履歴を表示部20に表示させるための項目である。「車両設定」は、ECU44を介して車両の自動運転モードを操作し、自動運転機能をオン又はオフ操作するための項目である。自動運転機能をオン又はオフ操作とは、例えば、クルーズコントロール機能をオン又はオフする操作や、レベル3の条件付自動運転実行時にユーザ5の意思により手動運転に切り替える操作などである。「ラジオ」、「Music」、「TV」は、カーナビ装置としての第2機器42が含むメディアプレイヤーを操作するための項目である。
図6(a)と図6(b)とを比較して分かるように、メインメニュー画像M1における項目画像の配列方向は、リング部3bに沿う円周方向と対応している。図6(b)に示すように、上下に沿って「0°」と「180°」を示す仮想線を設定し、右回りに角度が増えていくとすると、リング部3bにおける当該角度範囲と項目画像は、以下のように対応する。「0°〜45°」は「エアコン」に、「45°〜90°」は「ナビ」に、「90°〜135°」は「Eco設定」に、「135°〜180°」は「整備履歴」に、「180°〜225°」は「車両設定」に、「225°〜270°」は「ラジオ」に、「270°〜315°」は「Music」に、「315°〜360°」は「TV」に、それぞれ対応する。つまり、各項目画像は、円形のメニュー画像Mを分割した扇形をなす。
このようなメインメニュー画像M1の表示中に、ユーザ5が手でリング部3bをなぞると、なぞった位置に応じた項目画像が前記の選択状態とされる。例えば、図6(b)に示すようにリング部3bの「0°〜45°」の範囲を手でなぞっている際は、図6(a)に示すように「エアコン」の項目画像が選択状態となる。そして、この状態においてユーザ5が手でリング部3bの「0°〜45°」の範囲内をタップすると、決定操作がなされ、決定対象の項目画像が示す操作対象を具体的に操作するための図7(a)に示すサブメニュー画像M2が、メインメニュー画像M1に代わって虚像Vの表示領域内に表示される。
サブメニュー画像M2は、その円周方向に沿って複数配列された項目画像を有する。図7(a)は、メインメニュー画像M1において「エアコン」が選択及び決定された後に表示されるサブメニュー画像M2の表示例である。当該サブメニュー画像M2内には、温度を設定するための「温度」、内気と外気を選択するための「内外気」、吹き出し口の選択や向きを設定するための「吹き出し口」、風量を設定するための「風量」の各々を示す項目画像が表示される。メインメニュー画像M1と同様に、図7(a)と図7(b)とを比較して分かるように、サブメニュー画像M2における項目画像の配列方向も、リング部3bに沿う円周方向と対応している。当該表示例では、サブメニュー画像M2の円周方向において4つの項目画像が90°毎に配列されている。
このようなサブメニュー画像M2の表示中に、ユーザ5が手でリング部3bをなぞると、なぞった位置に応じた項目画像が前記の選択状態とされる。例えば、図7(b)に示すようにリング部3bの「0°〜90°」の範囲を手でなぞっている際は、図7(a)に示すように「温度」の項目画像が選択状態となる。そして、この状態においてユーザ5が手でリング部3bの「0°〜90°」の範囲内をタップすると、決定操作がなされ、決定対象の項目画像が示す操作対象を具体的に操作するための図8(a)に示す設定用画像M3が、サブメニュー画像M2に代わって虚像Vの表示領域内に表示される。
設定用画像M3は、その円周方向に沿って複数配列された項目画像を有する。図8(a)は、サブメニュー画像M2において「温度」が選択及び決定された後に表示される設定用画像M3の表示例である。当該設定用画像M3における左側の領域(「180°〜360°」の領域)は、大まかな温度範囲を主にユーザ5の左手で選択するための領域であり、当該領域では反時計回りに温度範囲が増えるように構成されている。このような設定用画像M3の表示中に、図8(b)に示すように、ユーザ5が左手でリング部3bの左側の領域(180°〜360°の領域)をなぞると、なぞっている位置に応じた項目画像(図8(a)では、26度を含む温度範囲を示す項目画像)が選択状態とされる。この項目画像(26度を含む温度範囲を示す項目画像)が選択状態となると、当該設定用画像M3における右側の領域(「0°〜180°」の領域)において、選択状態となった温度範囲内における温度を微調整するための項目画像が表示される。この右側の領域では、時計回りに温度が増えるように構成されている。図8(b)に示すように、ユーザ5が右手でリング部3bの右側の領域(0°〜180°の領域)をなぞると、なぞっている位置に応じた項目画像(図8(a)では、27度を示す項目画像)が選択状態とされる。そして、この状態において、リング部3bにおける選択状態となった項目画像と対応した位置をタップすると決定操作がなされ、エアコンの設定温度が更新される。具体的に、制御部31は、第1機器41やエアコン装置を制御するECU44に当該操作内容に示す信号を出力し、これに応じてECU44はエアコン装置を制御する。
なお、図示しないが、設定用画像M3を、他のメニュー画像Mと同様に、左手用と右手用の画像に分けずに構成してもよい。また、以上では、メインメニュー画像M1において「エアコン」の項目が選択及び決定され、サブメニュー画像M2において「温度」の項目が選択及び決定され、設定用画像M3において設定温度の更新操作が可能となる例を示したが、メニュー画像Mにおける他の項目画像が選択及び決定された際にも、同様に各種のメニュー画像Mを構成することができる。例えば、メインメニュー画像M1で「Music」の項目が選択及び決定された際には、ラジアルメニューとして、アーティスト、アルバム、ジャンルなどを選択及び決定可能な構成のサブメニュー画像M2や設定用画像M3を表示するようにすればよい。
(メニュー表示制御処理)
続いて、制御部31が実行するメニュー表示制御処理について、図4を参照して説明する。メニュー表示制御処理は、例えば、HUD装置10の起動中において継続して実行される。HUD装置10は、例えば、車両1のイグニッションのオンに伴い起動する。
まず、制御部31は、車両1の舵角が安全範囲内か否かを判別する(ステップS1)。例えば、制御部31は、舵角センサと電気的に接続されたECU44から、舵角が安全範囲内である旨を示す信号を取得した場合に安全範囲内であると判別する。なお、制御部31は、舵角センサから直接、現在の舵角を示す舵角情報を取得し、当該舵角情報に基づいて舵角が所定範囲内であるか否かを判別してもよい。当該所定範囲は、データとして予め記憶部32のROM内に格納しておけばよい。
舵角が安全範囲内でない場合(ステップS1;No)、制御部31は、ステップ1の処理を所定周期で繰り返す。一方、舵角が安全範囲内である場合(ステップS1;Yes)、制御部31は、メニュー表示動作があったか否かを判別する(ステップS2)。具体的に、制御部31は、特定部31bの機能によってメニュー表示動作を示すパターンPXを特定した場合に、メニュー表示動作があったと判別する。
メニュー表示動作がなかった場合(ステップS2;No)、制御部31は、処理をステップS1に戻す。一方、メニュー表示動作があった場合(ステップS2;Yes)、制御部31は、表示制御部31aの機能によって、メインメニュー画像M1を虚像Vの表示領域内に表示する(ステップS3)。
続いて、制御部31は、選択動作があったか否かを判別する(ステップS4)。具体的に、制御部31は、特定部31bの機能によって選択動作を示すパターンPZ1等を特定した場合に、選択動作があったと判別する。
選択動作がなかった場合(ステップS4;No)、制御部31は、後述のステップS9の処理を実行する。一方、選択動作があった場合(ステップS4;Yes)、制御部31は、表示制御部31aの機能によって、当該選択動作によって選択された項目画像を選択状態で表示する(ステップS5)。
続いて、制御部31は、決定動作があったか否かを判別する(ステップS6)。具体的に、制御部31は、特定部31bの機能によって決定動作を示すパターンPA1等を特定した場合に、決定動作があったと判別する。
決定動作がなかった場合(ステップS6;No)、制御部31は、後述のステップS9の処理を実行する。一方、決定動作があった場合(ステップS6;Yes)、制御部31は、最下位のメニュー画像M(例えば、設定用画像M3)が現在表示中であるか否かを判別する(ステップS7)。
最下位のメニュー画像Mを表示中である場合(ステップS7;Yes)、制御部31は、後述のステップS9の処理を実行する。一方、最下位のメニュー画像Mを表示中でない場合(ステップS7;No)、制御部31は、表示制御部31aの機能によって、表示されていたメニュー画像Mに代えて、1つ下位のメニュー画像Mを表示する(ステップS8)。具体的に、ステップS8において、制御部31は、メインメニュー画像M1を表示中であった場合はメインメニュー画像M1に代えてサブメニュー画像M2を表示し、サブメニュー画像M2を表示中であった場合はサブメニュー画像M2に代えて設定用画像M3を表示する。
続いて、制御部31は、復帰動作があったか否かを判別する(ステップS9)。具体的に、制御部31は、特定部31bの機能によって復帰動作を示すパターンPBを特定した場合に、復帰動作があったと判別する。
復帰動作がなかった場合(ステップS9;No)、制御部31は、処理をステップS4に戻す。一方、復帰動作があった場合(ステップS9;Yes)、制御部31は、メインメニュー画像M1が現在表示中であるか否かを判別する(ステップS10)。
メインメニュー画像M1を表示中である場合(ステップS10;Yes)、制御部31は、虚像Vの表示領域内からメインメニュー画像M1を消去する(ステップS13)。つまり、メインメニュー画像M1の表示中に復帰動作がなされると、メインメニュー画像M1が消去される。なお、ステップS10でYesの場合に、制御部31が処理をステップS4に戻す構成を採用してもよい。当該構成では、メインメニュー画像M1の表示中に復帰動作がなされても、メインメニュー画像M1の表示が継続されることになる。
メインメニュー画像M1が表示中でない場合(ステップS10;No)、制御部31は、表示されていたメニュー画像Mに代えて、1つ上位のメニュー画像Mを表示する(ステップS11)。具体的に、ステップS11において、制御部31は、サブメニュー画像M2を表示中であった場合はサブメニュー画像M2に代えてメインメニュー画像M1を表示し、設定用画像M3を表示中であった場合は設定用画像M3に代えてサブメニュー画像M2を表示する。
なお、ステップS9で特定された復帰動作としてのタップ動作の回数に応じて、上位のメニュー画像Mに復帰するようにしてもよい。例えば、設定用画像M3の表示中に復帰動作としてのダブルタップ動作がなされた場合に、ステップS11において、設定用画像M3よりも2つ上位のメインメニュー画像Mに復帰する(設定用画像M3に代えてメインメニュー画像M1が表示される)ようにしてもよい。
続いて、制御部31は、メニュー消去動作があったか否かを判別する(ステップS12)。具体的に、制御部31は、特定部31bの機能によって消去動作を示すパターンPYを特定した場合に、メニュー消去動作があったと判別する。
メニュー消去動作がなかった場合(ステップS12;No)、制御部31は、処理をステップS4に戻す。一方、メニュー消去動作があった場合(ステップS12;Yes)、制御部31は、表示されていたメニュー画像Mを虚像Vの表示領域内から消去する(ステップS13)。
なお、メニュー消去動作がなされた後に、再びステップS2でメニュー表示動作がなされた場合には、ステップS13でメニュー消去動作がなされる直前に表示されていたメニュー画像Mを、ステップS3において表示するようにしてもよい。例えば、メニュー消去動作によりサブメニュー画像M2が消去された後に、メニュー表示動作がなされた場合には、メインメニュー画像M1でなくサブメニュー画像M2が表示されるようにしてもよい。また、メニュー消去動作により設定用画像M3が消去された後に、メニュー表示動作がなされた場合には、メインメニュー画像M1でなく設定用画像M3が表示されるようにしてもよい。こうすれば、操作履歴に応じた状態のメニュー画像Mに復帰することができ、ユーザフレンドリである。当該操作履歴は、例えば、記憶部32に記憶すればよい。
ステップS13の実行後、制御部31は、処理をステップS1に戻す。制御部31は、以上のメニュー表示制御処理を、例えば車両1のイグニッションがオフされるまで継続して実行する。
(1)以上に説明した表示装置の一例であるHUD装置10は、車両1の前方風景と重なる虚像Vとしてユーザ5に視認される重畳画像を表示する。HUD装置10は、重畳画像の表示制御を行う表示制御部31aと、ユーザ5の手を検出する検出部Dから検出信号を取得し、取得した検出信号に基づいて手により車両1のステアリングホイール3に対してなされた動作(ジェスチャー動作)を特定する特定部31bと、を備える。表示制御部31aは、動作として予め定められたメニュー表示動作がなされたことが特定部31bによって特定されると、重畳画像の表示領域内に車両1に搭載された機器の操作を行うためのメニュー画像Mを表示する。メニュー画像Mは、ステアリングホイール3のリング部3bの円周方向と対応する円周方向に並ぶ複数の項目画像を有する。
この構成により、車両1の前方風景に重畳して表示される虚像Vの表示領域内にメニュー画像Mを表示することができるため、ユーザ5は前方風景を視認しつつ、車両1の運転中においても安全に操作対象を操作することができる。また、メニュー画像Mにおいては、ステアリングホイール3のリング部3bの円周方向と対応する円周方向に並ぶ複数の項目画像が表示されるため、ユーザ5はメニュー画像Mにおける項目画像の位置を覚えておかずに済むとともに、リング部3bに対して直感的に簡単に所定機器を操作するための動作を行うことができる。
(2)具体的に、表示制御部31aは、メニュー画像の表示中に、リング部3bの所定位置に対して動作として予め定められた選択動作がなされたことが特定部31bによって特定されると、複数の項目画像のうち所定位置に対応した位置にある項目画像を、選択された状態であることを認識可能に表示する。
(3)また、選択動作は、リング部3bの所定位置を手で触れる(タップ動作も含む)、又は、なぞる動作(リング部3bに接触してなぞる動作に限られず、リング部3bに手が非接触のままなぞる動作であってもよい)である。
(4)また、表示制御部31aは、ステアリングホイール3の舵角が予め定められた所定範囲内である場合にメニュー表示動作がなされたことが特定部31bによって特定されると、重畳画像の表示領域内にメニュー画像Mを表示する。
この構成により、安全にメニュー画像Mを利用した操作環境を提供することができる。
(5)また、検出部Dは、リング部3bに設けられたセンサを含み、センサは、手がリング部3bに接触又は近接したことを検出可能である。なお、検出部Dには、リング部3b内に設けられないカメラなどを含んでいてもよい。
(6)また、メニュー表示動作は、ステアリングホイール3の特定位置(例えば、図5に示すリング部3bにおける上端部Puや下端部Pb)をタップする動作(所定期間内に複数回タップする動作も含む)である。
なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更(構成要素の削除も含む)を加えることが可能である。
メニュー画像Mの外形は、円形に限られない。メニュー画像Mは、ステアリングホイール3のリング部3bの円周方向と対応する円周方向に並ぶ複数の項目画像を有していればよく、その外形は、矩形状や多角形状であってもよい。
以上の説明では、メニュー画像Mを、メインメニュー画像M1、サブメニュー画像M2、設定用画像M3の3階層で構成した例を示したが、これに限られない。メニュー画像Mの階層は複数あればよく、操作対象の機器に応じて当該階層の数を変更してもよい。また、メニュー画像Mによって操作が可能な機器は2つ以上あればよく、機器の種類も上記例に限られず任意である。
表示光Lの投射対象は、フロントガラス4に限定されず、板状のハーフミラー、ホログラム素子等により構成されるコンバイナであってもよい。また、以上に説明した虚像Vを表示する表示装置としては、HUD装置10に限られない。表示装置は、車両1のユーザ5の頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイ(HMD:Head Mounted Display)として構成されてもよい。つまり、表示装置は、車両1に搭載されているものに限られず、車両1で使用されるものであればよい。
また、選択動作及び決定動作以外の動作(メニュー表示動作、メニュー消去動作、復帰動作)は、リング部3bに対しての動作でなくともよく、例えば、ステアリングホイール3の基部3aに設けられたステアリングスイッチやタッチパネルなどの操作手段に対して行われる所定の動作(操作)であってもよい。
以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略した。
100…車両用表示システム
10…HUD装置
20…表示部
30…制御装置
31…制御部
31a…表示制御部
31b…特定部
32…記憶部、G…ジェスチャーパターンデータ
41…第1機器、42…第2機器、43…第3機器
44…ECU
D…検出部
1…車両、2…ダッシュボード
3…ステアリングホイール、3a…基部、3b…リング部
Pu…上端部、Pb…下端部
4…フロントガラス、5…ユーザ、E…アイボックス、L…表示光、V…虚像
M…メニュー画像
M1…メインメニュー画像、M2…サブメニュー画像、M3…設定用画像

Claims (6)

  1. 車両の前方風景と重なる虚像としてユーザに視認される重畳画像を表示する表示装置であって、
    前記重畳画像の表示制御を行う表示制御部と、
    ユーザの手を検出する検出部から検出信号を取得し、取得した前記検出信号に基づいて前記手により前記車両のステアリングホイールに対してなされた動作を特定する特定部と、を備え、
    前記表示制御部は、前記動作として予め定められたメニュー表示動作がなされたことが前記特定部によって特定されると、前記重畳画像の表示領域内に前記車両に搭載された機器の操作を行うためのメニュー画像を表示し、
    前記メニュー画像は、前記ステアリングホイールのリング部の円周方向と対応する円周方向に並ぶ複数の項目画像を有する、
    表示装置。
  2. 前記表示制御部は、前記メニュー画像の表示中に、前記リング部の所定位置に対して前記動作として予め定められた選択動作がなされたことが前記特定部によって特定されると、前記複数の項目画像のうち前記所定位置に対応した位置にある項目画像を、選択された状態であることを認識可能に表示する、
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記選択動作は、前記リング部の前記所定位置を前記手で触れる、又は、なぞる動作である、
    請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記表示制御部は、前記ステアリングホイールの舵角が予め定められた所定範囲内である場合に前記メニュー表示動作がなされたことが前記特定部によって特定されると、前記重畳画像の表示領域内に前記メニュー画像を表示する、
    請求項1乃至3のいずれか1項に記載の表示装置。
  5. 前記検出部は、前記リング部に設けられたセンサを含み、
    前記センサは、前記手が前記リング部に接触又は近接したことを検出可能である、
    請求項1乃至4のいずれか1項に記載の表示装置。
  6. 前記メニュー表示動作は、前記ステアリングホイールの特定位置をタップする動作である、
    請求項1乃至5のいずれか1項に記載の表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2021175631A (ja) * 2020-05-01 2021-11-04 株式会社東海理化電機製作所 車両用ステアリング装置

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