JP2020149431A - 運転支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】眩惑防止機能を有する前照灯により、先行車両および対向車両の運転者、ならびに歩行者等に眩しさを感じさせずに運転者の前方に十分な視界を確保しつつ、運転者が前方の物体を容易に判別できる運転支援システムを提供する。【解決手段】車両の運転を支援する運転支援システムであって、表示装置、物体検出部、配光制御部、および虚像表示制御部を有する。表示装置は、車両のウィンドシールドに向けて画像を投影することにより、上記画像の虚像を表示できる。物体検出部は、車両の前方に存在する物体を検出する。配光制御部は、物体検出部によって検出された物体を、車両の眩惑防止機能付き前照灯による光の照射対象とするか否かを判断し、判断結果に応じて、上記前照灯の照射領域を制御する。虚像表示制御部は、車両の前方において、照射対象ではない物体が存在する非照射領域、またはその隣接領域に上記画像の虚像を表示するように表示装置を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、運転支援システムに関する。

車両に搭載されたカメラやセンサー等の検出結果から、先行車両、対向車両、障害物等の危険につながる因子を運転者に報知することにより、安全運転を支援するシステムが知られている。例えば、近年盛んに開発が行われているヘッドアップディスプレイ（以下、「ＨＵＤ」という）は、運転者の視線移動を最小限に抑えることで、より安全な運転を支援するものである。ＨＵＤは、運転者からウィンドシールドを通して前方に見える、危険因子になりうるオブジェクトに、マーキング等を重畳して表示させる。これにより、運転者は、視線移動を最小限に抑えつつ、自車両前方の危険を事前に察知することが可能となる。近年、このようなＨＵＤを搭載している車種が増加してきており、ＨＵＤは一般的に認知されるようになってきている。

また、夜間の安全運転を支援するシステムとして、自車両の前照灯により、先行車両および対向車両の運転者、ならびに歩行者が眩しさを感じることがないように、自車両の前照灯の照射領域を調整する眩惑防止機能を有する前照灯の開発が近年進められている。このような前照灯を使用することにより、例えば運転者は、ハイビーム（走行用前照灯）を使用中に対向車両が現れたとしても、対向車両がある領域への照射光が自動的に抑制されるので、ロービーム（すれ違い用前照灯）に手動で切り替える必要がない。したがって、ハイビームと同等の光で前方の視界を確保しつつ、対向車両の運転者に対して眩しく感じさせない配慮を行うことができるため、夜間の安全運転に大きく寄与する。

眩惑防止機能を有する前照灯（以下、「ＡＤＢ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｂｅａｍ）」ともいう）は、様々な方式が開発されている。例えば、遮光部材で機械的に光を遮ることによって先行車両、対向車両、歩行者等の対象にハイビームを照射しないようにしたり、光源が２次元的に複数個並べられた光学系において、特定の光源を消灯することによって上記対象にハイビームを照射しないようにしたりするものがある。

これに関連して、下記特許文献１には、前方の物体を検出するセンサーにより物体（例えば、先行車両、対向車両）が検出された場合はロービームに切り替え、検出されない場合はハイビームに切り替える、いわゆるオートハイビームの技術に関して記載されている。また、オートハイビームを使用時に、ロービーム時において運転者の前方視界が狭くなることを補うためにＨＵＤを用いる構成が開示されている。

特開２００８−１６２４８１号公報

しかしながら、一般に、前照灯の照射範囲は、ハイビームとロービームとで大きく異なり、運転者の視界の広さに大きな差異が生じる。したがって、ハイビーム時とロービーム時とにおける視界の差異をＨＵＤで補い、ロービーム時にハイビーム時と同等の視界の広さを得ることには無理がある。

一方、ＡＤＢを使用することにより、常時ハイビームで走行できるものの、自車両、対向車両ともにＡＤＢを使用した場合、互いに相手の方向に光を照射しないため、双方の運転者は互いの存在に気付かないおそれがある。あるいは、視界の特定の領域が消灯することで、何かがあることに気付いたとしても、それが人であるのか、動物であるのか、あるいは車両であるのか判断がつかないという問題がある。

本発明は、ＡＤＢにより、先行車両および対向車両の運転者、ならびに歩行者等に眩しさを感じさせずに運転者の前方に十分な視界を確保しつつ、自車両の運転者が前方の物体を容易に判別できる運転支援システムを提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

（１）車両の運転を支援する運転支援システムであって、前記車両のウィンドシールドに向けて画像を投影することにより、前記画像の虚像を表示可能な表示装置と、前記車両の前方に存在する物体を検出する物体検出部と、前記物体検出部によって検出された物体を、前記車両の眩惑防止機能付き前照灯による光の照射対象とするか否かを判断し、判断結果に応じて、前記前照灯の照射領域を制御する配光制御部と、前記車両の前方において、前記照射対象ではない物体が存在する非照射領域、またはその隣接領域に前記画像の虚像を表示するように前記表示装置を制御する虚像表示制御部と、を備える、運転支援システム。

（２）前記物体検出部の検出結果に基づいて、前記物体の種別を識別する物体識別部をさらに有し、前記虚像表示制御部は、前記物体識別部の識別結果に応じた形態の虚像を、前記非照射領域またはその隣接領域に表示するように前記表示装置を制御する、上記（１）に記載の運転支援システム。

（３）前記表示装置は、表示する虚像の虚像距離を変更することが可能であり、前記非照射領域の物体の位置に対応した虚像距離で前記虚像を表示する、上記（１）または（２）に記載の運転支援システム。

（４）前記車両の周囲の明るさを検出する周囲光検出部をさらに有し、前記配光制御部は、前記周囲光検出部の検出結果に基づいて、前記車両の周囲の明るさが所定値以下となった場合に前記前照灯を点灯させる、上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の運転支援システム。

（５）前記物体検出部の検出結果に基づいて、前記物体の種別を識別する物体識別部をさらに有し、前記配光制御部は、前記物体の種別に基づいて、前記物体検出部によって検出された前記物体に光を照射するか否かを判断する、上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の運転支援システム。

本発明に係る運転支援システムによれば、ＡＤＢにより、先行車両および対向車両の運転者、ならびに歩行者等に眩しさを感じさせずに、自車両の運転者の前方に十分な視界を確保することができる。また、照射対象ではない物体が存在する非照射領域、またはその隣接領域に虚像を表示させるので、運転者は、非照射領域の物体を容易に判別できる。これにより、自車両の運転者は、非照射領域の物体がとる行動を予想することにより、危険につながるおそれがあるか否かを判断できる。

一実施形態に係る運転支援システムの概略構成を示すブロック図である。 図１に示す虚像表示装置を車両の車体内に搭載した使用状態を説明する模式図である。 図１に示す虚像表示装置を車体内に搭載した車両を内側から見た概略図である。 図１に示す虚像表示装置の構成を示す側面模式図である。 図１に示す照明装置の概略構成を例示するブロック図である。 図１に示す照明装置の照射領域を例示する模式図である。 比較例として、ＡＤＢを作動させた状態で、夜間に道路上を走行している車両の前方の視界を例示する図である。 運転支援システムを作動させた状態で、夜間に道路を走行している車両の前方の視界を例示する図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。また図面においては、上下方向をＺ方向、虚像表示装置を車両に搭載した状態において、車両の進行方向に平行な方向をＹ方向、これらのＺ、Ｙ方向に直交する方向をＸ方向とする。

図１は、一実施形態に係る運転支援システムの概略構成を示すブロック図である。本実施形態における運転支援システムは、車両に搭載されるものであり、自車両の運転者に対して、安全に車両を運転するための支援を行うシステムである。本実施形態の運転支援システムは、特に夜間等の周囲環境が暗い場合に、車両の運転者から前方を見たときの視界を良好に維持するための支援を行う。

図１に示すように、運転支援システム１０は、虚像表示装置２０、照明装置４０、周囲光センサー５０、オートレベライザー部５５、主制御部６０、運転者検出部７１、および環境監視部７２を主要な構成として有する。以下、上記各構成要素について説明する。

（虚像表示装置２０）
図２は虚像表示装置２０を車両の車体内に搭載した使用状態を説明する模式図であり、図３は虚像表示装置２０を車体内に搭載した車両を内側から見た概略図である。ユーザー（運転者）９００は、ハンドル８１３を握りながら運転席８１６に座っている。

図２、図３に示すように、虚像表示装置（表示装置）２０は、後述する表示素子２１に表示されている画像情報を、フロントウィンドウ（ウィンドシールド）８１２を介してユーザー（運転者）９００に向けて虚像として表示する。

フロントウィンドウ８１２以外の虚像表示装置２０の構成は、車体８１１のダッシュボード８１４内にカーナビゲーション等のディスプレイ８１５の背後に埋め込むように設置されている。虚像表示装置２０は、運転関連情報等を含む虚像に対応する表示光Ｄ１をフロントウィンドウ８１２に向けて射出する。フロントウィンドウ８１２は、コンバイナー（半透過性を有する凹面鏡）として機能する。

フロントウィンドウ８１２は、虚像表示装置２０からの表示光Ｄ１を車体８１１の後方側（Ｙ方向）に向けて反射する。フロントウィンドウ８１２で反射された表示光Ｄ１は、運転席８１６に座ったユーザー９００の瞳９１０、およびその周辺位置に対応するアイボックス（不図示）に導かれる。

ユーザー９００は、フロントウィンドウ８１２で反射された表示光Ｄ１、つまり、あたかも車体８１１の前方にあるように、所定距離（虚像距離）離れた表示像としての虚像ｉ２を観察することができる。一方、ユーザー９００は、フロントウィンドウ８１２を透過した外界光、つまり前方景色、自動車等の実像を観察することができる。結果的に、ユーザー９００は、フロントウィンドウ８１２を透過した背後の外界像、すなわちシースルー像に重ねて、フロントウィンドウ８１２での表示光Ｄ１の反射によって形成される運転関連情報等を含む虚像ｉ２を観察できる。このように、虚像表示装置２０は、車両８００のウィンドシールド８１２に向けて画像を投影することにより、この画像の虚像を表示することができる。

図４は、図１に示す虚像表示装置２０の構成を示す側面模式図である。虚像表示装置２０は、表示素子２１、投影光学系２２、虚像距離変更部２３、虚像形成光学系２４、ハウジング２６、中間スクリーン２９、および表示制御部３０を備える。ハウジング２６内には、虚像表示装置２０の各構成要素が収納される。

また、図４に示す例では、表示素子２１、投影光学系２２、および虚像距離変更部２３を通り、虚像形成光学系２４のミラー２４１に至るまでの光軸ＡＸは、Ｚ方向で同じ高さに設定されている。

なお、以下においては、虚像距離変更部２３前後での光軸ＡＸを区別する場合には、上流側の光軸を光軸ＡＸ０、下流側を光軸ＡＸ１と表記し、これらを総称する場合には単に光軸ＡＸと表記する。

（表示素子２１）
表示素子２１は、２次元的な表示面２１ａを有する。表示面２１ａに形成された像は、投影光学系２２で拡大されて中間スクリーン２９へ投影される。この際、２次元表示が可能な表示素子２１を用いることで、中間スクリーン２９への投影像の切り替えを比較的高速で行える。

表示素子２１は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）やＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）等の反射型の素子であっても、液晶等の透過型の素子であってもよい。特に、表示素子２１としてＤＭＤを用いると、明るさを維持しつつ画像を高速で切り替えることが容易になり、投影距離（以下、虚像距離という）を変化させる表示に有利である。なお、表示素子として液晶等の透過型の素子を用いる場合には、投影光学系２２と中間スクリーン２９が不要となり、虚像距離変更部２３の位置に配置することで所望の光学特性を得ることができるため、コストダウンに有利である。

なお、表示素子２１は、３０ｆｐｓ以上、好ましくは９０ｆｐｓのフレームレートで動作する。これにより、異なる虚像距離に複数の虚像ｉ２が同時に表示されているように見せることが容易になる。

本実施形態では、表示素子２１に表示される画像は、例えば、運転関連情報や後述するマーキング画像に対応する画像である。

（投影光学系２２）
投影光学系２２は、固定焦点のレンズ系であり、図示を省略するが、複数のレンズを有する。投影光学系２２は、表示素子２１の表示面２１ａに形成された画像を中間像ｉ１として中間スクリーン２９上に適当な倍率で拡大投影する（中間像ｉ１自体は、表示素子２１の表示動作が前提となる）。なお、投影光学系２２は、この投影光学系２２の最も中間スクリーン２９側に配置された絞り２２１を有する。このように絞り２２１を配置することで、投影光学系２２の中間スクリーン２９側のＦナンバーの設定や調整が比較的容易になる。

（中間スクリーン２９）
中間スクリーン２９は、投影光学系２２からの光を結像し、配光角を所望の角度に制御するための拡散スクリーンであり、結像位置（つまり中間像ｉ１の結像予定位置、またはその近傍の焦点深度内）において中間像ｉ１を形成する。この結果、中間スクリーン２９を光軸ＡＸ１方向に移動させることにより、中間像ｉ１の位置も光軸ＡＸ１方向に移動させることができる。

なお、表示素子２１の表示が動作していなければ、必ずしも表示画像としての中間像ｉ１は形成されないが、以下においては、実際に形成されていなくても中間像ｉ１が形成されると想定される位置も中間像の位置と呼ぶ場合がある。中間スクリーン２９としては、例えば摺りガラス、レンズ拡散板、マイクロレンズアレイ等を用いることができる。

（虚像距離変更部２３）
虚像距離変更部２３は、中間スクリーン２９に付随して設けられ、中間スクリーン２９や中間像ｉ１を光軸ＡＸに沿って所望の位置に移動させるためのものである。虚像距離変更部２３は、中間スクリーン２９を支持する支持枠部２３１を光軸ＡＸ方向への可動を案内するガイド部２３２と、支持枠部２３１を中間スクリーン２９とともに光軸ＡＸ方向に所望の速度で往復移動させる駆動部２５とを有する。

虚像距離変更部２３によって中間スクリーン２９を光軸ＡＸに沿って移動させることで、虚像形成光学系２４によってフロントウィンドウ８１２の背後に形成される虚像としての虚像ｉ２と観察者との距離を大きく、または小さくすることができる。

このように、投影される虚像ｉ２の位置を前後に変化させるとともに、表示内容をその位置に応じたものとすることで、虚像ｉ２までの虚像距離を変化させつつ虚像ｉ２を変化させることになり、一連の投影像としての虚像ｉ２を３次元的なものとすることができる。ここで、中間スクリーン２９の光軸ＡＸに沿った移動範囲は、中間像ｉ１の結像予定位置またはその近傍に相当するものであるが、投影光学系２２の中間スクリーン２９側の焦点深度の範囲内とすることが望ましい。これにより、中間像ｉ１の状態と虚像としての虚像ｉ２の結像状態とを、いずれも略ピントが合った良好な状態とすることができる。

中間スクリーン２９の移動速度は、虚像としての虚像ｉ２が複数個所または複数虚像距離に同時に表示されているかのように見せることができる速度であることが望ましい。例えば、虚像ｉ２が遠距離、中距離、および近距離の３段階で順次投影されるものとして、表示素子２１に９０ｆｐｓで表示を行わせると、各距離（例えば遠距離）の虚像ｉ２は、３０ｆｐｓで表示の切り替えが行われることになり、中距離および近距離の虚像ｉ２の表示が並列的に行われかつ切り換えが連続的なものとして認識される。なお、中間スクリーン２９の移動速度は、以上から明らかなように、表示素子２１の表示動作と同期するように設定される。

（虚像形成光学系２４）
虚像形成光学系２４は、中間スクリーン２９に形成された中間像ｉ１をフロントウィンドウ８１２と協働して拡大し、ユーザー９００の前方に虚像ｉ２を形成する。虚像形成光学系２４は、少なくとも１枚のミラーで構成されるが、図示の例では２枚のミラー２４１、２４２を含む。

（表示制御部３０）
表示制御部３０は、表示素子２１および虚像距離変更部２３を制御する。表示制御部３０は、中間スクリーン２９上への中間像ｉ１の形成タイミングを制御し、フロントウィンドウ８１２の背後に虚像距離（投影距離）が変化する３次元的な虚像ｉ２を表示させる。具体的には、中間像ｉ１の位置、すなわち中間スクリーン２９の位置を光軸ＡＸ１上で虚像形成光学系２４に近い側に移動させることで、虚像ｉ２までの虚像距離が減少する。また、反対に、中間スクリーン２９の位置を光軸ＡＸ１上で虚像形成光学系２４から遠い側に移動させることで、虚像ｉ２までの虚像距離が増加する。

以上の虚像表示装置２０において、光軸ＡＸ１上に中間スクリーン２９を配置することにより、光軸ＡＸ１方向に移動可能な中間像ｉ１を形成できるだけでなく、視野角とアイボックスサイズとを確保しつつ、光学系の光利用効率を高くすることができる。なお、中間スクリーン２９による拡散の配光角が狭すぎると、アイボックスサイズが小さくなってしまう。逆に、中間スクリーン２９による拡散の配光角を大きくしすぎると、光利用効率を高くするために虚像形成光学系２４のＦ値を小さくする必要があるため、焦点深度が浅くなり表示可能な距離範囲が狭まってしまう。

（照明装置４０）
図５は図１に示す照明装置４０の概略構成を例示するブロック図であり、図６は図１に示す照明装置４０の照射領域を例示する模式図である。

照明装置４０は、車両８００の前部に設置され、主制御部６０と協働して、ＡＤＢとしての機能を果たす。図５に示すように、照明装置４０は、ヘッドランプ部４１および照明駆動部４２を有する。ヘッドランプ部４１は、車両８００の前部の左右に一対のヘッドランプ（前照灯）を有し、車両８００の左側および右側から前方に向けて照明光を照射する。ヘッドランプ部４１の左右のヘッドランプは、例えば、ハウジング内に配置された複数の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）」という）（不図示）を備える。

図６に示すように、夜間に道路Ｒ上を走行している車両８００の左右のヘッドライトにより、車両８００の前方が照らされている場合を想定する。本実施形態では、ハイビームの照射領域ＩＡに対して、縦横に並んだ複数の格子状の小領域Ａ（ｉ，ｊ）を設定する。上記複数のＬＥＤは、各々の小領域Ａ（ｉ，ｊ）に対応するように配置されている。図６に示す例では、縦方向に４個、横方向に２３個の小領域Ａ（ｉ，ｊ）が含まれるので、各ヘッドライトには、合計９２個のＬＥＤが配置されている。

また、上記ハウジング内には、各ＬＥＤからの照射光が、例えば略矩形状の照射範囲となるように、リフレクタや投射レンズ（不図示）が配置されており、各ＬＥＤの点灯／消灯が照明駆動部４２によって個別に制御される。例えば、小領域Ａ（２３，４）を暗くしたい場合、照明駆動部４２は、小領域Ａ（２３，４）に対応するＬＥＤを消灯する。

一般に、ヘッドランプからの照射光は、照射領域の中心部が最も強く、中心部から離れるにしたがって弱くなる。車両が道路上を走行している場合は、ハイビームの照射領域の中心部付近に先行車両、対向車両、歩行者等のオブジェクト（物体）が位置することも少なくない。しかも、オブジェクトが車両である場合は、移動速度が速いことが想定される。なお、小領域Ａ（ｉ，ｊ）の大きさ（面積）が照射領域ＩＡの中心部に向けて徐々に小さくなるように設定してもよい。このように設定することにより、照射領域ＩＡの中心部（例えば車道）およびその付近（例えば路肩）の領域では、照射／非照射をより細かく制御することができるためである。

照明駆動部４２は、アクチュエーター部４２ａおよび駆動部４２ｂを有する。アクチュエーター部４２ａは、ヘッドランプからの照明光の光軸を左右方向および上下方向に調整し、ヘッドランプの照射方向を変更する。

駆動部４２ｂは、主制御部６０の指示にしたがって、ヘッドランプ部４１およびアクチュエーター部４２ａを駆動する。駆動部４２ｂは、左右のヘッドランプの複数のＬＥＤの点灯／消灯を個別に制御することにより、配光パターンを形成する。また、駆動部４２ｂは、アクチュエーター部４２ａを駆動することにより、照明光の光軸が調整され、適切な配光が維持される。

図５に示す例では、アクチュエーター部４２ａおよび駆動部４２ｂは、左右のヘッドランプのそれぞれについて設置されており、左右の相違に応じた構成を除いて、それらの基本的な構成は同等である。しかし、このような場合に限定されず、アクチュエーター部４２ａおよび駆動部４２ｂを各々１つだけ設置し、左右のヘッドランプをまとめて駆動するように構成してもよい。

（周囲光センサー５０）
周囲光センサー５０は、車両８００の周囲の明るさを検出する照度センサー等を有し、検出結果を主制御部６０へ出力する。周囲光センサー５０は、周囲光検出部として機能する。

（オートレベライザー部５５）
オートレベライザー部５５は、左右のヘッドランプの光軸調整を行う。オートレベライザー部５５は、車高センサーおよびピッチング角算出部を有する。車高センサーは、車両８００の前部および後部のサスペンションに取り付けられ、サスペンションの沈み込み量を検出し、検出量を電気信号に変換してピッチング角算出部へ出力する。

ピッチング角算出部は、車両８００の前部および後部の沈み込み量から前部および後部の車高値を算出し、車高値に基づいて、車両８００の左右方向を軸とした回転角度であるピッチング角度を算出する。なお、ピッチング角度は、公知の方法を使用して算出できるので、その詳細な説明を省略する。

なお、オートレベライザー部５５は、車高センサーの代わりに、車両８００の前後方向の加速度と上下方向の加速度とを計測する２軸加速度センサーを有し、車両８００の加速度に基づいて、路面に対する車両８００傾斜角度を算出する構成としてもよい。

主制御部６０は、算出されたピッチング角度または傾斜角度に基づいて、照明駆動部４２を制御し、左右のヘッドランプの照射方向を補正する。これにより、車両８００の姿勢にかかわらず、適切な配光が維持される。

（主制御部６０）
主制御部６０は、虚像表示装置２０、照明装置４０、オートレベライザー部５５、運転者検出部７１、および環境監視部７２を制御する。主制御部６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６２、およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６３、および補助記憶装置６４を有し、車両８００のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）として機能する。

主制御部６０は、ＣＰＵ６１が制御プログラムを実行することにより様々な機能を実現する。制御プログラムは、ＣＰＵ６１によって実行される際に補助記憶装置６４からＲＡＭ６２にロードされる。ＲＡＭ６２には、ＣＰＵ６１による処理結果や演算結果が保存される。また、ＲＯＭ６３には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）が実行される際に必要な各種のパラメーター等が記憶されている。補助記憶装置６４は、例えばＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の大容量記憶デバイスを有する。

主制御部６０は、虚像表示装置２０全体を制御することで、先行車両、対向車両、歩行者等のオブジェクトに対応させた虚像を３次元的に表示する。虚像の表示例については後述する。

（運転者検出部７１）
運転者検出部７１は、車両８００内のユーザー９００の存在や視点位置を検出する部分であり、運転席８１６に向けた内部用カメラ７１ａ、運転席８１６用の画像処理部７１ｂ、および判断部７１ｃを備える。内部用カメラ７１ａは、車体８１１内のダッシュボード８１４に、運転席８１６に対向して設置されており（図３参照）、運転席８１６に座るユーザー９００の頭部、およびその周辺の画像を撮影する。運転席用画像処理部７１ｂは、内部用カメラ７１ａで撮影した画像に対して明るさ補正等の各種画像処理を行い、判断部７１ｃでの処理を容易にする。判断部７１ｃは、運転席用画像処理部７１ｂで処理した運転席画像からオブジェクトの抽出、または切り出しを行うことによってユーザー９００の頭部や目（瞳９１０）を検出するとともに、運転席画像に付随する奥行情報から車体８１１内におけるユーザー９００の頭部の存否とともにユーザー９００の目の空間的な位置（結果的に視線の方向）を算出する。

（環境監視部７２）
環境監視部７２は、物体検出部および物体識別部として機能する。環境監視部７２は、前方に近接する車両（自動車、自転車等）、歩行者等のオブジェクトを識別するとともに、オブジェクトまでの距離を判定する。オブジェクトの識別は、パターン認識、機械学習等、公知の情報処理技術を使用して実現できる。

環境監視部７２は、外部用カメラ７２ａ、外部用画像処理部７２ｂ、および判断部７２ｃを備える。外部用カメラ７２ａは車体８１１内外の適所に設置されており、ユーザー９００または車両８００の前方、側方等の外部画像を撮影する。外部用画像処理部７２ｂは、外部用カメラ７２ａで撮影した画像に対して明るさ補正等の各種画像処理を行い、判断部７２ｃでの処理を容易にする。判断部７２ｃは、外部用画像処理部７２ｂで処理した外部画像からオブジェクトの抽出、または切り出しを行うことによって車両（自動車、自転車等）、歩行者等のオブジェクトの存否を検出するとともに、外部画像に付随する奥行情報から車両８００前方におけるオブジェクトの空間的な位置を算出する。また、判断部７２ｃは、事前にオブジェクトの画像データとそのオブジェクトが何であるかを示すラベルとを多数与え、オブジェクトの特徴を学習させておくことで、車両８００を走行中に取得した画像を与えた時に、オブジェクトが何であるかを確率として算出する。

なお、内部用カメラ７１ａや外部用カメラ７２ａは、例えば複眼型の３次元カメラを含む。つまり、両カメラ７１ａ、７２ａは、結像用のレンズと、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、その他の撮像素子とを一組とするカメラ素子をマトリックス状に配列したものであり、撮像素子用の駆動回路をそれぞれ有する。各カメラ７１ａ、７２ａを構成する複数のカメラ素子は、例えば奥行方向の異なる位置にピントを合わせるようになっており、或いは相対的な視差を検出できるようになっており、各カメラ素子から得た画像の状態（フォーカス状態、オブジェクトの位置等）を解析することで、画像内の各領域、またはオブジェクトまでの距離を判定する。

なお、上述したような複眼型のカメラ７１ａ、７２ａに代えて、またはこれとともに、２次元カメラと赤外距離センサーとを組み合わせたものを用いてもよい。これにより、撮影した画面内の各部に関して奥行方向の距離情報を得ることができる。また、複眼型のカメラ７１ａ、７２ａに代えて、２つの２次元カメラを分離配置したステレオカメラによって、撮影した画面内の各部（領域、またはオブジェクト）に関して奥行方向の距離情報を得ることができる。その他、単一の２次元カメラにおいて、焦点距離を高速で変化させながら撮像を行うことによっても、撮影した画面内の各部に関して奥行方向の距離情報を得てもよい。

さらに、複眼型の外部用カメラ７２ａに代えて、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）技術を用いてもよい。これにより検出領域内の各部（領域、またはオブジェクト）に関して奥行方向の距離情報を得ることができる。ＬＩＤＡＲ技術により、パルス状のレーザー照射に対する散乱光を測定し、遠距離にあるオブジェクトまでの距離や拡がり計測して視野内のオブジェクトまでの距離情報やオブジェクトの拡がりに関する情報を取得できる。このＬＩＤＡＲ技術のようなレーダーセンシング技術と画像情報からオブジェクトの距離等を検出する技術とを組み合わせることによって、オブジェクトの検出精度を高めることができる。

虚像表示装置２０、主制御部６０、運転者検出部７１、および環境監視部７２は、ＨＵＤを構成する。表示制御部３０は、主制御部６０の制御下で虚像表示装置２０を動作させて、フロントウィンドウ８１２の背後に虚像距離（投影距離ともいう）が変化する３次元的な虚像ｉ２を表示させる。表示制御部３０は、主制御部６０を介して環境監視部７２から受信した表示形状や表示距離を含む表示情報から、虚像表示装置２０に表示させる虚像ｉ２としてのマーキング画像を形成する。

表示制御部３０は、主制御部６０を介して運転者検出部７１からユーザー９００の存在や目の位置に関する検出出力を受け取る。これにより、虚像表示装置２０による虚像ｉ２の投影の自動的な開始や停止が可能になる。また、ユーザー９００の視線の方向のみに虚像ｉ２の投影を行うこともできる。さらに、ユーザー９００の視線の方向の虚像ｉ２のみを明るくする、点滅する等の強調を行った投影を行うこともできる。

（配光制御方法）
図７は、比較例として、ＡＤＢを作動させた状態で、夜間に道路Ｒ上を走行中の車両８００の運転席から前方を見た場合の視界を例示する図である。

本実施形態では、主制御部６０は、照明装置４０を制御する配光制御部として機能する。より具体的には、主制御部６０は、周囲光センサー５０の検出結果に基づいて、車両８００の周囲が暗くなった（照度が所定値以下となった）場合、ヘッドランプを点灯し、明るくなった（照度が所定値を超えた）場合、ヘッドランプを消灯するように制御する。

なお、ヘッドランプの点灯／消灯の切り替えを、車両８００の周囲の明るさに応じて自動で行うモードと、運転者によって手動で行うモードとを設け、運転者がいずれかのモードを選択できるようにしてもよい。

夜間のように、車両８００の周囲が暗い状況で走行する場合、車両８００の前方の視界を十分に確保する観点から、道路Ｒ上を明るく、広範囲に、遠くまでヘッドランプの照明を届かせることが望まれる。このため、車両８００の周囲が暗い状況で走行する場合、基本的にはハイビームが使用される。

しかしながら、先行車両の直後の走行や、対向車両の接近、また歩行者の付近を走行するような状況では、先行車両および対向車両の運転者、ならびに歩行者がヘッドランプによる照明で眩しさを感じないように配慮することが求められる。

このような状況に対処するため、運転支援システム１０は、道路上のオブジェクトを識別し、識別結果に基づいて、各々のオブジェクトにヘッドランプの光を照射するか否かを決定する。すなわち、環境監視部７２によって検出されたオブジェクトを、車両８００のヘッドランプによる光の照射対象とするか否かを判断し、判断結果に応じて、ヘッドランプの照射領域を制御する。

より具体的には、図７に示すように、主制御部６０は、道路Ｒ上の対向車両４０１と、歩道の歩行者４０２の頭部と、道路Ｒから離れた場所を歩行している歩行者４０３の頭部とに対してヘッドランプの光を照射しないように照明駆動部４２を制御する。オブジェクトの識別は、環境監視部７２によって行われる。主制御部６０は、オブジェクトの種別に基づいて、環境監視部７２によって検出されたオブジェクトに光を照射するか否かを判断する。例えば、検出されたオブジェクトが街路灯である場合、街路灯に対しては光を照射するが、検出されたオブジェクトが車両（先行車両、対向車両、停車車両等）である場合、車両に対しては光を照射しない。また、検出されたオブジェクトが人である場合、人の頭部に対しては光を照射しないようにする。照射領域ＩＡ以外の、車両８００のヘッドランプによって照射されていない非照射領域は、車両８００の運転者から見て部分的に暗く（黒色またはグレーに）見える。

図６に示す例の場合、主制御部６０は、対向車両４０１に対応する小領域Ａ（９，３），Ａ（１０，３）、歩行者４０２の頭部に対応する小領域Ａ（１５，２）、歩行者４０３の頭部に対応する小領域Ａ（２２，２）について、ヘッドランプの光を照射しないように照明駆動部４２を制御する。すなわち、照明駆動部４２は、これらの小領域Ａを非照射領域とし、この非照射領域に対応するＬＥＤを消灯する。

このように、運転支援システム１０は、ＡＤＢを作動させることにより、対向車両４０１、および歩行者４０２，４０３の頭部に対して、ヘッドランプの光を選択的に照射しないようにできる。したがって、車両８００の運転者は、ヘッドランプの光をハイビームからロービームに切り替える必要がない。その結果、車両８００の前方の視界を十分に確保しつつ、対向車両４０１の運転者、および歩行者４０２，４０３が眩しさを感じることが防止または抑制される。

（危険因子になりうるオブジェクトに対するマーキング画像の付与）
図８は、運転支援システム１０を作動させた状態で、夜間に道路を走行している車両８００の前方の視界を例示する図である。

上述のとおり、ＡＤＢを作動させることにより、車両８００の前方に対向車両４０１、歩行者４０２，４０３がいる場合でもヘッドランプの光をハイビームに維持できる。しかし、ＡＤＢを作動させるとヘッドランプの光が対向車両４０１に対して照射されない。したがって、車両８００の運転者からは、対向車両４０１に対応する非照射領域が暗く見え、これらの領域にあるものが何であるのかを判別することは難しい。

図７に示す例では、対向車両４０１については、ヘッドランプが点灯しているので、少なくとも車両であることが推測できる。しかし、対向車両４０１が車両８００と同様にＡＤＢを作動させている場合、対向車両４０１から車両８００への照射光も消失するので、非照射領域にあるオブジェクトの種別を判別することはさらに困難となりうる。

そこで、図８に示すように、本実施形態の運転支援システム１０は、非照射領域のオブジェクトに応じた形態のマーキング画像を、上記オブジェクトが存在する非照射領域またはその隣接領域に表示させる。具体的には、主制御部６０は、虚像表示制御部として機能し、車両８００の前方において、ヘッドランプの照射対象ではないオブジェクトが存在する非照射領域、またはその隣接領域にマーキング画像を表示するように虚像表示装置２０を制御する。隣接領域は、例えば、表示されるマーキング画像が非照射領域のオブジェクトを指し示していることが把握できる程度に、非照射領域の周囲または近傍に位置する領域である。

図８に示す例では、対向車両４０１に対しては、自動車の前部の画像５０１をマーキング画像として使用している。主制御部６０は、虚像表示装置２０を制御して、対向車両４０１の位置に応じた虚像距離で、虚像ｉ２としての画像５０１を、対向車両４０１に重畳して表示させる。すなわち、運転者の視点から視たときに対向車両４０１と同じ位置に画像５０１を表示させる。画像５０１は、例えば、対向車両（車両前面）、先行車両（車両背面）に応じてあらかじめ作成した、物体の種類を示すアイコン画像（アニメーション画像）である。

また、歩行者４０２，４０３に対しては、歩行者４０２，４０３の全身の範囲を表す矩形の枠の画像５０２，５０３をマーキング画像として使用している。さらに、車両８００の運転者の注意を惹くために、画像５０２，５０３の上方に「！（エクスクラメーションマーク）」を付与することもできる。主制御部６０は、虚像表示装置２０を制御して、歩行者４０２，４０３の位置に応じた虚像距離で、虚像ｉ２としての、矩形の枠の画像５０２，５０３の内側に歩行者４０２，４０３の全身が入るように表示させる。すなわち、主制御部６０は、非照射領域である歩行者４０２，４０３の頭部に隣接する領域に矩形の枠の画像５０２，５０３を表示させる。

なお、図８に示す例では、非照射領域のオブジェクトの全てについてマーキング画像を表示させている。しかし、このような場合に限定されず、主制御部６０は、非照射領域のオブジェクトの空間的な位置に基づいて、危険因子になりうると判断されたオブジェクトについてのみマーキング画像を表示させることもできる。すなわち、車両８００から十分に遠く離れたオブジェクト等、危険因子にならないと判断されるオブジェクトについては、マーキング画像の付与を省略することもできる。

このように、運転支援システム１０は、照射対象ではないオブジェクトが存在する非照射領域またはその隣接領域にマーキング画像を表示させるので、車両８００の運転者は、非照射領域のオブジェクトを容易に判別できる。これにより、車両８００の運転者は、非照射領域のオブジェクトが以後にとる行動を予想することにより、危険につながるおそれがあるか否かを判断できる。

以上のように、実施形態において、本発明の運転支援システム１０について説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。

例えば、上述の実施形態では、照射領域ＩＡの各々の小領域Ａに対応してＬＥＤが配置されているヘッドランプを例示して説明したが、本発明はこのような場合に限定されない。本発明は、１つの光源（ＬＥＤやレーザー）からの照射光により視界を順次高速に走査することで、目の残像効果により、視界を照明するヘッドランプにも適用できる。

１０ 運転支援システム、
２０ 虚像表示装置、
２１ 表示素子、
２２ 投影光学系、
２３ 虚像距離変更部、
２１ａ 表示面、
２４ 虚像形成光学系、
２４１，２４２ ミラー、
２６ ハウジング、
２９ 中間スクリーン、
３０ 表示制御部、
４０ 照明装置、
４１ ヘッドランプ部、
４２ 照明駆動部、
５０ 周囲光センサー、
５５ オートレベライザー部、
６０ 主制御部、
７１ 運転者検出部、
７２ 環境監視部、
８００ 車両、
８１１ 車体、
８１２ フロントウィンドウ、
８１３ ハンドル、
８１４ ダッシュボード、
８１５ ディスプレイ、
８１６ 運転席、
９００ ユーザー、
９１０，９１１ 瞳、
ＡＸ，ＡＸ０，ＡＸ１ 光軸、
Ｄ１ 表示光、
ｉ１ 中間像、
ｉ２ 虚像。

Claims (5)

1. 車両の運転を支援する運転支援システムであって、
   前記車両のウィンドシールドに向けて画像を投影することにより、前記画像の虚像を表示可能な表示装置と、
   前記車両の前方に存在する物体を検出する物体検出部と、
   前記物体検出部によって検出された物体を、前記車両の眩惑防止機能付き前照灯による光の照射対象とするか否かを判断し、判断結果に応じて、前記前照灯の照射領域を制御する配光制御部と、
   前記車両の前方において、前記照射対象ではない物体が存在する非照射領域、またはその隣接領域に前記画像の虚像を表示するように前記表示装置を制御する虚像表示制御部と、
   を備える、運転支援システム。
2. 前記物体検出部の検出結果に基づいて、前記物体の種別を識別する物体識別部をさらに有し、
   前記虚像表示制御部は、
   前記物体識別部の識別結果に応じた形態の虚像を、前記非照射領域またはその隣接領域に表示するように前記表示装置を制御する、請求項１に記載の運転支援システム。
3. 前記表示装置は、
   表示する虚像の虚像距離を変更することが可能であり、前記非照射領域の物体の位置に対応した虚像距離で前記虚像を表示する、請求項１または２に記載の運転支援システム。
4. 前記車両の周囲の明るさを検出する周囲光検出部をさらに有し、
   前記配光制御部は、
   前記周囲光検出部の検出結果に基づいて、前記車両の周囲の明るさが所定値以下となった場合に前記前照灯を点灯させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の運転支援システム。
5. 前記物体検出部の検出結果に基づいて、前記物体の種別を識別する物体識別部をさらに有し、
   前記配光制御部は、
   前記物体の種別に基づいて、前記物体検出部によって検出された前記物体に光を照射するか否かを判断する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の運転支援システム。