JP2021109555A - 表示制御装置、システム、表示システム、情報表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングの操舵に関する情報を表示することができる表示制御装置を提供すること。【解決手段】透過部材を介して移動体の前方に虚像を提示する表示部に情報を出力する表示制御装置であって、ステアリングの目標操舵角に関する情報を前記表示部１０に出力する出力部３５、を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、表示制御装置、システム、表示システム、及び、情報表示方法に関する。

運転者等の乗員が少ない視線移動で情報を確認できるように、乗員の前方に各種の情報を虚像として提示するヘッドアップディスプレイ(ＨＵＤ)が搭載された表示システムが知られている。ヘッドアップディスプレイは現在の車速、走行中の道路の制限速度、ナビゲーション情報、又は、エコドライブに関する情報などを投影することができる。

また、より高度な運転支援のための情報を表示するヘッドアップディスプレイが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、カーブの手前から前方のカーブを走行する際の理想走行軌跡と、現在車速で前方のカーブを走行した場合の予測走行軌跡とを比較可能に表示し、予測走行軌跡を逐次更新してその表示を継続するヘッドアップディスプレイが開示されている。このような構成によれば、現在車速が適正かどうかを運転者が余裕を持って確認でき、かつ、直感的に分かりやすい運転支援情報を表示できる。

しかしながら、従来の表示装置は、ステアリングの操舵に関する情報を表示することができないという問題があった。例えば、カーブ走行中の操舵角が大きいと、ヨーレートも大きくなり、同乗者に大きな横Ｇが生じてしまう。

本発明は、上記課題に鑑み、ステアリングの操舵に関する情報を表示することができる表示制御装置を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明は、透過部材を介して移動体の前方に虚像を提示する表示部に情報を出力する表示制御装置であって、ステアリングの目標操舵角に関する情報を前記表示部に出力する出力部、を有することを特徴とする。

ステアリングの操舵に関する情報を表示することができる表示制御装置を提供することができる。

表示システムが車速等に応じて表示するステアリングの操舵に関する情報の一例を示す。 車両に搭載された表示システムの概略を示す図の一例である。 表示部の構成を示す図の一例である。 表示システムが移動体に搭載された車載システムの構成図の一例である。 車載システムのうち検出部の構成例を示す図である。 表示制御部のハードウェア構成図の一例である。 認識部と表示制御部の機能をブロック状に示す機能ブロック図の一例である。 カーブの曲率の推定方法を説明する図である。 目標操舵角の決定方法を説明するための図である。 現在の操舵角と目標操舵角の表示例を示す図である。 実際の車両の操舵角と目標操舵角の関係を説明する図である。 表示制御部が現在の操舵角と目標操舵角とを提示する手順を示すフローチャート図の一例である。

以下、本発明を実施するための形態の一例として、表示システムと表示システムが行う情報表示方法について図面を参照しながら説明する。

＜本実施形態の情報表示の概略＞
まず、図１を用いて、ステアリングの操舵に関する情報の表示方法の概略を説明する。図１は、表示システムが車速等に応じて表示するステアリングの操舵に関する情報の一例を示す。本実施形態では、表示システムとしてＨＵＤ（Head Up Display）装置により情報を提示する形態を説明する。ただし、液晶ディスプレイなどその他の表示システムへの適用を制限しない。

図１（ａ）はカーブへの進入時に提示されるステアリングの操舵に関する情報の一例であり、図１（ｂ）はカーブを走行中に提示されるステアリングの操舵に関する情報の一例である。表示システムはフロントウィンドウシールドの前方（例えば数メートル）に情報を虚像として提示する。図１（ａ）（ｂ）では車両の速度を示す表示部品３０１と操舵角を示す表示部品３０２とが表示されている。

操舵角を示す表示部品３０２は、中立状態の操舵角を表示部品３０２の中央に対応させ、現在の操舵角３０３と、現在の車両の走行状況に基づく好ましい操舵角（以下、目標操舵角３０４という）を示す。図１では車両が右旋回のカーブを走行中なので、現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４のいずれも表示部品の中央よりも右寄りを指し示している。目標操舵角３０４は中央からの距離が長くなるほど操舵角を大きくすべきことを示す。したがって、図１には目標操舵角３０４、現在の操舵角３０３、及び、目標操舵角と現在の操舵角の差がそれぞれアナログ情報として表示される。現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４のいずれも、ステアリングホイールの角度と１対１に対応する。ただし対応は厳密でなくてよい。

図１（ａ）と図１（ｂ）を比較すると分かるように、車両がカーブを進行するに従い実際の操舵角が徐々に大きくなっているが、表示システムはリアルタイムに、現在の車両の走行状況に基づく目標操舵角３０４を示す。目標操舵角３０４は実際にどのくらい舵角を切ればよいかを示す。目標操舵角３０４は、車速、カーブの曲率、及び、任意のヨーレート等に基づいて計算されるため、乗員が感じる横Ｇの変化量が一定以下になる操舵角を提示できる。

現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４を例えば数値で示した場合、運転者は数値を角度に変換して操舵に反映させなければならない。これに対し本実施形態では、現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４がアナログ情報で表示されるので、運転者は実際にどのくらいステアリングを切ればよいかを把握しやすい。

車両は前方のカーブの形状に基づいて目標操舵角３０４を検出するのに対し、現在の操舵角３０３は現在の実際の操舵角なので、道路形状が現在と前方で異なっている場合（例えば、カーブの曲率が大きくなる、カーブの曲率が小さくなる）は、現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４とが乖離する。例えば、前方でカーブの曲率が大きくなっている場合は、現在の操舵角３０３＜目標操舵角３０４となり、前方でカーブの曲率が小さくなっている場合は、現在の操舵角３０３＞目標操舵角３０４となる場合が多い。このように前方の道路形状に基づいて目標操舵角３０４を表示するので、運転者はこれからどの位の操舵が必要になるかを予測できる。

なお、図１（ａ）（ｂ）はカーブが右旋回の場合を示すが、左旋回のカーブでは、現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４のいずれも、表示部品３０２の中央よりも左寄りを指し示す。

また、表示部品３０２は円の上半分の半円又は円弧の形状であり、車両がカーブを走行中に必要な操舵角をほぼカバーしている。このため、操舵角が９０度を超えないカーブでは、現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４を実際の操舵角と一致させることができる。実際の操舵角が表示部品３０２を超えるようなカーブでは、１より小さい係数を現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４に乗じて表示部品３０２に反映させるとよい。

このように本実施形態の表示システムは、車両がカーブを走行する際に、横Ｇの変化量が一定以下となる操舵角を逐次提示するので、乗員が快適に乗車できるハンドリングを運転者に促すことができる。

＜用語について＞
移動体が道路に沿って走行するとは、移動体が走行する道を移動体が走行することをいう。好ましくは、白線、縁石、ガードレール等が形成されていると良いが、これらはなくても良い。

ステアリングの目標操舵角に関する情報は、運転者がステアリングを適切な操舵角に操舵する情報である。

移動体とは乗員が乗車して陸上、空中、海上、又は、海中を移動するものであればよい。本実施形態では一例として車両を例にして説明する。この他、航空機、船舶、産業用ロボット等にも搭載され得る。

車両の乗員とは、表示システムの情報を視認する者をいう。例えば、運転者であるが、単なる乗員であってもよい。また、自動運転により移動する移動体では乗員が全く運転しない場合が含まれる。

＜構成例＞
図２は、車両に搭載された表示システム１の概略を示す図の一例である。表示システム１は表示制御部２０（表示制御装置の一例）と表示部１０（表示装置の一例）を有している。

表示システム１はダッシュボードの内部に埋め込まれており、表示システム１の上面に設けられ射出窓３からフロントウィンドウシールド９１（透過部材）に向けて映像を投影する。投影された映像はフロントウィンドウシールド９１よりも前方に虚像Ｉとして表示される。車両の乗員Ｖは視線を前方の車両や路面に保ったまま（少ない視線移動で）運転に有用な情報を目視できる。なお、表示システム１はフロントウィンドウシールド９１に映像を投影できればよく、ダッシュボードの他、天井やサンバイザなどに設置されていてもよい。

表示システム１は、汎用的な情報処理端末である場合とＨＵＤ専用端末の場合がある。ＨＵＤ専用端末は単にヘッドアップディスプレイ装置と呼ばれる他、ナビゲーション装置と一体である場合にはナビゲーション装置と呼ばれる場合がある。また、ＰＮＤ（Portable Navigation Device）とも呼ばれる。あるいはディスプレイオーディオ（又はコネクティッドオーディオ）と呼ばれてもよい。ディスプレイオーディオとは、ナビゲーションの機能を搭載せずに主にＡＶ機能と通信機能を提供する装置である。

汎用的な情報処理端末は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ノートＰＣ、及び、ウェアラブルＰＣ（例えば、腕時計型、サングラス型など）などである。汎用的な情報処理端末はこれらに限定されるものではなく、一般的な情報処理装置の機能を有していればよい。汎用的な情報処理端末は、普段は各種のアプリケーションを実行する情報処理装置として利用されるが、例えば表示システムのためのアプリケーションソフトウェアを実行する場合に、ＨＵＤ専用端末と同様、運転に有用な情報を表示する。

本実施形態の表示システム１は、汎用的な情報処理端末とＨＵＤ専用端末のどちらの場合でも、車載された状態と携帯可能な状態の切り替えが可能であってよい。

図２に示すように、表示システム１は、主要な構成要素として、表示部１０と、表示制御部２０とを有している。表示部１０の投射方式としては、レーザ走査方式及びパネル方式が知られている。レーザ走査方式は、レーザ光源から射出されたレーザビームを２次元走査デバイスで走査し中間像（後述するスクリーンに投影される実像）を形成する方式である。パネル方式は、液晶パネル、ＤＭＤパネル（デジタルミラーデバイスパネル）、蛍光表示管（ＶＦＤ）等のイメージングデバイスで中間像を形成する方式である。

レーザ走査方式は、全画面を発光して部分的に遮光することで画像を形成するパネル方式とは違い、各画素に対して発光／非発光を割り当てることができるため、一般に高コントラストの画像を形成することができる点で好適である。高コントラストであることは視認性に優れるため、パネル方式のＨＵＤ装置よりも少ない注意資源で車両の乗員が情報を視認できることが明らかになっている。

特に、パネル方式では情報がない領域でも遮光しきれない光が投影され、ＨＵＤが画像を表示できる範囲に表示枠が投影されてしまう（この現象をポストカードという）。レーザ操作方式ではこのような現象がなく、コンテンツのみを投影できる。特に、ＡＲ（Augmented Reality）において、実在する風景に生成した映像を重ねて表示する際のリアリティが向上する。なお、ＡＲとは「拡張現実」と訳され、実在する風景に実在しないオブジェクトの映像を重ねて表示することで、目の前にある世界を仮想的に拡張する技術である。ただし、パネル方式のＨＵＤであってもより少ない注意資源で視認できる態様で情報を表示できるＨＵＤ装置であればよい。

また、厳密にはＨＵＤ装置でないが、ダッシュボード等に配置された透明なディスプレイに本実施形態のステアリングの操舵に関する情報を表示してもよい（この場合は虚像にならない）。

図３は、表示部１０の構成を示す図の一例である。表示部１０は、主に、光源部１０１と、光偏向器１０２と、ミラー１０３と、スクリーン１０４と、凹面ミラー１０５とを有している。なお、図３は主要な構成要素を示したに過ぎず、図示する以外の構成要素を有していてもよいし、図示する構成要素の一部を有していなくてもよい。

光源部１０１は、例えば、ＲＧＢに対応した３つのレーザ光源（以下、ＬＤ：レーザダイオードとする）、カップリングレンズ、アパーチャ、合成素子、レンズ等を備えており、３つのＬＤから出射されたレーザビームを合成して光偏向器１０２の反射面に向かって導く。光偏向器１０２の反射面に導かれたレーザビームは、光偏向器１０２により２次元的に偏向される。

光偏向器１０２としては、例えば、直交する２軸に対して揺動する１つの微小なミラーや、１軸に揺動又は回動する２つの微小なミラー等を用いることができる。光偏向器１０２は、例えば、半導体プロセス等で作製されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーとすることができる。光偏向器１０２は、例えば、圧電素子の変形力を駆動力とするアクチュエータにより駆動することができる。光偏向器１０２として、ガルバノミラーやポリゴンミラー等を用いてもよい。

光偏向器１０２により２次元的に偏向されたレーザビームはミラー１０３に入射し、ミラー１０３により折り返され、スクリーン１０４の表面（被走査面）上に２次元の画像（中間像）を描画する。ミラー１０３としては、例えば凹面鏡を用いることができるが、凸面鏡や平面鏡を用いてもよい。光偏向器１０２とミラー１０３でレーザビームの方向を偏向することで、表示部１０の小型化又は構成要素の配置を柔軟に変更できる。

スクリーン１０４としては、レーザビームを所望の発散角で発散させる機能を有するマイクロレンズアレイやマイクロミラーアレイを用いると好適であるが、レーザビームを拡散させる拡散板、表面が平滑な透過板や反射板等を用いてもよい。一般に光源部１０１からスクリーン１０４まではＨＵＤ装置と呼ばれる。ただし、この他の部品を含んでもよい。

スクリーン１０４から射出されたレーザビームは、凹面ミラー１０５で反射され、フロントウィンドウシールド９１に投影される。凹面ミラー１０５はレンズと似た働きを有し、所定の焦点距離に像を結像させる機能を有する。このため、凹面ミラー１０５がレンズであるとすると物体に相当するスクリーン１０４上の像は凹面ミラー１０５の焦点距離によって定まる距離Ｒ２の位置に像を結ぶ。したがって、車両の乗員から見た場合、フロントウィンドウシールド９１から距離Ｒ１＋Ｒ２の位置に虚像Ｉが表示される。車両の乗員からフロントウィンドウシールド９１までの距離をＲ３とすると、図３では車両の乗員Ｖの視点Ｅから距離Ｒ（＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）の位置に虚像Ｉが表示される（結像する）。

フロントウィンドウシールド９１への光束の少なくとも一部は車両の乗員Ｖの視点Ｅに向けて反射される。この結果、車両の乗員Ｖはフロントウィンドウシールド９１を介してスクリーン１０４の中間像が拡大された虚像Ｉを視認可能となる。すなわち、車両の乗員Ｖから見てフロントウィンドウシールド９１越しに中間像が拡大表示された虚像Ｉが表示される。

なお、通常、フロントウィンドウシールド９１は平面ではなく僅かに湾曲している。このため、凹面ミラー１０５の焦点距離だけでなくフロントウィンドウシールド９１の曲面によっても虚像Ｉの結像位置が決定されるが、距離Ｒは上記のようにほぼ距離Ｒ１＋Ｒ２によって定まる。視線移動が少なくて済むように虚像Ｉを遠方に結像させるには、距離Ｒ１又はＲ２を長くする。距離Ｒ１を長くする方法としてはミラーで光路を折り返す方法があり、距離Ｒ２を長くする方法としては凹面ミラー１０５の焦点距離を調整する方法がある。

なお、フロントウィンドウシールド９１の影響で中間像の水平線が上又は下に凸形状となる光学歪みが生じるため、ミラー１０３及び凹面ミラー１０５の少なくとも一方は、歪みを補正するように設計、配置されることが好ましい。あるいは、投影される映像が歪みを考慮して補正されることが好ましい。

また、フロントウィンドウシールド９１よりも視点Ｅ側に透過反射部材としてコンバイナを配置してもよい。コンバイナに凹面ミラー１０５からの光を照射するようにしても、フロントウィンドウシールド９１に凹面ミラー１０５からの光を照射した場合と同様に、虚像Ｉとして情報を提示することができる。

＜表示システムが搭載される車載システムの構成例＞
続いて、図４を用いて、表示システム１が移動体に搭載された場合の構成例を説明する。図４は表示システム１が移動体に搭載された車載システム２の構成図の一例である。車載システム２（特許請求の範囲のシステムの一例）はＣＡＮ（Controller Area Network）バスなどの車載ネットワークＮＷを介して通信するカーナビゲーションシステム１１、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２、表示システム１、ブレーキＥＣＵ１３、ステアリングＥＣＵ１４、認識部１５、及び、検出部１６を有している。

カーナビゲーションシステム１１は、ＧＰＳに代表されるＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を有し、車両の現在地を検出して電子地図上に車両の位置を表示する。また、出発地と目的地の入力を受け付け、出発地から目的地までの経路を検索して電子地図上に経路を表示したり、進路変更の手前で車両の乗員に進行方向を音声、文字（ディスプレイに表示される）、又はアニメーション等で案内したりする。なお、カーナビゲーションシステム１１は携帯電話網などを介してサーバと通信してもよい。この場合、サーバが電子地図を車両に送信したり経路検索を行ったりすることができる。

エンジンＥＣＵ１２は、各センサからの情報と車両の状況に合わせ、理想となる燃料噴射量の決定、点火時期の進角・遅角、動弁機構などの制御を行う。また、現在車速とアクセル開度の関係に対し変速段の切り替え線が定められたマップを参照するなどして変速の必要性を判断する。エンジンＥＣＵ１２はこれらを組み合わせ先行車への追従走行時の加速や減速制御を行う。なお、エンジンと共に又はエンジンを動力とすることなく電気モータを動力としてもよい。

ブレーキＥＣＵ１３は、ＡＢＳ（Antilock Braking System）制御、先行車への追従走行時の制動制御、障害物とのＴＴＣ（Time To Collision）に基づく自動制動、坂道発進時の停止状態維持制御など、車両の乗員によるブレーキペダルの操作がなくても車両の各車輪ごとに制動力を制御する。

ステアリングＥＣＵ１４は、車両の乗員によるハンドルの操舵の方向と操舵角を検出し、操舵方向に操舵トルクを付加するパワーステアリング制御を行う。また、走行レーンからの逸脱を回避する方向、走行レーンの中央の走行を維持する方向、又は、障害物との接近を回避する方向に、車両の乗員によるハンドル操作がなくても操舵する。

検出部１６は各種のセンサを有しており、自車両の周囲の障害物を検出する。認識部１５は前方の画像などから白線など道路形状の認識、検出部１６が検出した障害物が何かを特定する物体認識、自車両に対する障害物の相対位置（方向と距離）等を認識する。車速等の情報、及び、道路形状等は表示システム１に入力される。

＜検出部の構成例＞
続いて、図５を用いて、検出部１６の構成について説明する。図５は、車載システム２のうち検出部１６の構成例を示す図である。検出部１６は、表示システム１が表示する車速を検出する車速センサ１６１、表示システム１が表示する車両情報を取得する車両情報センサ１６２、障害物を検出するレーダセンサ１６３と周囲カメラ１６４、乗員に関する情報である乗員状態情報を取得する乗員状態情報センサ１６５、外部から渋滞情報などを受信するＶＩＣＳ受信装置１６６（登録商標。ＶＩＣＳ：Vehicle Information and Communication System Center）、及び、インターネットなどに接続する外部通信装置１６７を有している。

なお、検出部１６が有する各センサは検出部１６にまとまって存在する必要はなく、車載されていればよい。

車速センサ１６１は、例えば、ドライブトレイン系のシャフトの回転と共に回転する磁石を、車体に固定されたセンサ部が検出し、回転速度に比例したパルス波を発生させる。単位時間のパルス数により車速を検出できる。

車両情報センサ１６２は、車速センサ１６１以外の車両情報を検出する１つ以上のセンサを有している。例えば、燃料計センサ、シフトレバー位置センサ、オドメータ、トリップメータ、ウィンカセンサ、及び、水温センサなどである。これらは一般的な構成で各車両情報を取得できればよい。燃料計センサは現在の残燃料を検出する。シフトレバー位置センサは車両の乗員が操作したシフトレバー位置を検出する。オドメータは車両の走行距離を累積して総走行距離を提供する。トリップメータは車両の乗員が初期化してから現在までの区間走行距離を提供する。ウィンカセンサは車両の乗員が操作したウィンカの方向を検出する。水温センサはエンジン冷却水の温度を検出する。これらは車両から取得できる情報の一例に過ぎず、この他、車両から取得できる情報は車両情報となりうる。例えば、電気自動車やハイブリッド車ではバッテリ残量、回生電力量、又は、消費電力量なども取得できる。

周囲カメラ１６４は車両の周囲を撮像する撮像装置である。取り付け場所は好ましくは車両の前方、側方及び後方を撮像できるように、複数の場所に設置される。本実施形態では少なくとも前方を撮像できるように設置される。例えばルームミラーの裏側やその近くに光軸を前方の水平方向などに向けて取り付けられる。また、車両のルーフやバンパにおいて車両の左後方コーナー、右後方コーナー、及び、後部などに設置されてよい。後部に設置された撮像装置をバックモニタというが、後部の周囲カメラ１６４はバックモニタに限られない。この他、サイドミラー、ピラー、ルーフのサイド部分、又はドアなどに配置されてもよい。

周囲カメラ１６４は単眼カメラの場合とステレオカメラの場合がある。距離情報を取得できる単眼カメラ又はステレオカメラの場合、レーダセンサ１６３がなくてもよい。しかし、距離情報を取得できる周囲カメラ１６４に加え、レーダセンサ１６３があることで、周囲カメラ１６４の距離情報とレーダセンサ１６３の距離情報をフュージョンし（統合し），互いのデメリットを補完しあって高精度な距離情報を取得できる。なお、レーダセンサ１６３と周囲カメラ１６４の他にソニックセンサ（超音波センサ）などを有していてもよい。

レーダセンサ１６３は自車両の前方、側方、後方など車両の周囲にレーダを送信し、物体で反射して戻ってくるレーダを受信する。配置場所は周囲カメラと同様に車両の周囲の障害物を検出できる場所であればよい。レーダセンサ１６３は送信から受信までの時間により物体までの距離を検出すると共に、レーダの照射方向により物体の方向を検出するＴＯＦ方式（Time Of Fright）がある。ＴＯＦ方式のレーダセンサとしてＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）が知られている。また、連続的に送信波の周波数を大きくしながら受信波と送信波の混合波を生成し、周波数がわずかに異なることで生じる混合波のうなり周波数を距離に換算するＦＭＣＷ方式（Frequency Modulation Continuous Wave）やＦＣＭ（Fast Chirp Modulation）がある。ＦＭＣＷ方式やＦＣＭ方式では複数の受信アンテナで受信波の位相ずれを検出することで物体の方向を推定する。

乗員状態情報センサ１６５は車両の乗員から直接又は間接的に検出される乗員状態情報を検出するセンサである。代表的なものに顔カメラがある。顔カメラは車両の乗員の顔を撮像して顔認証を行い、車両の乗員を特定又は識別する。また、顔画像から顔向きや視線方向を検出することが可能になる。

この他、乗員状態情報センサ１６５は、例えば、心電センサ、心拍数センサ、血圧センサ、体温センサ、脈拍センサ、呼吸センサ、発汗センサ、瞬きセンサ、瞳孔センサ、脳波センサ、又は、筋電位センサなどでもよい。乗員状態情報センサ１６５としては例えば、腕時計型のウェアラブル端末（スマートウォッチ）を車両の乗員が装着する形態がある。

ＶＩＣＳ受信装置１６６はＶＩＣＳが配信する電波を受信する。なお、ＶＩＣＳは渋滞や交通規制などの道路交通情報を、ＦＭ多重放送やビーコンを使ってリアルタイムに車載装置に送信するシステムである。外部通信装置１６７は３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、ＬＴＥ、及び、無線ＬＡＮなどのネットワークを介してインターネットなどに接続し各種の情報を受信する。例えば、雨、雪、霧などの天候情報を受信できる。また、ニュース、音楽、動画などを受信してもよい。また、外部通信装置１６７は、例えば信号機の状態情報と信号が変わるまでの時間などを取得できる。このように、ＶＩＣＳ受信装置１６６と外部通信装置１６７は路車間通信を行う場合がある。この他、外部通信装置１６７は車車間通信で他車両６が検出した情報を取得してもよい。

なお、先進運転システム(ADAS)では情報を表示して警告するだけでなく、車両の制御を行う場合もある。この場合、制御用のＥＣＵはレーダセンサ１６３又は周囲カメラ１６４の少なくとも一方が検出する障害物の距離情報に基づいてエンジンＥＣＵ１２、ブレーキＥＣＵ１３及びステアリングＥＣＵ１４と連携して各種の運転支援を行う。例えば、先行車への追従走行時の加減速制御、自動制動、走行レーンからの逸脱回避、レーンキープ走行、及び、障害物の回避操舵等を行う。このような制御のために、前方を撮像する撮像装置が撮像した画像データから、認識部１５が道路標識、及び、白線などの道路ペイントなどを認識する。

追従走行時の加減速制御では、制御用のＥＣＵは車速に応じた目標の距離を維持するように動力と制動力を制御する。自動制動では、ＴＴＣに応じて、警告、ブレーキペダルの押下を促す表示、及び、衝突の可能性が高い場合におけるシートベルトの巻き上げと衝突回避制動等を行う。走行レーンからの逸脱回避では、運転支援ＥＣＵ３６は撮像された画像データから白線（走行区分線）を認識し、走行レーンを逸脱する方向と反対方向に操舵トルクを付加する。また、レーンキープ走行では走行レーンの中央を目標走行ラインに設定し、目標走行ラインからの乖離に比例した操舵トルクを乖離とは反対方向に付加する。障害物の回避操舵では、制動では衝突を回避できないと判断した場合に、障害物を回避するための走行ラインを決定し、この走行ラインを走行する操舵トルクを付加する。

また、例えば車線変更時にレーダセンサ１６３又は周囲カメラ１６４により、隣の車線のドアミラーに映らない領域（死角領域）を併走する車両を検知した場合に、乗員に警告する。このような支援をブラインドスポットモニタという。

＜表示制御部のハードウェア構成例＞
続いて、図６を用いて、表示制御部２０のハード的な構成例について説明する。図６は、表示制御部２０のハードウェア構成図の一例である。表示制御部２０は、ＦＰＧＡ２０１と、ＣＰＵ２０２と、ＲＯＭ２０３と、ＲＡＭ２０４と、Ｉ／Ｆ２０５と、バスライン２０６と、ＬＤドライバ２０７と、ＭＥＭＳコントローラ２０８とを有している。ＦＰＧＡ２０１、ＣＰＵ２０２、ＲＯＭ２０３、ＲＡＭ２０４、及びＩ／Ｆ２０５は、バスライン２０６を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ２０２は、表示制御部２０の各機能を制御する。ＲＯＭ２０３は、ＣＰＵ２０２が、表示制御部２０の各機能を制御するために実行するプログラム２０３ｐを記憶している。ＲＡＭ２０４にはプログラム２０３ｐが展開され、ＣＰＵ２０２がプログラム２０３ｐを実行するためのワークエリアとして使用される。また、ＲＡＭ２０４は画像メモリ２０９を有している。画像メモリ２０９は虚像Ｉとして投影される画像の生成に使用される。Ｉ／Ｆ２０５は、認識部１５や検出部１６と通信するためのインターフェイスであり、例えば車両のＣＡＮ（Controller Area Network）バス又はイーサネット（登録商標）等に接続される。

ＦＰＧＡ２０１は、ＣＰＵ２０２が作成した画像に基づいてＬＤドライバ２０７を制御する。ＬＤドライバ２０７は表示部１０の光源部１０１のＬＤを駆動することで、画像に応じたＬＤの発光を制御する。ＦＰＧＡ２０１は、画像の画素位置に応じた方向にレーザビームが偏向されるようにＭＥＭＳコントローラ２０８を介して表示部１０の光偏向器１０２を動作させる。

＜表示制御部の機能について＞
続いて、図７〜図９を用いて、認識部１５と表示制御部２０が有する機能について説明する。図７は、認識部１５と表示制御部２０の機能をブロック状に示す機能ブロック図の一例である。まず、認識部１５は車速取得部３１、道路形状推定部３２、及び、操舵角決定部３３を有している。

車速取得部３１は検出部１６から現在の車速を好ましくは定期的に取得する。また、道路形状推定部３２は、車両の進行方向の道路形状を取得する。認識部１５がステレオカメラやレーザにより白線を認識した場合、白線の三次元座標が分かっているので、白線の座標からカーブの曲率を推定できる。

図８はカーブの曲率の推定方法を説明する図である。図８（ａ）は認識された白線を模式的に示し、図８（ｂ）はＸＺ平面の白線の座標を示す。ＸＺ平面は路面に対応する。道路形状推定部３２は、右白線と左白線の内側のエッジなどから所定間隔ごとに白線座標Sn（ｎは自然数）の座標を検出する。そして、左右の白線座標Snの中央の座標を算出し、その座標を図８（ｂ）のようにグラフに表す。なお、図８（ｂ）は説明のための図であり、実際にグラフ化しなくてもよい。

道路形状推定部３２は、円の方程式に白線座標Snをフィッティングすることで、円の半径を求める。このような処理を定期的に繰り返すことで前方のカーブの半径（又は曲率）を推測できる。なお、クロソイド曲線にフィッティングしてもよい。また、カーブの半径などの道路形状はカーナビゲーションシステム１１から取得してもよい。

図８では、表示制御部２０が白線から道路形状を推定しているが、縁石やガードレールなど道路形状と関連がある地物や構造物に基づいて道路形状を推定してもよい。

どのくらい前方のカーブの半径（又は曲率）を推定するかは予め決まっていても良いし、車速によって変更されても良い。運転者が現在の操舵角から目標操舵角に余裕を持って操舵するために、例えば３秒必要とすると、どのくらい前方のカーブの半径を求めるかは「車速ｖ×３秒」で求められる。

図７に戻って説明する。操舵角決定部３３は、自車両の車速と推定された道路形状から目標操舵角を決定する。車速と道路形状と操舵角の対応の求め方は種々提案されているので、以下では一例を説明する。

図９は、目標操舵角の決定方法を説明するための図である。まず、ヨーレートωは車速ｖとカーブの曲率ｋと以下の関係を有している。
ω＝ｖ×ｋ …(1)
また、カーブの半径ｒと曲率ｋには下式の関係がある。
ｒ＝１/ｋ …(2)
図９を参照すると、半径ｒのカーブを走行中の操舵角がαであるので、
sin(α)＝Ｗ/ｒ …(3)
である。ただし、Ｗはホイールベースである。

式(3)に式(2)を適用すると下式が得られる。
sin(α)＝Ｗ・ｋ
α＝sin⁻¹(Ｗ・ｋ) …(4)
式(4)に式(1)を代入すると下式が得られる。
α＝sin⁻¹(Ｗ・ω/ｖ) …(5)
式(5)は車速ｖで半径ｒのカーブを走行する場合、好ましいヨーレートが与えられれば、適切な操舵角を計算できることを示す。

操舵角決定部３３は、式(5)で決定した目標操舵角を表示制御部２０の画像生成部３４に送信する。なお、好ましいヨーレートについては、車両メーカなどが一定の変化量以下の横Ｇとなるように実験的に定めることができる。

図７に戻って説明する。表示制御部２０は画像生成部３４、及び、出力部３５を有している。表示制御部２０が有するこれらの機能は、表示制御部２０のＲＯＭ２０３からＲＡＭ２０４に展開されたプログラム２０３ｐをＣＰＵ２０２が実行することにより実現される機能又は手段である。

画像生成部３４は表示部品３０２に、現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４を反映させて、表示部品３０２を表示部１０が投影するための画像を生成する。この表示部品３０２については図１にて一例を示した。表示部１０はカラーで画像を投影できるので、画像生成部３４は現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４の色を変えるなどして、目標操舵角３０４を運転者が把握しやすい画像を生成できる。

出力部３５は画像生成部３４が生成した、現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４を示す表示部品を出力する。すなわち、ＬＤドライバ２０７及びＭＥＭＳコントローラ２０８を制御して、画像生成部３４が生成した表示部品を表示部１０に表示させる。

＜現在の操舵角と目標操舵角の表示例＞
図１０は、現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４の表示例を示す図である。まず、図１０（ａ）の表示部品３１０は図１と異なりステアリングホイールの形状を模倣した形状を有している。作図の都合上、図１０（ａ）は白黒であるが、輝度が低い（又は所定の色の）ステアリングアイコンが現在の操舵角３０３を示し、輝度が高い（又は前者とは異なる色の）ステアリングアイコンが目標操舵角３０４を示す。ステアリングアイコンの回転角度は実際の操舵角と一致する。したがって、現在の操舵角３０３はなくてもよい。これは図１でも同様である。

このような表示部品の場合、ユーザは輝度の低いステアリングアイコンが輝度の高いステアリングアイコンに重なるように操舵すればよいので、適切な操舵角に追従したり、維持したりしやすくなる。

図１０（ｂ）は図１と同様の表示部品３０２を示すが、現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４との差が閾値以上の場合、画像生成部３４が強調した目標操舵角３０４を示す。例えば、画像生成部３４は、現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４との差が閾値以上の場合、目標操舵角３０４を点滅させるような表示部品の画像を生成する。つまり、目標操舵角３０４の輝度や色が短時間で変化する表示部品の画像を生成する。

あるいは、現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４との差が閾値以上の場合、より注意喚起性が高い色で目標操舵角３０４を形成する。例えば、現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４との差が閾値以上でない場合は黄色で目標操舵角３０４を表示し、現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４との差が閾値以上の場合、赤色で目標操舵角３０４を表示する。

また、目標操舵角３０４を実際よりも大きく又は小さく表示してもよい。こうすることで、操舵量が大きいこと又は足りないことを強調することもできる。

実際よりも大きく又は小さく表示することを実行する方法として、例えば、画像生成部３４は実際の車両の操舵角と目標操舵角３０４との差を監視して、運転者の操舵傾向を把握しておく。運転者が大きめに操舵する操舵傾向がある場合は、目標操舵角３０４を実際よりも小さく表示し、運転者が小さめに操舵する操舵傾向がある場合は、目標操舵角３０４を実際よりも大きく表示する。こうすることで、運転者の操舵傾向に合わせて目標操舵角３０４を表示できる。

図１０（ｃ）は現在の操舵角３０３＞目標操舵角３０４の場合の表示部品３０２を示す。図１０（ｃ）では、画像生成部３４が、現在の操舵角３０３を目標操舵角３０４よりも細くすることで、前方のカーブを走行するにはハンドル切れ角を減少させることが好ましいことをユーザに報知できる。

図１１は、実際の車両の操舵角と目標操舵角３０４の関係を説明する図である。車両は右旋回のカーブをこれから走行しようとしている。ｔ＝０の時の目標操舵角３０４をα₀、ｔ秒後の実際の操舵角をα_tとする。このｔ秒とは目標操舵角３０４が何秒後の操舵角を示すかによって決まっている。画像生成部３４は、目標操舵角３０４とｔ秒後の実際の操舵角を蓄積しておき、運転者の操舵傾向を検出する。すなわち、画像生成部３４は、目標操舵角とｔ秒後の現在の操舵角の差を検出し、差を追加又は減少させた目標操舵角の画像を生成する。例えば、
目標操舵角３０４−ｔ秒後の実際の操舵角＝＋α度
の場合、運転者が小さめに操舵する操舵傾向があるので、画像生成部３４は目標操舵角３０４＋αを目標操舵角３０４とする表示部品３０２の画像を生成する。

目標操舵角３０４−ｔ秒後の実際の操舵角＝−α度
の場合、運転者が大きめ操舵する操舵傾向があるので、画像生成部３４は目標操舵角３０４−αを目標操舵角３０４とする表示部品３０２の画像を生成する。

＜動作手順＞
図１２は、表示制御部２０が現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４とを提示する手順を示すフローチャート図の一例である。図１２の処理は車両がイグニッションＯＮ又はシステムＯＮの場合に（繰り返し実行される。

まず、検出部１６が現在の操舵角３０３を検出する（Ｓ１）。また、車速取得部３１が車速を検出する（Ｓ２）。

道路形状推定部３２は前方の道路形状を推定する（Ｓ３）。例えば、カーブの曲率と旋回方向を検出する。

操舵角決定部３３は、車速、カーブの曲率、及び、好ましいヨーレートから目標操舵角３０４を決定する（Ｓ４）。

画像生成部３４は現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４を含む表示部品３０２の画像を生成する（Ｓ５）。出力部３５が表示部１０に画像を出力するので、表示部１０は表示部品３０２を含む画像を投影する（Ｓ６）。

これにより、ウィンドウシールドに表示部品３０２が投影され、運転者に虚像として現在の操舵角３０３と目標操舵角３０４が提示される。

＜主な効果＞
以上説明したように、本実施形態の表示システムは、車両がカーブを走行する際に、横Ｇの変化量が一定以下となる目標操舵角を逐次提示するので、乗員が快適に乗車できるハンドリングを運転者に促すことができる。

＜その他の好適例＞
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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内において種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、本実施形態では道路を走行する場合の目標操舵角を表示したが、駐車時の目標操舵角を表示してもよい。この場合、駐車枠が白線等で形成されている場合は認識部１５が認識する。白線等で形成されていない場合、超音波センサなどで空間を認識して認識部１５が駐車枠を決定する。認識部１５は駐車枠への移動線を設定し、表示システムは移動線に沿って移動する操舵角を表示する。

例えば、表示システム１は液晶ディスプレイなどでもよい。また、表示制御部２０と表示部１０は別々に流通するなど、筐体が分かれていてもよい。例えば、スマートフォンを表示制御部２０としてスマートフォンが内蔵するディスプレイに情報を表示してもよいし、虚像をコンバイナに表示してもよい。

また、表示システム１が表示する情報は車速に限られず、車両内部から取得できる情報又はインターネットなどを介して外部から取得できる情報を表示できる。

また、全ての処理を車両に設置された表示システム１が行うのでなく、一部又は全部の処理を、車両とネットワークを介して通信するサーバが行ってもよい。例えば、車両は前方の画像をサーバに送信し、サーバが道路形状と目標操舵角の少なくとも一方を決定して車両に送信する、処理が可能になる。こうすることで、車両に設置された表示システム１の処理負荷を低減できる。

また、図７などの構成例は、表示制御部２０による処理の理解を容易にするために、主な機能に応じて分割したものである。処理単位の分割の仕方や名称によって本願発明が制限されることはない。表示制御部２０の処理は、処理内容に応じて更に多くの処理単位に分割することもできる。また、１つの処理単位が更に多くの処理を含むように分割することもできる。

上記で説明した実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたASIC（Application Specific Integrated Circuit）、DSP（digital signal processor）、FPGA（field programmable gate array）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。

１ 表示システム
２ 車載システム
１０ 表示部
１１ カーナビゲーションシステム
１２ エンジンＥＣＵ
１３ ブレーキＥＣＵ
１４ ステアリングＥＣＵ
１５ 認識部
１６ 検出部
２０ 表示制御部

特許第５１７７１０５号公報

Claims (12)

1. 透過部材を介して移動体の前方に虚像を提示する表示部に情報を出力する表示制御装置であって、
   ステアリングの目標操舵角に関する情報を前記表示部に出力する出力部、
   を有することを特徴とする表示制御装置。
2. 前記目標操舵角は前記移動体が道路に沿って走行するための操舵角であることを特徴とする請求項１に記載の表示制御装置。
3. 前記目標操舵角を含む画像を生成する画像生成部を有し、
   前記出力部は、前記画像生成部が生成した前記画像を前記表示部に出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の表示制御装置。
4. 前記画像生成部は、前記移動体から現在の操舵角を取得して、前記目標操舵角と前記現在の操舵角を提示するための前記画像を生成することを特徴とする請求項３に記載の表示制御装置。
5. 前記画像生成部は、前記目標操舵角、前記現在の操舵角、及び、前記目標操舵角と前記現在の操舵角の差をそれぞれアナログ情報として表示することを特徴とする請求項４に記載の表示制御装置。
6. 前記画像生成部は、前記目標操舵角と前記現在の操舵角の色が異なる前記画像を生成することを特徴とする請求項５に記載の表示制御装置。
7. 前記画像生成部は、前記現在の操舵角と目標操舵角との差が閾値以上の場合、前記目標操舵角が強調された前記画像を生成することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の表示制御装置。
8. 前記画像生成部は、前記目標操舵角を提示してからｔ秒後の前記現在の操舵角を蓄積しておき、前記目標操舵角とｔ秒後の前記現在の操舵角の差を検出し、
   前記差を追加又は減少させた前記目標操舵角の前記画像を生成することを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の表示制御装置。
9. 前記画像生成部は、ステアリングホイールの形状を模倣したアイコンの回転角度で前記現在の操舵角と前記目標操舵角とを表した前記画像を生成することを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の表示制御装置。
10. 請求項４〜９のいずれか１項に記載された表示制御装置と、
    移動体の前方の道路の形状を推定する道路形状推定部と、
    前記移動体の車速を取得する車速取得部と、を有し、
    前記道路の形状、前記車速及び予め設定されたヨーレートから決定された前記目標操舵角を前記画像生成部が取得し、前記画像生成部が前記目標操舵角を含む前記画像を生成することを特徴とするシステム。
11. 透過部材を介して移動体の前方に虚像を提示する表示部と、前記表示部に情報を出力する表示制御部とを有する表示システムであって、
    前記表示制御部は、ステアリングの目標操舵角に関する情報を前記表示部に出力する出力部、
    を有することを特徴とする表示システム。
12. 透過部材を介して移動体の前方に虚像を提示する表示部に情報を出力する表示制御装置が行う情報表示方法であって、
    出力部が、ステアリングの目標操舵角に関する情報を前記表示部に出力することを特徴とする情報表示方法。

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