JP4085645B2

JP4085645B2 - 車両用表示装置

Info

Publication number: JP4085645B2
Application number: JP2002042063A
Authority: JP
Inventors: 邦彦豊福
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2002-02-19
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2022-02-19
Also published as: JP2003237465A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者に対して撮像手段で撮像された映像を表示手段により表示する機能を備える車両用表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両にカメラを設置し、運転者の視界外の映像や視認しにくい部分の映像を表示する車両用表示装置が知られている。
【０００３】
特開2000−19259号公報に開示されている技術はこうした技術の一例であって、車両前方に設置された赤外線カメラで撮像した前方映像を、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）により運転者の眼前のフロントウィンドウ上に表示することで、夜間や悪天候時に歩行者や車を認識しやすくなると記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、撮像手段である赤外線カメラや表示手段であるＨＵＤは、起動直後は出力映像が安定しておらず、安定するまでにある程度の時間を必要とし、しかも安定までの時間はそれぞれ異なっている場合が多い。映像が安定しないうちに運転者に対して映像を表示させた場合には、運転者が不安定な映像に注意をとられる可能性があり、違和感を感ずるほか、そうした映像を注視すると、疲れ目の原因ともなる。
【０００５】
そこで、本発明は、起動時に違和感のない映像表示を行うことが可能な車両用表示装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係る車両用表示装置は、撮像手段によって撮像した映像を表示手段により運転者に対して表示する車両用表示装置において、起動後に撮像手段の映像出力および表示手段の表示システムが安定した時点以降に実質的な映像表示が開始されるように両手段の起動タイミングをそれぞれの立ち上がりに要する時間に応じて制御する制御装置を備え、表示手段はバックライトを備えており、実質的な表示開始のタイミングで所定の輝度に達するよう徐々に輝度を上げる制御を行うことを特徴とする。
【０００７】
撮像手段と表示手段の立ち上がりに要する時間が異なっていても、それぞれの立ち上がりに要する時間に応じて起動タイミングを制御することで、両者の立ち上がりが完了する時点が略一致し、その時点で実質的な表示を開始することができるので、表示開始時に安定した出力映像が得られ、運転者が違和感を感ずることがなくなる。また、少なくとも映像が安定するまではバックライトの輝度が抑制されているので、不安定な映像を運転者に提示することがなく、また、徐々に映像の輝度を上げることで急に映像が表示される場合に比べて運転者が違和感を感ずることがない。
【０００８】
実質的な映像表示開始のタイミングを、撮像手段の映像出力が安定するタイミングに合わせて制御するか、表示手段の表示システムが安定するタイミングに合わせて制御することが好ましい。
【０００９】
立ち上がりに最も時間を要する構成要素の起動に合わせて他の手段の起動を制御することで各構成要素が安定するタイミングを略一致させることが容易になる。
【００１２】
上記課題を解決するため本発明に係る車両用表示装置は、撮像手段によって撮像した映像を表示手段により運転者に対して表示する車両用表示装置において、起動後に撮像手段の映像出力および表示手段の表示システムが安定した時点以降に実質的な映像表示が開始されるように両手段の起動タイミングをそれぞれの立ち上がりに要する時間に応じて制御する制御装置を備え、表示手段はカバーを備えており、起動前はカバーは全閉に維持され、カバーを開くタイミング、速度を制御することで実質的な表示開始のタイミングでカバーが全開となるよう制御することを特徴とする。
【００１３】
カバーが全開したタイミングでは、安定した映像が表示でき、また表示開始のタイミングを運転者が認識しやすいので、運転者が違和感を感ずることのない表示が可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明に係る車両用表示装置の全体構成を概略的に示す図であり、図２はその車両への搭載状況を説明する図である。この車両用表示装置は、車両前方の赤外映像をカメラＡＳＳＹ３００で取得し、その映像をＨＵＤ４００によりウインドシールド（フロントガラス）３０上に表示して夜間や悪天候時の視認を補助するものであり、さらに装置の各種制御を行う中央制御装置１００、被写領域に近赤外光を照射する赤外線投射ランプ（以下、「ＩＲランプ」と記す）２００などによって構成されている。
【００１６】
図３はＩＲランプ２００の概略構成図である。このＩＲランプ２００は、波長域８００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の肉眼では見えない近赤外光を投射する車両用表示装置専用の投射ランプであり、光源としてハロゲンランプ２１０を使用し、可視光をカットする可視光カットフィルタ２２０を備えている。そして、図６に示されるようにバンパー部のフォグランプ付近に、左右１つずつ計２つ搭載されており、その照射範囲は、ヘッドライトのハイ（Ｈｉ）ビーム相当とされている。
【００１７】
カメラＡＳＳＹ３００は、図２、図４（ａ）に示されるように、車室内におけるオーバーヘッドコンソール１０の下方であって、インナーミラー２０の背面側に搭載されており、固定ボックス３１０内に収容された状態で、フロントガラス３０の内側に貼着により固定されている。その構成は、図４（ｂ）に概略的に示されるように、本体３０２の前面部にレンズ３０４が配置され、本体３０２内のレンズ３０４の光軸上に赤外線カメラ３０６（図１）が搭載されている。
【００１８】
表示装置４００は、図１に概略的に示すように、赤外線カメラ３０６の撮像映像を表示するための液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）４１０を備えており、その背面側には投射光源となる調光可能なバックライト４１２を配設することで、ＬＣＤ４１０に表示された映像をフロントガラス３０に反射させて、運転者に映像（虚像）を提示する装置である。
【００１９】
表示装置４００の取り付け位置は、図５に示されるように、スピードメータ等が配置されたコンビネーションメータの背面側であって、運転席前方のインストロメントパネル４０上に配設されている。前述したように映像をフロントガラス３０に反射させて運転者に表示するという、一回の反射によって虚像を表示させるシステムであるため、ＬＣＤ４１０は上を向くような状態で固定されている。なお、図示は省略したが、映像を反射させるフロントガラス３０の反射領域には、室内側の表面に半透明の反射薄膜が形成されている。
【００２０】
表示装置４００のＬＣＤ４１０は、このように上を向くような状態となっているために直射日光の影響を受けて高温になりやすい。そこで、このような直射日光の影響を避けるために、表示装置４００の非作動時にＬＣＤ４１０上を覆うようなシャッター４２０を設けている。
【００２１】
この構造を図６（ａ）、図６（ｂ）に示す。表示装置本体の開口部４０２の下方にＬＣＤ４１０が配設されており、開口部４０２とＬＣＤ４１０との隙間に位置するように、板状のシャッター４２０が配設されている。シャッター４２０は、その両サイドに配設されたガイドレール４３０によって往復動自在に支持されており、シャッター４２０の裏面側には、両ガイドレール４３０の内側に沿うように、それぞれラックレール４４０が設けられている。このラックレール４４０は、噛面を下にしてシャッター４２０側に固定されており、このラックレール４４０の噛面に対してそれぞれギヤ４５０が噛み合っている。そして、両ギヤ４５０はその中心部を貫通する駆動軸４６０にそれぞれ固定されており、駆動軸４６０は駆動モータ４７０によって回転駆動される機構となっている。従って、モータ４７０を駆動することで、ギヤ４５０と噛合したラックレール４４０とシャッター４２０が一体的に送り出されて、シャッター４２０はＬＣＤ４１０上を覆うように移動する。また、駆動モータ４７０を反転駆動することで、同様な作用により、もとの位置に復帰するようにシャッター４２０が移動して、再びＬＣＤ４１０を表出させる機構となっている。
【００２２】
前述したように、ＩＲランプ２００の点灯制御、カメラＡＳＳＹ３００及び表示装置４００の動作制御などを含め、本装置の各種制御は、すべて中央制御装置１００によって行われる。
【００２３】
中央制御装置１００は、カメラＡＳＳＹ３００に対する電源の供給制御を行う電源コントロール回路１１０を備えており、カメラＡＳＳＹ３００で取得した映像データは、中央制御装置１００内で処理され、表示用の映像データに変換されて表示装置４００へと出力される。
【００２４】
また中央制御装置１００には、表示装置４００に対する制御系として、表示装置４００における表示制御を行う表示ドライバ回路１２０や、前述したシャッター４２０の開閉制御を行うべく駆動モータ４７０の動作制御を行うモータ制御回路１３０を備えている。また、調光操作部４８０の操作状態をもとに、表示装置４００におけるバックライト４１２の明るさを制御しており、運転者の好みに応じて表示装置４００によって表示される赤外線映像の明るさを、独立して調節することができる。
【００２５】
このほかにも、中央制御装置１００には、車速センサ１６０で検出される車速情報、本装置の起動を許可する許可状態と起動を禁止する禁止状態とに切り換え可能なメインスイッチ１７０の操作状態、及び、複数の車外照明系のスイッチ類を一体化したコンビネーションスイッチ１８０の操作状態を示す各信号が与えられる。
【００２６】
コンビネーションスイッチ１８０は、全ライトを消灯させるＯＦＦ位置、テールランプ及びスモールランプ（車幅灯）を点灯させるTAIL位置、テールランプ、スモールランプ及びヘッドライトを点灯させるHEAD位置の３つの位置に切り換え可能なヘッドライトスイッチ１８２、後述するライトコントロールシステム５００の作動／停止を切り換えるライトコントロールスイッチ１８４、ヘッドライトのハイビーム状態とロービーム状態とに切り換えるディマースイッチ１８６等を備えている。
【００２７】
一方、この車両には、周囲の明るさを感知して、ヘッドライト等を自動的に点灯、消灯させるライトコントロールシステム（コンライト）５００が搭載されており、例えば薄暮時にはテールランプとスモールランプ（車幅灯）などを自動的に点灯させ、また、夜間やトンネル内ではヘッドライトを自動的に点灯させ、明るくなった時点で自動的に消灯させるシステムとなっている。
【００２８】
ライトコントロールシステム５００では、このような周囲の明るさを検出するための照度センサ（フォトセンサ）５１０を、インストロメントパネル４０上に備えている。この照度センサ５１０からは、検出された照度に応じた照度信号が出力されるが、中央制御装置１００にもこの照度信号が与えられており、中央制御装置１００側でも車両周辺の照度がどの程度の明るさ（暗さ）であるかを把握するシステムとなっている。従って、１つの照度センサ５１０を、ライトコントロールシステム５００と本装置とで共用している状態となっている。
【００２９】
中央制御装置１００には、このような照度センサ５１０、車速センサ１６０、メインスイッチ１７０、コンビネーションスイッチ１８０、イグニションスイッチ１９０などの検出信号や操作信号が与えられており、中央制御装置１００の点灯制御回路１４０では、これらの信号を総合的に判断して、リレースイッチ２３０のオン・オフ制御を実施してＩＲランプ２００の点灯制御を行っており、また、中央制御装置１００の起動制御回路１５０では、本装置を自動的に起動させる起動制御を実施している。
【００３０】
またこの車両には、メインスイッチ１７０のオン状態／オフ状態を運転者に表示するメインスイッチインジケータ６０２、赤外線投射ランプ２００が投射状態であるか否かを運転者に表示する投射インジケータ６０４、及び本装置が作動中であることを示す作動状態インジケータ６０６を備えている。これは、起動制御回路１５０によって所定の条件が成立した場合に本装置を自動的に起動させるシステムを採用しているためであり、メインスイッチ１７０がオン操作されている場合であっても、例えば昼間などのように、後述する自動起動システム側の起動条件が満足しない状況では本装置が作動しない場合も生じる。そこで、このような状況でもシステムがREADY状態にあること、すなわちメインスイッチ１７０のオン操作が受け付けられて、本装置が待機中であることを運転者に知らしめるため、メインスイッチインジケータ６０２及び作動状態インジケータ６０６を設けている。また、この本装置で用いる近赤外光は、その投光状態が肉眼では確認できないため、投射インジケータ６０４を点灯させることで、運転者に投光状態であることをしらせるものである。なお、このようなインジケータ６０２，６０４、６０６の発光制御は、中央制御装置１００のインジケータ制御回路６００によって実施される。
【００３１】
なお、メインスイッチインジケータ６０２及び作動状態インジケータ６０６は、１つの表示灯によって構成することもできる。例えば、メインスイッチ１７０がオフ状態では、この表示灯を消灯状態とし、オン操作された場合に点灯させるが、この際、表示灯の発光色を本装置の作動状態に応じて変化させる。一例としては、起動条件が満たされずに本装置が待機中の場合には、この表示灯を黄色に点灯させ、実際に本装置が作動した状態では、この表示灯を青色に点灯させる。
【００３２】
ここでメインスイッチ１７０の機能について説明しておく。メインスイッチ１７０は、イグニションスイッチ１９０をオフ操作すると、常にオフ状態にリセットされるシステムを採用しているため、イグニションスイッチ１９０をオン操作した時点では、メインスイッチ１７０は常にオフ状態、（メインスイッチ１７０の初期状態がオフ状態）となる。従って、メインスイッチ１７０をオン操作することによって、視認補助用の赤外線映像の提供を受けたいとする、運転者の意志表示があったと見なすことができるため、メインスイッチ１７０がオン操作された状況下において、本装置を自動的に起動させる起動制御を実施することとしている。
【００３３】
以下、本装置の起動時の制御について具体的に説明する。この装置は、イグニションスイッチ１９０、メインスイッチ１７０がともにオン状態で、ヘッドライトスイッチ１８２がヘッドライトを点灯させるHEAD位置に設定されているか、ライトコントロールシステム５００によってヘッドライトが自動的に点灯されている場合で、かつ、照度センサ５１０が所定よりも暗い状態と判定している場合に起動条件を満たすよう設定されている。このような場合に、運転者が周囲を視認しづらく、赤外線映像による補助が必要とされると判断されるからである。
【００３４】
以下、ＬＣＤ４１０に電源を投入してから安定した映像を表示するまでに必要な時間（立ち上がり時間）をｔ_LCD、バックライト４１２を最小輝度から最大輝度に上げるまでに必要な時間をｔ_bl、カメラＡＳＳＹ３００に電源を投入してから安定した映像信号を出力するまでに必要な時間（立ち上がり時間）をｔ_C、シャッター４２０を全閉状態から全開状態にするまでに要する時間をｔ_CRで表す。
【００３５】
極寒冷時といった特殊な条件下を除き、ｔ_C＞ｔ_LCD，ｔ_bl，ｔ_CRという関係がある。そして、これらの時間は、一定の環境条件下では、少なくともそれぞれの最長時間は既知である。以下、ｔ_C＞ｔ_CR＞ｔ_LCD＞ｔ_blの場合を例に説明する。
【００３６】
図７は、起動時の第１の制御例を示すタイミングチャートである。ここでは、カメラＡＳＳＹ３００の立ち上がりに合わせて撮像、表示のための各要素の起動タイミングを制御する。起動条件が満たされた時点でまず、起動制御回路１５０による指示の下、電源コントロール回路１１０によって赤外線カメラ３０６に対する電源供給がオン状態に制御される（時刻０）。赤外線カメラ３０６の出力映像が安定するためには、時間ｔ_Cを要する。そこで、時刻（ｔ_C−ｔ_CR）でモータ制御回路１３０が全閉状態のシャッター４２０を開き始める。これにより、シャッター４２０も時刻ｔ_Cで全開状態とされる。さらに、時刻（ｔ_C−ｔ_LCD）で表示ドライバ回路１２０によってＬＣＤ４１０による表示をスタートさせる。ＬＣＤ４１０の表示が安定するまでには、ｔ_LCD時間を要するので、ＬＣＤ４１０の表示が安定するのも時刻ｔ_Cである。
【００３７】
時刻ｔ_cになったら、表示ドライバ回路１２０は、バックライト４１２の輝度を上げることで、運転者に対して映像を表示する。この結果、不安定な状態の赤外映像が表示されることがなく、運転者が違和感を感ずることがない。
【００３８】
なお、起動と同時にインジケータ制御回路６００によって、メインスイッチインジケータ６０２、投射インジケータ６０４、作動状態インジケータ６０６を点灯状態に制御することで、システムが作動中であることを運転者に表示する。さらに、ディマースイッチ１８６の出力を参照して、ロービーム状態の場合には、点灯制御回路１４０によってリレースイッチ２３０をオン状態に制御してＩＲランプ２００を点灯させる。なお、ハイビーム状態の場合には、ＩＲランプ２００の配光相当の近赤外光が、ヘッドライトのハイビームランプによって十分に照射されていると考えられるので、ＩＲランプ２００を消灯させたままでもよい。ＩＲランプ２００の立ち上がりに要する時間は極めて短いので、その点灯は、起動時から時刻ｔ_Cまでのいずれで行ってもよい。
【００３９】
次に、第２の制御例について図８を参照して説明する。ここでは、バックライト４１２の点灯から最大輝度に達するまでの時間をｔ_bl’で表す。
【００４０】
起動条件が満たされた時点でまず、起動制御回路１５０による指示の下、電源コントロール回路１１０によって赤外線カメラ３０６に対する電源供給がオン状態に制御される（時刻０）。同時に、表示ドライバ回路１２０によってＬＣＤ４１０による表示をスタートさせる。赤外線カメラ３０６の出力映像が安定するためには、時間ｔ_Cを要する。一方、ＬＣＤ４１０の表示が安定するまでには、ｔ_LCD時間を要するので、赤外線カメラ３０６の出力映像が安定する前に、ＬＣＤ４１０の立ち上げは終了することになる。
【００４１】
次に、時刻｛ｔ_C−（ｔ_CR＋ｔ_bl’）｝でモータ制御回路１３０が全閉状態のシャッター４２０を開き始める。これにより、シャッター４２０は時刻（ｔ_C−ｔ_bl’）で全開状態とされる。
【００４２】
時刻（ｔ_C−ｔ_bl’）になったら、表示ドライバ回路１２０は、バックライト４１２を点灯させ、徐々に輝度を上げることで、運転者に対して映像を表示する。この結果、時刻ｔｃに、安定した状態の赤外映像を運転者に対して表示することができる。この場合には、起動中の時刻（ｔ_C−ｔ_bl’）からｔ_Cにかけて、赤外映像が徐々に明るくなっていくので運転者が違和感を感ずることがなく、また起動中であることを認識しやすい。
【００４３】
以上の説明では、カメラの映像出力が安定する時点に合わせて他の構成要素を制御する例を説明したが、寒冷時などはＬＣＤの表示安定に時間を要することから、この場合には、ＬＣＤの表示が安定する時点に合わせて制御を行うことが好ましい。
【００４４】
ここでは、ＨＵＤにより赤外線映像を表示する視認補助装置を例に説明してきたが、後方や側方などの運転者の死角となる部分の映像を表示するような商事装置においても本発明は適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、システムを構成する表示手段、撮像手段の立ち上がりに要する時間に応じてそれぞれを起動させるタイミングを制御するので、構成要素の一部が起動中である場合に不安定な映像が表示されることがなく、運転者が表示に違和感を感ずることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用表示装置の全体的な構成概略的に示すブロック図である。
【図２】赤外線投射ランプ、撮像カメラＡＳＳＹ及び表示装置における、車両に対する配設位置を示す説明図である。
【図３】赤外線投射ランプの構成を概略的に示す説明図である。
【図４】（ａ）は車内における撮像カメラＡＳＳＹの取り付け位置を概略的に示す説明図、（ｂ）は撮像カメラＡＳＳＹの外観を概略的に示す斜視図である。
【図５】表示装置の取り付け位置と、運転者が視覚する赤外線反射映像の表示位置とを示す説明図である。
【図６】（ａ）は表示装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面のうち、シャッター及びその駆動機構を主に示す概略断面図である。
【図７】本発明に係る車両用表示装置の起動時の第１の制御例を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明に係る車両用表示装置の起動時の第２の制御例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
３０…フロントガラス、１００…中央制御装置、１１０…電源コントロール回路、１２０…表示ドライバ回路、１３０…モータ制御回路、１４０…点灯制御回路、１５０…起動制御回路、１７０…メインスイッチ、１８０…コンビネーションスイッチ、１９０…イグニションスイッチ、２００…赤外線投射ランプ、２３０…リレースイッチ、３００…撮像カメラＡＳＳＹ、４００…表示装置、４１０…液晶ディスプレイ、４２０…シャッター、４７０…駆動モータ、５００…ライトコントロールシステム、５１０…照度センサ、６００…インジケータ制御回路、６０２…メインスイッチインジケータ、６０４…投射インジケータ、６０６…作動状態インジケータ。

Claims

撮像手段によって撮像した映像を表示手段により運転者に対して表示する車両用表示装置において、
起動後に撮像手段の映像出力および表示手段の表示システムが安定した時点以降に実質的な映像表示が開始されるように両手段の起動タイミングをそれぞれの立ち上がりに要する時間に応じて制御する制御装置を備え、
前記表示手段はバックライトを備えており、実質的な表示開始のタイミングで所定の輝度に達するよう徐々に輝度を上げる制御を行うことを特徴とする車両用表示装置。
撮像手段によって撮像した映像を表示手段により運転者に対して表示する車両用表示装置において、
起動後に撮像手段の映像出力および表示手段の表示システムが安定した時点以降に実質的な映像表示が開始されるように両手段の起動タイミングをそれぞれの立ち上がりに要する時間に応じて制御する制御装置を備え、
前記表示手段はカバーを備えており、起動前はカバーは全閉に維持され、カバーを開くタイミング、速度を制御することで実質的な表示開始のタイミングでカバーが全開となるよう制御することを特徴とする車両用表示装置。
実質的な映像表示開始のタイミングを前記撮像手段の映像出力が安定するタイミングに合わせて制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用表示装置。
実質的な映像表示開始のタイミングを前記表示手段の表示システムが安定するタイミングに合わせて制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用表示装置。