JP4475308B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）等を用いて、自車両にとって危険となり得る障害物（例えば、他の車両、歩行者）を分かりやすくドライバーに知らせる表示装置に関する。

従来、車両の周辺に存在する障害物に関する情報をドライバーに伝達するシステムが製品化されている。例えば、ナイトビジョンシステムでは、車両に設置した遠赤外線カメラの映像から、赤外線を放射する対象物の位置や動きを検知し、対象物が車両進路上にいるのか横断中なのかを認識する。さらにその大きさや形状からその対象物が歩行者であるかどうかを判断する。そして、車両前方の映像をディスプレイに表示して、進路上や横断しようとしている歩行者の存在をドライバーに伝える。

しかしながら、このシステムでは、イントルメンタルパネル等に設けられたモニターに表示が行われるから、ドライバーは、フロントガラスからモニターに視線を移動させる必要があり、表示が見にくいという問題がある。

そこで、画像を表示する光を、フロントガラスにて反射させ、ドライバーの目に出力し、車両前方に虚像を表示することで、ドライバーへ情報伝達する表示システムを利用することが提案されている。例えば、図７に示すように、自車両にとって危険となるような歩行者１０１がフロントガラス１７越しに見えれば、その歩行者１０１を枠で囲む表示画像１０５を虚像表示することで、危険な障害物（歩行者１０１）の位置をドライバーに理解させることができる（非特許文献１参照）。
自動車技術 ２００６ Ｖｏｌ．６０ Ｎｏ．２ Ｐ７３

走行中の車両振動により、フロントガラス１７は振動するから、フロントガラス１７で光を反射させることで表示する表示画像１０５も振動し、ドライバーから見ると、図８に示すように、時間Ｔ時点の表示画像１０５ａ、時間Ｔ＋１時点の表示画像１０５ｂ、時間Ｔ＋２時点の表示画像１０５ｃは、少しずつ位置がずれて見える。このように、表示された画像が振動することは、ドライバーにとって非常に煩わしいものであった。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、ドライバーに振動を感じさせることなく、虚像表示を行うことができる表示装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、虚像表示手段により、車両前方に虚像を表示するが、その虚像の位置を、ドライバーから見て、障害物を囲む軌道上を移動するように制御する。そのため、ある時点での虚像の位置と、次の時点での虚像の位置とが異なるから、車両の振動が生じても、虚像の振動は、ドライバーには見えにくい。すなわち、本発明の表示装置は、ドライバーに振動を気付かせずに、虚像表示を行うことができる。
また、本発明の表示装置は、虚像の位置を、障害物を囲む軌道上を移動させるように制御するので、危険な障害物をドライバーに分かり易く知らせることができる。
また、本発明の表示装置は、障害物が危険であるか否かを判定し、危険であると判定した場合に、その障害物を囲む軌道上を移動するように、虚像の位置を制御する。そのため、危険でない障害物についてまで、一律に虚像を表示し、ドライバーが煩わしく感じてしまうようなことがない。

請求項２の発明は、虚像の軌道を、障害物と車両との距離が小さいほど半径が大きく設定される円又は楕円とする。このことにより、虚像表示を、より自然に見えるものとすることができる。

請求項３の発明は、虚像の軌道を、障害物が実際に大きいほど半径が大きく設定される円又は楕円とする。このことにより、虚像表示を、より自然に見えるものとすることができる。
請求項４の発明は、障害物が人である場合と、障害物が他の車両である場合とで、虚像が移動する軌道の形状を相違させる。このことにより、障害物が他の車両であるのか歩行者であるのかをドライバーが直接識別し難い場合にも、軌道の形状によって、障害物が他の車両であるのか歩行者であるのかを瞬時に区別することができる。

請求項５の発明は、障害物が人である場合は、軌道の形状を、ドライバーから見て、縦長（長軸が鉛直方向に沿った）楕円とするとともに、障害物が他の車両である場合は、軌道の形状を、ドライバーから見て、横長（長軸が水平方向に沿った）楕円とする。

本発明では、軌道の形状を、障害物の形状に応じたものとする（障害物が縦長である歩行者の場合は、軌道の形状を、縦長の楕円とし、障害物が横長である他の車両の場合は、軌道の形状を、横長の楕円とする）ことにより、ドライバーは、軌道の形状から、障害物の種類を一層容易に識別することができる。

本発明の実施形態を図１、図４〜図５に基づいて説明する。
１．表示装置１の構成
図１に示すように、表示装置１は、車両２に搭載される装置であって、画像出力回路３、液晶パネル５、カメラ７、障害物認識回路９、危険判定回路１１、車速センサー１３、及びスピーカ１４を備えている。
画像出力回路３は、液晶パネル５に画像データを出力する。液晶パネル５は、インストルメンタルパネル１５の上部に配置され、画像出力回路３から出力された画像を表示する。液晶パネル５から出力された、画像を表示する光は、フロントガラス１７で反射してドライバーの視点１９に入る。その結果、ドライバーから見ると、車両前方に、液晶パネル５に表示される画像の虚像２１が表示される。
画像出力手段３及び液晶パネル５は、図４及び図５に示すように、ドライバーから見て、車両の周囲（特に車両の前方）に存在する障害物（図４では他の車両２３、図５では歩行者２５）を囲む軌道２７上を、虚像２１が順次移動するように、虚像２１の表示位置を制御することができる。なお、軌道２７の位置、大きさ、形状は、危険判定回路１１における判定結果等に応じて変化するが、これについては後に詳述する。

カメラ７は車両２の前方の映像（以下、「前方映像」とする）を撮影するための撮像装置である。カメラ７は、車両２の車室内であって、ドライバーの視点１９に近い位置に設置される。障害物認識回路９は、カメラ７で撮影した前方映像中に、障害物（例えば、歩行者や他の車両）が存在しているかどうかを判定し、存在する場合には、障害物方向（視点１９から見た障害物への方向）、障害物距離（車両２から障害物までの距離）、及び障害物の大きさを算出する。これらの算出は、障害物の形状、動き、及び輝度から公知の方法で行うことができる。
危険判定回路１１は障害物認識回路９で認識された障害物が危険か否かを判定する装置である。その判定の方法は後述する。
車速センサー１３は、車両２の車速を検出し、その結果を危険判定回路１１に出力する。
スピーカ１４は、車両２の車室内に設置され、危険判定回路１１における判定結果に応じて、警告音を出力することができる。
２．表示装置１が実行する処理
表示装置１が実行する処理を図２のフローチャート及び図３〜図６の説明図に基づいて説明する。

図２に示す処理は、車両２のエンジンＯＮにより開始される。
ステップ１００では、カメラ７により車両２の前方の映像（以下、「前方映像」とする）を撮影する。

ステップ１１０では、障害物認識回路９が、前記ステップ１００で取得した前方映像の中から、障害物を抽出する。この抽出は、公知の画像認識の技術を用いることができる。例えば、特定の障害物（例えば、歩行者、車両等）の形状、大きさ等を予め記憶しておき、それと近似する要素が前方映像にあるとき、それを障害物として抽出することができる。

ステップ１２０では、前記ステップ１１０において前方映像の中から障害物を抽出できたか否かを、障害物認識回路９により判断する。抽出できた場合はステップ１３０に進み、抽出できなかった場合はステップ１００に戻る。

ステップ１３０では、抽出した障害物の方向（視点１９から見た障害物への方向）、障害物距離（車両２から障害物までの距離）、及び障害物の大きさを、障害物認識回路９により算出する。

ステップ１４０では、車速センサー１３から得られた車両２の車両速度と、障害物距離とに基づき、車両２が障害物に到達するまでに要する到達時間を、危険判定回路１１により算出する。

ステップ１５０では、前記ステップ１４０で算出した到達時間が、予め指定した時間範囲（ここでは１０秒以下）内であるか否かを危険判定回路１１により判断する。また、ステップ１５０では、障害物の方向が、予め指定した範囲（例えば道路上）に存在するか否かを判断する。

障害物が予め指定した範囲に存在し、且つ到達時間が１０秒以下の場合は、障害物は危険であると判断してステップ１６０に進む。一方、障害物が予め指定した範囲に存在しないか、到達時間が１０秒を越える場合は、障害物は危険ではないと判断してステップ１００に戻る。

ステップ１６０では、前記ステップ１４０で算出した到達時間が、予め指定した時間範囲（ここでは５〜１０秒の間）内であるか否かを危険判定回路１１により判断する。この範囲内である場合は、ステップ１７０に進む。一方、上記範囲外である場合は、ステップ２２０に進む。

ステップ１７０では、危険判定回路１１により、虚像２１の軌道２７における半径Ｒを、式１に基づいて決定する。
（式１） Ｒ＝Ｋ×（Ｓ／Ｄ）
ここで、Ｋは定数（単位はドット／ｍ）であり、Ｓは障害物の大きさ（単位はドット／ｍ）であり、Ｄは障害物距離（単位はｍ）である。

ステップ１８０では、障害物が人と、他の車両とのうちのいずれであるかを危険判定回路１１により識別する。この識別は、公知の画像認識の技術を用いることができる。例えば、人と、車両とのそれぞれについて、形状、大きさ等を予め記憶しておき、その形状、大きさと、障害物の形状、大きさとを対比することにより、障害物が人、他の車両のうちのいずれであるかを識別することができる。障害物が人である場合はステップ１９０に進み、一方、障害物が他の車両である場合はステップ２００に進む。

ステップ１９０では、画像出力回路３により、軌道２７の形状を縦長楕円に決定する。
ステップ２００では、画像出力回路３により、軌道２７の形状を、横長楕円に決定する。

ステップ２１０では、画像出力回路３により、画像データを液晶パネル５に出力する。
この画像データに基づいて表示される虚像は、図４及び図５に示すように、ドライバーから見て、障害物（図４では他の車両２３、図５では歩行者２５）を囲む軌道２７上を、円形の虚像２１が順次移動するというものである。ここで、画像データにおける軌道２７の位置、半径Ｒ、形状（縦長楕円／横長楕円）は、次のようにして決定される。

前記ステップ１３０では、上述したとおり、障害物認識回路９により、障害物の方向が算出される。算出された障害物３３の方向は、図３（ｄ）に示すように、Ｘ方向（水平方向）における方向と、Ｙ方向（鉛直方向）における方向との組み合わせとして表される。表示装置１の図示しない記憶部には、図３（ｃ）に示すように、障害物認識回路９が算出した障害物３３の方向と、液晶パネル５における表示座標との換算テーブルが記憶されている。図３（ａ）に示すように、液晶パネル５のうち、上記換算テーブルにより換算された表示座標に表示３１を表すと、その表示３１により生じる虚像２１（図３（ｂ））の位置は、図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示すように、ドライバーから見て、障害物３３と同じ位置となる。

画像出力回路３は、障害物認識回路９により算出した障害物の方向と、上述した換算テーブルとを用いて、液晶パネル５において、障害物３３に対応する表示座標を算出し、この表示座標を、軌道２７の中心とする。そして、軌道２７の半径は、前記ステップ１７０で算出した半径Ｒを用いて設定する。すなわち、楕円である軌道２７の長軸方向の半径は、半径Ｒをそのまま使用し、短軸方向の半径は、半径Ｒに予め決めた係数（例えば０．８）を乗じた値とする。

さらに、軌道２７の形状（縦長楕円／横長楕円）は、前記ステップ１９０又はステップ２００で設定したものとする。
一方、前記ステップ１６０にて、到達時間が５秒未満と判断された場合は、ステップ２２０に進み、スピーカ１４から警告音を出力する。
３．表示装置１が奏する効果
表示装置１は以下の効果を奏する。
(i) 表示装置１が表示する虚像は、図４及び図５に示すように、障害物を囲む軌道２７の一部のみを占める虚像２１が、軌道２７上を順次移動するというものである。虚像２１は、軌道２７上を常に移動しているので、ある時点での虚像２１の位置と、次の時点での虚像２１の位置とが常に異なり、車両２の振動が生じても、虚像２１の振動は、ドライバーには見えにくい。例えば、虚像２１が、時刻ｔ１にて図４、図５に示す位置にあり、その後、虚像２１が軌道２７を一周し、時刻ｔ２にて図４、図５に示す位置に戻ってきたとする。時刻ｔ１と時刻ｔ２との間おいて、虚像２１は、他の位置にあったのであるから、車両２の振動によって、時刻ｔ２における虚像２１の位置が、時刻ｔ１における位置とはずれていたとしても、ドライバーは気づき難い。すなわち、表示装置１は、ドライバーに振動を気付かせずに、虚像表示を行うことができる。
(ii)表示装置１は、虚像として、障害物（他の車両２３、歩行者２５）の周囲を周る虚像２１を表示するので、危険な障害物をドライバーに分かり易く知らせることができる。
(iii) 表示装置１は軌道２７の半径を、障害物が小さいほど小さく設定し、また、車両２と障害物との距離が大きいほど小さく設定する。これによって、虚像表示を、より自然に見えるものとすることができる。
(iv) 表示装置１は、障害物が人である場合と、他の車両である場合とで、軌道２７の形状を異ならせる。すなわち、障害物が他の車両２３である場合、図５に示すように、軌道２７の形状は、横長である他の車両２３の形状に合わせて、横長楕円であるが、障害物が歩行者２５である場合、軌道２７の形状は、形状が縦長である歩行者２５の形状に合わせて、縦長楕円である。このことにより、障害物が他の車両２３であるのか歩行者２５であるのかをドライバーが直接識別し難い場合にも、軌道２７の形状によって、障害物が他の車両２３であるのか歩行者２５であるのかを瞬時に区別することができる。
(v)表示装置１は、障害物が危険であるか否かを判断し、危険であると判断した場合のみ、障害物の周囲を移動する虚像を表示する（図２におけるステップ１５０）。そのため、危険でない障害物についてまで一律に虚像を表示し、ドライバーが煩わしく感じてしまうようなことがない。
(vi)表示装置１は、到達時間が非常に短い場合は、危険が迫っており、ドライバーが虚像表示を見る時間が十分ないため、障害物の周囲を移動する虚像を表示せず、警告音の出力のみを行う（図２におけるステップ１６０、２２０）。そのことにより、障害物に対する危険を一層的確にドライバーへ伝えることができる。

尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、車両２の車速は、車速センサー１３から得るのではなく、例えばエンジンＥＣＵや他の装置から車速データを受信するようにしても良い。
また、障害物の危険性を判定する際、その時点で認識している障害物の動きから将来における障害物の位置を推定して危険かどうかを判定してもよい。

また、前記実施の形態では、車両２に搭載したセンシング機器（カメラ７）によって車両２の前方にある障害物を認識しているが、インフラ協調や車々通信を用いた方法によって車両２の外部から障害物の位置情報を取得し、その位置情報に基づいて虚像の表示を行ってもよい。

また、前記実施の形態では、障害物の抽出、識別にはカメラ７を用いているが、例えば、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、ステレオカメラ、これら複数のセンサーの組み合わせを用いてもよい。

また、図２におけるステップ１５０、１６０にて、到達時間に関する判断に用いる時間（１０秒、５秒）は、一律に定めるのではなく、車両２の車速から停止に要する時間を算出し、その停止に要する時間に応じて定めてもよいし、ドライバーから見えない遠い距離（例えば２００ｍ）を走行するために要する時間としても良い。

また、図６に示すように、軌道２７は、障害物（図６では歩行者２５）を中心とする真円であってもよい。この場合、軌道２７の形状を障害物の種類により変える必要がないので、表示装置１が実行する処理を簡便にすることができる。真円の半径は、半径Ｒをそのまま用いればよい。

表示装置１の構成を表す説明図である。 表示装置１が実行する処理を表すフローチャートである。 障害物の方向と、液晶パネルにおける表示座標との対応を表す説明図であって、（ａ）は液晶パネルの表示座標を表し、（ｂ）はフロントガラスに液晶パネルを虚像表示した状態を表し、（ｃ）は障害物の方向と液晶パネルにおける表示座標との変換テーブルを表し、（ｄ）は障害物の方向を表す。 ドライバーの視点から前方を見たときにおける、表示装置１が表示する虚像を表す説明図である。 ドライバーの視点から前方を見たときにおける、表示装置１が表示する虚像を表す説明図である。 ドライバーの視点から前方を見たときにおける、表示装置１が表示する虚像を表す説明図である。 ドライバーの視点から前方を見たときにおける、表示装置が表示する虚像を表す説明図である。 ドライバーの視点から前方を見たときにおける、表示装置が表示する虚像を表す説明図である。

符号の説明

１・・・表示装置、２・・・車両、３・・・画像出力回路、５・・・液晶パネル、
７・・・カメラ、９・・・障害物認識回路、１１・・・危険判定回路、
１３・・・車速センサー、１４・・・スピーカ、１５・・・インストルメンタルパネル、
１７・・・フロントガラス、１９・・・視点、２１・・・虚像、２３・・・車両、
２５・・・歩行者、２７・・・軌道、３１・・・表示、３３・・・障害物、
１０１・・・歩行者、１０５・・・虚像、
１０５、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ・・・表示画像

Claims (5)

1. 画像を表示する光を、ウインドシールド又はコンバイナにて反射させ、ドライバーの目に出力し、車両前方に前記画像を虚像として表示する虚像表示手段と、
   前記車両の周辺に存在する障害物を認識する障害物認識手段と、
   前記障害物認識手段により認識した前記障害物が危険であるか否かを、前記障害物と前記車両との距離、及び、前記車両に対する前記障害物の相対速度のうちの少なくとも一方に基づき判定する危険判定手段と、
   前記危険判定手段が前記障害物を危険と判定した場合、前記ドライバーから見て、前記虚像が前記障害物を囲む軌道上を移動するように、前記虚像の位置を制御する虚像制御手段と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記障害物と前記車両との距離を算出する距離算出手段を備え、
   前記軌道は、前記距離が小さいほど半径が大きく設定される円又は楕円であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記障害物の実際の大きさを算出する大きさ算出手段を備え、
   前記軌道は、前記障害物が実際に大きいほど半径が大きく設定される円又は楕円であることを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
4. 前記障害物が人であるかを識別するとともに、前記障害物が他の車両であるかを識別する障害物識別手段を備え、
   前記障害物が人である場合と、前記障害物が他の車両である場合とで、前記軌道の形状が相違することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。
5. 前記障害物が人である場合は、前記ドライバーから見て、前記軌道の形状が、縦長の楕円であるとともに、前記障害物が他の車両である場合は、前記軌道の形状が、横長の楕円であることを特徴とする請求項４記載の表示装置。