JP4591865B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示手段に走路形状を表示する車両用表示装置に関するものである。

特に見通しの悪い山岳路や悪天候時の走路などを自動車で運転する際に、突然急カーブに差しかかったり、突然走路幅（道幅）が狭くなることがある。このような場合、急なブレーキを掛けてスリップするなど危険な場合があるため、事前に十分な減速を行ってから通過する必要がある。

したがって、運転者は、走路の形状を十分に把握している地域では、予め減速して安全に通過することができるが、初めての地域や不案内な地域では、この予測ができないため、必要以上の低速走行が強いられるだけでなく、安心して運転ができない。

そこで、車両運転者の視点から見た前方の走路形状を、車両に搭載されたモニタに表示させる車両用表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる車両用表示装置によれば、運転者は、天候条件、走路のカーブ、周辺車両および建物などの影響で、実際の前記走路形状を目視し難い場合であっても、表示される前記走路形状から実際の走路の形状を把握することができる。
特開２０００−２１１４５２号公報

しかしながら、かかる車両用表示装置においては、運転者は、前記走路形状の表示を認識し、その形状から実際の前記走路形状を把握するものであるため、車両の走行に応じて更新される前記走路形状の表示を認識しながら、例えば、ブレーキを操作する必要のある急カーブであるか否かなど、運転中に車外の交通状態を把握しながら判断しなければならず、運転者を支援する機能としては改善の余地があった。

そこで本発明の目的は、上記課題に着目してなされたものであり、走路形状および車両の走行速度に応じた表示を行うことによって、走路に対する安全な運転操作を支援できる車両用表示装置を提供することにある。

本発明の車両用表示装置は、請求項１に記載したように、地図情報記憶手段に格納された三次元情報からなる地図情報に基づいて走路形状を表示する表示手段と、車両の現在位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段により検出された前記車両の現在位置に基づいて前記地図情報を読み出し、車両位置座標よりも高い位置にて視点座標を設定するとともに前記車両の前方側の走路形状を前記表示手段に表示させる制御手段と、を備える車両用表示装置であって、前記制御手段は、曲率および勾配を含む前記走路形状と、車外通信にて得られる情報と、前記車両の走行速度とに基づいて、前記車両が現在の車両走行速度よりも減速してから走行するべき箇所を前記走路形状に重ねて前記表示手段に表示させることを特徴とする車両用表示装置。

また、請求項２に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記制御手段は、通信手段による路車間通信によって得られる情報を考慮して、前記車両が減速してから走行するべき箇所を前記表示手段に表示させることを特徴とするものである。

また、請求項３に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記制御手段は、通信手段による車車間通信によって得られる情報を考慮して、前記車両が減速してから走行するべき箇所を前記表示手段に表示させることを特徴とするものである。

また、請求項４に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記表示手段は、前記車両のフロントガラスもしくはフロントガラスと運転者との間に設けられるコンバイナに、表示像を投影して表示するヘッドアップディスプレイからなることを特徴とするものである。

本発明の車両用表示装置は、表示手段に走路形状を表示する車両用表示装置に関して、走路形状および車両の走行速度に応じた表示を行うことによって、走路に対する安全な運転操作を支援できる車両用表示装置となる。

以下、本発明の車両用表示装置を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用したものを例に挙げて、添付の図面に基づいて説明する。

図１および図２において、１は表示ユニットであり、車両Ａのダッシュボード内に設けられる。表示ユニット１が投射する表示像Ｌは、コンバイナ処理されたフロントガラスＷにより運転者の視点Ｂの方向に反射され、虚像Ｖとして表示される。運転者は虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。

２は表示器（表示手段）であり、この表示器２はＴＦＴ型の液晶表示素子およびバックライト手段からなるものである。３は回路基板であり、この回路基板３に表示器２が搭載されている。４は反射鏡であり、この反射鏡４は表示器２が発した表示像Ｌをフロントガラス側Ｗに反射させる。反射鏡４の反射面４ａは凹面になっており、表示器２からの表示像Ｌを拡大してフロントガラスＷに投射することができる。５は保持部材であり、反射鏡４は保持部材５に両面粘着テープにより接着されている。なお、表示器２は、液晶表示素子を備える構成に限定されるものではなく、例えば、有機ＥＬ表示パネルを備える構成であってもよい。

６はハウジングであり、このハウジング６には、表示器２，回路基板３，反射鏡４等が収容される。ハウジング６には表示像Ｌが通過する透光性カバー７が設けられている。透光性カバー７は、アクリル等の透光性樹脂からなるものであり、湾曲形状になっている。ハウジング６には遮光壁６ａが設けられており、太陽光等の外光が表示器２に入射し虚像Ｖが見えにくくなる現象（ウォッシュアウト）を防止している。

図３は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置の電気的な構成を示すブロック図である。車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車両Ａに搭載され、速度センサ１０，ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）装置１１，ジャイロセンサ１２からなる位置検出手段１３と、記憶媒体（地図情報記憶手段）１４と、操作手段１５と、通信手段１６と、制御手段１７と、表示駆動回路１８とによって、主に構成される。

速度センサ１０は、例えば、車両Ａのトランスミッションに取り付けられ、スピードメータ用のピニオン１回転あたり所定数のパルス信号を発生し、制御手段１７に出力する。制御手段１７は、速度センサ１０から出力される単位時間あたりの前記パルス数またはパルス周期を検出することにより車両Ａの走行速度を算出するとともに、前記パルス数をカウントすることにより車両Ａの走行距離を算出する。

ＧＰＳ装置１１は、人工衛星から放射されるＧＰＳ信号を受信する受信機であり、受信したＧＰＳ信号に基づいて車両Ａの現在位置と進行方位を検出する。ＧＰＳ用受信アンテナや増幅回路を備え、前記受信アンテナで受信した人工衛星からの位置情報である送信電波を高周波信号として増幅してなる信号を制御手段１７に出力する。

ジャイロセンサ１２は車両Ａの旋回角速度を検出し、制御手段１７に出力する。制御手段１７は、ジャイロセンサ１２により検出された旋回角速度に基づいて車両Ａの旋回角度を算出し、さらに旋回角度を積分して車両Ａの進行方位を算出する。なお、ＧＰＳ装置１１で検出された正確な車両Ａの進行方位により適時、ジャイロセンサ１２の出力に基づき算出された車両Ａの進行方位を補正することもできる。

記憶媒体１４は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭあるいはハードディスク等によって構成され、地図データおよび走路形状を示すための三次元の座標情報（三次元情報）からなるデジタルマップデータ（地図情報）が格納されており、前記デジタルマップデータは、制御手段１７による後述する描画処理を行う際に使用される。なお、前記デジタルマップデータは、走路の形状を示す走路形状データ，高さを示す高さデータ，前記走路の左右（幅方向）の傾きを示す傾きデータ，前記走路の前後（長手方向）の傾き（勾配）を示す勾配データ、前記走路の曲率を示す曲率データ等を前記走路の所定位置（所定の経度緯度）毎に有している。制御手段１７は、速度センサ１０の出力パルス信号をカウントして車両Ａの走行距離を検出するとともに、ジャイロセンサ１２の旋回角速度に基づいて車両Ａの進行方位を検出し、走行距離と進行方位とに基づいて走行軌跡を演算する。そして、制御手段１７は、走行軌跡と記憶媒体１４から読み出した道路地図データとを照合してマップマッチングを行ない車両Ａの推定位置を演算する。

操作手段１５は、選択キーや決定キー等の複数のスイッチを有するものであり、後述する走路形状画像（前記走路の各三次元の座標情報を描画処理したもの）の表示形態または表示設定を切り換えるものである。また、運転者は、前記表示設定として、前記走路形状画像の表示または非表示の選択、あるいは、前記走路形状画像を表示する際の各設定値等を、操作手段１５を操作することによって、表示器２の表示内容を任意に設定することができる。

通信手段１６は、自車両と他車両との間において情報を送受信する車車間通信と、路上に設置されたビーコン等を介して渋滞や交通規制などの走路状態に関する情報を送受信する路車間通信と、を無線通信にて行うための手段である。通信手段１６は、車車間通信や路車間通信によって得られた情報を、制御手段１７へ出力する。

制御手段１７は、マイクロコンピュータを適用でき、処理動作のプログラムが記憶されたＲＯＭと、演算値を一時的に記憶するＲＡＭと、予め設定される各種設定値を記憶するＥＥＰＲＯＭと、前記プログラムを実行するためのＣＰＵと、入出力インターフェイス回路と、によって主に構成される。前記入出力インターフェイス回路は、速度センサ１０、ＧＰＳ装置１１、ジャイロセンサ１２、記憶媒体１４、操作手段１５、通信手段１６や、後述する表示駆動回路１８などに対してそれぞれ電気的な接続関係をなすための回路である。制御手段１７は、各機構（１０〜１６）からの入力および前記プログラムに基づいて、前記駆動回路に制御信号を出力し、表示駆動回路１８を介して、表示器２に所望の表示を促すものである。

表示駆動回路１８は、表示器２に表示用の信号を与えるための回路であり、ＩＣまたはＬＳＩにて構成される。表示駆動回路１８は、制御手段１７からの信号に基づいて所定の表示を行うように表示器２を駆動制御するものである。

表示器２は、ＴＦＴ型の液晶表示素子およびバックライト手段からなり、表示像Ｌを発するように表示駆動回路１８に駆動制御される。表示器２は、表示駆動回路１８によって、走路形状画像など所望の表示形態を表示像ＬとしてフロントガラスＷに投影するものである。

以上の構成によって、制御手段１７は、速度センサ１０、ＧＰＳ装置１１、ジャイロセンサ１２から構成される位置検出手段１３の信号に基づいて、車両位置座標（現在位置）および車両の向きを算出し、この車両位置座標の前方側（進行方向側）に対応する走路形状を、記憶媒体１４に格納されたデジタルマップデータに基づいて、表示器２に表示させることができる。

次に、制御手段１７による表示像Ｌの描画に関して、図４，５を用いて説明する。

図４は、制御手段１７による処理を示すものである。図５は、車両Ａの前方側（進行方向側）の走路形状を表示像Ｌとして、表示ユニット１にてフロントガラス面に投影して表示する表示画面の例を示すものである。

制御手段１７は、位置検出手段１３からの信号に基づいて、車両位置座標および車両Ａの進行方向を算出する（ステップＳ１）。この場合、制御手段１７は、ＧＰＳ装置１１，速度センサ１０，ジャイロセンサ１２によって、車両位置座標を算出する。例えば、制御手段１７は、ＧＰＳ装置１１を用いて、時間によって変化する車両Ａの軌跡を求めることによって、車両Ａの車両位置座標や進行方向を算出することができる。また、制御手段１７は、速度センサ１０やジャイロセンサ１２からの信号に基づいて、車両Ａの移動幅や車体向きから車両位置座標および進行方向を算出することができる。

次に、制御手段１７は、車両位置座標に応じて視点座標を設定し、車両Ａの進行方向に基づいて表示方向を設定する（ステップＳ２）。この場合、視点座標は、車両位置座標よりも１５メートル高い位置に設定され、表示方向は、車両Ａの進行方向と同じ方向に設定される。

また、制御手段１７は、記憶媒体１４に格納されたデジタルマップデータにおいて、前記視点座標および表示方向に基づいて選択される三次元の座標情報を演算することによって走路形状を描画処理する（ステップＳ３）。この場合、視点座標から表示方向側に３００メートル以内の三次元の座標情報について演算し、表示像Ｌが表示されるように描画処理する。

また、制御手段１７は、ステップＳ３によって算出された走路形状の描画範囲内おいて、例えば、急カーブ、道幅が狭まるなどの走路形状に応じて、現在の車両走行速度よりも減速してから走行するべき箇所（事前の減速操作の必要な箇所）をステップＳ３の走路形状に重ねて描画処理する。また、制御手段１７は、通信手段１６が受信した情報を入力し、例えば、車車間通信によってカーブでの先行車両や対向車両の有無、それらの車両の大きさや走行速度、または路車間通信によって交通規制や降雪，凍結情報など、通信にて得られる情報に応じて現在の車両走行速度よりも減速してから走行するべき箇所を、ステップＳ３の走路形状に重ねて描画処理する（ステップＳ４）。なお、制御手段１７は、走路の幅や曲率，勾配などの走路形状や、通信手段１６によって得られる渋滞や交通規制などの走路状態に関する情報に応じて適切な安全速度を算出し、この安全速度と現在の走行速度とを比較することによって予め減速が必要であるか否かを判断し、減速が必要であればその箇所を示す表示を描画処理するようにしている。

次に、制御手段１７は、前記描画処理された走路形状および減速してから走行するべき箇所を画像として表示器２に表示させるように促す信号を表示駆動回路１８に出力する（ステップＳ５）。

上述の処理を繰り返すことによって、車両Ａが走行する度に更新される視点座標，三次元の座標情報，車両走行速度に基づいて、走路形状Ｒおよび車両Ａが減速してから走行するべき箇所Ｃを表示像ＬとしてフロントガラスＷに投影することができる。例えば、図５に示すような走路形状Ｒや車両Ａが減速してから走行するべき箇所Ｃや注意を促す表示ＦをフロントガラスＷに投影して表示することができる。なお、図５に示す減速してから走行するべき箇所Ｃは、走路形状Ｒと異なる色にて表示または点滅表示させることによって、運転者に注意を促すことができる。また、減速してから走行するべき箇所Ｃは、図５で示すような形状ではなく、走路形状Ｒに対して注意するべき箇所を把握できるものであればよく、他の形状であってもよい。例えば、文字や記号、マークからなる表示や、ステップＳ４にて算出される安全速度を表示することもできる。

かかる車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、記憶媒体１４に格納された三次元の座標情報からなるデジタルマップデータに基づいて走路形状を表示する表示器２と、車両Ａの現在位置を検出する位置検出手段１３と、位置検出手段１３により検出された車両Ａの現在位置に基づいて前記デジタルマップデータを読み出して車両Ａの前方側の走路形状を表示器２に表示させる制御手段１７と、を備える車両用表示装置であって、制御手段１７は、前記走路形状および車両Ａの走行速度に基づいて、車両Ａが減速してから走行するべき箇所Ｃを表示器２に表示させるものである。

したがって、運転者は、表示器２による表示を確認することによって、注意箇所を走行する前に、車両Ａのブレーキなどの運転操作を予め行うことができる。また、上述の車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車両Ａの走行速度に応じた的確な情報を表示することができるため、走路形状に対する安全な運転操作を支援できる。また、道路の勾配を考慮した走路形状Ｒの表示上に、減速してから走路するべき箇所Ｃを表示させることによって、運転者にとって位置関係が把握しやすくなるため、効果的に運転支援を行うことができる。

また、制御手段１７は、通信手段１６による路車間通信によって得られる情報を考慮して、車両Ａが減速してから走行するべき箇所Ｃを表示器２に表示させることによって、降雪や凍結などの路面状態や、渋滞や交通規制などの走路状態を考慮した運転操作のアドバイスを運転者に報知することができるため、安全な運転操作を支援できる。また、減速してから走行するべき箇所Ｃを走路形状Ｒとともに表示することによって、特に注意するべき走行箇所を事前に把握することができるため、運転者にとって効果的な運転支援となる。

また、制御手段１７は、通信手段１６による車車間通信によって得られる情報を考慮して、車両Ａが減速してから走行するべき箇所Ｃを表示器２に表示させることによって、カーブや霧などで視界が十分でないときであっても、前方を先行して走行する車両や対向車両の有無や、それら車両の速度に応じて、自車両が適切な安全速度となるように、運転操作を支援できる。

また、表示器２は、車両ＡのフロントガラスＷに、表示像Ｌを投影して表示するヘッドアップディスプレイ装置からなることによって、運転者にとって、運転動作中に小さな視線移動にて表示を確認することができるだけでなく、走路形状の表示を見たときの感覚が実際の運転感覚と合致するので、運転者への支援効果が増大する。

なお、ステップＳ４にて、安全な速度を算出する際に、車両の走行速度に基づいて算出したが、これに加えて、タイヤと路面とのグリップ力，車両の重量，旋回性能などの車両状態を考慮して安全な速度を算出することもできる。

また、上述した実施の形態においては、表示器２からの表示像Ｌは、フロントガラスＷに投影されるものであったが、本発明における投影部材は本実施の形態に限定されるものではなく、例えば、車両のフロントガラス面あるいは車両のダッシュボード上に配設されるコンバイナに表示器からの表示像を投影させるものであってもよい。また、上述したヘッドアップディスプレイ方式ではなく、例えば、有機ＥＬパネル，あるいは液晶パネルからなる表示手段を採用し、運転者が直接表示手段の表示を視認するものであってもよい。

また、上述した実施の形態のようなＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭからなる記憶媒体１４ではなく、例えば、記憶媒体として車両外に設けられるサーバーを適用し、無線通信によって前記サーバーに格納されるデジタルマップデータを適宜ダウンロードすることもできる。

本発明の実施形態である車両用ヘッドアップディスプレイ装置の表示手段の断面図。 同上実施の形態である車両用ヘッドアップディスプレイ装置の概略図。 同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置のブロック図。 同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置の処理手順を示す図。 同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置の表示画像を示す図。

符号の説明

２ 表示器（表示手段）
１３ 位置検出手段
１４ 記憶媒体（地図情報記憶手段）
１７ 制御手段
Ａ 車両
Ｃ 減速してから走行するべき箇所
Ｒ 走路形状

Claims (4)

1. 地図情報記憶手段に格納された三次元情報からなる地図情報に基づいて走路形状を表示する表示手段と、車両の現在位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段により検出された前記車両の現在位置に基づいて前記地図情報を読み出し、車両位置座標よりも高い位置にて視点座標を設定するとともに前記車両の前方側の走路形状を前記表示手段に表示させる制御手段と、を備える車両用表示装置であって、
   前記制御手段は、曲率および勾配を含む前記走路形状と、車外通信にて得られる情報と、前記車両の走行速度とに基づいて、前記車両が現在の車両走行速度よりも減速してから走行するべき箇所を前記走路形状に重ねて前記表示手段に表示させることを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記制御手段は、通信手段による路車間通信によって得られる情報を考慮して、前記車両が減速してから走行するべき箇所を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記制御手段は、通信手段による車車間通信によって得られる情報を考慮して、前記車両が減速してから走行するべき箇所を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
4. 前記表示手段は、前記車両のフロントガラスもしくはフロントガラスと運転者との間に設けられるコンバイナに、表示像を投影して表示するヘッドアップディスプレイからなることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。

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