JP4622740B2 - 車両用表示制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のウィンドシールドで表示像を反射させ、当該表示像を前記ウィンドシールド前方に投影された虚像として視認させる表示装置を制御するものであって、前記表示像の輝度を調整する車両用表示制御装置に関する。

従来から、車両のウィンドシールドで表示像を反射させ、この表示像をウィンドシールド前方に投影された虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置が知られている。この表示像に表示される情報には、車両の各種情報、警告情報あるいは簡易ナビゲーション情報等があり、最小限の視線移動量で運転者にこれらを視認させることができるため、安全性の面で有利な表示方式の一つである（例えば特許文献１参照）。

この種の装置では、インストルメントパネルに備えられた光センサで車両外部から内部へ入射する外来光を検出し、その光量に基づいて表示像の輝度を調整している。例えば、外来光の光量が多い場合には、輝度を高く調整し、逆に外来光の光量が少ない場合には、低く調整することにより、運転者に対して表示像が眩しいと感じさせたり、暗いと感じさせたりするといった視認の不具合を解消している。
特許３２４１８２４号公報

ところで、運転者は車両前方領域に視線を向けながら表示像を視認するため、その車両前方領域の輝度によって表示像の視認性の良否を判断している。従って、車両前方領域の輝度に基づいて表示像の輝度を調整することが望ましい。

しかしながら、上記従来装置では、車両内部に入射する外来光の光量に基づいて表示像の輝度を調整しているため、車両前方領域以外の領域から入射する外来光が光センサに入射した場合、運転者の視覚特性に合致した輝度調整が行われないないという不具合があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、運転者の視覚特性に合致した輝度調整を行うことができる車両用表示制御装置を提供することである。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、車両のウィンドシールドで表示像を反射させ、表示像を前記ウィンドシールド前方に投影された虚像として視認させる表示装置を制御するものであって、表示像の輝度である表示像輝度を調整する車両用表示制御装置において、車両前方領域のうち表示像の表示領域を含んだ領域を撮像する撮像手段と、撮像手段にて撮像された前方画像から表示領域を抽出するとともに、表示領域とは異なる領域を含み、総合的に表示領域よりも広い領域を背景領域として抽出する領域抽出手段と、表示領域における輝度である表示輝度及び背景領域における輝度である背景輝度から調整すべき表示像輝度である設定輝度を求め、設定輝度に基づいて表示像輝度を調整する輝度調整手段と、を備えることを特徴としている。

請求項１の発明では、表示領域における輝度と車両前方領域の輝度とから表示像の輝度を調整するようにしている。これにより、車両前方領域に視線を向けながら表示像を視認し、その車両前方領域の輝度（明暗）によって表示像の視認性の良否を判断するという運転者の視覚特性に合致した輝度調整を行うことができ、視認性を向上させることができる。

請求項２の発明では、輝度調整手段は、表示領域における平均輝度を表示輝度とするとともに、背景領域における平均輝度を背景輝度とすることを特徴としている。

このようにすれば、表示領域及び背景領域の全体的な輝度に基づいて表示像の輝度が調整されるので、運転者に対する視認特性を一層向上させることができる。また、各領域の平均輝度に基づいて輝度調整をしているため、ノイズの影響を低減することができる。

請求項３の発明では、輝度調整手段は、表示輝度と背景輝度との合算輝度に１よりも小さい補正係数を乗じた値を前記設定輝度とすることを特徴としている。

本構成は、具体的な設定輝度の算出手順を示したものである。これによれば、表示輝度と背景輝度との双方に基づいて設定輝度を求めているから、上述したように、運転者の視覚特性に合致した輝度調整を行うことができる。

請求項４の発明では、輝度調整手段は、表示輝度及び背景輝度と、を合算するに先立って、表示輝度および背景輝度にそれぞれ重み係数を乗じると共に、表示輝度に乗じる重み係数は背景輝度に乗じる重み係数よりも大きいことを特徴としている。

運転者が表示像を視認する場合、表示領域に視線を合わせることとなるから、車両前方領域のうち表示像に対応する領域の輝度を輝度調整の際に重要視することが望ましい。本構成では、相対的に大きい重み係数を表示輝度に乗じるようにしているから、表示像を視認する際に運転者に対する視認性を一層向上させることができる。

請求項５の発明では、設定輝度に対して、表示輝度と背景輝度との合算輝度が対応していることを示した制御マップを記憶する記憶手段を備え、輝度調整手段は、合算輝度に対応する設定輝度を記憶手段から読み出し、その設定輝度に基づいて表示像の輝度を調整することを特徴としている。

このようにすれば、調整すべき表示輝度を算出するための時間を省略することができるため、表示像の輝度調整を短時間で行うことができ、特に、車両前方領域の輝度が短時間で変動するような場合には好適な構成である。

＜第１の実施形態＞
本発明に係る車両用表示制御装置をヘッドアップディスプレイを用いた表示装置に適用した実施形態について図１ないし図５を参照して説明する。本実施形態の表示装置は、ヘッドアップディスプレイ１０により表示像Ｉを表示するとともに、この表示像Ｉの輝度を車両前方領域Ａの輝度に応じて調整するものであり、図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ１０、画像センサ２０、制御装置３０とから構成されている。

ヘッドアップディスプレイ１０は、インストルメントパネル５０内に配置されており、当該インストルメントパネル５０に設けられた開口部から所定の情報を示した表示光を出射するものである。この表示光はウィンドシールド６０に形成された反射面で反射して、その表示像Ｉが車両前方に投影された虚像として車両前方の風景と重ねて運転者に視認される。図２に示すように、表示像Ｉが表示される表示領域Ａｉは運転者が車両を運転操作する際に確保されるべき運転視界領域Ａｄよりも下方に形成されており、運転者が車両前方領域Ａを視認しながら、上記表示像Ｉを視認することができるようになっている。これによって、運転者の視線移動量を少なくして、焦点調整負荷を軽減し、安全性を向上させることができる。

画像センサ２０（「撮像手段」に相当）は、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像デバイスにより構成されており、車両前方領域Ａの画像を取得し、取得した画像を画像データＤとして出力するものである。当該センサ２０は、図３に示すように、上述した運転視界領域Ａｄ及び表示領域Ａｉを含んだ車両前方領域Ａが撮像範囲となるように設置姿勢が設定されており、例えばバックミラーの裏側等、車両の所定位置に配置されている。

この画像センサ２０の撮像面は複数の画素をマトリクス状に配置することにより形成されており、垂直方向及び水平方向にそれぞれ所定数の画素が配置されている。上述した画像データＤは受光量（各画素における輝度）に応じて各画素から出力される画素値の集合のことであり、所定の周期で制御装置３０に送信される。この画素値は各画素の受光量に対応付けられるディジタル値であり、その受光量に応じて例えば０〜２５５の値が画素値として出力されるようになっている。従って、車両前方領域Ａの輝度情報を含んだ画像データＤが制御装置３０に送信されることとなる。

尚、画像センサ２０としては、専用の画像センサを設ける構成の他に、暗視画像を取得するナイトビュー用カメラ、白線認識を行うための白線認識カメラ、あるいは車両前方の障害物を検出するための障害物検出用カメラ等を本実施形態の画像センサとして流用する構成としても良い。

制御装置３０（「領域抽出手段」及び「輝度調整手段」に相当）は、車両に関する各種情報を表示領域Ａｉに表示させるためにヘッドアップディスプレイ１０の表示動作を制御するとともに、表示像Ｉの輝度を調整するものである。当該制御装置３０は、車両各部に配置されたセンサ７０からの検出信号、車両動作情報、その他車載機器８０からの情報を受信可能に構成されており、表示領域Ａｉに車速等の車両動作情報、簡易ナビゲーション情報、ナイトビュー画像、あるいは各種警告情報を表示させるようにヘッドアップディスプレイ１０の表示動作を制御する。表示領域Ａｉに表示する情報は、車両の動作状態に応じて自動的に選択されるようにしても良いし、あるいは操作スイッチ等の操作手段を設け、運転者がこれを操作することにより表示する情報を選択し得るように構成しても良い。

また、制御装置３０には、メモリ３１が備えられており、このメモリ３１には、前述した画像データＤを一時記憶するための領域が設けられている。

本実施形態の構成は以上であり、続いてその作用について制御装置３０の動作を中心に説明する。制御装置３０は検出信号、各種情報に基づいて表示領域に所定の情報を表示するためにヘッドアップディスプレイ１０の表示動作を制御するとともに、表示領域Ａｉにおける表示像Ｉの輝度を画像センサ２０からの画像データＤに基づいて調整する輝度調整処理を行う。

以下、輝度調整処理について図４を参照して説明する。まず、画像センサ２０から送信された画像データＤを受信し、一時的にメモリ３１に格納する（ステップＳ１０）。この後、メモリ３１に格納された画像データＤのうち、表示領域Ａｉに対応する画素の画素値（輝度情報）を抽出し（ステップＳ２０）、さらに、この表示領域Ａｉとは異なる領域を含み、かつ、当該表示領域よりも広い範囲の領域を背景領域Ａｂとして選択し、その領域Ａｂに対応する画素の画素値を抽出する（ステップＳ３０）。尚、本実施形態においては、この背景領域Ａｂは、図３に示すように運転視界領域Ａｄを含んだ領域とされている。

次に、表示領域Ａｉにおける平均輝度Ｂａ（表示輝度Ｂａ）及び背景領域Ａｂにおける平均輝度Ｂｂ（背景輝度Ｂｂ）を前ステップにて抽出した画素値に基づいて算出する（ステップＳ４０）。

続いて、表示輝度Ｂａと背景輝度Ｂｂとを合算した合算輝度Ｂｃを算出する（ステップＳ５０）。当該ステップでは、表示輝度Ｂａ及び背景輝度Ｂｂにそれぞれ重み係数ａ，ｂ（ａ＞ｂ）を乗じ、これらの係数ａ，ｂを乗じた後の輝度Ｂａ，Ｂｂを合算する方法としている。このように、重み係数ａ，ｂを乗じた輝度Ｂａ，Ｂｂを合算する場合には、相対的に大きい重み係数ａを表示輝度Ｂａに乗じ、相対的に小さい重み係数ｂを背景輝度Ｂｂに乗じる。このようにするのは、運転者が表示像Ｉを視認する場合、表示領域Ａｉに視線を合わせることとなるため、車両前方領域Ａのうち表示領域Ａｉの輝度を輝度調整の際に重要視することが運転者に対する視認性向上の観点に鑑みると好ましい方法だからである。

そして、合算輝度Ｂｃに１よりも小さい補正係数αを乗じ、設定すべき表示輝度Ｂｅ（設定輝度Ｂｅ）を算出する（ステップＳ６０）。尚、本実施形態では、視認性向上の観点から補正係数αを０．２〜０．４の範囲としている。

最後に、表示像Ｉの輝度が前処理で算出した設定輝度Ｂｅとなるようにヘッドアップディスプレイ１０を制御する（ステップＳ７０）。

ところで、上記ステップＳ５０にて算出された合算輝度ＢｃとステップＳ６０にて算出された設定輝度Ｂｅとは図５に示すグラフのように所定の関係を有している。従って、このような対応関係を示したマップをメモリ３１に予め記憶しておき、表示像Ｉの輝度を調整する際には、ステップＳ５０にて算出された合算輝度Ｂｃに対応する設定輝度Ｂｅを読み出し、その設定輝度Ｂｅに基づいて表示像Ｉの輝度を調整するようにしても良い。このようにすれば、ステップＳ５０〜Ｓ６０の処理を省略することができるため、表示像Ｉの輝度調整を短時間で行うことができ、特に、車両前方領域Ａの輝度が短時間で変動するような場合には好適な構成である。

本実施形態では、車両前方領域Ａのうち、表示領域Ａｉ及び背景輝度Ａｂの輝度Ｂａ，Ｂｂの合算輝度Ｂｃを求め、この合算輝度Ｂｃに補正係数αを乗じた設定輝度Ｂｅに基づいて表示像Ｉの輝度を調整している。運転者は車両前方領域Ａを視認しつつ、表示像Ｉを視認しており、その車両前方領域Ａの明暗によって表示像Ｉの視認性の良否を判断しているため、本実施形態のようにして表示像Ｉの輝度を調整するようにすれば、運転者の視覚特性に合致した輝度調整を行うことができ、視認性を向上させることができる。

＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態について図６を参照して説明する。尚、上記第１実施形態と同一の部分についてはその説明を省略し、相違部分のみを説明する。本実施形態では、画像センサ２０にて取得した車両前方領域Ａの平均輝度よりも高い輝度とされている領域を背景領域Ａｂとして抽出するようにしている。

具体的には、画像データＤから車両前方領域Ａの平均画素値（平均輝度）を算出し、各画素における画素値を平均画素値と比較する。この比較結果により、画素値が平均画素値よりも大きい画素値を有する画素の集合を背景領域Ａｂとして抽出するのである。例えば昼間である場合には、図６に示すように、車両前方領域Ａのうち上空領域（図中の網掛け部分）が背景領域Ａｂとして抽出されて、この背景領域Ｂｂに基づいて表示像Ｉの輝度が調整されることとなる。

本実施形態のように車両前方領域Ａのうち相対的に高輝度とされている領域を背景領域Ａｂとして抽出し、その輝度Ｂｂに基づいて表示像Ｉの表示輝度を調整すれば、高輝度の領域に反応しやすいという運転者の視覚特性に合致した輝度調整を行うことができ、視認性を一層向上させることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

上記実施形態では、表示輝度Ｂａと背景輝度Ｂｂとを合算するに先立って、相対的に大きい重み係数ａを表示輝度Ｂａに乗じるとともに、相対的に小さい重み係数ｂを背景輝度Ｂｂに乗じる処理を行うようにしたが、これらの重み係数ａ，ｂを乗じることなく両者を合算する処理を行っても良い。

また、上記実施形態では、０．２〜０．４の範囲内の補正係数αを合算輝度Ｂｃに乗じる処理を行うようにしていたが、これ以外の数値範囲でも良い。

また、上記実施形態では、車両前方領域Ａのうち一部の領域を背景領域Ａｂとして抽出するようにしていたが、画像センサ２０で撮像した車両前方領域Ａのすべての領域を背景領域Ａｂとして抽出するようにしてもよい。また、背景領域Ａｂとして表示領域Ａｉと異なる領域を抽出するようにしていたが、この表示領域Ａｉを含んだ領域を背景領域Ａｂとして抽出するようにしても良い。

また、上記実施形態では、背景領域Ａｂは１箇所とされていたが、これに限らず、複数箇所の領域を総合した領域を背景領域Ａｂとして抽出するようにしても良い。

第１実施形態に係る表示装置の全体構成を示したブロック図である。 車室内前側のインストルメントパネル及びウィンドシールドを示した模式図である。 画像センサにて撮像された車両前方領域の画像を示した模式図である。 制御装置が実行する輝度調整処理のフローチャートである。 表示像の表示輝度と設定輝度との関係を示したグラフである。 第２実施形態に係り、画像センサにて撮像された車両前方領域の画像を示した模式図である。

符号の説明

１０…ヘッドアップディスプレイ
２０…画像センサ
３０…制御装置
３１…メモリ
５０…インストルメントパネル
６０…ウィンドシールド
Ａ…車両前方領域
Ａｉ…表示領域
Ａｂ…背景領域
Ｂｉ…表示像輝度
Ｂａ…表示輝度
Ｂｂ…背景輝度

Claims (5)

1. 車両のウィンドシールドで表示像を反射させ、当該表示像を前記ウィンドシールド前方に投影された虚像として視認させる表示装置を制御するものであって、前記表示像の輝度である表示像輝度を調整する車両用表示制御装置において、
   車両前方領域のうち前記表示像の表示領域を含んだ領域を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段にて撮像された前方画像から前記表示領域を抽出するとともに、前記表示領域とは異なる領域を含み、総合的に前記表示領域よりも広い領域を背景領域として抽出する領域抽出手段と、
   前記表示領域における輝度である表示輝度及び前記背景領域における輝度である背景輝度から調整すべき前記表示像輝度である設定輝度を求め、前記設定輝度に基づいて前記表示像輝度を調整する輝度調整手段と、を備えることを特徴とする車両用表示制御装置。
2. 前記輝度調整手段は、前記表示領域における平均輝度を前記表示輝度とするとともに、前記背景領域における平均輝度を前記背景輝度とすることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示制御装置。
3. 前記輝度調整手段は、前記表示輝度と前記背景輝度との合算輝度に１よりも小さい補正係数を乗じた値を前記設定輝度とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用表示制御装置。
4. 前記輝度調整手段は、前記表示輝度及び前記背景輝度と、を合算するに先立って、前記表示輝度および前記背景輝度にそれぞれ重み係数を乗じると共に、前記表示輝度に乗じる重み係数は前記背景輝度に乗じる重み係数よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の車両用表示制御装置。
5. 前記設定輝度に対して、前記表示輝度と前記背景輝度との合算輝度が対応していることを示した制御マップを記憶する記憶手段を備え、
   前記輝度調整手段は、前記合算輝度に対応する設定輝度を記憶手段から読み出し、その設定輝度に基づいて前記表示像輝度を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の車両用表示制御装置。

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