JP5008611B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用表示装置の技術分野に属する。

従来では、前方車両を指示対象とする表示像を、フロントガラスを用いた虚像で表示し、この表示を行う表示部は、両眼視差が最も大きくなる所定間隔を置いて少なくとも２個の表示像を投影している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−５７４９１号公報（第２−８頁、全図）

しかしながら、従来にあっては、１対象物に４視標が視認されるため、対象物と視標の対応が困難となる問題があった。
この点について詳しく説明する。
遠方を見ているドライバが表示器の虚像表示を見る場合、２重に見えてしまう２重像の問題が発生する。従来では、１対象物、例えば前方車両に対して、２個以上の表示像を所定間隔離す、又は所定長の横長表示にしているが、それぞれの表示は、２重像の作用から、１対称物に対して４視標が視認されるため、対称物と視標の対応が困難となる問題が生じる。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、２重像の対策を行いつつ対象物と視標との対応性を向上することができる車両用表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、自車の前方障害物を検知する障害物検知手段と、ドライバの視線位置を検出する視線検出手段と、ドライバの前方視界方向に、検知した前記障害物をドライバに認識させる虚像表示を行う表示手段と、を有する車両用表示装置において、前記表示手段は、ドライバが前方障害物に焦点を合わせて見ることにより２重像表示となった際に、前記前方障害物を左右から囲むように前記虚像表示を表示することを特徴とする。

よって、本発明にあっては、２重像の対策を行いつつ対象物と視標との対応性を向上することができる。

以下、本発明の車両用表示装置を実現する実施の形態を実施例１と実施例２に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の車両用表示装置の概要説明図である。
実施例１の車両用表示装置１は、コントローラ２、光源３、LCD４、ミラー５からなり、ドライバ用カメラ７、車外用カメラ１１と連携する。
コントローラ２は、ドライバ用カメラ７を用いてドライバの目の位置や視線を検出するドライバモニタリングシステムや、車外用カメラ１１による車両前方の障害物検出システム、LCD４の表示内容、及び光源３、ナビ、車速センサ等からの入力の演算や制御を行う。

光源３は、LCD４の表示に輝度を持たせるよう背後から投光を行う。
LCD４は、コントローラ２で設定される表示内容の画像表示を行う。
ミラー５は、LCD４からの表示光をフロントウィンドシールド６の所定位置へ向かうよう反射する。なお、フロントウィンドシールド６には、所定の反射率、透過率となるように半反射部材等を設けるようにしてもよい。
また、ミラー５の上方のインストパネル１０は、開口して表示光を通過させる構造とする。

ドライバ用カメラ７は、ステアリングコラム８の上部に設置され、ステアリングホイール９を通してドライバの顔を撮像する。
車外用カメラ１１は、例えば車両前端部に設置され、車両の前方を撮像する。この車外用カメラ１１はステレオカメラであってもよい。
また、コントローラ２は、直接、あるいは車内通信を介して、ナビや車速センサから情報を取得する。入力情報１３とする。
なお、実施例１の車両用表示装置１は、フロントウィンドシールド６の比較的広い範囲で表示を行い、ドライバの前方視界に重畳させて虚像表示を行うものとする。

図２は車両用表示装置のコントローラ２の制御ブロック構造を示す図である。
コントローラ２は、ドライバ視線検知部２１、車外情報処理部２２、車両情報処理部２３、表示画像生成部２４、画像表示位置制御部２５、HUD表示部２６を備えている。
ドライバ視線検知部２１は、ドライバモニタリングシステムとして、ドライバの顔を撮像した画像から、特徴点を検出するなどの画像処理を行い、眼球の位置を検知する。

車外情報処理部２２は、障害物検知システムとして、車外用カメラ１１で撮像した画像を処理して、歩行者や前方車両などの障害物を検知して、車外情報として表示画像生成部２４へ出力する。
車両情報処理部２３は、ナビや車速センサ等からの入力情報１３を入力、処理し、処理結果を車両情報として、表示画像生成部２４へ出力する。

表示画像生成部２４は、車外情報、車両情報に基づいて、表示画像を生成し、画像表示位置制御部２５へ出力する。
画像表示位置制御部２５は、ドライバの眼球位置から、画像の表示位置を演算し、HUD表示部２６へ出力する。
HUD表示部２６は、指令された表示内容を指令されたLCD４の表示位置に表示する処理を行う。

図３は実施例１における表示画像を示す説明図である。
実施例１では、検知された障害物に重畳させて、図３に示すドットパターン２０１を表示する。
ドットパターン２０１は、小円形状のドット２０１ａを所定範囲内に多数配置したものである。なお、この所定範囲は、ドライバから見える障害物の大きさに応じて変化させる。その際には、ドット２０１ａの数を増減させてもよいし、ドット２０１ａの大きさを大小させてもよい。

作用を説明する。
[対象物と指標の対応性を向上させる作用]
図４は実施例１の車両用表示装置による表示例を示す説明図である。
実施例１の車両用表示装置では、ドライバ用カメラ７で検知した前方車両や歩行者等を障害物とし、虚像表示によりドライバに認識させるための強調表示を行う。
例えば、車外用カメラ１１により前方車両を障害物（対象物）として検知した際、そのことを表示画像生成部２４では、車外情報として得て、車両情報として得る自車の車速を考慮して、前方車両をドライバに認識させるための表示を行う。
この表示は、２重像として表示された際に、前方車両を覆う矩形範囲に表示される大きさとなるようにする。そして、その矩形範囲内にドットパターン２０２ａ，２０２ｂが表示されるようにする。

そして、ドットパターン２０１（図４(a)では２重像表示として符号２０２ａ，２０２ｂ）は、ドライバの視線が前方車両に焦点を合わせて見る場合に、２重に表示されることにより、前方車両（図４(a)の符号３０１参照）を囲む範囲に重畳した表示となる。この際に、ドットパターン２０１は説明上、はっきりとした点の配列にしているが、実際には、やや細かいものとすることにより、２重に表示されることに違和感を与えない一つの意匠とすることができる（図４(a)参照）。

このドットパターン２０１は、光源３により輝度を有する表示であるので、これにより、強調した表示に気付くようにして、ドライバが確実に前方車両を認識するようにし、良好な運転を支援する。

ここで、ドライバが視線の焦点を、ドットパターン２０１に合わせた場合には、前方車両が２重に見えることになる（図４(b)の符号３０１ａ，３０１ｂ参照）。そして、２重像表示でないドットパターン２０１が見えることになる。
ドットパターン２０１は、２重像表示されたドットパターン２０２ａ，２０２ｂと比較して、大きさのみが異なり、同じ意匠であると言ってもよい。左右にドット数が増加するのみである。そのため、ドライバに２重像表示かどうかの違和感を与えない。

このように実施例１の車両用表示装置では、２重像表示に対する対策を充分に行いつつ、重畳させてより強調した対象物（障害物）と指標（重畳表示）の対応性を向上させることができる。

さらに、説明する。
HUD表示は、フロントウィンドシールドやコンバイナなどの反射部材にドライバーセンタの視線方向に対して少し下方向、又はドライバーセンタに対して少し左下または右下方向に、スピード表示や経路誘導アイコン、接近警報、ワーニングなどを表示し、他の表示器によるものより視線移動が少ないことを利点としている。また、さらに焦点調節速度が速くなるため、表示を遠方結像させることが望ましいとされている。これにより通常走行状態では、ドライバが見ている対象物（障害物）または風景に対して、表示を見に行く時の焦点距離差、つまり対象物と表示結像位置の差が小さくなるため、より良好な運転状態を保つことにつながる。

走行中、ドライバが視認しているエリア、つまり注意して見ている方向、範囲に表示を出すことにより、ドライバはより視線移動することなく、表示内容を視認あるいは判断することができる。これは、ドライバの前方視界への集中を維持しつつ、情報を得ることができ、好ましいものである。

この場合、ドライバから対象物（障害物）の距離、例えば２０ｍと、ドライバから遠方結像表示（虚像表示）までの距離、例えば２ｍが異なると、対象物を見て、焦点を合わせている時は、遠方結像表示（虚像）が２重に見える。一方、表示を見て、焦点を合わせると対象物が２重に見えることが生じる。これは眼球が水平方向に約6.5cm程度離れているため、両眼それぞれの網膜上に結像する像が異なる（網膜像差）ことによるものである。

これに対して、特開2000-57491では、対象物の下方表示を２個にするなどの対策を行っているが、１対象物に対して４指標となるなど、対象物との対応が困難になっている。また、複数の前方障害物（対象物）に対して表示を行うと、このことが顕著となってしまう。

実施例１では、２重像表示となることを前提として、意匠と構成し、表示に焦点を合わせても、ほとんど意匠内容が変化しない。つまり、表示範囲の大きさとドット数の違いのみであり、全体としては同じような表示となり違和感を与えない。
これにより２重像表示の対策を行いつつ、ドットパターン２０１が障害物（対象物）に重畳して表示されることで非常に対象を強調した表示としている点が有利である。

実施例１の作用を明確にするために、以下にさらに説明を加える。
対象を強調するためには、重畳した表示にすることが考えられる。
図５は重畳表示の例を示す説明図である。
重畳した表示により、対象を強調する場合は、図５に示すように、例えば前方車両であるならば、矩形枠内に車両の形状を設けた意匠の表示像４０１を、ドライバから前方車両を見る視線上に重畳させて表示することが考えられる（図５(c)参照）。

しかし、上記説明した２重像の問題により、図５(a)の表示像４０２ａ，４０２ｂのように表示が２重に見えるか、図５(b)のように前方車両３０１ａ，３０１ｂが２重に見えるかになるため、違和感を与えてしまうことになる。
実施例１では、このような２重像の問題を解決している。

また、２重像の問題を解決するためには、対象物の下方に水平方向に伸びる棒状の表示を行うことも考えられる(特開2000-57491の別例)。
図６は対象物の下方に棒状の表示を行う例を示す説明図である。
この例では、２重像となる場合の表示像５０２ａ，５０２ｂと、焦点が合った場合の表示像５０１で、水平方向の長さが変わるのみであり、２重像に対しては充分な対策となる（図６(a),(b)参照）。
しかしながら、対象物を指し示す対応性としては、弱いものとなっている。特に対象物を強調する点では、図５のような重畳表示より弱くなる。

車外用カメラ１１による障害物検知では、前方障害物を強調して表示させ、ドライバに確実に認識させることが望まれる。また、緊急度、優先度が高くなる場合はなおさらである。
実施例１では、ドットパターン２０１により、重畳表示により前方障害物（対象物）を強調し、確実にドライバに認識させている点が有利である。

また、図６に示す前方障害物（対象物）の下方に棒状の表示を行うものでは、前方障害物（対象物）が複数になると、対応性が顕著に失われることになる。
実施例１では、重畳表示とすることにより、非常に強い対応性となる。
つまり、実施例１では、ドットパターン２０１の表示範囲の高さ方向の大きさは、前方障害物（対象物）の大きさに応じて表示画像生成部２４が大小させることになるので、ドットパターン２０１の位置そのものに前方障害物（対象物）があることになり、強い対応性となる。

また、図６に示す前方障害物（対象物）の下方に棒状の表示を行うものでは、前方障害物（対象物）との大きさに応じて水平方向の長さを変えても、２重像の作用により変化し、表示により前方障害物（対象物）までの距離感をドライバに与えることは困難となっている。
これに対して実施例１では、矩形範囲内にドットパターン２０１が表示されることにより、２重像の作用では変化しない高さ方向の大きさにより、前方障害物（対象物）までの距離感をドライバに与える。これはドライバの運転支援において、非常に有利である。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用表示装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)自車の前方障害物を検知する車外用カメラ１１及び車外情報処理部２２と、ドライバの視線位置を検出するドライバ用カメラ７及びドライバ視線検知部２１と、ドライバの前方視界方向に、検知した障害物をドライバに認識させる虚像表示を行うHUD表示部２６及びLCD４、光源３を有する車両用表示装置１において、HUD表示部２６及びLCD４、光源３は、ドライバが前方障害物に焦点を合わせて見ることにより２重像表示となった際に一意匠を形成する虚像表示を表示画像生成部２４で生成し、画像表示位置制御部２５により前方障害物に重ねるか、又は囲むように表示するため、２重像の対策を行いつつ対象物と視標との対応性を向上することができる。

(2)上記(1)において、HUD表示部２６及びLCD４、光源３は、ドライバが虚像表示に焦点を合わせて見た場合にも、一意匠が形成されている虚像表示を表示画像生成部２４で生成し、表示するため、ドライバの視線の焦点が前方障害物にあっても、虚像表示にあっても意匠を見せることにより、焦点の変更による違和感を軽減し、より２重像の対策を向上させることができる。

(3)上記(2)において、HUD表示部２６及びLCD４、光源３は、虚像表示の場合の意匠と２重像表示の意匠が略同じになる表示を表示画像生成部２４で生成し、表示するため、ドライバの視線の焦点が前方障害物にあっても、虚像表示にあってもほぼ同じ意匠を見せることにより、焦点の変更による違和感を軽減し、より２重像の対策を向上させることができる。

(4)上記(1)〜(3)において、HUD表示部２６及びLCD４、光源３は、前方障害物に重ねて、２重像表示の際に、障害物を囲む大きさとなる範囲内に点を多数配置したドットパターン２０１を表示画像生成部２４で生成し、表示するため、障害物と重畳した表示により、障害物と虚像表示の対応性を向上させ、ドットパターン２０１の高さ方向により、障害物との距離情報を伝達できるようにし、ドライバの視線の焦点が前方障害物にある場合と、虚像表示にある場合では、ドットパターン２０１の左右のドット数のみが異なるほぼ同じ意匠にすることにより、２重像の対策を充分に行うことができる。

実施例２は、障害物（対象物）を左右から囲むように、アルファベットの「Ｉ」の形状を虚像表示として配置する例である。
構成を説明する。
図７は実施例２における表示画像を示す説明図である。
実施例２において、表示画像生成部２４は、検知された障害物の左右に縦棒と、縦棒の上下端に横棒を設けたＩ字状の「Ｉ」（Ｉマーク）を配置する虚像表示２０３を生成する（図７参照）。つまり、「Ｉ」（Ｉマーク）の縦棒が障害物の自車との距離に応じた高さを示し、上下端の横棒が、この高さを強調する。また、左右に配置される「Ｉ」（Ｉマーク、以下省略）のコ字状部分が、障害物の存在する範囲を強調する。
その他構成は実施例１と同様であるので、説明を省略する。

作用を説明する。
[対象物と指標の対応性を向上させる作用]
図８は実施例２の車両用表示装置による表示例を示す説明図である。
実施例２の車両用表示装置では、例えば、車外用カメラ１１により前方車両を障害物（対象物）として検知した際、前方車両をドライバに認識させるための表示を行う。
この表示は、２重像として表示された際に、図８(a)に示すように、前方車両を左右から囲むように「Ｉ」を配置した表示像２０４ａ，２０４ｂの表示を行う。
言い換えると、ドライバの視線が前方車両に焦点を合わせて見る場合に、２重に表示されることにより、前方車両（図８(a)の符号３０１参照）を囲む範囲に重畳した表示像２０４ａ，２０４ｂの表示となる。

この２重像による「Ｉ」の表示では、「Ｉ」の縦棒が障害物の高さを示し、上下端の横棒が高さを示すことをさらに強調する。そのため、障害物までの距離感をドライバへ伝達することができる。また、２重像表示となって障害物の左右に表示される「Ｉ」のコ字状部分が、囲むように重ねた表示となるために、障害物（対象物）と虚像表示との強い対応性を得る。
そして、ドライバが視線の焦点を、虚像表示「Ｉ」に合わせた場合には、前方車両が２重に見えることになり、２重像表示でない虚像表示「Ｉ」が見えることになる。

この場合には、図８(b)の符号３０１ａ，３０１ｂに示すように２重に見える前方車両（障害物）の間に一つの虚像表示「Ｉ」（符号２０３）が両者を仕切るように表示される。
その場合、虚像表示「Ｉ」（符号２０３）の縦棒が２重に見える障害物の間を仕切るように表示されつつ、障害物の高さをドライバへ伝達する。そして、虚像表示「Ｉ」の上下端の横棒が、この高さを強調する。
また、虚像表示「Ｉ」（符号２０３）の左右に向く２つのコ字状部分が、２重に見える前方車両の範囲を指し示すように表示される。以上のことから、虚像表示「Ｉ」に焦点が合っても意味を持つ一つの意匠として表示されるため、ドライバに２重像表示かどうかの違和感を与えない。
さらに、虚像表示「Ｉ」（符号２０３）の左右に向く２つのコ字状部分が、２重に見える前方車両の範囲を指し示すため、前方車両（障害物）と虚像表示「Ｉ」（符号２０３）との強い対応性を得る。

このように実施例２の車両用表示装置では、２重像表示に対する対策を充分に行いつつ、囲むように重畳させてより強調した対象物（障害物）と指標（重畳表示）の対応性を向上させることができる。

次に、効果を説明する。
この実施例２の車両用表示装置にあっては、実施例１の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(5)上記(2)において、HUD表示部２６及びLCD４、光源３は、前方障害物に重ねて、２重像表示の際に、前方障害物を左右から囲むように縦棒と縦棒の上下端の横棒で形成したＩ字状の表示像２０３の表示を行うため、虚像表示「Ｉ」に焦点が合っても意味を持つ一つの意匠として表示されるため、ドライバに２重像表示かどうかの違和感を与えないようにできつつ、２重像表示の際には、障害物範囲を特定する対応性の強い表示を行うことができる。
また、この障害物範囲を指し示す表示は、障害物が複数になっても、良好な対応性により、障害物の大きさ、自車との距離がわかるために、見やすい表示にすることができる。

以上、本発明の車両用表示装置を実施例１、実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１の虚像表示は、確実にドライバに認識されることに有利な表示であるため、警告表示に用いるようにしてもよい。
ドットパターンのドットは、整列した配置であってもよいし、ランダムな配置であってもよい。また、ドットの大きさ、数は、２重像表示と焦点の合った表示の差に気づき難くく、充分な強調表示が行えるよう設定することが好ましい。

実施例１の車両用表示装置の概要説明図である。 車両用表示装置のコントローラ２の制御ブロック構造を示す図である。 実施例１における表示画像を示す説明図である。 実施例１の車両用表示装置による表示例を示す説明図である。 重畳表示の例を示す説明図である。 対象物の下方に棒状の表示を行う例を示す説明図である。 実施例２における表示画像を示す説明図である。 実施例２の車両用表示装置による表示例を示す説明図である。

符号の説明

１ 車両用表示装置
２ コントローラ
２１ ドライバ視線検知部
２２ 車外情報処理部
２３ 車両情報処理部
２４ 表示画像生成部
２５ 画像表示位置制御部
２６ HUD表示部
３ 光源
４ LCD
５ ミラー
６ フロントウィンドシールド
７ ドライバ用カメラ
８ ステアリングコラム
９ ステアリングホイール
１０ インストパネル
１１ 車外用カメラ
１２ シート
１３ 入力情報
１０２ 虚像表示
２０１ ドットパターン
２０１ａ ドット
２０２ａ，２０２ｂ （２重像に見える）ドットパターン
２０３ （「Ｉ」の）表示像
２０４ａ，２０４ｂ （２重像に見える「Ｉ」の）表示像
３０１ （焦点が合って見える）前方車両
３０１ａ，３０１ｂ （２重像に見える）前方車両
ｈ ドライバ
４０１ （車両形状の）表示像
４０２ａ，４０２ｂ （２重像に見える）表示像
５０１ （水平方向に伸びる棒状の）表示像
５０２ａ，５０２ｂ （２重像に見える）表示像

Claims (2)

1. 自車の前方障害物を検知する障害物検知手段と、
   ドライバの視線位置を検出する視線検出手段と、
   ドライバの前方視界方向に、検知した前記障害物をドライバに認識させる虚像表示を行う表示手段と、
   を有する車両用表示装置において、
   前記表示手段は、ドライバが前方障害物に焦点を合わせて見ることにより２重像表示となった際に、前記前方障害物を左右から囲むように前記虚像表示を表示することを特徴とする車両用表示装置。
2. 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、前記前方障害物に重ねて、前記２重像表示の際に、前記前方障害物を左右から囲むように縦棒と縦棒の上下端の横棒で形成したＩ字状の表示を行うことを特徴とする車両表示装置。

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