JP5108057B2

JP5108057B2 - 車両用表示装置

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Publication number: JP5108057B2
Application number: JP2010116907A
Authority: JP
Inventors: 中村　　剛; 宏二石井; 嘉之古屋
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2025-02-07
Also published as: JP2010187413A

Description

本発明は、車両用表示装置に関し、特に、車両前方を撮像してこれに対応した画像情報を表示する車両用表示装置に関する。

車両前方のよりよい視界を確保するために、車両前方を撮像してこれに対応した画像情報を取得する画像情報取得手段と、所定の表示領域に取得した画像情報を表示する表示部と、を備えた車両用表示装置が、下記特許文献１等において公知である。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）及び図１２（Ｃ）は、この種の従来の車両用表示装置の問題点を説明するための図である。

従来の車両用表示装置の画像情報取得手段は、図１２（Ａ）のＣに示すような領域にわたる画像情報を取得し、その表示部は、図１２（Ａ）のＤに示すような表示領域を有するものとする。そして、取得された画像情報Ｃは、表示領域Ｄに対して、常に固定的な位置関係が維持されて表示される。例えば、図１２（Ａ）に示すように、取得された画像情報Ｃの中央域が、常に、表示領域Ｄに割り当てられて表示される。

このような車両用表示装置を搭載した車両が平坦な道路ＲＤを走行中において、図１２（Ｂ）に示すように、地平線Ｈが表示領域Ｄの中央部にくるように表示設定されている場合、この車両が上り坂の道路ＲＤの手前にさしかかると、図１２（Ａ）に示すように、地平線Ｈが表示領域Ｄの上方に片寄り、下り坂の道路ＲＤの手前にさしかかると、図１２（Ｃ）に示すように、地平線Ｈが表示領域Ｄの下方に片寄って、画像情報Ｃが表示領域Ｄに表示される。

特開２００３−２３７４１１号公報

しかしながら、図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に示すように、道路のアップダウンによって、表示領域Ｄ内における地平線Ｈの位置が上下に移動する。そうすると、アップダウンにともなって、表示領域Ｄ内において地平線Ｈや前方の道路ＲＤ等の目標物が上下に移動して視認性が低下する。

また、車両前方の所定領域、例えば、地平線Ｈや前方の道路ＲＤ等の目標物を含む領域は常に表示する必要があるので、上記アップダウンにともなうこれらの上下変動をみこして、表示領域Ｄを広めに確保しておく必要がある。そうすると、この表示領域Ｄの拡大にともない表示部も大型化することになる。

また、このような表示領域Ｄの拡大にともない、車両が上り坂の道路ＲＤの手前にさしかかると、図１２（Ａ）に示すように、表示領域Ｄの下方に無駄なスペースＳが発生し、車両が下り坂の道路ＲＤの手前にさしかかると、図１２（Ｃ）に示すように、表示領域Ｄの上方に無駄なスペースＳが発生する。そうすると、このような表示領域Ｄの上下端近傍のスペースＳによって、表示領域Ｄ内で本来明確にすべき地平線Ｈや前方の道路ＲＤ等の目標物の視認性が更に低下する。

よって本発明は、上述した現状に鑑み、アップダウン走行時等においても、良好な視認性を確保できる車両用表示装置を提供することを課題としている。また、本発明は、良好な視認性を確保しつつ小型化された車両用表示装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の車両用表示装置は、車両前方を撮像して所定の取込範囲内における画像情報を取得する画像情報取得手段と、所定の表示領域に前記画像情報を表示する表示部と、前記車両の位置を取得する位置取得手段と、前記車両の進行方向を取得する進行方向取得手段と、前記車両の進行方向に沿った、当該車両と所定の基準平面とのなす角度である傾斜角度を取得する傾斜角度取得手段と、各位置に対応する高さを含む地図データを取得する地図データ取得手段と、を備えた車両用表示装置であって、前記地図データから得られる、前記傾斜角度に応じた前記取込範囲内における前記高さに基づいて、現在の前記位置から現在の前記取込範囲内において最も高く見える位置である最高視認位置を求める最高視認位置計算手段と、前記最高視認位置と前記基準平面とのなす角度である最高視認位置角度を求める最高視認位置角度計算手段と、前記最高視認位置角度と前記傾斜角度との差分に基いて、前記画像情報における前記最高視認位置に対応する縦座標と、前記表示領域に固定的に割り当てられた表示基準の縦座標とが一致するようにして、前記画像情報を前記表示領域に表示させる表示制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、現在の車両の位置から現在の取込範囲内において最も高く見える位置である最高視認位置が求められ、この最高視認位置と所定の基準平面とのなす角度である最高視認位置角度が求められ、この最高視認位置角度と車両の傾斜角度との差分に基いて、画像情報における最高視認位置に対応する縦座標と、表示領域に割り当てられた表示基準の縦座標とが一致するようにして、画像情報が表示領域に表示される。したがって、最高視認位置が表示領域の常に決まった位置に配置されるので、アップダウン走行時等においても、最高視認位置が上下に変動することがなくなる。

請求項１記載の発明によれば、現在の車両の位置から現在の取込範囲内において最も高く見える位置である最高視認位置が求められ、この最高視認位置と所定の基準平面とのなす角度である最高視認位置角度が求められ、この最高視認位置角度と車両の傾斜角度との差分に基いて、画像情報における最高視認位置に対応する縦座標と、表示領域に割り当てられた表示基準の縦座標とが一致するようにして、画像情報が表示領域に表示される。したがって、最高視認位置が表示領域の常に決まった位置に配置されるので、アップダウン走行時等においても、最高視認位置が上下に変動することがなくなり、良好な視認性を確保できる。

本発明の実施形態及び参考実施形態に係る車両用表示装置の基本構成を示すブロック図である。参考実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。参考実施形態で使用される反射スペクトルを例示するグラフである。参考実施形態に係る現在地平線を説明するための図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）は、参考実施形態に係る作用を説明するための図である。本発明の実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。地図データ上における最高視認位置を説明するための図である。最高視認位置の求め方を説明するための図である。最高視認位置角度及び差分角度の求め方を説明するための図である。最高視認位置移動量を説明するための図である。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）及び図１１（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る作用を説明するための図である。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）及び図１２（Ｃ）は、この種の従来の車両用表示装置の問題点を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態及び参考となる参考実施形態に係る車両用表示装置の基本構成を示すブロック図である。図１に示すように、この車両用表示装置は、演算部１、記憶部２、表示部３、前方撮像用カメラ４、近赤外線カメラ５、ＧＰＳ受信部７及び傾斜センサ８を含んで構成される。この車両用表示装置は、夜間等においてよりよい視界を確保するために、表示部３から出射される車両前方に対応する画像情報を、いったんウインドウガラス６に反射させて所定のアイポイントＥに補助的に与える、いわゆるナイトビジョン用ヘッドアップディスプレイ装置である。

演算部１は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（読み出し専用メモリー）、及びＲＡＭ（随時書き込み読み出しメモリー）を含むマイクロコンピュータから構成され、この車両用表示装置の各種演算及び各種制御を司る。演算部１は、コンライトスイッチ等の操作に基づいて発せられる各種制御信号に応答して、前方撮像用カメラ４や近赤外線カメラ５等を駆動制御する。また、後述の処理手順にしたがって画像情報を表示部３に表示させる。

記憶部２は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ROM）から構成され、基準反射スペクトル及び基準地平線（第１実施形態に対応）や、各位置に対応する高度を含む地図データ（第２実施形態に対応）を予め記憶する。

基準反射スペクトルは、図３に示すように、一般的に道路を構成するアスファルトに対応する反射スペクトルのパターンである。なお、図３に示すように、雪、石灰岩、植生、土壌、砂岩に対応する反射スペクトルのパターンと、アスファルトに対応する反射スペクトルのパターンとは、明確な差異があるので、この差異を利用して道路が抽出可能となる。基準地平線は、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）のＨ０に示すように、表示領域Ｄの縦軸中央部にくるように予め固定的に割り当てられる、画像情報の表示の際の基準となる線である。なお、基準地平線はそれぞれ、車両が平坦地を走行中には、後述の現在地平線と縦座標が一致するように配置されている。

表示部３は、例えば、液晶表示装置から構成され、車両前方に対応する画像情報を表示領域Ｄに表示する。表示像としては、例えば、後述の図５や図１１の表示領域Ｄに示すイメージが反転されたものとなる。

前方撮像用カメラ４は、図示しない投光器で照射された車両前方のスポットを撮像して、このスポットに対応する情報を演算部１に与える。例えば、夜間等によりよい視界を確保するために、投光器は赤外光を照射し、この赤外光の反射像をカメラ４で撮像するようにする。

近赤外線カメラ５は、図示しない他の投光器で照射された車両前方のスポットからの反射光を取得して、車両前方の反射スペクトルを算出するための情報を演算部１に与える。なお、近赤外線カメラ５は、参考実施形態には必須であるが、本発明の実施形態には不要である。

ＧＰＳ受信部７は、ＧＰＳ（Global Positioning Systems；全地球測位システム）を構成する複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、これに基づいて現在の位置を取得するものである。傾斜センサ８は、車両の進行方向に沿った基準平面（水平地面）とのなす傾斜角度を計測する装置であり、例えばジャイロや加速度センサである。なお、ＧＰＳ受信部７及び傾斜センサ８は、本発明の実施形態には必須であるが、参考実施形態には不要である。

なお、本明細書中、縦座標とは、図５及び図１１における上下方向における位置（いわゆるＹ座標）を示し、横座標とは図５及び図１１における左右方向における位置（いわゆるＸ座標）を意味するものである。

このような構成において、前方撮像用カメラ４や近赤外線カメラ５等にて取得された車両前方に関する情報が演算部１に与えられる。演算部１は、この情報を記憶部２の内容を参照しつつ、後述の表示領域Ｄに示すイメージが反転された画像情報を算出し、これを表示部３から出射させる。出射された画像情報は、ウインドウガラス６で反射されて正転され、所定のアイポイントＥに与えられる。これにより、夜間等によりよい視界を確保するための補助となる情報がドライバに与えられる。

参考実施形態に係る処理手順について、図３〜図５を参照しつつ、図２を用いて説明する。図２は、参考実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。図３は、参考実施形態で使用される反射スペクトルを例示するグラフである。図４は、参考実施形態に係る現在地平線を説明するための図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）は、参考実施形態に係る作用を説明するための図である。

図２のステップＳ２０１において、演算部１は、車両前方に対応した画像情報を取得する。画像情報は、上記前方撮像用カメラ４により得られた車両前方のスポットに対応する情報に基づいて取得することができる。次に、ステップＳ２０２において、演算部１は、車両前方の反射スペクトルを取得する。反射スペクトルは、上述したように、近赤外線カメラ５から与えられる車両前方のスポットに対応する情報に基づいて取得することができる。

次に、ステップＳ２０３において、演算部１は、反射スペクトルから道路を抽出する。道路の抽出は、ステップＳ２０１で取得した反射スペクトルを、記憶部２に予め記憶される上記基準反射スペクトルを比較することにより、図４で示すようなアスファルトで構成された道路ＲＤを抽出することができる。次に、ステップＳ２０４において、演算部１は、抽出した道路ＲＤから現在地平線Ｈ１を抽出する。現在地平線Ｈ１は、図４に示すように、道路ＲＤの上側末端に相当する部分である。

次に、ステップＳ２０５において、演算部１は、現在地平線Ｈ１と基準地平線Ｈ０とを比較する。現在地平線Ｈ１及び基準地平線Ｈ０は、上述した通りである。なお、現在地平線Ｈ１及び基準地平線Ｈ０はそれぞれ、請求項の目印及び表示基準に対応する。次に、ステップＳ２０６において、演算部１は、現在地平線Ｈ１と基準地平線Ｈ０との比較に基づいて、現在地平線Ｈ１の移動量を算出する。現在地平線Ｈ１の移動量とは、現在地平線Ｈ１と基準地平線Ｈ０との差分に相当する。

次に、ステップＳ２０７において、演算部１は、上記移動量に基づいて、表示領域Ｄを移動する。例えば、この車両用表示装置を搭載した車両が平坦な道路ＲＤを走行中において、図５（Ｂ）に示すように、基準地平線Ｈ０が表示領域Ｄの中央部にくるように表示設定されている場合、この車両が上り坂の道路ＲＤの手前にさしかかると、図５（Ａ）の矢印で示す方向に表示領域Ｄを移動させ、現在地平線Ｈ１の縦座標と基準地平線Ｈ０の縦座標とを一致させる。また、この車両が下り坂の道路ＲＤの手前にさしかかると、図５（Ｃ）の矢印で示す方向に表示領域Ｄを移動させ、現在地平線Ｈ１の縦座標と基準地平線Ｈ０の縦座標とを一致させる。なお、ここでは、画像情報Ｃを固定して表示領域Ｄを移動させるものとしているが、逆に、表示領域Ｄを固定して画像情報Ｃを移動させてもよいし、両者を移動させてもよい。要は、現在地平線Ｈ１の縦座標と基準地平線Ｈ０の縦座標とが一致するように、表示領域Ｄと画像情報Ｃとの位置関係を制御すればよい。

そして、ステップＳ２０８において、演算部１は、上記表示領域Ｄ内にある画像情報Ｃを表示部３に表示させる。なお、表示部３に表示される表示イメージは、実際には、図５の表示領域Ｄ内に示される表示イメージが反転されたものとなる。

なお、上記処理手順及び図５においては、反射スペクトルに基づいて抽出された基準地平線Ｈ０及び現在地平線Ｈ１を画像情報Ｃ上に合成して、画像情報Ｃ上の基準地平線Ｈ０に現在地平線Ｈ１が一致するように記載しているが、基準地平線Ｈ０及び現在地平線Ｈ１は必ずしも画像情報Ｃ上に合成する必要はない。要は、合成するしないにかかわらず、画像情報Ｃ上の現在地平線Ｈ１と基準地平線Ｈ０との位置関係に基づいて、上記制御を行えばよい。

このように参考実施形態によると、現在地平線Ｈ１と基準地平線Ｈ０とが一致するようにして、画像情報Ｃが表示領域Ｄに表示されるので、アップダウン走行時等においても、例えば、地平線等の目標物が上下に変動することがなくなり、良好な視認性を確保できる。また、基準地平線Ｈ０が表示領域Ｄの縦軸中央部にくるように配置しているので、表示領域Ｄの上下端近傍に無駄な領域を確保しておく必要がなくなる。このため、表示部３を小型化することができる。更に、無駄な領域に不要な情報が表示されることもなくなるので、更に良好な視認性を確保できる。

続いて、本発明の実施形態に係る処理手順について、図７〜図１１を参照しつつ、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。図７は、地図データ上における最高視認位置を説明するための図である。図８は、最高視認位置の求め方を説明するための図である。図９は、最高視認位置角度及び差分角度の求め方を説明するための図である。図１０は、最高視認位置移動量を説明するための図である。

図６のステップＳ３０１において、演算部１は、車両前方に対応した画像情報を取得する。画像情報は、上記前方撮像用カメラ４により得られた車両前方のスポットに対応する情報に基づいて取得することができる。次に、ステップＳ３０２及びステップＳ３０３においてそれぞれ、演算部１は、図７に示すように、車両ＣＲの位置及び進行方向を取得する。車両の位置は、ＧＰＳ受信部７で受信されるＧＰＳ信号から得られる緯度経度に基づいて取得可能であり、車両の進行方向も単位時間当たりの緯度経度の変化から取得可能である。

次に、ステップＳ３０４において、演算部１は、図７に示すように、車両の傾斜角度θを取得する。傾斜角度θは、車両の進行方向に沿った基準平面（水平地面）とのなす角度であり、ジャイロや加速度センサ等の傾斜センサ８により得られた結果から取得可能である。傾斜角度θは、基準平面とカメラ４のカメラ水平線ＦＯとのなす角度に一致する。

次に、ステップＳ３０５において、演算部１は、記憶部２から地図データを取得する。地図データは、上述したように、各位置に対応する高度を含んでいる。したがって、地図データが取得されると、図７上側に示すように該当エリアの平面図及び図７下側に示すように該当エリアの断面図を得ることができる。なお、図７において、ＣＲは車両、ＲＤは道路、ＧＴはカメラ取込範囲を示す。カメラ取込範囲ＧＴは前方撮像用カメラ４の性能に依存し、カメラ４は車両に固定されているのでカメラ取込範囲ＧＴは傾斜角度θにともなって上下変動する。

次に、ステップＳ３０６において、演算部１は、図７に示すような、最高視認位置Ｆ１を計算する。最高視認位置Ｆ１とは、現在の車両ＣＲの位置（正確には、前方撮像用カメラ４の位置）から上記カメラ取込範囲ＧＴにおいて、前方撮像用カメラ４から最も高く見える位置である。

図８を用いて、最高視認位置Ｆ１の求め方の一例を示す。すなわち、図８において、車両ＣＲの高度（正確には、前方撮像用カメラ４の高度）と、上記カメラ取込範囲ＧＴ内における複数のサンプリング地点との間のそれぞれの高度差ｄ１、ｄ２、ｄ３を求める。なお、ここでは、カメラ取込範囲ＧＴ内におけるサンプリング地点は３つとしているが、実際には、もっと多くなる。そして、最も大きな高度差ｄ２に対応する位置が、最高視認位置Ｆ１として求められる。

次に、ステップＳ３０７において、演算部１は、図９に示すような、最高視認位置角度θｍａｘを求める。このために、図８において、車両ＣＲと各サンプリング地点の位置との間の距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を求め、各距離Ｌ１、Ｌ２及びＬ３と各高度差ｄ１、ｄ２、ｄ３に基づいて、それらがなす角度θ１、θ２、θ３を求める。このうちで最大のθ２が最高視認位置角度θｍａｘとなる。なお、最高視認位置角度θｍａｘは、車両ＣＲ（正確には、前方撮像用カメラ４）と上記最高視認位置Ｆ１とを結んだ線と、基準平面（水平地面）とがなす角度でもある。

次に、ステップＳ３０８において、演算部１は、図９に示すような、差分角度θｄを求める。差分角度θｄは、最高視認位置角度θｍａｘと傾斜角度θとの差となる角度である。次に、ステップＳ３０９において、演算部１は、図１０に示すように、差分角度θｄに基づいて、最高視認位置Ｆ１の、カメラ水平線Ｆ０からの移動量ΔＳ、すなわち縦座標の差分を求める。

次に、ステップＳ３１０において、演算部１は、上記移動量ΔＳに基づいて、表示領域Ｄを移動する。例えば、この車両用表示装置を搭載した車両が平坦な道路ＲＤを走行中において、図１１（Ｂ）に示すように、カメラ水平線Ｆ０が表示領域Ｄの中央部にくるように表示設定されている場合、この車両が上り坂の道路ＲＤの手前にさしかかると、図１１（Ａ）の矢印で示す方向に表示領域Ｄを移動させ、最高視認位置Ｆ１の縦座標とカメラ水平線Ｆ０の縦座標とを一致させる。また、この車両が下り坂の道路ＲＤの手前にさしかかると、図１１（Ｃ）の矢印で示す方向に表示領域Ｄを移動させ、最高視認位置Ｆ１の縦座標とカメラ水平線Ｆ０の縦座標とを一致させる。なお、ここでは、画像情報Ｃを固定して表示領域Ｄを移動させるものとしているが、逆に、表示領域Ｄを固定して画像情報Ｃを移動させてもよいし、両者を移動させてもよい。要は、高視認位置Ｆ１の縦座標とカメラ水平線Ｆ０の縦座標とが一致するように、表示領域Ｄと画像情報Ｃとの位置関係を制御すればよい。

そして、ステップＳ３１１において、演算部１は、上記表示領域Ｄ内にある画像情報Ｃを表示部３に表示させる。なお、表示部３に表示される表示イメージは、実際には、図１１の表示領域Ｄ内に示される表示イメージが反転されたものとなる。

このように本発明の実施形態によると、現在の車両の位置から現在の取込範囲内において最も高く見える位置である最高視認位置Ｆ１が求められ、この最高視認位置Ｆ１と所定の基準平面とのなす角度である最高視認位置角度が求められ、この最高視認位置角度と車両の傾斜角度との差分に基いて、画像情報における最高視認位置に対応する縦座標と、表示領域に割り当てられた表示基準としてのカメラ水平線Ｆ０の縦座標とが一致するようにして、画像情報Ｃが表示領域Ｄに表示される。したがって、最高視認位置Ｆ１が表示領域Ｄの常に決まった位置に配置されるので、アップダウン走行時等においても、最高視認位置Ｆ１が上下に変動することがなくなり、良好な視認性を確保できる。また、表示基準としてのカメラ水平線Ｆ０が表示領域Ｄの縦軸中央部にくるように配置しているので、表示領域Ｄの上下端近傍に無駄な領域を確保しておく必要がなくなる。このため、表示部３を小型化することができる。更に、無駄な領域に不要な情報が表示されることもなくなるので、更に良好な視認性を確保できる。

なお、上記実施形態においては、ナイトビジョン用ヘッドアップディスプレイ装置への適用を例示したが、本発明は、これに限定されることなく、車両前方を撮像してこれに対応した画像情報を表示する車両用表示装置であれば他のタイプの車両用表示装置にも適用可能である。

１演算部
２記憶部
３表示部
４前方撮像用カメラ
５近赤外線カメラ
７ＧＰＳ受信部
８傾斜センサ

Claims

車両前方を撮像して所定の取込範囲内における画像情報を取得する画像情報取得手段と、
所定の表示領域に前記画像情報を表示する表示部と、
前記車両の位置を取得する位置取得手段と、
前記車両の進行方向を取得する進行方向取得手段と、
前記車両の進行方向に沿った、当該車両と所定の基準平面とのなす角度である傾斜角度を取得する傾斜角度取得手段と、
各位置に対応する高さを含む地図データを取得する地図データ取得手段と、
を備えた車両用表示装置であって、
前記地図データから得られる、前記傾斜角度に応じた前記取込範囲内における前記高さに基づいて、現在の前記位置から現在の前記取込範囲内において最も高く見える位置である最高視認位置を求める最高視認位置計算手段と、
前記最高視認位置と前記基準平面とのなす角度である最高視認位置角度を求める最高視認位置角度計算手段と、
前記最高視認位置角度と前記傾斜角度との差分に基いて、前記画像情報における前記最高視認位置に対応する縦座標と、前記表示領域に固定的に割り当てられた表示基準の縦座標とが一致するようにして、前記画像情報を前記表示領域に表示させる表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用表示装置。