JP5198368B2 - 車両用画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、フロントウインドシールドに表示画像を投射するヘッドアップディスプレイ装置と、前記フロントウインドシールドにおける乗員の視線の方向を検知する視線検知手段と、前記視線検知手段により検知された乗員の視線の方向に存在する表示画像を、乗員の操作によって前記フロントウインドシールド上で移動させる表示画像移動制御手段とを備える車両用画像表示装置に関する。

車両のフロントウインドシールドにヘッドアップディスプレイ装置により車載機器のアイコンを表示するものにおいて、視線検知手段により検知された乗員の視線の方向がホームポジションのアイコン上にない場合には、アイコンの表示位置をホームポジションから乗員の視線の方向と異なる退避ポジションに移動させるものが、下記特許文献１により公知である。

また車両のフロントウインドシールドにヘッドアップディスプレイ装置により表示画像を表示するものにおいて、乗員の視線の方向と乗員の指さし方向とを所定の表示画像に一致させ、その状態で視線の方向と乗員の指さし方向とを移動させることで前記表示画像をフロントウインドシールド上の所望の位置へと移動させるものが、下記特許文献２により公知である。

特開２００７−２９６８８９号公報 特開２００７−９９１９９号公報

ところで上記特許文献１に記載されたものは、アイコンの表示位置の移動先が退避ポジションに限られており、乗員が望む位置にアイコンを移動させることができないという問題があった。

また上記特許文献２に記載されたものは、表示画像を移動させるために乗員の視線の方向と乗員の指さし方向とを検知する必要があるため、操作性の低下やコストの上昇が懸念されるだけでなく、表示画像をフロントウインドシールド上の全ての位置に移動させることが可能であるため、表示画像がフロントウインドシールドの中央部に移動してしまうと、その表示画像によって乗員の前方視界が遮られてしまう可能性あった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ヘッドアップディスプレイ装置によりフロントウインドシールドに表示された表示画像を、乗員の前方視界を遮らない範囲で任意の位置に移動させることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、フロントウインドシールドに表示画像を投射するヘッドアップディスプレイ装置と、前記フロントウインドシールドにおける乗員の視線の方向を検知する視線検知手段と、前記視線検知手段により検知された乗員の視線の方向に存在する表示画像を、乗員の操作によって前記フロントウインドシールド上で移動させる表示画像移動制御手段とを備える車両用画像表示装置であって、前記フロントウインドシールドは表示画像の表示が許可された表示許可領域と表示画像の表示が禁止された表示禁止領域とに区画されており、前記表示画像移動制御手段は、表示画像が乗員によって前記表示禁止領域上の所定位置に移動させられたときには、該表示画像を前記所定位置に最も近い前記表示許可領域に移動させることを特徴とする車両用画像表示装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、乗員により操作可能な操作スイッを備え、前記表示画像移動制御手段は、乗員の視線の方向に存在する表示画像を前記操作スイッチの操作により移動可能な状態にするとともに、該表示画像を乗員の視線の移動に追従して移動させることを特徴とする、請求項１に記載の車両用画像表示装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、乗員により操作可能な操作スイッチを備え、前記表示画像移動制御手段は、乗員の視線の方向に存在する表示画像を前記操作スイッチの操作により移動可能な状態にするとともに、該表示画像を前記操作スイッチの操作に応じて移動させることを特徴とする車両用画像表示装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、乗員により操作可能な操作スイッチを備え、前記表示画像は複数の車載機器に対応する複数のアイコンであり、前記表示画像移動制御手段は、乗員の視線が所定のアイコンを指向する状態で前記操作スイッチが操作されたとき、該アイコンをそれに対応する前記車載機器に最も近い前記表示許可領域に移動させることを特徴とする車両用画像表示装置が提案される。

尚、実施の形態の電子制御ユニットＵは本発明の表示画像移動制御手段に対応する。

請求項１の構成によれば、ヘッドアップディスプレイ装置がフロントウインドシールドに表示画像を投射し、視線検知手段がフロントウインドシールドにおける乗員の視線の方向を検知し、表示画像移動制御手段が視線検知手段により検知された乗員の視線の方向に存在する表示画像を、乗員の操作によってフロントウインドシールド上で移動させる。フロントウインドシールドは表示画像の表示が許可された表示許可領域と表示画像の表示が禁止された表示禁止領域とに区画されており、表示画像移動制御手段が、表示画像が乗員によって表示禁止領域上の所定位置に移動させられたときには、該表示画像を前記所定位置に最も近い表示許可領域に移動させるので、表示画像の移動先の選択自由度を確保しながら、表示画像が表示禁止領域上に表示されて乗員の視界を遮る事態を確実に防止することができる。

また請求項２の構成によれば、表示画像移動制御手段が、乗員の視線の方向に存在する表示画像を乗員による操作スイッチの操作により移動可能な状態にするとともに、該表示画像を乗員の視線の移動に追従して移動させるので、乗員は眼球の動きだけで表示画像を移動させることが可能になって操作性が向上する。

また請求項３の構成によれば、表示画像移動制御手段が、乗員の視線の方向に存在する表示画像を乗員による操作スイッチの操作により移動可能な状態にするとともに、該表示画像を操作スイッチの操作に応じて移動させるので、表示画像の移動中に乗員は該表示画像を注視し続ける必要がなくなって前方視界の確認が容易になる。

また請求項４の構成によれば、表示画像は複数の車載機器に対応する複数のアイコンであり、表示画像移動制御手段が、乗員の視線が所定のアイコンを指向する状態で操作スイッチが操作されると、該アイコンをそれに対応する車載機器に最も近い表示許可領域に移動させるので、アイコンの移動中に乗員は前方視界から視線を外す必要がなくなるだけでなく、アイコンがそれに対応する車載機器に最も近い位置に表示されるので乗員の違和感が減少する。

ヘッドアップディスプレイ装置の概略構造を説明する図（第１の実施の形態）。 図１の２方向拡大矢視図（第１の実施の形態）。 視線検知手段の構造および機能を説明する模式図（第１の実施の形態）。 作用を説明するフローチャートの第１分図（第１の実施の形態）。 作用を説明するフローチャートの第２分図（第１の実施の形態）。 アイコンの位置を移動させる作用説明図（第１の実施の形態）。 ステップＳ１〜ステップＳ１４の具体例を示す図（第１の実施の形態）。 ステップＳ１〜ステップＳ３およびステップＳ１６〜ステップＳ２０の具体例を示す図（第１の実施の形態）。 ステップＳ１〜ステップＳ３およびステップＳ２１〜ステップＳ２５の具体例を示す図（第１の実施の形態）。 ステップＳ２２，ステップＳ２３およびステップＳ２６〜ステップＳ３２の具体例を示す図（第１の実施の形態）。 アイコンが表示禁止領域に移動した場合の作用説明図（第１の実施の形態）。 十字キースイッチよりなる操作スイッチを示す図（第２の実施の形態）。 作用を説明するフローチャート（第２の実施の形態）。 表示画像の指定表示位置の設定手法の説明図（第３の実施の形態）。 追突の危険があるときの作用説明図。（第４の実施の形態）

以下、図１〜図１１に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１に示すように、車両に搭載されたヘッドアップディスプレイ装置１１は、インストルメントパネル１２の内部に配置された映像出力手段１３と反射鏡１４とを備えており、映像出力手段１３が出力した映像が反射鏡１４に反射した後に、フロントウインドシールド１５のハーフミラー部に反射することで、乗員は種々の情報を表示する表示画像をフロントウインドシールド１５の前方にある虚像として視認することができる。

例えば、乗員がメータパネルに設けられたスピードメータを確認する場合、フロントウインドシールド１５を通して見える車外の景色から視線を大きく外す必要があるが、フロントウインドシールド１５にスピードメータの画像を表示することで、乗員は車外の景色から視線をずらすことなく必要な情報を認識することができる。

また乗員が車外の景色とメータパネルとを交互に見る場合、眼の焦点を切り換える必要があるので疲労の原因となる問題があるが、ヘッドアップディスプレイ装置１１の表示画像はフロントウインドシールド１５の前方にある虚像として視認されるので、乗員は眼の焦点を切り換えることなく車外の景色および表示画像の両方を視認することが可能となり、疲労を軽減することができる。

図２に示すように、車両のインストルメントパネル１２の右寄りの位置にステアリングホイール１６が設けられており、ステアリングホイール１６の前方のインストルメントパネル１２に近赤外線カメラ１７と、その左右両側に位置する一対の近赤外線ＬＥＤ１８，１８とが設けられる。近赤外線カメラ１７および近赤外線ＬＥＤ１８，１８は、乗員の視線が指向する方向を検知する視線検知手段１９を構成する。またステアリングホイール１６には、ヘッドアップディスプレイ装置１１の表示画像を操作するための操作スイッチ２０が設けられる。

フロントウインドシールド１５は、周辺の表示許可領域１５ａと、その内側の表示禁止領域１５ｂとに区画される。表示許可領域１５ａは、乗員の前方視界を殆ど遮らないためにヘッドアップディスプレイ装置１１の表示画像を表示することが許可された領域であり、表示禁止領域１５ｂは、乗員の前方視界を遮るためにヘッドアップディスプレイ装置１１の表示画像を表示することが禁止された領域である。

図３は視線検知手段１９の構造および機能を模式的に示すもので、近赤外線カメラ１７は、近赤外線ＬＥＤ１８が発した近赤外線が乗員の眼球の角膜に反射した角膜反射点ａと、眼球の瞳孔中心ｂとの二つの点を撮像する。そして角膜反射点ａおよび瞳孔中心ｂの二つの点から角膜中心ｃを推定し、角膜中心ｃと瞳孔中心ｂとを結ぶ線として乗員の視線の方向を検知する。

尚、実施の形態で２個の近赤外線ＬＥＤ１８，１８を備えるのは、各眼球毎に二つの角膜反射点ａ，ａを形成し、それぞれの角膜反射点ａ，ａを用いて二つの視線の方向を検知し、それらの平均を取ることで検知精度を高めるためである。

ヘッドアップディスプレイ装置１１、視線検知手段１９および操作スイッチ２０が接続された車両用画像表示装置の電子制御ユニットＵは、視線検知手段１９で検知した乗員の視線の方向と、乗員による操作スイッチ２０の操作状態とに基づき、ヘッドアップディスプレイ装置１１によるフロントウインドシールド１５の表示画像を制御する。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。

図６に示すように、本実施の形態においてヘッドアップディスプレイ装置１１によりフロントウインドシールド１５に表示される表示画像は、ナビゲーションシステムのアイコンＩａと、オーディオシステムのアイコンＩｂと、マルチビューシステムのアイコンＩｃと、スピードメータのアイコンＩｄとであり、それらはフロントウインドシールド１５の表示許可領域１５ａ（図２参照）に表示される。前記各アイコンＩａ〜Ｉｄの位置は、フロントウインドシールド１５の表示許可領域１５ａ内であれば、乗員の操作により任意の位置に移動させることができる。

例えば、ナビゲーションシステムのアイコンＩａを移動させるには、乗員がアイコンＩａを注視した状態を視線検知手段１９が検知している間に乗員がステアリングホイール１６の操作スイッチ２０を押下すると、そのアイコンＩａが目立つようにハイライト表示される。この状態で乗員が視線を目的の表示位置まで移動させると、その視線の移動に追従するようにアイコンＩａが移動する。アイコンＩａが目的の表示位置に達したときに乗員が操作スイッチ２０を押下すると、アイコンＩａのハイライト表示が解除されて移動が完了する。

尚、アイコンＩａの移動先である表示位置は、フロントウインドシールド１５の表示許可領域１５ａ内にあることが必要であるが、乗員が誤ってアイコンＩａを表示禁止領域１５ｂ内の表示位置に移動させた場合には、そのアイコンＩａは最寄りの表示許可領域１５ａへと自動的に移動して表示される。

次に、図４および図５のフローチャートを参照しながら、ヘッドアップディスプレイ装置１１がフロントウインドシールド１５に表示する表示画像の操作を説明する。

図４および図５のフローチャートのステップＳ１で乗員が何れかのアイコンを注視しているとき、ステップＳ２で乗員が操作スイッチ２０を押下したとする。ステップＳ３で操作スイッチ２０の押し方が短押し（一回）の場合には、ステップＳ４で注視されているアイコンがハイライト表示になる。ステップＳ５で乗員の注視先が移動すると、ステップＳ６で前記ハイライト表示されたアイコンが新たな注視先へと自動的に移動する。ステップＳ７で乗員が操作スイッチ２０を押下すると、ステップＳ８でアイコンのハイライト表示が解除される。

ステップＳ９でアイコンの移動先（指定表示位置）がフロントウインドシールド１５上の表示禁止領域１５ｂになければ、つまり表示許可領域１５ａにあれば、ステップＳ１０で該アイコンに対応する映像を指定表示位置に表示する。例えば、アイコンがナビゲーションシステムのものであれば、その映像はナビゲーションシステムの地図である。ステップＳ１１で乗員が映像を注視し、ステップＳ１２で乗員が操作スイッチ２０を押下すると、ステップＳ１３で映像の表示が終了し、ステップＳ１４で該映像に対応するアイコンが移動前の位置に移動する。

図１１に示すように、前記ステップＳ９でアイコンの移動先（指定表示位置）がフロントウインドシールド１５上の表示禁止領域１５ｂにあれば、ステップＳ１５でアイコンに対応する映像を前記指定表示位置に最寄りの表示許可領域１５ａに表示する。

図７には、前記ステップＳ１〜ステップＳ１４の具体例が示されている。

前記ステップＳ３で操作スイッチ２０の押し方が短押し（二回）の場合には、ステップＳ１６で表示許可領域１５ａ内に予め定めた指定表示領域に、前記アイコンに対応する映像が表示される。前記ステップＳ１６における「指定表示領域」は、各アイコンに対応する車載機器に近い位置に予め設定されている。例えば、ナビゲーションシステムのアイコンＩａの「指定表示領域」は、インストルメントパネル１２に設けられたナビゲーションシステムに近い位置に設定される。ステップＳ１７で乗員が映像を注視し、ステップＳ１８で乗員が操作スイッチ２０を押下すると、ステップＳ１９で映像表示が終了し、ステップＳ２０で該映像に対応するアイコンが移動前の位置に移動する。

図８には、前記ステップＳ１〜ステップＳ３およびステップＳ１６〜ステップＳ２０の具体例が示されている。

前記ステップＳ３で操作スイッチ２０の押し方が長押しの場合には、ステップＳ２１でアイコンが表示された位置に該アイコンに対応する映像が表示される。ステップＳ２２で乗員が操作スイッチ２０の押下を継続している間、映像の表示は継続される。前記ステップＳ２２で乗員が操作スイッチ２０の押下を終了した場合、ステップＳ２３で押下終了後に一定時間が経過すると、ステップＳ２４で映像の表示が終了する。

前記ステップＳ２３で操作スイッチ２０の押下を終了してから一定時間が経過する前に、ステップＳ２５で乗員が操作スイッチ２０を押下し、ステップＳ２６で乗員の注視先が移動すると、ステップＳ２７で映像表示位置が乗員の注視先に移動し、ステップＳ２８で乗員が操作スイッチ２０を押下すると、映像表示位置が確定する。ステップＳ２９で乗員が映像を注視し、ステップＳ３０で乗員が操作スイッチ２０を押下すると、ステップＳ３１で映像表示が終了し、ステップＳ３２で該映像に対応するアイコンが移動前の位置に移動する。

図９には、前記ステップＳ１〜ステップＳ３およびステップＳ２１〜ステップＳ２４の具体例が示されており、図１０には、前記ステップＳ２２，ステップＳ２３およびステップＳ２５〜ステップＳ３２の具体例が示されている。

以上のように、フロントウインドシールド１５に表示された複数の表示画像を視線の移動に追従して移動させることができるので、乗員は眼球の動きだけで表示画像を移動させることが可能になって操作性が向上する。しかもフロントウインドシールド１５を表示画像の表示が許可された表示許可領域１５ａと表示画像の表示が禁止された表示禁止領域１５ｂとに区画し、表示画像が乗員によって表示禁止領域１５ｂ上の所定位置に移動させられたときには、その表示画像を前記所定位置に最も近い表示許可領域１５ａに移動させるので、移動後の表示画像がフロントウインドシールド１５の中央部に位置して乗員の前方視界を遮るのを防止することができる。これにより、表示画像の移動先の選択自由度を確保しながら、乗員の前方視界を確保することができる。

次に、図１２および図１３に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態では、アイコンあるいは該アイコンに対応する映像を乗員の視線の動きに追従して移動させているが、第２の実施の形態では、アイコンあるいは該アイコンに対応する映像を乗員が操作する操作スイッチ２０により移動させるようになっている。

図１２に示すように、第２の実施の形態の操作スイッチ２０は十字キースイッチで構成されており、その上スイッチ２０Ｕ、下スイッチ２０Ｄ、左スイッチ２０Ｌおよび右スイッチ２０Ｒを押下することで、アイコンあるいは映像の上下左右方向への移動を指令することができる。

図１３のフローチャートのステップＳ４１で乗員が所定のアイコンを注視した状態で、ステップＳ４２で乗員が操作スイッチ２０の上下左右スイッチ２０Ｕ，２０Ｄ，２０Ｌ，２０Ｒの何れかを押下すると、ステップＳ４３で乗員が注視しているアイコンがハイライト表示される。続くステップＳ４４で操作スイッチ２０の上下左右スイッチ２０Ｕ，２０Ｄ，２０Ｌ，２０Ｒの押下方向を読み込み、ステップＳ４５でハイライト表示になったアイコンが操作スイッチ２０の前記押下方向に移動し、その移動は、ステップＳ４６で操作スイッチ２０の押下が継続している間継続する。

前記ステップＳ４６で操作スイッチ２０の押下が終了してから、ステップＳ４７で所定時間が経過するまでの間は、前記ステップＳ４４〜Ｓ４７が繰り返され、上下左右スイッチ２０Ｕ，２０Ｄ，２０Ｌ，２０Ｒの押下方向を切り替えることで、ハイライト表示になったアイコンを上下左右の任意の方向に移動させることができる。

前記ステップＳ４７で所定時間が経過するとアイコンの移動が完了したと判断され、ステップＳ４８でアイコンのハイライト表示を解除する。このとき、ステップＳ４９で移動後のアイコンの位置が表示禁止領域１５ｂになければ、ステップＳ５０でそのアイコンの位置に対応する映像を表示し、前記ステップＳ４９で移動後のアイコンの位置が表示禁止領域１５ｂにあれば、ステップＳ５１で最寄りの表示許可領域１５ａにそのアイコンの位置に対応する映像を表示する。

以上のように、第２の実施の形態によれば、乗員の視線の方向に存在するアイコンを乗員の操作スイッチ２０の操作により移動可能な状態にするとともに、該アイコンを操作スイッチ２０の操作に応じて移動させるので、アイコンの移動中に乗員は該アイコンを注視し続ける必要がなくなって前方視界の確認が容易になる。

次に、図１４に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態では、乗員が所定のアイコンを注視した状態で操作スイッチ２０を短押し（二回）すると、そのアイコンが対応する車載機器に近い位置に予め設定されている「指定表示領域」に移動するようになっているが、本実施の形態では「指定表示領域」の位置を乗員の好みにより任意に設定あるいは選択できるようになっている。

即ち、ナビゲーションシステムのモニタの画像（ヘッドアップディスプレイ装置１１でフロントウインドシールド１５に投影した映像でも可）において、複数のアイコンのうちからフロントウインドシールド１５に表示するアイコンを選択することができる。そして選択されたアイコンに対応する映像を表示する「指定表示領域」を予め設定された複数の候補の中から選択するか、十字キースイッチよりなる操作スイッチ２０の上スイッチ２０Ｕ、下スイッチ２０Ｄ、左スイッチ２０Ｌおよび右スイッチ２０Ｒを押下して任意の位置に移動させることで設定することができる。このとき、選択あるいは設定された「指定表示領域」の位置が表示許可領域にあることが必要である。

次に、図１５に基づいて本発明の第４の実施の形態を説明する。

自車が先行車に異常接近して追突の可能性が高まったような場合、フロントウインドシールド１５にアイコンやそれに対応する映像が表示されていると、前方視界が遮られて乗員が先行車を視認するのが遅れたり、衝突回避が難しくなったりする可能性がある。そこで本実施の形態では、追突等の危険性が増加した状態になるとフロントウインドシールド１５上の全ての表示画像を消して最大限の前方視界が確保できるようにし、危険性が減少した状態になるフロントウインドシールド１５上の元の位置に再び表示画像を表示するようになっている。

この場合、ヘッドアップディスプレイ装置１１によりフロントウインドシールド１５に「ブレーキ！」等の警報を表示しても良い。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、視線検知手段１９は実施の形態の構造に限定されず、任意の構造のものを採用することが可能である。

またフロントウインドシールド１５に投影するアイコンの種類は実施の形態に限定されるものでなく、また本発明の表示画像はアイコンやそれに対応する映像に限定されるものではない。

また実施の形態では操作スイッチ２０として乗員が指で押下する十字キースイッチを例示したが、乗員が発する「上」、「下」、「左」、「右」等の声で作動する音声スイッチであっても良い。

１１ ヘッドアップディスプレイ装置
１５ フロントウインドシールド
１５ａ 表示許可領域
１５ｂ 表示禁止領域
１９ 視線検知手段
２０ 操作スイッチ
Ｕ 電子制御ユニット（表示画像移動制御手段）

Claims (4)

1. フロントウインドシールド（１５）に表示画像を投射するヘッドアップディスプレイ装置（１１）と、
   前記フロントウインドシールド（１５）における乗員の視線の方向を検知する視線検知手段（１９）と、
   前記視線検知手段（１９）により検知された乗員の視線の方向に存在する表示画像を、乗員の操作によって前記フロントウインドシールド（１５）上で移動させる表示画像移動制御手段（Ｕ）とを備える車両用画像表示装置であって、
   前記フロントウインドシールド（１５）は表示画像の表示が許可された表示許可領域（１５ａ）と表示画像の表示が禁止された表示禁止領域（１５ｂ）とに区画されており、
   前記表示画像移動制御手段（Ｕ）は、表示画像が乗員によって前記表示禁止領域（１５ｂ）上の所定位置に移動させられたときには、該表示画像を前記所定位置に最も近い前記表示許可領域（１５ａ）に移動させることを特徴とする車両用画像表示装置。
2. 乗員により操作可能な操作スイッチ（２０）を備え、
   前記表示画像移動制御手段（Ｕ）は、乗員の視線の方向に存在する表示画像を前記操作スイッチ（２０）の操作により移動可能な状態にするとともに、該表示画像を乗員の視線の移動に追従して移動させることを特徴とする、請求項１に記載の車両用画像表示装置。
3. 乗員により操作可能な操作スイッチ（２０）を備え、
   前記表示画像移動制御手段（Ｕ）は、乗員の視線の方向に存在する表示画像を前記操作スイッチ（２０）の操作により移動可能な状態にするとともに、該表示画像を前記操作スイッチ（２０）の操作に応じて移動させることを特徴とする、請求項１に記載の車両用画像表示装置。
4. 乗員により操作可能な操作スイッチ（２０）を備え、
   前記表示画像は複数の車載機器に対応する複数のアイコンであり、
   前記表示画像移動制御手段（Ｕ）は、乗員の視線が所定のアイコンを指向する状態で前記操作スイッチ（２０）が操作されたとき、該アイコンをそれに対応する前記車載機器に最も近い前記表示許可領域（１５ａ）に移動させることを特徴とする、請求項１に記載の車両用画像表示装置。

Images