JP5697405B2 - 表示装置及び表示方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、表示装置及び表示方法に関する。

乗り物に搭載する表示装置として、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）がある。

ＨＵＤは、乗り物の進行方向や、観視者に指示すべき地点を示す指標（例えば矢印）のＣＧ画像を観視者（運転者）の眼に向かって提示する。

このような表示装置においては、乗り物が走行中に振動した場合であっても、指示すべき地点を観視者に正確に認識させることができるものが望まれている。

特開２００５−２１５８７９号公報

発明が解決しようとする課題は、乗り物が走行中に振動した場合であっても、指示すべき地点を観視者に正確に認識させることができる表示装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の一の実施形態に係る表示装置は、生成部と、判定部と、提示部とを備える。

一実施形態に係る表示装置は、観視者に知覚させる指標のＣＧ画像を、前記観視者の視点位置から見た風景に対応させた座標系を持つＣＧ空間内において生成する生成部と、前記乗り物が特定の場所を走行中であるか否かを判定する判定部と、前記ＣＧ画像を前記観視者の眼に提示する提示部とを備え、前記判定部における判定が真の場合、前記生成部は、一部が欠けた前記指標のＣＧ画像、指示地点に向かうにつれて球体状から徐々に矢状になる複数の指標、または指示地点に向かう方向に対して垂直な方向に波打つ指標、のいずれかを生成する。

第１の実施の形態に係る表示装置１を表すブロック図。 表示装置１の処理を表すフローチャート。 指標１０が指示地点まで進む様子を観視者１００の視点から見た図。 指標１０の形態を表す図。 第１の実施の形態における実験方法を説明するための図。 第１の実施の形態の実験結果を表す図。 第２の実施の形態に係る表示装置２を表すブロック図。 表示装置２の処理を表すフローチャート。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る表示装置１を表すブロック図である。

表示装置１は、ここでは車両２０のナビゲーションシステムとともに用いられる車載用のヘッドアップディスプレイであり、指標１０のＣＧ画像を含んだ光束５を、観視者（ドライバー）１００の眼１０１に提示する（片眼でも両眼でもよい）。指標１０とは、車両２０の進行方向や、観視者１００に指示したい位置を矢印形状で表したものである。これにより、観視者１００は、指標１０のＣＧ画像をフロントガラス２１より前方の風景に重畳された像として知覚する。

表示装置１は、観視者１００に指示をする地点（以降、指示地点）までの距離が所定距離以内となったときから、指標１０のＣＧ画像を提示し始める。指示地点とは、観視者１００に案内や注意を促す場面、例えば、右折や左折をする必要がある交差点等であってよい。

車両２０が悪路等の振動を受ける場所を走行中、表示装置１は、通常の形態の指標１０（例えば、矢印形状）から、形態を変化させた指標１０のＣＧ画像を観視者１００に提示する。形態を変化させた指標１０のＣＧ画像には、例えば、輝度を０にしたものや、指標１０の一部が欠けたもの等がある（詳細は後述する）。

これにより、観視者１００に対し、車両２０の振動に起因する指標１０のブレを知覚させることを抑制できる。そのため、乗り物が走行中に振動した場合であっても、指示すべき地点を観視者に正確に認識させることができる。

表示装置１は、処理部１１と、記憶部１２と、提示部１３とを備える。処理部１１は、設定部１１１と、判定部１１２と、生成部１１３とを含む。記憶部１２は、格納部１２１を含む。格納部１２１は、道路地図等の地図情報を格納する。本実施形態では、振動エリア（車両２０が強く振動すると予想される場所）の情報を、地図情報に予め持たせておく。例えば、振動エリアには、非舗装道路や舗装工事中の道路等がある。

設定部１１１は、観視者１００により目的地が指定されると、地図情報記憶部１２１から地図情報を読み出し、目的地までの経路を設定する。設定部１１１は、当該経路中における指標を表示すべき指示地点を設定し、記憶部１２に書き込む。

判定部１１２は、車両２０の現在位置から、車両２０が指示地点に接近したか否かを判定する。判定部１１２は、図示しない位置測定手段（例えば、ＧＰＳ）から、車両２０の現在位置を獲得してよい。

判定部１１２は、現在位置及び地図情報中の振動エリア情報を基に、車両２０の現在位置が振動エリア上であるか否かを判定する。

生成部１１３は、観視者１００の視点位置から、各々の指標１０が開始地点（指標１０が初めに指し示す経路上の地点）から指示地点まで進んでいくように、複数の指標１０のＣＧ画像を順次生成する。

ここで、判定部１１２による振動エリアか否かの判定がＮＯのとき、生成部１１３は、通常の指標１０（車両２０が振動を受けない場所を走行中に生成する指標１０）のＣＧ画像を生成する。判定部１１２の振動エリアか否かの判定がＹＥＳのとき、生成部１１３は、形態を変化させた指標１０のＣＧ画像を生成する。

処理部１１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びＣＰＵが用いるメモリにより実現されてよい。記憶部１２は、ＣＰＵが用いるメモリや補助記憶装置により、実現されてよい。

提示部１３は指標１０のＣＧ画像を含んだ光束５を観視者１００の眼に提示する。すなわち、提示部１３は、光束５をフロントガラス２１に向けて照射する。フロントガラス２１と提示部１３の間には、コンバイナが設けられていてもよい。フロントガラス２１は、光束５を観視者１００の眼１０１に向かって反射させる。

提示部１３は、光源１３１と、制限部１３２と、拡散部１３３と、画像形成部１３４と、第１のレンズ１３５と、開口部１３６と、第２のレンズ１３７と、反射板１３８とを含む。

第１のレンズ１３５の焦点距離をｆ１、第２のレンズ１３７の焦点距離をｆ２とすると、開口部１３６は、第１のレンズ１３５からｆ１の距離で、かつ第２のレンズ１３７からｆ２の距離の位置に設置されている。

光源１３１から出射した光束５は、制限部１３２で、進行方向が制限された状態で、拡散部１３３を備えた画像形成部１３４へと入射する。拡散部１３３により、光束５は拡散されて一様に画像形成部１３４へと入射することができる。画像形成部１３４は、光束５を部分的に透過もしくは遮断することにより、指標１０の形状をした光束５を形成する。

画像形成部１３４を通った光束５は、第１のレンズ１３５と開口部１３６と第２のレンズ１３７を通過する。光束５は発散角(光束５が拡がっていく角度）が制御された状態で反射板１３８へと入射する。反射板１３８は、光束５をフロントガラス２１に向けて反射させる。

画像形成部１３４が開口部１３６よりも光源１３１側にあることにより、開口部１３６が画像形成部１３４よりも光源１３１側にある場合に比べて、画像形成部１３４を通る光束５の透過率を高くすることができる。そのため、光源１３１の消費電力を抑えられる。

光源１３１には発光ダイオードや高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、レーザー等が用いられる。制限部１３２にはテーパライトガイド、拡散部１３３には拡散フィルターや拡散板、画像形成部１３４には液晶ディスプレイやデジタルミラーデバイス等が用いられる。

図２は、表示装置１の処理を表すフローチャートである。

設定部１１１は、指示地点を設定する（Ｓ２０１）。判定部１１２は、車両２０の現在位置から、車両２０が指示地点に接近したか否かを判定する（Ｓ２０２）。例えば、判定部１１２は、車両２０の現在位置から指示地点までの距離が所定距離（例えば、１００ｍ）以内となったか否かを判定することにより、ステップＳ２０２の判定を行なってもよい。なお。車両２０の現在位置は、車両２０の先端の位置でも、観視者１００の位置でも構わない。

ステップＳ２０２における判定がＮＯの場合は、ＹＥＳ判定となるまで判定を繰り返す。ステップＳ２０２における判定がＹＥＳとなった場合、判定部１１２は、車両２０が振動エリアを走行中であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。すなわち、本実施形態において、判定部１１２は、位置測定手段（例えば、ＧＰＳ）及び地図情報を基に、車両２０の現在位置が振動エリア上であるか否かを判定する。

ステップＳ２０３における判定がＮＯの場合、生成部１１３は、通常の指標１０のＣＧ画像（１フレーム分）を生成する（Ｓ２０４）。判定部１１２の判定がＹＥＳのとき、生成部１１３は、形態を変化させた指標１０のＣＧ画像（１フレーム分）を生成する（Ｓ２０５）。

生成部１１３は、生成した指標１０のＣＧ画像を提示部１３に出力する。提示部１３は指標１０のＣＧ画像を含んだ光束５を観視者１００に提示する（Ｓ２０６）。判定部１１２は、車両２０が指示地点に到達したか否かを判定する（Ｓ２０７）。

ステップＳ２０７における判定がＮＯの場合は、ステップＳ２０３に遷移し、観視者１００から見て、指標１０が指示地点まで進むような、１フレーム後の指標１０のＣＧ画像を生成する。ステップＳ２０７における判定がＹＥＳの場合、提示部１３は、指標１０のＣＧ画像の提示を終了する。それまで、指標１０のＣＧ画像は繰り返し生成・提示されてよい。

以上、表示装置１の処理について説明した。

ここで、生成部１１３について説明する。

生成部１１３は、車両２０に固定されたＣＧ座標系（ｘ´，ｙ´）で定義されるＣＧ空間に、指標１０のＣＧ画像を生成する。

生成部１１３は、ＣＧ座標系での視点位置を、観視者１００の実際の視点位置に予め一致させておくのが望ましい。例えば、ＣＧ座標系での原点を観視者１００の実際の視点位置に一致させてもよい。

これにより、生成部１１３は、指標１０がフロントガラス２１前方の風景上に重畳しているように、観視者１００に知覚させることができる。また、生成部１１３は、一定時間ごとに、カメラやセンサ等の撮像部１５を用いて、観視者１００の視点位置を測定し、ＣＧ座標系での視点位置を調節してもよい。

図３は、指標１０が指示地点まで進む様子を観視者１００の視点から見た図である。上述したように、生成部１１３は、指示地点に向かって指標１０が進むように、ＣＧ座標系における座標に指標１０のＣＧ画像を１フレーム毎に順次生成し、提示部１３は、ＣＧ画像を動画的に観視者１００に提示する。これにより、観視者１００は、指標１０が経路上を進むように知覚する。この手法は、ＨＵＤの分野における公知の技術を用いて実現することができる。

本実施形態では、複数の種類の形態の指標１０のＣＧ画像を生成し、車両２０が振動した場合に、各々の形態の指標１０のＣＧ画像が指示すべき指示地点と、実際に観視者１００が知覚した地点との、距離の差を求める実験を行なった。以下にその実験方法を示す。

図４は、本実験において、観視者１００（被験者）に提示した指標１０のＣＧ画像の形態を表す図である。図４（ａ）では、球体状から徐々に通常の矢印状へと形態が変化する指標１０（球体型と呼ぶ）を表している。図４（ｂ）では、進行方向と垂直方向に波を打って進む指標１０（波型と呼ぶ）を表している。図４（ｃ）では、一部が欠けた指標１０（一部欠け型と呼ぶ）を表している。なお、一部欠け型の指標１０は、指標１０の先端は欠けないものとすることが望ましい。

図５は、本実施形態における実験方法を説明するための図である。本実験では、進行方向に進む車両２０中で、観視者１００に各々の形態の指標１０のＣＧ画像を提示し、車両２０が終了地点に到達したときに、提示を終了する。さらに、車両２０が終了地点に到達したときには、指標１０のＣＧ画像は、車両２０から４５ｍ先の指示地点を指示するように設定しておく。そして、車両２０の進行方向において、終了地点Ｅの手前に段差を設け、終了地点手前で、車両２０に振動を与える。

本実験では、通常型（図３に示す矢印状）、球体型、波型、一部欠け型の、各々の指標１０のＣＧ画像を観視者１００に提示し、車両２０を終了地点まで進めた。このとき、段差Ｂでの振動により、指標１０のＣＧ画像が指示する指示地点と、実際に観視者１００が知覚する地点（知覚地点）とでは、距離のずれが生じる。本実験では、各々の形態の指標１０について、指示地点と知覚地点との距離のずれ（誤差距離）を観視者１００（複数人）の主観評価により求めた。また、本実験では、これらの形態の他に、車両２０が段差Ｂを通過し、振動したときに、指標１０のＣＧ画像を消去する（すなわち輝度を０にする）という実験も試みた。

図６は、本実験の実験結果である。図６において、縦軸は終了地点から知覚地点までの距離をしめす。横軸は、指標１０の形態の種類を表す。なお、図６に示す実験結果は、複数人の観視者１００の主観評価の平均値である。

図６より、通常型の指標１０のＣＧ画像を観視者１００に提示した場合、誤差距離は約１２ｍとなった。終了地点から指示地点までの距離に対する、終了地点から知覚地点までの距離の比で表わされる精度は７２．９％であった。球体型の指標１０のＣＧ画像を観視者１００に提示した場合、誤差距離は約１０ｍとなった。精度は７７．１％であった。波型の指標１０のＣＧ画像を観視者１００に提示した場合、誤差距離は約８ｍとなった。精度は８１．３％であった。一部欠け型の指標１０のＣＧ画像を観視者１００に提示した場合、誤差距離は約６ｍとなった。精度は８７．１％であった。指標１０のＣＧ画像を消去した場合、誤差距離は約０．５ｍとなった。精度は９９．１％であった。

すなわち、図６に示す実験結果からは、車両２０が振動している場合、通常型の指標１０のＣＧ画像を観視者１００に提示するよりも、形態を変化させた指標１０のＣＧ画像を観視者１００に提示した方が、観視者１００は、指示地点をより正確に認識することができる。

以上に述べたように、本実施形態では、車両２０の振動時、観視者１００に指標１０のＣＧ画像を明確に見せず、その残像効果等を利用する。これにより、観視者１００に対し、車両２０の振動に起因する指標１０のブレを知覚させることを抑制する。すなわち、本実施形態の表示装置１は、観視者１００にとってより分かりやすく、指示地点を示すことができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態において、判定部１１２は、地図情報を用いず、車両２０の振動を検知する検知センサ１６を用いて車両２０が振動しているか否かを判定する。この点が、第１の実施の形態の場合と異なる。また、本実施形態では、格納部１２１に格納される地図情報に振動エリアの情報を持たせていなくても構わない。

図７は、本実施形態に係る表示装置２を表すブロック図である。処理部１１には、検知センサ１６が接続される。

図８は、表示装置２の処理を表すフローチャートである。図８のフローチャートでは、図２のフローチャートにおけるステップＳ２０３が、ステップＳ８０３に置き換わる。ステップＳ８０３において、判定部１１２は、検知センサ１６を用いて、車両２０が一定の大きさ以上で振動しているか否かを判定する（Ｓ８０３）。例えば、検知センサ１６は、加速度センサであってよい。この場合、判定部１１２は、検知センサ１６（加速度センサ）により検知された加速度の大きさが所定閾値以上であるか否かを判定すればよい。

生成部１１３は、加速度の大きさが所定閾値以上であると判定部１１２が判定した時刻以降、形態を変化させた指標１０のＣＧ画像を生成する。

なお、ここでは、検知センサ１６が加速度センサである場合を例としたが、検知センサ１６は、車両２０の振動を検出することができるセンサであればどのようなセンサを用いてもよい。

本実施形態によれば、判定部１１２は、地図情報を用いずに、検知センサ１６を用いることにより、車両２０が振動していると判定することができる。

以上、上述した実施の形態により、乗り物が走行中に振動した場合であっても、指示すべき地点を観視者に正確に認識させることができる表示装置を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 表示装置
５ 光束
１０ 指標
１１ 処理部
１２ 記憶部
１３ 提示部
１５ 撮像部
１６ 検知センサ
２０ 車両
２１ フロントガラス
１００ 観視者
１０１ 眼
１１１ 設定部
１１２ 判定部
１１３ 生成部
１３１ 光源
１３２ 制限部
１３３ 拡散部
１３４ 画像形成部
１３５ 第１のレンズ
１３６ 開口部
１３７ 第２のレンズ
１３８ 反射板

Claims (8)

1. 乗り物に搭載される表示装置であって、
   観視者に知覚させる指標のＣＧ画像を、前記観視者の視点位置から見た風景に対応させた座標系を持つＣＧ空間内において生成する生成部と、
   前記乗り物が特定の場所を走行中であるか否かを判定する判定部と、
   前記ＣＧ画像を前記観視者の眼に提示する提示部と
   を備え、
   前記判定部における判定が真の場合、
   前記生成部は、一部が欠けた前記指標のＣＧ画像、指示地点に向かうにつれて球体状から徐々に矢状になる複数の指標、または指示地点に向かう方向に対して垂直な方向に波打つ指標、のいずれかを生成する
   表示装置。
2. 一定の大きさ以上で振動すると予想される前記特定の場所の情報を予め含む地図情報を格
   納する格納部をさらに備え、
   前記判定部は、前記地図情報を用いて前記特定の場所を走行中か否かを判定する、
   請求項１記載の表示装置。
3. 前記乗り物の振動を検知する検知センサをさらに備え、
   前記判定部は、前記検知センサを用いて前記乗り物が一定の大きさ以上で振動しているか否かを判定する、
   請求項１記載の表示装置。
4. 乗り物に搭載される表示装置であって、
   開始地点から指示地点までの前記乗り物が進む経路を示すＣＧ画像であって観視者に知覚させる指標のＣＧ画像を、前記観視者の視点位置から見た風景に対応させた座標系を持つＣＧ空間内において生成する生成部と、
   前記乗り物が一定の大きさ以上で振動すると予想される前記特定の場所の情報を予め含む地図情報を格納する格納部と、
   前記地図情報を用いて前記乗り物が前記特定の場所を走行中であるか否かを判定する判定部と、
   前記ＣＧ画像を前記観視者の眼に提示する提示部と
   を備え、
   前記判定部における判定が真の場合、
   前記生成部は、輝度を下げた前記指標のＣＧ画像を生成する
   表示装置。
5. 乗り物に搭載される表示装置であって、
   開始地点から指示地点までの前記乗り物が進む経路を示すＣＧ画像であって観視者に知覚させる指標のＣＧ画像を、前記観視者の視点位置から見た風景に対応させた
   座標系を持つＣＧ空間内において生成する生成部と、
   前記乗り物の振動を検知する検知センサと、
   前記検知センサを用いて前記乗り物が一定の大きさ以上で振動しているか否かを判定する判定部と、
   前記ＣＧ画像を前記観視者の眼に提示する提示部と
   を備え、
   前記判定部における判定が真の場合、
   前記生成部は、輝度を下げた前記指標のＣＧ画像を生成する
   表示装置。
6. 乗り物に搭載される表示装置の表示方法であって、
   生成部が、観視者に知覚させる指標のＣＧ画像を、前記観視者の視点位置から見た風景に対応させた座標系を持つＣＧ空間内において生成し、
   判定部が、前記乗り物が特定の場所を走行中であるか否かを判定し、
   提示部が、前記ＣＧ画像を前記観視者の眼に提示し、
   前記判定部における判定が真の場合、
   前記生成部は、一部が欠けた前記指標のＣＧ画像、指示地点に向かうにつれて球体状から徐々に矢状になる複数の指標、または指示地点に向かう方向に対して垂直な方向に波打つ指標、のいずれかを生成する
   表示方法。
7. 乗り物に搭載される表示装置の表示方法であって、
   生成部が、開始地点から指示地点までの前記乗り物が進む経路を示すＣＧ画像であって観視者に知覚させる指標のＣＧ画像を、前記観視者の視点位置から見た風景に対応させた座標系を持つＣＧ空間内において生成し、
   格納部が、前記乗り物が一定の大きさ以上で振動すると予想される前記特定の場所の情報を予め含む地図情報を格納し、
   判定部が、前記地図情報を用いて前記乗り物が前記特定の場所を走行中であるか否かを判定し、
   提示部が、前記ＣＧ画像を前記観視者の眼に提示し、
   前記判定部における判定が真の場合、
   前記生成部は、輝度を下げた前記指標のＣＧ画像を生成する
   表示方法。
8. 乗り物に搭載される表示装置の表示方法であって、
   生成部が、開始地点から指示地点までの前記乗り物が進む経路を示すＣＧ画像であって観視者に知覚させる指標のＣＧ画像を、前記観視者の視点位置から見た風景に対応させた
   座標系を持つＣＧ空間内において生成し、
   検知センサが、前記乗り物の振動を検知し、
   判定部が、前記検知センサを用いて前記乗り物が一定の大きさ以上で振動しているか否かを判定し、
   提示部が、前記ＣＧ画像を前記観視者の眼に提示し、
   前記判定部における判定が真の場合、
   前記生成部は、輝度を下げた前記指標のＣＧ画像を生成する
   表示方法。

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