JP6022081B2 - 表示制御装置、メータシステムおよび表示制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、機械的な動作部分とグラフィックス表示とを連動させたメータを提示する表示制御装置、メータシステムおよび表示制御方法に関する。

例えば、特許文献１に記載の車両用表示装置では、グラフィックスのメータ画像を表示する表示領域を取り囲むように機械的なメータ枠（表示仕切り部材）を設けている。
このメータ枠は移動機構を有しており、画面内でメータ画像の表示位置を移動すると、枠内にメータ画像が常に表示されるようにメータ画像に連動してメータ枠も移動する。

特関２００６−１３２９５０号公報

近年、車両の計器盤として用いられるインストルメントパネル（以下、インパネと略す）において、メータ類、ナビゲーション情報、車載カメラの撮影映像などの画像を１つの表示画面にレイアウトして表示する、いわゆる統合インパネが開発されている。
統合インパネにおいて、特許文献１のようにメータ類の指示部分を全て画像で表示した場合、表示画面の異常によって表示に支障が生じると、運転者はメータが指示する車両状態を知ることができず、安全運転の観点から問題がある。

一方、統合インパネにおいてメータ類を従来の機械式とした場合、表示画面の異常によって車両状態を知ることができなくなるという不都合は回避できるので、信頼性は向上する。他方、機械式のメータ類の場合は、固定の設置スペースを必要とし、この設置スペースには基本的にメータ以外の表示情報を配置することができない。従って、表示画面のレイアウトを自由に変更できるという表示画面の特性を有効に活用できない。
ここで、表示画面のスペースを拡大するため、機械式メータを小型化することも考えられるが、単に小型化するだけではメータの視認性が常に低下し、必要な場合に必要な情報を得られない可能性が考えられる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、機械式メータを使用することで信頼性が高い指示機能を確保しつつ、表示画面のレイアウトを自由に変更できるという表示画面の特性を生かして表示画面を有効活用することができる表示制御装置、メータシステムおよび表示制御方法を得ることを目的とする。

この発明に係る表示制御装置は、機械的に駆動する指針を有するメータの背面に表示画面が配置された表示器の表示を制御する表示制御装置であって、表示器の表示画面に表示され、指針と同期してメータの指示値を示すグラフィックス指示部を描画する描画部と、車両状態などを検出するセンサや運転者の入力指示を検出するセンサとしての入力装置（以下、センサと呼ぶ）からの出力に基づいて車両状況を判定し表示画面の描画態様を判定する切替判定部と、グラフィックス指示部を表示する表示時刻を予測する表示時刻予測部と、表示時刻予測部が予測した表示時刻における指針の位置を予測する針位置予測部とを備え、描画部は、切替判定部で判定した描画態様に応じて表示画面に表示されるグラフィックス指示部の表示態様を変更し、針位置予測部が予測した指針の位置に同期してグラフィックス指示部を描画することを特徴とする。

この発明によれば、機械式メータの信頼性が高い指示機能を確保しつつ、表示画面の表示内容に自由度を持たせて表示画面を有効活用することができるという効果がある。

この発明の実施の形態１に係るメータシステムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１における表示画面の変化の例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る表示制御方法を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１の針駆動制御部の構成例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１のグラフィックス指示部を表示するまでの様子の例を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２に係るメータシステムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２におけるバックライトの制御信号の例を示すタイミングチャートである。

以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るメータシステムの構成を示すブロック図である。また、図２は、この発明の実施の形態１における表示画面の変化の例を示す図である。
図１に示すメータシステムは、車両の状態、例えば車速を指示するメータを動作させるシステムである。この実施の形態１において、メータは、図２（ａ）から図２（ｃ）までに示すように、短針８ａとこの背面に配置された表示画面７ａから構成される。

図２（ａ）において、メータは、機械式の指針と表示画面に描画された指針とから構成されている。ここで、機械式の指針は、通常、速度メータなどに使用されている針よりも短い短針８ａを使用している。また、短針にして短くなった分の針は、表示画面に描画された指針７ｂで補い、両者を連動して回転させることにより、通常用いられる大きさのメータを構成している。よって、この図において使用されているメータは一般に用いられているメータと同等の大きさを有しており、表示画面７ａにおいて広い範囲を占有し見やすく表示されている。また、表示画面７ａには、メータ以外に、燃費、水温、トリップメータとしての走行距離、オドメータとしての累計走行距離などの車両から得られる情報７ｃや、車両の外部から通信回線などを経由して得られる情報７ｄ、例えばメール情報などが表示された例を示している。

図２（ｂ）は、表示画面７ａに描画された指針７ｂを消去し、メータの枠を縮小させたときの表示例である。これはナビゲーション装置により案内をしている状態であって、例えば三輪交差点を右折するという案内を表示するときにメータを縮小表示し、空いたスペースにナビゲーション装置の案内画面を表示するというものである。なお、このときメータは機械式の短針８ａのみで情報を提示しているので、その視認性を向上させるために回転軌跡を帯状に表示するグラフィックス、具体的には０ｋｍ／ｈを始点として機械式の短針８ａを終点とする帯状の表示７ｆを補足的に追加してもよい。なお、図２（ｂ）には、メールが開封済みであることを示すアイコンを表示している。

図２（ｃ）は、バックギアに入れた状態の例を示したものである。このときは図２（ｂ）の場合と同様にメータを縮小表示するとともに、別途設けられたバックカメラからの映像情報７ｇを表示画面７ａ一杯に表示して安全を確保する。このとき、バック走行に不要な情報としての情報７ｃおよび情報７ｄの少なくとも一方を消して、その分だけバックカメラの表示スペースを確保することが望ましい。なお、バック走行において速度を提示するメータは不要であるので、メータの描画（枠線、指針７ａ、帯状の表示７ｆ）も消去してバックカメラの映像情報を表示画面７ａの全面に表示することが考えられる。
実施の形態１は、上述のような技術的思想に基づくものであって、運転状況を判断して当該運転状況に適した表示内容を提供することによりメータの指示機能の信頼性を高く保つことと、表示内容に自由度を持たせて表示画面を有効活用することの両立を図ろうとするものである。以下、図２に示す表示内容を如何にして実現するのかについて具体的に説明する。

なお、ここでメータの指示機能の信頼性を高く保つことができるというのは、機械的に駆動する短針８ａによってメータの指示機能を提示しているためである。
すなわち、短針８ａは、表示画面７ａの表示とは独立して動作するので、表示画面７ａに異常が発生して表示画面７ａに表示された指針７ｂや帯状の表示７ｆ（以下、グラフィックス指示部と総称する）の表示ができなくなった場合でも、運転者は短針の短針８ａから大まかなメータ指示値を把握することが可能である。

上記メータを動作させる場合、表示画面７ａには、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、短針８ａと一体に動作することによって指示値を示すグラフィックス指示部７ｂ，７ｆが表示される。図２（ａ）のグラフィックス指示部７ｂは、短針８ａの先端から延長された針状のグラフィックスである。グラフィックス指示部７ｂは、短針８ａと一体に動作して指示値を示す。これにより、長針の従来の機械式メータと同様な視認性を確保することができる。
他方、グラフィックス指示部７ｂの描画には所定の時間を要するため、連続的に動作する機械式の短針８ａの動作とずれが生じて運転者に違和感を与える可能性がある。よって実施の形態１では、グラフィックス指示部７ｂの描画に要する時間を加味して表示画面７ａに表示することにより、運転者に与える違和感を抑制している。

図２（ｂ）のグラフィックス指示部７ｆは、短針８ａと一体に動作して短針８ａの回転状態を帯状に表示して指示値を示すグラフィックスである。メータの指示値が帯状の数値範囲で表示されるため、指針で指示値をピンポイントで示す場合に比べてメータを縮小しても視認性を向上させることができる。また、短針８ａの回転範囲以外の表示画面７ａは、短針８ａに遮られずに情報を表示することができるので、表示画面７ａを有効活用することも可能である。
なお、この発明は、短針８ａと一体に動作して指示値を示すグラフィックス指示部であればよく、図２（ａ）と図２（ｂ）に示すグラフィックス指示部に限定されるものではない。

またメータシステムは、図１に示すように、車両状況を把握するためのセンサ１００、この車両状況に応じて表示器の表示を制御する表示制御装置２００およびこの表示制御装置２００からの指示を受けて情報を提示する情報提示装置３００から構成されている。ここで情報提示装置３００は、短針８ａと短針８ａを駆動する駆動部とからなる短針駆動部を備える。
なお、実施の形態１では、表示制御装置２００が外部信号受信部１と針駆動制御部２は従来の機械式メータが元々備えているものを流用するものとし、表示制御装置２００が必ずしも備えなくてもよい。
表示制御装置２００は、表示時刻予測部３、針位置予測部４、描画部５、映像信号生成部６、切替判定部９および描画情報格納部１０を備える。
外部信号受信部１は、車両の状態を示す外部信号を上記アナログメータで指示するための信号として受信する。ここでいう外部とは表示制御装置２００に対しての外部という意味である。外部信号としては、例えば、ＣＡＮ（コントロールエリアネットワーク）バスを介して車速信号などを入力する。外部信号受信部１は、受信した車速信号などに基づきメータが指示すべき値としての指示値を出力する。
針駆動制御部２は、外部信号受信部１から入力した指示値に基づいて、指針を回転させるモータの駆動信号を生成して出力する。また、針駆動制御部２は、短針８ａの現在位置および正負の方向を含む回転速度を現在の駆動状態として針位置予測部４に出力する。

表示時刻予測部３、針位置予測部４および描画部５は、時々刻々と変化する短針８ａに同期してグラフィックス指示部を描画するためのものである。表示画面７ａにグラフィックス指示部を含めた描画情報を表示するためには所定の時間を要する。これは描画の遅れとなるため、そのまま描画したのではグラフィックス指示部と短針８ａとが同期せず、ずれが生じる可能性がある。そこで、表示時刻予測部３、針位置予測部４および描画部５は、表示画面７ａにグラフィックス指示部を含めた描画情報を表示するために必要な時間を予測して表示時刻を計算する。そして、当該表示時刻における短針８ａの位置を予測し、これに合わせてグラフィックス指示部を含めた描画情報を表示することにより、グラフィックス指示部と短針８ａとが同期するように工夫している。

以下、具体的に説明する。表示時刻予測部３は、表示画面７ａにグラフィックスで描画すべき内容を示す描画情報を後述する描画情報格納部１０から入力し、この描画情報に基づいてグラフィックス指示部を含めた描画情報がＶＲＡＭ（ビデオランダムアクセスメモリ）に描画される描画時間を予測する。さらに表示時刻予測部３は、当該描画時間を用いて、描画されたグラフィックス指示部を含めた描画情報が表示器７の画面に表示される表示時刻を予測する。このようにして、表示時刻予測部３は、グラフィックス指示部を含めた描画情報が表示器７の画面に表示される時刻を予測し、表示時刻として針位置予測部４に出力する。また、指針の位置によって描画時間が左右される場合もあるため、表示時刻予測部３は、指示値を仮の値として入力して使用する。

針位置予測部４は、針駆動制御部２から入力した短針の現在の駆動状態と表示時刻予測部３が予測した表示時刻とに基づいて、表示時刻における短針８ａの位置を予測する。
描画部５は、針位置予測部４が予測した短針８ａの位置にグラフィックス指示部が同期するように描画する。すなわち、描画部５が、描画情報に従ってメータ枠を含めてグラフィックス指示部の表示態様を決定し、グラフィックス指示部が短針８ａの予測位置に同期して表示されるようにＶＲＡＭに描画する。

映像信号生成部６は、描画部５が描画したグラフィックスをＶＲＡＭから読み出して、映像信号として表示器７に出力する。また、映像信号生成部６は、後述する映像信号の各フレームの表示開始時刻ごとにタイミング制御信号を生成し、外部信号受信部１、針駆動制御部２、表示時刻予測部３、針位置予測部４、描画部５、切替判定部９および描画情報格納部１０に出力する。これらの構成部は、映像信号生成部６から入力したタイミング制御信号を基準としてそれぞれの動作タイミングを決定する。

表示器７は、短針８ａの背面に表示画面７ａが配置される表示器であって、例えば、運転席前方のインパネ部に配置されるディスプレイである。
短針駆動部８は、短針８ａを含む機械的な動作部を示しており、例えば、短針８ａに加えて、針駆動制御部２からの駆動信号に従って短針８ａを機械的に駆動させるモータ、モータの駆動力を短針８ａに伝達する伝達機構などから構成される。

上記構成により、表示時刻における短針８ａの位置に同期してグラフィックス指示部を含めた描画情報を表示することができる。
他方、表示画面７ａに描画する描画情報は、車両状況に応じて図２（ａ）から図２（ｃ）までのようにその態様を変化させる必要がある。
このため切替判定部９は、センサ１００から自車両にかかる情報および自車両外部から取得する情報の少なくとも一方に基づいて車両状況を判定する。その判定に基づき描画すべき表示態様を例えば図２（ａ）から図２（ｃ）までのいずれにするかを決定し、決定した表示態様を描画情報格納部１０に与える。描画情報格納部１０は、表示画面７ａに描画すべき情報を格納しており、切替判定部９が指示した表示態様の描画情報を描画部５に与える。これにより車両状況に応じて表示画面７ａの表示態様を切り替えることができる。
なお上述において、自車両にかかる情報は上述のＣＡＮバスを介して得たものでもよい。またセンサ１００には自車両の外部と通信する通信装置を含み、外部のクラウドなどから得られる情報を車両状況の判断に援用することもできる。例えば自車両が渋滞の中にいることを外部のクラウドからの情報により把握した場合は、速度メータはそれほど重要な情報ではないため、速度メータを縮小表示してその他の情報を表示画面に表示することも可能である。センサ１００から得られる情報は、車両情報の判断だけに用いられることなく、付加的に表示画面に表示する情報として用いることもできる。

なお、上述した外部信号受信部１、針駆動制御部２、表示時刻予測部３、針位置予測部４、描画部５、映像信号生成部６、切替判定部９および描画情報格納部１０は、この実施の形態に特有な処理が記述されたＲＯＭなどの記憶装置に格納されたプログラムをマイクロコンピュータがＲＡＭなどの周辺機器を用いて実行することにより、ハードウェアとソフトウェアとが協働した具体的な手段として実現することができる。

次に動作について説明する。
図３は、実施の形態１に係る表示制御方法を示すフローチャートである。この実施の形態１における表示制御方法において、図３（ａ）は、描画開始時刻が来たら車両状況に基づいて描画態様を含む描画内容を決定し、表示時刻に描画すべき描画内容の描画開始を指示するものである。同様に図３（ｂ）は、図３（ａ）のフローチャートにより描画の開始の要求を受け、描画を実行するものである。
図３（ａ）においては、ステップＳＴ１が映像信号生成部６から出力されるタイミング制御信号を捉え、表示周期ＴごとにステップＳＴ２からステップＳＴ８までの処理が起動される。ここでタイミング制御信号が発生するタイミングは、後述する図５に示された描画開始時刻に同期している。
まず、電源がオンになると、描画開始時刻か否か判定する。ここで描画開始時刻でなければＮＯと判定され、描画開始時刻になるまで待ち状態となる（ステップＳＴ１）。描画開始時刻になりステップＳＴ１でＹＥＳと判定されるとステップＳＴ２に進み、車両状況を判定し描画情報を決定する（ステップＳＴ２）。具体的には、センサ１００から情報を入手するとともに、この入手した情報に基づき、上述の図２（ａ）ないし（ｃ）のいずれの表示態様が望ましいかを判定する。その判定結果は描画情報格納部１０に送られ、描画情報格納部１０からその表示態様に応じた描画情報が描画部５に出力される（ステップＳＴ２）。ステップＳＴ３では、外部信号受信部１がメータに指示させるべき指示値を入力して針駆動制御部２と表示時刻予測部３に出力する（ステップＳＴ３）。

針駆動制御部２は、外部信号受信部１からの指示値を入力し、これに基づき駆動信号を生成して短針８ａを駆動させる（ステップＳＴ４）。ここで一旦フローチャートを離れ、針駆動制御部２の内部構成および針駆動制御の詳細を説明する。
図４は、針駆動制御部の構成の例を示すブロック図であり、図４（ａ）は、短針８ａの現在の回転位置を検出するために駆動信号を利用する構成を示しており、図４（ｂ）は、短針８ａの現在の回転位置を検出するために指示速度を利用する構成を示している。
針駆動制御部２は、外部信号受信部１からの指示値として目標の回転位置ｘ_iを入力し、これに基づき駆動信号を生成しモータ８ｂに出力することにより短針８ａを駆動させる。また、針駆動制御部２は、短針８ａの現在の回転位置ｘ₀と現在の回転速度ｖ₀を駆動状態として針位置予測部４に出力する。

以降では、針駆動制御部２，２Ａが、映像信号生成部６からのタイミング制御信号を受けることにより、グラフィックス指示部の描画開始時刻に動作タイミングをそろえ、表示周期を１フレーム時間Ｔ（＝例えば１／６０秒）にそろえるものとする。また、モータ８ｂはステッピングモータであるものとする。
なお、ステッピングモータとは、脱調しない条件の範囲内において、回転センサを追加することなく、回転量を把握しながら駆動可能なモータである。ここで、脱調しない条件として、所定の正の値ＡおよびＶを用い最高回転速度±Ｖ、最高回転加速度±Ａという上下限値を与え、この範囲内で駆動を行う。

駆動速度決定部２０は表示周期Ｔである描画開始時刻ごとに処理を行う。１周期内の処理を以下に述べる。
駆動速度決定部２０は、位置検出部２２，２２Ａから短針８ａの現在の回転位置（現在位置）ｘ₀を入力する。さらに回転速度検出部２３から前回の周期に出力した指示の回転速度ｖを現在の回転速度ｖ₀として入力する。駆動速度決定部２０は描画開始時刻における目標の回転位置ｘ_i、描画開始時刻における現在の回転位置ｘ₀を用い、下記式（１）に従い、所定の値Ｋを用いて指示の回転速度ｖ_cを決定する。なお、指示の回転速度ｖ_cが最高回転速度±Ｖを超えたときは、最高回転速度±Ｖに制限する。
ｖ_c＝ Ｖ （ Ｖ＜Ｋ（ｘ_i−ｘ₀） ）
ｖ_c＝ Ｋ（ｘ_i−ｘ₀） （−Ｖ≦Ｋ（ｘ_i−ｘ₀）≦ Ｖ）
ｖ_c＝−Ｖ （ Ｋ（ｘ_i−ｘ₀）＜−Ｖ） （１）

上記式（１）は、ｖｃが±Ｖを超えない範囲に制限しつつ、短針８ａの回転位置の偏差が小さくなるようにフィードバック制御を行うものである。さらに、回転加速度を制限した指示の回転速度ｖは、下記式（２）に従って決定される。
ｖ＝ｖ₀＋Ａ・Ｔ （ Ａ＜（ｖ_c−ｖ₀）／Ｔ ）
ｖ＝ｖ_c （−Ａ≦（ｖ_c−ｖ₀）／Ｔ≦ Ａ）
ｖ＝ｖ₀−Ａ・Ｔ （ （ｖ_c−ｖ₀）／Ｔ＜−Ａ） （２）
上記式（２）は短針８ａの回転加速度を（ｖ_c−ｖ₀）／Ｔとみなし、この値が±Ａを超えない範囲に制限するものである。

駆動信号生成部２１は、指示の回転速度ｖに比例した周波数の駆動信号を生成して出力することにより、この回転速度ｖでステッピングモータ８ｂを駆動する。指示の回転速度ｖは計算されると直ちに反映される。
また、位置検出部２２は、描画開始時刻に取得した回転位置ｘ₀を針位置予測部４に出力する。また回転速度検出部２３は、前回の描画開始時刻に算出した回転速度ｖを描画開始時刻における現在の回転速度ｖ₀として針位置予測部４に出力する。なお現在の回転位置ｘ₀と現在の回転速度ｖ₀は現在の駆動状態として針位置予測部４に出力する。

位置検出部２２は、図４（ａ）に示すように、駆動信号生成部２１が生成した駆動信号のパルス数と位相を計測することにより針位置（現在の回転位置ｘ₀）を検出する。
また、図４（ｂ）に示すように、位置検出部２２Ａが、指示の回転速度ｖを積算することにより針位置（現在の回転位置ｘ₀）を算出してもよい。
なお電源をオンしたときは停車中であることから、目標の回転位置ｘ_i、現在の回転位置ｘ₀、指示の回転速度ｖおよび現在の回転速度ｖ₀は、すべて０に初期化されている。

ここで図３（ａ）のフローチャートに戻る。
ステップＳＴ４において針駆動制御部２が駆動信号を出力すると、この駆動信号を短針駆動部８が受け、これに基づいて短針８ａが駆動制御される。一方、ステップＳＴ４の後、ステップＳＴ５ではグラフィックス指示部が描画中か否かについて判定される（ステップＳＴ５）。ここで、電源をオンしたときは、図３（ｂ）の描画状態は、描画済みに初期化されている。従って初回のステップＳＴ５においては、描画部５がグラフィックス指示部を描画済（ステップＳＴ５；ＮＯ）と判定され、ステップＳＴ６に処理が移る。

ステップＳＴ６では、表示時刻予測部３がステップＳＴ２で描画情報格納部１０から得た描画情報に基づいて、グラフィックス指示部を含む描画情報を表示画面７ａに表示する表示時刻を予測する（ステップＳＴ６）。
表示時刻予測部３が表示時刻を予測すると、針位置予測部４は、針駆動制御部２からの駆動状態と表示時刻予測部３からの表示時刻に基づき、この表示時刻における短針８ａの位置を予測する（ステップＳＴ７）。なお、針駆動制御部２の動作タイミングは、描画部５による描画タイミングに合っているものとする。
この後、描画部５は、描画開始要求（ステップＳＴ８）に従って描画を開始する。その後、図３（ａ）のフローチャートはステップＳＴ１に戻り、次の描画開始時刻まで待ち状態となる。なお上述のステップＳＴ５において、描画中である（ステップＳＴ５；ＹＥＳ）と判定された場合も、同様にステップＳＴ１に戻る。

図３（ａ）のステップＳＴ８で描画開始要求を受けると、図３（ｂ）のフローチャートの基づき描画を行う。
図３（ｂ）は電源がオンされると起動して、図３（ａ）のステップＳＴ８の描画開始要求を受けるまで待ち状態を維持する（ステップＳＴ１０１；ＮＯ）。図３（ａ）のステップＳＴ８の描画開始要求を受けると（ステップＳＴ１０１；ＹＥＳ）、描画状態を“描画中”に設定する（ステップＳＴ１０２）。なお上述したように描画状態は、電源をオンしたときには図示しない処理において、描画中に設定されている。
続いて、描画部５は、描画情報と針位置予測部４が予測した上記針位置を入力し、描画情報に従って図５に示すフレームバッファにグラフィックスの描画を行う（ステップＳＴ１０３）。
このとき、描画部５は、描画情報中に短針８ａと一体に動作させるグラフィックス指示部が、針位置予測部４が予測した上記針位置で表示されるように描画を行う。描画が完了すると、描画部５は、描画状態を“描画済み”に設定する（ステップＳＴ１０４）。

図５は、グラフィックス指示部を表示するまでの様子の例を示すタイミングチャートであり、ＶＲＡＭとしてフレームバッファを用意して描画を行い、出力されるフレームバッファの描画内容を垂直ブランキング期間（Ｂ）中に切り替える方式で出力し、表示する場合を説明する。

図５では、描画開始時刻から表示時刻までの動作をタイミングチャートで説明する。
まずフレーム１で示された描画時間は、図３（ａ）のステップＳＴ２で得た描画情報を図３（ｂ）のステップＳＴ１０３においてＶＲＡＭに描画するために必要な時間である。これは図５において描画開始時刻から描画時間として示された期間である。この描画時間を得る手順としては、例えば、あらかじめ描画部品ごとに描画必要時間を計算もしくは計測してリストとして保持しておき、この描画部品の組み合わせで描画内容を指定する。
図２（ｃ）に示した帯状の表示７ｆのように、指針の位置により描画面積が変化することにより描画時間が変化するような描画部品においては、指示値に応じた描画必要時間を保持しておき、入力した指示値に従い当該描画部品の必要描画時間を決定する。この際、入力した指示値は針位置予測部４で決定する針位置とは近いが異なる値となるため、指示値を中心とした所定の範囲内での最大描画時間を当該描画部品の必要描画時間とする。
なお、任意の文字を描画する場合には、文字により描画時間が長短するため、描画条件（フォント、サイズ、透過度、修飾など）に対して、一番時間のかかる文字に対する描画必要時間をリストに保持する。
また、フレームごとの描画時間は、このフレームの描画内容に含まれる描画部品ごとに上記リストから描画必要時間を得て積算することにより算出する。
表示時刻予測部３は、表示時刻を下記式（３）に従い算出する。ただし、出力開始待ち時間は、図５に示すように、描画開始時刻を起点としてＶＲＡＭに描画情報を書き込み終了してから当該フレームの出力が開始されるまでの待ち時間であり、出力が開始されるタイミングは次の描画開始時刻が来るタイミングと一致する。
表示時刻＝描画開始時刻＋描画時間＋出力開始待ち時間＋出力時間 （３）
図５の例においては、垂直ブランキング期間（Ｂ）は、通常、表示周期（Ｔ）に対して数％程度であるが、図５では技術内容の理解のために垂直ブランキング期間を実際のタイミングチャートの比率よりも大きく図示している。

フレームバッファからの各フレーム画像の出力は表示画面７ａの左上端から右下端に向かって、水平方向に一列ずつ順次出力され、これは長さＴ−Ｂの期間にわたって行われる。図５では、映像出力において、この期間をフレーム１等の帯として示しており、帯の左端が表示画面上端を出力するタイミング、帯の右端が表示画面下端の出力タイミングに対応する。
液晶表示器のように持続表示を行う表示器である場合、各フレームの表示は、上下方向のラインごとに映像信号の当該ラインが入力されるタイミングから開始されて次のフレームの当該ラインが入力されるタイミングまでで規定される長さＴの期間だけ持続する。
図５では、表示画面７ａにおける代表的な位置として上端、中央、下端の位置についてこの様子を図示しており、表示が更新され持続する様子をフレーム１等の帯として表している。
なお、図５において、フレームの出力から当該ラインの表示までは、およそ１ライン分の遅れがあるが、周期Ｔに対して十分に小さく影響が小さいため、示していない。

図５において、符号Ｃはフレーム１について描画開始時刻Ｔ１から表示画面７ａが画面に現れるまでの様子を示している。表示器７の表示画面７ａにおける上端、中央、下端の位置ごとに周期Ｔの期間だけ同じフレームの表示が持続され、これらは上端から下端までほぼ期間Ｔだけかかって表示される。
図５において、符号Ｃはフレーム１に関して描画から表示が進んでいく様子を示している。フレーム１は、描画開始時刻Ｔ１から描画処理が行われ、描画開始待ち時間を経て、時刻Ｔ２から出力が開始される。表示画面７ａ上端におけるフレーム１の表示は、出力開始Ｔ２とほぼ同時に開始される。出力は表示画面上端から下端へ向けて順次行われ、表示画面７ａ下端におけるフレーム１の表示は時刻Ｔ３−Ｂに開始され、直後にフレーム１全体の表示が完成する。この時刻を表示完了時刻Ｔｆとする。
表示器７ａ上でフレーム１の表示が完了した後、時刻Ｔ３において表示器７ａ上端では次のフレーム２の表示に更新される。
フレーム１の完全な表示が行われているのは、フレーム１の表示完了時刻Ｔｆとフレーム２の表示が開始する時刻Ｔ３の間である。そこで、図５においては、ＴｆとＴ３の中央を表示時刻Ｔｓと設定して、出力時間を図示している。

ここまで、液晶等表示器の応答遅れ、すなわち表示を開始したタイミングから実際に表示が変化するまでの時間は無視して述べているが、表示時刻Ｔｓを図５のようにＴｆとＴ３の中央に設定するのではなく、Ｔｆに表示器に応じた応答遅れを加えた時刻を表示時刻Ｔｓに設定することで、応答遅れには対応可能である。

図５のように、ＴｆとＴ３の中央を表示時刻と設定した場合、出力時間＝Ｔ−Ｂ／２となる。また、図５に示すように、描画開始時刻がフレームの表示開始時刻としている場合、描画時間に出力開始待ち時間を加算した時間は、描画時間を周期Ｔ単位に切り上げたものとなる。すなわち、描画時間がｎ（ｎは整数）周期以内に完了したとすると、表示時刻は、下記式（４）で表される。表示時刻予測部３は、この式（４）を用いて表示時刻を予測する。
表示時刻＝描画開始時刻＋（ｎ＋１−Ｂ／２）・Ｔ （４）

なお、ｎ＞１の場合、全てのフレームを更新することができず、更新されないフレームでは、前回と同じグラフィックスが出力され、短針８ａの動作と同期をとることができない。従って、この発明はｎ≦１であるものとする。

また、グラフィックス描画には、上述のフレームバッファを使用するものだけでなく、ラインバッファを用いてリアルタイムに逐次描画し出力する描画方式もある。この場合、描画時間および出力開始待ち時間は、例えば数ライン程度と周期Ｔに対して十分に小さいため、上記式（４）においてｎ＝０とすることにより対応することができる。

表示時刻予測部３が表示時刻を予測すると、針位置予測部４が、この表示時刻における短針８ａの位置を予測する（ステップＳＴ５）。
針位置予測部４は、針駆動制御部２が決定した駆動状態（現在の回転位置ｘ₀、現在の回転速度ｖ₀）を取得する。現在時刻ｔ₀および指定時刻ｔに対して、時刻ｔにおける針位置ｘ_tは、下記式（５）に従って予測することができる。
ｘ_t＝ｘ₀＋（ｔ−ｔ₀）ｖ₀ （５）

上記式（５）は、前記の駆動速度決定部２０との組み合わせでは、描画開始時刻＋Ｔまでの時刻について針位置を正確に予測することができる。しかしながら、これ以降の時刻では誤差を含む近似値となる。
描画を１フレーム以内に行った場合の表示時刻は描画開始時刻＋２Ｔ−Ｂ／２ （式（４）においてｎ＝１の場合）で表され、描画開始時刻＋Ｔを超えた近似値の範囲となる。周期Ｔおよび加速度Ａの値が小さければ、この近似誤差を無視することができる。
一方、この誤差が無視できない場合は、さらに１周期前の駆動状態（回転速度ｖ_-1）を用いて、加速度が一定とみなした下記式（６）に従い近似することもできる。
ｘ_t＝ｘ₀＋Ｔ・ｖ₀＋（ｔ−ｔ₀−Ｔ）（２ｖ₀−ｖ_-1） （６）

この後、描画部５は、ＳＴ８による描画開始要求をステップＳＴ１０１により判定し、描画状態を“描画中”に設定する（ステップＳＴ１０２）。
続いて、描画部５は、描画情報と針位置予測部４が予測した上記針位置を入力し、描画情報に従ってフレームバッファにグラフィックスの描画を行う（ステップＳＴ１０３）。
このとき、描画部５は、描画情報中に短針８ａと一体に動作させるグラフィックス指示部７ｂ（または７ｆ）の描画部品を見つけると、針位置予測部４が予測した上記針位置で表示されるように描画を行う。描画が完了すると、描画部５は、描画状態を“描画済み”に設定する（ステップＳＴ１０４）。

映像信号生成部６は、描画周期Ｔごとにフレームが更新される映像信号を生成して表示器７に出力する。各フレームの出力開始タイミングで描画部５の描画が完了している場合すなわち描画状態が描画済みの場合、映像信号生成部６は、これまで出力していたフレームに代わって、新たに描画されたフレームの出力に切り替える。また、このタイミングでタイミング制御信号を生成してステップＳＴ１からの処理を開始させる。

なお、上述した針駆動制御部２および針位置予測部４の各処理では、１フレーム以内に描画を行った場合に、表示時刻＝描画開始時刻＋２Ｔ−Ｂ／２（式（４）においてｎ＝１の場合）における針位置が近似による推測になってしまう。
そこで、針駆動制御部２が駆動信号を即時出力するのではなく、次の表示周期の開始時に出力するように変更してもよい。この場合に、針駆動制御部２が出力する駆動状態は、現在の回転位置ｘ₀、前回算出されてこれから出力する指示の回転速度ｖ₀、今回算出して次回に出力する指示の回転速度ｖ₁とする。
このようにすると、制御遅れが大きくなるため、針駆動制御の制御応答は悪化するが、描画開始時刻＋２Ｔまでの時刻における針位置を正確に予測可能となる。
この場合、針位置予測部４は、下記式（７）に従って針位置を算出する。
ｘ_t＝ｘ₀＋（ｔ−ｔ₀）ｖ₁ （ｔ₀ ≦ｔ＜ｔ₀＋Ｔ）
ｘ_t＝ｘ₀＋Ｔ・ｖ₀＋（ｔ−ｔ₀−Ｔ）ｖ₁ （ｔ₀＋Ｔ≦ｔ ） （７）

以上のように、この実施の形態１によれば、表示器７の表示画面７ａに表示され、短針８ａと一体に動作して指示値を示すグラフィックス指示部を描画する描画部５を備える。このように構成することで、信頼性の高い機械式のメータの指示機能を確保しつつ、表示画面７ａを有効活用することができる。また、メータを縮小表示させたときであっても、帯状の表示７ｆを付加することにより視認性を確保することもできる。

また、この実施の形態１によれば、グラフィックス指示部を表示する表示時刻を予測する表示時刻予測部３と、表示時刻予測部３が予測した表示時刻における短針８ａの位置を予測する針位置予測部４とを備え、描画部５が、針位置予測部４が予測した短針８ａの位置にグラフィックス指示部を描画する。このように構成することで、グラフィックス指示部を短針８ａと同期して動作させることができる。

さらに、この実施の形態１によれば、グラフィックス指示部７ｂが短針８ａの先端から延長された針状のグラフィックス指示部である。このようなグラフィックス指示部を短針８ａと同期して表示することで、長針の従来の機械式メータと同様な視認性を確保することができる。

実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２に係るメータシステムの構成を示すブロック図である。図７は、バックライトの制御信号の例を示すタイミングチャートである。図６において、図１と同一符号を付した構成は同一またはこれに相当する構成要素であるので説明を省略する。図６に示すメータシステムは、上記実施の形態１と同様に、車両の状態を指示するメータを動作させるシステムであり、メータは、短針８ａとこの背面に表示画面７ａが配置された表示器１４から構成される。
実施の形態２のメータシステムは、図６に示すように、車両状況を把握するためのセンサ１０１、この車両状況に応じて表示器の表示を制御する表示制御装置２０１およびこの表示制御装置２０１からの指示を受けて情報を提示する情報提示装置３０１から構成されている。ここで情報提示装置３０１は、表示画面７ａとバックライト１３とを有する表示器１４を備える。また情報提示装置３０１は、短針８ａと短針８ａを駆動する駆動部とからなる短針駆動部８を備える。

実施の形態２は、実施の形態１に比し、センサ１０１から車両状況を把握し、車両状況に応じてバックライト１３の間欠点灯制御を行うものである。実施の形態２においてバックライト１３の間欠点灯制御には大きく分けて２つの意味がある。
１つ目は、バックライト１３を表示時刻を含む所定期間のみ表示することにより、運転者が短針８ａとグラフィックス指示部とのずれを視認しにくくなり違和感を抑制することである。即ち、実施の形態１で詳述したように、表示時刻においてはグラフィックス指示部と短針８ａとが同期した表示が完了しているが、この表示は次のフレームの表示が開始するまで持続するため、グラフィックス指示部は短針８ａより遅れて見えてしまう。
従って、両者が同期した表示のみをバックライト１３で点灯して運転者に見せることにより、両者のずれを運転者に気付かせないことができる。
２つ目は、バックライト１３の点灯期間の比率を変化させることにより表示画面７ａの明るさを変えることができる。従ってセンサ１０１により、表示画面７ａに外光が入って見えにくいときはバックライト１３の点灯期間の比率を大きくして画面を明るくし、視認性を向上させることができる。また逆に夜間走行時はバックライト１３の点灯期間の比率を小さくして表示画面７ａの画面の明るさ（輝度）を落として運転者が幻影されないようにすることもできるし、曇天のような状況ではバックライト１３の点灯期間の比率を若干小さくして運転者の視認性を上げることもできる。なお、バックライト１３の点灯期間の比率は段階的に変化させてもよいし、車両状況に応じて連続的に変化させてもよい。

表示器１４は、表示画面７ａの背面側からバックライト１３で照明することにより表示を行う液晶表示器である。バックライト制御部１２は、バックライト１３の点灯を制御する制御部であり、表示時刻予測部３が予測した表示時刻に点灯タイミングを合わせて表示器１４のバックライト１３の間欠点灯を行う。すなわち、表示時刻予測部３が予測した表示時刻を入力して、図７（ａ）に示すように、表示時刻を中心とした所定の時間幅の点灯パルス信号を生成し、バックライト制御信号としてバックライト１３に出力する。バックライト１３は、バックライト制御信号のパルス幅で点灯する。

液晶表示器においては、各フレームの表示が１フレーム持続するため、動きのあるグラフィックスはぶれたように見えることがある。特に、この発明では、連続的に駆動する短針８ａと１フレームの間は動かないグラフィックスとの間で不一致が発生して運転者にぶれが気づかれる可能性がある。

そこで、実施の形態２では、表示時刻予測部３が予測した表示時刻の周辺でバックライト１３が点灯するよう間欠点灯させる。このようにすることで、グラフィックス指示部と短針８ａとの位置がずれる期間でバックライト１３が消灯し、両者が一致する時刻周辺でバックライト１３が点灯する。従って、上述したグラフィックスのぶれが軽減され、グラフィックス指示部と短針８ａの針位置とが一致したときに表示画面７ａを表示することができる。

なお、ＶＲＡＭから１フレーム分のグラフィックスが出力されて表示時刻で表示が完了することから、図７（ｂ）に示すように、バックライト制御部１２が、バックライト制御信号（点灯パルス信号）の立ち上がりタイミングを表示時刻に合わせてバックライト１３に出力してもよい。このようにすることで、ＶＲＡＭから出力途中のグラフィックスが表示されず、グラフィックス指示部の視認性を確保することができる。

以上のように、この実施の形態２によれば、表示画面７ａが液晶表示器であり、表示時刻予測部３が予測した表示時刻に点灯タイミングを合わせて液晶表示器のバックライト１３の間欠点灯を行うバックライト制御部１２を備える。このように構成することで、グラフィックス指示部のぶれを軽減し、グラフィックス指示部と短針８ａの針位置との一致度合いを向上させることができる。
なお図７（ａ）ではバックライト点灯幅を大きくしたときに、表示途中にバックライト１３が点灯されるようにも見えるが、実際には表示はほとんど終わっており、運転者が気付くことはない。

実施の形態２において図６ではセンサ１０１からの情報は、実施の形態１と同様に切替判定部９に入力されるとともに、その一方で輝度判定部１１に与えられる。輝度判定部は切替判定部９と同様に車両状況を判定する。ここで、輝度判定部１１は特に輝度に関する周辺環境を判定する。この判定結果はバックライト制御部１２に与えられバックライトの間欠点灯制御に用いられる。
また図７においてバックライト制御信号は、左側に比して右側に行くほどバックライトの点灯期間を長くして、バックライトの点灯期間の比率を大きくしている。
バックライトの点灯比率をどのように設定するのかについては、上述した輝度判定部１１により判定され、車両状況に応じて適切な輝度となるよう間欠点灯制御がなされる。
なお表示画面７ａの輝度調節を必要としない場合は、輝度判定部１１は不要である。

なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係るメータ制御装置は、メータの機械的な指示機能と視認性を確保しつつ、表示画面を有効活用することができるので、統合インパネのメータに好適である。

１ 外部信号受信部、２ 針駆動制御部、３ 表示時刻予測部、４ 針位置予測部、５ 描画部、６ 映像信号生成部、７，１４ 表示器、７ａ 表示画面、８ 短針駆動部、８ａ 短針、８ｂ モータ、９ 切替判定部、１０ 描画情報格納部、１１ 輝度判定部、１２ バックライト制御部、１３ バックライト、２０ 駆動速度決定部、２１ 駆動信号生成部、２２，２２Ａ 位置検出部、２３ 回転速度検出部、１００，１０１ センサ、２００，２０１ 表示制御装置、３００，３０１ 情報提示装置。

Claims (7)

1. 機械的に駆動する指針を有するメータの背面に表示画面が配置された表示器の表示を制御する表示制御装置であって、
   前記表示器の表示画面に表示され、前記指針と同期して前記メータの指示値を示すグラフィックス指示部を描画する描画部と、
   センサからの出力に基づいて車両状況を判定し前記表示画面の描画態様を判定する切替判定部と、
   前記グラフィックス指示部を表示する表示時刻を予測する表示時刻予測部と、
   前記表示時刻予測部が予測した前記表示時刻における前記指針の位置を予測する針位置予測部とを備え、
   前記描画部は、前記切替判定部で判定した前記描画態様に応じて前記表示画面に表示されるグラフィックス指示部の表示態様を変更し、前記針位置予測部が予測した前記指針の位置に同期して前記グラフィックス指示部を描画することを特徴とする表示制御装置。
2. 前記表示器はバックライトの光を受けて表示可能なものであって、
   前記表示時刻にバックライトが点灯するよう前記表示器のバックライトの間欠点灯を行うバックライト制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の表示制御装置。
3. 前記センサからの出力に基づいて車両状況を判定し前記表示画面の輝度を判定する輝度判定部をさらに備え、
   前記バックライト制御部は、前記輝度判定部で判定した輝度になるよう前記バックライトの制御周期に対する点灯期間の比率を調整するとともに前記点灯期間が垂直ブランキング期間内に収まるよう間欠点灯を行うことを特徴とする請求項２記載の表示制御装置。
4. 前記グラフィックス指示部は、前記指針の回転軌跡を帯状に表示するグラフィックスであることを特徴とする請求項１記載の表示制御装置。
5. 前記グラフィックス指示部は、前記指針の先端から延長された針状のグラフィックスであることを特徴とする請求項１記載の表示制御装置。
6. 機械的に駆動する指針を有するメータと、
   このメータを駆動する針駆動制御部と、
   前記メータの背面に表示画面が配置された表示器と、
   この表示器の表示画面を制御する表示制御装置とを備えたメータシステムであって、
   前記表示制御装置は、
   前記表示器の表示画面に表示され、前記指針と同期して前記メータの指示値を示すグラフィックス指示部を描画する描画部と、
   センサからの出力に基づいて車両状況を判定し前記表示画面の描画態様を判定する切替判定部と、
   前記グラフィックス指示部を表示する表示時刻を予測する表示時刻予測部と、
   前記表示時刻予測部が予測した前記表示時刻における前記指針の位置を予測する針位置予測部とを備え、
   前記描画部は、前記切替判定部で判定した前記描画態様に応じて前記表示画面に表示される前記グラフィックス指示部の表示態様を変更し、前記針位置予測部が予測した前記指針の位置に同期して前記グラフィックス指示部を描画することを特徴とするメータシステム。
7. 機械的に駆動する指針を有するメータの背面に表示画面が配置された表示器の表示を制御する表示制御方法であって、
   描画部が、前記表示器の表示画面に表示され、前記指針と同期して前記メータの指示値を示すグラフィックス指示部を描画し、
   切替判定部が、センサからの出力に基づいて車両状況を判定し前記表示画面の描画態様を判定し、
   表示時刻予測部が、前記グラフィックス指示部を表示する表示時刻を予測し、
   針位置予測部が、前記表示時刻予測部が予測した前記表示時刻における前記指針の位置を予測し、
   前記描画部が、前記切替判定部が判定した前記描画態様に応じて前記表示画面に表示される前記グラフィックス指示部の表示態様を変更し、前記針位置予測部が予測した前記指針の位置に同期して前記グラフィックス指示部を描画することを特徴とする表示制御方法。

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