JP6225379B2

JP6225379B2 - 車両情報投影システム

Info

Publication number: JP6225379B2
Application number: JP2013264737A
Authority: JP
Inventors: 剛士江尻
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2033-12-23
Also published as: JP2015120395A

Description

本発明は、車両の透過投影面に画像を投影し、車両の外界の実景とともにユーザに画像を視認させる車両情報投影システムに関する。

従来の車両情報投影システムとして、特許文献１に開示されているようなヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ−ＵｐＤｉｓｐｌａｙ）装置が知られている。このようなＨＵＤ装置は、車両のフロントガラス（透過投影面）に情報画像を投影することで、乗員（ドライバ）に車両の外界の実景とともに所定の情報を示す虚像を視認させるものであり、車両の案内経路を表す経路案内画像の形状や大きさや表示位置を調整し、実景である車線に対応付けて表示することで、乗員は実景を視認しながら少ない視線移動だけで経路を確認することができるものである。

特開２０１１−１２１４０１号公報

しかしながら、特許文献１記載の車両情報投影システムは、車両の案内経路を表す経路案内画像の形状や大きさや表示位置を調整し、実景である車線に対応づけて表示するものであるが、分岐を指示する経路案内画像を車線に対してある程度の高さをもって表示した場合、分岐路の位置と経路案内画像との位置がずれてしまう（具体的には、実景の分岐路に対して経路案内画像が上方にずれて視認されてしまう）という問題があった。

このような問題に鑑みて、実景の分岐路の位置と画像が指し示す位置とを対応付ける方法として、車線の表面に矢印などの経路案内画像を貼り付けたように表示する方法が考えられる。このように車線に貼り付いたような経路案内画像を視認することで、実景と経路案内画像とが違和感なく視認され、分岐点までの距離や分岐点の位置とを経路案内画像を視認することで把握しやすくすることができる。

しかしながら、このように車線に貼り付けたように表示した場合、特に遠方の特定位置を指示する際、経路案内画像が認識しづらいという問題があった。

本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、画像が指示する実景の位置を認識しやすくすることができる車両情報投影システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る車両情報投影システムは、自車両の位置を特定して自車両の位置に基づく経路案内情報を生成する経路案内装置と、前記経路案内装置からの前記経路案内情報に基づく画像を透過反射面に投影する投影装置と、前記投影装置の表示制御を行う表示制御部を有し、ユーザに自車両の外界の実景とともに前記経路案内情報に基づく画像を示す像を視認させる車両情報投影システムにおいて、前記表示制御部は、実景における指示対象を指示するように視認される指示画像と、前記指示画像の直上側に視認される前記指示画像と類似した形状の案内画像と、を表示させ、自車両が前記指示対象に所定の閾値より近づいた場合、前記指示画像を強調表示させつつ、かつ前記案内画像の視認性を低下させる。

本発明によれば、画像が指示する実景の位置を認識しやすくすることができる車両情報投影システムを提供することができる。

本発明の実施形態における車両情報投影システムの構成を説明する図である。上記実施形態における車両の乗員が視認する景色を説明する図である。上記実施形態における位置特定画像及び案内画像の推移を説明する図である。上記実施形態における位置特定画像及び案内画像の動画表現を説明する図である。

図１に本発明の実施の形態に係る車両情報投影システム１のシステム構成を示す。
本実施形態に係る車両情報投影システム１は、虚像Ｍを表す表示光Ｌを自車両２のフロントガラス２ａに投影し、虚像Ｍを自車両２の乗員（ユーザ）３に視認させるヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置）１００と、自車両２の周辺の車外状況などを取得する車外情報取得部２００と、車外情報取得部２００から入力される情報に基づき、乗員３の視点を検出する視点検出部３００と、ＨＵＤ装置１００の表示を制御する表示コントローラ４００と、から構成される。

ＨＵＤ装置（投影装置）１００は、本発明の特徴である指示画像６０２と案内画像６０３を含む情報画像を表示面に表示する表示器１０と、この情報画像を示す画像光Ｋを反射する平面ミラー２０と、この平面ミラー２０が反射した画像光Ｋを拡大及び変形して表示光Ｌとしてフロントガラス（透過投影面）２ａ側へ反射する自由曲面ミラー３０と、を備える。

表示器１０は、後述する表示コントローラ４００による制御の下、案内画像６０３や指示画像６０２等を表示面に表示するものであり、例えば、液晶パネルなどの表示素子（図示しない）と、この表示素子を照明する光源（図示しない）とから構成される透過型液晶ディスプレイなどである。なお、表示器１０は、透過型液晶ディスプレイではなく、自発光型の有機ＥＬディスプレイや、反射型のＤＭＤ（登録商標；ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）、反射型及び透過型のＬＣＯＳ（登録商標：ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＯｎＳｉｌｉｃｏｎ）等の公知の表示素子で構成されてもよい。後述する表示コントローラ４００は、自車両２の実景における指示対象６００（分岐点など）に位置合わせして情報画像を乗員３に視認させるように、表示器１０の表示面に表示する情報画像の表示位置を調整する。これにより、乗員３は、自車両２の実景における指示対象６００に位置合わせされた虚像Ｍを視認することができる。

平面ミラー２０は、表示器１０が出射した画像光Ｋを、自由曲面ミラー３０に向けて反射させるものである。

自由曲面ミラー３０は、例えば合成樹脂材料からなる凹状の基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、平面ミラー２０で反射した表示画像（画像光Ｋ）を拡大すると共に、表示画像（画像光Ｋ）を変形して表示光Ｌとしてフロントガラス２ａの方向に出射する。

以上が、本実施形態におけるＨＵＤ装置１００の構成であり、ＨＵＤ装置１００から出射された表示光Ｌが自車両２のフロントガラス２ａに投影されることにより、ステアリング２ｂの上側のフロントガラス２ａの所定の表示可能領域Ｅで虚像Ｍを視認させるものである。このフロントガラス２ａの表示可能領域Ｅは、表示器１０の表示領域に対応しており、表示器１０の表示領域内で情報画像を移動させることで、フロントガラス２ａの表示可能領域Ｅ内で情報画像に対応する虚像Ｍが移動して視認されることになる。

乗員３がフロントガラス２ａの奥側（自車両２の進行方向側）に視認する虚像Ｍは、図２に示すように、実景の指示対象６００を指示するように自車両２が走行する車線６０１上に指示画像６０２と、さらに指示画像６０２の直上方向に離間距離Ｄだけ離間して表示される案内画像６０３と、を有する。

指示画像６０２は、案内画像６０３の直下の車線６０１に貼り付いているように重畳表示さるものであり、実景の車線６０１に沿った画像を所定の俯角を有して俯瞰視した俯瞰画像であり、実景における指示対象６００を指示する。指示画像６０２の形状は、具体的には、乗員３が視認する後述する案内画像６０３の画像を車線６０１に貼り付けた際に視認されるような形状であり、かつ指示する方向を乗員３に認識させることが可能な形状に設定される。また、指示画像６０２は、後述する案内画像６０３と同様の色相であり、かつ案内画像６０３よりも明度が低く設定される、または、後述する案内画像６０３よりも輝度が低く設定される。ちなみに、指示画像６０２は、後述する表示コントローラ４００の制御の下、その色相や明度、および輝度などを自車両２と指示対象６００との距離に基づいて変化させるが、この制御については、後で詳述する。

案内画像６０３は、指示画像６０２の直上に離間距離Ｄを有して表示される画像であり、図２に示すような三角形状や矢印形状など指示する方向を乗員３に認識させることが可能な形状で表示される。離間距離Ｄは、普通車両の高さよりも高くなるよう（具体的に例えば、車線６０１から２．５ｍの高さ）に設定されており、自車両２の前方に他車両が存在していた場合においても案内画像６０３は継続して視認される。

指示画像６０２及び案内画像６０３は、透視図法を用いて生成される画像であり、自車両２と指示対象６００との距離が短くなるに従って画像サイズを拡大させ、道路上にあたかも指示画像６０２及び案内画像６０３が存在しているかのように画像を変化させる。
また、指示画像６０２は、自車両２と指示対象６００との距離が短くなった場合、輝度を他の画像に比べて高くする、または点滅表示をすることによる強調表示を行う。
また、案内画像６０３は、自車両２と指示対象６００との距離が所定の距離より短くなった場合、視認性を低下させる（非表示も含む）。斯かる構成により、指示画像６０２及び案内画像６０３が拡大される様子を乗員３が視認することで、自車両２と指示対象６００との間の距離を直感的に認識することができ、さらに、指示画像６０２を強調表示することで、確実に経路誘導をすることができ、また、案内画像６０３の視認性を低下させることで、指示対象６００の位置に対応していない案内画像６０３に対する乗員３の注意度を低下させ、延いては指示対象６００の位置に対応した指示画像６０２に対して乗員３の注意度を上昇させることができる。なお、自車両２と指示対象６００とが十分近づいた場合、本願発明の課題にもあった車線６０１に貼り付いたように表示される指示画像６０２は十分視認しやすい形状となって表示される。

再び図１を参照して車両情報投影システム１の構成を説明する。
車外情報取得部２００は、自車両２の前方を撮像し、自車両２の前方の状況を推定する前方情報取得部２０１と、自車両２の経路案内を行うナビゲーションシステム２０２と、ＧＰＳコントローラ２０３と、を備え、それぞれが取得した情報を後述する表示コントローラ４００に出力するものである。

前方情報取得部２０１は、自車両２の前方の情報を取得するものであり、本実施形態では、自車両２前方側を撮像するステレオカメラ２０１ａと、このステレオカメラ２０１ａで取得された撮像データを解析する撮像画像解析部（図示しない）と、を有する。

ステレオカメラ２０１ａは、自車両２が走行する道路を含む前方領域を撮像するものであり、撮像画像解析部がステレオカメラ２０１ａで取得された撮像データをパターンマッチング法により画像解析することで、道路形状に関する情報（車線，白線，停止線，横断歩道，道路の幅員，車線数，交差点，カーブ，分岐路等）や道路上の物体（前方車両や障害物）の有無を解析することができ、さらに三角測量の原理に基づく画像解析により特定対象（白線，停止線，交差点，カーブ，分岐路，前方車両，障害物等）と自車両２との間の距離を算出することができる。

すなわち、本実施形態において、前方情報取得部２０１は、ステレオカメラ２０１ａで撮像した撮像データから解析した、道路形状に関する情報、道路上の物体に関する情報、及び撮像された特定対象と自車両２との距離に関する情報などを表示コントローラ４００に出力する。

ナビゲーションシステム（車線情報取得手段）２０２は、乗員３が設定した目的地まで誘導するものであり、このナビゲーションシステム２０２からの信号に基づき、表示コントローラ４００は、指示画像６０２及び案内画像６０３を生成する。
また、ナビゲーションシステム２０２は、道路に関する情報（道路の幅員，車線数，交差点，カーブ，分岐路等）を含む地図データを記憶する記憶部を有し、ＧＰＳコントローラ２０３からの位置情報に基づいて、現在位置近傍の地図データを記憶部から読み出し、現在位置近傍の道路に関する情報を、表示コントローラ４００に出力することができ、前方情報取得部２０１と協同して自車両２の前方の状況を推定する。

ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）コントローラ２０３は、人工衛星などからＧＰＳ信号を受信し、このＧＰＳ信号をもとにして自車両２の位置の計算を行い、計算された自車両位置をナビゲーションシステム２０２に出力するものである。

視点検出部３００は、乗員３の視点を検出するものであり、赤外線カメラなどで構成される視点カメラ３０１ａが撮像した乗員３の顔の画像から視点の位置を検出し、その結果を表示コントローラ４００に出力する。なお、表示コントローラ４００は、この乗員３の視点位置に関する情報に基づき、指示画像６０２を表示する位置や指示画像６０２の形状を調整することが可能であり、指示画像６０２を、指示対象６００に対応した所定の位置に、適した形状で表示させることができる。

表示コントローラ４００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，グラフィックコントローラなどからなるＥＣＵ（Electrical Control Unit）である。表示コントローラ４００は、ＨＵＤ装置１００に供給する映像データや処理を実行するためのプログラムなどを記憶するＲＯＭ４０１と、車外情報取得部２００から入力される情報に基づき、ＲＯＭ４０１から映像データを読み出して描画データを生成する情報映像生成手段４０２と、を有し、ＨＵＤ装置１００の表示器１０の表示制御を行う。

情報映像生成手段４０２は、車外情報取得部２００から入力される情報に基づき、画像メモリから映像データを読み出し、表示器１０に表示させる情報画像を生成する。

情報画像の生成において、情報映像生成手段４０２は、前方情報取得部２０１及びナビゲーションシステム２０２から入力される道路形状に関する情報から指示画像６０２及び案内画像６０３の表示する位置や形状を決定し、実景の指示対象６００に対応する位置を指示するように車線６０１上に指示画像６０２を重畳させ、さらに指示画像６０２の直上に案内画像６０３が浮遊しているように画像データを生成する。情報映像生成手段４０２は、視点検出部３００から検出された乗員３の視点位置（視点高さ）と予め記憶された自車両２の高さから、車線６０１から視点までの高さを推定し、この車線６０１から視点までの高さと、指示画像６０２（指示画像６０２が指示する指示対象６００）までの距離から、乗員３の視点から指示画像６０２を見下ろす俯角を決定し、これに基づき、指示画像６０２の形状を変化させる。なお、乗員３姿勢や乗員３の体格の違いによる視点の高さ変化量は、自車両２の高さに比べると非常に小さいため、指示画像６０２の俯角を、自車両２の高さのみで決定してもよい。また、この俯角の調整は、図示しない入力インターフェースで適宜調整してもよい。次に図３を用いて、自車両２と指示対象６００との距離に基づく、指示画像６０２及び案内画像６０３の推移を説明する。

情報映像生成手段４０２は、前方情報取得部２０１または／およびナビゲーションシステム２０２から自車両２と指示対象６００との間の距離を入力し、自車両２と指示対象６００との間の距離が第一閾値未満になった場合、指示画像６０２及び案内画像６０３の表示を開始（図３（ａ）参照）し、自車両２と指示対象６００との間の距離が短くなるに従って指示画像６０２及び案内画像６０３の画像サイズに拡大させ、指示画像６０２の俯角が変化したように指示画像６０２の形状を変化させる。そして、情報映像生成手段４０２は、自車両２と指示対象６００との距離が第一閾値より短い第二閾値未満になった場合、図３（ｂ）に示すように、指示画像６０２を、自車両２と指示対象６００との距離短くなるに従い輝度を他の画像に比べて高くする、または／および点滅表示をすることによる強調表示を行う。さらに、情報映像生成手段４０２は、自車両２と指示対象６００との距離が第二閾値より短い第三閾値未満になった場合、図３（ｃ）に示すように、案内画像６０３の視認性を非表示にする。

以上に説明したとおり、本実施形態における車両情報投影システム１によれば、実景の車線６０１に実景における指示対象６００を指示する指示画像６０２を重畳表示し、この指示画像６０２の直上に指示画像６０２と類似した形状の案内画像６０３を表示することができるので、実景に重畳して表示される指示画像６０２を視認させることにより、乗員３に対して指示対象６００の位置を正確に把握させることができる。さらに、指示対象６００から離れた位置において、案内画像６０３が車線６０１から浮遊して表示されるので、この案内画像６０３を乗員３に確実に認識させることができ、その案内画像６０３の認識を契機に、この案内画像６０３の直下に表示される指示画像６０２を認識させることができ、上述したように指示画像６０２を視認させることで指示対象６００の位置を正確に把握させることができる。

また、指示画像６０２は、実景の車線６０１に沿った画像を所定の俯角を有して俯瞰視した俯瞰画像であり、自車両２と指示対象６００との距離が近づくにつれ、俯瞰画像の俯角が大きくなるように指示画像６０２を表示させることができるので、指示画像６０２の俯角の変化により、自車両２と指示対象６００との接近状態を乗員３に認識させることができる。また、遠方の指示対象６００に対して俯角画像である指示画像６０２を表示した場合、指示画像６０２は俯角が小さいため、乗員３にとって認識しづらい形状となるが、上述したように指示画像６０２に対応して案内画像６０３が表示されているため、遠方からでも指示対象６００を認識することができ、この案内画像６０３の認識を契機に、この案内画像６０３の直下に表示される指示画像６０２を認識させることができ、この指示画像６０２により実景における指示対象６００の位置を正確に把握させることができる。

また、指示画像６０２は、自車両２と指示対象６００との距離が近づくに従い、強調表示されるものであり、案内画像６０３が表示され続けた（他の画像が表示されている）場合でも、即座に実景に則した案内画像６０３を認識させることができ、安全に確実に自車両２を案内経路へ誘導することができる。

さらに、案内画像６０３は、自車両２と指示対象６００と間の距離が所定の距離より短くなった場合、視認性を低下させる（非表示も含む）ことにより、実景に則した指示画像６０２を相対的に強調させることができ、指示画像６０２により安全に確実に自車両２を案内経路へ誘導することができる。

なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。以下に変形例の一例を示す。

上記実施形態においては、指示画像６０２と案内画像６０３とは同様の色相としたが、これに限られず、指示画像６０２と案内画像６０３とは、表示態様が同様であればよい。具体的に例えば、指示画像６０２及び案内画像６０３を同様の金属調の質感としたり、同様のグラデーションや同様のパターンで塗ったりしてもよい。

また、指示画像６０２及び案内画像６０３は、それぞれ連動または同期する動画であってもよい。具体的に例えば、指示画像６０２及び案内画像６０３は、図４（ａ）に示すような縞部６０２ａ、６０３ａをそれぞれ有し、これらの縞部６０２ａ、６０３ａが連動または同期して指示画像６０２及び案内画像６０３内で一定方向に動くようにしてもよい。また、指示画像６０２及び案内画像６０３は、図４（ｂ）に示すように、連動または同期して移動するものであってもよい。このように指示画像６０２及び案内画像６０３を、動画像として同期または連動して動かせることによって、指示画像６０２と案内画像６０３との関係性をより強く乗員３に印象づけることができる。

また、上記実施形態においては、自車両２と指示対象６００との間の距離が近づくにつれ、指示画像６０２の俯角が徐々に大きくなるように記載したが、表示コントローラ４００は、案内画像６０３を、自車両２と指示対象６００との間の距離が近づくにつれ、仰角が徐々に大きくなるように表現してもよい。これにより案内画像６０３が実空間に実際に浮遊しているかのように拡張現実的な印象を与えることができ、より直感的に自車両２と指示対象６００との距離を乗員３に認識させることができる。

上記実施形態において、自車両２と外界の指示対象６００との位置関係を推定する手段としては、前方情報取得部２０１やナビゲーションシステム２０２に限定されるものではなく、ミリ波レーダーやソナーまたは道路交通情報通信システムなどの外部通信装置と自車両２との間で通信を行うことによって、自車両２と外界の指示対象６００との位置関係を推定してもよい。

１車両情報投影システム
２自車両
３乗員（ユーザ）
１００ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置、投影装置）
２００車外情報取得部
２０１前方情報取得部
２０１ａステレオカメラ
２０２ナビゲーションシステム（経路案内装置）
２０３ＧＰＳコントローラ
４００表示コントローラ（表示制御部）
６００指示対象
６０１車線
６０２指示画像
６０３案内画像
Ｄ離間距離
Ｅ表示可能領域
Ｋ画像光

Claims

自車両の位置を特定して自車両の位置に基づく経路案内情報を生成する経路案内装置と、前記経路案内装置からの前記経路案内情報に基づく画像を透過反射面に投影する投影装置と、前記投影装置の表示制御を行う表示制御部を有し、ユーザに自車両の外界の実景とともに前記経路案内情報に基づく画像を示す像を視認させる車両情報投影システムにおいて、
前記表示制御部は、実景における指示対象を指示するように視認される指示画像と、前記指示画像の直上側に視認される前記指示画像と類似した形状の案内画像と、を表示させ、自車両が前記指示対象に所定の閾値より近づいた場合、前記指示画像を強調表示させつつ、かつ前記案内画像の視認性を低下させる
ことを特徴とする車両情報投影システム。
前記指示画像は、実景の車線に沿った画像を所定の俯角を有して俯瞰視した俯瞰画像を含み、
前記表示制御部は、自車両が前記指示対象に近づいた場合、前記俯角が大きくなるように前記指示画像を変化させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両情報投影システム。
前記指示画像は、前記案内画像と同じ表示態様を有する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両情報投影システム。
前記指示画像及び前記案内画像は、それぞれ連動または同期する動画像を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両情報投影システム。