JP7034718B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用表示装置に関する。
先行車両に対して、車間距離を確保することを、自車両の運転者に促すため、各種画像を路面に表示する車載表示装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この車載表示装置は、車間距離を検出し、検出した車間距離に基づいて路面上の表示画像を変更する。例えば、この車載表示装置は、文字や色彩、位置、パターン等を変更する。
また、この車載表示装置は、車両走行環境が雨天、市街地、山道のいずれかを示す場合は、路面上の表示画像の位置を、自車両に近接する側に変更する。このため、路面上の表示画像は、自車両と先行車両との間の車間距離や、走行環境によって、自車両と先行車両の間を前後する。
特開2010-211404号公報
路面上の表示画像を、自車両と先行車両との間で前後させることは、路面の照射位置を動かすことによって行われる。このため、レンズ結像面と路面とが一致しないことによって、路面上の表示画像がぼけてしまうおそれがある。
仮に、路面上の表示画像がぼけてしまった場合、先行車両との安全な車間距離を路面上に表示してもその距離を正確に、ドライバーに把握させることができないことが懸念される。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、車間距離に応じた画像を路面に鮮明に表示することが可能な車両用表示装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様は、路面描画部を含む前照灯部と、制御部と、前方車外検出部とを有する車両用表示装置であって、前記路面描画部は、光源と、前記光源から出射された光を、自車両と先行車両との間の車間距離に応じた画像によって変調して、前記車間距離に応じた画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部で生成された前記車間距離に応じた前記画像を表す情報を有する光を集光する集光光学系と、前記集光光学系で集光された光を反射して路面に投影する反射部と、を備え、前記前方車外検出部は、前記自車両と、前記先行車両との間の車間距離を導出する車間距離センサと、前記自車両の速度を導出する車速センサと、自車両が走行する路面状態を検出する路面状態検出センサとを備え、前記制御部は、情報処理部と、メモリと、駆動部とを有しており、前記情報処理部は、前記車間距離センサからの情報と、前記車速センサからの情報に加えて、前記路面状態検出センサからの情報に基づいて、先行車両と前記自車両との相対速度に応じた安全車間距離を求め、求めた安全車間距離を示す情報と、車間距離を示す情報とを出力する安全車間距離導出部と、前記安全車間距離導出部が出力した安全車間距離を示す情報と、車間距離を示す情報とを取得して、車間距離が安全車間距離よりも長いか否かを判定し、車間距離が安全車間距離よりも長いと判定した場合に安全車間距離であることを表す表示画像を示す情報と、描画距離を示す情報とを前記駆動部へ出力する表示画像取得部とを備え、前記駆動部は、前記表示画像取得部が出力した情報に基づいて前記画像生成部を駆動し、前記反射部は、投影方向後方側から投影方向前方側に向かうに従い徐々に曲率が大きくなる反射面を有し、前記路面状態検出センサは、少なくとも前記自車両の外部の気温情報、湿度情報、画像情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記自車両が走行する路面状態を示す情報を、前記情報処理部へ出力する、車両用表示装置である。
本発明の一態様は、車両用表示装置において、前記路面状態検出センサに前記自車両のワイパ装置が接続され、前記路面状態検出センサは、さらに当該ワイパ装置の動作状況の情報に基づいて、前記自車両が走行する路面状態を示す情報を、前記情報処理部へ出力する、構成が用いられてもよい。
本発明の一態様は、車両用表示装置において、互いに距離が異なる路面上の領域に向けて反射する複数の前記反射部と、複数の前記反射部のうちの一つを前記集光光学系から照射された光の受光位置に切替えて配置する切替部とを備え、前記制御部は、複数の前記反射部のうち、前記集光光学系から照射された光の受光位置に切替えて配置する反射部を選択する、構成が用いられてもよい。
本発明の一態様は、車両用表示装置において、前記制御部は、前記画像生成部による前記車間距離に応じた画像の生成の許可又は禁止を行う設定部を備え、前記画像生成部は、前記設定部が前記車間距離を表す前記画像の生成を許可した場合に、前記車間距離を表す画像を生成する、構成が用いられてもよい。
本発明の一態様は、車両用表示装置において、前記光源がレーザーである場合、前記制御部は、前記自車両と、前記先行車両とが衝突するか否かを予測する機能を有し、衝突すると予測した場合直前に、前記光源を消灯させる、構成が用いられてもよい。
本発明の一態様は、車両用表示装置において、前記自車両の運転者が発話する音声に基づいて音声認識処理を行う音声認識装置をさらに備え、前記音声認識装置は、操作指令を前記制御部に出力し、前記制御部は、前記音声認識装置の出力に基づいて、前記路面描画部に表示画像を路面に描画するか否かを制御する、構成が用いられてもよい。
本発明によれば、車間距離に応じた画像を路面に鮮明に表示することが可能な車両用表示装置を提供することができる。
第1の実施形態に係る自動車1の概略的な構成を示す図である。 第1の実施形態に係る照明装置が適用された自動車1の前側部分を示す図である。 第1の実施形態に係る自動車1に備えられた照明システム50の概略的な機能構成を示す機能ブロック図である。 第1の実施形態に係る車両用表示装置100が記憶する相対速度と安全車間距離とを関連付けた情報の一例を示す図である。 安全車間距離の導出の一例を示す図である。 第1の実施形態に係る車両用表示装置100の概略図である。 第1の実施形態の投影モジュール11を示す模式図である。 第1の実施形態に係る車両用表示装置100の路面描画の一例を示す図である。 第1の実施形態に係る車両用表示装置100が路面に表示する表示画像の一例を示す図である。 第1の実施形態に係る自動車1に備えられた車両用表示装置100の路面描画処理の手順の一例を示すフローチャートである。 第1の実施形態に採用可能な変形例の投影モジュール11Aを示す図である。 第1の実施形態に採用可能な変形例の投影モジュール11Bを示す図である。 第2の実施形態に係る車両用表示装置100aの概略図である。 第2の実施形態の投影モジュール11Bを示す模式図である。 第2の実施形態の反射装置44Aの斜視図である。 第2の実施形態に係る自動車1aに備えられた車両用表示装置100aの路面描画処理の手順の一例を示すフローチャートである。 第2の実施形態に採用可能な変形例の投影モジュール11Cを示す図である。 第2の実施形態に採用可能な変形例の投影モジュール11Dを示す図である。
次に、本実施形態に係る車両用表示装置を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
また、本願でいう「XXに基づく」とは、「少なくともXXに基づく」ことを意味し、XXに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「XXに基づく」とは、XXを直接に用いる場合に限定されず、XXに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「XX」は、任意の要素(例えば、任意の情報)である。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
[第1の実施形態]
第1の実施形態に係る車両用表示装置は、乗り物に搭載される。本実施形態では、乗り物の一例として自動車を示すが、乗り物としては、自動二輪車、自転車、超小型モビリティ、パーソナルモビリティーなどもある。
[自動車の概略的な構成]
図1は、第1の実施形態に係る自動車1の概略的な構成を示す図である。
自動車1は、左側の前照灯(本実施形態では、左側前照灯部10Lという。)と、右側の前照灯(本実施形態では、右側前照灯部10Rという。)と、左側の尾灯(本実施形態では、左側尾灯部4Lという。)と、右側の尾灯(本実施形態では、右側尾灯部4Rという。)と、左側のサイドミラー(本実施形態では、左側サイドミラー3Lという。)と、右側のサイドミラー(本実施形態では、右側サイドミラー3Rという。)と、フロントウィンドウFWと、リアウィンドウRWとを備える。
左側前照灯部10Lは自動車1の前方の左側に配置されており、右側前照灯部10Rは自動車1の前方の右側に配置されている。左側尾灯部4Lは自動車1の後方の左側に配置されており、右側尾灯部4Rは自動車1の後方の右側に配置されている。また、自動車1は、前方の車外検出部(本実施形態では、前方車外検出部21Fという。)と、制御部13とを備える。
ここで、本実施形態では、自動車1の構成部のうちの一部を示してあるが、例えば、それに加えて、一般の自動車が通常備える他の構成部など、任意の構成部を備えてもよい。
また、前方車外検出部21Fと、制御部13とのうちの一部または全部は、自動車1の外観では見えずに、自動車1の内部に備えられてもよい。
図2は、第1の実施形態に係る照明装置が適用された自動車1の前側部分を示す図である。図2に示されるように、左側前照灯部10Lは、左側の前照灯ユニット12Lと左側路面描画部20Lとを備えている。前照灯ユニット12Lは自動車1の前端部の左側端部に配置され、左側路面描画部20Lは前照灯ユニット12Lの右側に配置される。また、右側前照灯部10Rは、右側の前照灯ユニット12Rと右側路面描画部20Rとを備えている。前照灯ユニット12Rは自動車1の前端部の右側端部に配置され、右側路面描画部20Rは前照灯ユニット12Rの左側に配置される。
また、前照灯ユニット12Rと、前照灯ユニット12Lとの上側には、自動車1のエンジンルームを開閉するフード50aの前端部が配置されている。また、左側路面描画部20Lと、右側路面描画部20Rとの下側の部分は、自動車1の前端部を構成するバンパカバー50bによって前側から覆われている。そして、前照灯ユニット12Rと、前照灯ユニット12Lとは、車幅方向において左右対称に構成されている。
前照灯ユニット12Lは、前照灯ユニット12Lの車幅方向外側部分を構成する左側前照灯14Lと、前照灯ユニット12Lの車幅方向内側部分を構成する左側路面描画部20Lとを含む。
前照灯ユニット12Rは、前照灯ユニット12Rの車幅方向外側部分を構成する右側前照灯14Rと、前照灯ユニット12Rの車幅方向内側部分を構成する右側路面描画部20Rとを含む。
以下、左側路面描画部20Lと、右側路面描画部20Rとのうち、任意の路面描画部を、路面描画部20と記載する。
左側前照灯14Lと、右側前照灯14Rとは、図示しない光源を有しており、光源によって、自動車1の前方を照射する。光源は、ロービーム用及びハイビーム用の光源として構成されている。つまり、左側前照灯14Lと、右側前照灯14Rとは、主として自動車1の前方の路面領域(ロービーム配光エリア)を照射するロービームと、ロービームによって照射される領域よりも上側の領域(ハイビーム配光エリア)を照射するハイビームとのいずれかに切替可能に構成されている。なお、左側前照灯14Lと、右側前照灯14Rとの光源として、LED(発光ダイオード)、ハロゲンランプ、ディスチャージランプ、レーザー等が用いられる。
[自動車の照明システムの概略的な機能構成]
図3は、第1の実施形態に係る自動車1に備えられた照明システム50の概略的な機能構成を示す機能ブロック図である。
照明システム50は、前照灯部10と、制御部13と、前方車外検出部21Fと、音声認識装置18とを備える。
ここで、本実施形態では、一般的な「前後」の概念と同様に、自動車1の運転者が通常時に向く方向であって自動車1が通常時に進行する方向を「前(前方)」とし、それとは逆の方向を「後ろ(後方)」とする。
前照灯部10は、いわゆるヘッドランプであり、自動車1の前方に光を照射する。
前照灯部10は、左側路面描画部20Lと、右側路面描画部20Rと、左側前照灯14Lと、右側前照灯14Rとを備える。
左側路面描画部20Lは、主に自動車1の前方の左側に光を照射する。左側路面描画部20Lは、所定の表示画像(本実施形態では、左側表示画像という。)を照射する。ここで、表示画像とは、路面に描画する画像である。左側路面描画部20Lは、左側表示画像を照射することによって、路面に描画する。ここで、左側表示画像自体が時間とともに変化してもよい。
右側路面描画部20Rは、主に自動車1の前方の右側に光を照射する。右側路面描画部20Rは、所定の表示画像(本実施形態では、右側表示画像という。)を照射する。右側路面描画部20Rは、右側表示画像を照射することによって、路面に描画する。ここで、右側表示画像自体が時間とともに変化してもよい。
左側前照灯14Lは、主に自動車1の前方の左側に光を照射する。左側前照灯14Lは、走行ビーム(いわゆるハイビーム)の光を照射する機能と、すれ違いビーム(いわゆるロービーム)の光を照射する機能を有しており、これら2つの機能が切り替えられることが可能である。
右側前照灯14Rは、主に自動車1の前方の右側に光を照射する。右側前照灯14Rは、走行ビーム(いわゆるハイビーム)の光を照射する機能と、すれ違いビーム(いわゆるロービーム)の光を照射する機能を有しており、これら2つの機能が切り替えられることが可能である。
なお、左側前照灯14L、右側前照灯14R、左側路面描画部20Lおよび右側路面描画部20Rとしては、それぞれ、任意の照灯が用いられてもよい。
具体例として、照灯としては、例えば、走行ビームのランプ、すれ違いビームのランプ、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)レーザースキャニングヘッドランプ、DMD(Digital Mirror Device)ヘッドランプ、列と行の制御が可能なマトリクスADBヘッドランプ、あるいは、列のみの制御が可能なADBヘッドランプなどのうちの1以上が用いられてもよい。
ここで、MEMSレーザースキャニングヘッドランプは、例えば、配光を可変に変化させることが可能な車両用のヘッドランプの一例であり、シームレスADBランプの一例である。
前方車外検出部21Fは、前方の車外に関する任意の情報を検出する検出部を備えてもよい。本実施形態では、前方車外検出部21Fの一例として、車間距離センサ15と、車速センサ16と、路面状態検出センサ17とを備える場合について説明を続ける。
車間距離センサ15は、自車両の前方側の所定の検出範囲内に位置する他車両(以下「先行車両」という)を検知し、検知した先行車両との間の距離(以下「車間距離」という)を導出する。車間距離センサ15は、導出した車間距離を示す情報を、制御部13へ出力する。車間距離センサ15は、例えば、LiDAR(Light Detection and Ranging)、レーダー、ソナーなどのうちの1以上を備えてもよい。
車速センサ16は、自動車1の速度を計測し、自動車1の車速を示す情報を制御部13に出力する。
路面状態検出センサ17は、自動車1の外部の気温情報や、湿度情報や、画像情報を取得し、取得した気温情報や、湿度情報や、画像情報に基づいて、自動車1が走行する路面の状態を検出する。具体的には、路面状態検出センサ17は、気温センサ、湿度センサ、カメラ(撮像装置)などを備えてもよい。カメラなどは、例えば、可視光を検出する機能を備えてもよく、あるいは、赤外光を検出する機能を備えてもよく、あるいは、これら両方を備えてもよい。また、路面状態検出センサ17に、ワイパ装置などが接続され、路面状態検出センサ17は、ワイパ装置の動作状況に基づいて、路面の状態を判定してもよい。路面状態検出センサ17は、路面が、乾燥状態、半湿状態、湿潤状態、積雪状態、圧雪状態、凍結状態、シャーベット状態などのいずれかであるかを判定する。路面状態検出センサ17は、路面状態を示す情報を、制御部13へ出力する。
音声認識装置18は、自動車1の運転者が発話する音声(発話音声)を集音して音声認識処理を行う。音声認識装置18は、例えば集音した音声の波形をFFT(高速フーリエ変換)することにより周波数スペクトルを求め、その集音した音声の特徴を抽出し、予め登録された音声データと比較して最も尤度(類似度)が高いデータを選択して、そのデータに対応する操作指令を制御部13に出力する。ここで、操作指令には、表示画像を路面に描画する指令や、表示画像を路面に描画しない指令が含まれる。
制御部13は、路面に描画する画像を生成し、生成した画像を路面に描画させる制御信号を、前照灯部10に出力する。制御部13は、情報処理部51と、設定部52と、メモリ53と、駆動部54とを有している。
設定部52は、音声認識装置18が出力した操作指令を取得し、取得した操作指令にしたがって、表示画像を路面に描画するか否かを判定する。設定部52は、表示画像を路面に描画すると判定した場合には表示画像を路面に描画する命令を情報処理部51へ出力し、表示画像を路面に描画しないと判定した場合には表示画像を路面に描画しない命令を情報処理部51へ出力する。
メモリ53は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ、またはこれらのうち複数が組み合わされたハイブリッド型記憶装置などにより実現される。メモリ53には、情報処理部51により実行されるプログラムや、各種表示画像を描画するための制御情報などが記憶されている。
情報処理部51は、例えば、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサがメモリ53に記憶されたプログラムを実行することにより実現される機能部(以下「ソフトウェア機能部」と称する)である。
なお、情報処理部51の全部または一部は、LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)などのハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
情報処理部51は、設定部52が出力した表示画像を路面に描画する命令を取得した場合に、メモリ53に記憶されている各種表示画像を描画するための制御情報と、車間距離センサ15が出力した車間距離を示す情報と、車速センサ16が出力した自動車1の車速を示す情報と、路面状態検出センサ17が出力した路面状態を示す情報とに基づいて制御信号を生成する。
情報処理部51は、例えば、安全車間距離導出部51aと、表示画像取得部51bとを備える。
安全車間距離導出部51aは、車間距離を示す情報と、自動車1の車速を示す情報とに基づいて、先行車両の速度を導出する。安全車間距離導出部51aは、導出した先行車両の速度から自動車1の速度を減算することによって、先行車両と自車両との相対速度を導出する。
安全車間距離導出部51aは、先行車両と自車両との相対速度の導出結果と、路面状態を示す情報とを用いて、安全車間距離を求める。ここで、安全車間距離とは、ドライバーが走行中に前方の異常に気付いてから、自動車1を安全に停止させるのに必要な距離をいう。安全車間距離導出部51aは、相対速度と安全車間距離とを関連付けた情報を記憶している。
図4は、第1の実施形態に係る車両用表示装置100が記憶する相対速度と安全車間距離とを関連付けた情報の一例を示す図である。
図4に示される例では、相対速度と安全車間距離とを関連付けた二次元形式の情報が示されている。図4に示される例では、自車両の速度が、先行車両よりも遅い、すなわち相対速度が正の場合には、安全車間距離は一定となる。また、自車両の速度が、先行車両よりも高速である、すなわち相対速度が負の場合には、相対速度の絶対値が大きくなるにしたがって、安全車間距離が長くなる。
本実施形態では、相対速度と安全車間距離とを関連付けた情報が、路面状況毎に用意される。具体的には、路面状況が乾燥状態である場合、路面状況が半湿状態、湿潤状態である場合、路面状況が、積雪状態、圧雪状態、凍結状態、シャーベット状態である場合の三種類について、相対速度と安全車間距離とを関連付けた情報が用意される。路面状況が乾燥状態である場合、路面状況が半湿状態、湿潤状態である場合、路面状況が、積雪状態、圧雪状態、凍結状態、シャーベット状態である場合になるにしたがって、安全車間距離が長く設定されている。これは、自動車1にブレーキをかけた場合に、路面状態が悪くなるにしたがって、止まりにくくなるためである。
以下、図4に示される相対速度と安全車間距離とを関連付けた情報が、路面が乾燥状態である場合に対応するものとして、説明を続ける。
図5は、安全車間距離の導出の一例を示す図である。
図5の上段には路面が乾燥状態で、先行車両が時速70km/hで、自車両が時速50km/hの場合、中段には路面が乾燥状態で、先行車両が時速50km/hで、自車両が時速50km/hの場合、下段には路面が乾燥状態で、先行車両が時速30km/hで、自車両が時速50km/hの場合について示される。
上段の場合には、相対速度は、時速20km/hである。この場合、安全車間距離導出部51aは、図4に示される相対速度と安全車間距離とを関連付けた情報において、自車両速度50km/hで、相対速度が時速20km/hとなる安全車間距離を求める。
中段の場合には、相対速度は、時速0km/hである。この場合、安全車間距離導出部51aは、図4に示される相対速度と安全車間距離とを関連付けた情報において、自車両速度50km/hで、相対速度が時速0km/hとなる安全車間距離を求める。
下段の場合には、相対速度は、時速-20km/hである。この場合、安全車間距離導出部51aは、図4に示される相対速度と安全車間距離とを関連付けた情報において、自車両速度50km/hで、相対速度が時速-20km/hとなる安全車間距離を求める。
自車両の前記速度が、導出した先行車両の速度よりも遅い場合、つまり相対速度が正である場合、前述したように、安全車間距離は、同じ値となるため、上段と、中段とに示されるように、自車両から安全車間距離だけ離れた位置に描画されている。
自車両の速度が、導出した先行車両の速度よりも早い場合、つまり相対速度が負である場合、安全車間距離は相対速度が正の時より長くなるので、上段や中段に比べて自車両から遠い位置に描画されている。以下、自車両と描画位置との間の距離を、描画距離という。
安全車間距離導出部51aは、求めた安全車間距離を示す情報と、車間距離を示す情報とを、表示画像取得部51bへ出力する。
表示画像取得部51bは、安全車間距離導出部51aが出力した安全車間距離を示す情報と、車間距離を示す情報とを取得し、取得した安全車間距離を示す情報と、車間距離を示す情報とに基づいて、車間距離が安全車間距離よりも長いか否かを判定する。表示画像取得部51bは、車間距離が安全車間距離よりも長いと判定した場合、メモリ53に記憶されている各種表示画像を描画するための制御情報のうち、安全車間距離であることを表す表示画像を示す情報を取得する。表示画像取得部51bは、取得した安全車間距離であることを表す表示画像を示す情報と、描画距離(ここでは、安全車間距離)を示す情報とを、駆動部54へ出力する。
表示画像取得部51bは、車間距離が安全車間距離以下であると判定した場合、車間距離が、ランプ消灯距離よりも長いか否かを判定する。ここで、ランプ消灯距離とは、先行車両との衝突が避けられない距離であり、安全のためにランプ(前照灯部10)を消灯する距離である。ランプ消灯距離は安全車間距離よりも短い距離となる。表示画像取得部51bは、車間距離がランプ消灯距離よりも長いと判定した場合、メモリ53に記憶されている各種表示画像を描画するための制御情報のうち、運転者に安全車間距離よりも先行車両との距離が短くなったことを知らせる警告表示であることを表す表示画像を示す情報を取得する。表示画像取得部51bは、取得した警告表示であることを表す表示画像を示す情報と、描画距離(ここでは、安全車間距離)を示す情報とを、駆動部54へ出力する。
表示画像取得部51bは、車間距離がランプ消灯距離以下であると判定した場合、メモリ53に記憶されている表示画像を示す情報を取得せず、光源21を消灯させる命令を作成し、作成した光源21を消灯させる命令を、駆動部54へ出力する。
駆動部54は、表示画像取得部51bが出力した安全車間距離であることを表す表示画像を示す情報と描画距離を示す情報、又は消灯させる命令に基づいて光源21と画像生成部31と反射装置44との一部又は全部を駆動する。光源21と画像生成部31と反射装置44との一部又は全部を駆動する処理の詳細については、後述する。
[車両用表示装置の機能構成]
図6は、第1の実施形態に係る車両用表示装置100の概略図である。
第1の実施形態の車両用表示装置100は、前述したように、画像を有する光を車両から路面に向けて斜めに照射する路面描画部20を含む。
車両用表示装置100は、図6に示すように、自動車1の前方を照射する投影モジュール11(路面描画部20)と、制御部13と、前方車外検出部21Fと、音声認識装置18とを備えている。制御部13と、前方車外検出部21Fと、音声認識装置18とは、前述したので、ここでの説明は省略する。ここでは、投影モジュール11(路面描画部20)の詳細について説明する。
図7は、第1の実施形態の投影モジュール11を示す模式図である。
第1の実施形態の投影モジュール11は、光源21と、入射光学系25と、画像生成部31と、投影光学系41と、を備えている。
光源21は可視光を出射する。光源21としては、発光ダイオード光源(LED、light emitting diode)又はレーザー光源を採用することができる。
入射光学系25は、光源21からの光を集光し、集光した光を画像生成部31の反射制御面を照射する一又は複数のレンズなどからなる。
画像生成部31は、光源21から出射された光を変調して画像を生成するものであり、第1の実施形態では反射型デジタル光偏向装置(DMD、Digital Mirror Device)からなる。反射型デジタル光偏向装置からなる画像生成部31は、傾倒可能な複数のミラー素子を配列して構成された反射制御面を有する。
画像生成部31の複数のミラー素子は、それぞれ制御部13からの信号により傾倒角度を反射側又は遮光側に制御される。画像生成部31は、反射側に傾倒された複数のミラー素子の反射光により、任意形状の反射パターン(画像)39を生成する。図7に示す例では、車両用表示装置100は、矢印形状の反射パターン39を生成する。
なお、車両用表示装置100には、遮光側に傾倒した各ミラー素子からの光を遮光するための光遮光部材32が設けられている。
投影光学系41は、画像生成部31において生成された反射パターン39を配光パターン49として車両前方に照射する。投影光学系41は、集光光学系42と、折返しミラー43と、反射装置44と、を備えている。
集光光学系42は、一又は複数のレンズなどからなる。集光光学系42は、画像生成部31で生成された反射パターン39を、折返しミラー43を介して反射装置44の反射部45に照射する。また、集光光学系42は、画像生成部31から出射された反射パターン39を集光して中間像59を結像する。
折返しミラー43は、集光光学系42からの光を反射部45に向けて反射するミラーである。
反射装置44は、反射部45を有する。反射部45は、折返しミラー43からの光を反射することによって、集光光学系42で集光された光を路面57に向けて反射する。
反射部45は、拡大投影用の凹面リフレクターである。反射部45は、反射面45aを有する。反射部45は、反射面45aにおいて集光光学系42で集光された光を反射して路面57の所定の領域に投影する。反射面45aは非球面の自由曲面からなる凹面形状である。
反射面45aは、集光光学系42により形成された中間像59の後段に配置されている。したがって、光は、反射面45aの前段側で結像し、拡散方向に広がりながら凹面形状の反射面45aに入射し、反射面45aによって反射されることで再び集光される。
なお、本明細書において、「前段」および「後段」とは、光の透過経路に沿った前後関係(すなわち、光路において上流側および下流側)を意味し、車両用表示装置100内の各部位の配置を意味するものではない。
反射面45aの投影方向前方側の領域45bは、車両近傍側の路面57に向けて光を反射する。また、反射面45aの投影方向後方側の領域45cは、車両遠方側の路面57に向けて光を反射する。反射面45aは、投影方向後方側の領域45cから投影方向前方側の領域45bに向かうに従い、投影対象(路面57の車両近傍から車両遠方)との距離に応じて連続的に曲率を変化させて形成されている。すなわち、反射面45aは、投影方向後方側から投影方向前方側に向かうに従い徐々に曲率が大きくなる。これにより、車両遠方に向けて光を反射する投影方向後方側の領域45cに比べて、車両近傍に向けて光を反射する投影方向前方側の領域45bで光を反射し、反射面45aにおいて光を反射する領域と路面57の結像面である路面57において結像する領域との距離を短くできるため、結像した配光パターン49のピンボケを抑制できる。
図8は、第1の実施形態に係る車両用表示装置の路面描画の一例を示す図である。
駆動部54は、表示画像取得部51bが出力した表示画像を示す情報が安全車間距離であることを表す表示画像を示す情報であり、描画距離を示す情報が安全車間距離を示す場合に、以下の処理を行う。
駆動部54は、光源21を点灯し、画像生成部31へ安全車間距離であることを表す表示画像を出力する。駆動部54は、反射面45aの投影方向前方側の領域45bと投影方向後方側の領域45cとのうち、集光光学系42からの光が自動車1の前方から安全車間距離離れた路面に反射される領域となるように制御する。集光光学系42からの光が自動車1の前方から安全車間距離離れた路面に反射される領域は、予め調整されている。安全車間距離は、先行車両2との車間距離よりも短い距離である。これにより、集光光学系42からの光が、その領域で反射されることによって、図8の(a)に示されるように、自動車1の前方から安全車間距離離れた路面に、表示画像が描画される。図8の(a)に示される例では、安全車間距離であることを表す表示画像が、車両の進行方向に対して、ハッチングされた垂直方向に伸びた太線で表されている。ドライバーは、表示画像が前方車両の後部に照射されないように意識することで安全車間距離を保つことができる。
駆動部54は、表示画像取得部51bが出力した表示画像を示す情報が警告表示であることを表す表示画像であり、描画距離を示す情報がランプ消灯距離より長い距離であり、且つ、安全車間距離以下の距離を示す場合に、以下の処理を行う。
駆動部54は、光源21を点灯し、画像生成部31へ警告表示であることを表す表示画像を示す情報を出力する。駆動部54は、反射面45aの投影方向前方側の領域45bと投影方向後方側の領域45cとのうち、集光光学系42からの光が自動車1の前方から安全車間距離離れた路面に反射される領域となるように制御する。集光光学系42からの光が自動車1の前方から安全車間距離離れた路面に反射される領域は、予め調整されている。これにより、集光光学系42からの光が、その領域で反射されることによって、図8の(b)に示されるように、自動車1の前方から安全車間距離離れた路面に、表示画像が描画される。図8の(b)に示される例では、警告表示であることを表す表示画像が、車両の進行方向に対して、ハッチングされた垂直方向に伸びた太線で表されている。その結果、警告表示であることを表す表示画像は、その表示画像の中心部分が先行車両の後部ボディーに、その表示画像の両端部分が先行車両の側面側の路面上に表示される場合がある。このように表示されることによって、運転者に安全車間距離以下になったことを認識させて、先行車両との距離を離すように自車両の速度を調整して安全を確保するように努めることを促すことができる。
駆動部54は、表示画像取得部51bが消灯させる命令を出力した場合に、以下の処理を行う。
駆動部54は、光源21を消灯する。具体的には、駆動部54は、先行車との車間距離と相対速度とから、衝突するまでの時間を導出し、導出した衝突するまでの時間が1秒以下になったタイミングで、光源21を消灯する。これにより、図8の(c)に示されるように、警告表示であることを表す表示画像は描画されない。
[表示画像の例]
図9は、第1の実施形態に係る車両用表示装置100が路面に表示する表示画像の一例を示す図である。
図9の(a)は、図8の(a)と、(b)とに示したように、安全車間距離であることを表す表示画像や、警告表示であることを表す表示画像を、ハッチングで表したものである。この場合、安全車間距離であることを表す表示画像であるか、警告表示であることを表す表示画像であるかは、コントラストを変えることによって表される。また、警告表示である場合には、色を変えたり、点滅させたりしてもよい。
図9の(b)は、安全車間距離であることを表す表示画像や、警告表示であることを表す表示画像を、コントラストの差で表したものである。
図9の(c)は、安全車間距離であることを表す表示画像を、文字などで表したものである。図9の(c)に示される例では、文字列「Safety」で、安全車間距離であることを表す表示画像であることが示されている。ここで、文字列「Caution」で、警告表示であることを表す表示画像であることが示されてもよい。
図9の(d)は、安全車間距離であることを表す表示画像や、警告表示であることを表す表示画像を、図形、記号などで表したものである。図9の(d)に示される例では、図形、記号の一例として、矢印で、安全車間距離であることを表す表示画像であることが示されている。
図9の(e)は、安全車間距離であることを表す表示画像や、警告表示であることを表す表示画像を、車両の進行方向に、移動させることで表したものである。図9の(e)に示される例では、車両の進行方向へ、ハッチングされた太線が移動することによって表される。この場合、安全車間距離であることを表す表示画像であるか、警告表示であることを表す表示画像であるかは、太線のコントラストで表される。
[路面描画処理の手順の一例]
図10は、第1の実施形態に係る自動車1に備えられた車両用表示装置100の路面描画処理の手順の一例を示すフローチャートである。
本例では、ある人が運転者として自動車1の運転席に搭乗したことを想定する。
(ステップS1)
設定部52は、音声認識装置18が出力した操作指令示を取得し、取得した操作指令にしたがって、自車両と先行車両との間の車間距離に応じた表示画像を路面に描画するモード(車間距離表示モード)か、表示画像を路面に描画しないモード(車間距離非表示モード)かを設定する。設定部52が車間距離非表示モードに設定した場合には、ステップS1に戻る。
(ステップS2)
設定部52が車間距離表示モードに設定した場合、安全車間距離導出部51aは、車間距離センサ15が出力する車間距離を示す情報と、車速センサ16が出力する自動車1の車速を示す情報と、路面状態検出センサ17が出力する路面状態を示す情報とを取得する。
(ステップS3)
安全車間距離導出部51aは、ステップS2で取得した車間距離を示す情報と、自動車1の車速を示す情報とに基づいて、先行車両と自動車1との相対速度を導出する。安全車間距離導出部51aは、導出した相対速度と、路面状態を示す情報とに基づいて、相対速度と安全車間距離とを関連付けた情報から、安全車間距離を導出する。
(ステップS4)
表示画像取得部51bは、車間距離が安全車間距離よりも長いか否かを判定する。
(ステップS5)
表示画像取得部51bは、車間距離が安全車間距離よりも長いと判定した場合、メモリ53から、安全車間距離であることを表す表示画像を示す情報を取得し、取得した安全車間距離であることを表す表示画像を示す情報と、描画距離(ここでは、安全車間距離)を示す情報とを、駆動部54へ出力する。
駆動部54は、表示画像を示す情報と、描画距離を示す情報とに基づいて、光源21と画像生成部31と反射装置44とを駆動することによって、自動車1の前方から描画距離離れた路面に、安全車間距離であることを表す表示画像を描画する。
(ステップS6)
ステップS4で、表示画像取得部51bが、車間距離が安全車間距離以下であると判定した場合、車間距離が、ランプ消灯距離よりも長いか否かを判定する。
(ステップS7)
表示画像取得部51bは、車間距離が、ランプ消灯距離よりも長いと判定した場合、メモリ53から、警告表示であることを表す表示画像を示す情報を取得し、取得した警告表示であることを表す表示画像を示す情報と、描画距離(ここでは、安全車間距離)を示す情報とを、駆動部54へ出力する。
駆動部54は、描画距離を示す情報と、表示画像を示す情報とに基づいて、光源21と画像生成部31と反射装置44とを駆動することによって、自動車1の前方から安全車間距離離れた路面に、警告表示であることを表す表示画像を描画する。
(ステップS8)
ステップS6で、表示画像取得部51bが、車間距離がランプ消灯距離以下であると判定した場合、表示画像取得部51bは、光源21を消灯させる命令を作成し、作成した光源21を消灯させる命令を、駆動部54へ出力する。
駆動部54は、表示画像取得部51bが出力した消灯させる命令に基づいて光源21を消灯させる。
ステップS8の処理が終了した後、ステップS1へ移行する。
図10に示されるフローチャートにおいて、ステップS4-S8の処理は、入れ替えてもよい。具体的には、車間距離と安全車間距離とを比較する前に、車間距離とランプ消灯距離とが比較されてもよい。
前述した第1の実施形態では、左側路面描画部20Lと、右側路面描画部20Rとの両方が、路面に安全車間距離であることを表す表示画像や警告表示であることを表す表示画像を描画する場合について説明したが、この限りでない。例えば、左側路面描画部20L又は右側路面描画部20Rが、路面に安全車間距離であることを表す表示画像や警告表示であることを表す表示画像を描画するようにしてもよいし、左側前照灯14Lと、右側前照灯14Rとのいずれか一方又は両方が、路面に安全車間距離であることを表す表示画像や警告表示であることを表す表示画像を描画するようにしてもよい。
前述した第1の実施形態では、音声認識装置18が音声認識した結果から得られる操作指令に基づいて、路面描画部20に表示画像を路面に描画することや、表示画像を路面に描画しないことを行わせる場合について説明したが、この例に限られない。例えば、運転者がある操作を行うことによって、制御部13が、左側路面描画部20Lや、右側路面描画部20Rに表示画像を路面に描画することや、表示画像を路面に描画しないことを行わせるようにしてもよい。
また、制御部13が、何らかの条件を満たす場合に、自動的に、左側路面描画部20Lや、右側路面描画部20Rに表示画像を路面に描画することを行わせるようにしてもよい。制御部13が、何らかの条件を満たさない場合に、自動的に、左側路面描画部20Lや、右側路面描画部20Rに表示画像を路面に描画することを行わせないようにしてもよい。
前述した第1の実施形態では、メモリ53に記憶されている各種表示画像を描画するための制御情報と、車間距離センサ15が出力した車間距離を示す情報と、車速センサ16が出力した自動車1の車速を示す情報と、路面状態検出センサ17が出力した路面状態を示す情報とに基づいて、情報処理部51が、路面描画部20に表示画像を路面に描画させる場合について説明したが、この例に限られない。例えば、路面状態を示す情報を使用することなく、情報処理部51が、路面描画部20に表示画像を路面に描画させる場合に情報処理部51は、メモリ53に記憶されている各種表示画像を描画するための制御情報と、車間距離センサ15が出力した車間距離を示す情報と、車速センサ16が出力した自動車1の車速を示す情報とに基づいて、情報処理部51が、路面描画部20に表示画像を路面に描画させるようにしてもよい。このように構成することによって、情報処理部51の処理負荷を低減できる。
前述した第1の実施形態では、相対速度と安全車間距離とを関連付けた情報が、路面が乾燥状態である場合に対応するものである場合について説明したが、この例に限られない。例えば、路面状況が半湿状態、湿潤状態である場合、路面状況が、積雪状態、圧雪状態、凍結状態、シャーベット状態である場合にも適用できる。
前述した第1の実施形態では、車間距離がランプ消灯距離以下であると判定した場合に、光源21を消灯させる命令を作成し、作成した光源21を消灯させる命令を、駆動部54へ出力する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、車間距離がランプ消灯距離以下であると判定し、且つ路面描画部20が、レーザー光源によって構成されている場合に、光源21を消灯させる命令を作成し、作成した光源21を消灯させる命令を、駆動部54へ出力するようにしてもよい。このように構成することによって、車両用表示装置100の路面描画部20が衝突して、破壊されたことによって、レーザー光が露出してしまうことを防止できる。また、制御部13の表示画像取得部51bが、自車両と、先行車両とが衝突するか否かを予測する機能を有し、衝突すると予測した場合に、光源21を消灯させる命令を作成し、作成した光源21を消灯させる命令を、駆動部54へ出力するようにしてもよい。
前述した第1の実施形態では、安全車間距離であることを表す表示画像や、警告表示であることを表す表示画像を、車両の進行方向に対して、垂直方向に伸びた太線の位置で表したものや、コントラストの差や、文字などや、図形、記号などや、車両の進行方向に対して、垂直方向に伸びた太線を移動させることで、文字や、位置、パターンなどを変更することによって表した場合について説明したが、この例に限られない。例えば、色彩などを変更することによって、表すようにしてもよい。
前述した第1の実施形態では、安全車間距離であることを表す表示画像や、警告表示であることを表す表示画像を、晴天、雨天、雪天となるにしたがって、自車両から遠ざけて表示する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、市街地や、山道、砂利道などの道路環境が悪い場合にも、自車両から遠ざけて表示するようにしてもよい。
前述した第1の実施形態において、折返しミラー43は、省略してもよい。
図11は、第1の実施形態に採用可能な変形例の投影モジュール11Aを示す図である。投影モジュール11Aは、上述の第1の実施形態と比較して、折返しミラー43を備えていない点が異なる。本変形例によれば、部品点数を減少させて安価な車両用表示装置100を提供できる。
前述した第1の実施形態においては、画像生成部31が反射型である場合について説明したが、この例に限られない。例えば、画像生成部31は、透過型であってもよい。
図12は、第1の実施形態に採用可能な変形例の投影モジュール11Bを示す図である。投影モジュール11Bは、上述の第1の実施形態と比較して、画像生成部31が、透過型の一例として、液晶ディスプレイによって構成されている点で異なる。
本実施形態に係る車両用表示装置100によれば、車両用表示装置100は、自動車1と先行車両2との間の相対速度と、自動車1の速度とによって、安全な車間距離を決定する。車両用表示装置100は、画像生成部31で生成された画像を有する光を、その画像を投影する路面の位置に伴って曲率が異なる反射部を備える。車両用表示装置100は、画像を有する光を、反射部の異なる部分で反射させることによって、画像を投影する路面の位置を変化させる。反射パターン39を有する光を路面57に向けて反射する反射部45が、投影対象(路面の車両近傍から車両遠方)との距離に応じて連続的に曲率を変化させて形成されているため、ピンぼけの生じない高品質の画像を路面57に鮮明に表示することができる。このため、自動車1と先行車両2との車間距離に応じた画像を路面描画することができ、車両衝突による事故を減らすことができる。自動車1に対する路面上の描画位置は環境により異なるが、路面のどの位置に描画しても照射像がぼけずにピントを合わせることができる。
また、第1の実施形態に係る車両用表示装置100によれば、集光光学系42からの光を折返しミラー43により反射部45に向けて反射するので、集光光学系42を反射部45に対向する向きで配置する必要がない。これにより、集光光学系42の天地方向の厚みを小さくして前照灯部10の天地方向の大きさを小さくすることができる。これにより前照灯部10のハウジングの大きさを小型化し易くできる。
<構成例>
一構成例として、光源(本実施例では、光源21)と、光源から出射された光を、自車両と先行車両との間の車間距離に応じた画像によって変調して、車間距離に応じた画像を生成する画像生成部(本実施例では、画像生成部31)と、画像生成部で生成された車間距離に応じた画像を有する光を集光する集光光学系(本実施例では、集光光学系42)と、集光光学系で集光された光を反射して路面に投影する反射部(本実施例では、反射部45)と、を備え、反射部は、投影方向後方側から投影方向前方側に向かうに従い徐々に曲率が大きくなる反射面を有する、車両用表示部(本実施例では、車両用表示装置100の制御部13)である。
一構成例として、自車両(本実施例では、自動車1)と、先行車両(本実施例では、先行車両2)との間の車間距離を導出する車間距離センサ(本実施例では、車間距離センサ15)と、自車両の速度を導出する車速センサ(本実施例では、車速センサ16)と、車間距離と、自車両の前記速度とに基づいて、自車両と先行車両との間の安全車間距離を示す情報を取得する制御部(本実施例では、制御部13)とを備え、画像生成部は、制御部が取得した前記安全車間距離を示す情報に基づいて、安全車間距離を表す画像を生成する。
一構成例として、制御部は、車間距離と、自車両の速度とに基づいて、先行車両に対する自車両の相対速度を導出し、導出した相対速度に応じた画像として、安全車間距離を示す情報を取得する。
一構成例として、制御部は、自車両と、先行車両との間の距離が閾値(本実施例では、ランプ消灯距離)より長い場合、車間距離に応じた画像として、安全車間距離を示す情報を取得する。
一構成例として、自車両が走行する路面状態を検出する路面状態検出センサ(本実施例では、路面状態検出センサ17)を備え、制御部は、路面状態検出センサが検出した路面状態にさらに基づいて、安全車間距離を示す情報を取得する。
一構成例として、画像生成部による前記車間距離に応じた画像の生成の許可又は禁止を行う設定部(本実施例では、設定部52)を備え、画像生成部は、設定部が車間距離に応じた画像の生成を許可した場合に、車間距離を表す画像を生成する。
一構成例として、光源がレーザーである場合、制御部は、自車両と、先行車両とが衝突するか否かを予測する機能を有し、衝突すると予測した場合に、前記光源を消灯させる。
[第2の実施形態]
第2の実施形態に係る自動車1aの概略的な構成は、図1を適用できる。第2の実施形態に係る照明装置が適用された自動車1aの前側部分は、図2を適用できる。
図13は、第2の実施形態に係る車両用表示装置100aの概略図である。
図14は、第2の実施形態の投影モジュール11Bを示す模式図である。
第2の実施形態に係る車両用表示装置100aは、第1の実施形態に係る車両用表示装置100において、切替部46Aを備え、反射装置44の代わりに反射装置44Aを備え、制御部13の代わりに制御部13aを備え、駆動部54の代わり駆動部54aを備える点で、第1の実施形態に係る車両用表示装置100とは、異なる。
反射装置44Aは、複数(本実施形態では3つ)の反射部45と、切替部46Aと、を有する。
切替部46Aは、駆動部54aによる制御にしたがって、3つの反射部45のうち、いずれかの反射部に、集光光学系42からの照射された光を受光する受光位置に切替える。
図15は、第2の実施形態の反射装置44Aの斜視図である。
反射装置44Aは、複数(本実施形態では3つ)の反射部45と、切替部46Aと、を有する。
反射部45は、集光光学系42で集光された光を路面57に向けて反射する。
反射部45は、拡大投影用の凹面リフレクターである。反射部45は、反射面45aを有する。反射部45は、反射面45aにおいて集光光学系42で集光された光を反射して路面57の所定の領域に投影する。反射面45aは非球面の自由曲面からなる凹面形状である。
反射面45aは、集光光学系42により形成された中間像59の後段に配置されている。したがって、光は、反射面45aの前段側で結像し、拡散方向に広がりながら凹面形状の反射面45aに入射し、反射面45aによって反射されることで再び集光される。
反射面45aの投影方向前方側の領域45bは、車両近傍側の路面57に向けて光を反射する。また、反射面45aの投影方向後方側の領域45cは、車両遠方側の路面57に向けて光を反射する。反射面45aは、投影方向後方側の領域45cから投影方向前方側の領域45bに向かうに従い、投影対象(路面57の車両近傍から車両遠方)との距離に応じて連続的に曲率を変化させて形成されている。すなわち、反射面45aは、投影方向後方側から投影方向前方側に向かうに従い徐々に曲率が大きくなる。これにより、車両遠方に向けて光を反射する投影方向後方側の領域45cに比べて、車両近傍に向けて光を反射する投影方向前方側の領域45bで光を反射し、反射面45aにおいて光を反射する領域と路面57の結像面である路面57において結像する領域との距離を短くできるため、結像した配光パターン49のピンボケを抑制できる。
切替部46Aは、軸部46aと、軸部46aを軸中心に回転駆動する駆動部46bと、を有する。軸部46aには、軸部46aの軸中心に対して周方向に沿って等間隔に複数の反射部45が固定されている。切替部46Aは、駆動部46bによる軸部46aの回転に伴い、複数の反射部45のうちの一つを集光光学系42からの照射された光を受光する受光位置に切替えて配置させる。
なお、図13および図14において、複数の反射部45のうち、受光位置に配置された一つの反射部45のみが図示されている。
図15に示すように、本実施形態の反射装置44Aは、近距離用反射部45Xと、中距離用反射部45Yと、遠距離用反射部45Zとを有している。各反射部45X、45Y、45Zの反射面45aは、互いに距離が異なる路面57上の領域に向けて反射するように設定されている。近距離用反射部45Xと中距離用反射部45Yと遠距離用反射部45Zとの各反射面45aは、反射光を照射する距離が近いものほど、平均の曲率が大きい曲面に形成されている。
さらに、近距離用反射部45X、中距離用反射部45Y、遠距離用反射部45Zの順に、反射光を照射する距離が近くなるように設計されている。
制御部13aについて説明する。
制御部13aの駆動部54aは、表示画像取得部51bが出力した表示画像を示す情報が安全車間距離であることを表す表示画像を示す情報であり、描画距離を示す情報が安全車間距離を示す場合に、以下の処理を行う。
駆動部54aは、光源21を点灯し、画像生成部31へ安全車間距離であることを表す表示画像を出力し、切替部46Aへ、近距離用反射部45Xと、中距離用反射部45Yと、遠距離用反射部45Zとのうち、集光光学系42からの光が自動車1aの前方から安全車間距離離れた路面に反射される反射部に切り替える制御信号を出力する。集光光学系42からの光が自動車1aの前方から安全車間距離離れた路面に反射される反射部は、予め調整されている。安全車間距離は、先行車両2との車間距離よりも短い距離である。これにより、集光光学系42からの光が、その反射部で反射されることによって、図8の(a)に示されるように、自動車1aの前方から安全車間距離離れた路面に、表示画像が描画される。図8の(a)に示される例では、安全車間距離であることを表す表示画像が、車両の進行方向に対して、ハッチングで表されている。ドライバーは、表示画像が前方車両の後部に照射されないように意識することで安全車間距離を保つことができる。
駆動部54aは、表示画像取得部51bが出力した表示画像を示す情報が警告表示であることを表す表示画像であり、描画距離を示す情報がランプ消灯距離より長い距離であり、且つ安全車間距離以下の距離を示す場合に、以下の処理を行う。
駆動部54aは、光源21を点灯し、画像生成部31へ警告表示であることを表す表示画像を示す情報を出力し、切替部46へ、近距離用反射部45Xと、中距離用反射部45Yと、遠距離用反射部45Zとのうち、集光光学系42からの光が自動車1aの前方から安全車間距離離れた路面に反射される反射部に切り替える制御信号を出力する。集光光学系42からの光が自動車1aの前方から安全車間距離離れた路面に反射される反射部は、予め調整されている。これにより、集光光学系42からの光が、その領域で反射されることによって、図8の(b)に示されるように、自動車1aの前方から安全車間距離離れた路面に、表示画像が描画される。図8の(b)に示される例では、警告表示であることを表す表示画像が、車両の進行方向に対して、ハッチングで表されている。
駆動部54aは、表示画像取得部51bが消灯させる命令を出力した場合に、以下の処理を行う。
駆動部54aは、光源21を消灯する。これにより、図8の(c)に示されるように、表示画像が描画されない。
第2の実施形態に係る車両用表示装置100aが路面に表示する表示画像の一例は、図9を適応できる。
[路面描画処理の手順の一例]
図16は、第2の実施形態に係る自動車1aに備えられた車両用表示装置100aの路面描画処理の手順の一例を示すフローチャートである。
本例では、ある人が運転者として自動車1aの運転席に搭乗したことを想定する。
ステップS11-S14は、図10を参照して説明したステップS1-S4を適用できる。
(ステップS15)
表示画像取得部51bは、車間距離が安全車間距離よりも長いと判定した場合、メモリ53から、安全車間距離であることを表す表示画像を示す情報を取得し、取得した安全車間距離であることを表す表示画像を示す情報と、描画距離(ここでは、安全車間距離)を示す情報とを、駆動部54aへ出力する。
駆動部54aは、描画距離を示す情報に基づいて、反射装置44Aの3つの反射部45のうち、いずれかの反射部に、集光光学系42からの照射された光を受光する受光位置に切替える。
(ステップS16)
駆動部54aは、安全車間距離であることを表す表示画像を示す情報に基づいて、光源21を駆動することによって、自動車1aの前方から描画距離離れた路面に、安全車間距離であることを表す表示画像を描画する。
(ステップS17)
ステップS14で、表示画像取得部51bが、車間距離が安全車間距離以下であると判定した場合、車間距離が、ランプ消灯距離よりも長いか否かを判定する。
(ステップS18)
表示画像取得部51bは、車間距離が、ランプ消灯距離よりも長いと判定した場合、メモリ53から、警告表示であることを表す表示画像を示す情報を取得し、取得した警告表示であることを表す表示画像を示す情報と、描画距離(ここでは、安全車間距離)を示す情報とを、駆動部54aへ出力する。
駆動部54aは、描画距離を示す情報に基づいて、反射装置44Aの3つの反射部45のうち、いずれかの反射部に、集光光学系42からの照射された光を受光する受光位置に切替える。
(ステップS19)
駆動部54aは、表示画像を示す情報に基づいて、光源21と画像生成部31を駆動することによって、自動車1aの前方から安全車間距離離れた路面に、警告表示であることを表す表示画像を描画する。
(ステップS20)
ステップS17で、表示画像取得部51bが、車間距離がランプ消灯距離以下であると判定した場合、表示画像取得部51bは、光源21を消灯させる命令を作成し、作成した光源21を消灯させる命令を、駆動部54aへ出力する。
駆動部54aは、表示画像取得部51bが出力した消灯させる命令に基づいて光源21を消灯させる。
ステップS20の処理が終了した後、ステップS11へ移行する。
図16に示されるフローチャートにおいて、ステップS14-S20の処理は、入れ替えてもよい。具体的には、車間距離と安全車間距離とを比較する前に、車間距離とランプ消灯距離とが比較されてもよい。
前述した第2の実施形態では、左側路面描画部20Lと、右側路面描画部20Rとの両方が、路面に安全車間距離であることを表す表示画像や警告表示であることを表す表示画像を描画する場合について説明したが、この限りでない。例えば、左側路面描画部20L又は右側路面描画部20Rが、路面に安全車間距離であることを表す表示画像や警告表示であることを表す表示画像を描画するようにしてもよいし、左側前照灯14Lと、右側前照灯14Rとのいずれか一方又は両方が、路面に安全車間距離であることを表す表示画像や警告表示であることを表す表示画像を描画するようにしてもよい。
前述した第2の実施形態では、音声認識装置18が音声認識した結果から得られる操作指令に基づいて、路面描画部20に表示画像を路面に描画することや、表示画像を路面に描画しないことを行わせる場合について説明したが、この例に限られない。例えば、運転者がある操作を行うことによって、制御部13aが、左側路面描画部20Lや、右側路面描画部20Rに表示画像を路面に描画することや、表示画像を路面に描画しないことを行わせるようにしてもよい。
また、制御部13aが、何らかの条件を満たす場合に、自動的に、左側路面描画部20Lや、右側路面描画部20Rに表示画像を路面に描画することを行わせるようにしてもよい。制御部13aが、何らかの条件を満たさない場合に、自動的に、左側路面描画部20Lや、右側路面描画部20Rに表示画像を路面に描画することを行わせないようにしてもよい。
前述した第2の実施形態では、メモリ53に記憶されている各種表示画像を描画するための制御情報と、車間距離センサ15が出力した車間距離を示す情報と、車速センサ16が出力した自動車1aの車速を示す情報と、路面状態検出センサ17が出力した路面状態を示す情報とに基づいて、情報処理部51が、路面描画部20に表示画像を路面に描画させる場合について説明したが、この例に限られない。例えば、路面状態を示す情報を使用することなく、情報処理部51が、路面描画部20に表示画像を路面に描画させる場合に情報処理部51は、メモリ53に記憶されている各種表示画像を描画するための制御情報と、車間距離センサ15が出力した車間距離を示す情報と、車速センサ16が出力した自動車1aの車速を示す情報とに基づいて、情報処理部51が、路面描画部20に表示画像を路面に描画させるようにしてもよい。このように構成することによって、情報処理部51の処理負荷を低減できる。
前述した第2の実施形態では、相対速度と安全車間距離とを関連付けた情報が、路面が乾燥状態である場合に対応するものである場合について説明したが、この例に限られない。例えば、路面状況が半湿状態、湿潤状態である場合、路面状況が、積雪状態、圧雪状態、凍結状態、シャーベット状態である場合にも適用できる。
前述した第2の実施形態では、車間距離がランプ消灯距離以下であると判定した場合に、光源21を消灯させる命令を作成し、作成した光源21を消灯させる命令を、駆動部54aへ出力する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、車間距離がランプ消灯距離以下であると判定し、且つ路面描画部20が、レーザー光源によって構成されている場合に、光源21を消灯させる命令を作成し、作成した光源21を消灯させる命令を、駆動部54aへ出力するようにしてもよい。このように構成することによって、車両用表示装置100aの路面描画部20が衝突して、破壊されたことによって、レーザー光が露出してしまうことを防止できる。また、制御部13aの表示画像取得部51bが、自車両と、先行車両とが衝突するか否かを予測する機能を有し、衝突すると予測した場合に、光源21を消灯させる命令を作成し、作成した光源21を消灯させる命令を、駆動部54aへ出力するようにしてもよい。
前述した第2の実施形態では、反射装置44Aが、複数(本実施形態では、3つ)の反射部45を備える場合について説明したが、この例に限られない。例えば、反射装置44Aが、2つの反射部45を備えるようにしてもよいし、4つ以上の反射部45を備えるようにしてもよい。
前述した第2の実施形態では、安全車間距離であることを表す表示画像や、警告表示であることを表す表示画像を、車両の進行方向に対して、垂直方向に伸びた太線の位置で表したものや、コントラストの差や、文字などや、図形、記号などや、車両の進行方向に対して、垂直方向に伸びた太線を移動させることで、文字や、位置、パターンなどを変更することによって表した場合について説明したが、この例に限られない。例えば、色彩などを変更することによって、表すようにしてもよい。
前述した第2の実施形態において、折返しミラー43は、省略してもよい。
図17は、第2の実施形態に採用可能な変形例の投影モジュール11Cを示す図である。投影モジュール11Cは、上述の第2の実施形態と比較して、折返しミラー43を備えていない点が異なる。本変形例によれば、部品点数を減少させて安価な車両用表示装置100aを提供できる。
前述した第2の実施形態においては、画像生成部31が反射型である場合について説明したが、この例に限られない。例えば、画像生成部31は、透過型であってもよい。
図18は、第2の実施形態に採用可能な変形例の投影モジュール11Dを示す図である。投影モジュール11Dは、上述の第2の実施形態と比較して、画像生成部31が、透過型の一例として、液晶ディスプレイによって構成されている点で異なる。
本実施形態に係る車両用表示装置100aによれば、車両用表示装置100aは、自動車1aと先行車両2との間の相対速度と、自動車1aの速度とによって、安全な車間距離を決定する。車両用表示装置100aは、画像生成部31で生成された画像を有する光を、その画像を投影する路面の位置に伴って曲率が異なる反射部を備える。車両用表示装置100aは、画像を有する光を、反射部の異なる部分で反射させることによって、画像を投影する路面の位置を変化させる。反射パターン39を有する光を路面57に向けて反射する反射部45が、投影対象(路面の車両近傍から車両遠方)との距離に応じて、連続的に曲率を変化させて形成されているため、ピンぼけの生じない高品質の画像を路面57に鮮明に表示することができる。このため、自動車1aと先行車両2との車間距離に応じた画像を路面描画することができるため、車両衝突による事故を減らすことができる。自動車1aに対する路面上の描画位置は環境により異なるが、路面のどの位置に描画しても照射像がぼけずにピントを合わせることができる。
また、第2の実施形態に係る車両用表示装置100aによれば、互いに距離が異なる領域に向けて反射する複数の反射部45を、切替部46Aにより切替えて受光位置に配置できる。用途に応じて反射部45を切替えることで、各用途に適した位置に画像を鮮明に表示することができる。
また、第2の実施形態に係る車両用表示装置100aによれば、集光光学系42からの光を折返しミラー43により反射部45に向けて反射するので、集光光学系42を反射部45に対向する向きで配置する必要がない。これにより、集光光学系42の天地方向の厚みを小さくして前照灯部10の天地方向の大きさを小さくすることができる。これにより前照灯部10のハウジングの大きさを小型化し易くできる。
<構成例>
一構成例として、光源(本実施例では、光源21)と、光源から出射された光を、自車両と先行車両との間の車間距離に応じた画像によって変調して、車間距離に応じた画像を生成する画像生成部(本実施例では、画像生成部31)と、画像生成部で生成された車間距離に応じた画像を有する光を集光する集光光学系(本実施例では、集光光学系42)と、集光光学系で集光された光を反射して路面に投影する反射部(本実施例では、反射部45)と、を備え、反射部は、投影方向後方側から投影方向前方側に向かうに従い徐々に曲率が大きくなる反射面を有する、車両用表示部(本実施例では、車両用表示装置100aの制御部13a)である。
一構成例として、自車両(本実施例では、自動車1a)と、先行車両(本実施例では、先行車両2)との間の車間距離を導出する車間距離センサ(本実施例では、車間距離センサ15)と、自車両の速度を導出する車速センサ(本実施例では、車速センサ16)と、車間距離と、自車両の前記速度とに基づいて、自車両と先行車両との間の安全車間距離を示す情報を取得する制御部(本実施例では、制御部13a)とを備え、画像生成部は、制御部が取得した前記安全車間距離を示す情報に基づいて、安全車間距離を表す画像を生成する。
一構成例として、制御部は、車間距離と、自車両の速度とに基づいて、先行車両に対する自車両の相対速度を導出し、導出した相対速度に応じた画像として、安全車間距離を示す情報を取得する。
一構成例として、制御部は、自車両と、先行車両との間の距離(本実施例では、ランプ消灯距離)が閾値より長い場合、車間距離に応じた画像として、安全車間距離を示す情報を取得する。
一構成例として、自車両が走行する路面状態を検出する路面状態検出センサ(本実施例では、路面状態検出センサ17)を備え、制御部は、路面状態検出センサが検出した路面状態にさらに基づいて、安全車間距離を示す情報を取得する。
一構成例として、互いに距離が異なる路面上の領域に向けて反射する複数の反射部(本実施例では、反射部45)と、複数の反射部のうちの一つを集光光学系から照射された光の受光位置に切替えて配置する切替部(本実施例では、切替部46)とを備え、制御部は、複数の反射部のうち、集光光学系から照射された光の受光位置に切替えて配置する反射部を選択する。
一構成例として、画像生成部による前記車間距離に応じた画像の生成の許可又は禁止を行う設定部(本実施例では、設定部52)を備え、画像生成部は、設定部が車間距離に応じた画像の生成を許可した場合に、車間距離を表す画像を生成する。
一構成例として、光源がレーザーである場合、制御部は、自車両と、先行車両とが衝突するか否かを予測する機能を有し、衝突すると予測した場合に、前記光源を消灯させる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
1、1a…自動車、3L…左側サイドミラー、3R…右側サイドミラー、4L…左側尾灯部、4R…右側尾灯部、10…前照灯部、10L…左側前照灯部、10R…右側前照灯部、13、13a…制御部、14L…左側前照灯、14R…右側前照灯、15…車間距離センサ、16…車速センサ、17…路面状態検出センサ、18…音声認識装置、20L…左側路面描画部、20R…右側路面描画部、21F…前方車外検出部、21…光源、31…画像生成部、32…光遮光部材、33…配光制御部、39…反射パターン(画像)、40…変更部、42…集光光学系、43…折返しミラー、44、44A…反射装置、45、45X、45Y、45Z…反射部、45a…反射面、46A…切替部、50a…フード、50b…バンパカバー、51…情報処理部、51a…安全車間距離導出部、51b…表示画像取得部、51c…発光量制御部、52…設定部、53…メモリ、54、54a…駆動部、100、100a…車両用表示装置

Claims (6)

  1. 路面描画部を含む前照灯部と、制御部と、前方車外検出部とを有する車両用表示装置であって、
    前記路面描画部は、
    光源と、
    前記光源から出射された光を、自車両と先行車両との間の車間距離に応じた画像によって変調して、前記車間距離に応じた画像を生成する画像生成部と、
    前記画像生成部で生成された前記車間距離に応じた前記画像を表す情報を有する光を集光する集光光学系と、
    前記集光光学系で集光された光を反射して路面に投影する反射部と、を備え、
    前記前方車外検出部は、
    前記自車両と、前記先行車両との間の車間距離を導出する車間距離センサと、
    前記自車両の速度を導出する車速センサと、
    自車両が走行する路面状態を検出する路面状態検出センサとを備え、
    前記制御部は、情報処理部と、メモリと、駆動部とを有しており、
    前記情報処理部は、前記車間距離センサからの情報と、前記車速センサからの情報に加えて、前記路面状態検出センサからの情報に基づいて、先行車両と前記自車両との相対速度に応じた安全車間距離を求め、求めた安全車間距離を示す情報と、車間距離を示す情報とを出力する安全車間距離導出部と、
    前記安全車間距離導出部が出力した安全車間距離を示す情報と、車間距離を示す情報とを取得して、車間距離が安全車間距離よりも長いか否かを判定し、車間距離が安全車間距離よりも長いと判定した場合に安全車間距離であることを表す表示画像を示す情報と、描画距離を示す情報とを前記駆動部へ出力する表示画像取得部とを備え、
    前記駆動部は、前記表示画像取得部が出力した情報に基づいて前記画像生成部を駆動し、
    前記反射部は、投影方向後方側から投影方向前方側に向かうに従い徐々に曲率が大きくなる反射面を有し、
    前記路面状態検出センサは、少なくとも前記自車両の外部の気温情報、湿度情報、画像情報を取得し、取得した情報に基づいて、前記自車両が走行する路面状態を示す情報を、前記情報処理部へ出力する、
    車両用表示装置。
  2. 前記路面状態検出センサに前記自車両のワイパ装置が接続され、
    前記路面状態検出センサは、さらに当該ワイパ装置の動作状況の情報に基づいて、前記自車両が走行する路面状態を示す情報を、前記情報処理部へ出力する、請求項1に記載の車両用表示装置。
  3. 互いに距離が異なる路面上の領域に向けて反射する複数の前記反射部と、
    複数の前記反射部のうちの一つを前記集光光学系から照射された光の受光位置に切替えて配置する切替部とを備え、
    前記制御部は、複数の前記反射部のうち、前記集光光学系から照射された光の受光位置に切替えて配置する反射部を選択する、請求項1または請求項2に記載の車両用表示装置。
  4. 前記制御部は、
    前記画像生成部による前記車間距離に応じた画像の生成の許可又は禁止を行う設定部
    を備え、
    前記画像生成部は、前記設定部が前記車間距離に応じた前記画像の生成を許可した場合に、前記車間距離を表す画像を生成する、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の車両用表示装置。
  5. 前記光源がレーザーである場合、前記制御部は、前記自車両と、前記先行車両とが衝突するか否かを予測する機能を有し、衝突すると予測した場合に、前記光源を消灯させる、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の車両用表示装置。
  6. 前記自車両の運転者が発話する音声に基づいて音声認識処理を行う音声認識装置をさらに備え、
    前記音声認識装置は、操作指令を前記制御部に出力し、
    前記制御部は、前記音声認識装置の出力に基づいて、前記路面描画部に表示画像を路面に描画するか否かを制御する、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の車両用表示装置。
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