JPWO2019188581A1

JPWO2019188581A1 - 表示制御装置、ヘッドアップディスプレイ装置

Info

Publication number: JPWO2019188581A1
Application number: JP2020510737A
Authority: JP
Inventors: 勇希舛屋; 誠秦
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2021-04-22
Anticipated expiration: 2039-03-19
Also published as: DE112019001694T5; WO2019188581A1; CN111971197B; JP7173131B2; CN111971197A

Abstract

区画線２１０と虚像Ｖとが空間的に対応が取れていないような違和感を軽減することができる。表示処理部５０は、車両が走行する車線２００の路面と非平行な領域１００に、視認者Ｅから見て車線２００の区画線２１０に概ね沿って視認される線状虚像Ｖを表示させ、遠方の区画線２１０の近くに表示される線状虚像Ｖが、近傍の区画線２１０の近くに表示される線状虚像Ｖよりも、区画線２１０を基準にした相対位置で車線２００の中央寄りに位置するように、線状虚像Ｖを配置する。

Description

本発明は、車両で使用され、車両の前景に虚像を重畳して視認させるヘッドアップディスプレイ装置及びこれに用いられる表示制御装置に関する。

特許文献１に開示されているヘッドアップディスプレイ装置は、車線の両脇の区画線（白線）に沿うように（又は重なるように）画像（虚像）を前景に重畳して表示することで、車線における自車両が走行する位置を意識させることで、車線の逸脱を防止することができる。

特開２０１４−２１３７６３号公報

図６は、課題を説明するための図であり、アイポイントＥ（視認者の目の位置であり、以下では、単に視認者とも呼ぶ）と、虚像Ｖが表示される虚像表示可能領域１００２と、路面１０１０との位置関係を示す概略図である。ヘッドアップディスプレイ装置１０００は、ウインドシールドなどの被投影部材１００１に表示光を投影することで、被投影部材１００１を介した位置に虚像Ｖを表示する。この虚像Ｖは、視認者Ｅから見ると例えば矩形状の虚像表示可能領域１００２内に表示可能である。虚像表示可能領域１００２は、ヘッドアップディスプレイ装置１０００が搭載された車両が走行する路面１０１０とのなす角が概ね９０［ｄｅｇｒｅｅ］であり、路面１０１０から浮いた位置に配置される。この虚像表示可能領域１００２内の下側に表示された虚像Ｖは、視認者Ｅから見て、路面１０１０の第１の位置１０１１に重なり、虚像表示可能領域１００２内の上側に表示された虚像Ｖは、視認者Ｅから見て、第１の位置１０１１より視認者Ｅから離れた第２の位置１０１２に重なる。

このように、虚像表示可能領域１００２が、路面１０１０に対して概ね垂直である場合、虚像表示可能領域１００２内の上側に表示された虚像Ｖと、この虚像Ｖと重なる第２の位置１０１２との間の距離１０２２は、視認者Ｅから見て虚像表示可能領域１００２内の下側に表示された虚像Ｖと、この虚像Ｖと重なる第１の位置１０１１との間の距離１０２１より長い。すなわち、虚像Ｖとこの虚像Ｖが重なる路面１０１０との間の距離は、虚像Ｖが表示される位置が上側である程、長くなる。

虚像Ｖは、路面１０１０に描かれた白線１０１０ａに沿って（白線１０１０ａと平行な位置で）結像していない為、白線１０１０ａと虚像Ｖとが非平行であることが認識され、白線１０１０ａと虚像Ｖとが空間的に対応が取れていない違和感を覚えてしまうが、虚像Ｖと重なる路面１０１０との距離が小さい場合、白線１０１０ａと虚像Ｖとが空間的に対応が取れているように視認者Ｅに認識させることができる。しかしながら、虚像Ｖと重なる路面１０１０との間の距離が大きい場合、白線１０１０ａと虚像Ｖとが空間的に対応が取れていないと感じやすくなる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、視認者が違和感を覚えにくくして、車両運行を適切に誘導する表示制御装置、ヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。

本実施形態における第１の態様の表示制御装置は、車両が走行する車線（２００）の路面と非平行な領域（１００）に、視認者（Ｅ）から見て前記車線（２００）の区画線（２１０）に概ね沿って視認される線状虚像（Ｖ）を表示させる表示制御装置であって、
遠方の前記区画線（２１０）の近くに表示される前記線状虚像（Ｖ）が、近傍の前記区画線（２１０）の近くに表示される前記線状虚像（Ｖ）よりも、前記区画線（２１０）を基準にした相対位置で前記車線（２００）の中央寄りに位置するように、前記線状虚像（Ｖ）を配置する表示処理部（５０）を備える。

本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成と、視認者と虚像と路面との位置関係を示す図である。上記実施形態のヘッドアップディスプレイ装置が表示する線状虚像の例を示す図である。上記実施形態のヘッドアップディスプレイ装置が表示する線状虚像の変形例を示す図である。上記実施形態のヘッドアップディスプレイ装置が表示する線状虚像の変形例を示す図である。上記実施形態のヘッドアップディスプレイ装置のシステム構成図である。上記実施形態の表示制御装置の表示処理における動作を示すフローチャートである。課題を説明する図であり、視認者と虚像と路面との位置関係を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は下記の実施形態（図面の内容も含む。）によって限定されるものではない。下記の実施形態に変更（構成要素の削除も含む）を加えることができる。また、以下の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略する。

図１は、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置１と呼ぶ）の概略構成と、視認者Ｅ（一般的には車両の運転者）と虚像Ｖと路面２００（以下では、車線とも呼ぶ）との位置関係を示す図である。ＨＵＤ装置１は、虚像Ｖの元となる表示画像（図示しない）を表示する画像表示部１０と、画像表示部１０が表示した表示画像の表示光Ｌを被投影部材２に向けて適宜拡大して投射する反射光学系、屈折光学系、回折光学系などの単数又は複数の光学部材からなるリレー光学部１０ａと、画像表示部１０の表示を制御する表示制御装置２０（図４参照）と、によって構成される。

ＨＵＤ装置１から出射された表示光Ｌは、被投影部材２で反射され、被投影部材２を介した視認者Ｅと反対の方向で虚像Ｖとして結像する。虚像Ｖは、視認者Ｅから見て、例えば上下方向が短辺で左右方向が長辺の矩形状の領域１００（図２参照）内に表示可能である。以下では、この領域を虚像表示可能領域１００とも呼ぶ。なお、図では、虚像表示可能領域１００を、点線で示してあるが、実際には視認されない又は視認されづらい。虚像表示可能領域１００は、ＨＵＤ装置１が搭載された車両が走行する路面２００とのなす角が概ね９０［ｄｅｇｒｅｅ］であり（広義に言うと、虚像表示可能領域１００が、路面２００と平行でない）、路面２００から浮いた位置に配置される。この虚像表示可能領域１００内の下側に表示された虚像Ｖは、視認者Ｅから見て、路面２００の第１の位置２０１に重なり、虚像表示可能領域１００内の上側に表示された虚像Ｖは、視認者Ｅから見て、第１の位置２０１よりも視認者Ｅから離れた第２の位置２０２に重なる。

図２は、視認者Ｅが前方を向いた際に視認される虚像Ｖと被投影部材２を介して視認される車両の前景（車線２００）とを示す図である。ＨＵＤ装置１は、車線２００の左側の区画線２１１（図２では路側帯との境界である車道外側線）に隣接する線状の左線状虚像Ｖ１と、車線２００の右側の区画線２１２（図２では反対車線との境界である中央線）に隣接する線状の右線状虚像Ｖ２と、を表示する。なお、ＨＵＤ装置１は、左線状虚像Ｖ１及び右線状虚像Ｖ２のいずれか一方のみを表示する態様をとってもよい。本実施形態のＨＵＤ装置１では、遠方の路面２００（第２の位置２０２）に重なる線状虚像Ｖと区画線２１０との距離Ｄ２を、近傍の路面２００（第１の位置２０１）に重なる線状虚像Ｖと区画線２１０との距離Ｄ１より大きくする。これについては、後で詳述する。なお、線状虚像Ｖは、図２に示すような連続した線状の画像でなくてもよく、区画線２１０に概ね沿うように、複数の画像を配列したものであってもよく、図３Ａに示すような、破線であってもよい。また、線状虚像Ｖは、視認者Ｅから見て、少なくとも一部が区画線２１０と重なるように配置されてもよく、図３Ｂに示すように、下側に視認される線状虚像Ｖが区画線２１０と重なり、上側に視認される線状虚像Ｖが区画線２１０よりも自車両が走行する車線２００の中央寄りに配置されてもよい。また、線状虚像Ｖの下側の一部は、視認者Ｅから見て、区画線２１０よりも車線２００の外側に配置されてもよい。

図４は、ＨＵＤ装置１のシステム構成を示すブロック図である。画像表示部１０は、表示処理部５０（画像生成部５４）で生成した画像データに基づき、表示画像を表示面（図示しない）に表示するものである。画像表示部１０は、例えば、ＬＣＤからなる透過型表示デバイス、有機ＥＬなどの自発光型表示デバイス、ＤＭＤやＬＣｏＳ（登録商標）などを用いた反射型投射デバイス、あるいはレーザー光を走査するレーザー光投射デバイスなどである。前記表示面は、画像表示部１０が、透過型表示デバイスまたは自発光型表示デバイスである場合、表示デバイスの表面であり、画像表示部１０が、反射型投射デバイス、レーザー光投射デバイスである場合、画像表示部１０からの光が投射されるスクリーンである。表示面は、虚像表示可能領域１００に対応しており、表示面上で表示する表示画像の位置を調整することで、虚像表示可能領域１００上で結像する虚像Ｖの位置が調整される。

表示制御装置２０は、入出力インターフェース（区画線情報取得部３０、アイポイント取得部４０）と、画像表示部１０が表示する表示画像の表示制御を少なくとも実行することで、虚像Ｖの表示を制御する表示処理部５０と、を備える。

入出力インターフェース（区画線情報取得部３０、アイポイント取得部４０）は、外部機器と通信可能に連結されている。前記外部機器は、区画線検出部３１、アイポイント検出部４１などである。ＨＵＤ装置１は、外部機器から入出力インターフェースを介して、各種情報を取得し、表示処理部５０の処理に従い虚像Ｖを表示する。

区画線情報取得部３０は、自車両が走行可能な車線２００の左右両端の区画線２１０の位置を示す区画線情報を区画線検出部３１から取得し、表示処理部５０に出力する入出力インターフェースであり、例えば、自車両に搭載された単数又は複数のカメラやセンサなどからなる区画線検出部３１から区画線情報を取得し、表示処理部５０に出力する。例えば、区画線検出部３１は、自車両の前景を撮像（検出）し、その撮像（検出）データを解析して自車両の前景から自車両が走行する車線２００の左右両端の区画線情報を生成する図示しない車線解析部を有する。なお、上記の車線解析部は、ＨＵＤ装置１内に設けられてもよい。具体的には、前記車線解析部は、表示処理部５０内に設けられてもよく、この場合、区画線情報取得部３０が取得する区画線情報は、区画線検出部３１が前景を撮像（検出）した撮像（検出）データとなる。

アイポイント取得部４０は、視認者Ｅのアイポイント（目の位置）をアイポイント検出部４１から取得し、表示処理部５０に出力する入出力インターフェースである。例えば、アイポイント検出部４１は、自車両の運転席に座る視認者Ｅ（運転者）の顔を撮像するカメラの撮像データを解析して運転者のアイポイントを検出してもよいが、これに限定されない。

表示処理部５０は、回路で構成され、回路は、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ））、少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および/または、少なくとも１つのフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの少なくとも１つの半導体集積回路を含む。少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つのコンピュータ読み取り可能で有形な記録媒体（記憶部５１）から１つまたは複数の命令を読み取ることにより、後述する基準位置決定部５２、表示位置調整部５３、画像生成部５４を含む表示処理部５０の機能の全部または一部を実行することができる。そのような記録媒体は、ハードディスクのような任意のタイプの磁気媒体、ＣＤおよびＤＶＤのような任意のタイプの光学媒体、揮発性メモリのような任意のタイプの半導体メモリ、および不揮発性メモリを含む。揮発性メモリはＤＲＡＭおよびＳＲＡＭを含み、不揮発性メモリはＲＯＭおよびＮＶＲＯＭを含む。半導体メモリは、少なくとも１つのプロセッサと共に回路の一部となる半導体回路でもある。ＡＳＩＣは、図４に示す機能ブロックの全部または一部を実行するようにカスタマイズされた集積回路であり、ＦＰＧＡは、製造後に、図４に示す機能ブロックの全部または一部を実行できるように設計された集積回路である。

基準位置決定部５２は、区画線情報取得部３０から取得した区画線情報に基づき、左線状虚像Ｖ１を表示する基準位置と、右線状虚像Ｖ２を表示する基準位置と、を決定する。例えば、基準位置決定部５２は、車線２００の左側の区画線２１１と重なる位置を、左線状虚像Ｖ１が表示される基準位置に決定し、車線２００の右側の区画線２１２と重なる位置を、右線状虚像Ｖ２が表示される基準位置に決定する。なお、基準位置決定部５２の機能の一部又は全部は、表示制御装置２０又はＨＵＤ装置１とは別に設けられてもよく、表示制御装置２０は、外部に設けられた基準位置決定部５２から基準位置を取得してもよい。なお、基準位置決定部５２は、車線２００の左側の区画線２１１（右側の区画線２１２）と平行に隣接する位置を、左線状虚像Ｖ１（右線状虚像Ｖ２）が表示される基準位置に決定してもよい。

表示位置調整部５３は、線状虚像Ｖの表示位置を、基準位置決定部５２が決定した基準位置に基づき調整する。虚像表示可能領域１００の下側に表示される線状虚像Ｖの位置を、基準位置に設定し、表示される位置が上側である程、視認者Ｅから見た線状虚像Ｖの位置が区画線２１０より車線２００の中央寄りに配置されるように表示位置を調整する。なお、表示位置調整部５３は、アイポイント取得部４０から取得する視認者Ｅの目の位置に基づいて、左線状虚像Ｖ１及び右線状虚像Ｖ２が所望の位置に視認されるように表示位置を調整してもよい。

図２を再び参照する。図２の例では、虚像表示可能領域１００の上側に表示される左線状虚像Ｖ１と区画線２１１との距離Ｄ２は、虚像表示可能領域１００の下側に表示される左線状虚像Ｖ１と区画線２１１との距離Ｄ１より長くなるように設定されている。すなわち、遠方（図１の第２の位置２０２）の区画線２１０の近くに表示される線状虚像Ｖが、近傍（図１の第１の位置２０１）の区画線２１０の近くに表示される線状虚像Ｖよりも、区画線２１０を基準にした相対位置で車線２００の中央寄りに位置するように、線状虚像Ｖが配置される。画像生成部５４は、表示位置調整部５３が調整した位置に線状虚像Ｖが視認されるように画像データを生成して画像表示部１０に表示画像を表示させる。

次に、表示制御装置２０が行う表示処理について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１において、表示処理部５０（基準位置決定部５２）は、区画線情報取得部３０から自車両が走行する車線２００の左右両端の区画線２１０の位置を示す区画線情報を取得し、この区画線情報に基づき、ステップＳ２で、左線状虚像Ｖ１を表示する基準位置、及び右線状虚像Ｖ２を表示する基準位置を決定する。例えば、左線状虚像Ｖ１の基準位置は、車線２００の左側の区画線２１１に重畳する位置であり、右線状虚像Ｖ２の基準位置は、車線２００の右側の区画線２１２に重畳する位置である。

次いで、ステップＳ３において、ステップＳ２で決定した基準位置に基づき、区画線２１１を基準とした相対的な位置が、下側に表示される線状虚像Ｖよりも上側に表示される線状虚像Ｖの方が、車線２００の中央寄りとなるように、線状虚像Ｖの表示位置を調整し、ステップＳ４で線状虚像Ｖの表示を更新し、ステップＳ１に戻る。この表示処理は、ＨＵＤ装置１が起動してから停止するまで繰り返される。

以上に説明したように、本実施形態の表示制御装置２０は、区画線２１１を基準とした相対的な位置が、下側に表示される線状虚像Ｖよりも上側に表示される線状虚像Ｖの方が車線２００の中央寄りとなるように、線状虚像Ｖの表示位置を調整する。これにより、虚像Ｖとこの虚像Ｖが重畳する実景との間の距離が大きくなってしまうことで生じる、区画線２１０と虚像Ｖとが空間的に対応が取れていない違和感を軽減することができる。

また、表示処理部５０は、車線２００がカーブしている場合、カーブの外側に配置される線状虚像Ｖにおいて、遠方の区画線２１０の近くに表示される線状虚像Ｖと、近傍の区画線２１０の近くに表示される線状虚像Ｖとを、区画線２１０を基準にした相対位置が同じになるように、線状虚像Ｖを配置してもよい。広義には、カーブの内側に配置される線状虚像Ｖの基準位置からの調整量を、カーブの外側に配置される線状虚像Ｖの基準位置からの調整量より大きくしてもよい。これにより、車線２００の形状により、左右の線状虚像Ｖの配置に差をつけることができ、視認者Ｅの視覚的注意が向きやすいカーブ内側の線状虚像Ｖの調整量を大きくすることで、より効果的に上記違和感を軽減することができる。

１：ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）
２：被投影部材
１０：画像表示部
１０ａ：リレー光学部
２０：表示制御装置
３０：区画線情報取得部
４０：アイポイント取得部
５０：表示処理部
５１：記憶部
５２：基準位置決定部
５３：表示位置調整部
５４：画像生成部
１００：虚像表示可能領域
２００：車線（路面）
２０１：第１の位置
２０２：第２の位置
２１０：区画線
２１１：区画線
２１２：区画線
Ｅ：視認者
Ｌ：表示光
Ｖ：線状虚像
Ｖ１：左線状虚像
Ｖ２：右線状虚像

Claims

車両が走行する車線（２００）の路面と非平行な領域（１００）に、視認者（Ｅ）から見て前記車線（２００）の区画線（２１０）に概ね沿って視認される線状虚像（Ｖ）を表示させる表示制御装置であって、
遠方の前記区画線（２１０）の近くに表示される前記線状虚像（Ｖ）が、近傍の前記区画線（２１０）の近くに表示される前記線状虚像（Ｖ）よりも、前記区画線（２１０）を基準にした相対位置で前記車線（２００）の中央寄りに位置するように、前記線状虚像（Ｖ）を配置する表示処理部（５０）を備える、
ことを特徴とする表示制御装置。
前記表示処理部（５０）は、遠方の前記区画線（２１０）の近くに表示される前記線状虚像（Ｖ）を、前記区画線（２１０）より前記車線（２００）の中央寄りに配置し、近傍の前記区画線（２１０）の近くに表示される前記線状虚像（Ｖ）を、前記区画線（２１０）と重畳するように配置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の表示制御装置。
前記表示処理部（５０）は、前記車線（２００）がカーブしている場合、前記カーブの外側に配置される前記線状虚像（Ｖ）において、遠方の前記区画線（２１０）の近くに表示される前記線状虚像（Ｖ）と、近傍の前記区画線（２１０）の近くに表示される前記線状虚像（Ｖ）とを、前記区画線（２１０）を基準にした相対位置が同じになるように、前記線状虚像（Ｖ）を配置する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示制御装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の表示制御装置（２０）と、
前記表示制御装置（２０）の制御より前記虚像（Ｖ）となる表示画像を表示する画像表示部（１０）と、
前記画像表示部（１０）が表示する前記表示画像の表示光（Ｌ）を被投影部材（２）に向けるリレー光学部（１０ａ）と、を備える、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。