JP2007047735A - 視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者に煩わしさを感じさせることなく両眼視差によって視覚情報が二重に見えることを防止し、視覚情報の視認効率を向上させる。
【解決手段】出力領域遮蔽手段３が、視覚情報出力手段１の映像出力領域の少なくとも一部を運転者の左眼のみ又は右眼のみでしか視認できない映像出力領域に分割し、視覚情報出力手段１は、運転者の左眼のみ又は右眼のみでしか視認できない出力領域に映像を出力する。これにより、運転者に煩わしさを感じさせることなく両眼視差によって視覚情報としての映像が二重に見えることを防止し、視覚情報の視認効率を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転者の前方視界内に視覚情報を呈示することにより運転者の車両運転操作を支援する視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法に関する。

従来より、フロントウインドウガラスの前方に視覚情報を呈示し、車両の速度に合わせて視覚情報の呈示位置を変化させることにより、運転者の注視位置を適切な位置に誘導する車両用表示装置が知られている（特許文献１，２を参照）。
特開平７−８９３７１号公報 特許２８２７７５９号公報

しかしながら、上記車両用表示装置は、凹面鏡の上下方向の角度を変化させることにより視覚情報の上下位置を変化させる構成になっているために、視覚情報の焦点距離を厳密に制御することができない。従って、上記車両用表示装置によれば、運転者が前方風景に対し視覚の焦点を合わせている状態の時に焦点距離が異なる視覚情報を呈示した場合、両眼視差によって視覚情報が二重に見えることにより運転者が視覚情報に対して煩わしさを感じることがある。また、前方風景に対し視覚の焦点を合わせている状態から視覚情報に対し視覚の焦点を合わせるまで（焦点調節）に時間を要する共に、二重に見えた視覚情報が実際には１つ又は２つ個別のもののどちらであるのかを視認するために時間を要するために、視覚情報の視認効率が低下する。

なお、このような問題を解決するために、上記特許文献２に記載されているように、運転者の片目の視界にのみ視覚情報を表示したり、片目の表示を遮蔽したりする方法が考えられてはいるが、この方法を用いる場合には、運転者の頭部等の運転者の眼から近い距離範囲内にコンバイナを設置して表示を制御する必要があるので、運転者がコンバイナに対して煩わしさを感じることがあり、また、コンバイナが運転操作の妨げになる可能性がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、運転者に煩わしさを感じさせることなく両眼視差によって視覚情報が二重に見えることを防止し、視覚情報の視認効率を向上させることが可能な視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法は、視覚情報の出力領域の少なくとも一部を運転者の左眼のみ又は右眼のみでしか視認できない出力領域に分割し、運転者の左眼のみ又は右眼のみでしか視認できない出力領域の一方に視覚情報を出力する。また、本発明の第２の態様に係る視覚情報呈示装置は、所定出力領域に視覚情報を出力する出力手段と、所定出力領域に出力された視覚情報を運転者の視線方向に反射することにより視覚情報を運転者に視認させる反射手段と、出力手段と反射手段間の視覚情報の出力経路上に配置され、所定出力領域の少なくとも一部を運転者の一方の眼でしか視認できない出力領域に設定する遮蔽手段とを備え、遮蔽手段は、視覚情報の出力経路上において、所定出力領域に出力された視覚情報と運転者の一方の眼球位置を結ぶ直線に対し略平行、且つ、運転者から見た視覚情報の上下方向に対し略平行な少なくとも一つ以上の平面を備え、視覚情報の出力経路の前後方向に対し立体的な構造を有し、出力手段は、遮蔽手段により設定された出力領域に視覚情報を出力する。

本発明に係る視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法によれば、運転者に煩わしさを感じさせることなく両眼視差によって視覚情報が二重に見えることを防止し、視覚情報の視認効率を向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態となる視覚情報呈示装置の構成及び動作について説明する。

［第１の実施形態］
始めに、本発明の第１の実施形態となる視覚情報呈示装置の構成及び動作について説明する。

〔視覚情報呈示装置の全体構成〕
本発明の第１の実施形態となる視覚情報呈示装置は、車両に設けられ、図１に示すように、視覚情報出力手段１と、出力手段可動手段２と、出力領域遮蔽手段３と、遮蔽手段可動手段４と、視覚情報反射手段５と、視認角限定手段６と、車両走行状態検出手段７と、眼球位置推定手段８と、データ保存手段９と、視覚情報出力制御手段１０とを主な構成要素として備える。

上記視覚情報出力手段１は、図２に示すように、車両のフロントダッシュボード１１内部に設けられ、視覚情報反射手段５として機能するフロントウインドガラス１２の内側表面に向けて視覚情報としての映像（例えば経路誘導情報，車両状態情報，道路地勢情報等）を出力する。なお、この視覚情報出力手段１は、出力手段可動手段２によって車両に対する相対位置を変更可能なように構成されている。

上記出力領域遮蔽手段３は、図２に示すように、視覚情報出力手段１と視覚情報反射手段３（フロントウインドウガラス１２内側表面）間の映像出力経路上に配置され、詳しくは後述するが、視覚情報出力手段１の映像出力領域の少なくとも一部を運転者Ｍが右眼でしか視認できない映像出力領域と右眼でしか視認できない映像出力領域とに分割する。なお、この出力領域遮蔽手段３は、遮蔽手段可動手段４によって車両に対する相対位置を変更可能なように構成されている。

視覚情報反射手段５は、図２に示すように、フロントウインドウガラス１２の内側表面により構成され、視覚情報出力手段１から出力された映像を運転者Ｍの眼球位置Ｅ方向に向けて反射することにより運転者Ｍに映像を視認させる。このように視覚情報出力手段１及び視覚情報反射手段５により所謂ヘッドアップディスプレイ装置が構成され、運転者Ｍの前方視界には視覚情報としての映像が重畳表示される。

視認角限定手段６は、携帯電話機やパソコン等の液晶画面に用いられるプライバシーフィルムや任意に設定された視野角の範囲のみ物理的に映像を視認できるようにするブラインド等により構成され、出力領域遮蔽手段３と視覚情報反射手段５間の映像出力経路上に配置される。そして、視野角限定手段６は、運転者Ｍの眼球位置Ｅが基準位置から特に車両左右方向に大きく移動した際に、一方の眼でしか視認できない映像出力領域に表示された映像を他方の眼でも視認してしまうことを防止するために、映像に対する運転者Ｍの視認角が運転者Ｍが車両進行方向に対して平行に映像を視認している時の視認角に対し所定角度の範囲内にある時のみ運転者Ｍが映像を視認可能なようにする。これにより、映像を両眼で視認することにより運転者Ｍが煩わしさや不自然さを感じたりすることを防止できる。

なお、運転者Ｍの眼球位置Ｅが比較的小さい移動量ｓだけ移動した場合には、左眼でしか視認できない映像出力領域と右眼でしか視認できない映像出力領域の境界線は、運転者Ｍの眼球位置Ｅから出力領域遮蔽手段３までの距離ａと出力領域遮蔽手段３から視覚情報出力手段１までの距離ｂの比、すなわちｓ・ｂ／ａだけ移動することになるので、出力する映像の幅を映像出力領域の幅よりも小さく設定することにより、視認角限定手段６を用いることなく、映像を両眼で視認してしまうことを防止できる。

車両走行状態検出手段７は、車両に対する加速度，車速，エンジン回転数，操舵角，シフト位置，ウインカー信号，ブレーキペダル信号等の車両の走行状態を示す情報を検出し、検出結果をデータ保存手段９に記録する。なお、車両に対する加速度は、車両の前後左右に設けられた加速度センサやジャイロセンサにより検出することができる。

眼球位置推定手段８は、運転者Ｍの眼球位置Ｅを推定し、推定結果をデータ保存手段９に記録する。具体的には、眼球位置推定手段８は、運転者Ｍとして標準的な体形を有する運転者を設定し、設定された運転者の眼の位置を任意の固定値として出力することにより、運転者Ｍの眼球位置Ｅを推定する。

なお、眼球位置推定手段８は、運転席の位置とミラーの角度を検出し、運転席のシートセット位置及びミラーの角度と運転者Ｍの眼球位置Ｅの対応関係を示すテーブルデータの中から検出された運転席のシートセット位置及びミラー（サイドミラーとルームミラーの少なくとも一方）の角度に対応する運転者Ｍの眼球位置Ｅを検索することにより運転者Ｍの眼球位置Ｅを推定してもよい。このような推定方法によれば、運転者Ｍの体型や運転姿勢の違いに合わせて出力映像を最適化することができる。また、眼球位置推定手段８は、運転者Ｍの顔画像を撮像，解析することにより運転者Ｍの眼球位置Ｅを推定してもよい。このような推定方法によれば、運転者Ｍの姿勢変化に伴う運転者Ｍの目の位置の移動に合わせて出力映像を最適化することができる。

データ保存手段１０は、公知の記憶装置により構成され、運転者Ｍの前方視界内に表示する視覚情報及び制御プログラムや制御パラメータを保存データとして記憶する。視覚情報出力制御手段１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の情報処理装置により構成され、詳しくは後述するが、データ保存手段１０内に記憶されている情報を利用して視覚情報出力手段１が出力する映像を移動制御する。

〔出力領域遮蔽手段の構成〕
出力領域遮蔽手段３は、運転者Ｍの眼球位置Ｅ及び視覚情報出力手段１と出力領域遮蔽手段３の位置関係から定義される幅Ｌ０の格子が間隔Ｌ０毎に配置された構成により視覚情報出力手段１の映像出力領域の少なくとも一部を運転者Ｍが右眼でしか視認できない映像出力領域と左眼でしか視認できない映像出力領域に分割する。以下、出力領域遮蔽手段３の構成について詳しく説明する。

いま、図３（ａ）に示すように、運転者Ｍの眼球位置Ｅから出力領域遮蔽手段３までの距離，出力領域遮蔽手段３から視覚情報出力手段１までの距離，及び運転者Ｍの左眼Ｅ１と右眼Ｅ２の間の距離をそれぞれパラメータａ，ｂ，ｄで表し、また、右眼Ｅ２の概略正面位置に対応する視覚情報出力手段１及び出力領域遮蔽手段３上の位置をそれぞれ点Ａ０，点Ｂ０とすると、左眼の位置Ｅ１と点Ａ０を結んだ直線、すなわち左眼の視線が出力領域遮蔽手段３と交わる点Ｂ１が定まると共に、右眼の位置Ｅ１と点Ｂ１を結ぶ直線、すなわち右眼の視線が視覚情報出力手段１と交わる点Ａ１が定まる。

次に、左眼の位置Ｅ１と位置Ａ１を結んだ直線が出力領域遮蔽手段３と交わる点Ｂ２が定まると共に、右眼の位置Ｅ１と点Ｂ２を結ぶ直線が視覚情報出力手段１と交わる点Ａ２が定まる。そして、以下同様の処理を繰り返し、求められた点Ｂ０〜Ｂ５において出力領域遮蔽手段３を分割することにより、視覚情報出力手段１の映像出力領域を左眼Ｅ１でしか視認できない映像出力領域（点Ａ０〜点Ａ１間，点Ａ２〜点Ａ３間，点Ａ４〜点Ａ５間）と右眼Ｅ２でしか視認できない映像出力領域（点Ａ１〜点Ａ２間，点Ａ３〜点Ａ４間）に分割することができる。

またこの時、点Ａ０，Ａ１間の幅Ｌ０’は距離ｄに対する距離ａ，ｂの比によって（ｂ／ａ）・ｄと表され、点Ｂ０，Ｂ１間の幅Ｌ０はＬ０’に対する距離ａ，ａ＋ｂの比によってａ／（ａ＋ｂ）・Ｌ０’と表される。そして以下同様の処理を繰り返すことにより、幅Ｌ１’＝Ｌ０・ａ／（ａ＋ｂ），幅Ｌ１＝Ｌ１’・ａ／（ａ＋ｂ），幅Ｌ２’＝Ｌ１・ａ／（ａ＋ｂ），幅Ｌ２＝Ｌ２’・ａ／（ａ＋ｂ）となるが、隣り合う幅Ｌ０と幅Ｌ１及び幅Ｌ０’と幅Ｌ１’とを比較すると、Ｌ０＝Ｌ１＝Ｌ２＝…＝ｄ・ａ／（ａ＋ｂ）及びＬ０’＝Ｌ１’＝Ｌ２’＝…＝ｂ／ａ・ｄとなり、Ｌ及びＬ’は等間隔であることわかる。また、左眼Ｅ１と右眼Ｅ２の間の距離ｄは人間の体形に依存せずほぼ一定（６０［ｍｍ］程度）であることが知られている。従って、距離ａ，ｂを設定することにより幅Ｌ０及びＬ０’の大きさを求めることができる。

そこで、この視覚情報呈示装置では、出力領域遮蔽手段３は、距離ａ，ｂを設定することにより幅Ｌ０を算出し、図３（ｂ）に示すように幅Ｌ０の格子が間隔Ｌ０毎に配置された構成を有する。より具体的には、この実施形態では、出力領域遮蔽手段３は幅Ｌ０の格子が等間隔Ｌ０に４つ配置された構成を有する。このような構成によれば、図４に示す視覚情報出力手段１の映像出力領域２１は図５に示すように左眼Ｅ１でしか視認できない幅Ｌ０’映像出力領域Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６，Ｒ８と右眼Ｅ２でしか視認できない幅Ｌ０’の映像出力領域Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７，Ｒ９とが交互に配置された構成になる。従って、視覚情報出力手段１は、視覚情報としての映像を片眼のみで見える映像出力領域にのみに表示することにより、運転者Ｍに煩わしさを感じさせることなく両眼視差によって視覚情報が二重に見えることを防止し、視覚情報の視認効率を向上させることができる。

なお、図５に示す例では、右眼でしか視認できない映像出力領域Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７，Ｒ９それぞれに車速情報Ｉ１，経路誘導情報Ｉ２，車間距離情報Ｉ３等の視覚情報が表示される。但し、映像出力領域に表示する視覚情報としては、警告情報，メータ表示，道路地勢情報等の情報であってもよい。

〔視覚情報出力制御手段の構成〕
上記視覚情報出力制御手段１０は、データ保存手段１０内に記憶されている情報を利用して視覚情報出力手段１が出力する映像を移動制御する。以下、視覚情報出力制御手段１０による制御の幾つかの具体例について説明する。

いま、眼球位置推定手段８により推定された運転者Ｍの左眼Ｅ１及び右眼Ｅ２の眼球位置をそれぞれ（ＥＬｘ，ＥＬｙ，ＥＬｚ），（ＥＲｘ，ＥＲｙ，ＥＲｚ）と表すと、視覚情報出力手段１が車両の水平面と略平行に配置されている場合において、図６に示すように運転者Ｍの眼球位置が左右方向に距離Ｓｘだけ移動した場合には、運転者Ｍは視覚情報反射手段５により反射された映像を視認するために、映像出力領域が図７に示すように位置ＥＲｘから−Ｓｘ・ｂ／ａだけ横方向（反対方向にＳｘ・ｂ／ａ）に移動したように感じる。なお、運転者Ｍの眼球位置の移動は、車両走行状態検出手段７の検出結果から車両の所定値以上の加速度が加わり、運転者Ｍの姿勢が大きく変動したと判定された場合や、眼球位置推定手段８の推定結果に従って検出することができる。

このため、運転者Ｍの眼球位置が左右方向に距離Ｓｘだけ移動した場合、視覚情報出力制御手段１０は、映像出力領域を位置ＥＲｘから−Ｓｘ・ｂ／ａだけ横方向に移動する。このような処理によれば、図６，７に示す例では、運転者Ｍは常に右眼のみで映像を視認するようになり、映像を両眼で視認することにより運転者Ｍが煩わしさや不自然さを感じたりすることを防止できる。

一方、運転者Ｍの眼球位置が前後方向に距離Ｓｙだけ移動した場合には、図８に示すように映像出力領域の幅Ｌ０’がＬ’・ｂ／（ａ−Ｓｙ）だけ大きくなり、左眼でしか視認できない映像出力領域と右眼でしか視認できない映像出力領域の境界線が重なることによって片眼でのみ視認できる映像出力領域の幅Ｌ０’が狭まる。このため、運転者Ｍの眼球位置が前後方向に距離Ｓｙだけ移動した場合には、視覚情報出力制御手段１０は、幅Ｌ０’の変化量に応じて視覚情報出力手段１が出力する映像を縦横両方向又は横方向に縮小する。このような処理によれば、図６，７に示す例では、運転者Ｍは常に右眼のみで映像を視認するようになり、映像を両眼で視認することにより運転者Ｍが煩わしさや不自然さを感じたりすることを防止できる。

なお、運転者Ｍの眼球位置が上下方向に距離Ｓｚだけ移動した場合には、左眼でしか視認できない映像出力領域と右眼でしか視認できない映像出力領域の境界線は移動しないので、視覚情報出力制御手段１０は、視覚情報出力手段１が出力する映像を制御しなくてもよいし、また、視覚情報出力手段１が出力する映像を位置ＥＲｚから−Ｓｚ・ｂ／ａの範囲内で移動制御するようにしてもよい。

また、映像出力領域を移動制御する方法としては、出力手段可動手段２により視覚情報出力手段１のみを移動する方法、遮断手段可動手段４により出力領域遮蔽手段３のみを移動する方法、又は出力手段可動手段２及び遮断手段可動手段４により視覚情報出力手段１と出力領域遮蔽手段３の両方を移動する方法を用いることができる。そこで以下では、各方法について具体的に説明する。

〔出力手段可動手段による映像の移動制御〕
運転者Ｍの眼球位置が左右方向に距離Ｓｘ移動した場合、視覚情報出力制御手段１０は出力手段可動手段２により視覚情報出力手段１を左右方向に距離−Ｓｘ移動する。また、運転者Ｍの眼球位置が前後方向に距離Ｓｙ移動した場合、視覚情報出力制御手段１０は、ａ：ｂ＝（ａ−Ｓｙ）：（ｂ＋ｔ）の関係から出力手段可動手段２により視覚情報出力手段１を前後方向に距離ｔ＝Ｓｙ・ｂ／ａ移動する。一方、運転者Ｍの眼球位置が上下方向に距離Ｓｚ移動した場合には、視覚情報出力制御手段１０は、出力手段可動手段２により視覚情報出力手段１を上下方向に距離−Ｓｚ移動する、又は、映像が映像出力領域の上下方向の範囲内に収まっている場合には出力手段可動手段２を動作させない。

〔遮断手段可動手段による映像の移動制御〕
運転者Ｍの眼球位置が左右方向に距離Ｓｘ移動した場合、視覚情報出力制御手段１０は遮断手段可動手段４により出力領域遮蔽手段３を左右方向に距離Ｓｘ・ａ／ｂ移動する。また、運転者Ｍの眼球位置が前後方向に距離Ｓｙ移動した場合、視覚情報出力制御手段１０は、ａ：ｂ＝（ａ＋Ｓｙ）：（ｂ−ｕ）の関係から遮断手段可動手段４により出力領域遮蔽手段３を前後方向に距離ｕ＝−Ｓｙ・ｂ／ａ移動する。一方、運転者Ｍの眼球位置が上下方向に距離Ｓｚ移動した場合には、視覚情報出力制御手段１０は、遮断手段可動手段４により出力領域遮蔽手段３を上下方向に距離Ｓｚ・ａ／ｂ移動する、又は、映像が出力領域の上下方向の範囲内に収まっている場合には遮断手段可動手段４を動作させない。

なお、このように出力領域遮蔽手段３を移動制御することにより運転者Ｍの左右の眼球位置の傾きの変化に対しても映像を両眼で視認することにより運転者Ｍが煩わしさや不自然さを感じたりすることを防止できる。具体的には、この場合、運転者Ｍの左右の眼球位置の車両水平方向に対する傾きをθとすると、視覚情報出力制御手段１０は、映像出力領域の概略中心点を通る分割領域及び出力領域遮蔽手段３に垂直な軸に対してθだけ出力領域遮蔽手段３を回転させる。

〔出力手段可動手段と遮断手段可動手段による映像の移動制御〕
出力手段可動手段３と遮断手段可動手段４それぞれで移動制御する方向を分担する。例えば、運転者Ｍの眼球位置が左右方向に移動した場合、視覚情報出力制御手段１０は出力手段可動手段２により視覚情報出力手段１を左右方向に移動する。一方、運転者Ｍの眼球位置が前後方向や上下方向に移動した場合には、視覚情報出力制御手段１０は遮断手段可動手段４により出力領域遮蔽手段３を移動する。

なお、出力手段可動手段３と遮断手段可動手段４を一体として映像を移動制御してもよい。具体的には、この場合には、運転者Ｍの眼球位置の移動に合わせて映像出力領域及び遮蔽領域の概略中心点を通る垂直な軸を軸上の一点を基点として回転させる、又は基点を前後に移動する、又は、軸が車両の向きと常に平行になるように移動することにより、映像を移動制御する。また、運転開始時に、上記軸を軸上の一点を基点として回転させる、又は、軸が車両の向きと常に平行になるように移動することにより映像を移動制御し、運転中は運転者Ｍの眼球位置に合わせて映像を移動制御するようにしてもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明の第１の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、出力領域遮蔽手段３が、視覚情報出力手段１の映像出力領域の少なくとも一部を運転者Ｍの左眼のみ又は右眼のみでしか視認できない映像出力領域に分割し、視覚情報出力手段１は、運転者Ｍの左眼のみ又は右眼のみでしか視認できない出力領域に映像を出力するので、運転者Ｍに煩わしさを感じさせることなく両眼視差によって映像が二重に見えることを防止し、映像の視認効率を向上させることができる。

また、本発明の第１の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、視覚情報出力手段１は、出力する一つ又は複数の映像のそれぞれの大きさを運転者Ｍの左眼のみ又は右眼のみでしか視認できない映像出力領域の範囲内に収まるように制御するので、複数の映像が出力された場合であっても運転者Ｍは左眼又は右眼のみで視認することができる。

また、本発明の第１の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、視認角限定手段６が、映像に対する運転者Ｍの視認角が運転者Ｍが車両進行方向に対して平行に視覚情報を視認している時の視認角に対し所定角度の範囲内にある場合のみ映像を視認することを許容するので、運転者Ｍの眼球位置が移動した際に映像を両眼で視認することにより運転者Ｍが煩わしさや不自然さを感じたりすることを防止できる。

また、本発明の第１の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、車両走行状態検出手段７が、車両の走行状態を検出し、視覚情報出力制御手段１０が、車両走行状態検出手段７の検出結果に従って映像出力領域を移動制御するので、車両の運動によって運転者Ｍの眼球位置が移動した際に映像を両眼で視認することにより運転者Ｍが煩わしさや不自然さを感じたりすることを防止できる。

また、本発明の第１の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、眼球位置推定手段８が、運転者Ｍの眼球位置Ｅを推定し、視覚情報出力制御手段１０が、眼球位置推定手段８の推定結果に従って映像出力領域を移動制御するので、運転者Ｍが変わった際や運転者Ｍの眼球位置が移動した際に映像を両眼で視認することにより運転者Ｍが煩わしさや不自然さを感じたりすることを防止できる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態となる視覚情報呈示装置の構成及び動作について説明する。

〔視覚情報呈示装置の全体構成〕
本発明の第２の実施形態となる視覚情報呈示装置の構成は、出力領域遮蔽手段３が、映像の出力経路の前後方向に対して立体的な構造を有し、視覚情報出力手段１の映像出力領域の少なくとも一部を運転者Ｍが片目でしか視認できない映像出力領域に設定する点において第１の実施形態となる視覚情報呈示装置の構成と異なる。そこで以下では、出力領域遮蔽手段３の構成についてのみ説明し、その他の構成要素についての説明は省略する。

〔出力領域遮蔽手段の構成〕
本発明の第２の実施形態となる視覚情報呈示装置では、出力領域遮蔽手段３が、映像の出力経路の前後方向に対して長さ寸法ｃを有し、視覚情報出力手段１の映像出力領域の少なくとも一部を運転者Ｍが片目でしか視認できない映像出力領域に設定する。以下では、視覚情報出力手段１の映像出力領域を運転者Ｍが右眼でしか視認できない映像出力領域に設定する場合における出力領域遮蔽手段３の長さ寸法ｃの設定方法について説明する。

なお、出力領域遮蔽手段３の幅寸法Ｌ０〜Ｌ４の設定方法は、上記第１の実施形態となる視覚情報呈示装置における設定方法と同じであるので、以下ではその説明を省略する。また、以下の説明において参照する図面中に含まれる符号のうち、上記図１〜図８に含まれる符号と同一のものは上記図１〜図８に含まれる符号と同一の機能を示すものとする。

いま、図９（ａ）に示すように、運転者Ｍの左眼Ｅ１と点Ｂ０を結ぶ直線と右眼Ｅ２と点Ａ１，Ｂ１を結ぶ直線の交点をＣ１とする。次に、運転者Ｍの左眼Ｅ１と点Ａ０，Ｂ１を結ぶ直線と右眼Ｅ２と点Ａ２，Ｂ２を結ぶ直線の交点をＣ２とする。以下同様にして、点Ｃ０〜Ｃ５を算出し、点Ｂ０〜Ｂ５を通る平面と点Ｃ０〜Ｃ５を通る平面をそれぞれ平面３ａ，平面３ｂとする。

この時、点Ｃ０，Ｃ１間の幅Ｍ０は、図９（ｂ）に示すように、幅Ｌ０に対する距離ａ−ｃ，ｂの比によりＬ０・（ａ−ｃ）／ａと表され、点Ｃ１，Ｃ２間の幅Ｍ１はＬ１に対する距離ａ−ｃ，ｂの比によりＬ１・（ａ−ｃ）／ａと表される。そして以下同様の処理を繰り返すことにより、Ｍ０＝Ｍ１＝Ｍ２＝…＝Ｌ・（ａ−ｃ）／ａ＝ｂ・ｄ・（ａ−ｃ）／｛（ａ＋ｂ）・ａ｝（数式１）となり、点Ｂ０〜Ｂ５間の幅Ｍ１〜Ｍ４は等間隔で表される。

一方、点Ｃ０，Ｃ１間の幅Ｍ０は、運転者Ｍの左眼Ｅ１と右眼Ｅ２の間の距離ｄに対する距離ｃ，ａの比によりｃ／ａ・ｄ（数式２）と表される。従って、上記数式１と数式２により出力領域遮蔽手段３の長さ寸法ｃはａ・ｂ／（ａ＋２ｂ）と表され、距離ａ，ｂ，ｄの値によって一義的に定まることがわかる。

そして、出力領域遮蔽手段３の長さ寸法ｃを上述の方法により設定した場合、図９（ａ）に示すように、運転者Ｍは、点Ｃ０〜Ｃ５と点Ｂ０〜Ｂ５により形成される平面によって右眼Ｅ２でしか点Ａ０〜Ａ５に対応する視覚情報出力手段１の映像出力領域を視認できなくなる。なお、距離ａに対する距離ｂの値は、視覚情報出力手段１の映像出力領域を片眼だけで見える領域に設定するための距離ａに対する最小値であり、距離ａに対して距離ｂを大きくした場合には、幅Ｌ’０〜Ｌ’４が大きくなることにより表示情報や表示領域の自由度が格段に向上する。

なお、本実施形態では、遮蔽手段可動手段４によって出力領域遮蔽手段３の長さ寸法ｃを任意に変化させてもよい。距離ａ，ｂを固定した状態で長さ寸法ｃを小さくした場合には、幅Ｍ０〜Ｍ４が大きくなるので、眼球位置が多少変化した時であっても運転者Ｍは出力映像を視認続けることができる。但し、この場合、片目だけで視認される幅Ｌ’は非連続になると共にＬ’・ｃ２／ｃ（ｃ２は変化後の長さ寸法を示す）で表される値Ｌｃまで小さくなる。従って、長さ寸法ｃは、視覚情報出力手段１から出力される映像の左右水平方向幅幅に合わせて設定することが望ましい。

一方、距離ａ，ｂを固定した状態で長さ寸法ｃを大きくした場合には、片目だけで視認される幅Ｌ’の連続性は保持される。また、運転者Ｍの眼球位置の移動量に対する映像が視認できなくなる領域の減少幅が増えるので、運転者Ｍの眼球位置の移動量に対する不可視領域の変化を制御することができる。なお、この場合、不可視領域は運転者Ｍの眼球位置の移動に応じて幅Ｌ’の左右両側から減少していく。

また、自車両の走行状態によって運転者Ｍの姿勢が大きく変化し、運転者Ｍの眼球位置が移動した場合には、視覚情報出力手段１と出力領域遮蔽手段３の相対位置関係が変化し、出力映像が出力領域遮蔽手段３によって遮られることによって運転者Ｍが出力映像を不自然に感じる場合がある。そこで、本実施形態では、眼球位置推定手段８により推定された運転者Ｍの眼球位置に合わせて出力手段可動手段２や遮蔽手段可動手段４により視覚情報出力手段１や出力領域遮蔽手段３を移動制御してもよい。

具体的には、眼球位置推定手段８により推定された運転者Ｍの左眼Ｅ１及び右眼Ｅ２の眼球位置をそれぞれ（ＥＬｘ，ＥＬｙ，ＥＬｚ），（ＥＲｘ，ＥＲｙ，ＥＲｚ）と表すと、視覚情報出力手段１が車両の水平面と略平行に配置されている場合において、図１０に示すように運転者Ｍの眼球位置が左方向に距離Ｓｘだけ移動した場合には、運転者Ｍは視覚情報反射手段５により反射された映像を視認するために、映像出力領域が図１１に示すように位置ＥＲｘから−Ｓｘ・ｂ／ａだけ横方向（反対方向にＳｘ・ｂ／ａ）に移動したように感じる。なお、運転者Ｍの眼球位置の移動は、車両走行状態検出手段７の検出結果から車両の所定値以上の加速度が加わり、運転者Ｍの姿勢が大きく変動したと判定された場合や、眼球位置推定手段８の推定結果に従って検出することができる。

このため、運転者Ｍの眼球位置が左方向に距離Ｓｘだけ移動した場合、視覚情報出力制御手段１０は、映像出力領域を位置Ａ０を基準として−Ｓｘ・ｂ／ａだけ横方向に移動する。また、遮蔽手段可動手段４は、運転者Ｍの眼球位置の移動に合わせて点Ｃ０〜Ｃ５と点Ｂ０〜Ｂ５により形成される平面をＳｘ・ｃ／ａだけ横方向に移動、換言すれば、点Ｃ０〜Ｃ５と点Ｂ０〜Ｂ５により形成される平面の向きを運転者Ｍの眼球位置に移動させる。このような処理によれば、図１０，１１に示す例では、運転者Ｍは常に右眼のみで映像を視認するようになり、運転者Ｍが出力映像を不自然に感じることを防止できる。

一方、運転者Ｍの眼球位置が前後方向に距離Ｓｙだけ移動した場合には、図１２に示すように片目のみ視認可能な映像出力領域の幅Ｌ’がＬ’・ｂ／（ａ−Ｓｙ）だけ大きくなる。このため、運転者Ｍの眼球位置が前後方向に距離Ｓｙだけ移動した場合において、前方風景に対する出力映像の位置を変化させない場合には、出力領域遮蔽手段３の平面３ａの位置ｂが固定されているとすると、視覚情報出力制御手段１０は、幅Ｌ’の変化量に応じて視覚情報出力手段１が出力する映像を出力領域遮蔽手段３の平面３ａにおいて縮小する。一方、視覚情報出力手段１に出力される映像自体のスケールを固定する場合には、出力手段可動手段２が、出力領域遮蔽手段３の平面３ａの位置ｂが常にｂ・（ａ−Ｓｙ）／ａに位置するように制御する。

また、運転者Ｍの眼球位置が上下方向に距離Ｓｚだけ移動した場合において、前方風景に対する出力映像の位置を変化させない場合には、視覚情報出力制御手段１０は、視覚情報出力手段１が出力する映像を上下方向に−Ｓｚ・ｂ／ａだけ移動制御してもよい。但し、この場合、出力映像は、視覚情報反射手段５を介して運転者Ｍに視認されるために、出力映像の上下方向が反転されることを考慮する必要がある。また、前方風景に対する出力映像の位置が変化しても問題が生じない場合には、出力映像を上下方向に移動させなくてもよい。
また、本実施形態では、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、眼球位置推定手段８により推定された運転者Ｍの眼球位置の前後方向の移動距離に応じて、遮蔽手段可動手段４によって出力領域遮蔽手段３を構成する平面３ａ，３ｂの位置を初期位置ｃ１からｃＬ〜ｃＳの範囲内で変化させてもよい。なお、この場合、点Ｃ０〜Ｃ５と点Ｂ０〜Ｂ５により形成される平面は、運転者Ｍの一方の眼球位置を通る直線に対して平行に保たれるように、平面３ｂから長さｃＳの範囲で左右に可動できる状態で固定する。このような構成によれば、運転者Ｍの眼球位置の前後方向の移動に合わせて出力領域遮蔽手段３の左右方向及び出力映像の光軸の前後方向の長さが制御されるので、運転者Ｍは常に片方の眼で出力映像を視認することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の第２の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、出力領域遮蔽手段３は、映像の出力経路上において、視覚情報と運転者Ｍの一方の眼球位置を結ぶ直線に対して略平行、且つ、運転者Ｍから見た視覚情報の上下方向に対して略平行な平面（点Ｃ０〜Ｃ５と点Ｂ０〜Ｂ５により形成される平面）を備えることにより、視覚情報の出力経路の前後方向に対して立体的な構造を有する。そして、このような構成によれば、運転者Ｍは左右の一方の眼でのみ出力映像を視認するようになるので、運転者Ｍに煩わしさを感じさせることなく両眼視差によって視覚情報が二重に見えることを防止し、視覚情報の視認効率を向上させることができる。

また、本発明の第２の実施形態となる視覚情報呈示装置は、視覚情報出力手段１から出力される視覚情報の左右水平方向の大きさに応じて、出力領域遮蔽手段３の長さ寸法ｃのを変化させるので、出力映像の大きさに合わせて片目でのみ出力映像を視認できる領域の大きさを任意に設定することができる。また、運転者Ｍが任意に設定した移動範囲を超えて眼球位置を大きく移動させた場合には出力映像を視認できなくなるので、眼球位置を大きく移動させる走行シーンにおいて、出力映像を煩わしく感じることを防止できる。また、前方風景に対してシーンリンクしている出力映像の重畳位置にずれが生じることによって、出力映像が不自然に見えたり、煩わしく感じたりすることを防止できる。

また、本発明の第２の実施形態となる視覚情報呈示装置は、眼球位置推定手段８により推定された運転者Ｍの左右の眼球位置に応じて視覚情報の出力位置を制御し、点Ｃ０〜Ｃ５と点Ｂ０〜Ｂ５により形成される平面が眼球位置推定手段８により推定された運転者Ｍの一方の眼球位置と視覚情報を結ぶ直線と略平行、且つ、運転者Ｍから見た視覚情報の上下方向と略平行になるように、点Ｃ０〜Ｃ５と点Ｂ０〜Ｂ５により形成される平面の位置を視覚情報の出力経路に対して左右方向に移動させることにより、運転者Ｍの眼球位置が左右方向に移動しても前方風景に対して常に同じ位置に映像を出力するので、運転者Ｍは片目のみで出力映像を視認し続けることができる。またこの結果、二重視による煩わしさを低減すると共に視認効率を高めることができる。

また、本発明の第２の実施形態となる視覚情報呈示装置は、眼球位置推定手段８により推定された運転者Ｍの眼球位置の前後方向の移動距離に応じて出力領域遮蔽手段３の長さ寸法ｃを変化させることにより、運転者Ｍの眼球位置が前後方向に移動した場合であっても、運転者Ｍの眼球位置が左右方向に移動しても前方風景に対して常に同じ位置に映像を出力するので、運転者Ｍは片目のみで出力映像を視認し続けることができる。またこの結果、二重視による煩わしさを低減すると共に視認効率を高めることができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の第１の実施形態となる視覚情報呈示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態となる視覚情報呈示装置における視覚情報出力手段，出力領域遮蔽手段，視覚情報反射手段，及び運転者の位置関係を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態となる視覚情報呈示装置における出力領域遮蔽手段の構成を説明するための図である。 視覚情報出力手段の映像出力領域を示す図である。 出力領域遮蔽手段により分割された映像出力領域を示す図である。 運転者の眼球位置の基準位置を示す図である。 運転者の眼球位置が図６に示す基準位置から左方向に移動した状態を示す図である。 運転者の眼球位置が図６に示す基準位置から前方方向に移動した状態を示す図である。 本発明の第２の実施形態となる視覚情報呈示装置における出力領域遮蔽手段の構成を説明するための図である。 運転者の眼球位置の基準位置を示す図である。 運転者の眼球位置が図１０に示す基準位置から左方向に移動した状態を示す図である。 運転者の眼球位置が図１０に示す基準位置から前方方向に移動した状態を示す図である。 眼球位置推定手段により推定された運転者の眼球位置の前後方向の移動距離に応じて出力領域遮蔽手段の長さ寸法を変化させる処理を説明するための図である。

符号の説明

１：視覚情報出力手段
２：出力手段可動手段
３：出力領域遮蔽手段
４：遮蔽手段可動手段
５：視覚情報反射手段
６：視認角限定手段
７：車両走行状態検出手段
８：眼球位置推定手段
９：データ保存手段
１０：視覚情報出力制御手段

Claims (12)

1. 運転者の前方視界内に視覚情報を呈示することにより運転者の車両運転操作を支援する視覚情報呈示装置であって、
   所定出力領域に前記視覚情報を出力する出力手段と、
   前記所定出力領域に出力された視覚情報を運転者の視線方向に反射することにより当該視覚情報を運転者に視認させる反射手段と、
   前記出力手段と前記反射手段間の視覚情報の出力経路上に配置され、前記所定出力領域の少なくとも一部を運転者の左眼のみ又は右眼のみでしか視認できない出力領域に分割する遮蔽手段とを備え、
   前記出力手段は、前記遮蔽手段により分割された運転者の左眼のみ又は右眼のみでしか視認できない出力領域の一方に前記視覚情報を出力すること
   を特徴とする視覚情報呈示装置。
2. 請求項１に記載の視覚情報呈示装置であって、
   前記出力手段は、出力する一つ又は複数の視覚情報のそれぞれの大きさを運転者の左眼のみ又は右眼のみでしか視認できない出力領域の範囲内に収まるように制御することを特徴とする視覚情報呈示装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の視覚情報呈示装置であって、
   前記視覚情報に対する運転者の視認角が運転者が車両進行方向に対して平行に視覚情報を視認している時の視認角に対し所定角度の範囲内にある場合のみ視覚情報を視認することを許容する視認角限定手段を備えることを特徴とする視覚情報呈示装置。
4. 請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の視覚情報呈示装置であって、
   車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段と、
   前記車両走行状態検出手段の検出結果に従って前記視覚情報の出力領域を移動制御する出力制御手段と
   を備えることを特徴とする視覚情報呈示装置。
5. 請求項４に記載の視覚情報呈示装置であって、
   運転者の眼球位置を推定する眼球位置推定手段を備え、
   前記出力制御手段は、前記眼球位置推定手段の推定結果に従って前記視覚情報の出力領域を移動制御することを特徴とする視覚情報呈示装置。
6. 請求項４又は請求項５に記載の視覚情報呈示装置であって、
   車両に対する前記遮蔽手段の相対位置を変化させる第１の可動手段を備え、
   前記出力制御手段は、前記第１の可動手段を動作させることによって車両に対する前記遮蔽手段の相対位置を変化させることにより前記視覚情報の出力領域を移動制御することを特徴とする視覚情報呈示装置。
7. 請求項４乃至請求項６のうち、いずれか１項に記載の視覚情報呈示装置であって、
   車両に対する前記出力手段の相対位置を変化させる第２の可動手段を備え、
   前記出力制御手段は、前記第２の可動手段を動作させることによって車両に対する前記出力手段の相対位置を変化させることにより前記視覚情報の出力領域を移動制御することを特徴とする視覚情報呈示装置。
8. 運転者の前方視界内に視覚情報を呈示することにより運転者の車両運転操作を支援す
   る視覚情報呈示方法であって、
   視覚情報を出力する所定出力領域の少なくとも一部を運転者の左眼のみ又は右眼のみ
   でしか視認できない出力領域に分割するステップと、
   運転者の左眼のみ又は右眼のみでしか視認できない出力領域の一方に視覚情報を出力
   するステップと
   を有することを特徴とする視覚情報呈示方法。
9. 運転者の前方視界内に視覚情報を呈示することにより運転者の車両運転操作を支援する視覚情報呈示装置であって、
   所定出力領域に前記視覚情報を出力する出力手段と、
   前記所定出力領域に出力された視覚情報を運転者の視線方向に反射することにより当該視覚情報を運転者に視認させる反射手段と、
   前記出力手段と前記反射手段間の視覚情報の出力経路上に配置され、前記所定出力領域の少なくとも一部を運転者の一方の眼でしか視認できない出力領域に設定する遮蔽手段とを備え、
   前記遮蔽手段は、視覚情報の出力経路上において、所定出力領域に出力された視覚情報と運転者の一方の眼球位置を結ぶ直線に対し略平行、且つ、運転者から見た視覚情報の上下方向に対し略平行な少なくとも一つ以上の平面を備え、視覚情報の出力経路の前後方向に対し立体的な構造を有し、前記出力手段は、前記遮蔽手段により設定された出力領域に前記視覚情報を出力することを特徴とする視覚情報呈示装置。
10. 請求項９に記載の視覚情報呈示装置であって、
    前記視覚情報の左右水平方向の大きさに応じて、前記遮蔽手段の前記前後方向の長さを変化させる手段を備えることを特徴とする視覚情報呈示装置。
11. 請求項９又は請求項１０に記載の視覚情報呈示装置であって、
    前記運転者の左右の眼球位置を推定する眼球位置推定手段と、
    前記眼球位置推定手段により推定された運転者の左右の眼球位置に応じて所定出力領域における視覚情報の出力位置を制御する視覚情報出力制御手段と、
    前記遮蔽手段を構成する平面が、前記眼球位置推定手段により推定された運転者の一方の眼球位置と所定出力領域に出力された視覚情報を結ぶ直線に対し略平行、且つ、運転者から見た視覚情報の上下方向に対し略平行になるように、当該平面の位置を視覚情報の出力経路の左右方向に移動させる手段と
    を備えることを特徴とする視覚情報呈示装置。
12. 請求項１１に記載の視覚情報呈示装置であって、
    前記眼球位置推定手段により推定された運転者の眼球位置の前後方向の移動距離に応じて、前記遮蔽手段の前記前後方向の長さを変化させる手段を備えることを特徴とする視覚情報呈示装置。

Images