JP6330908B2 - 車両用表示装置及び車両用表示方法 - Google Patents

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Description

本発明は、車両のフロントガラス上に画像を表示する車両用表示装置及びその方法に関する。
従来では、ヘッドアップディスプレイ等の自車両のフロントガラス上に画像を表示する車両用表示装置として、特許文献1が開示されている。この特許文献1に開示された車両用表示装置では、注意喚起の対象となる先行車両に重畳するようにフロントガラス上にターゲットマークを表示していた。
特開2005−67514号公報
しかしながら、上述した従来の車両用表示装置では、ターゲットマークを強調表示する場合に、先行車両が自車両の遠くに位置する場合も近くに位置する場合も同じように強調表示を行っていた。したがって、運転者に対して注意喚起を行う必要のある注意対象物が自車両に近づいてきて大きさが変化した場合でも、運転者による注意対象物の認知度を向上させることができないという問題点があった。
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、注意対象物が自車両に近づき、その大きさが変化するのに応じて、運転者による注意対象物の認知度を向上させることのできる車両用表示装置及びその方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る車両用表示装置及びその方法は、自車両の運転者に対して注意喚起を行う必要のある注意対象物を検出し、注意対象物から自車両までの距離を算出する。そして、注意対象物について運転者に注意喚起を行う注意マークを、運転者から見て注意対象物に隣接させてフロントガラス上に重畳表示するための表示制御を実行し、注意マークを強調表示するときの強調度合を距離に応じて変化させる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る車両用表示装置の構成を示すブロック図である。 図2は、本発明の第1実施形態に係る車両用表示装置による画像生成処理の処理手順を示すフローチャートである。 図3は、本発明の第1実施形態に係る車両用表示装置による注意マークの表示方法を説明するための図である。 図4は、本発明の第1実施形態に係る車両用表示装置による注意マークの表示の変調方法を説明するための図である。 図5は、本発明の第1実施形態に係る車両用表示装置による注意マークの表示の変調方法を説明するための図である。 図6は、本発明の第1実施形態に係る車両用表示装置による注意マークの表示の変調方法を説明するための図である。 図7は、本発明の第2実施形態に係る車両用表示装置による注意マークの表示サイズの変更方法を説明するための図である。
以下、本発明を適用した第1及び第2実施形態について図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
[車両用表示装置の構成]
図1は本実施形態に係る車両用表示装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る車両用表示装置1は、注意対象物検出部3と、車両状態検出部5と、表示制御部7と、表示変調部9と、画像生成部11とを備えている。また、表示制御部7は、座標変換部21と、表示位置算出部23と、表示サイズ算出部25とを備えている。
ここで、本実施形態に係る車両用表示装置1は、自車両のフロントガラス上に画像を表示するヘッドアップディスプレイ(図示せず)の制御部として機能する。車両用表示装置1が制御するヘッドアップディスプレイは、映像を投影する投影部や映像を反射させるスクリーン及びフレネルミラー等を備えている。また、本実施形態に係る車両用表示装置1は、自車両に搭載されているセンサ類に接続されており、特に前方カメラ31と、車間距離センサ33と、舵角センサ35と、車速センサ37に接続されている。さらに、車両用表示装置1は、ヘッドアップディスプレイのHUD表示部39に接続され、画像生成部11で生成された画像をHUD表示部39に出力することで自車両のフロントガラス上に画像を表示する。
注意対象物検出部3は、前方カメラ31から取得した画像を解析し、自車両の運転者に対して注意喚起を行う必要のある注意対象物を検出する。検出される注意対象物としては、歩行者や自転車、前方を走行している車両、駐停車している車両、その他の障害物等がある。また、前方を走行している車両を検出する場合には、車間距離センサ33からの情報に基づいて注意対象物を検出してもよい。そして、注意対象物検出部3は、注意対象物の位置や相対距離、相対速度、大きさ等を検出する。尚、自車両がレーダーを搭載している場合には、これらの情報をレーダーで検出してもよい。
車両状態検出部5は、自車両に搭載されているセンサ類から自車両の走行状態を示すデータを取得する。例えば、車間距離センサ33から前方を走行している車両との車間距離を取得し、舵角センサ35から自車両の操舵角、車速センサ37から自車両の車速を取得する。
表示制御部7は、運転者によって注意対象物が視認されているフロントガラス上の位置に隣接させて、注意マークを重畳表示するための制御を実行する。この注意マークは、運転者に対して注意対象物の注意喚起を行うために表示される画像である。
ここで、表示制御部7は、まず前方カメラ31で撮像された画像から注意対象物の位置を示す3D座標を取得し、この3D座標をフロントガラス上の位置を示す2D座標に変換する。そして、この2D座標に基づいて注意マークを表示するフロントガラス上の表示位置を算出する。また、表示制御部7は、注意対象物の画像上の大きさに基づいてフロントガラス上に表示する注意マークの表示サイズを算出する。そして、表示制御部7は、算出した表示位置と表示サイズで注意マークをフロントガラス上に重畳表示するように制御する。具体的な処理は、表示制御部7を構成する座標変換部21と表示位置算出部23と表示サイズ算出部25によって実行される。
座標変換部21は、前方カメラ31で取得した3D座標のデータを自車両のフロントガラス上の2D座標に変換する処理を行う。
表示位置算出部23は、注意対象物のフロントガラス上の2D座標に基づいて、注意マークを表示するフロントガラス上の表示位置を算出する。この表示位置に注意マークを表示することにより、運転者からは注意マークがフロントガラス上で注意対象物に隣接して重畳表示されているように見える。
表示サイズ算出部25は、前方カメラ31で撮像された画像上の注意対象物の大きさに基づいて、フロントガラス上に表示する注意マークの表示サイズを算出する。
表示変調部9は、注意マークを強調表示するときの強調度合を、自車両と注意対象物との間の相対距離に応じて変化させる。特に、本実施形態では、相対距離に応じて注意マークの輝度や空間周波数、時間周波数を変化させる。
画像生成部11は、上述した各部の処理結果に基づいて、自車両のフロントガラス上に表示するヘッドアップディスプレイの画像を生成する。
前方カメラ31は、自車両前方の映像を撮像する撮像手段であり、CCDやCMOS等の固体撮像素子によって構成される。
車間距離センサ33は、ミリ波レーダーやCCDイメージセンサ、赤外線センサ等を用いて自車両の前方を走行する先行車を検出し、自車両と先行車との間の車間距離を測定する。
舵角センサ35は、ステアリングホイールの回転角から自車両の操舵角を検出する。
車速センサ37は、車軸の回転数に応じたパルス信号から自車両の車速を検出する。
HUD表示部39は、実際に映像をフロントガラスに向けて投影するための装置であり、例えばヘッドアップディスプレイを構成する投影部である。
尚、車両用表示装置1は、マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ、CPUを含む汎用の電子回路と周辺機器から構成されている。そして、特定のプログラムを実行することにより、上述した注意対象物検出部3、車両状態検出部5、表示制御部7、表示変調部9及び画像生成部11として動作する。
[画像生成処理の手順]
次に、本実施形態に係る車両用表示装置による画像生成処理の手順を図2のフローチャートを参照して説明する。
図2に示すように、まずステップS10において、注意対象物検出部3は、前方カメラ31から取得した画像を解析し、自車両の運転者に対して注意喚起を行う必要のある注意対象物を検出する。
ステップS20において、車両状態検出部5は、自車両に搭載されているセンサ類から自車両の走行状態を示すデータを取得する。特に、車両状態検出部5は、車間距離センサ33から前方を走行している先行車との間の車間距離を取得するとともに、舵角センサ35から自車両の操舵角、車速センサ37から自車両の車速を取得する。また、自車両の位置をGPS等から取得してもよい。
ステップS30において、注意対象物検出部3は、前方カメラ31の画像を時系列に並べて注意対象物の位置の変化から自車両に対する注意対象物の相対速度を算出する。このとき自車両がレーダーを搭載している場合には、相対速度をレーダーで検出してもよい。また、注意対象物が前方を走行している車両である場合には、車間距離センサ33からの情報に基づいて相対速度を算出してもよい。
ステップS40において、注意対象物検出部3は、前方カメラ31の画像を解析することで、自車両から注意対象物までの相対距離を算出する。また、このとき注意対象物の方向を求めて、自車両に対する注意対象物の相対位置を特定する。さらに、注意対象物検出部3は、注意対象物の画像上における大きさから注意対象物の大きさも算出する。尚、これらの情報は自車両がレーダーを搭載している場合にはレーダーで検出してもよい。また、注意対象物が前方を走行している車両である場合には、車間距離センサ33からの情報に基づいて相対距離を算出してもよい。尚、注意対象物検出部3は、相対速度に応じて相対距離をリアルタイムで補正してもよい。
ステップS50において、表示制御部7は、注意対象物に隣接させて注意マークを重畳表示するための表示位置を算出する。まず、座標変換部21が、前方カメラ31で取得した3D座標のデータを自車両のフロントガラス上の2D座標のデータに変換する。これにより、注意対象物の位置を示す3D座標が、フロントガラス上の位置を示す2D座標に変換される。
そして、表示位置算出部23は、注意対象物のフロントガラス上の2D座標に基づいて、注意マークを表示するフロントガラス上の表示位置を算出する。
ここで、注意マークの表示位置の算出方法を、図3を参照して説明する。図3に示すように、注意対象物41が歩行者である場合に、表示位置算出部23は、前方カメラ31の画像上において、注意対象物41を囲む矩形状の枠43を設定し、この枠43の中心に基点45を設定する。そして、表示位置算出部23は、この基点45から下方に所定距離だけ離れた位置を注意マーク47の表示位置として算出する。こうして算出された表示位置に注意マーク47を表示することにより、運転者からは注意マーク47が注意対象物41に隣接して重畳表示されているように見える。尚、図3では、注意マーク47を楕円形状としているが、直線形状であってもよいし、三角形や星形、矢印等のその他の形状であってもよい。また、枠43を注意マークとして用いてもよいし、表示位置を基点45に設定してもよい。
さらに、表示位置算出部23は、注意対象物が検出されてから注意マークを表示するまでの間に時間差がある場合には、注意マークの表示位置を補正してもよい。例えば、時間差の大きさに応じて、注意マークの表示位置を自車両に近い位置となるように補正する。このとき自車両の車速が速い場合には、注意マークの表示位置をより自車両に近い位置に補正する。
ステップS60において、表示制御部7は、注意マークの表示サイズを算出する。表示制御部7の表示サイズ算出部25は、注意対象物の画像上の大きさに基づいて、フロントガラス上に表示する注意マークの表示サイズを算出する。図3では、注意対象物41の大きさを示す枠43の横幅よりも若干大きくなるように注意マーク47の表示サイズを設定しているが、枠43の横幅と等しくなるように設定してもよいし、若干小さくなるように設定してもよい。
ステップS70において、表示変調部9は、注意マークを強調表示するときの強調度合を相対距離に応じて変化させる。具体的に、表示変調部9は、注意対象物が自車両に接近して相対距離が小さくなるのに応じて、注意マークの輝度が高くなるように強調度合を変化させる。例えば、図4(a)に示すように、時刻T0において、注意対象物41が自車両から遠くに位置して相対距離が大きい場合には注意マーク47の輝度B0を低くする。その後、Δtの時間が経過して時刻T1=T0+Δtになると、図4(b)に示すように注意対象物41が自車両に接近して相対距離が小さくなる。この場合に、表示変調部9は、注意マーク47の輝度を相対距離が小さくなるのに応じて高くなるように変化させて輝度B1(>B0)に設定する。
このように相対距離が小さくなるのに応じて注意マークの輝度が高くなるように変化させることで、注意対象物が自車両に接近して注意喚起の必要性が高まるのに応じて、運転者による注意対象物の認知度を向上させることができる。一方、注意対象物が自車両から遠くに位置して、注意喚起する必要性が低いときには、注意マークの輝度を低く設定することで、運転者に与える煩わしさを低減することができる。
さらに、表示変調部9は、注意マークの輝度を変化させる代わりに空間周波数を変化させてもよい。具体的に、表示変調部9は、注意対象物が自車両に接近して相対距離が小さくなるのに応じて、注意マークの空間周波数が高くなるように変化させる。すなわち、相対距離が大きくて注意対象物が自車両から遠くに位置するときには注意マークをぼんやりと表示し、注意対象物が自車両に接近して相対距離が小さくなると、注意マークをくっきりと表示する。例えば、図5(a)に示すように、時刻T0では注意マーク47の空間周波数H0を低く設定してぼんやりと表示する。そして、時刻T1=T0+Δtになると、図5(b)に示すように相対距離が小さくなるのに応じて、注意マーク47の空間周波数が高くなるように変化させ、空間周波数をH1(>H0)に設定する。これにより、注意対象物が自車両に接近して注意喚起する必要性が高まったときに、注意マークをくっきりと表示して運転者による注意対象物の認知度を向上させることができる。一方、注意対象物が自車両から遠くに位置して注意喚起する必要性が低いときには、注意マークをぼんやりと表示して運転者に与える煩わしさを低減することができる。
さらに、表示変調部9は、注意マークの時間周波数を変化させてもよい。具体的に、表示変調部9は、相対距離が小さくなるのに応じて注意マークの時間周波数が高くなるように変化させる。すなわち、注意対象物が自車両から遠くに位置して相対距離が大きいときには注意マークがゆっくりと点滅するように表示し、注意対象物が自車両に接近して相対距離が小さくなると、注意マークの点滅が早くなるように表示する。例えば、図6(a)に示すように、時刻T0では注意マーク47の時間周波数f0を低く設定してゆっくりと点滅させる。そして、時刻T1=T0+Δtになると、図6(b)に示すように相対距離が小さくなるのに応じて注意マーク47の時間周波数が高くなるように変化させ、時間周波数をf1(>f0)に設定する。これにより、注意対象物が自車両に接近して注意喚起する必要性が高まったときに、注意マークを早く点滅させて運転者による注意対象物の認知度を向上させることができる。一方、注意対象物が自車両から遠くに位置して注意喚起する必要性が低いときには、注意マークをゆっくりと点滅させて運転者に与える煩わしさを低減することができる。
尚、注意マークの輝度、空間周波数、時間周波数のうちのいずれか1つを相対距離に応じて変化させてもよいが、いずれか2つを組み合わせて相対距離に応じて変化させてもよいし、すべてを相対距離に応じて変化させてもよい。
ステップS80において、画像生成部11は、上述した各処理で算出された表示位置、表示サイズ、強調表示となるように注意マークの画像を生成して、HUD表示部39に出力する。こうして本実施形態に係る画像生成処理を終了する。
この後、HUD表示部39によって、注意マークの画像がフロントガラス上に投影され、注意対象物に重畳するように注意マークの虚像が表示される。
[第1実施形態の効果]
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る車両用表示装置1によれば、注意マークを強調表示するときの強調度合を相対距離に応じて変化させるので、注意対象物が自車両に接近して、その大きさが変化するのに応じて運転者による注意対象物の認知度を向上させることができる。
また、本実施形態に係る車両用表示装置1によれば、相対距離に応じて注意マークの輝度を変化させるので、注意対象物が自車両に接近して、その大きさが変化するのに応じて、運転者は注意対象物を容易に視認することができる。
さらに、本実施形態に係る車両用表示装置1によれば、相対距離に応じて注意マークの空間周波数を変化させるので、注意対象物が自車両に接近して、その大きさが変化するのに応じて、運転者は注意対象物をはっきりと視認することができる。
また、本実施形態に係る車両用表示装置1によれば、相対距離に応じて注意マークの時間周波数を変化させるので、注意対象物が自車両に接近して、その大きさが変化するのに応じて、運転者による注意対象物の認知度を向上させることができる。
さらに、本実施形態に係る車両用表示装置1によれば、注意対象物が検出されてから注意マークを表示するまでの時間差に応じて、注意マークの表示位置を補正するので、時間差に関係なく注意マークを適正な位置に表示することができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る車両用表示装置について図面を参照して説明する。ただし、本実施形態に係る車両用表示装置の構成は第1実施形態と同一なので、詳細な説明は省略する。
本実施形態では、注意マークの表示サイズを相対距離に応じて変化させるようにしたことが、第1実施形態と相違している。すなわち、図2に示すフローチャートのステップS60において、表示制御部7が注意マークの表示サイズを算出する際に、相対距離に応じて注意マークの表示サイズを変化させる。ただし、図2のフローチャートのその他のステップについては、第1実施形態と同一の処理が実行されるので、詳細な説明は省略する。
ステップS60において、表示制御部7の表示サイズ算出部25は、上述した第1実施形態と同様に注意対象物の画像上の大きさに基づいて注意マークの表示サイズを算出する。そして、表示サイズ算出部25は、算出した注意マークの表示サイズを相対距離に応じて変化させる。具体的に、表示サイズ算出部25は、注意対象物が自車両に接近して相対距離が小さくなるのに応じて、注意マークの表示サイズが大きくなるように変化させる。例えば、図7(a)に示すように、時刻T0において注意対象物41が自車両から遠くに位置して相対距離が大きい場合には、注意マーク47の幅L0を小さくする。この幅L0は、注意対象物の大きさに基づいて算出された通常の表示サイズと同じか、あるいは小さくする。その後、Δtの時間が経過して時刻T1=T0+Δtになると、図7(b)に示すように注意対象物41が自車両に接近して相対距離が小さくなる。この場合に、表示サイズ算出部25は、注意マーク47の幅を相対距離が小さくなるのに応じて大きくなるように変化させて幅L1(>L0)に設定する。この幅L1は、注意対象物の大きさに基づいて算出された通常の表示サイズよりも大きくする。これにより、注意対象物が自車両に接近して注意喚起する必要性が高まったときに、注意マークの表示サイズを大きくして運転者による注意対象物の認知度を向上させることができる。一方、注意対象物が自車両から遠くに位置して注意喚起する必要性が低いときには、注意マークの表示サイズを小さくして運転者に与える煩わしさを低減することができる。
尚、図7では、注意マークの横方向の幅を変化させる場合について例示したが、注意マークの縦方向の長さを変化させてもよいし、注意マーク全体の大きさを変化させてもよい。
[第2実施形態の効果]
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る車両用表示装置1によれば、注意マークの表示サイズを相対距離に応じて変化させるので、注意対象物が自車両に接近して、その大きさが変化するのに応じて、運転者は注意対象物を容易に視認することができる。
なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
1 車両用表示装置
3 注意対象物検出部
5 車両状態検出部
7 表示制御部
9 表示変調部
11 画像生成部
21 座標変換部
23 表示位置算出部
25 表示サイズ算出部
31 前方カメラ
33 車間距離センサ
35 舵角センサ
37 車速センサ
39 HUD表示部

Claims (6)

  1. 自車両のフロントガラス上に画像を表示する車両用表示装置であって、
    前記自車両の運転者に対して注意喚起を行う必要のある注意対象物を検出し、前記注意対象物から前記自車両までの距離を算出する注意対象物検出部と、
    前記注意対象物検出部で検出された注意対象物について前記運転者に注意喚起を行う注意マークを、前記運転者から見て前記注意対象物に隣接させて前記フロントガラス上に重畳表示するための表示制御を実行する表示制御部と、
    前記表示制御部によって表示制御される注意マークを強調表示するときの強調度合を前記距離に応じて変化させる表示変調部とを備え、
    前記表示制御部は、前記注意マークの表示サイズを前記距離に応じて変化させ、前記注意対象物が検出されてから前記注意マークを表示するまでの時間差に応じて、前記注意マークの表示位置を補正することを特徴とする車両用表示装置。
  2. 前記表示変調部は、前記距離に応じて前記注意マークの輝度を変化させることを特徴とする請求項1に記載の車両用表示装置。
  3. 前記表示変調部は、前記距離に応じて前記注意マークの空間周波数を変化させることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用表示装置。
  4. 前記表示変調部は、前記距離に応じて前記注意マークの時間周波数を変化させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用表示装置。
  5. 自車両のフロントガラス上に画像を表示する車両用表示装置の車両用表示方法であって、
    前記車両用表示装置は、
    前記自車両の運転者に対して注意喚起を行う必要のある注意対象物を検出して前記注意対象物から前記自車両までの距離を算出し、
    前記注意対象物について前記運転者に注意喚起を行う注意マークを、前記運転者から見て前記注意対象物に隣接させて前記フロントガラス上に重畳表示するための表示制御を実行し、
    前記注意マークを強調表示するときの強調度合を前記距離に応じて変化させ、
    前記注意マークの表示サイズを前記距離に応じて変化させ、前記注意対象物が検出されてから前記注意マークを表示するまでの時間差に応じて、前記注意マークの表示位置を補正することを特徴とする車両用表示方法。
  6. 自車両のフロントガラス上に画像を表示する車両用表示装置であって、
    前記自車両の運転者に対して注意喚起を行う必要のある注意対象物を検出し、前記注意対象物から前記自車両までの距離を算出する注意対象物検出部と、
    前記注意対象物検出部で検出された注意対象物について前記運転者に注意喚起を行う注意マークを、前記運転者から見て前記注意対象物に隣接させて前記フロントガラス上に重畳表示するための表示制御を実行する表示制御部と、
    前記表示制御部によって表示制御される注意マークを強調表示するときの強調度合を前記距離に応じて変化させる表示変調部とを備え、
    前記表示制御部は、前記注意対象物が検出されてから前記注意マークを表示するまでの時間差に応じて、前記注意マークの表示位置を補正することを特徴とする車両用表示装置。
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