JP6365409B2 - 車両の運転者のための画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両の運転支援の一つとしてヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）等を用いて車両の運転者に種々の情報を視覚的に提供するための画像表示装置に係り、より詳細には、認識されるべき情報がその内容に応じて適切に運転者に視認されるように、運転者の視線又は焦点位置を誘導する構成を含む装置に係る。

自動車等の車両の運転支援技術の分野に於いて、車両の運転者に対して、車両周辺の歩行者、他の車両又はその他の障害物などの対象物に対する注意喚起のための表示や車両の走行ルートに関する種々の情報の表示が視覚的に認識されるように、ＨＵＤ等の画像表示器を用い、車両のフロントガラス上などの運転者の視野に入る領域に、文字、記号、図形、物の像、輝度変化、模様等の「画像要素」（画像上にて視覚的に認識される要素）などを表示するシステムが提案されている。例えば、特許文献１に於いては、運転者に対する注意喚起表示を車両のフロントガラス上に表示するＨＵＤシステムに於いて、障害物への注意喚起を運転者に対して与える際に、運転者の視野をできる限り妨げないように、運転者の視野の外縁に近い周辺視野に注意喚起表示を与えた後、注意喚起表示を徐々に障害物の位置へ移動する構成が提案されている。また、特許文献２に於いては、運転者に道案内を提供する場合に、経路表示の確認の際の運転者の負担を軽減するべく、フロントガラス上に於いて、その上方領域から視線が誘導されるべき経路上の位置へ至る仮想線を表示する構成が提案されている。その際、アイスバーンなどの滑り易い道での走行中や自車両の走行速度が速い場合は、運転者の視線を遠い位置に誘導するように仮想線の表示形状を変化させることが開示されている。

特開２００３−２９１６８８ 特開２０１４−０７１０２０

ところで、一般に、人が目で或る対象物を見る場合、視野の中心とその付近の解像度の高い領域（中心視野）に在る対象物の像を認識する場合には、目の焦点が対象物に合わせられ（目の焦点距離は、対象物までの距離と等しくなる。）、その対象物の形や色が正確に認識されることとなる（このように、中心視野を使って対象物の像を視認することは「中心視」と称される。）。一方、視野の周辺の領域（周辺視野）に在る対象物の像を認識する場合には、焦点は中心視時に比して遠方に合わせられるか、或いは、無限遠となり、対象物の動き、位置及び明暗が認識されることとなる（周辺視野を使って対象物の像を視認することは、「周辺視」を称される。）。即ち、人が対象物を視認する場合、対象物の認識の態様には、対象物の像を、中心視で捉えるか、或いは、周辺視で捉えるかによって違いがある。従って、ＨＵＤ等の画像表示器による画像の表示を使って車両の運転者が任意の情報を視覚的に認識する支援を行う場合、上記の対象物の像を視認する際の、その認識の態様の違いを考慮し、情報の内容に応じて、支援のための画像要素を適切な視野領域に表示することができ、或いは、認識されるべき情報を中心視と周辺視とのうちの適した方法にて運転者が視認するように運転者の視線又は焦点の誘導ができるようになっていることが好ましい。

この点に関し、車両の運転者に対してＨＵＤ等の画像表示手段を用いて認識させるべき対象物、例えば、歩行者、他車両、障害物、交通標識などが、複数存在するとき、それらの複数の対象物の存在を認識させるための画像の表示を如何に行うかが問題となる。例えば、複数の視認させるべき対象物の全てに対して注意喚起を行うべく、複数の注意喚起のための画像要素を同時に表示すると、技量の高い運転者の場合には、周辺視を多用する傾向があるので、表示された画像要素に対応する対象物の全て又は殆どが周辺視によって視認されることが期待されるが、技量の高くない運転者の場合には、中心視による視認方法を用いる傾向があるので、表示された画像要素の一部のみを中心視にて視認し、それ以外の画像表示に対する注意力が低下して、結局、一部の画像要素に対応する対象物しか視認されない場合がある。また、視認させるべき対象物が複数在っても、その情報の認識の必要性又は難しさの度合いによっては、中心視によって個別に正確に視認させることが好ましい場合もある。従って、運転者対象物の存在を認識するための支援として、ＨＵＤ等の画像表示手段を用いて運転者に対して注意喚起又は情報の表示を行う場合には、運転者に視認させるべき対象物の構成（数、種類）によって、（運転者の技量又は熟練度によらず）、適宜、適切な方法にて運転者が対象物を視認できるように運転者の視線又は焦点を誘導できることが好ましい。

かくして、本発明の一つの課題は、車両の運転者に種々の情報を認識させるべくヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）等を用いて画像要素を表示する装置に於いて、運転者に視認させるべき対象物の構成やその数に基づいて、運転者の視認方法が中心視又は周辺視のうちの適した方となるように運転者の視線又は焦点を誘導できる構成を提供することである。

本発明によれば、上記の課題は、車両の運転者のための画像表示装置であって、車両の運転者の視野内にて画像要素を表示する画像表示手段と、運転者に視認させるべき対象物を決定する視認対象物決定手段と、運転者が対象物を中心視及び周辺視のうちのいずれかにて視認するよう運転者の視線を誘導するための視線誘導用画像要素を画像表示手段に表示させる視線誘導用画像要素表示制御手段にして、対象物の数が所定数より大きく且つ対象物が動きの有る歩行者若しくは動物又は相対速度が所定速度より大きい他車両である場合には、視線誘導用画像要素として、運転者に周辺視にて対象物を視認させる周辺視誘導画像要素を画像表示手段に表示させ、対象物の数が所定数より小さいとき、対象物が交通標識を含むとき、又は、対象物の数が所定より大きく且つ対象物が動きの無い歩行者若しくは動物又は相対速度が所定の速度より小さい他車両である場合には、視線誘導用画像要素として、運転者に中心視にて対象物を視認させる中心視誘導画像要素を画像表示手段に表示させる手段とを含む装置によって達成される。

上記の構成に於いて、「画像要素」とは、上記の如く、記号、文字、図形、模様、実在する物の像など、画像表示手段の表示画面に表示される二次元の表示物であってよい。「画像表示手段」は、ここに於いては、典型的には、ＨＵＤ装置などのフロントガラスを通して運転者の視野に入る車両周辺の像に重ねて任意の「画像要素」を表示できる画像表示器であるが、これに限定されず、例えば、運転者の頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイ装置であってもよい。「運転者に視認させるべき対象物」とは、前記の如く、車両周囲に存在する歩行者、他車両、障害物、規制情報等を表す交通標識などの実際の物であってよいが、ナビゲーションシステムによる道案内の表示（車両の進行方向の表示）などの情報であってもよい。また、「視線誘導用画像要素」とは、運転者の視線を誘導するための「画像要素」であり、運転者の視野に入る実際の物の像に付与される記号、文字、図形、模様等の画像要素、或いは、仮想的な物や風景の像であってよい。特に、かかる「視線誘導用画像要素」のうち、「周辺視誘導画像要素」とは、上記の如く、運転者に周辺視にて対象物を視認させる画像要素であり、後述の実施形態の欄にて説明されている如く、運転者の焦点が遠方又は無限縁に合うように運転者の視線を誘導する画像要素となる。一方、「中心視誘導画像要素」とは、上記の如く、運転者に中心視にて対象物を視認させる画像要素であり、視認されるべき対象物に目の焦点が合うように視線を誘導する画像要素となる。

上記の本発明に於いては、端的に述べれば、ＨＵＤ等を用いて車両の運転者に種々の情報を視覚的に提供する形式の装置に於いて、運転者に視認させるべき対象物の構成に応じて、より具体的には、対象物の数と種類に応じて、運転者が対象物を周辺視にて視認するように運転者の視線を誘導する「周辺視誘導」を実行するための画像要素と、運転者が対象物を中心視にて視認するように運転者の視線を誘導する「中心視誘導」を実行するための画像要素とが選択的に画像表示手段に於いて表示される。かかる構成によれば、運転者が、その技量又は熟練度によらず、対象物の構成に応じた適切な視認方法にて対象物を視認するようにさせることが可能となる。また、特に、上記の構成に於いては、視認させるべき対象物の数が多く、且つ、対象物に動きがあるときには、視野の周辺部の対象物の動き、位置及び明暗の視認に適した周辺視にて対象物の視認が為されることとなるので、対象物を見落とす可能性が低減されることとなる。一方、視認させるべき対象物の数が少ない場合、対象物が規制情報を表示する道路標示などの交通標識を含む場合、或いは、対象物の動きがないときには、個々の対象物を中心視にて視認するように運転者の視線を誘導するので、対象物の数が少ない場合、或いは、対象物の動きがなく周辺視ではかかる対象物の視認がされづらい場合に、中心視にて確実に対象物が視認されるようにすることができる。

実施の形態に於いては、視認させるべき対象物の像がフロントガラスを通して運転者の視野に入り、視認可能な場合には、対象物の像を画像表示手段に表示しなくてもよい。特に、中心視誘導を行う場合には、対象物の視認を促す注意喚起のための画像要素が、運転者の視野に於いて対象物の像に重なるように或いはその対象物の延長線上に表示されてよい（しかしながら、対象物の像が表示されてもよい。）。また、特に、周辺視誘導を行う場合には、運転者の視線がフロントガラスを通して遠方又は無限遠を向くように運転者の意識が集中しないような画像要素、例えば、仮想的な風景などの画像が運転者の視野の中心付近に表示されるようになっていてよい。

従前のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）等を用いて車両の運転者に種々の情報を視覚的に提供する形式の画像表示装置に於いては、運転者に対象物を視認させる際に、中心視と周辺視とのいずれによって運転者に対象物を視認させるかといったことは、殆ど考慮されておらず、対象物を視認させるべく、注意喚起の表示を行った場合に、その注意喚起の表示又は対象物そのものを中心視と周辺視とのいずれで視認するかは、運転者に委ねられていた。その場合、既に触れた如く、運転者によっては、例えば、対象物の数が多く、周辺視にてそれらを視認した方が有利な状況であっても、中心視を使って対象物を視認したり、或いは、逆に、中心視にて対象物を視認した方が有利な状況であっても、周辺視を使って対象物を視認することで誤視認が生じやすくなるといったことがあった。これに対し、本発明によれば、視認されるべき対象物の構成（数、種類）を考慮して、対象物の視認方法として、中心視と周辺視とのうちの適切な方法を選択し、運転者を選択された適切な視認方法へ誘導するので、運転者の技量によらず、適切な方法にて対象物の視認が為されることとなる。そして、上記の如く、対象物がその構成に応じて視認されやすくなるように運転者の視線が誘導されることによれば、対象物の視認に要する時間が短縮され、運転者は、対象物に対して、より迅速に対応可能となるので、車両の運転に於ける安全性及び／又は利便性の向上が期待される。

本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。

図１（Ａ）は、本発明による車両の運転者のための画像表示装置の実施形態が適用された車両に於ける運転者とＨＵＤ（画像表示手段）との位置関係を説明する模式図であり、図１（Ｂ）は、ＨＵＤの画面が重ねられた車両のフロントガラスの模式図である。図１（Ｃ）は、本発明による車両の運転者に対する画像表示装置の実施形態の構成をブロック図の形式にて表した図である。 図２は、本発明による画像表示装置の実施形態に於ける処理の作動をフローチャートの形式で表した図である。

１０…車両
１２…フロントガラス
１４…ＨＵＤの画面
２０…カメラ
３０…画像投影器
５０…電子制御装置（画像表示装置）

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。

装置の構成
本発明による画像表示装置は、通常の自動車等の車両に搭載されてよい。図１（Ａ）に模式的に描かれている如く、画像表示装置が搭載された車両１０に於いては、投影器３０から投射された映像又は画像が表示されるスクリーン１４がフロントガラス１２上の運転者Ｄの視野内に配置され、また、車両１０のフロントガラス上部又は車両の前端等に車両前方の走路を含む車両周辺の領域が含まれるように視野が設定されたカメラ等の画像センサ２０が配置される。画像センサ２０により撮像された車両前方の周辺の画像情報信号は、電子制御装置５０へ送信され、そこに於いて、後に説明される如く、車両前方の領域に於ける歩行者、他車両、障害物、交通標識などの対象物の検知、運転者に視覚的に対象物を認識させる際の視認方法及び画像要素とその位置の決定及び画像表示の制御に関わる処理が実行される。なお、対象物の検知は、レーダーセンサ又はレーザーセンサなどを用いた対象物の存在及びその位置を検出可能な任意の方式にて実行されてもよい。そして、電子制御装置５０から運転者に提示する画像表示の制御信号が画像を投影する投影器３０へ送られ、投影器３０は、スクリーン１４上に、電子制御装置５０に於いて決定された画像要素をその指示された位置及び態様にて投影する。スクリーン１４は、実質的に透明な材質にて形成され、スクリーン１４上に於いては、図１（Ｂ）に模式的に描かれている如く、フロントガラス１２を透過して運転者Ｄの視野に入る歩行者ａ〜ｃの像や車両ｄ、ｅの像と共に記号又は図形等の画像要素Ｍ、Ｎや仮想的な物や風景の画像要素Ｌなどが投影される。なお、後述の如く、視認方法が常に周辺視となるように運転者の視線又は焦点が誘導されるモード（常時周辺視誘導モード）を選択する場合に付勢されるスイッチ３５が設けられていてよい。

上記の電子制御装置５０は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいてよい。図１（Ｂ）に模式的に示されている如く、電子制御装置５０に於いては、具体的には、画像センサ２０からの画像データを用いて、対象物の認識、運転者に報知すべき対処物の決定、中心視誘導と周辺視誘導のいずれの方法を実行するかの判定、決定された誘導方法を実行するためにスクリーン１４上に表示する画像要素とその位置の決定、決定された画像要素を画面に表示するための制御などの各処理を実行する処理部が構成される。また、常時周辺視誘導モードを選択する場合に付勢されるスイッチ３５の入力が受容されるようになっていてよい。なお、これらの構成とその作動は、それぞれ、プログラムに従った電子制御装置（コンピュータ）５０の作動により実現されてよい。

画像表示装置の処理
本発明による画像表示装置に於いては、端的に述べれば、車両の前方にて運転者に認識させるべき対象物が存在するとき、その対象物の構成（数、種類）に応じて、視認方法が中心視と周辺視のうちの適切な方法により運転者が対象物を視認できるように、スクリーン１４上に画像要素を表示して、運転者の視線又は焦点の誘導が実行される。かかる運転者の視線又は焦点の誘導に於いて、より具体的には、「発明の概要」の欄に於いて述べた如く、視認させるべき対象物の数が多く、且つ、対象物に動きがあるときには、運転者が周辺視にて対象物を視認するように運転者の視線又は焦点を誘導する画像要素（周辺視誘導画像要素）の表示が実行される。一方、視認させるべき対象物の数が少ない場合、或いは、対象物に動きがないときには、運転者が中心視にて対象物を視認するように運転者の視線又は焦点を誘導する画像要素（周辺視誘導画像要素）の表示が実行される。実際の処理作動は、下記の如く実行されてよい。

図２のフローチャートを参照して、本発明による画像表示装置に於ける具体的な処理作動に於いては、まず、運転者がスイッチ３５を付勢して常時周辺視誘導モードが選択されているか否かが判定され（ステップ１０）、常時周辺視誘導モードが選択されているときには、視認されるべき対象物の構成によらず、常に、（後に詳細に説明される）周辺視誘導が実行される。常時周辺視誘導モードが選択されていない場合には、画像センサ２０の撮影した画像データが参照され、車両の前方の領域に於ける対象物の有無と位置の検出が実行され（ステップ１２）、対象物が検出されたときには、そのうちで運転者が認識するべき対象物が決定される（ステップ１４）。画像データからの対象物の有無及び位置（ステップ１２）は、任意の画像処理方法によって検出可能である。対象物は、具体的には、上記の如く、歩行者、他車両、障害物、交通標識又はその他の規制情報の表示などである。かかる対象物のうちの、運転者が認識するべき対象物、或いは、報知されるべき対象物（報知対象物）の決定は、任意の手法にて為されてよい。例えば、対象物の自車からの相対距離及び自車の進行方向からの角度位置がそれぞれ所定の範囲内にあるときに、その対象物が報知されるべき対象物として決定されてよい。

上記の如く、報知対象物が決定されると、その数が所定数より大きいか否かの判定（ステップ１６）と、報知対象物数が所定数より大きいときには、報知対象物の種類を参照して、それらの報知対象物の視認に於いて、周辺視と中心視とのうちでどちらが有効であるかの判定（ステップ１８）とが実行されて、運転者の視線又は焦点の誘導として、中心視誘導と周辺視誘導のいずれを選択するかが判定される。

中心視誘導と周辺視誘導との選択について、具体的には、まず、報知対象物の数が所定数より少ないとき、例えば、対象物数が３つ以下のときには、視認されるべき対象物が少ないので、中心視誘導が選択される。一方、報知対象物の数が所定数より多いとき、例えば、対象物数が４つ以上のときには、対象物の種類が参照される。より詳細には、
（ｉ）対象物が歩行者又は動物であるとき、それらの対象物に動きがある場合には、動く対象物の視認に適した周辺視誘導が選択され、それらの対象物に動きがない場合には、周辺視では気付き難いので、中心視誘導が選択される。
（ii）対象物が車両であるとき、その相対速度の大きさが所定速度よりも高い場合には、動く対象物の視認に適した周辺視が選択され、その相対速度の大きさが所定速度よりも低い場合には、中心視誘導が選択される。
（iii）対象物が交通標識又は交通規制情報の表示である場合には、対象物の形状や色の視認に適した中心視誘導が選択される。
なお、対象物の種類による中心視誘導又は周辺視誘導の選択は、対象物の数と対象物の種類の組み合わせを総合的に判断して、状況に応じて、中心視と周辺視とのいずれか有効を判断して、より有効な視認方法への誘導が選択されてよい。

かくして、中心視誘導又は周辺視誘導の選択が為されると、選択された視認方法が為されるように運転者の視線及び焦点の誘導を実現する画像要素の生成（ステップ２０又はステップ３０）、画像要素の位置決定（ステップ２２又はステップ３２）が為され、かくして、スクリーン１４上に於いて、決定された画像要素が決定された位置にて表示される（ステップ２４又はステップ３４）。

中心視誘導が実行される場合には、運転者の視線及び焦点が報知対象物へ合わされるような画像要素の表示が為される。中心視誘導は、具体的には、図１（Ｂ）の図形Ｍの如く、フロントガラス１２を通して中心視にて視認されるべき対象物に重なるように或いはその延長線上に記号や文字の画像要素を表示するか、或いは、図形Ｎの如く、周辺視野に表示された後、フロントガラス１２を通してフロントガラス１２を通して中心視にて視認されるべき対象物へ移動する（初めに周辺視にて捉えやすいように動きのある表示とする。）といった態様にて為されてよい。また、認識されるべき対象物の像をスクリーン上で重ねてもよい。対象物が複数ある場合には、対象物の近さを考慮して視認の優先順位を決定し、優先順位の高い対象物へ上記の態様にて中心視誘導を実行するか、複数の対象物へ同時に上記の態様の中心視誘導を実行してもよい。

周辺視誘導が実行される場合（常時周辺視誘導モードが選択されている場合を含む）には、表示される画像要素は、運転者が周辺視に視野を広げられるように、運転者が中心視で捉える必要のない画像、例えば、図１（Ｂ）中、符号Ｌにて示された仮想的な風景画像であってよい。画像要素の表示位置と大きさは、周辺視の際の焦点となる視支点が、例えば、１００ｍ先、３００ｍ先、１ｋｍ先などとなると共に、フロントガラスを通して視野に入るその他の状況を考慮し、運転者が捉えやすく且つ周辺視野ができるだけ広くなるように適宜設定されてよい。なお、画像要素の表示位置と大きさは、周囲環境に応じて、その都度、演算により決定されてもよく、或いは、予め固定的に設定されていてもよい。

かくして、上記の一連の処理によれば、報知対象物の構成（数、種類）を応じて、中心視と周辺視とのうちの適切な方法にて報知対象物を視認するよう運転者の視線又は焦点が誘導されるので、運転者の技量によらず、対象物の視認が迅速に達成され、車両の運転に於ける安全性及び／又は利便性の向上が期待される。

以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。

Claims (1)

1. 車両の運転者のための画像表示装置であって、
   前記車両の運転者の視野内にて画像要素を表示する画像表示手段と、
   前記運転者に視認させるべき対象物を決定する視認対象物決定手段と、
   前記運転者が前記対象物を中心視及び周辺視のうちのいずれかにて視認するよう前記運転者の視線を誘導するための視線誘導用画像要素を前記画像表示手段に表示させる視線誘導用画像要素表示制御手段にして、前記対象物の数が所定数より大きく且つ前記対象物が動きの有る歩行者若しくは動物又は相対速度が所定速度より大きい他車両である場合には、前記視線誘導用画像要素として、前記運転者に周辺視にて前記対象物を視認させる周辺視誘導画像要素を前記画像表示手段に表示させ、前記対象物の数が前記所定数より小さいとき、前記対象物が交通標識を含むとき、又は、前記対象物の数が前記所定数より大きく且つ前記対象物が動きの無い歩行者若しくは動物又は相対速度が前記所定速度より小さい他車両である場合には、前記視線誘導用画像要素として、前記運転者に中心視にて前記対象物を視認させる中心視誘導画像要素を画像表示手段に表示させる手段とを含む装置。

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