JP6877842B2

JP6877842B2 - 車載表示システム

Info

Publication number: JP6877842B2
Application number: JP2017141241A
Authority: JP
Inventors: 亘田村; 木村　豪; 豪木村; 健司信太; 侑渡辺
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2021-05-26
Anticipated expiration: 2037-07-20
Also published as: US20190025577A1; US10338382B2; JP2019018804A

Description

本発明は、車載表示システムに関する。

従来、車載表示システムとして、ＨＵＤ（Head Up Display）が知られている。ＨＵＤは、車両のフロントガラスに、前方視界と重畳して画像を表示することにより、ドライバに各種の情報を提供するシステムである。ＨＵＤを利用することにより、ドライバの視線の移動や焦点の切替を抑制し、運転の安全性を向上させることができる。ＨＵＤにより画像を表示する方法として、車両の前方に虚像として画像を表示する方法と、フロントガラス上に実像として画像を表示する方法と、の２種類の方法が提案されている。

特開２０１５−５４６２８号公報

従来のＨＵＤは、ドライバによる車両の運転中に利用されることが想定されていたため、前方視界が妨げられない範囲に画像を表示するものであった。この結果、従来のＨＵＤは、車両が停止中の場合であっても、フロントガラスの広範囲に画像を表示することはできなかった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、フロントガラスの広範囲に画像を表示可能とすることを目的とする。

一実施形態に係る車載表示システムは、車両のフロントガラスの第１領域に第１画像を構成する第１光を照射し、前記第１領域の前方に前記第１画像の虚像として表示する第１表示装置と、前記フロントガラスの、前記第１領域より広い第２領域に第２画像を実像として表示する第２表示装置と、前記車両の走行状態に基づいて、前記第１表示装置及び前記第２表示装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第２画像を前記第１画像に切り替える際、前記第２画像が前記第１領域に含まれるように変形させる。

本発明の各実施形態によれば、フロントガラスの広範囲に画像を表示できる。

車載表示システムの一例を示す図。第１表示装置の一例を示す図。ドライバから見た第１画像の一例を示す図。第２表示装置の一例を示す図。ドライバから見た第２画像の一例を示す図。手動運転モードを自動運転モードに切り替える際の処理の一例を示すフローチャート。自動運転モードを手動運転モードに切り替える際の処理の一例を示すフローチャート。図７の表示制御の流れを説明する図。図７の表示制御の流れを説明する図。図７の表示制御の流れを説明する図。図７の表示制御の流れを説明する図。第２表示装置の一例を示す図。手動運転モードを自動運転モードに切り替える際の処理の一例を示すフローチャート。自動運転モードを手動運転モードに切り替える際の処理の一例を示すフローチャート。

以下、本発明の各実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重畳した説明を省略する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る車載表示システム１００について、図１〜図１１を参照して説明する。車載表示システム１００は、車両に搭載される表示システムであり、車両のフロントガラスを利用して、画像を虚像又は実像として表示する。以下、車両は、ドライバが手動で運転する手動運転モード（第１走行状態）と、車両が目的地まで自動で走行する自動運転モード（第２走行状態）と、の２つの走行状態を有するものとする。

図１は、本実施形態に係る車載表示システム１００の一例を示す図である。図１の車載表示システム１００は、第１表示装置１と、第２表示装置２と、制御装置３と、を備える。

第１表示装置１は、インストルメントパネルの内部に設けられ、フロントガラスＦの第１領域Ａ１に、第１画像Ｉｍ１を構成する第１光を照射し、第１領域Ａ１の前方に第１画像Ｉｍ１を虚像として表示する表示装置である。第１画像Ｉｍ１は、ドライバに車両の状態を提供する画像であり、ドライバが車両を運転している間、すなわち、手動運転モードの選択時に表示される。第１画像Ｉｍ１として、スピードメータ、タコメータ、進行方向の案内表示、及び道路情報などが表示される。第１領域Ａ１は、第１光を照射する領域として予め設定された領域であり、ドライバの前方視界を妨げないように、前方視界基準に従って設定される。

図２は、第１表示装置１の一例を示す図である。図２の第１表示装置１は、第１放射部１１と、第１光学系１２と、を備える。第１放射部１１は、第１光を放射するプロジェクタである。第１放射部１１は、例えば、第１画像Ｉｍ１を表示する液晶ディスプレイであるが、これに限られない。第１光学系１２は、第１放射部１１が放射した第１光を反射し、第１領域Ａ１に向かって所定の角度で照射する光学系である。図２の例では、第１光学系１２は、凹面鏡であるが、これに限られない。第１光学系１２は、複数のレンズやミラーにより構成されてもよい。

図２に示すように、第１放射部１１が放射した第１光は、第１光学系１２により、フロントガラスＦの第１領域Ａ１に所定の角度で照射され、第１領域Ａ１の前方に第１画像Ｉｍ１の虚像を形成する。これにより、第１領域Ａ１の前方に、車両の前方視界と重畳して第１画像Ｉｍ１が表示される。

図３は、ドライバから見た第１画像Ｉｍ１の一例を示す図である。図３の例では、第１画像Ｉｍ１として、スピードメータ、タコメータ、及び案内表示などが表示されている。図３に示すように、第１画像Ｉｍ１の虚像は、車両の前方に形成されるため、第１画像Ｉｍ１は、車両の前方視界と重畳して表示される。

なお、第１表示装置１の構成は、図２の例に限られない。また、第１画像Ｉｍ１は、自動運転モードの選択時に表示可能であってもよいし、車両の走行状態の選択前（停車中）に表示可能であってもよい。

第２表示装置２は、車両の天井の下面に設けられ、フロントガラスＦの第２領域Ａ２に、第２画像Ｉｍ２を構成する第２光を照射し、第２領域Ａ２に第２画像Ｉｍ２を実像として表示する表示装置である。第２画像Ｉｍ２は、ドライバが車両を運転していない間、すなわち、自動運転モードの選択時に表示される画像である。第２画像Ｉｍ２として、車載のアプリケーションの操作画面や実行画面などが表示される。車載のアプリケーションには、映画やテレビの視聴するためのアプリケーション、ゲームアプリケーション、インターネットブラウザなどが含まれる。ドライバは、車両を運転していない間、第２領域Ａ２に第２画像Ｉｍ２を表示することにより、映画やテレビを視聴したり、ゲームをプレイしたり、ウェブサイトを閲覧することができる。

第２領域Ａ２は、第２光を照射する領域として予め設定された領域であり、ユーザ（ドライバ及び乗客）がアプリケーションを利用しやすいように、第１領域Ａ１より広く、かつ、第１領域Ａ１を含むように設定される。自動運転モードの間、ドライバは車両を運転しないため、第２領域Ａ２は、前方視界基準の制約を受けずに設定できる。第２領域Ａ２の面積は、ユーザがアプリケーションを利用しやすいように、フロントガラスＦの面積の７割以上であるのが好ましい。

図４は、第２表示装置２の一例を示す図である。図４の第２表示装置２は、第２放射部２１と、第２光学系２２と、を備える。第２放射部２１は、第２光を放射するプロジェクタである。第２放射部２１は、例えば、第２画像Ｉｍ２を表示する液晶ディスプレイであるが、これに限られない。第２光学系２２は、第２放射部２１が放射した第２光を反射し、第２領域Ａ２に向かって所定の角度で照射する光学系である。図４の例では、第２光学系２２は、ミラーであるが、これに限られない。第２光学系２２は、複数のレンズやミラーにより構成されてもよい。

図４に示すように、第２放射部２１が放射した第２光は、第２光学系２２により、フロントガラスＦの第２領域Ａ２に所定の角度で照射され、第２領域Ａ２に第２画像Ｉｍ２の実像を形成する。これにより、第２領域Ａ２に第２画像Ｉｍ２が表示される。第２領域Ａ２は、第２画像Ｉｍ２を表示するスクリーンの役割を果たす。したがって、第２領域Ａ２は、第２画像Ｉｍ２を表示する際に、反射率を高くなるように制御されるのが好ましい。

例えば、第２領域Ａ２の反射率を高くする方法として、第２領域Ａ２に、電圧の印加により白色になる、透明なフィルムスクリーンを設ける方法が考えられる。フィルムスクリーンは、フロントガラスＦの表面に貼付されてもよいし、２重構造のフロントガラスＦの内部に設けられてもよい。第２画像Ｉｍ２を表示する際に、フィルムスクリーンに電圧を印加し、フィルムスクリーンを白色にすることにより、第２領域Ａ２の反射率を高め、第２画像Ｉｍ２を見やすくすることができる。

また、第２領域Ａ２の反射率を高くする方法として、デフォッガやエアコンからの送風により第２領域Ａ２を冷却することにより、第２領域Ａ２に結露を生じさせる方法が考えられる。第２画像Ｉｍ２を表示する際に、第２領域Ａ２に結露を生じさせることにより、第２領域Ａ２の反射率を高め、第２画像Ｉｍ２を見やすくすることができる。

図５は、ドライバから見た第２画像Ｉｍ２の一例を示す図である。図５の例では、第２領域Ａ２は、フロントガラスＦの略全面に設定されており、第２画像Ｉｍ２として、複数のアプリケーションのアイコンが表示された、アプリケーションの選択画面が表示されている。ユーザは、車載のアプリケーションの操作装置を利用することにより、選択画面に表示されたアプリケーションの中から、所望のアプリケーションを利用することができる。操作装置は、例えば、インストルメントパネルに搭載されたナビゲーション装置の入力装置（タッチパネルやハードウェアボタン）であるが、これに限られない。操作装置として、ジェスチャ入力や音声入力が可能な専用の入力装置が車両に搭載されていてもよい。

なお、第２表示装置２の構成は、図４の例に限られない。また、第２画像Ｉｍ２は、車両の走行状態の選択前（停車中）に表示可能であってもよい。また、第２表示装置２は、インストルメントパネルの内部に設けられてもよいし、第１表示装置１と一体に形成されてもよい。

制御装置３は、車載表示システム１００の全体の動作を制御する装置であり、有線又は無線で通信可能なように、第１表示装置１及び第２表示装置に接続される。制御装置３は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）であるが、これに限られにない。制御装置３は、車両の任意の位置に設けることができる。

制御装置３は、車両の状態に基づいて、第１表示装置１及び第２表示装置２を制御する。具体的には、車両が手動運転モードである場合、制御装置３は、第１表示装置１に第１画像Ｉｍ１を表示させる。一方、車両が自動運転モードである場合、制御装置３は、第２表示装置２に第２画像Ｉｍ２を表示させる。制御装置３による制御について、詳しくは後述する。

次に、車載表示システム１００が実行する処理について説明する。以下、手動運転モードを自動運転モードに切り替える際の処理と、自動運転モードを手動運転モードに切り替える際の処理と、についてそれぞれ説明する。

図６は、手動運転モードを自動運転モードに切り替える際の処理の一例を示すフローチャートである。図６の処理の開始時点では、ドライバにより手動運転モードが選択されており、図３の例のように、第１領域Ａ１に第１画像Ｉｍ１が表示されているものとする。

まず、ドライバが、ナビゲーション装置の入力装置などを利用して、目的地などを入力し、自動運転モードを選択する（ステップＳ１０１）。自動運転モードが選択されると、車両は自動で走行を開始する。また、制御装置３は、第１画像Ｉｍ１から第２画像Ｉｍ２への表示の切り替えを受け付ける（ステップＳ１０２）。

ユーザが、操作装置を利用して、表示の切り替えを選択しなかった場合（ステップＳ１０３のＮＯ）、制御装置３は、処理は終了する。この場合、第１表示装置１は、第１画像Ｉｍ１の表示を継続する。

一方、ユーザが、操作装置を利用して、表示の切り替えを選択した場合（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、制御装置３は、第１表示装置１に第１画像Ｉｍ１の表示を終了させ、第１画像Ｉｍ１を非表示にする（ステップＳ１０４）。

次に、制御装置３は、フィルムスクリーンに電圧を印加したり、デフォッガやエアコンにより結露を発生させたりすることにより、第２領域Ａ２の反射率を上昇させる（ステップＳ１０５）。

続いて、制御装置３は、第２表示装置２に第２光を照射させ、図５の例のように、第２領域Ａ２に第２画像Ｉｍ２を表示させる（ステップＳ１０６）。以降、ユーザは、操作装置を操作することにより、第２領域Ａ２上で車載のアプリケーションを利用することができる。

図７は、自動運転モードを手動運転モードに切り替える際の処理の一例を示すフローチャートである。図８〜図１１は、図７の表示制御の流れを説明する図である。図７の処理の開始時点では、ドライバにより自動運転モードが選択されており、図５の例のように、第２領域Ａ２に第２画像Ｉｍ２が表示されているものとする。

まず、ドライバが、ナビゲーション装置の入力装置などを利用して、手動運転モードを選択する（ステップＳ２０１）。手動運転モードが選択されると、図８に示すように、制御装置３は、第２画像Ｉｍ２が第１領域Ａ１に含まれるように、第２表示装置２に第２画像Ｉｍ２を変形させる（ステップＳ２０２）。これにより、ドライバを、第２領域Ａ２への表示に慣れたドライバを、第１領域Ａ１への表示に慣れさせることができる。すなわち、ドライバの視野を、第２領域Ａ２から第１領域Ａ１へ移動させることができる。

次に、図９に示すように、制御装置３は、第２表示装置２に第２画像Ｉｍ２を車両の前方に向かってズームアウトさせる（ステップＳ２０３）。このように、第２画像Ｉｍ２をズームアウトさせることにより、第２領域Ａ２に実像として表示された第２画像Ｉｍ２を見ることにより近視点に慣れたドライバの目を、遠視点に慣れさせることができる。

続いて、図１０に示すように、制御装置３は、第２表示装置２に、第２画像Ｉｍ２としてダミー画像を表示させる（ステップＳ２０４）。ダミー画像は、車両の前方視界に含まれる対象物（車両、道路標示、道路標識など）を模式的に示す画像であり、前方視界における対象物の位置に応じた位置に表示される。また、ダミー画像は、前方視界における対象物の大きさに応じた大きさで表示される。制御装置３は、車両の前方を撮影する撮影装置により撮影された画像に基づいて、対象物を検出し、当該対象物に対応するダミー画像を生成し、当該ダミー画像を表示する位置及び大きさを決定することができる。図１０の例では、ダミー画像として、前方を走行する車両を模式的に示す画像を表示されている。このように、ダミー画像を表示することにより、ドライバを、車両の前方に存在する対象物との間の距離感に慣れさせることができる。

なお、ダミー画像は、元の第２画像Ｉｍ２のズームアウト完了後に表示されてもよいし、図１０の例のように、元の第２画像Ｉｍ２のズームアウト中に表示されてもよい。また、ダミー画像と共に、道路情報を示す画像が表示されてもよい。図１０の例では、道路情報を示す情報として、制限速度を示す画像が表示されている。また、ダミー画像を表示する際、制御装置３は、フィルムスクリーンへの電圧の印加を終了したり、第２領域Ａ２に発生した結露をデフォッガやエアコンにより除去したりすることにより、第２領域Ａ２の反射率を低下させるのが好ましい。これにより、ドライバから車両の前方が見えるようにすることができる。

その後、図１１に示すように、制御装置３は、第１表示装置１及び第２表示装置２に、第２画像Ｉｍ２として表示されたダミー画像と、第１画像Ｉｍ１と、をクロスフェードさせる（ステップＳ２０５）。具体的には、制御装置３は、第２表示装置２に、第２画像Ｉｍ２として表示されたダミー画像をフェードアウトさせ、第２画像Ｉｍ２の表示を終了させる。また、制御装置３は、第２表示装置２に、第１画像Ｉｍ１をフェードインさせる。これにより、第１表示装置１による第１画像Ｉｍ１の表示と、第２表示装置２による第２画像Ｉｍ２の表示と、をスムーズに切り替えることができる。

その後、ドライバは、所定のタイミングで手動運転を開始する。これにより、ドライバは、第１領域Ａ１に表示された第１画像Ｉｍ１を見ながら車両を運転することができる。

以上説明した通り、本実施形態によれば、手動運転モードの間、フロントガラスＦの第１領域Ａ１に第１画像Ｉｍ１を表示し、自動運転モードの間、フロントガラスＦの広範囲（第２領域Ａ２）に第２画像Ｉｍ２を表示することができる。したがって、自動運転モードの間、ユーザは、前方視界基準の制約を受けることなく、大画面（第２領域Ａ２）で映画やテレビを視聴したり、ゲームをプレイしたり、ウェブサイトを閲覧することができる。結果として、ユーザの満足度を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、第２画像Ｉｍ２を第１画像Ｉｍ１に切り替える際に、第２画像Ｉｍ２に慣れたドライバの視野、視点、及び距離感が、第１画像Ｉｍ１に対応するように順次調整される。これにより、第２画像Ｉｍ２に慣れたドライバを、第１画像Ｉｍ１にスムーズに慣れさせることができるため、第２画像Ｉｍ２から第１画像Ｉｍ１への切り替えに伴うドライバの混乱を抑制し、ドライバに手動運転を安全に開始させることができる。

なお、本実施形態において、上述のステップＳ２０２〜Ｓ２０４は、少なくとも一部が省略されてもよいし、順番が入れ替えられてもよい。例えば、車両の前方を撮影する撮影装置が車両に搭載されていない場合、ステップＳ２０４を省略することが考えられる。

また、車両の走行状態の選択前（停車中）、かつ、第２画像Ｉｍ２の表示中に、ドライバにより手動運転モードが選択された場合に、図７の処理が実行されてもよい。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る車載表示システム１００について、図１２〜図１４を参照して説明する。本実施形態に係る車載表示システム１００は、第２表示装置２として、透明ディスプレイを備える。他の構成は、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態との相違点について説明する。

第２表示装置２は、フロントガラスＦの第２領域Ａ２に第２画像Ｉｍ２を実像として表示する透明ディスプレイ２３を備えた表示装置である。透明ディスプレイ２３は、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイであってもよいし、液晶ディスプレイであってもよい。第２領域Ａ２は、透明ディスプレイ２３が設けられた領域に相当する。

図１２は、第２表示装置２の一例を示す図である。図１２の第２表示装置２は、透明ディスプレイ２３と、表示制御部２４と、を備える。透明ディスプレイ２３は、電圧の印加により画像を表示する透明なディスプレイである。透明ディスプレイ２３は、図１２の例のように、フロントガラスＦの表面に設けられてもよいし、２重構造のフロントガラスＦの内部に設けられてもよい。表示制御部２４は、透明ディスプレイ２３に電圧を印加し、透明ディスプレイ２３による画像の表示を制御する装置である。表示制御部２４は、インストルメントパネルの内部に搭載されてもよいし、制御装置３に含まれてもよい。第２表示装置２は、第２画像Ｉｍ２を表示する際に、第２画像Ｉｍ２が見やすくなるように、第２領域Ａ２における第２画像Ｉｍ２以外の部分（背景）を単色（白や黒など）で表示するのが好ましい。

図１３は、手動運転モードを自動運転モードに切り替える際の処理の一例を示すフローチャートである。図１３のステップＳ３０１〜Ｓ３０４は、図６のステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様である。以下、ステップＳ３０５，Ｓ３０６について説明する。

第１表示装置１による第１画像Ｉｍ１の表示が終了すると、制御装置３は、第２表示装置２に、透明ディスプレイ２３の全面を単色表示させる（ステップＳ３０５）。

次に、制御装置３は、背景を単色表示させた状態で、第２領域Ａ２に第２画像Ｉｍ２を表示させる（ステップＳ３０６）。以降、ユーザは、操作装置を操作することにより、第２領域Ａ２上で車載のアプリケーションを利用することができる。

図１４は、自動運転モードを手動運転モードに切り替える際の処理の一例を示すフローチャートである。図１４のステップＳ４０１〜Ｓ４０３，Ｓ４０５は、図７のステップＳ２０１〜Ｓ２０３，Ｓ２０５と同様である。以下、ステップＳ４０４について説明する。

第２表示装置２に第２画像Ｉｍ２をズームアウトさせると、制御装置３は、第２表示装置２に、第２画像Ｉｍ２としてダミー画像を表示させる（ステップＳ４０４）。この際、制御装置３は、第２表示装置２に、透明ディスプレイ２３の背景の単色表示を終了させるのが好ましい。これにより、ドライバから車両の前方が見えるようにすることができる。

以上説明した通り、本実施形態によれば、第２表示装置２として透明ディスプレイ２３を用いることにより、第１実施形態と同様の表示制御を実現できる。したがって、本実施形態により、第１実施形態と同様に、ユーザの満足度を向上させ、ドライバに手動運転を安全に開始させることができる。

なお、本実施形態において、上述のステップＳ４０２〜Ｓ４０４は、少なくとも一部が省略されてもよいし、順番が入れ替えられてもよい。例えば、車両の前方を撮影する撮影装置が車両に搭載されていない場合、ステップＳ４０４を省略することが考えられる。

また、車両の走行状態の選択前（停車中）、かつ、第２画像Ｉｍ２の表示中に、ドライバにより手動運転モードが選択された場合に、図１４の処理が実行されてもよい。

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１：第１表示装置
２：第２表示装置
３：制御装置
１１：第１放射部
１２：第１光学系
２１：第２放射部
２２：第２光学系
２３：透明ディスプレイ
２４：表示制御部
１００：車載表示システム
Ｆ：フロントガラス
Ａ１：第１領域
Ａ２：第２領域
Ｉｍ１：第１画像
Ｉｍ２：第２画像

Claims

車両のフロントガラスの第１領域に第１画像を構成する第１光を照射し、前記第１領域の前方に前記第１画像の虚像として表示する第１表示装置と、
前記フロントガラスの、前記第１領域より広い第２領域に第２画像を実像として表示する第２表示装置と、
前記車両の走行状態に基づいて、前記第１表示装置及び前記第２表示装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記第２画像を前記第１画像に切り替える際、前記第２画像が前記第１領域に含まれるように変形させる、車載表示システム。
前記制御装置は、前記車両が第１走行状態である場合、前記第１表示装置に前記第１画像を表示させ、前記車両が第２走行状態である場合、前記第２表示装置に前記第２画像を表示させる
請求項１に記載の車載表示システム。
前記第２走行状態は、自動運転モードである
請求項２に記載の車載表示システム。
前記制御装置は、前記第２画像を前記第１画像に切り替える際、前記第２画像と前記第１画像とをクロスフェードさせる
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の車載表示システム。
前記第１表示装置は、
前記第１光を放射する第１放射部と、
前記第１放射部が放射した前記第１光を反射し、前記第１領域に向かって所定の角度で照射する第１光学系と、
を備える請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車載表示システム。
前記第２表示装置は、
前記第２画像を構成する第２光を放射する第２放射部と、
前記第２放射部が放射した前記第２光を反射し、前記第２領域に向かって所定の角度で照射する第２光学系と、
を備える請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の車載表示システム。
前記第２表示装置は、
前記第２領域に設けられた透明ディスプレイと、
前記透明ディスプレイの表示を制御する表示制御部と、
を備える請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の車載表示システム。