JP7125713B2

JP7125713B2 - 自動車の情報表示装置および情報表示方法

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Publication number: JP7125713B2
Application number: JP2018245627A
Authority: JP
Inventors: 仁内田; 俊喜清水; 秋▲好▼ 林; 潤爾大山
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2022-08-25
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: JP2020104714A; WO2020137089A1

Description

特許法第３０条第２項適用〔刊行物名〕２０１８年秋季大会学術講演会予稿集（ＤＶＤ）〔公開年月日〕平成３０年１０月１５日

本発明は、自動車の情報表示装置に関し、さらに詳しくは、自動車運転中の運転者に対する情報表示装置および情報表示方法に関する。

自動車の高機能化に伴い、自動車から運転者に提示される情報量は複雑化しかつ増加している。自動車の運転者は、前方および周辺交通への注意を維持しながら、ＨＭＩ（Human Machine Interface）により提示される情報を認知して、適切な運転操作を行う必要がある。限られた人間の認知の能力の範囲内で、この要求に答えるためには、ＨＭＩの工夫が重要となる。

特許文献１では、人間の周辺視野領域で認知可能な時間・空間周波数の低い視覚表示により、大まかな情報伝達と前方および周辺交通の監視を両立させる方法を提案している。しかしながら、高度な安全システムや車載情報通信システムを搭載した自動車では、多様で複雑な情報を運転者に確実に伝達する必要がある。

特許第４８３０３８４号公報

多様で複雑な情報を運転者に確実に伝達するためには、文構造をもった文字情報を利用することが有利である。例えば、「ブレーキ」を表現した絵文字１つでは、自動ブレーキシステムの動作告知なのか、運転者へのブレーキ操作要求なのか判別できないが、文構造をもった文字情報であれば、そのような問題は生じない。

その反面、文字情報は、中心視野でしか認知できないという課題がある。ヘッドアップディスプレイを利用して運転中の中心視野に情報表示することもできるが、運転中の視界の妨げになる。さらに、文字情報は、文字数に比例して読み取りに要する時間が長くなるという課題もある。したがって、運転中の中心視野外の周辺視野領域に表示した文字情報への視線移動を促し、より短時間かつ少ない心理負担で正確に読み取ることができるようにする技術が必要となる。

本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、周辺視野領域に表示した文字情報への視線移動を促すとともに、読み取りに要する時間を短縮し、多様な情報を効率よく伝達できる情報表示装置および情報表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、本発明は、自動車の運転者に対する情報表示装置であって、運転中の中心視野外の周辺視野領域に情報を横書き文字列で表示する機能、および、前記文字列の表示開始時に、幾何学的図形要素の遷移動画を前記文字列の表示領域に重畳または合成して表示する機能を有し、前記遷移動画は、前記図形要素の横幅が開始値から最大値まで拡大した後に縮小して消失し、前記縮小消失とともに前記文字列が表出するように構成されている、自動車の情報表示装置にある。

本発明に係る自動車の情報表示装置によれば、自動車の運転者の中心視野外の周辺視野における情報表示の開始時に、幾何学的図形要素の遷移動画が表示されることで、前記図形要素の経時的な横幅の変化に伴う遷移動画の輝度変化と動きにより、情報表示への気付き性や誘目性の向上に加えて、視線移動後における文字読み取り速度、正確性などの認知性能の向上、情報提示開始から認知完了までの時間短縮、および、認知に要する心理的負担の軽減効果が期待でき、自動車の情報表示への文字情報の活用により、自動車の高機能化に対応した情報表示を行う上で有利である。

自動車の情報表示システムを示すブロック図である。フロントウインドウ周辺の情報表示部を示す概略図である。本発明実施形態に係る情報表示を示すフレーム表示画像である。本発明実施形態に係る情報表示を構成する文字列の表示画像（ａ）、遷移動画（ｂ）、および、それらを合成した表示画像（ｃ）である。時間経過と情報量の関係を示すグラフである。時間経過と情報量・情報理解度の関係を示すグラフである。本発明実施形態に係る情報表示を示すフレーム表示画像（ａ）、その輝度変化（ｂ）、および、異なる実施例の輝度変化（ｃ）を示すグラフである。本発明実施形態に係る情報表示を示すフレーム表示画像（ａ）、および、相対的に短い遷移動画（ｂ）、相対的に長い遷移動画（ｃ）、遷移動画なし（ｄ）の各場合におけるフレーム表示画像と輝度変化を示すグラフである。本発明に係る情報表示の別の実施例を示すフレーム表示画像である。本発明に係る情報表示の他の実施例を示すフレーム表示画像である。本発明に係る情報表示の変形例を示すフレーム表示画像である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明を実施可能な自動車の情報表示システムを示すブロック図であり、図において、自動車は、レーダ、カメラ、ＬＩＤＡＲなどの外界センサ群、および、車速センサ、ヨーレートセンサ、加速度センサなどの内界センサ群からなる検知手段４、および、それらの検知情報に基づいて、ＡＣＣやＬＫＡなどの走行制御、運転支援、障害検知などを行う車載システム３を搭載しており、それらの制御情報や車両情報、警報などの運転者向け提示情報は、車載ネットワーク５を介して表示情報処理装置１に送られる。

表示情報処理装置１は、運転者向け提示情報を受信する通信インターフェース、提示情報の内容に対応して表示すべき画像データを生成するためのプログラム及びデータ（文字列、絵文字、画像データ）を記憶したＲＯＭ、画像生成や合成などの処理を行うＣＰＵ、生成した画像データを一時記憶するＲＡＭ、表示装置２に出力するインターフェースを含むマイコンなどで構成され、表示画像は、所定のリフレッシュレートで更新される。

表示情報処理装置１のソフトウエア構成としては、通信インターフェースを介して受信した提示情報（表示情報コード）に、送信機器に対応してデータテーブルに格納されている表示データを割当てる入力情報処理、遷移動画生成（再生）を含み、文字情報に遷移動画を重畳または合成して表示画像を生成すべく表示装置２を制御する。

表示装置２は、好適には、ＬＣＤ，ＯＬＥＤなど、ドットマトリクスによる表示画面を備え、表示情報処理装置１で生成された表示画像を運転者に表示するディスプレイ装置であり、図２に示すように、運転者の運転中における中心視野２０の外の周辺視野に位置する表示装置、例えば、フロントウインドウ１０に表示画像２１を投影する投影式ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）に好適に実施可能である。

なお、表示装置２としては、その他に、インストルメントパネル１１の上部に設置されるコンバイナ方式のヘッドアップディスプレイ２２、メータークラスター２３のディスプレイ、カーナビゲーションシステムのディスプレイ２４、さらには、バックミラー１２に組み込まれるバックミラーモニター、サイドミラー１３に組み込まれるサイドミラーモニター、フロントピラーウインドウ１４（ＨＵＤ、ミラーモニター）、ドライブレコーダーのディスプレイ（不図示）などにも実施可能である。

表示情報処理装置１は、図３に示すように、上述したような表示装置２の表示部２５に、イベント発生（車載システム３側からの情報受信）に伴い、運転者向け提示情報として「前方注意」のような横書き文字列６を表示する場合に、文字列６の表示開始時に、幾何学的図形要素による遷移動画７を文字列６に重畳または合成して表示する機能を有している。

遷移動画７は、図３では便宜的に４フレームで示されているが、実際に表示されるフレーム数は表示情報処理装置１および表示装置２のリフレッシュレート（フレームレート）に対応し、後述のように表示時間が極短時間であるので、比較的少ない数、特に限定されるものではないが、例えば５～１５フレーム程度の画像で構成される。図３では黒色の背景に白色の文字列および遷移動画が表示されているが、ヘッドアップディスプレイでは黒色部分は透明なガラス越しに見える車外の背景となる。

図３は、代表的なパターンの遷移動画７を示しており、文字列６と同色で塗りつぶされた矩形の図形要素（７）の横幅が開始値（図３では符号７′）から最大値（符号７）まで漸次拡大した後に漸次縮小して消失し、図形要素（７）の縮小消失とともに文字列６を徐々に表出させるように構成されており、この例では、図形要素（７）は、横書き文字列６の書字方向（左から右）における始端側となる左側から右側に向かって拡大し、文字列６が全て隠蔽される最大値となった後に、終端側となる右側に縮小し消失する。

換言すれば、遷移動画７は、符号７で示される矩形の図形要素が、横書き文字列６の書字方向における始端側となる左側から現れ、右側に向かって移動し消失する、あるいは、表示領域の左側からフェードインして右側にフェードアウトする形態である。このパターンの優位性は、文字列６が全て覆われた状態から、文字列６の読出し側となる左側から１文字ずつ読み進める方向に表示される点にある。

図４は、遷移動画を分解して縦方向に配列したものである。イベント発生に伴い、図４（ａ）に示すような文字列「前方注意」の静止画像が表示され、同時に、図４（ｂ）に示すような矩形の図形要素が書字方向に移動する遷移動画が、文字列の静止画像に重畳または合成されることにより、図４（ｃ）に示すような表示画像が生成される。

すなわち、文字列は、運転者への提示情報に対応した静止画像（文字データ、フォントデータ）として準備され、極短時間の遷移動画（所定フレーム数の静止画像）のみを別途準備することで、遷移動画を有する情報表示が可能となり、提示情報の種別に応じて異なるパターンの遷移動画を表示することもできる。

例えば、車載システム３から出力される提示情報に、表示すべき文字列や絵文字など画像を決定するデータとともに、緊急度や重大度など、情報の内容によって区分された識別データが含まれるようにしても良いし、表示情報処理装置１に、情報区分や表示内容と文字列や絵文字など画像データおよび遷移画像との関係を規定する参照テーブルを用意することによって、提示情報に対応した表示画像が表示情報処理装置１で決定されるようにしても良い。

また、上記実施形態では、単体の表示装置２の表示部２５に文字列６（表示情報）と遷移動画７を重畳または合成して表示する場合を示したが、１つの表示情報処理装置１によって制御されかつ表示部が積層配置された２つの表示装置（第１および第２の表示装置）の一方の表示部に文字列６を表示し、その手前側の他方の表示部に遷移動画７を表示するように構成することもできる。

さらに、隣接配置された２つの投影式ヘッドアップディスプレイの一方から文字列６を投影し、他方から同位置に遷移動画７を投影するように構成することもできる。すなわち、ハードウエア的に独立した複数の表示装置による文字列６（表示情報）と遷移動画７を表示空間にて重畳または合成することもでき、例えば、文字列６（表示情報）を表示する既存の表示装置に、遷移動画７を表示する表示装置２を追加することもできる。

なお、本発明に係る情報表示装置は、１つの表示情報処理装置１で複数の表示装置２（ディスプレイ表示部、インジケータ）を制御する態様にて実施することもできる。また、本発明に係る情報表示装置は、二輪車や小型モビリティなど、運転者や乗員への情報表示を必要とする４輪車以外の自動車にも実施可能である。

次に、上記実施形態に係る情報表示の作用および効果について考察する。
図５は、本発明実施例および比較例の情報表示の時間経過と情報量の関係を示すグラフであり、実線は、図４（ｃ）に示したように文字列とともに遷移動画が表示される実施例５１の情報量の経時的変化を示し、破線は、図４（ａ）に示したように文字列のみが表示される比較例５０の情報量の経時的変化を示している。

比較例５０では、イベント発生と同時に文字情報が表示されるので、表示された情報量は直ちに１００％に達するのに対し、実施例５１では、遷移動画が重畳表示されている間は文字列を読むことができず、図形要素の移動と共に文字列が表示されるので、情報量は徐々に増加し、遷移画像の終了時に１００％に達する。

したがって、実施例５１では、文字列を隠蔽する遷移動画により、文字情報としての情報量が１００％に到達するのは、比較例５０より後になる。しかし、中心視野２０の外にある周辺視野における情報表示では、運転者は表示の開始を認識することはできるが、文字列を読み取ることはできない。したがって、短時間の遷移動画の表示に伴う文字表示の遅延による読み取りの遅れなどの影響はない。

一方、情報表示の輝度は、文字列のみの比較例５０に比べて、遷移動画が付加された実施例５１の方が大きいことに加えて、高輝度領域となる図形要素の動きによって、比較例５０よりも迅速かつ確実に表示開始を認識できる利点がある。

図６は、本発明実施例および比較例の情報表示の時間経過と情報量・情報理解度の関係を示すグラフであり、太い実線６１は実施例５１の情報表示による情報理解度、太い破線６０は比較例５０の情報表示による情報理解度の推移を示している。

上述したように、実施例６１では、遷移動画の動きと輝度変化により、情報表示への気付き易さが向上し、運転者の視線移動が早まることに加えて、遷移動画の動きにより、画面上の情報量が空間的に増加していくことで、比較例６０に比べて、図中符号αで示されるように認知のパフオーマンスが向上し、情報提示開始から認知完了までの時間が短縮されるとともに、認知に要する心理的負担が軽減される効果も期待できる。

人間の視覚情報を脳が認知する機能の特性上、特定のパターンを持った遷移動画を介して情報提示することにより、文字読み取りの速度、正確性、主観的読みやすさなど、認知性能が向上することを実験的に確認している。

図７（ａ）は、図３と同様の代表的なパターンの遷移動画のフレーム表示画像、図７（ｂ）はその輝度変化を示したグラフであり、表示開始ｔ₀とともに遷移前半７ａは、文字列のみによる輝度Ｌｃから図形要素の幅の拡大とともに徐々に輝度が上昇し、時刻ｔ_maxで図形要素が最大幅となって最大輝度Ｌｘに達し、その後、遷移後半７ｂは、図形要素の幅の縮小とともに徐々に輝度が減少し、時刻ｔ_endで遷移動画が終了し、以後、文字列のみによる輝度Ｌｃとなる。厳密には文字列部分の輝度分布も考慮すべきであるが、全体的な輝度変化への影響は小さい。

遷移前半７ａの輝度上昇時間Ｔａと遷移後半７ｂの輝度減少時間Ｔｂの配分は、図７（ｂ）に実線で示す例ではほぼ同じであり、すなわち、輝度（図形要素幅）の増加率と減少率は一定であるが、輝度上昇時間Ｔａより輝度減少時間Ｔｂが長い場合（Ｔｂ＞Ｔａ）が認知性能の向上に有利であることが確認されている。なお、図７（ｂ）中に破線７ａ′で示されるように、図形要素の重畳開始に遅延時間Ｔｄがあってもよい。

図７（ｃ）は、図形要素幅の増減パターンが異なる変形例を示している。図において、（１）実線７１は、遷移前半の輝度（図形要素幅）の増加率が遷移後半の減少率よりも大きく、相対的に短時間で図形要素最大幅・最大輝度Ｌｘに到達するパターン、（２）破線７２は、図形要素最大幅・最大輝度Ｌｘに到達した後、その状態を維持し、その後、図形要素幅・輝度が減少するパターン、（３）点線７３は、図形要素幅・輝度の増加とともに増加率が緩やかになり、図形要素最大幅・最大輝度Ｌｘを経て図形要素幅・輝度の減少とともに減少率が大きくなるパターン、（４）一点鎖線７４は、表示開始時に図形要素最大幅・最大輝度Ｌｘにて遷移動画の表示を開始し、その後、図形要素幅・輝度が減少するパターンを示している。なお、これらの各場合においても、上述したような図形要素の重畳開始に遅延時間Ｔｄがあってもよい。

次に、遷移動画の表示時間の認知性能への影響について、図８を参照して説明する。
図８（ａ）は、図３と同様の代表的なパターンの遷移動画を伴う実施例の情報表示のフレーム表示画像、グラフの実線ａはその輝度変化を示している。既に述べたように、運転者の視線は、運転中は中心視野に向けられているが、イベント発生に伴う表示開始後、周辺視野にある情報表示に気付くことで、情報表示へと視線移動し、表示を注視して文字を読み取り、提示情報の意味を認識する。

この際、図８（ｄ）に示す遷移動画なし／文字列のみの場合と比較すると、図８（ａ）に示す実施例（ｔ＝０．４秒）では、遷移動画の輝度変化と動きによって、表示への気付き性や視線の誘因性が向上するとともに、視線移動して中心視野で文字情報を読み取る以前に脳が活性化され、視線移動して中心視野で文字情報を読み取る際の認知のパフォーマンスが向上し、情報提示開始から認識完了までの時間が短縮される。特に、遷移後半では、表示情報量、すなわち、文字数が書字方向に沿って経時的に増加することにより、読み取りの負担が軽減される効果も期待できる。

これに対して、図８（ｂ）に示す比較例（ｔｂ＝０．２秒）では、グラフの破線ｂで示されるように、遷移動画の表示時間が短く、運転者が表示に気付き視線移動している間に遷移動画が終了してしまい、図８（ｄ）に示す遷移動画なし／文字列のみの場合と比較して、認知性能の向上への寄与は期待できない。しかし、遷移動画の輝度変化による表示への気付き性の向上には一定の効果があると思われる。

一方、図８（ｃ）に示す比較例（ｔｃ＝０．６秒）では、グラフの破線ｃで示されるように、遷移動画の表示時間が長く、運転者が表示に気付き視線移動して中心視野で文字情報を読み取れる状態になっても図形要素で文字列が隠蔽されており、図８（ｄ）に示す遷移動画なし／文字列のみの場合と比較して、情報提示開始から認識完了までの時間短縮への寄与は期待できない。しかし、遷移動画の輝度変化と動きによる表示への気付き性や視線の誘因性の向上、文字数が書字方向に沿って経時的に増加することによる読み取り負担の軽減には一定の効果があると思われる。

表示の認知速度や認知性能を直接計測することはできないので、実験は実際の表示装置における表示形態を完全に再現するものとはなり得ないが、この実験結果から、遷移動画の表示時間が０．３～０．５秒では顕著な正解率の向上が確認できた。一方、０．６秒では遷移動画の表示による実質化読時間の減少により、文字列のみを表示する場合よりも正解率が低くなる結果となった。また、単純点滅は文字情報の認知性能には効果が無いことが確認された。

上記の結果は、表示文字数が既知の数字５文字の場合であり、文字数や表示位置による差も考えられるが、短期記憶が可能な４～８文字では、数字の他に、漢字や絵文字、記号文字でも、概ね同様の傾向にあるものと推定される。

次に、遷移動画のさらに別の実施例について図面を参照して説明する。

図９（ａ）は、矩形の図形要素が幅方向にグラデーションを有することで、移動方向前端（右側）および後端（左側）のエッジのコントラストが緩やかになり、全体としての輝度も抑えられている。このパターンは、先述した代表的な実施例と比較すると、誘目性はやや小さいが、その代わりに刺激も少ないので、緊急度や重要度が相対的に低い情報表示に好適である。

図９（ｂ）は、矩形の図形要素の色彩を変化させる実施例を示しており、色彩に対する認識力が弱い周辺視で見られる遷移前半には、相対的に高輝度となる白色（無彩色）の表示とし、気付き性や誘目性を優先する一方、中心視を想定した遷移後半では漸次色情報を追加して色彩による視認性の向上を図ることができる。

図１０は、遷移前半は文字列の表示を行わず、遷移後半から文字列の表示を開始する場合を示している。周辺視で見られる遷移前半は文字の読み取りはできないので、このパターンでも文字読み取りに支障は無く、表示開始から遷移前半の輝度変化幅は大きくなる。

図１１（ａ）は、図形要素の前後のエッジが斜めの場合、換言すれば、図形要素が矩形ではなく平行四辺形の場合を示している。図形要素の幾何学形状は任意に設定できるが、周辺視では形状は認識できないので、特殊形状とする意義は小さいものの、認識性能の向上は期待できる。

図１１（ｂ）は、矩形の図形要素が中央から現れ、左右両側に幅が拡大し、最大表示となった後に、左右両側から縮小して中央で消失するパターンを示している。先述した代表的な実施例と輝度変化は同様であるが、左右両方向への拡大縮小によって横方向の動きが相殺され、文字列の表示幅を遷移動画の動きに活用できないものの、認識性能の向上は期待できる。

図１１（ｃ）は、上記に加えて、矩形の図形要素の上下幅も拡大縮小するパターンを示している。このパターンも上記同様、輝度変化のみが認識され、文字列の表示幅を遷移動画の動きに活用できない。これらのパターンでも、少なくとも遷移後半を代表的な実施例と同様に書字方向（右方向）に移動して消失するようにすれば、文字列の表示幅を最大限に活用することはできないものの、認識性能の向上は期待できる。

以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。

１表示情報処理装置
２表示装置（表示部）
３車載システム
４センサ群
５車載ネットワーク
６，６′ 文字列
７，７′ 遷移動画（図形要素）
１０フロントウインドウ
１１インストルメントパネル
１２バックミラー
１３サイドミラー
１４フロントピラーウインドウ
２０中心視野
２１，２２ヘッドアップディスプレイ
２３メータークラスター
２４カーナビゲーションシステム
２５表示部

Claims

自動車の運転者に対する情報表示装置であって、
運転中の中心視野外の周辺視野領域に情報を横書き文字列で表示する機能、および、
前記文字列の表示開始時に、幾何学的図形要素の遷移動画を前記文字列の表示領域に重畳または合成して表示する機能を有し、
前記遷移動画は、前記図形要素の横幅が開始値から最大値まで拡大した後に縮小して消失し、前記縮小消失とともに前記文字列が表出するように構成されている、
自動車の情報表示装置。
前記図形要素の横幅は、前記文字列の書字方向における始端側から拡大し、終端側に縮小消失する、請求項１記載の自動車の情報表示装置。
前記図形要素の横幅は、前記開始値が最大値であり、前記文字列の書字方向における終端側に縮小消失する、請求項１記載の自動車の情報表示装置。
表示すべき情報に対応する表示画像を生成する表示情報処理装置と、
運転中の中心視野外の周辺視野領域に前記表示画像を表示する表示部と、を備え、
前記表示情報処理装置は、前記遷移動画のデータ記憶手段と、前記横書き文字列の画像の表示開始時に、前記遷移動画を重畳または合成する画像処理手段と、を備えている、請求項１～３の何れか一項記載の自動車の情報表示装置。
前記データ記憶手段には、遷移パターンおよび／または色彩が異なる複数の遷移動画データが記憶されており、前記画像処理手段は、表示すべき情報に応じた遷移動画を選択して重畳または合成する機能を有する、請求項４記載の自動車の情報表示装置。
自動車の運転者に対する情報表示方法であって、
運転中の中心視野外の周辺視野領域に情報を横書き文字列で表示すること、および、
前記文字列の表示開始時に、幾何学的図形要素の遷移動画を、前記文字列の表示領域に重畳または合成して表示することを含み、
前記遷移動画は、前記図形要素の横幅が開始値から最大値まで拡大した後に縮小して消失し、前記縮小消失とともに前記文字列を表出させる、自動車の情報表示方法。
前記図形要素の横幅は、前記文字列の書字方向における始端側から拡大し、終端側に縮小消失する、請求項６記載の自動車の情報表示方法。
前記図形要素の横幅は、前記開始値が最大値であり、前記文字列の書字方向における終端側に縮小消失する、請求項６記載の自動車の情報表示方法。