JPWO2019188581A1 - 表示制御装置、ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
区画線210と虚像Vとが空間的に対応が取れていないような違和感を軽減することができる。表示処理部50は、車両が走行する車線200の路面と非平行な領域100に、視認者Eから見て車線200の区画線210に概ね沿って視認される線状虚像Vを表示させ、遠方の区画線210の近くに表示される線状虚像Vが、近傍の区画線210の近くに表示される線状虚像Vよりも、区画線210を基準にした相対位置で車線200の中央寄りに位置するように、線状虚像Vを配置する。
Description
本発明は、車両で使用され、車両の前景に虚像を重畳して視認させるヘッドアップディスプレイ装置及びこれに用いられる表示制御装置に関する。
特許文献1に開示されているヘッドアップディスプレイ装置は、車線の両脇の区画線(白線)に沿うように(又は重なるように)画像(虚像)を前景に重畳して表示することで、車線における自車両が走行する位置を意識させることで、車線の逸脱を防止することができる。
図6は、課題を説明するための図であり、アイポイントE(視認者の目の位置であり、以下では、単に視認者とも呼ぶ)と、虚像Vが表示される虚像表示可能領域1002と、路面1010との位置関係を示す概略図である。ヘッドアップディスプレイ装置1000は、ウインドシールドなどの被投影部材1001に表示光を投影することで、被投影部材1001を介した位置に虚像Vを表示する。この虚像Vは、視認者Eから見ると例えば矩形状の虚像表示可能領域1002内に表示可能である。虚像表示可能領域1002は、ヘッドアップディスプレイ装置1000が搭載された車両が走行する路面1010とのなす角が概ね90[degree]であり、路面1010から浮いた位置に配置される。この虚像表示可能領域1002内の下側に表示された虚像Vは、視認者Eから見て、路面1010の第1の位置1011に重なり、虚像表示可能領域1002内の上側に表示された虚像Vは、視認者Eから見て、第1の位置1011より視認者Eから離れた第2の位置1012に重なる。
このように、虚像表示可能領域1002が、路面1010に対して概ね垂直である場合、虚像表示可能領域1002内の上側に表示された虚像Vと、この虚像Vと重なる第2の位置1012との間の距離1022は、視認者Eから見て虚像表示可能領域1002内の下側に表示された虚像Vと、この虚像Vと重なる第1の位置1011との間の距離1021より長い。すなわち、虚像Vとこの虚像Vが重なる路面1010との間の距離は、虚像Vが表示される位置が上側である程、長くなる。
虚像Vは、路面1010に描かれた白線1010aに沿って(白線1010aと平行な位置で)結像していない為、白線1010aと虚像Vとが非平行であることが認識され、白線1010aと虚像Vとが空間的に対応が取れていない違和感を覚えてしまうが、虚像Vと重なる路面1010との距離が小さい場合、白線1010aと虚像Vとが空間的に対応が取れているように視認者Eに認識させることができる。しかしながら、虚像Vと重なる路面1010との間の距離が大きい場合、白線1010aと虚像Vとが空間的に対応が取れていないと感じやすくなる。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、視認者が違和感を覚えにくくして、車両運行を適切に誘導する表示制御装置、ヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。
本実施形態における第1の態様の表示制御装置は、車両が走行する車線(200)の路面と非平行な領域(100)に、視認者(E)から見て前記車線(200)の区画線(210)に概ね沿って視認される線状虚像(V)を表示させる表示制御装置であって、
遠方の前記区画線(210)の近くに表示される前記線状虚像(V)が、近傍の前記区画線(210)の近くに表示される前記線状虚像(V)よりも、前記区画線(210)を基準にした相対位置で前記車線(200)の中央寄りに位置するように、前記線状虚像(V)を配置する表示処理部(50)を備える。
遠方の前記区画線(210)の近くに表示される前記線状虚像(V)が、近傍の前記区画線(210)の近くに表示される前記線状虚像(V)よりも、前記区画線(210)を基準にした相対位置で前記車線(200)の中央寄りに位置するように、前記線状虚像(V)を配置する表示処理部(50)を備える。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は下記の実施形態(図面の内容も含む。)によって限定されるものではない。下記の実施形態に変更(構成要素の削除も含む)を加えることができる。また、以下の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略する。
図1は、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置1と呼ぶ)の概略構成と、視認者E(一般的には車両の運転者)と虚像Vと路面200(以下では、車線とも呼ぶ)との位置関係を示す図である。HUD装置1は、虚像Vの元となる表示画像(図示しない)を表示する画像表示部10と、画像表示部10が表示した表示画像の表示光Lを被投影部材2に向けて適宜拡大して投射する反射光学系、屈折光学系、回折光学系などの単数又は複数の光学部材からなるリレー光学部10aと、画像表示部10の表示を制御する表示制御装置20(図4参照)と、によって構成される。
HUD装置1から出射された表示光Lは、被投影部材2で反射され、被投影部材2を介した視認者Eと反対の方向で虚像Vとして結像する。虚像Vは、視認者Eから見て、例えば上下方向が短辺で左右方向が長辺の矩形状の領域100(図2参照)内に表示可能である。以下では、この領域を虚像表示可能領域100とも呼ぶ。なお、図では、虚像表示可能領域100を、点線で示してあるが、実際には視認されない又は視認されづらい。虚像表示可能領域100は、HUD装置1が搭載された車両が走行する路面200とのなす角が概ね90[degree]であり(広義に言うと、虚像表示可能領域100が、路面200と平行でない)、路面200から浮いた位置に配置される。この虚像表示可能領域100内の下側に表示された虚像Vは、視認者Eから見て、路面200の第1の位置201に重なり、虚像表示可能領域100内の上側に表示された虚像Vは、視認者Eから見て、第1の位置201よりも視認者Eから離れた第2の位置202に重なる。
図2は、視認者Eが前方を向いた際に視認される虚像Vと被投影部材2を介して視認される車両の前景(車線200)とを示す図である。HUD装置1は、車線200の左側の区画線211(図2では路側帯との境界である車道外側線)に隣接する線状の左線状虚像V1と、車線200の右側の区画線212(図2では反対車線との境界である中央線)に隣接する線状の右線状虚像V2と、を表示する。なお、HUD装置1は、左線状虚像V1及び右線状虚像V2のいずれか一方のみを表示する態様をとってもよい。本実施形態のHUD装置1では、遠方の路面200(第2の位置202)に重なる線状虚像Vと区画線210との距離D2を、近傍の路面200(第1の位置201)に重なる線状虚像Vと区画線210との距離D1より大きくする。これについては、後で詳述する。なお、線状虚像Vは、図2に示すような連続した線状の画像でなくてもよく、区画線210に概ね沿うように、複数の画像を配列したものであってもよく、図3Aに示すような、破線であってもよい。また、線状虚像Vは、視認者Eから見て、少なくとも一部が区画線210と重なるように配置されてもよく、図3Bに示すように、下側に視認される線状虚像Vが区画線210と重なり、上側に視認される線状虚像Vが区画線210よりも自車両が走行する車線200の中央寄りに配置されてもよい。また、線状虚像Vの下側の一部は、視認者Eから見て、区画線210よりも車線200の外側に配置されてもよい。
図4は、HUD装置1のシステム構成を示すブロック図である。画像表示部10は、表示処理部50(画像生成部54)で生成した画像データに基づき、表示画像を表示面(図示しない)に表示するものである。画像表示部10は、例えば、LCDからなる透過型表示デバイス、有機ELなどの自発光型表示デバイス、DMDやLCoS(登録商標)などを用いた反射型投射デバイス、あるいはレーザー光を走査するレーザー光投射デバイスなどである。前記表示面は、画像表示部10が、透過型表示デバイスまたは自発光型表示デバイスである場合、表示デバイスの表面であり、画像表示部10が、反射型投射デバイス、レーザー光投射デバイスである場合、画像表示部10からの光が投射されるスクリーンである。表示面は、虚像表示可能領域100に対応しており、表示面上で表示する表示画像の位置を調整することで、虚像表示可能領域100上で結像する虚像Vの位置が調整される。
表示制御装置20は、入出力インターフェース(区画線情報取得部30、アイポイント取得部40)と、画像表示部10が表示する表示画像の表示制御を少なくとも実行することで、虚像Vの表示を制御する表示処理部50と、を備える。
入出力インターフェース(区画線情報取得部30、アイポイント取得部40)は、外部機器と通信可能に連結されている。前記外部機器は、区画線検出部31、アイポイント検出部41などである。HUD装置1は、外部機器から入出力インターフェースを介して、各種情報を取得し、表示処理部50の処理に従い虚像Vを表示する。
区画線情報取得部30は、自車両が走行可能な車線200の左右両端の区画線210の位置を示す区画線情報を区画線検出部31から取得し、表示処理部50に出力する入出力インターフェースであり、例えば、自車両に搭載された単数又は複数のカメラやセンサなどからなる区画線検出部31から区画線情報を取得し、表示処理部50に出力する。例えば、区画線検出部31は、自車両の前景を撮像(検出)し、その撮像(検出)データを解析して自車両の前景から自車両が走行する車線200の左右両端の区画線情報を生成する図示しない車線解析部を有する。なお、上記の車線解析部は、HUD装置1内に設けられてもよい。具体的には、前記車線解析部は、表示処理部50内に設けられてもよく、この場合、区画線情報取得部30が取得する区画線情報は、区画線検出部31が前景を撮像(検出)した撮像(検出)データとなる。
アイポイント取得部40は、視認者Eのアイポイント(目の位置)をアイポイント検出部41から取得し、表示処理部50に出力する入出力インターフェースである。例えば、アイポイント検出部41は、自車両の運転席に座る視認者E(運転者)の顔を撮像するカメラの撮像データを解析して運転者のアイポイントを検出してもよいが、これに限定されない。
表示処理部50は、回路で構成され、回路は、少なくとも1つのプロセッサ(例えば、中央処理装置(CPU))、少なくとも1つの特定用途向け集積回路(ASIC)、および少なくとも1つの特定用途向け集積回路(ASIC)、および/または、少なくとも1つのフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)などの少なくとも1つの半導体集積回路を含む。少なくとも1つのプロセッサは、少なくとも1つのコンピュータ読み取り可能で有形な記録媒体(記憶部51)から1つまたは複数の命令を読み取ることにより、後述する基準位置決定部52、表示位置調整部53、画像生成部54を含む表示処理部50の機能の全部または一部を実行することができる。そのような記録媒体は、ハードディスクのような任意のタイプの磁気媒体、CDおよびDVDのような任意のタイプの光学媒体、揮発性メモリのような任意のタイプの半導体メモリ、および不揮発性メモリを含む。揮発性メモリはDRAMおよびSRAMを含み、不揮発性メモリはROMおよびNVROMを含む。半導体メモリは、少なくとも1つのプロセッサと共に回路の一部となる半導体回路でもある。ASICは、図4に示す機能ブロックの全部または一部を実行するようにカスタマイズされた集積回路であり、FPGAは、製造後に、図4に示す機能ブロックの全部または一部を実行できるように設計された集積回路である。
基準位置決定部52は、区画線情報取得部30から取得した区画線情報に基づき、左線状虚像V1を表示する基準位置と、右線状虚像V2を表示する基準位置と、を決定する。例えば、基準位置決定部52は、車線200の左側の区画線211と重なる位置を、左線状虚像V1が表示される基準位置に決定し、車線200の右側の区画線212と重なる位置を、右線状虚像V2が表示される基準位置に決定する。なお、基準位置決定部52の機能の一部又は全部は、表示制御装置20又はHUD装置1とは別に設けられてもよく、表示制御装置20は、外部に設けられた基準位置決定部52から基準位置を取得してもよい。なお、基準位置決定部52は、車線200の左側の区画線211(右側の区画線212)と平行に隣接する位置を、左線状虚像V1(右線状虚像V2)が表示される基準位置に決定してもよい。
表示位置調整部53は、線状虚像Vの表示位置を、基準位置決定部52が決定した基準位置に基づき調整する。虚像表示可能領域100の下側に表示される線状虚像Vの位置を、基準位置に設定し、表示される位置が上側である程、視認者Eから見た線状虚像Vの位置が区画線210より車線200の中央寄りに配置されるように表示位置を調整する。なお、表示位置調整部53は、アイポイント取得部40から取得する視認者Eの目の位置に基づいて、左線状虚像V1及び右線状虚像V2が所望の位置に視認されるように表示位置を調整してもよい。
図2を再び参照する。図2の例では、虚像表示可能領域100の上側に表示される左線状虚像V1と区画線211との距離D2は、虚像表示可能領域100の下側に表示される左線状虚像V1と区画線211との距離D1より長くなるように設定されている。すなわち、遠方(図1の第2の位置202)の区画線210の近くに表示される線状虚像Vが、近傍(図1の第1の位置201)の区画線210の近くに表示される線状虚像Vよりも、区画線210を基準にした相対位置で車線200の中央寄りに位置するように、線状虚像Vが配置される。画像生成部54は、表示位置調整部53が調整した位置に線状虚像Vが視認されるように画像データを生成して画像表示部10に表示画像を表示させる。
次に、表示制御装置20が行う表示処理について、図4に示すフローチャートを用いて説明する。
ステップS1において、表示処理部50(基準位置決定部52)は、区画線情報取得部30から自車両が走行する車線200の左右両端の区画線210の位置を示す区画線情報を取得し、この区画線情報に基づき、ステップS2で、左線状虚像V1を表示する基準位置、及び右線状虚像V2を表示する基準位置を決定する。例えば、左線状虚像V1の基準位置は、車線200の左側の区画線211に重畳する位置であり、右線状虚像V2の基準位置は、車線200の右側の区画線212に重畳する位置である。
次いで、ステップS3において、ステップS2で決定した基準位置に基づき、区画線211を基準とした相対的な位置が、下側に表示される線状虚像Vよりも上側に表示される線状虚像Vの方が、車線200の中央寄りとなるように、線状虚像Vの表示位置を調整し、ステップS4で線状虚像Vの表示を更新し、ステップS1に戻る。この表示処理は、HUD装置1が起動してから停止するまで繰り返される。
以上に説明したように、本実施形態の表示制御装置20は、区画線211を基準とした相対的な位置が、下側に表示される線状虚像Vよりも上側に表示される線状虚像Vの方が車線200の中央寄りとなるように、線状虚像Vの表示位置を調整する。これにより、虚像Vとこの虚像Vが重畳する実景との間の距離が大きくなってしまうことで生じる、区画線210と虚像Vとが空間的に対応が取れていない違和感を軽減することができる。
また、表示処理部50は、車線200がカーブしている場合、カーブの外側に配置される線状虚像Vにおいて、遠方の区画線210の近くに表示される線状虚像Vと、近傍の区画線210の近くに表示される線状虚像Vとを、区画線210を基準にした相対位置が同じになるように、線状虚像Vを配置してもよい。広義には、カーブの内側に配置される線状虚像Vの基準位置からの調整量を、カーブの外側に配置される線状虚像Vの基準位置からの調整量より大きくしてもよい。これにより、車線200の形状により、左右の線状虚像Vの配置に差をつけることができ、視認者Eの視覚的注意が向きやすいカーブ内側の線状虚像Vの調整量を大きくすることで、より効果的に上記違和感を軽減することができる。
1 :HUD装置(ヘッドアップディスプレイ装置)
2 :被投影部材
10 :画像表示部
10a :リレー光学部
20 :表示制御装置
30 :区画線情報取得部
40 :アイポイント取得部
50 :表示処理部
51 :記憶部
52 :基準位置決定部
53 :表示位置調整部
54 :画像生成部
100 :虚像表示可能領域
200 :車線(路面)
201 :第1の位置
202 :第2の位置
210 :区画線
211 :区画線
212 :区画線
E :視認者
L :表示光
V :線状虚像
V1 :左線状虚像
V2 :右線状虚像
2 :被投影部材
10 :画像表示部
10a :リレー光学部
20 :表示制御装置
30 :区画線情報取得部
40 :アイポイント取得部
50 :表示処理部
51 :記憶部
52 :基準位置決定部
53 :表示位置調整部
54 :画像生成部
100 :虚像表示可能領域
200 :車線(路面)
201 :第1の位置
202 :第2の位置
210 :区画線
211 :区画線
212 :区画線
E :視認者
L :表示光
V :線状虚像
V1 :左線状虚像
V2 :右線状虚像
Claims (4)
- 車両が走行する車線(200)の路面と非平行な領域(100)に、視認者(E)から見て前記車線(200)の区画線(210)に概ね沿って視認される線状虚像(V)を表示させる表示制御装置であって、
遠方の前記区画線(210)の近くに表示される前記線状虚像(V)が、近傍の前記区画線(210)の近くに表示される前記線状虚像(V)よりも、前記区画線(210)を基準にした相対位置で前記車線(200)の中央寄りに位置するように、前記線状虚像(V)を配置する表示処理部(50)を備える、
ことを特徴とする表示制御装置。 - 前記表示処理部(50)は、遠方の前記区画線(210)の近くに表示される前記線状虚像(V)を、前記区画線(210)より前記車線(200)の中央寄りに配置し、近傍の前記区画線(210)の近くに表示される前記線状虚像(V)を、前記区画線(210)と重畳するように配置する、
ことを特徴とする請求項1に記載の表示制御装置。 - 前記表示処理部(50)は、前記車線(200)がカーブしている場合、前記カーブの外側に配置される前記線状虚像(V)において、遠方の前記区画線(210)の近くに表示される前記線状虚像(V)と、近傍の前記区画線(210)の近くに表示される前記線状虚像(V)とを、前記区画線(210)を基準にした相対位置が同じになるように、前記線状虚像(V)を配置する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の表示制御装置。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の表示制御装置(20)と、
前記表示制御装置(20)の制御より前記虚像(V)となる表示画像を表示する画像表示部(10)と、
前記画像表示部(10)が表示する前記表示画像の表示光(L)を被投影部材(2)に向けるリレー光学部(10a)と、を備える、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
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