WO2015083710A1 - グラフィックメータ装置 - Google Patents
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- G—PHYSICS
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- G09G2356/00—Detection of the display position w.r.t. other display screens
Definitions
- the present invention relates to a display device that can be used as a meter unit for displaying vehicle instruments, and more particularly to a graphic meter device capable of graphic display.
- a vehicle meter unit including a speedometer, a tachometer, and a submeter is realized by graphic display using a liquid crystal display screen.
- a display state similar to the appearance of an analog instrument having a pointer and a dial is represented by an image created using a three-dimensional computer graphics technique. It also obtains the position of the light source outside the vehicle, calculates the incident direction of the extraneous light incident on the screen of the liquid crystal display from the outside, further detects the direction of the driver's line of sight, and enters the direction of the extraneous light and the direction of the line of sight Is reflected in the displayed content.
- Patent Document 1 in order to reproduce a natural appearance equivalent to a real three-dimensional instrument on a two-dimensional screen with three-dimensional computer graphics, the incident direction of external light and operation Information on the direction of the person's gaze is used.
- the shadow, gloss, and reflected light from the instrument due to the three-dimensional shape of the actual instrument are calculated in consideration of the incident direction of extraneous light and the direction of the driver's line of sight.
- Visible information such as reflected light is also reproduced as a display on the screen.
- the time in which the direction of travel of the vehicle changes due to a change of course or the like is relatively short, and in most of the time during operation, the vehicle is almost straight. Running.
- the vehicle travels in an environment such as rainy weather, at night, or in a tunnel, the vehicle is hardly affected by external light such as sunlight.
- the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a graphic meter device capable of visually giving a driver a high-level rendering effect commensurate with an actually mounted display function. Is to provide.
- the graphic meter device is characterized by the following (1) to (6).
- a graphic meter device in which at least one instrument is drawn on a display screen, A user detection unit for detecting one or both of the position of the viewpoint for visually recognizing the display screen and the direction of the line of sight; A display control unit for controlling a display state so that an instrument drawn on the display screen changes according to a change in one or both of the position of the viewpoint detected by the user detection unit and the direction of the line of sight;
- a graphic meter device comprising: (2) The graphic meter device according to (1) above, The display control unit controls the display state so that an instrument to be drawn on the display screen is changed in any one aspect of enlargement, reduction, and movement, or a combination of a plurality of aspects, Graphic meter device.
- the display control unit controls the display state so as to change in a manner of rotating an instrument drawn on the display screen around a predetermined axis; Graphic meter device.
- the graphic meter device according to (1) above When the display control unit recognizes that one of the instruments is positioned on the line of sight detected by the user detection unit, the positional relationship in which the front of the instrument and the line of sight are orthogonal to each other Rotate the instrument so that Graphic meter device.
- a graphic meter device having any one of the constitutions (1) to (4) When the display control unit recognizes that the viewpoint detected by the user detection unit is close to the display screen, the display control unit controls the display state so that an instrument drawn on the display screen changes. Graphic meter device.
- a graphic meter device having any one of the constitutions (1) to (4), When the display control unit recognizes that the viewpoint detected by the user detection unit is away from the display screen, the display control unit controls the display state so that the instrument drawn on the display screen changes. Graphic meter device.
- the display mode of the instrument when the position of the viewpoint of the user such as the driver or the direction of the line of sight changes, the display mode of the instrument can be changed in response to the change. In other words, when the user's posture or the like changes, the display contents can be automatically changed to perform a special effect, so that an effect can be given to the user's vision.
- the graphic meter device having the above configuration (2) enlargement, reduction, or movement processing is performed, so that even if the 3D display cannot be performed or the design is based on 2D display, the user can Visually, the graphic display element can be changed to be emphasized.
- the display contents change so that the instrument rotates in the three-dimensional space, so that the user can visually feel that the display is three-dimensional. It becomes possible.
- the graphic meter device having the configuration (4) it is possible to display the instrument positioned in the direction of the line of sight by automatically rotating it toward the front of the user. That is, in a situation where the user gazes at a specific instrument or the like, the direction of the instrument or the like can be directed to the front of the user so as to obtain the best visibility.
- the graphic meter device having the above configuration (5) when the viewpoint moves in a direction approaching the display screen, that is, when there is a high possibility that the user is going to visually recognize the instrument, the visibility is best.
- the direction and size of the display can be automatically adjusted.
- the graphic meter device having the above configuration (6) when the viewpoint moves in a direction away from the display screen, that is, when it is highly likely that the state in which the user is going to visually recognize the instrument is finished, the visibility is higher than the visibility. It is possible to automatically change to a display state that places emphasis on performance effects.
- the graphic meter device of the present invention it is possible to visually give the driver a high-level rendering effect commensurate with the display function actually installed.
- the display contents can be automatically changed to perform a special effect, so that an effect can be given to the user's vision.
- FIG. 1 is a front view illustrating an appearance of the entire display screen of the meter unit according to the embodiment.
- FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an electric circuit of the meter unit shown in FIG.
- FIG. 3 is a flowchart showing the main control contents of the meter unit shown in FIG.
- FIG. 4 is a flowchart showing details of the gaze direction change correspondence control shown in FIG.
- FIG. 5 is a flowchart showing details of the viewpoint position change corresponding control shown in FIG.
- FIG. 6 is a front view showing a specific example of an image taken by an in-vehicle camera.
- FIG. 7 is a schematic diagram showing an outline when the screen of the meter unit is viewed from above, and shows a specific example of state transition of display contents in accordance with changes in viewpoint and line of sight.
- FIG. 1 A specific example of the appearance of the entire display screen of this graphic meter device is shown in FIG.
- the display screen 50 shown in FIG. 1 is the display content on the screen of the liquid crystal display 121 described later.
- the display content of FIG. 1 has shown the example of a display in the steady state which a vehicle can drive
- a speedometer 51 On the display screen 50 shown in FIG. 1, a speedometer 51, a tachometer 52, a fuel gauge 53, a water temperature gauge 54, a turn L display section 55, a turn R display section 56, an odometer 57, a shift indicator 58, a warning Instruments such as display units 59a and 59b, and decoration images 61 to 65 that decorate these instruments are displayed.
- Each of these display elements is realized as a graphic display pattern expressed by a set of a large number of display pixels.
- the meter unit 100 has a 3D drawing function
- data of a three-dimensional model having a three-dimensional configuration is prepared in advance for each instrument, and based on the three-dimensional model, a three-dimensional model is prepared. It can be displayed as an image. Specifically, a three-dimensional image arranged in a virtual three-dimensional space is generated based on a calculation based on a three-dimensional model, and the generated three-dimensional image is projected on the two-dimensional coordinates of the display screen. To do. Therefore, although the screen of the meter unit 100 that actually displays an image is a two-dimensional plane, an image that looks stereoscopic can be drawn.
- the speedometer 51 is a display unit for displaying the current traveling speed of the vehicle (vehicle speed: km / h).
- vehicle speed vehicle speed: km / h.
- a circular instrument display having a pointer and a scale similarly to a general analog instrument. It is displayed as a part.
- a ring-shaped decorative image 61 is displayed so as to surround the periphery of the speedometer 51.
- the tachometer 52 is a display unit for displaying the rotation speed of the engine ( ⁇ 1000 rpm).
- the tachometer 52 is displayed as a circular instrument display unit having a pointer and a scale similarly to a general analog instrument. is there.
- a ring-shaped decorative image 62 is displayed so as to surround the circumference of the tachometer 52.
- the fuel meter 53 is a display unit for displaying the remaining amount of fuel in the vehicle.
- the fuel meter 53 is displayed as a circular instrument display unit having a pointer and a scale similarly to a general analog instrument.
- a ring-shaped decorative image 64 is displayed so as to surround the fuel gauge 53.
- the water temperature meter 54 is a display unit for displaying the temperature of the cooling water of the vehicle.
- the water temperature meter 54 is displayed as a circular instrument display unit having a pointer and a scale similarly to a general analog instrument.
- a ring-shaped decorative image 65 is displayed so as to surround the water temperature gauge 54.
- the turn L display portion 55 is a left-pointing arrow shape pattern, and is blinked so as to be interlocked with the direction indicating operation when the vehicle turns left.
- the turn R display part 56 is a right-pointing arrow shape pattern, and is blinked and displayed so as to be interlocked with a direction indicating operation when the vehicle turns right.
- the odometer 57 is disposed in the area inside the speedometer 51, and can display the cumulative mileage (ODO) and the section distance (TRIP) of the vehicle as numerical values in km.
- the shift indicator 58 is arranged in an area inside the tachometer 52, and can display the shift state of the transmission of the vehicle in characters such as P, N, D, 2, 3, and the like.
- the warning display parts 59a and 59b are arranged in areas inside the speedometer 51 and the tachometer 52, respectively.
- the warning display unit 59a can be used to display a warning regarding lighting of the light.
- the warning display unit 59b can be used to display a warning regarding seat belt wearing.
- the decoration image 63 is a display pattern that simulates the overall shape of the vehicle, and is arranged at the center of the screen in the display screen 50 shown in FIG. This decorative image 63 can be used to represent the current state of the vehicle.
- the meter unit 100 that is, the graphic meter device includes a microcomputer (CPU) 111, a CPU power source 112, an I / O unit 113, an I / O unit 114, an interface (I / F) 115, a nonvolatile A memory (EEPROM) 116, a graphic controller 118, an LCD power source 119, a liquid crystal display (TFT-LCD) 121, an X driver 122, a Y driver 123, and an in-vehicle camera 130.
- the microcomputer 111 performs processing for realizing various functions required for the meter unit 100 by executing a control program prepared in advance. Specifically, the latest vehicle data including vehicle speed, cooling water temperature, fuel remaining amount, engine rotation speed, etc. is collected via the I / O unit 114, necessary calculations are performed, and data to be displayed is displayed. Generate. Then, the obtained information is reflected in the display contents of each display unit on the display screen (50) of the liquid crystal display 121.
- the CPU power source 112 receives DC power (+ B) supplied from the power circuit on the vehicle side, and generates a stable DC voltage (Vcc) necessary for the circuit of the microcomputer 111 or the like to operate. Further, the CPU power source 112 can generate a reset signal and supply it to the microcomputer 111, or can control the voltage according to a sleep control signal output from the microcomputer 111.
- the I / O unit 113 performs signal processing for converting an ignition signal (IGN +) output from the vehicle side into a voltage that can be input by the microcomputer 111.
- the I / O unit 114 performs signal processing necessary for connecting the microcomputer 111 to a communication network (CAN: Controller Area Network) on the vehicle.
- the microcomputer 111 has a built-in communication function corresponding to the CAN standard. Therefore, the microcomputer 111 can communicate with various electronic control units (ECU: not shown) on the vehicle via the I / O unit 114 and the communication network on the vehicle. By this communication, for example, vehicle data such as a vehicle speed and an engine rotation speed can be acquired.
- the in-vehicle camera 130 is provided to detect the driver's viewpoint and line of sight. Therefore, the in-vehicle camera 130 is disposed on, for example, an instrument panel in the passenger compartment, and the shooting direction is directed to the direction in which the subject including the entire driver's face 141 in the state of sitting in the driver's seat can be shot. Therefore, for example, an image as shown in FIG.
- the interface 115 processes a video signal output from the in-vehicle camera 130, and sequentially generates image data in a predetermined format that can be processed by the microcomputer 111. Note that a special processing function such as image recognition may be mounted on the interface 115 in order to reduce the processing load of the microcomputer 111.
- the non-volatile memory 116 is composed of an EEPROM, and is used to hold various fixed data used by the meter unit 100. Specifically, programs executed by the microcomputer 111 and fixed data such as various constants are written in the nonvolatile memory 116 in advance.
- the liquid crystal display 121 has a two-dimensional array display screen 50 composed of a large number of pixels arranged in the horizontal (X) direction and the vertical (Y) direction. By controlling from the outside, the density (or brightness) and display color of each of the large number of pixels can be switched individually.
- the graphic controller 118 controls the content displayed on the display screen 50 of the liquid crystal display 121.
- a frame memory 118 a that holds data corresponding to the contents of all the pixels in one frame on the display screen 50 is built in the graphic controller 118.
- the graphic controller 118 draws data to be displayed on the frame memory 118 a in accordance with a command output from the microcomputer 111. Then, the graphic controller 118 outputs a signal (RGB image data) corresponding to each data on the frame memory 118a to the liquid crystal display 121 in synchronization with the timing of the vertical synchronization signal and the horizontal synchronization signal generated internally. .
- the graphic controller 118 is connected to the liquid crystal display 121 via the X driver 122.
- the X driver 122 determines the horizontal scanning position in the pixel group of the liquid crystal display 121 in synchronization with the timing of the horizontal synchronization signal output from the graphic controller 118.
- a Y driver 123 is connected to sequentially select each row in the Y direction in the pixel group of the liquid crystal display 121 (scanning in the Y direction).
- the Y driver 123 sequentially selects each row in the Y direction in synchronization with the timing of the vertical synchronization signal output from the graphic controller 118.
- the LCD power source 119 receives DC power (+ B) supplied from a power circuit on the vehicle side, and generates a stable voltage necessary for the liquid crystal display 121 and a backlight (not shown) to operate.
- the meter unit 100 that operates as the graphic meter device of the present invention requires a function of detecting at least one of the viewpoint position and the line-of-sight direction. These functions can be realized by the following principle, for example.
- the in-vehicle camera 130 can shoot a subject including the driver's face 141 as shown in FIG. Therefore, a characteristic pattern such as the driver's face 141 can be specified by performing a known pattern recognition process on the image data obtained by photographing by the in-vehicle camera 130. Furthermore, the left and right eyes 141a can be extracted from the area of the driver's face 141, and the positions in the X and Y directions can be specified.
- the position of the viewpoint (eye point) in the X and Y directions can be calculated as an intermediate position between the position of the left eye and the position of the right eye, for example.
- the installation position of the in-vehicle camera 130 is fixed, when the driver brings his face close to the screen of the meter unit 100, the size of the driver's face 141 increases in the captured image. Conversely, when the driver moves his face away from the meter unit 100, the size of the driver's face 141 is reduced in the captured image. Therefore, by monitoring the size of a specific area such as the driver's face 141 and identifying the change, the change in the viewpoint position in the direction perpendicular to the screen of the meter unit 100 (Z direction) can also be detected.
- the pupil (pupil) and iris at the center of each eye can be further extracted in each eye area. It can.
- the pupil and iris are located at the center of the eye, but when the line of sight is moved, the position of the pupil and iris changes throughout the eye. Therefore, the direction of the line of sight can be specified from the relative positional relationship between the entire eye area and the position of the pupil or iris.
- the position of the nose or mouth is detected in the driver's face 141, and it can be identified whether or not the driver's face 141 is facing the front from the relative positional relationship between these positions and the entire face. . Accordingly, when identifying whether or not the meter on the meter unit 100 is located in the direction of the line of sight, it is possible to make a determination on the assumption that the driver's face 141 is facing the front. .
- FIG. 3 shows main control contents in the meter unit 100 shown in FIG. Further, FIG. 4 shows details of the gaze direction change correspondence control shown in FIG. 3, and FIG. 5 shows details of the viewpoint position change correspondence control shown in FIG.
- the microcomputer 111 When the power of the meter unit 100 is turned on, the microcomputer 111 performs a predetermined initialization process in step S11. As a result, the display elements such as the speedometer 51, the tachometer 52, the fuel gauge 53, the water temperature gauge 54, and the decoration image 61 to the decoration image 65 shown in FIG. 1 are displayed in a predetermined initial state. Thereafter, the latest vehicle information (traveling speed, engine speed, remaining fuel level, cooling water temperature, etc.) necessary for display is repeatedly collected by a process not shown in the drawing, and this information is used for the position of the pointer of each instrument. It is reflected in.
- vehicle information traveling speed, engine speed, remaining fuel level, cooling water temperature, etc.
- step S12 the microcomputer 111 acquires the latest image data obtained by photographing with the in-vehicle camera 130. Thereby, for example, image data having contents as shown in FIG. 6 is obtained.
- step S13 the microcomputer 111 detects the viewpoint position EP of the driver using the image data acquired in S12. That is, as described above, the driver's face 141 and the left and right eyes 141a are recognized, and the viewpoint position EP is calculated based on the positions of the left and right eyes 141a.
- the viewpoint position EP includes coordinates in the X and Y directions and information indicating a change (approach / separation) in the Z direction.
- step S14 the microcomputer 111 detects the driver's line-of-sight direction DD using the image data acquired in S12. That is, as described above, the driver recognizes the driver's face 141 and the left and right eyes 141a, further recognizes the pupil or iris inside the eye, and based on the relative positional relationship between the eye 141a and the pupil or iris.
- the line-of-sight direction DD is specified.
- step S15 the microcomputer 111 displays the display positions of various instruments (speedometer 51, tachometer 52, fuel gauge 53, water temperature gauge 54, etc.) displayed on the display screen 50, and the line-of-sight direction DD detected in S14. And one meter located closest to the point where the line-of-sight direction DD intersects the display screen 50 is identified as a candidate for the target meter Gx.
- various instruments speedometer 51, tachometer 52, fuel gauge 53, water temperature gauge 54, etc.
- step S16 the microcomputer 111 identifies whether or not a predetermined change or more has occurred in the line-of-sight direction DD detected in S14. A change can be detected by comparing the results of multiple times of S14. If a change in the line-of-sight direction DD is detected, the process proceeds to S17, and if there is no change in the line-of-sight direction DD, the process proceeds to S19.
- step S17 the microcomputer 111 identifies whether or not the graphic controller 118 has a predetermined 3D drawing function. If the 3D drawing function is installed, the process proceeds to S18. If only the 2D drawing function is installed, the process proceeds to S19. In other words, in the present embodiment, the “gaze direction change support control” cannot be executed correctly unless the 3D drawing function is installed. Therefore, the process proceeds to S18 only when the 3D drawing function is installed.
- step S18 the microcomputer 111 executes a process for appropriately controlling display contents in response to a change in the line-of-sight direction.
- the details of this process are the contents of FIG. Details will be described later.
- step S19 the microcomputer 111 identifies whether or not a predetermined change or more has occurred in the viewpoint position EP detected in S13. A change can be detected by comparing the results of the multiple times of S13. If a change in the viewpoint position EP is detected, the process proceeds to S20, and if there is no change, the process returns to S12.
- step S20 the microcomputer 111 refers to a predetermined flag, and identifies a state in which the operation of the eye gaze direction change support control is being executed / released. If it has been canceled, the process proceeds to S21, and if it is being executed, the process returns to S12. That is, in the present embodiment, the priority of the former is set higher among the two controls of “gaze direction change correspondence control” and “viewpoint position change correspondence control”, and the latter processing is not executed during the former execution.
- step S21 the microcomputer 111 executes a process for appropriately controlling the display contents in response to the change in the viewpoint position.
- the details of this process are the contents of FIG. Details will be described later.
- step S31 the microcomputer 111 calculates a positional deviation (distance) ⁇ Dx between a point on the display screen 50 where the current line-of-sight direction DD intersects and the current center position of the measuring instrument Gx.
- step S32 the microcomputer 111 compares the positional deviation ⁇ Dx calculated in S31 with a predetermined threshold value (upper limit value of distance) to identify whether the positional deviation ⁇ Dx satisfies the condition of the attention measuring instrument Gx. To do. If the positional deviation ⁇ Dx satisfies the condition of the notable instrument Gx, the process proceeds to S33, and if the condition is not satisfied, the process proceeds to S38.
- a predetermined threshold value upper limit value of distance
- step S33 the microcomputer 111 sets a predetermined start flag in order to clearly indicate that the “gaze direction change support control” is being executed.
- the start flag is already set, the state is maintained as it is.
- step S34 the microcomputer 111 calculates a deviation angle ⁇ Da in the rotational direction between the current line-of-sight direction DD and the current orientation of the measuring instrument Gx.
- the image of each instrument drawn on the display screen 50 is a three-dimensional image arranged in a virtual three-dimensional space based on data of a three-dimensional model determined in advance. It is managed as an image, and the result of projecting a three-dimensional image onto two-dimensional coordinates is actually displayed on the display screen 50. Therefore, a three-dimensional image of each instrument can be freely rotated or moved in a three-dimensional space.
- step S35 the microcomputer 111 compares the rotation direction deviation angle ⁇ Da calculated in step S34 with a predetermined angle threshold Cd. If the condition of “ ⁇ Da ⁇ Cd” is satisfied, the process proceeds to S36, and if the condition is not satisfied, the process proceeds to S37.
- the angle threshold Cd may be controlled to change according to the situation. For example, a relatively large value can be assigned to the angle threshold value Cd only immediately after the start flag is set, and the angle threshold value Cd can be switched to a small value after the rotation direction follow-up control is started.
- step S36 the microcomputer 111 rotates the three-dimensional image corresponding to the target instrument Gx by the shift angle ⁇ Da with respect to the central axis of the instrument in the three-dimensional virtual space. That is, the image of the target instrument Gx is rotated at that position while the position is fixed in the direction in which the deviation angle ⁇ Da becomes zero. Thereby, the measuring instrument Gx changes to a state facing the front in the line-of-sight direction.
- step S37 the microcomputer 111 rotates the direction of the image of the measuring instrument Gx as in S36. However, the amount of rotation is made smaller than the deviation angle ⁇ Da so that a tracking error is intentionally generated. Then, the follow-up error is gradually increased, and the follow-up control is terminated as time elapses.
- step S38 the microcomputer 111 clears the start flag in order to clearly indicate that the operation has been canceled after the execution of the “gaze direction change control”. For example, when the driver intentionally shifts the line of sight from the attention instrument Gx that the driver has been gazing at, the control of FIG. 4 for the attention instrument Gx is terminated and the start flag is cleared and the state is displayed. Is specified.
- the attention instrument Gx located in the line-of-sight direction DD is oriented in a three-dimensional direction in a direction orthogonal to the line-of-sight direction, but faces the front of the display screen 50. You may change to
- step S41 the microcomputer 111 monitors the time change of the viewpoint position EP in the Z direction or X, Y direction with respect to each instrument and identifies whether or not a change in the approach direction has been detected. If a change in the approach direction is detected, the process proceeds to S42, and if not detected, the process proceeds to S43.
- step S42 the microcomputer 111 changes various parameters used when drawing the corresponding instrument on the display screen 50 to a standard state with emphasis on visibility, and redraws each instrument on the screen.
- the standard state parameters constants such as initial values determined in advance by the manufacturer may be used, or constants adjusted in advance according to user preferences may be used.
- step S43 the microcomputer 111 monitors the time change of the viewpoint position EP in the Z direction or X, Y direction with respect to each instrument, and identifies whether or not a change in the away direction is detected. If a change in the direction of moving away is detected, the process proceeds to S44, and if not detected, this process ends.
- step S44 the microcomputer 111 identifies whether or not the graphic controller 118 has a predetermined 3D drawing function. If the 3D drawing function is installed, the process proceeds to S45. If only the 2D drawing function is installed, the process proceeds to S46.
- step S45 the microcomputer 111 rotates each corresponding instrument with respect to the central axis of the instrument in the three-dimensional virtual space while fixing the position.
- a three-dimensional instrument is rotated on the spot, it changes so that a different part is displayed with the rotation.
- changes in shadow, luster, reflected light, etc. on the instrument appear with the rotation. Therefore, a change can be given so that the three-dimensional display state is temporarily emphasized.
- step S46 the microcomputer 111 gives a plurality of types of changes such as enlargement, reduction, and movement to the two-dimensional model of each instrument at the same time, or changes them sequentially in time, and temporarily emphasizes them.
- Display the instrument in state That is, by executing a combination of changes such as enlargement, reduction, and movement, the display state is changed so that an emphasis effect similar to the case of displaying a three-dimensional instrument can be obtained.
- the processing shown in FIG. 5 can be executed independently for each instrument displayed on the display screen 50. Therefore, when a plurality of instruments are displayed simultaneously on the display screen 50 as shown in FIG. 1, the process (S42) when the viewpoint position approaches a specific instrument is executed, and another instrument is simultaneously displayed. On the other hand, the processing (S45, S46) when the viewpoint position moves away can also be executed.
- FIG. 7 is a schematic diagram showing an outline when the display screen 50 of the meter unit 100 is viewed from above, and shows a specific example of state transition of display contents in accordance with changes in viewpoint and line of sight. That is, by executing the control shown in FIGS. 3 to 5, the states (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7) in FIG. It is possible to change each instrument 50a, 50b displayed on the display screen 50 with respect to the change in the viewpoint position and the line-of-sight direction.
- the viewpoint position EP is at a position opposite to a substantially intermediate position between the two instruments 50a and 50b on the display screen 50. From this initial state, when the driver moves his / her head and moves the viewpoint position EP to the left side, the state becomes (2), and conversely, when the driver moves the viewpoint position EP to the right side, the state becomes (3). It is also possible to transition from the state (2) to each state (3), (4), (5), (6).
- the microcomputer 111 detects a situation where the viewpoint position EP has moved away from the right instrument 50b. Therefore, in the state (2) in FIG. 7, the attitude of the meter 50b displayed in three dimensions changes so as to rotate on the spot.
- the orientation of the instrument 50b changes so as to be further away from the viewpoint position EP, thereby enhancing the stereoscopic effect.
- the microcomputer 111 detects a situation in which the viewpoint position EP has moved away from the left instrument 50a. Accordingly, in the state (7) in FIG. 7, the attitude of the meter 50a displayed in a three-dimensional manner changes so as to rotate on the spot. In the example of FIG. 7, since the instrument 50a rotates in the counterclockwise direction when viewed from the top, the orientation of the instrument 50a changes so as to be further away from the viewpoint position EP and emphasizes the stereoscopic effect. .
- the stereoscopic image of the instrument 50a is rotated on the spot in a direction further away from the moving direction of the viewpoint position EP from the time when the viewpoint position EP passes the instrument 50a on the left side. Change the direction.
- the orientation of the stereoscopic image of the instrument 50b is changed to the reference state (for example, the initial state: The drawing is redrawn after returning to the front side (see S42 in FIG. 5).
- the line-of-sight direction DD differs from the instrument 5b in the right side as in the state (5).
- the direction of the stereoscopic image of the right instrument 5b is rotated on the spot as in the state (5), and the instrument 5b is rotated in the direction perpendicular to the line of sight DD or on the display screen 50.
- the front Thereby, the visibility of the instrument which a driver paid attention to can be improved.
- the left instrument 50a in which the line-of-sight direction DD has passed (not noticed) as in the state (5) in FIG. 7 or the right instrument in which the line-of-sight direction DD has passed as in the state (6) in FIG. About 50b, the state is maintained, facing the front.
- both the control for the viewpoint position EP and the control for the line-of-sight direction DD are performed.
- the control for the line-of-sight direction DD is given priority. Do. Therefore, the direction of the measuring instrument can always be directed to the front with respect to the direction of the line of sight.
- a graphic meter device (meter unit 100) in which at least one meter (51, 52, 53, 54, etc.) is drawn on the display screen (50),
- a user detection unit (on-vehicle camera 130) that detects one or both of the position of the viewpoint for viewing the display screen and the direction of the line of sight;
- a display control unit (microcomputer 111) that controls a display state so that an instrument drawn on the display screen changes according to a change in one or both of the position of the viewpoint and the direction of the line of sight detected by the user detection unit;
- a graphic meter device comprising: [2] The graphic meter device according to [1], The display control unit controls the display state so that an instrument to be drawn on the display screen is changed in any one aspect of enlargement, reduction, and movement, or a combination of a plurality of aspects, Graphic meter device
- the graphic meter device controls the display state so as to change in a manner of rotating an instrument drawn on the display screen around a predetermined axis; Graphic meter device.
- the graphic meter device according to [1]
- the display control unit recognizes that one of the instruments is positioned on the line of sight detected by the user detection unit, the positional relationship in which the front of the instrument and the line of sight are orthogonal to each other Rotate the instrument so that Graphic meter device.
- the graphic meter device according to any one of [1] to [4], When the display control unit recognizes that the viewpoint detected by the user detection unit is close to the display screen, the display control unit controls the display state so that an instrument drawn on the display screen changes.
- Graphic meter device [6] The graphic meter device according to any one of [1] to [4], When the display control unit recognizes that the viewpoint detected by the user detection unit is away from the display screen, the display control unit controls the display state so that the instrument drawn on the display screen changes. Graphic meter device.
- the display content when the user's posture or the like is changed, the display content can be automatically changed to perform a special effect, so that an effect can be given to the user's vision. Play.
- the present invention exhibiting this effect is useful for a graphic meter device capable of graphic display.
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Abstract
視点位置EP、視線方向DDの変化を検出して、計器の表示内容を自動的に変化させる。2D描画の場合は拡大、縮小、移動等を組み合わせて変化させる。3D描画の場合は立体像をその場で回転させる。視点の接近に対しては、視認性を重視した標準状態に戻す。視線が遠ざかる時には、より遠ざかる方向に立体像を回転して立体感を強調する。視線の向きと一致した計器については、立体像の向きを正面に向けて視認性を改善する。視線の向きが少しすれた場合は正面に向けた状態を維持し、視線が大きくずれた場合は追従制御を徐々に解除する。
Description
本発明は、車両用の計器類を表示するメータユニットとして利用可能な表示装置に関し、特にグラフィック表示が可能なグラフィックメータ装置に関する。
車両用の計器類を表示するメータユニット等に関しては、従来より、物理的に指針を動かして車速、エンジン回転速度等の情報を表示するアナログメータや、数値や文字の表示により情報を表示するデジタルメータがある。また、指針の代わりにバーグラフを表示する場合もある。
また、近年では、多数の画素の組み合わせにより任意の画像、図形、文字などを表示可能な液晶などの表示パネルが比較的安価で入手できるようになっている。そのため、様々なグラフィック表示を用いてメータユニットの計器等の表示を実現することも試みられている。
特許文献1においては、液晶ディスプレイの画面を用いて、グラフィック表示によりスピードメータ、タコメータ、及びサブメータを含む車両用のメータユニットを実現している。また、表示されるスピードメータ等の各計器については、指針や文字板を有するアナログ計器の外観に似た表示状態を3次元コンピュータグラフィックスの技術を用いて作成した画像により表現している。また、車両外部の光源の位置を取得し、外部から液晶ディスプレイの画面に入射する外来光の入射方向を算出し、更に運転者の視線の方向を検出し、外来光の入射方向及び視線の方向を表示内容に反映している。
特許文献1に開示された技術においては、実物の立体的な計器と同等の自然な外観を、3次元コンピュータグラフィックスで2次元の画面上に再現するために、外来光の入射方向、及び運転者の視線の方向の情報を利用している。つまり、実物の計器の3次元形状により生じる陰影、光沢、計器からの反射光などを、外来光の入射方向、及び運転者の視線の方向を考慮して計算し、陰影、光沢、計器からの反射光などの可視情報も画面上の表示として再現している。
ところで、例えば自動車が通常運行するような一般的な環境においては、進路変更等によって車両の進行方向に変化が生じる時間は比較的短く、運行中の時間のほとんどにおいては、車両はほぼ直進状態で走行している。また、雨天、夜間、トンネル内などの環境で車両が走行する場合には、太陽光などの外来光の影響はほとんど受けない状態になる。
したがって、特許文献1のように、外来光の入射方向を考慮して陰影、光沢、計器からの反射光などを自然な状態で再現したとしても、通常運行中のほとんどの時間を占める直進状態では、陰影、光沢、計器からの反射光などに変化が生じない。つまり、高度な3次元コンピュータグラフィックスの技術を採用しているにもかかわらず、この表示で運転者に対して効果的な演出を行うことができず、装置の機能に見合った価値を視覚的に運転者に感じ取らせることはできない。
また、特に雨天、夜間、トンネル内などの環境のように、外来光の影響が小さい時には、陰影、光沢、計器からの反射光などを表示できない状態になるので、3次元コンピュータグラフィックスを採用している場合であっても、効果的な演出を行うことができず計器の外観が平面的な表示に感じられる。また、もしも実際の外来光の影響が小さい環境において、陰影、光沢、計器からの反射光などの表示を強調すると、不自然な状態で見えるので、現実性に乏しい3次元表示になってしまう。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、実際に搭載している表示機能に見合った高度な演出効果を視覚的に運転者に与えることが可能なグラフィックメータ装置を提供することにある。
前述した目的を達成するために、本発明に係るグラフィックメータ装置は、下記(1)~(6)を特徴としている。
(1) 表示画面上に少なくとも1つの計器が描画されるグラフィックメータ装置であって、
前記表示画面を視認する視点の位置及び視線の方向の一方または両方を検出するユーザ検出部と、
前記ユーザ検出部が検出した視点の位置及び視線の方向の一方または両方の変化に応じて、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する表示制御部と、
を備えるグラフィックメータ装置。
(2) 上記(1)に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を拡大、縮小、及び移動のいずれか1つの態様、又は複数を組み合わせた態様にて変化するよう、前記表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
(3) 上記(1)に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を所定の軸を中心として回転する態様にて変化するよう、前記表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
(4) 上記(1)に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視線の方向上に前記計器の1つが位置する状況であることを認識した場合に、該計器の正面と前記視線の方向とが直交する位置関係になるよう、前記計器を回転する、
グラフィックメータ装置。
(5) 上記(1)から(4)のいずれか1つの構成のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視点が前記表示画面に近づく状況であることを認識した場合に、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
(6) 上記(1)から(4)のいずれか1つの構成のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視点が前記表示画面から遠ざかる状況であることを認識した場合に、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
(1) 表示画面上に少なくとも1つの計器が描画されるグラフィックメータ装置であって、
前記表示画面を視認する視点の位置及び視線の方向の一方または両方を検出するユーザ検出部と、
前記ユーザ検出部が検出した視点の位置及び視線の方向の一方または両方の変化に応じて、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する表示制御部と、
を備えるグラフィックメータ装置。
(2) 上記(1)に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を拡大、縮小、及び移動のいずれか1つの態様、又は複数を組み合わせた態様にて変化するよう、前記表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
(3) 上記(1)に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を所定の軸を中心として回転する態様にて変化するよう、前記表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
(4) 上記(1)に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視線の方向上に前記計器の1つが位置する状況であることを認識した場合に、該計器の正面と前記視線の方向とが直交する位置関係になるよう、前記計器を回転する、
グラフィックメータ装置。
(5) 上記(1)から(4)のいずれか1つの構成のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視点が前記表示画面に近づく状況であることを認識した場合に、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
(6) 上記(1)から(4)のいずれか1つの構成のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視点が前記表示画面から遠ざかる状況であることを認識した場合に、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
上記(1)の構成のグラフィックメータ装置によれば、運転者等のユーザの視点の位置又は視線の方向が変化した時に、この変化に反応して計器の表示態様に変化を与えることができる。つまり、ユーザの姿勢等が変化した時に、自動的に表示内容を変化させて特別な演出を行うことができるため、ユーザの視覚に対して演出効果を与えることができる。
上記(2)の構成のグラフィックメータ装置によれば、拡大、縮小、又は移動の処理を施すので、3次元表示ができない場合や2次元表示を前提としたデザインの場合であっても、ユーザから視て、前記グラフィック表示要素が強調されるように変化させることができる。
上記(3)の構成のグラフィックメータ装置によれば、計器が三次元空間内で回転するように表示内容が変化するので、立体的に表示していることをユーザに対して視覚的に感じ取らせることが可能になる。
上記(4)の構成のグラフィックメータ装置によれば、視線の方向上に位置する計器を、自動的にユーザの正面に向くように回転させて表示することができる。つまり、ユーザが特定の計器などを注視する状況においては、視認性が最良になるように、計器などの向きをユーザの正面に向けることができる。
上記(5)の構成のグラフィックメータ装置によれば、表示画面に近づく方向に視点が移動したとき、すなわち、ユーザが計器を視認しようとしている可能性が高い状況であるとき、視認性が最良になるように、表示の向き、大きさなどを自動的に調節することができる。
上記(6)の構成のグラフィックメータ装置によれば、表示画面から遠ざかる方向に視点が移動したとき、すなわち、ユーザが計器を視認しようとしている状態が終了した可能性が高いとき、視認性よりも演出効果を重視した表示状態に自動的に変更することができる。
上記(2)の構成のグラフィックメータ装置によれば、拡大、縮小、又は移動の処理を施すので、3次元表示ができない場合や2次元表示を前提としたデザインの場合であっても、ユーザから視て、前記グラフィック表示要素が強調されるように変化させることができる。
上記(3)の構成のグラフィックメータ装置によれば、計器が三次元空間内で回転するように表示内容が変化するので、立体的に表示していることをユーザに対して視覚的に感じ取らせることが可能になる。
上記(4)の構成のグラフィックメータ装置によれば、視線の方向上に位置する計器を、自動的にユーザの正面に向くように回転させて表示することができる。つまり、ユーザが特定の計器などを注視する状況においては、視認性が最良になるように、計器などの向きをユーザの正面に向けることができる。
上記(5)の構成のグラフィックメータ装置によれば、表示画面に近づく方向に視点が移動したとき、すなわち、ユーザが計器を視認しようとしている可能性が高い状況であるとき、視認性が最良になるように、表示の向き、大きさなどを自動的に調節することができる。
上記(6)の構成のグラフィックメータ装置によれば、表示画面から遠ざかる方向に視点が移動したとき、すなわち、ユーザが計器を視認しようとしている状態が終了した可能性が高いとき、視認性よりも演出効果を重視した表示状態に自動的に変更することができる。
本発明のグラフィックメータ装置によれば、実際に搭載している表示機能に見合った高度な演出効果を視覚的に運転者に与えることが可能になる。すなわち、ユーザの姿勢等が変化した時に、自動的に表示内容を変化させて特別な演出を行うことができるため、ユーザの視覚に対して演出効果を与えることができる。
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
本発明のグラフィックメータ装置に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
<表示画面の具体例>
本実施形態においては、複数の計器類やインジケータを備えた車両用のメータユニットを本発明のグラフィックメータ装置として構成した場合を想定している。このグラフィックメータ装置の、表示画面全体の外観の具体例を図1に示す。なお、図1に示した表示画面50は、後述する液晶表示器121の画面における表示内容である。また、図1の表示内容は、車両が走行可能な定常状態における表示例を示している。
本実施形態においては、複数の計器類やインジケータを備えた車両用のメータユニットを本発明のグラフィックメータ装置として構成した場合を想定している。このグラフィックメータ装置の、表示画面全体の外観の具体例を図1に示す。なお、図1に示した表示画面50は、後述する液晶表示器121の画面における表示内容である。また、図1の表示内容は、車両が走行可能な定常状態における表示例を示している。
図1に示した表示画面50上には、速度計51、回転計52、燃料計53、水温計54、ターンL表示部55、ターンR表示部56、走行距離計57、シフトインジケータ58、ウォーニング表示部59a、59b等の計器、およびこれらの計器を装飾する装飾画像61~65がそれぞれ表示されている。なお、これらの各表示要素の各々は、多数の表示画素の集合により表現されるグラフィック表示パターンとして実現されている。
また、メータユニット100が3D描画機能を備えている場合には、計器毎に、立体的な構成を有する3次元モデルのデータが予め用意されており、この3次元モデルに基づいて、立体的な像として表示することができる。具体的には、仮想的な3次元空間上に配置した立体的な像を3次元モデルに基づき計算により生成し、生成した立体的な像を表示画面の2次元座標上に投影した状態で描画する。したがって、実際に像を表示するメータユニット100の画面は2次元平面であるが、立体的に見える像を描画することができる。
また、特定の位置に配置した仮想光源から到来する外来光が立体的な像に入射した場合の影響を想定し、特定の視点から視た場合の陰影、光沢、反射光などを実物の場合と同様に再現して表示内容に反映することもできる(特許文献1参照)。これにより、実物に近い立体感が得られる。
速度計51は、車両の現在の走行速度(車速:km/h)を表示するための表示部であり、本実施形態では、一般的なアナログ計器と同様に指針および目盛りを有する円形の計器表示部として表示してある。また、速度計51の周囲を取り囲むように、リング形状の装飾画像61が表示されている。
回転計52は、エンジンの回転速度(×1000rpm)を表示するための表示部であり、本実施形態では、一般的なアナログ計器と同様に指針および目盛りを有する円形の計器表示部として表示してある。また、回転計52の周囲を取り囲むように、リング形状の装飾画像62が表示されている。
燃料計53は、車両の燃料残量を表示するための表示部であり、本実施形態では、一般的なアナログ計器と同様に指針および目盛りを有する円形の計器表示部として表示してある。また、燃料計53の周囲を取り囲むように、リング形状の装飾画像64が表示されている。
水温計54は、車両の冷却水の温度を表示するための表示部であり、本実施形態では、一般的なアナログ計器と同様に指針および目盛りを有する円形の計器表示部として表示してある。また、水温計54の周囲を取り囲むように、リング形状の装飾画像65が表示されている。
ターンL表示部55は、左向きの矢印形状パターンであり、車両が左ターンする時の方向指示動作に連動するように点滅表示される。また、ターンR表示部56は、右向きの矢印形状パターンであり、車両が右ターンする時の方向指示動作に連動するように点滅表示される。
走行距離計57は、速度計51の内側の領域に配置されており、車両の累積走行距離(ODO)および区間距離(TRIP)を、それぞれkm単位の数値として表示することができる。
シフトインジケータ58は、回転計52の内側の領域に配置されており、車両の変速機の変速状態を、P、N、D、2、3などの文字で表示することができる。
ウォーニング表示部59a、および59bは、それぞれ速度計51および回転計52の内側の領域に配置されている。ウォーニング表示部59aは、ライトの点灯などに関する警告を表示するために利用できる。ウォーニング表示部59bは、シートベルト装着に関する警告を表示するために利用できる。
装飾画像63は、当車両の全体形状を模擬した表示パターンであり、図1に示した表示画面50においては画面の中央部に配置されている。この装飾画像63は、当車両の現在の状態を表現するために利用できる。
<メータユニットの構成例>
図1に示したメータユニット100の電気回路の構成例を図2に示す。
図2に示すように、このメータユニット100、すなわちグラフィックメータ装置は、マイクロコンピュータ(CPU)111、CPU電源112、I/O部113、I/O部114、インタフェース(I/F)115、不揮発性メモリ(EEPROM)116、グラフィックコントローラ118、LCD電源119、液晶表示器(TFT-LCD)121、Xドライバ122、Yドライバ123及び車載カメラ130を備える。
図1に示したメータユニット100の電気回路の構成例を図2に示す。
図2に示すように、このメータユニット100、すなわちグラフィックメータ装置は、マイクロコンピュータ(CPU)111、CPU電源112、I/O部113、I/O部114、インタフェース(I/F)115、不揮発性メモリ(EEPROM)116、グラフィックコントローラ118、LCD電源119、液晶表示器(TFT-LCD)121、Xドライバ122、Yドライバ123及び車載カメラ130を備える。
マイクロコンピュータ111は、予め用意されている制御用のプログラムを実行することにより、メータユニット100に必要とされる各種の機能を実現するための処理を行う。具体的には、車速、冷却水の温度、燃料残量、エンジン回転速度などを含む最新の車両データをI/O部114を介して収集したり必要な計算を実行し、表示すべきデータを生成する。そして、得られた情報を液晶表示器121の表示画面(50)上の各表示部の表示内容に反映する。
CPU電源112は、車両側の電源回路から供給される直流電力(+B)を入力し、マイクロコンピュータ111等の回路が動作するために必要な安定した直流電圧(Vcc)を生成する。また、CPU電源112はリセット信号を生成してマイクロコンピュータ111に供給したり、マイクロコンピュータ111から出力されるスリープ制御信号に従って電圧の制御を行うことができる。
I/O部113は、車両側から出力されるイグニッション信号(IGN+)を、マイクロコンピュータ111が入力可能な電圧に変換するための信号処理を行う。
I/O部114は、マイクロコンピュータ111を車両上の通信ネットワーク(CAN:Controller Area Network)と接続するために必要な信号処理を行う。マイクロコンピュータ111はCAN規格に対応した通信機能を内蔵している。従って、マイクロコンピュータ111は、I/O部114および車両上の通信ネットワークを経由して、車両上の各種電子制御装置(ECU:図示せず)との間で通信を行うことができる。この通信により、例えば車速、エンジン回転速度などの車両データを取得することができる。
車載カメラ130は、本実施形態では、運転者の視点及び視線を検出するために設けてある。そのため、車載カメラ130は例えば車室内のインストルメントパネル上に配置され、撮影方向は、運転席に着座した状態の運転者の顔141の全体を含む被写体を撮影できる方向に向けてある。したがって、例えば図6に示すような像を車載カメラ130で撮影できる。
インタフェース115は、車載カメラ130が出力する映像信号を処理して、マイクロコンピュータ111が処理可能な所定の形式の画像データを逐次生成する。なお、マイクロコンピュータ111の処理の負担を軽減するために、画像認識などの特別な処理機能をインタフェース115上に搭載しても良い。
不揮発性メモリ116は、EEPROMにより構成されており、メータユニット100が使用する様々な固定データを保持するために利用される。具体的には、マイクロコンピュータ111が実行するプログラムや、各種定数などの固定データが予め不揮発性メモリ116に書き込んである。
液晶表示器121は、横(X)方向および縦(Y)方向に並んだ多数の画素で構成される二次元配列の表示画面50を有している。外部からの制御により、多数の画素のそれぞれは、個別に濃度(または明るさ)や表示色を切り替えることができる。
グラフィックコントローラ118は、液晶表示器121の表示画面50に表示する内容を制御する。表示画面50における1フレームの全ての画素の内容と対応するデータを保持するフレームメモリ118aがグラフィックコントローラ118に内蔵されている。グラフィックコントローラ118は、マイクロコンピュータ111から出力される命令に従って、表示すべきデータをフレームメモリ118a上に描画する。そして、グラフィックコントローラ118は、内部で生成した垂直同期信号および水平同期信号のタイミングに同期して、フレームメモリ118a上の各データに対応する信号(RGB画像データ)を、液晶表示器121に出力する。
グラフィックコントローラ118は、Xドライバ122を介して液晶表示器121と接続されている。Xドライバ122は、グラフィックコントローラ118から出力される水平同期信号のタイミングに同期して、液晶表示器121の画素群における水平方向の走査位置を決定する。
また、液晶表示器121の画素群におけるY方向の各行を順番に選択(Y方向走査)するためにYドライバ123が接続されている。Yドライバ123は、グラフィックコントローラ118から出力される垂直同期信号のタイミングに同期して、Y方向の各行を順番に選択する。
LCD電源119は、車両側の電源回路から供給される直流電力(+B)を入力し、液晶表示器121や、図示しないバックライトが動作するために必要な安定した電圧を生成する。
<グラフィックメータ装置の動作>
<視点位置および視線方向の検出原理>
本発明のグラフィックメータ装置として動作するメータユニット100は、視点位置および視線方向の少なくとも一方を検出する機能を必要とする。これらの機能は、例えば以下に示す原理により実現できる。
<視点位置および視線方向の検出原理>
本発明のグラフィックメータ装置として動作するメータユニット100は、視点位置および視線方向の少なくとも一方を検出する機能を必要とする。これらの機能は、例えば以下に示す原理により実現できる。
<視点位置の検出>
車載カメラ130は、例えば図6に示したように運転者の顔141を含む被写体を撮影することができる。したがって、車載カメラ130の撮影により得られる画像データに対して公知のパターン認識処理を施すことにより、運転者の顔141などの特徴のあるパターンを特定することができる。更に、運転者の顔141の領域内から左右の目141aをそれぞれ抽出し、これらのX、Y方向の位置を特定することもできる。
車載カメラ130は、例えば図6に示したように運転者の顔141を含む被写体を撮影することができる。したがって、車載カメラ130の撮影により得られる画像データに対して公知のパターン認識処理を施すことにより、運転者の顔141などの特徴のあるパターンを特定することができる。更に、運転者の顔141の領域内から左右の目141aをそれぞれ抽出し、これらのX、Y方向の位置を特定することもできる。
したがって、X、Y方向の視点(アイポイント)の位置については、例えば左目の位置と、右目の位置との中間位置として算出することができる。また、時間の経過に伴って変化する画像データを繰り返し処理して最新の画像における目の位置を追跡することにより、X、Y方向の視点の位置の変化や移動方向も検出できる。
また、車載カメラ130の設置位置は固定されているので、運転者が顔をメータユニット100の画面に近づける時には、撮影した画像の中で運転者の顔141のサイズが大きくなる。逆に、運転者が顔をメータユニット100から遠ざける時には、撮影した画像の中で運転者の顔141のサイズが小さくなる。したがって、運転者の顔141などの特定の領域のサイズを監視し、その変化を識別することにより、メータユニット100の画面に対して垂直な方向(Z方向)の視点位置の変化も検出できる。
<視線方向の検出>
上述のように、運転者の顔141の領域内から左右の目141aをそれぞれ抽出した後、各々の目の領域内で、更に目の中央部にある瞳(瞳孔)や虹彩を抽出することができる。人間が視線を正面の方向に向けている時には、瞳や虹彩は目の中央に位置しているが、視線を移動すると目の全体の中で瞳や虹彩の位置が変化する。したがって、目の全体の領域と、瞳又は虹彩の位置との相対的な位置関係から、視線の方向を特定することが可能である。
上述のように、運転者の顔141の領域内から左右の目141aをそれぞれ抽出した後、各々の目の領域内で、更に目の中央部にある瞳(瞳孔)や虹彩を抽出することができる。人間が視線を正面の方向に向けている時には、瞳や虹彩は目の中央に位置しているが、視線を移動すると目の全体の中で瞳や虹彩の位置が変化する。したがって、目の全体の領域と、瞳又は虹彩の位置との相対的な位置関係から、視線の方向を特定することが可能である。
また、例えば運転者の顔141の中で鼻や口の位置を検出し、これらの位置と顔全体との相対的な位置関係から、運転者の顔141が正面を向いているか否かも識別できる。したがって、視線の方向上にメータユニット100上の計器が位置するかどうかを識別するような場合には、運転者の顔141が正面を向いていることを前提として、判断を行うことも考えられる。
<主要な制御の内容>
図1に示したメータユニット100における主要な制御の内容を図3に示す。また、図3中に示した視線方向変化対応制御の詳細を図4に示し、図3中に示した視点位置変化対応制御の詳細を図5に示す。
図1に示したメータユニット100における主要な制御の内容を図3に示す。また、図3中に示した視線方向変化対応制御の詳細を図4に示し、図3中に示した視点位置変化対応制御の詳細を図5に示す。
すなわち、図2に示したマイクロコンピュータ111が図3~図5の制御を実行することにより、運転者の視点位置および視線方向の変化に対してメータユニット100の画面に表示する各計器類の表示状態に特別な変化を与えることができる。
メータユニット100の電源がオンになると、マイクロコンピュータ111はステップS11で所定の初期化処理を行う。これにより、図1に示した速度計51、回転計52、燃料計53、水温計54、装飾画像61~装飾画像65等の各表示要素が事前に定めた初期状態で表示される。この後、図示しない処理によって、表示に必要な最新の車両の情報(走行速度、エンジン回転速度、燃料残量、冷却水温度など)が繰り返し収集され、これらの情報が各計器の指針の位置などに反映される。
ステップS12では、マイクロコンピュータ111は、車載カメラ130の撮影により得られた最新の画像データを取得する。これにより、例えば図6に示すような内容の画像データが得られる。
ステップS13では、マイクロコンピュータ111は、S12で取得した画像データを用いて、運転者の視点位置EPを検出する。すなわち、前述のように、運転者の顔141および左右の目141aを認識し、左右の目141aの位置に基づいて視点位置EPを算出する。この視点位置EPには、X、Y方向の座標と、Z方向の変化(接近/離間)を表す情報とが含まれる。
ステップS14では、マイクロコンピュータ111は、S12で取得した画像データを用いて、運転者の視線方向DDを検出する。すなわち、前述のように、運転者の顔141および左右の目141aを認識し、更に目の内側の瞳又は虹彩を認識して、目141aと瞳又は虹彩との相対的な位置関係に基づいて視線方向DDを特定する。
ステップS15では、マイクロコンピュータ111は、表示画面50に表示される様々な計器類(速度計51、回転計52、燃料計53、水温計54等)の表示位置と、S14で検出した視線方向DDとを比較し、視線方向DDが表示画面50に交差する点に最も近くに位置する1つの計器を注目計器Gxの候補として特定する。
ステップS16では、マイクロコンピュータ111は、S14で検出した視線方向DDに所定以上の変化が発生したか否かを識別する。S14の複数回の処理の結果を比較することにより変化を検出できる。視線方向DDの変化を検出した場合はS17に進み、視線方向DDに変化がない場合はS19に進む。
ステップS17では、マイクロコンピュータ111は、グラフィックコントローラ118が所定の3D描画機能を搭載しているか否かを識別する。3D描画機能を搭載している場合はS18に進み、2D描画機能だけしか搭載していない場合はS19に進む。すなわち、本実施形態では、3D描画機能を搭載していないと「視線方向変化対応制御」を正しく実行できないので、3D描画機能を搭載している場合のみS18に進む。
ステップS18では、マイクロコンピュータ111は、視線方向の変化に対応して表示内容を適切に制御するための処理を実行する。この処理の詳細が図4の内容である。詳細については後で説明する。
ステップS19では、マイクロコンピュータ111は、S13で検出した視点位置EPに所定以上の変化が発生したか否かを識別する。S13の複数回の処理の結果を比較することにより変化を検出できる。視点位置EPの変化を検出した場合はS20に進み、変化がない場合はS12に戻る。
ステップS20では、マイクロコンピュータ111は、所定のフラグを参照し、視線方向変化対応制御の動作の実行中/解除済みの状態を識別する。解除済みであればS21に進み、実行中であればS12に戻る。すなわち、本実施形態では、「視線方向変化対応制御」及び「視点位置変化対応制御」の2つの制御のうち前者の優先度を高くしてあり、前者の実行中は後者の処理を実行しない。
ステップS21では、マイクロコンピュータ111は、視点位置の変化に対応して表示内容を適切に制御するための処理を実行する。この処理の詳細が図5の内容である。詳細については後で説明する。
<視線方向変化対応制御>
図4に示した「視線方向変化対応制御」の内容について以下に説明する。
ステップS31では、マイクロコンピュータ111は、現在の視線方向DDが交差する表示画面50上の点と、現在の注目計器Gxの中心位置との位置ずれ(距離)ΔDxを算出する。
図4に示した「視線方向変化対応制御」の内容について以下に説明する。
ステップS31では、マイクロコンピュータ111は、現在の視線方向DDが交差する表示画面50上の点と、現在の注目計器Gxの中心位置との位置ずれ(距離)ΔDxを算出する。
ステップS32では、マイクロコンピュータ111は、S31で算出した位置ずれΔDxを事前に定めた閾値(距離の上限値)と比較することにより、位置ずれΔDxが注目計器Gxの条件を満たすか否かを識別する。位置ずれΔDxが注目計器Gxの条件を満たす場合はS33に進み、条件を満たさない場合はS38に進む。
ステップS33では、マイクロコンピュータ111は、「視線方向変化対応制御」の実行中であることを明示するために所定の開始フラグをセットする。なお、既に開始フラグがセットされている場合は、そのままの状態を維持する。
ステップS34では、マイクロコンピュータ111は、現在の視線方向DDと現在の注目計器Gxの向きとの回転方向のずれ角度ΔDaを算出する。
3D描画機能を利用する場合には、表示画面50に描画される各計器の像は、事前に決定された3次元モデルのデータに基づき、仮想的な3次元空間上に配置された立体的な像として管理されており、立体的な像を2次元座標上に投影した結果が表示画面50上に実際に表示される。したがって、各計器の立体的な像については、3次元空間上で自由に回転したり移動することが可能である。S34では、注目計器Gxの表面(前面)に対して垂直な方向と、視線方向DDとが一致する状態を基準方向とし、注目計器Gxの立体的な像の回転方向の現在の向きと、前記基準方向との誤差をずれ角度ΔDaとして算出している。例えば、ずれ角度ΔDaが0の状態では、注目計器Gxが運転者の正面を向いた状態の立体的な像として3次元空間上に配置される。
ステップS35では、マイクロコンピュータ111は、S34で算出した回転方向のずれ角度ΔDaを、事前に定めた角度閾値Cdと比較する。「ΔDa≦Cd」の条件を満たす場合はS36に進み、条件を満たさない場合はS37に進む。
なお、角度閾値Cdについては状況に応じて変化するように制御しても良い。例えば、開始フラグをセットした直後だけ比較的大きな値を角度閾値Cdに割り当てて、回転方向の追従制御を開始した後は、角度閾値Cdを小さな値に切り替えるようにすることもできる。
ステップS36では、マイクロコンピュータ111は、注目計器Gxに対応する立体的な像を、3次元仮想空間上で、当該計器の中心軸に対して、ずれ角度ΔDa分だけ回転させる。つまり、ずれ角度ΔDaが0になる方向に、注目計器Gxの像を位置を固定したままその場所で回転させる。これにより、注目計器Gxは視線方向の正面に向いた状態に変化する。
ステップS37では、マイクロコンピュータ111は、S36と同じように注目計器Gxの像の方向を回転させる。但し、回転量をずれ角度ΔDaよりも小さくして意図的に追従誤差が発生するようにする。そして、追従誤差を徐々に増やし、時間の経過に伴って追従制御を終了する。
ステップS38では、マイクロコンピュータ111は、「視線方向変化対応制御」の実行を終了して動作を解除したことを明示するために前記開始フラグをクリアする。例えば、運転者がそれまで注視していた注目計器Gxから意図的に視線をずらしたような場合には、この注目計器Gxに対する図4の制御を終了すると共に前記開始フラグをクリアしてその状態を明示する。
なお、図4に示した制御においては、視線方向DD上に位置する注目計器Gxについて、視線方向と直交する向きに立体的な計器の方向を向けているが、表示画面50の正面を向くように変更しても良い。
<視点位置変化対応制御>
図5に示した「視点位置変化対応制御」の内容について以下に説明する。
図5に示した「視点位置変化対応制御」の内容について以下に説明する。
ステップS41では、マイクロコンピュータ111は、各計器に対するZ方向又はX、Y方向の視点位置EPの時間変化を監視して、接近方向の変化を検出したか否かを識別する。接近方向の変化を検出した場合はS42に進み、検出しない場合はS43に進む。
ステップS42では、マイクロコンピュータ111は、該当する計器を表示画面50上に描画する際に用いる各種パラメータを、視認性を重視した標準状態に変更して各計器を画面上に再描画する。なお、標準状態のパラメータについては、メーカが事前に決定した初期値などの定数を用いても良いし、ユーザの好みに応じて事前に調整された定数を採用しても良い。
S42の具体的な制御の内容としては、3D描画機能を用いて立体的に計器を描画する場合には、立体的な計器の向きを表示画面50の方向に合わせて傾きを0にしたり、描画する陰影、光沢、反射光などの表示要素を影響が比較的小さい初期状態に戻して視認性を向上させることが想定される。また、3D描画機能を利用できない場合には、表示する計器の大きさ、表示位置、文字のフォント、表示色などを視認性が最大になる状態に固定することが想定される。
ステップS43では、マイクロコンピュータ111は、各計器に対するZ方向又はX、Y方向の視点位置EPの時間変化を監視して、遠ざかる方向の変化を検出したか否かを識別する。遠ざかる方向の変化を検出した場合はS44に進み、検出しない場合はこの処理を終了する。
ステップS44では、マイクロコンピュータ111は、グラフィックコントローラ118が所定の3D描画機能を搭載しているか否かを識別する。3D描画機能を搭載している場合はS45に進み、2D描画機能だけしか搭載していない場合はS46に進む。
ステップS45では、マイクロコンピュータ111は、該当する各計器を、位置を固定したまま、3次元仮想空間内で計器の中心軸に対して回転する。立体的な計器をその場で回転すると、回転に伴って違う部位が表示されるように変化する。また、回転に伴って計器上の陰影、光沢、反射光などにも変化が現れる。したがって、立体的な表示状態が一時的に強調されるように変化を与えることができる。
ステップS46では、マイクロコンピュータ111は、各計器の2次元モデルに対して、拡大、縮小、移動などの複数種類の変化を同時に与えて、又は時間をずらして順番に変化させ、一時的に強調した状態で計器を表示する。つまり、拡大、縮小、移動などの変化を組み合わせて実行することにより、立体的な計器を表示する場合と類似した強調効果が得られるように表示状態を変化させる。
なお、図5に示した処理については、表示画面50に表示する計器毎にそれぞれ独立した状態で実行できる。したがって、図1に示すように表示画面50に複数の計器を同時に表示する場合には、特定の計器に対しては視点位置が接近する場合の処理(S42)を実行し、同時に別の計器に対しては視点位置が遠ざかる場合の処理(S45,S46)を実行することもできる。
<動作例の説明>
図7は、メータユニット100の表示画面50を上面から視た場合の概要を示す模式図であり、視点及び視線の変化に応じた表示内容の状態遷移の具体例を表す。すなわち、図3~図5に示した制御を実行することにより、図7中の各状態(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)のような視点位置や視線方向の変化に対し、表示画面50に表示された各計器50a、50bに変化を与えることが可能である。
図7は、メータユニット100の表示画面50を上面から視た場合の概要を示す模式図であり、視点及び視線の変化に応じた表示内容の状態遷移の具体例を表す。すなわち、図3~図5に示した制御を実行することにより、図7中の各状態(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)のような視点位置や視線方向の変化に対し、表示画面50に表示された各計器50a、50bに変化を与えることが可能である。
図7に状態(1)として示した初期状態では、表示画面50上の2つの計器50a、50bのほぼ中間の位置と対向した場所に視点位置EPがある場合を想定している。この初期状態から、運転者が頭を移動して視点位置EPを左側に移動すると(2)の状態になり、逆に右側に視点位置EPを移動すると(3)の状態になる。また、(2)の状態から、(3)、(4)、(5)、(6)の各状態に遷移することもできる。
図7の状態(1)から状態(2)に遷移した場合は、視点位置EPが右側の計器50bから遠ざかった状況がマイクロコンピュータ111によって検知される。したがって、図7中の状態(2)において、立体的に表示されている計器50bは、その場で回転するように姿勢が変化する。図7の例では、上面から視た状態で時計回りの方向に計器50bが回転するので、計器50bの向きは、視点位置EPに対しより遠ざかるように変化し、立体感を強調している。
逆に、図7の状態(1)から状態(7)に遷移した場合は、視点位置EPが左側の計器50aから遠ざかった状況がマイクロコンピュータ111によって検知される。したがって、図7中の状態(7)において、立体的に表示されている計器50aは、その場で回転するように姿勢が変化する。図7の例では、上面から視た状態で反時計回りの方向に計器50aが回転するので、計器50aの向きは、視点位置EPに対しより遠ざかるように変化し、立体感を強調している。
図7の状態(1)から状態(2)、状態(3)に連続的に遷移する場合には、左側の計器50aと視点位置EPとの相対的な位置関係は、接近し((1)から(2)の遷移)、通り過ぎて((2)から(3)の遷移)更に遠ざかるように変化する。
そして、図7の状態(3)のように視点位置EPが左側の計器50aを通り過ぎた時点から、視点位置EPの移動方向に対してより遠ざかる向きに、計器50aの立体像をその場で回転させて向きを変更する。
また、通り過ぎた視点位置EPが図7の状態(4)のように、再び計器50bに接近する方向に移動する場合には、計器50bの立体像の向きを基準状態の向き(例えば初期状態:正面を向いた状態)に戻して再描画する(図5のS42参照)。
また、図7の状態(4)のように、視線方向DDが表示画面50上の左側の計器50aと一致している状態から、状態(5)のように視線方向DDが右側の計器5bと一致する状態に視線移動した場合には、状態(5)のように右側の計器5bの立体像の向きをその場で回転し、計器5bを視線方向DDと直交する向き、あるいは表示画面50の正面に向ける。これにより、運転者が注目した計器の視認性を改善することができる。
また、図7の状態(5)のように、視線方向DDが通り過ぎた(注目されていない)左側の計器50aや、図7の状態(6)のように視線方向DDが通り過ぎた右側の計器50bについては、正面を向いたままその状態を維持する。
また、図7に示すように、視点位置EPに対する制御と、視線方向DDに対する制御との両方を行っているが、図3~図5に示した制御においては視線方向DDに対する制御を優先的に行う。したがって、注目計器の向きを常に視線の方向に対して正面に向けることができる。
<補足説明>
ここで、上述した本発明に係るグラフィックメータ装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下[1]~[6]に簡潔に纏めて列記する。
[1] 表示画面(50)上に少なくとも1つの計器(51、52、53、54等)が描画されるグラフィックメータ装置(メータユニット100)であって、
前記表示画面を視認する視点の位置及び視線の方向の一方または両方を検出するユーザ検出部(車載カメラ130)と、
前記ユーザ検出部が検出した視点の位置及び視線の方向の一方または両方の変化に応じて、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する表示制御部(マイクロコンピュータ111)と、
を備えるグラフィックメータ装置。
[2] [1]に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を拡大、縮小、及び移動のいずれか1つの態様、又は複数を組み合わせた態様にて変化するよう、前記表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
[3] [1]に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を所定の軸を中心として回転する態様にて変化するよう、前記表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
[4] [1]に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視線の方向上に前記計器の1つが位置する状況であることを認識した場合に、該計器の正面と前記視線の方向とが直交する位置関係になるよう、前記計器を回転する、
グラフィックメータ装置。
[5] [1]から[4]のいずれか1つに記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視点が前記表示画面に近づく状況であることを認識した場合に、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
[6] [1]から[4]のいずれか1つに記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視点が前記表示画面から遠ざかる状況であることを認識した場合に、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
ここで、上述した本発明に係るグラフィックメータ装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下[1]~[6]に簡潔に纏めて列記する。
[1] 表示画面(50)上に少なくとも1つの計器(51、52、53、54等)が描画されるグラフィックメータ装置(メータユニット100)であって、
前記表示画面を視認する視点の位置及び視線の方向の一方または両方を検出するユーザ検出部(車載カメラ130)と、
前記ユーザ検出部が検出した視点の位置及び視線の方向の一方または両方の変化に応じて、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する表示制御部(マイクロコンピュータ111)と、
を備えるグラフィックメータ装置。
[2] [1]に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を拡大、縮小、及び移動のいずれか1つの態様、又は複数を組み合わせた態様にて変化するよう、前記表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
[3] [1]に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を所定の軸を中心として回転する態様にて変化するよう、前記表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
[4] [1]に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視線の方向上に前記計器の1つが位置する状況であることを認識した場合に、該計器の正面と前記視線の方向とが直交する位置関係になるよう、前記計器を回転する、
グラフィックメータ装置。
[5] [1]から[4]のいずれか1つに記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視点が前記表示画面に近づく状況であることを認識した場合に、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
[6] [1]から[4]のいずれか1つに記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視点が前記表示画面から遠ざかる状況であることを認識した場合に、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2013年12月2日出願の日本特許出願(特願2013-249251)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明によれば、ユーザの姿勢等が変化した時に、自動的に表示内容を変化させて特別な演出を行うことができるため、ユーザの視覚に対して演出効果を与えることができるという効果を奏する。この効果を奏する本発明は、グラフィック表示が可能なグラフィックメータ装置に関して有用である。
50 表示画面
51 速度計
52 回転計
53 燃料計
54 水温計
55 ターンL表示部
56 ターンR表示部
57 走行距離計
58 シフトインジケータ
59a,59b ウォーニング表示部
61,62,63,64,65 装飾画像
100 メータユニット
111 マイクロコンピュータ
112 CPU電源
113,114 I/O部
115 インタフェース
116 不揮発性メモリ
118 グラフィックコントローラ
118a フレームメモリ
119 LCD電源
121 液晶表示器
122 Xドライバ
123 Yドライバ
130 車載カメラ
141 運転者の顔
141a 目
142 ステアリングホイール
51 速度計
52 回転計
53 燃料計
54 水温計
55 ターンL表示部
56 ターンR表示部
57 走行距離計
58 シフトインジケータ
59a,59b ウォーニング表示部
61,62,63,64,65 装飾画像
100 メータユニット
111 マイクロコンピュータ
112 CPU電源
113,114 I/O部
115 インタフェース
116 不揮発性メモリ
118 グラフィックコントローラ
118a フレームメモリ
119 LCD電源
121 液晶表示器
122 Xドライバ
123 Yドライバ
130 車載カメラ
141 運転者の顔
141a 目
142 ステアリングホイール
Claims (4)
- 表示画面上に少なくとも1つの計器が描画されるグラフィックメータ装置であって、
前記表示画面を視認する視点の位置及び視線の方向の一方または両方を検出するユーザ検出部と、
前記ユーザ検出部が検出した視点の位置及び視線の方向の一方または両方の変化に応じて、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する表示制御部と、
を備えるグラフィックメータ装置。 - 請求項1に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を拡大、縮小、及び移動のいずれか1つの態様、又は複数を組み合わせた態様にて変化するよう、前記表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。 - 請求項1に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を所定の軸を中心として回転する態様にて変化するよう、前記表示状態を制御する、
グラフィックメータ装置。 - 請求項1に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視線の方向上に前記計器の1つが位置する状況であることを認識した場合に、該計器の正面と前記視線の方向とが直交する位置関係になるよう、前記計器を回転する、
グラフィックメータ装置。
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- 2013-12-02 JP JP2013249251A patent/JP6265713B2/ja active Active
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2014
- 2014-12-02 DE DE112014005487.9T patent/DE112014005487T5/de not_active Ceased
- 2014-12-02 US US15/032,384 patent/US20160274658A1/en not_active Abandoned
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