JP2007191116A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用表示装置において、情報の表示位置を調整する機能を確保しつつ、低コスト化を図る。
【解決手段】プロジェクタ１３は、運転者に伝達すべき情報を表す部分的な画像としての投射光を発光領域Ｂより投射する。コンバイナ１５は、フロントガラス１６の内面に設けられ、フロントガラス１６を介して入射する外部光を透過させるとともに、プロジェクタ１３からの投射光を車室内に向けて反射させ画像を表示する。表示制御部は、プロジェクタ１３の有効領域Ａにおける発光領域Ｂの発光位置を変更することによって、フロントガラス１６上での上記の部分的な画像の表示位置を調整する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用表示装置に係り、特に、ヘッドアップディスプレイにおける情報の表示位置の調整に関する。

従来より、ステレオカメラ、レーザ等を用いて得られる車外監視情報、ナビゲーション情報、警報情報など、各種運転支援情報を車両内で表示する車両用表示装置が知られている。例えば、ヘッドアップディスプレイ装置では、透過性反射板であるコンバイナがフロントガラス内面に設けられており、運転者は、コンバイナ、フロントガラスを通して先行車、歩行者などの対象物を確認しつつ、コンバイナ上に投射されるプロジェクタからの画像を視認することができる。ところが、運転者によってはコンバイナ上の運転支援情報を確認しづらいことがある。なぜなら、目の高さに応じて対象物の見え方が異なるにもかかわらず、コンバイナ上に投射されるマーク(運転支援情報を示す画像)の位置が一定で、対象物とマークとの間に位置的なずれが生じ得るからである。

このような問題を解決するため、特許文献１および特許文献２には、コンバイナ上への画像の投影位置を運転者の目の位置に応じて調整するヘッドアップディスプレイが開示されている。

特許文献１のヘッドアップディスプレイでは、プロジェクタからの画像が回転ミラーに投射され、このミラーに反射された投影画像がコンバイナ上に映し出される。ミラーの角度をモータにより変更することによって、コンバイナ上の画像の位置が調整される。また、特許文献２のヘッドアップディスプレイでは、互いに画像の発光位置の異なる複数のプロジェクタが設けられる。いずれかのプロジェクタを選択して用いることによってコンバイナ上の投影位置が変更される。
特開平６−１４４０８２号公報 特開２００４−１６８２３０号公報

しかしながら、画像の投影位置の調整につき、特許文献１のヘッドアップディスプレイでは回転ミラーという機械的構造を用いるため、光学系およびミラー駆動系の構成が複雑になるほか、部品点数の増大を招く。また特許文献２のヘッドアップディスプレイでは複数のプロジェクタを用いるため、プロジェクタの制御系が複雑になるほか、部品点数の増大を招く。その結果、特許文献１、２のいずれもコストの低減を図ることが困難であるという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、情報表示位置を調整することができる、新規な構成の車両用表示装置を提供することである。

また、本発明の別の目的は、構成の複雑化および部品点数の増大を抑制することにより、製造コストの低減を図ることである。

かかる課題を解決するため、本発明に係る車両用表示装置は、プロジェクタとコンバイナと表示制御部とを有している。このプロジェクタの所定の発光領域より投射される投射光は、車室内に向けて、特に、運転者に伝達すべき情報を表す画像を形成するものである。フロントガラス内面に設けられるコンバイナは、画像に対応する投射光を車室内に向けて反射させ画像を表示する。表示制御部ではプロジェクタの発光領域上における画像の発光位置が変更され、これによって、コンバイナ上における上記画像の表示位置が調整される。

このような車両用表示装置においては、プロジェクタからの投射光をコンバイナに向けて反射させる反射板をさらに有するものとすることができる。

これら車両用表示装置では、運転者によって操作された操作量を示す第１の信号を出力する指示部をさらに有するものとし、上記の表示制御部ではこの第１の信号に応じて画像の発光位置の変更が行われるものとすることが好ましい。

加えて、これら車両用表示装置では、運転者の目の位置を検出し、検出された目の位置を示す第２の信号を出力する検出部をさらに有し、表示制御部では第２の信号に応じて画像の発光位置の変更が行われるものとすることが好ましい。

この車両用表示装置では、上記情報はフロントガラス越しに見られる自車両前方の対象物に関するものであって、表示制御部は、フロントガラス上においてこの対象物と画像とが位置的に対応するように、画像の発光位置の変更を行うものとすることが望ましい。

以上のような車両用表示装置では、プロジェクタの発光可能な有効領域は上記の発光領域と余白領域とを有し、表示制御部は、有効領域上において発光領域の位置を余白領域側にずらすことによって、画像の発光位置の変更を行うものとすることが好ましい。ここでの発光領域は画像に応じて発光し得る領域であり、余白領域は、発光領域周囲の少なくとも一部に設けられ、画像に関わりなく非発光状態に維持される領域である。

本発明に係る車両用表示装置によれば、表示制御部での処理に基づきコンバイナ上での情報の表示位置が調整されるため、従来のヘッドアップディスプレイ装置のような複雑な機械的機構を要せず、その結果、生産に要するコストをより低く抑えることができる。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る車両用表示装置１の主なハードウェアの構成を示すブロック図である。車両に取り付けられた車両用表示装置１は、ステレオ画像処理による車外監視機構とヘッドアップディスプレイとを有しており、夜間走行において運転者による車両前方情報の視認性を向上させるものである。車両前方へ照射される赤外光の反射光が赤外線カメラにより撮像されており、この撮像画像は、画像処理された後、プロジェクタからコンバイナへ投射される。

図１に示すヘッドライト操作部２は、運転者が手動でオン／オフするスイッチである。このヘッドライト操作部２のオンに伴って、これに電気的に接続された一対の前照灯３ａ，３ｂ、一対の赤外線補助灯４ａ，４ｂ、および、後述する表示制御部１２がオンされる。

投光器としての前照灯３ａ，３ｂは、本車両の前部左右にそれぞれ取り付けられており、車両前方に可視光を照射する。赤外線補助灯４ａは、車両右前部に取り付けられた前照灯３ａの近傍に設けられている。赤外線補助灯４ｂは、車両左前部に取り付けられた前照灯３ｂの近傍に設けられている。これら赤外線補助灯４ａ，４ｂは、車両前方に赤外光を照射する。赤外線補助灯４ａ，４ｂは、可視光を照射する前照灯などのランプに可視光カットフィルタを装着することによって構成できるが、近赤外光ＬＥＤ(Light Emitting Diode)を用いることもできる。

ステレオカメラ５は、車内のルームミラー近傍に取り付けられており、車両前方の道路状況や障害物に関する監視情報を取得する。このステレオカメラ５は、赤外光に感光する一対の赤外線カメラ５ａ，５ｂによって構成されており、前照灯３ａ，３ｂおよび赤外線補助灯４ａ，４ｂの照射下で自車両前方を撮像する。カメラ５ａ，５ｂには、それぞれ、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等のイメージセンサが内蔵されている。進行方向右側に配置されたメインカメラ５ａは、ステレオ画像処理を行う際の基準画像を撮像するのに対し、進行方向左側に配置されたサブカメラ５ｂは、メインカメラ５ａと同期して比較画像を撮像する。

メインカメラ５ａから出力されたアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータ６ａによって所定の輝度階調（例えば、256階調のグレースケール）のデジタルデータに変換された後、基準画像データとして画像補正部７に供給される。また、サブカメラ５ｂから出力されたアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータ６ｂによって同様にデジタルデータに変換された後、比較画像データとして画像補正部７に供給される。

画像補正部７は、基準画像データおよび比較画像データに対して、輝度の補正や画像の幾何学的変換などの画像補正を行う。ステレオカメラ５を構成する赤外線カメラ５ａ，５ｂの取付位置には、通常、ボディのゆがみ等に起因する誤差が存在するため、撮像された画像にもずれが生じる。アフィン変換等の幾何学的変換は、このずれを補正するために行われるものである。このような画像処理を経た後、１フレーム分の基準画像データおよび比較画像データは、後段のステレオマッチング部８に出力されるとともに、画像データメモリ１０に保存される。

ステレオマッチング部８は、基準画像データと比較画像データとに基づき１フレーム分の撮像画像に関する距離データを算出する。この距離データとは、画像データによって規定される画像平面にて小領域（例えば4×4画素）ごとに算出された視差ｄの集合である。基準画像におけるある画素ブロック（相関元）の視差ｄを算出する場合、この画素ブロックの輝度特性と相関を有する領域（相関先）が比較画像において特定される。

周知のように、ステレオカメラ５から対象物までの距離は基準画像と比較画像との間における水平方向のずれ量として表れる。したがって、比較画像において相関先を探索する場合、相関元となる画素ブロックと同じ水平線（エピポーラライン）上を探索すればよい。また、２つの画素ブロックの相関は例えばシティブロック距離を算出することにより評価することができ、その値が最小となる画素ブロックが相関先と判断される。このように特定された相関先と相関元との間のずれ量が視差ｄとなる。このような処理を経て算出された距離データ、すなわち、画像平面上の位置と対応付けられた視差ｄの集合が、距離データメモリ９に保存される。

マイクロコンピュータ１１は、距離データメモリ９に保存された距離データに基づき、必要に応じ画像データメモリ１０に保存された画像データを参照しながら、自車両前方に存在する先行車や歩行者等の対象物を認識・監視し、例えば、認識された対象物の挙動や自車両までの距離等の運転者に伝達すべき情報（運転支援情報）をモニタリングし、これら情報を後段の表示制御部１２に対し出力する。

表示制御部１２は、マイクロコンピュータ１１の出力に基づき、プロジェクタ１３から投射する画像を生成しその表示を制御するもので、運転者によるヘッドライト操作部２の操作によって、前照灯３ａ，３ｂおよび赤外線補助灯４ａ，４ｂのオンとともに作動する。これらの作動により、夜間走行時など車両前方の視認性が低い場合に、運転支援情報を運転者に円滑に伝達することが可能となる。この表示制御部１２は、ヘッドライト操作部２から独立して作動する構成とすることもできる。プロジェクタ１３は、例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）駆動の液晶ディスプレイによって構成される。

指示部１４は調整ダイヤルを有している。運転者は調整ダイヤルを回転させ、その操作量を示す信号（画像発光位置の指示値）が表示制御部１２に出力され、これによって画像の発光位置が変更される。この画像発光位置の変更をより詳細に説明する。

図２はプロジェクタ１３の発光領域における画像の発光位置の変更を説明するための図である。図２（ａ）はプロジェクタ１３の発光画像を説明するための図であり、図２（ｂ）はコンバイナ１５上で運転者に確認される画像を説明するための図である。図２（ａ）に示すように、プロジェクタ１３は、画素集合である発光可能な有効領域Ａ内の発光領域Ｂにおいて、運転者に伝達すべき情報を表す部分的な画像Ｃ１〜３，Ｄ１〜３を形成する投射光を投射する。この発光領域Ｂは、横方向において有効領域Ａと同様のサイズを有しており、また縦方向において有効領域Ａよりも小さく設定されている。ここでは、枠を示す画像Ｃ１〜３によって、それぞれ、歩行者と２台の先行車が前述のマイクロコンピュータ１１での処理により認識されていることが示されている。また、画像Ｄ１〜３によって、それぞれ、各対象物と自車両との距離が１０ｍ、８ｍ、３６ｍであることが示されている。

運転者が指示部１４の調整ダイヤルを操作することによって、有効領域Ａにおける発光領域Ｂの発光位置に関する縦方向の指示値が表示制御部１２に出力されると、表示制御部１２はこの指示値に応じて有効領域Ａにおける発光領域Ｂの縦方向の発光位置を設定する。このように設定された発光位置を基準にして、プロジェクタ１３は発光領域Ｂを投射光（出射光）として投射する。表示制御部１２は、プロジェクタ１３の有効領域Ａにおける発光領域Ｂの発光位置を画素単位で変更することができる。

運転者の目の高さによって、コンバイナ１５、フロントガラス１６を通して見える対象物の位置は上下に変わり得るが、運転者は、図２（ｂ）に示すように、枠を示す画像Ｃ１〜３内に各対象物が収まるような位置に発光領域Ｂがくるよう、指示部１４の調整ダイヤルを操作する。

より詳細には、これらの調整ダイヤルの操作に伴い次のようにして光路が変更される。図３はプロジェクタ１３からの投射光の光路に関する説明図である。プロジェクタ１３は、有効領域Ａが上面、すなわち車内天井側を向くとともに、図２に示した有効領域Ａの縦方向が車両の前後方向に対応するように、インストルメントパネル内部に設置されている。図３に示すように、透過性反射板であるコンバイナ１５は、フロントガラス１６の内面に設けられており、フロントガラス１６を通して入射した外部からの光を透過するとともに、プロジェクタ１３からの投射光を運転者に向けて反射する。したがって、運転者は、フロントガラス１６およびコンバイナ１５を通して車両前方を確認しながら、プロジェクタ１３の有効領域Ａで発光された、コンバイナ１５上の発光領域Ｂ中の画像Ｃ１〜３，Ｄ１〜３を視認することができる。

発光領域Ｂが、プロジェクタ１３の有効領域Ａ内の任意の位置からの投射光として、コンバイナ１５上に投射された場合、この投射光は、コンバイナ１５によって反射され、位置Ｐにある運転者の目に入射する。その結果、運転者は、発光領域Ｂの虚像をコンバイナ１５を介し車両前方に視認することができる。

一方、運転者の目の位置Ｐ’が位置Ｐよりも高い場合には、運転者は、有効領域Ａ内での発光領域Ｂの縦方向（図３において左右方向）の発光位置がＢ’となるように指示部１４を操作する。この操作を受け、表示制御部１２は、発光領域ＢがＢ’の位置から投射されるようにプロジェクタ１３を制御する。その結果、コンバイナ１５におけるプロジェクタ１３からの投射光の反射位置は上方へと移動し、コンバイナ１５によって反射された投射光は、位置Ｐ’にある運転者の目に入射する。

以上のように、車両用表示装置１では、運転者は、その目の高さに応じて指示部１４を操作する。指示部１４からの指示値に基づき、表示制御部１２は、プロジェクタ１３の有効領域Ａにおける発光領域Ｂの発光位置を変更し、コンバイナ１５上の発光領域Ｂの反射位置を変更する。これにより、フロントガラス１６上で各運転者にとって最適な位置に、伝達すべき情報を表示させることができる。

特に、表示制御部１２での制御によりプロジェクタ１３の有効領域Ａにおける発光領域Ｂの発光位置を変更するため、ミラーとモータまたは複数のプロジェクタといった付加的な表示位置調整機構を要せず、これら新規な車両用表示装置によってそのコンパクト化および低コスト化を図ることができる。

表示制御部１２については、有効領域Ａのうち発光領域Ｂを除いた余白部分を非発光状態に維持するようにプロジェクタ１３を制御するものとできる。これによると、夜間走行中、フロントガラス１６上で運転者に有効領域Ａの余白部分には何も表示されないため、運転者の視野の妨げとなることが防止され、車両前方への視認性の向上が図られる。

（第２の実施形態）
図４は第２の実施形態に係る車両用表示装置におけるプロジェクタ１３からの投射光の光路に関する説明図である。本車両用表示装置については、プロジェクタ１３の設置位置および反射板１７に関わる構成、効果等以外は、第１の実施形態の車両用表示装置１に準ずるものとして説明を省略する。プロジェクタ１３は、発光領域を車両前方（図４の左方）に向けるとともに、発光領域の縦方向が車両の上下方向に対応するようにインストルメントパネル内部に設置されている。インストルメントパネル内プロジェクタ１３の車両前方には、プロジェクタ１３からの投射光をコンバイナ１５に向けて反射する反射板１７が設けられている。プロジェクタ１３からの発光領域Ｂ中の部分的な画像としての投射光は、反射板１７およびコンバイナ１５を介して、位置Ｐにある運転者の目に入射する。ここで、運転者が指示部１４を操作することによって、表示制御部１２が発光領域Ｂの発光位置をＢ’に移行させると、発光領域Ｂとしての投射光は、反射板１７およびコンバイナ１５を介して位置Ｐ’にある運転者の目に入射する。

本車両用表示装置では、反射板１７が設けられることによってプロジェクタ１３の設置位置の自由度が向上している。例えば、プロジェクタ１３をインストルメントパネル内部の直射日光が当たりにくい位置に設置するものとできる。プロジェクタ１３を液晶ディスプレイにより構成する場合には、液晶ディスプレイへの直射日光の照射が抑止され、プロジェクタ１３の耐久性を向上させることができる。

（第３の実施形態）
図５は第３の実施形態に係る車両用表示装置のハードウェア構成を示すブロック図である。本車両用表示装置は、第１の実施形態に係る車両用表示装置１に検出部１８および測定部１９を追加したもので、これら以外についての構成、効果等は車両用表示装置１に準ずるものとする。検出部１８は、例えば車内の天井に取り付けられた超音波センサであり、天井から運転者の頭部までの距離を計測することによって運転者の目の位置（高さ）を検出し、検出結果を示す信号（指示値）を表示制御部１２に出力する。表示制御部１２は、検出部１８からのこの信号に応じて、プロジェクタ１３の発光領域における画像の発光位置を設定する。これにより、フロントガラス１６上の情報の表示位置を自動設定し、運転者による指示部１４の操作といった手動での調整を省略することができる。

詳細には、表示制御部１２は、天井から運転者の頭部までの距離の時間平均を算出し、この距離の時間平均値を検出部１８からの指示値として画像の発光位置を設定するものとすることができる。これにより、短時間内の運転者の頭部の動きに起因した天井から頭部までの距離のばらつきを防止することができるため、フロントガラス１６上の情報表示位置を安定させ、運転者は、運転支援情報を急激な動きなく安定した位置で確認できることとなる。

また、表示制御部１２が、検出部１８からの指示値に、運転者による指示部１４の操作に応じた指示値を加味して画像の発光位置を設定することによって、発光位置の微調整が可能となり、運転者には、より適正な位置で画像情報が伝達される。

本車両用表示装置において、さらに測定部１９が設けられるものとしてもよい。この測定部１９は、例えば車速センサであり、所定の間隔で車両の車速を測定し、測定結果を表示制御部１２に出力する。表示制御部１２は、測定部１９によって測定された車速が所定値以上である場合に、検出部１８によって検出された運転者の目の位置に応じて、発光領域Ｂの発光位置を設定する。すなわち、停止時や低速走行時など、車速が所定値に満たない場合、情報の表示位置は自動では調整されない。このように、フロントガラス１６上における情報の表示位置に関する調整の誤作動を抑止することができる。

特に、表示制御部１２による発光位置の変更は、運転者からフロントガラス１６（コンバイナ１５）越しに見られる先行車、歩行者等と、プロジェクタ１３からのこれら対象物に関わる上述の枠、距離を示す画像とが運転者から見て位置的に対応するように行われるものとすることにより、視認性の向上が有効に図られることになる。

また、検出部１８は、超音波センサに限定されず、運転者の目（頭部、顔部など）の位置を検出可能であればよい。例えば、検出部１８は、近赤外線を照射するとともにステレオカメラで運転者の顔を撮像することによって、運転者の目の位置を検出するものとしてもよい。

第１の実施形態に係る車両用表示装置のブロック図 プロジェクタの発光領域における画像の発光位置の説明図 第１の実施形態に係る車両用表示装置でのプロジェクタからの投射光の光路に関する説明図 第２の実施形態に係る車両用表示装置でのプロジェクタからの投射光の光路に関する説明図 第３の実施形態に係る車両用表示装置のブロック図

符号の説明

１ 車両用表示装置
２ ヘッドライト操作部
３ａ，３ｂ 前照灯
４ａ，４ｂ 赤外線補助灯
５ ステレオカメラ
５ａ メインカメラ
５ｂ サブカメラ
６ａ，６ｂ Ａ／Ｄコンバータ
７ 画像補正部
８ ステレオマッチング部
９ 距離データメモリ
１０ 画像データメモリ
１１ マイクロコンピュータ
１２ 表示制御部
１３ プロジェクタ
１４ 指示部
１５ コンバイナ
１６ フロントガラス
１７ 反射板
１８ 検出部
１９ 測定部

Claims (6)

1. 車両用表示装置において、
   運転者に伝達すべき情報を表す画像を形成する投射光を所定の発光領域より投射するプロジェクタと、
   フロントガラス内面に設けられ、前記プロジェクタからの投射光を車室内に向けて反射させ画像を表示するコンバイナと、
   前記プロジェクタの前記発光領域上における前記画像の発光位置を変更することによって、前記コンバイナ上における前記画像の表示位置を調整する表示制御部と
   を有することを特徴とする車両用表示装置。
2. 前記プロジェクタからの投射光を前記コンバイナに向けて反射させる反射板をさらに有することを特徴とする請求項１に記載された車両用表示装置。
3. 運転者によって操作された操作量を示す第１の信号を出力する指示部をさらに有し、
   前記表示制御部は、前記第１の信号に応じて前記画像の発光位置の変更を行うことを特徴とする請求項１または２に記載された車両用表示装置。
4. 運転者の目の位置を検出し、当該検出された目の位置を示す第２の信号を出力する検出部をさらに有し、
   前記表示制御部は、前記第２の信号に応じて前記画像の発光位置の変更を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載された車両用表示装置。
5. 前記情報は、フロントガラス越しに見られる自車両前方の対象物に関するものであり、
   前記表示制御部は、前記フロントガラス上において前記対象物と前記画像とが運転者から見て位置的に対応するように、前記画像の発光位置の変更を行うことを特徴とする請求項４に記載された車両用表示装置。
6. 前記プロジェクタの発光可能な有効領域は、前記画像に応じて発光する前記発光領域と、前記発光領域の周囲における少なくとも一部に設けられ、前記画像に関わりなく非発光状態に維持される余白領域とを有し、
   前記表示制御部は、前記有効領域上において前記発光領域の位置を前記余白領域側にずらすことによって、前記画像の発光位置の変更を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載された車両用表示装置。

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