JP5223289B2 - 視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法 - Google Patents

Description

本発明は、運転者の前方視界内に視覚情報を呈示することにより運転者の車両運転操作を支援する視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法に関する。

従来より、フロントウインドウガラスの前方に視覚情報を呈示し、車両の速度に合わせて視覚情報の呈示位置を変化させることにより、運転者の注視位置を適切な位置に誘導する車両用表示装置が知られている（特許文献１，２を参照）。
特開平７−８９３７１号公報 特許２８２７７５９号公報

従来の車両用表示装置は、凹面鏡の上下方向の角度を変化させることにより視覚情報の上下位置を変化させる構成になっているために、視覚情報の焦点距離を厳密に制御することができない。従って、従来の車両用表示装置によれば、運転者が前方風景に対し視覚の焦点を合わせている状態の時に焦点距離が異なる視覚情報を呈示した場合、両眼視差によって視覚情報が二重に見える（二重視，複視，double vision）ことにより運転者が視覚情報に対して煩わしさを感じることがある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、運転者に煩わしさを感じさせることを低減できる視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法を提供することにある。

本発明に係る視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法は、運転者の眼球位置を推定し、推定された運転者の眼球位置から運転者の盲点領域を推定し、車両の前方直進方向を視認する時の運転者の視線方向に対する左目、右目、及び両目のうちのいずれかの略盲点領域内に視覚情報を呈示する。

本発明に係る視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法によれば、二重視が生じることのない略盲点領域に提示された視覚情報を運転者が視認するために、二重視を視認することに起因する運転者に対する煩わしさを低減することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる視覚情報呈示装置の構成及び動作について説明する。

〔視覚情報呈示装置の全体構成〕
本発明の実施形態となる視覚情報呈示装置１は、車両に設けられ、図１に示すように、視覚情報表示部２と、視線方向推定部３と、自車走行状態検出部４と、車外環境推定部５と、記憶部６と、表示制御部７とを主な構成要素として備える。視覚情報表示部２は、図２に示すように、車両のフロントダッシュボード１１内部に設けられ、フロントウインドガラス１２の内側表面に向けて視覚情報としての映像（例えば経路誘導情報，車両状態情報，道路地勢情報等）を出力する。視覚情報表示部２から出力された映像は運転者Ｍの眼球位置Ｅ方向に向けて反射され、運転者Ｍは映像を視認する。このように視覚情報表示部２は所謂ヘッドアップディスプレイ装置により構成され、運転者Ｍの前方視界には視覚情報としての映像が重畳表示される。なお本実施形態では、視覚情報表示部２をヘッドアップディスプレイ装置により構成したが、プロジェクタ投影装置や透明液晶装置により視覚情報表示部２を構成してもよい。

視線方向推定部３は、運転者Ｍの眼球位置Ｅや視線方向を推定し、推定結果を記憶部６に記録する。具体的には、視線方向推定部３は、運転者Ｍとして標準的な体形を有する運転者を設定し、設定された運転者の眼の位置を任意の固定値として出力することにより、運転者Ｍの眼球位置Ｅを推定する。なお、眼球位置推定部３は、運転席の位置とミラーの角度を検出し、運転席のシートセット位置及びミラーの角度と運転者Ｍの眼球位置Ｅの対応関係を示すテーブルデータの中から検出された運転席のシートセット位置及びミラー（サイドミラーとルームミラーの少なくとも一方）の角度に対応する運転者Ｍの眼球位置Ｅを検索することにより運転者Ｍの眼球位置Ｅを推定してもよい。また眼球位置推定部３は、運転者Ｍの顔画像を撮像，解析することにより運転者Ｍの眼球位置Ｅを推定してもよい。

自車走行状態推定部４は、車両の走行位置の道路地勢情報や走行レーン，ＣＡＮ信号（車速，アクセル開度，操舵角，ブレーキペダル信号），エンジン回転数，ウィンカー信号，Ａ／Ｔ信号等の車両の走行状態を示す情報を検出する。車外環境推定部５は、各種センサ，車車間通信による情報取得装置，車外インフラから情報を取得する情報取得装置等により構成され、自車両に接近する車両，歩行者，障害物の位置等の車外環境の情報を検出する。なお車外環境推定部５に雨滴センサ，温度センサ，湿度センサ，光センサ等を設けて車外の天候情報，昼間及び夜間の有視界情報を推定するようにしてもよい。

記憶部６は、公知の記憶装置により構成され、運転者Ｍの前方視界内に表示する視覚情報及び制御プログラムや制御パラメータを保存データとして記憶する。表示制御部７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の情報処理装置により構成され、詳しくは後述するが、視覚情報表示部２が表示する視覚情報の表示位置を制御する。

〔視覚情報呈示処理〕
本発明の実施形態となる視覚情報呈示装置１は、以下に示す視覚情報呈示処理を実行することにより、運転者に煩わしさを感じさせることなく両眼視差によって視覚情報が二重に見えることを防止し、視覚情報の視認効率を向上させる。以下、図３に示すフローチャートを参照して、この視覚情報呈示処理を実行する際の視覚情報呈示装置１の動作について説明する。

図３に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り換えられたタイミングで開始となり、視覚情報呈示処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、視線方向推定部３が、運転者の眼球位置Ｅを推定し、推定された眼球位置Ｅの情報を表示制御部７に出力する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、視覚情報呈示処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、表示制御部７が、ステップＳ１の処理により推定された運転者の眼球位置Ｅからフロントウインドガラス１２（表示画面）までの距離と運転者の眼球位置Ｅから前方直進方向の背景の消失点（概略前方消失点）に対する盲点領域の視認角とから、運転者の左目，右目，又は両目の盲点領域を推定する。本明細書中において「盲点領域」とは、視覚刺激が単眼入力となり、両眼視差による二重視が生じない人間の視界領域であり、図４に示すように視野こめかみ側（網膜鼻側）１６°近傍，水平約５°，垂直約７°の楕円形の視界領域Ｒ_Ｌ，Ｒ_Ｒ（Ｒ_Ｌは左目の盲点領域，Ｒ_Ｒは右目の盲点領域を示す）である。但し両眼視の状態では盲点領域に視覚刺激が入力されても視覚刺激を感知することができる。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、視覚情報呈示処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、表示制御部７が、ステップＳ２の処理により推定された運転者の盲点領域内の任意の位置を視覚情報を表示する表示領域に設定する。ステップＳ２の処理において左目又は右目の盲点領域が推定された場合、表示領域を効率的に使用するために車両の直進方向左側では右目の盲点領域Ｒ_Ｒ，車両の直進方向右側では左目の盲点領域Ｒ_Ｌを表示領域に設定することが望ましい。但し視覚情報表示部２や車室内のレイアウトに応じて左目，右目，又は両目の適切な盲点領域を表示領域に設定すればよい。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、視覚情報呈示処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、視覚情報表示部２が、ステップＳ３の処理により設定された表示領域に視覚情報を表示する。視覚情報としては、図５（ａ）に示すような速度情報，図５（ｂ）に示すようなカーブ路の曲率情報（数値，段階｛大中小，緩急等｝），図５（ｃ）に示すような経路誘導情報，何らかの異常を統合して知らせるマスターワーニングの表示情報等を例示できる。またその他の視覚情報としては、矢印の画像が考えられるが、この場合、矢印の画像全体が盲点領域内に収まるように矢印の画像の表示位置や大きさを制御してもよいし、図５（ｄ）に示すように矢印の先端部分のみが盲点領域内に収まるようにしてもよい。

これは、矢印の直線部分のように左右対象の図形については、前方背景を視認している場合、手前の重畳表示は両眼では左右の両眼視差により二重視となるが、直線は左右に分離して断続的な直線に見えても比較的容易に左右画像を合成みても違和感が無く、煩わしさも少ないと考えられるためである。この時に、二重視の表示は、矢印が右向きの場合は右側の盲点領域に表示し、逆に矢印が左向きである場合には右側の盲点領域に表示すればよいが、左右方向指示と反対側の領域に表示されることになるので、表示コンテンツの大きさや種類に応じて表示領域を使い分けることが望ましい。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、一連の視覚情報呈示処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる視覚情報呈示装置１では、表示制御部７が、運転者の左目，右目，又は両目の盲点領域内に視覚情報が表示されるように視覚情報の表示位置を制御するので、運転者に煩わしさを感じさせることなく両眼視差によって視覚情報が二重に見えることを防止し、視覚情報の視認効率を向上させることができる。

〔運転者の視線方向の変化に伴う視覚情報の表示位置の制御〕
表示制御部７は、運転者の眼球位置や視線方向の変化、換言すれば盲点領域の位置の変化に応じて、視覚情報の表示位置を変化させることが望ましい。この場合の視覚情報の表示位置の制御については大きく分けて２つの方向性が考えられる。第１は、盲点領域内の任意の位置に視覚情報の表示位置を設定した後は、視覚情報の表示位置を設定した位置に固定又は前方直進方向の背景の消失点に対する盲点領域内において変化させるものである。この場合、運転者の視線方向が大きく変化し、視覚情報の表示位置が運転者の現在の視線方向に対する盲点領域から外れた時は、運転者は視覚情報を視認していないとして視覚情報の表示を停止してもよい。また運転者の視線方向の変化量が小さく、視覚情報の表示位置が運転者の現在の視線方向に対する盲点領域から外れていない時には、視覚情報の表示位置を固定、又は運転者の視線方向の変化に追従させてもよい。このような制御によれば、表示位置が大きく変化することにより運転者が視覚情報に煩わしさを感じることを低減できる。

第２の制御は、視覚情報の表示位置を運転者の視線方向の変化に追従させるものである。この場合、（１）運転者の視線方向に対する盲点領域内に連続的に視覚情報を表示してもよいし、（２）表示画面を複数の領域に分割し、運転者の視線方向に対する盲点領域の中心座標を確定し、確定された中心座標に対応する分割領域を視覚情報の表示位置に設定するようにしてもよい。この際、運転者の視線方向が大きく変化し、視覚情報の表示位置が運転者の現在の視線方向に対する盲点領域から外れた時は、表示を一旦停止し、次の盲点領域に対応する分割領域に視覚情報を表示することにより、運転者の視線方向の変化に対応して分割領域間で視覚情報を断続的に表示する。但し、分割領域の数を多くすることにより、視覚情報の変化位置は連続的に変化させたり、表示移動速度を一定速度でゆっくりと移動させることにより、より自然に視覚情報を視認できるようになる。一方、断続的に移動させる場合には表示移動速度を速めても良い。連続的又は断続的な表示方法のどちらが有意かは表示の煩わしさや視認し得を考慮して選択，又はその両方を組み合わせてもよい。

〔車両の走行状態に応じた視覚情報の表示位置の制御〕
視線方向推定部３は、自車走行状態検出部４により検出された車両の走行状態に対応する運転者の視線方向のデータを記憶部６から読み出すことにより運転者の視線方向を推定し、表示制御部７は、視線方向推定部３により推定された視線方向に応じて視覚情報の表示位置を変化させてもよい。具体的には、自車走行状態検出部４により車両が車線変更を行っていることが検出された場合、視線方向推定部３は、車線変更を行う場合は運転者はバックミラーやサイドミラーを視認するとの情報を記憶部６から読み出し、バックミラーやサイドミラーの方向を運転者の視線方向に推定する。そして表示制御部７は、視線方向推定部３により推定された視線方向に対する盲点領域内を視覚情報の表示位置に設定する。このような制御によれば、自車両の走行状態に対応した運転者の視線方向に対する盲点領域内に視覚情報を呈示することができる。

なお運転者の視認方向が複数推定される場合には、表示制御部７は、運転者の視認方向毎に盲点領域を推定し、各盲点領域内に視覚情報を表示するようにしてもよい。また視線方向が大きく移動することが市街地に対し高速道路では運転者の視線方向の移動量は比較的小さいので、視線方向推定部３は道路地勢情報に基づいて視線方向の推定領域の部位及び分割数を変化（例えば減少）させてもよい。

また視線方向推定部３は自車走行状態検出部４により検出された車両の走行状態の情報から運転者の視線方向を直接的に推定し、表示制御部７は視線方向推定部３により推定された視線方向に応じて視覚情報の表示位置を変化させてもよい。具体的には、視線方向推定部３は、自車走行状態検出部４により検出された車両の進行方向を運転者の視線方向として推定する。そして表示制御部７は、視線方向推定部３により推定された視線方向に対する盲点領域内を視覚情報の表示位置に設定する。

〔車外環境に応じた視覚情報の表示位置の制御〕
視線方向推定部３は、車外環境検出部５により検出された車外環境の情報から運転者の視線方向を推定し、表示制御部７は、視線方向推定部３により推定された視線方向に応じて視覚情報の表示位置を変化させてもよい。具体的には、車外環境検出部５により自車両に接近する車両，歩行者，障害物が検出された場合、視線方向推定部３は、運転者は検出対象方向を視認すると推定して、検出対象方向を運転者の視線方向に推定する。そして表示制御部７は、視線方向推定部３により推定された視線方向に対する盲点領域内を視覚情報の表示位置に設定する。このような制御によれば、車外環境の状態に対応した運転者の視線方向に対する盲点領域内に視覚情報を呈示することができる。

なお検出対象が複数存在する場合、検出対象の接近距離又はその速度に基づいて優先度が最も高い検出対象を決定し、運転者は決定された検出対象方向を視認すると推定してもよい。また検出対象が複数存在する場合には、表示制御部７は、検出対象毎に盲点領域を推定し、各盲点領域内に視覚情報を表示するようにしてもよい。また車外環境検出部５により検出される車外環境のデータに対応する運転者の視線方向のデータを予め記憶部６内に格納しておき、視線方向推定部３は車外環境検出部５により検出された車外環境のデータに対応する運転者の視線方向のデータを記憶部６から読み出すことにより運転者の視線方向を推定してもよい。また表示制御部７は、車外環境検出部５により検出された車外環境の情報に応じて、視覚情報を表示する左右の盲点領域の切り換えや移動，視覚情報の表示のオン／オフを切り換えても良い。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

本発明の実施形態の視覚情報呈示装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す視覚情報表示部の構成を示す模式図である。 本発明の実施形態の視覚情報呈示処理の流れを示すフローチャート図である。 運転者の盲点領域を示す模式図である。 運転者の盲点領域に呈示される視覚情報の一例を示す図である。

符号の説明

１：視覚情報呈示装置
２：視覚情報表示部
３：視線方向推定部
４：自車走行状態推定部
５：車外環境推定部
６：記憶部
７：表示制御部

Claims (5)

1. 車両の運転者の前方視界内に視覚情報を呈示することにより運転者の車両運転操作を支援する視覚情報呈示装置であって、
   前記運転者の眼球位置を推定する眼球位置推定手段と、
   前記眼球位置推定手段により推定された前記運転者の眼球位置から前記運転者の盲点領域を推定し、前記車両の前方直進方向を視認する時の運転者の視線方向に対する左目、右目、及び両目のうちのいずれかの前記略盲点領域内に前記視覚情報を呈示する制御手段と、
   を備えることを特徴とする視覚情報呈示装置。
2. 請求項１に記載の視覚情報呈示装置において、前記運転者の視線方向を推定する視線方向推定手段を備え、前記制御手段は、前記視線方向推定手段により推定された運転者の視線方向の変化に応じて前記視覚情報の呈示位置を変化させることを特徴とする視覚情報呈示装置。
3. 請求項２に記載の視覚情報呈示装置において、前記車両の走行状態を推定する自車走行状態推定手段を備え、前記視線方向推定手段は、前記自車走行状態推定手段により推定された車両の走行状態から前記運転者の視線方向を推定することを特徴とする視覚情報呈示装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の視覚情報呈示装置において、前記車両の外部環境を推定する車外環境状態推定手段を備え、前記視線方向推定手段は、前記車外環境状態推定手段により推定された車両の外部環境から前記運転者の視線方向を推定することを特徴とする視覚情報呈示装置。
5. 車両の運転者の前方視界内に視覚情報を呈示することにより運転者の車両運転操作を支援する視覚情報呈示方法であって、
   前記運転者の眼球位置を推定し、
   推定された前記運転者の眼球位置から前記運転者の盲点領域を推定し、
   前記車両の前方直進方向を視認する時の運転者の視線方向に対する左目、右目、及び両目のうちのいずれかの前記略盲点領域内に前記視覚情報を呈示する
   ことを特徴とする視覚情報呈示方法。

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