説明

表示装置

【課題】 運転者が車両前方の道路の形状を把握し、前記車両の走行に必要な前記道路の状況を瞬時に認識することが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】 表示装置(ヘッドアップディスプレイ装置)は、車両前方の道路の形状を三次元的に示す道路形状画像を表示する表示手段(表示ユニット)1と、前記道路形状画像を前記車両の現在位置から前記車両の進行方向に対して所定の距離範囲内に限定して表示手段1に表示させる制御手段14と、を備えてなる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車やオートバイ等の車両に配設される表示装置に関し、特に、車両前方の道路形状を示す道路形状画像を表示する表示装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、表示装置として、車両のフロントガラス(投影部材)に表示ユニット(表示手段)から発せられる表示光を投影して虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置が知られている(特許文献1参照)。前記表示ユニットは、例えば、ハウジングに、液晶表示器等からなる表示器と、この表示器が発した前記表示光を反射させる反射鏡とを収容したものであり、車両のダッシュボード内に配設されるものである。前記表示ユニットが投射する前記表示光は、前記フロントガラスにより運転者の視点に反射され、前記虚像が表示される。かかる構成によれば、前記フロントガラスに車速,エンジン回転数等の車両情報やナビゲーション情報等の各種情報を前記虚像として表示することが可能となる。
【0003】
また、前述の表示装置において、車両運転者の視点から見た前方の走路形状を表す走路形状表示を表示するものが知られている(特許文献2参照)。かかる表示装置によれば、運転者は、天候条件、走路のカーブ、周辺車両及び建物などの影響で、実際の前記走路形状を目視しにくい場合であっても、虚像として表示される前記走路形状表示から実際の前記走路形状を把握することができる。
【特許文献1】特開平11−310055号公報
【特許文献2】特開2000−211452号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、かかる表示装置においては、運転者は、前記虚像として表示される前記走路形状表示を認識し、その形状から実際の前記走路形状を把握するものであるが、前方の道路が交差点やカーブが連続する複雑な形状である場合、運転者は、前記走路形状として複雑な道路の形状がそのまま表示されるため、車両の走行経路等の車両の走行に必要な道路の状況を瞬時に認識することが困難であり、運転者を支援する機能としては改善の余地があった。
【0005】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、運転者が車両前方の道路の形状を把握し、前記車両の走行に必要な前記道路の状況を瞬時に認識することが可能な表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、前記課題を解決するため、車両前方の道路の形状を三次元的に示す道路形状画像を表示する表示手段と、前記道路形状画像を前記車両の現在位置から前記車両の進行方向に対して所定の距離範囲内に限定して前記表示手段に表示させる制御手段と、を備えてなることを特徴とする。
【0007】
また、三次元データからなる地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、前記車両の現在位置を検出する位置検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記位置検出手段により検出された前記車両の現在位置に基づいて前記地図情報を読み出して前記表示手段に前記道路形状画像を表示させてなることを特徴とする。
【0008】
また、前記制御手段は、前記車両の走行速度に応じて前記距離範囲を定めてなることを特徴とする。
【0009】
また、前記距離範囲を選択可能な操作手段を備えてなることを特徴とする。
【0010】
また、前記制御手段は、利用者の個人情報を入力可能に設けられし、前記個人情報に応じて前記距離範囲を選択してなることを特徴とする。
【0011】
また、前記制御手段は、前記車両の予定経路情報を入力し、前記予定経路情報に応じて、前記道路形状画像のうち前記車両の予定経路から外れた道路形状の少なくとも一部を非表示あるいは目立たない表示としてなることを特徴とする。
【0012】
また、前記制御手段は、前記表示手段に前記道路形状画像の表示が限定された端部を示す表示範囲指標を表示させてなることを特徴とする。
【0013】
また、前記表示手段は、表示光を発する表示器を有し、投影部材に前記表示光を投影させてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明は、自動車やオートバイ等の車両に配設される表示装置に関し、特に、車両前方の道路の形状を示す道路形状画像を表示する表示装置に関するものであって、運転者が車両前方の道路の形状を把握し、前記車両の走行に必要な前記道路の状況を瞬時に認識することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、添付の図面に基づいて、本発明の実施の形態であるヘッドアップディスプレイ装置(表示装置)について説明する。
【0016】
図1及び図2において、1は表示ユニット(表示手段)であり、この表示ユニット1は車両Aのダッシュボード内に配設されている。表示ユニット1が投射する表示光Lはコンバイナ処理されたフロントガラス(投影部材)Wにより運転者の視点Dの方向に反射され、虚像Vが表示される。運転者は虚像Vを風景と重畳させて観察することができる。
【0017】
2は表示器であり、この表示器2はTFT型の液晶表示素子及びバックライトからなるものである。3は回路基板であり、回路基板3に表示器2が搭載されている。4は反射鏡であり、この反射鏡4は表示器2が発した表示光LをフロントガラスWに反射させる。反射鏡4の反射面4aは凹面になっており、表示器2からの表示光Lを拡大してフロントガラスWに投射することができる。5は保持部材であり、反射鏡4は保持部材5に両面粘着テープにより接着されている。なお、表示器2は、液晶表示素子を備える構成に限定されるものではなく、例えば有機ELパネルを備える構成であっても良い。
【0018】
6はハウジングであり、このハウジング6には、表示器2,回路基板3,反射鏡4等が収容される。ハウジング6には表示光Lが通過する透光性カバー7が配設されている。透光性カバー7は、アクリル等の透光性樹脂からなるものであり、湾曲形状になっている。ハウジング6には遮光壁6aが設けられており、太陽光等の外光が表示器2に入射し虚像Vが見えにくくなる現象(ウォッシュアウト)を防止している。
【0019】
図3は、ヘッドアップディスプレイ装置のブロック図である。ヘッドアップディスプレイ装置は、速度センサ10と、GPS(Global Positioning System)電波受信部(位置検出手段)11と、記憶媒体(地図情報記憶手段)12と、操作手段13と、制御手段14と、表示器2とから主に構成されている。また、ヘッドアップディスプレイ装置は、ナビゲーション装置Bと電気的に接続されており、制御手段14は、ナビゲーション装置Bから車両Aが所定の目的地まで走行する予定経路を示す予定経路データを入力可能となっている。
【0020】
速度センサ10は、車両Aの走行速度を検出し、制御手段14に速度信号を出力する。
【0021】
GPS電波受信部11は、GPS用受信アンテナを備え、前記受信アンテナで受信した人工衛星からの位置情報である送信電波を高周波信号として増幅して制御手段14に供給する。
【0022】
記憶媒体12は、CD−ROM,DVD−ROMあるいはハードディスク等からなり、道路状況を示す三次元データからなる地図情報(以下、デジタルマップデータと記す)が記憶されており、前記デジタルマップデータは、制御手段14による後述する処理によって描画処理される。尚、前記デジタルマップデータは、前記道路の形状を示す道路形状データ,前記道路の所定位置における高さを示す高さデータ,前記道路の左右の傾きを示す傾きデータ,前記道路の曲率を示す曲率データ等を有している。
【0023】
操作手段13は、選択キー及び決定キー等の複数のスイッチを有するものであり、道路形状画像及び前記道路の各種三次元情報の表示形態及び表示設定を切り換えるものである。運転者は、操作手段13を所定操作することによって、任意に前記道路形状画像及び前記三次元情報の表示形態を選択することができる。また、操作手段13は、後で詳述する表示範囲オフセット量を設定するものである。
【0024】
制御手段14は、マイクロコンピュータ(以下、マイコンと記す)15と、駆動回路16と、記憶部17からなる。マイコン15は、CPU15a,ROM15b及びRAM15cを有している。駆動回路16は、マイコン14からの制御信号を表示器2の駆動信号に変換するものであり、表示器2に電気的に接続されるものである。記憶部17は、EEPROMあるいはフラッシュメモリ等からなり、前記デジタルマップデータを補う補足データが記憶され、マイコン15による所定処理によって前記デジタルマップデータと前記補足データとが合成処理される。制御手段14は、GPS電波受信部11によって車両Aの位置データを入力し、車両Aの後で詳述する自車位置地心座標を求めるとともに、この自車位置地心座標に基づいて前記デジタルマップデータのうち車両A前方の道路状況を示すデータ領域を記憶媒体13から読み出して描画処理を実行し、表示器2に前記描画処理された道路形状を有する後述する道路形状画像を表示させる。
【0025】
次に、図4から図9を用いて制御手段14の描画処理のための処理フローについて説明する。
【0026】
制御手段14は、GPS電波受信部11から車両Aの位置情報(データ)を入力すると、所定の演算を行って前記デジタルマップデータ上の地球中心から見た場合の自車両Aの三次元座標(以下、自車位置地心座標と記す)P1(Xa,Ya,Za)を算出する(ステップS1)。
【0027】
次に、制御手段14は、図5に示すように、自車位置地心座標P1と地球中心座標P0とに基づいて、視点基準座標P2を算出する(ステップS2)。
【0028】
ステップS2において、地球中心座標P0を(0,0,0)とし、自車位置地心座標P1を(Xa,Ya,Za)とし、視点オフセット量L1とし、自車位置地心座標P1と地球中心座標P0との距離をLaとすると、距離Laは下記(1)式によって表すことができる。尚、視点オフセット量L1は、車両Aの運転者の目線から10m〜30m上方になるように設定されるものであり、道路形状も運転者の目線から10m〜30m上方からみた形状となる。
La=sqrt(Xa・Xa+Ya・Ya+Za・Za)・・・(1)
従って、視点位置座標P2(Xb,Yb,Zb)は、下記式(2),(3),(4)で求めることができる。
Xb=(L1+La)*Xa/La・・・(2)
Yb=(L1+La)*Ya/La・・・(3)
Zb=(L1+La)*Za/La・・・(4)
【0029】
次に、制御手段14は、図6に示すように、過去(前回)の自車位置地心座標P1’と、現時点における自車位置地心座標P1とから進行方向座標P3を算出する(ステップS3)。
【0030】
ステップS3において、制御手段14は、過去の自車位置地心座標をP1’(Xa’,Ya’,Za’)とし、現時点における自車位置地心座標をP1(Xa,Ya,Za)とし、この各自車位置地心座標P1’,P1間を直線で結び、この直線の延長部分に設けられる進行方向オフセット量をL2とし、現時点における自車位置地心座標P1と過去の自車位置地心座標P1’との距離をLbとすると、距離Lbは下記式(5)により表すことができる。
Lb=sqrt((Xa−Xa’)・(Xa−Xa’)+(Ya−Ya’)・(Ya−Ya’)
+(Za−Za’)・(Za−Za’))・・・(5)
従って、進行方向座標P3(Xc,Yc,Zc)は、下記式(6),(7),(8)で求めることができる。
Xc=(L2+Lb)・(Xa−Xa’)/La+Xa’・・・(6)
Yc=(L2+Lb)・(Ya−Ya’)/La+Ya’・・・(7)
Zc=(L2+Lb)・(Za−Za’)/La+Za’・・・(6)
【0031】
次に、制御手段14は、ステップS3にて算出した進行方向座標P3が記憶媒体12に記憶されている前記デジタルマップデータの道路上に位置しているか否かの判定を行い(ステップS4)、進行方向座標P3が前記デジタルマップデータの道路上に位置していないと判断した場合は、進行方向座標P3を目標点座標P4として設定する(ステップS5)。
【0032】
一方、制御手段14は、ステップS3にて算出した進行方向座標P3が前記デジタルマップデータの道路上に位置していると判断した場合は、図7に示すように現時点における自車位置地心座標P1と、車両Aの進行方向の前記デジタルマップデータとから目標点座標P4を算出する。具体的に、制御手段14は、GPS電波受信部11からの位置情報に基づいて前記デジタルマップデータ上の自車位置地心座標P1を算出し、この自車位置地心座標P1から車両Aの進行方向に沿って線分、クロソイド曲線、円弧等で幾何学的に算出した所定の道のりL3(以下、進行方向オフセット量L3と記す)のポイント座標を目標点座標P4(Xd,Yd,Zd)として設定するものである(ステップS6)。
【0033】
また、制御手段14は、図8に示すように現時点における自車位置地心座標P1と、車両Aの進行方向の前記デジタルマップデータとから表示範囲座標P5を算出する(ステップS7)。具体的に、制御手段14は、GPS電波受信部11からの位置情報に基づいて前記デジタルマップデータ上の自車位置地心座標P1を算出し、この自車位置地心座標P1から車両Aの進行方向に沿って線分、クロソイド曲線、円弧等で幾何学的に算出した所定の道のりL4(以下、表示範囲オフセット量L4と記す)のポイント座標を表示範囲座標P5(Xe,Ye,Ze)として設定するものである。制御手段14は、前記デジタルマップデータのうち表示範囲座標P5より前方(進行方向側)に位置するデータ領域を後述する三次元描画処理における描画範囲から除外する。
【0034】
また、ステップS7において、制御手段14は、速度センサ10からの前記速度信号を入力し、所定の演算処理によって車両Aの走行速度を算出し、この走行速度に基づいて表示範囲オフセット量L4を補正する。すなわち、前記走行速度が速い場合は、表示範囲オフセット量L4を長く設定し、また前記走行速度が遅い場合は、表示範囲オフセット量L4を短く設定する。
【0035】
また、制御手段14は、ナビゲーション装置Bからの前記予定経路データを入力して、前記デジタルマップデータのうち前記予定経路から外れるデータ領域の少なくとも一部を後述する三次元描画処理における描画範囲から除外する(ステップS8)。
【0036】
制御手段14は、ステップS2にて算出された視点基準座標P2と目標点座標P4とから自車位置地心座標P1から前方に位置する前記デジタルマップデータの三次元描画処理を実行し、表示ユニット1の表示器2に道路形状画像20を表示させる(ステップS9)。図9は、前記三次元描画処理によりフロントガラスWに投影される道路形状画像20の一例を示している。この道路形状画像20は、視点基準座標P2から目標点画像P4から見た際の道路の形状を示しており、また、ステップS7の処理によって、車両Aの現在位置である自車位置地心座標P1から前方(進行方向)に対して所定の距離範囲である進行方向オフセット量L4までの道路の形状に限定して表示されるものである。また、道路形状画像20は、車両Aの前記予定経路の道路形状を示す予定経路形状20aと前記予定経路から外れた道路形状を示す分岐路形状20bとを有している。分岐路形状20bは、ステップS8の処理によって、交差点等の存在を運転者が認識可能とするために予定経路形状20aに近接する一部が表示され、他の個所が非表示となっている。なお、21は、カーブの曲率を示す曲率指標であり、22は、カーブ方向を示す方向指示指標である。また、23は、道路形状画像20の表示が限定された端部を示す表示範囲指標である。また、24は、車両Aの予定経路の方向を示す予定経路指示指標である。
【0037】
かかるヘッドアップディスプレイ装置は、三次元データからなる前記デジタルマップデータを記憶する記憶媒体12と、車両Aの現在位置を検出するGPS電波受信部11と、車両A前方の道路の形状を三次元的に示す道路形状画像20を表示する表示ユニット1と、車両Aの現在位置である自車位置地心座標P1に基づいて前記デジタルマップデータのデータ領域を読み出し、道路形状画像20を自車位置地心座標P1から車両Aの進行方向に対する所定の距離である表示範囲オフセット量L4の範囲内の道路形状に限定して表示ユニット1に表示させる制御手段14と、を備えてなるものである。以上の構成によって、車両A前方の道路が交差点やカーブが連続する複雑な形状であっても、道路形状画像20において、車両Aの走行に対して必要性の低い車両Aから遠く離れた道路の形状が表示されず、車両Aの走行に対して必要性の高い車両A近傍の道路の状況を運転者Dが瞬時に認識することができる。また、制御手段14によって、表示ユニット1に道路形状画像20の表示が限定された端部を示す表示範囲指標23を表示させることによって、運転者Dが道路形状画像20の車両Aの進行によって変化が乗じる個所を瞬時に認識することができ、道路形状画像20を表示する表示装置としての商品性を向上させることができる。
【0038】
また、制御手段14によって、車両Aの前記走行速度に応じて表示範囲オフセット量L4を定めることによって、車両Aの走行に対して比較的遠方の道路形状の把握が必要となる高速走行時においては、道路形状画像20における表示範囲を長くし、車両Aの走行に対して遠方の道路形状を把握する必要性が低い低速走行時においては、道路形状画像20における表示範囲を短くすることで、車両Aの前記走行速度に適した情報を表示することが可能となり、道路形状画像20を表示する表示装置としての商品性を向上させることができる。
【0039】
また、表示範囲オフセット量L4を設定するために操作手段13を備えることにより、運転者Dの好みに応じて道路形状画像20における表示範囲を設定することができ、道路形状画像20を表示する表示装置としての商品性を向上させることができる。
【0040】
また、制御手段14によって、車両の予定経路情報としてナビゲーション装置Bからの前記予定経路データを入力し、前記予定経路データに応じて、道路形状画像20を車両Aの前記予定経路から外れた道路の形状を示す分岐路形状20bの少なくとも一部を非表示として表示ユニット1に表示させることによって、車両Aの前方の道路に交差点等の分岐が存在する場合であっても、運転者Dは、車両Aが走行すべき道路の形状を瞬時に認識することができる。なお、分岐路形状20bの少なくとも一部を通常の表示よりも目立たないトーンダウン表示とすることによっても同様の効果を得ることができる。このトーンダウン表示としては、前記液晶表示素子を備える表示器2においては、例えば前記液晶表示素子の階調を通常の表示時よりも低い階調として表示する方法や、光を透過させる前記液晶表示素子の個数を間引いて通常の表示時よりも減少させて表示する方法がある。また、前記予定経路情報は、ナビゲーション装置Bからの前記予定経路データに限定されるものではなく、制御手段14は、前記予定経路情報として例えば左右のウインカースイッチのオンを検出する検出信号を入力し、前記検出信号の有無によって車両Aの予定経路が直進,右折あるいは左折のいずれであるかを判断し、前記デジタルマップデータのうち前記予定経路の方向から外れるデータ領域の少なくとも一部を前記三次元描画処理における描画範囲から除外し、道路形状画像20を車両Aの前記予定経路から外れた道路の形状を示す分岐点指標20bの少なくとも一部を非表示として表示ユニット1に表示させるものであってもよい。例えば、前記検出信号の入力によって、車両Aの前記予定経路が左折であると判断される場合は、前記デジタルマップデータのうち直進方向及び右折方向のデータ領域の少なくとも一部が前記三次元描画処理における描画範囲から除外される。
【0041】
なお、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置は、請求項5に記載のように、操作手段13の所定操作やメモリーカード等の記憶手段と接続することによって、年齢,性別,運転年数等の運転者の個人情報を制御手段14に入力可能とし、前記個人情報に基づいて表示範囲オフセット量L4を設定するものであってもよい。なお、入力された前記個人情報は記憶部17に記憶される。かかるヘッドアップディスプレイ装置は、例えば若年者が運転する場合は、道路形状画像20における表示範囲を長く設定し、女性や年配者が運転する場合は、道路形状画像20における表示範囲を短く設定する等の運転者Dの運転の熟練度や情報の処理速度等に応じて道路形状画像20における表示範囲を設定することができ、道路形状画像20を表示する表示装置としての商品性を向上させることができる。
【0042】
また、本発明の実施の形態においては、表示ユニット1からの表示光Lを、フロントガラスWに投影させるヘッドアップディスプレイ装置を例にあげたが、本発明の表示装置は、運転者が表示器を直視するような表示手段を備えるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明の実施形態であるヘッドアップディスプレイ装置の要部断面図である。
【図2】同上実施形態のヘッドアップディスプレイ装置を示す概略図である。
【図3】同上実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を示す図である。
【図4】同上実施形態の制御手段における処理手順を示す図である。
【図5】同上実施形態の制御手段における視点基準座標の求め方を説明する図である。
【図6】同上実施形態の制御手段における進行方向座標の求め方を説明する図である。
【図7】同上実施形態の制御手段における目標点座標の求め方を説明する図である。
【図8】同上実施形態の制御手段における表示範囲座標の求め方を説明する図である。
【図9】同上実施形態の制御手段の三次元描画処理により得られた道路形状画像を示す図である。
【符号の説明】
【0044】
1 表示ユニット(表示手段)
2 表示器
3 回路基板
4 反射鏡
5 保持部材
6 ハウジング
7 透光性カバー
10 速度センサ
11 GPS電波受信部(位置検出手段)
12 記憶媒体(地図情報記憶手段)
13 操作手段
14 制御手段
20 道路形状画像
20a 予定経路形状
20b 分岐路形状
21 曲率指標
22 方向指示指標
23 表示範囲指標
24 予定経路指示指標
A 車両
L 表示光
V 虚像
W フロントガラス(投影部材)
P0 地球中心座標
P1 自車両位置地心座標
P1’自車両位置地心座標
P2 視点基準座標
P3 進行方向座標
P4 目標点座標
P5 表示範囲座標

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両前方の道路の形状を三次元的に示す道路形状画像を表示する表示手段と、前記道路形状画像を前記車両の現在位置から前記車両の進行方向に対して所定の距離範囲内に限定して前記表示手段に表示させる制御手段と、を備えてなることを特徴とする表示装置。
【請求項2】
三次元データからなる地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、前記車両の現在位置を検出する位置検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記位置検出手段により検出された前記車両の現在位置に基づいて前記地図情報を読み出して前記表示手段に前記道路形状画像を表示させてなることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
【請求項3】
前記制御手段は、前記車両の走行速度に応じて前記距離範囲を定めてなることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
【請求項4】
前記距離範囲を選択可能な操作手段を備えてなることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
【請求項5】
前記制御手段は、利用者の個人情報を入力可能に設けられ、前記個人情報に応じて前記距離範囲を選択してなることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
【請求項6】
前記制御手段は、前記車両の予定経路情報を入力し、前記予定経路情報に応じて、前記道路形状画像のうち前記車両の予定経路から外れた道路形状の少なくとも一部を非表示あるいは目立たない表示としてなることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
【請求項7】
前記制御手段は、前記表示手段に前記道路形状画像の表示が限定された端部を示す表示範囲指標を表示させてなることを特徴とする請求項1に記載の表示装置
【請求項8】
前記表示手段は、表示光を発する表示器を有し、投影部材に前記表示光を投影させてなることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2006−39237(P2006−39237A)
【公開日】平成18年2月9日(2006.2.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−219481(P2004−219481)
【出願日】平成16年7月28日(2004.7.28)
【出願人】(000231512)日本精機株式会社 (1,561)
【Fターム(参考)】