車両用表示装置
【課題】 車両状態や走路形状に応じた表示を行うことによって、走路に対する安全な運転操作を支援できる車両用表示装置を提供する。
【解決手段】 記憶媒体１４に格納された三次元情報からなるデジタルマップデータに基づいて走路形状Ｒを表示する表示器２と、車両Ａの現在位置を検出する位置検出手段１３と、位置検出手段１３により検出された車両Ａの現在位置に基づいて前記デジタルマップデータを読み出して車両Ａの前方側の走路形状Ｒを表示器２に表示させる制御手段１６と、を備える車両用表示装置であって、制御手段１６は、車両Ａの状態に基づいて、車両Ａの予測軌道を算出し、予測軌道Ｃを走路形状Ｒとともに表示器２に表示させる。
【解決手段】 記憶媒体１４に格納された三次元情報からなるデジタルマップデータに基づいて走路形状Ｒを表示する表示器２と、車両Ａの現在位置を検出する位置検出手段１３と、位置検出手段１３により検出された車両Ａの現在位置に基づいて前記デジタルマップデータを読み出して車両Ａの前方側の走路形状Ｒを表示器２に表示させる制御手段１６と、を備える車両用表示装置であって、制御手段１６は、車両Ａの状態に基づいて、車両Ａの予測軌道を算出し、予測軌道Ｃを走路形状Ｒとともに表示器２に表示させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示手段に走路形状を表示する車両用表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特に見通しの悪い山岳路や悪天候時の走路などを自動車で運転する際に、突然急カーブに差しかかったり、突然走路幅（道幅）が狭くなることがある。このような場合、急なブレーキを掛けてスリップするなど危険な場合があるため、事前に十分な減速を行ってから通過する必要がある。
【０００３】
したがって、運転者は、走路の形状が十分に把握している地域では、予め減速して安全に通過することができるが、初めての地域や不案内な地域では、この予測ができないため、必要以上の低速走行が強いられるだけでなく、安心して運転ができない。
【０００４】
そこで、車両運転者の視点から見た前方の走路形状を、車両に搭載されたモニタに表示させる車両用表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる車両用表示装置によれば、運転者は、天候条件、走路のカーブ、周辺車両および建物などの影響で、実際の前記走路形状を目視し難い場合であっても、表示される前記走路形状から実際の走路の形状を把握することができる。
【特許文献１】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】
【０００５】
しかしながら、かかる車両用表示装置においては、運転者は、前記走路形状の表示を認識し、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ため、車両の走行に応じて更新される前記走路形状の表示を認識しながら表示される形状が直線であるかカーブであるか、あるいはブレーキを操作する必要のある急カーブであるか否か等を運転中に判断しなければならず、運転者を支援する機能としては改善の余地があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、上記課題に着目してなされたものであり、車両状態や走路形状に応じた表示を行うことによって、走路に対する安全な運転操作を支援できる車両用表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両用表示装置は、請求項１に記載したように、地図情報記憶手段に格納された三次元情報からなる地図情報に基づいて走路形状を表示する表示手段と、車両の現在位置を検出する位置検出手段と、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車両の前方側の走路形状を前記表示手段に表示させる制御手段と、を備える車両用表示装置であって、前記制御手段は、前記車両の車両状態に基づいて、前記車両の予測軌道を算出し、前記予測軌道を前記走路形状とともに前記表示手段に表示させることを特徴とする車両用表示装置。
【０００８】
また、請求項２に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記制御手段は、前記車両の前方側の走路形状において、走路の曲率と走路幅と勾配とからなる走路状態と、前記車両の車速を考慮した前記車両状態と、に基づいて、前記車両の予測軌道を算出してなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記制御手段は、前記車両状態検出手段の検出に基づいて車輪のブレーキ制御を自動で行う車両姿勢制御手段を備えた車両に搭載され、前記車両姿勢制御手段が作動しない場合の第１の予測軌道と、前記車両姿勢制御手段が作動した場合の第２の予測軌道と、を前記表示手段に表示させることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項４に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記表示手段は、前記車両のフロントガラスもしくはフロントガラスと運転者との間に設けられるコンバイナに、表示像を投影して表示するヘッドアップディスプレイからなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両用表示装置は、表示手段に走路形状を表示する車両用表示装置に関して、車両状態や走路形状に応じた表示を行うことによって、各走路に対する安全な運転操作を支援できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の車両用表示装置を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用したものを例に挙げて、添付の図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１および図２において、１は表示ユニットであり、車両Ａのダッシュボード内に設けられる。表示ユニット１が投射する表示像Ｌは、コンバイナ処理されたフロントガラスＷにより運転者の視点Ｂの方向に反射され、虚像Ｖとして表示される。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。
【００１４】
２は表示器（表示手段）であり、この表示器２はＴＦＴ型の液晶表示素子およびバックライト手段からなるものである。３は回路基板であり、この回路基板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が発した表示像Ｌをフロントガラス側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からの表示像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表示パネルを備える構成であっても良い。
【００１５】
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には表示像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。
【００１６】
図３は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置の電気的な構成を示すブロック図である。車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車両Ａに搭載され、車速センサ１０，ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）装置１１，ジャイロセンサ１２からなる位置検出手段１３と、記憶媒体（地図情報記憶手段）１４と、操作手段１５と、制御手段１６と、表示駆動回路１７とによって、主に構成される。
【００１７】
車速センサ１０は、例えば、車両Ａのトランスミッションに取り付けられ、スピードメータ用のピニオン１回転あたり所定数のパルス信号を発生し、制御手段１６に出力する。制御手段１６は、車速センサ１０から出力される単位時間あたりの前記パルス数またはパルス周期を検出することにより車両Ａの車速（車両の走行速度）を算出するとともに、前記パルス数をカウントすることにより車両Ａの走行距離を算出する。
【００１８】
ＧＰＳ装置１１は、人工衛星から放射されるＧＰＳ信号を受信する受信機であり、受信したＧＰＳ信号に基づいて車両Ａの現在位置と進行方位を検出する。ＧＰＳ用受信アンテナや増幅回路を備え、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なる信号を制御手段１６に出力する。
【００１９】
ジャイロセンサ１２は車両Ａの旋回角速度を検出し、制御手段１６に出力する。制御手段１６は、ジャイロセンサ１２により検出された旋回角速度に基づいて車両Ａの旋回角度を算出し、さらに旋回角度を積分して車両Ａの進行方位を算出する。なお、ＧＰＳ装置１１で検出された正確な車両Ａの進行方位により適時、ジャイロセンサ１２の出力に基づき算出された車両Ａの進行方位を補正することもできる。
【００２０】
記憶媒体１４は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭあるいはハードディスク等によって構成され、地図データおよび走路形状を示すための三次元の座標情報（三次元情報）からなるデジタルマップデータ（地図情報）が格納されており、前記デジタルマップデータは、制御手段１６による後述する描画処理を行う際に使用される。なお、前記デジタルマップデータは、走路の形状を示す走路形状データ，高さを示す高さデータ，前記走路の左右（幅方向）の傾きを示す傾きデータ，前記走路の前後（長手方向）の傾き（勾配）を示す勾配データ、前記走路の曲率を示す曲率データ等を前記走路の所定位置（所定の経度緯度）毎に有している。制御手段１６は、車速センサ１０の出力パルス信号をカウントして車両Ａの走行距離を検出するとともに、ジャイロセンサ１２の旋回角速度に基づいて車両Ａの進行方位を検出し、走行距離と進行方位とに基づいて走行軌跡を演算する。そして、制御手段１６は、走行軌跡と記憶媒体１４から読み出した道路地図データとを照合してマップマッチングを行ない車両Ａの推定位置を演算する。
【００２１】
操作手段１５は、選択キーや決定キー等の複数のスイッチを有するものであり、後述する走路形状画像（前記走路の各三次元の座標情報を描画処理したもの）の表示形態または表示設定を切り換えるものである。また、運転者は、前記表示設定として、前記走路形状画像の表示または非表示の選択、あるいは、前記走路形状画像を表示する際の各設定値等を、操作手段１５を操作することによって、表示器２の表示内容を任意に設定することができる。
【００２２】
制御手段１６は、マイクロコンピュータを適用でき、処理動作のプログラムが記憶されたＲＯＭと、演算値を一時的に記憶するＲＡＭと、予め設定される各種設定値を記憶するＥＥＰＲＯＭと、前記プログラムを実行するためのＣＰＵと、入出力インターフェイス回路と、によって主に構成される。前記入出力インターフェイス回路は、車速センサ１０、ＧＰＳ装置１１、ジャイロセンサ１２、記憶媒体１４、操作手段１５や、後述する表示駆動回路１７の駆動回路に対してそれぞれ電気的な接続関係をなすための回路である。制御手段１６は、各機構（１０〜１５）からの入力および前記プログラムに基づいて、前記駆動回路に制御信号を出力し、表示駆動回路１７を介して、表示器２に所望の表示を促すものである。
【００２３】
表示駆動回路１７は、表示器２に表示用の信号を与えるための回路であり、ＩＣまたはＬＳＩにて構成される。表示駆動回路１７は、制御手段１６からの信号に基づいて所定の表示を行うように表示器２を駆動制御するものである。
【００２４】
表示器２は、ＴＦＴ型の液晶表示素子およびバックライト手段からなり、表示像Ｌを発するように表示駆動回路１７に駆動制御される。表示器２は、表示駆動回路１７によって、走路形状画像など所望の表示形態を表示像ＬとしてフロントガラスＷに投影するものである。
【００２５】
以上の構成によって、制御手段１６は、車速センサ１０、ＧＰＳ装置１１、ジャイロセンサ１２から構成される位置検出手段１３の信号に基づいて、車両位置座標（現在位置）および車両の向きを算出し、この車両位置座標Ａの前方側（進行方向側）に対応する走路形状を、記憶媒体１４に格納されたデジタルマップデータに基づいて、表示器２に表示させることができる。
【００２６】
次に、制御手段１６による表示像Ｌの描画に関して、図４，５を用いて説明する。
【００２７】
図４は、制御手段１６による処理を示すものである。図５は、車両Ａの前方側（進行方向側）の走路形状を表示像Ｌとして、表示ユニット１にてフロントガラス面に投影して表示する表示画面の例を示すものである。
【００２８】
制御手段１６は、位置検出手段１７からの信号に基づいて、車両位置座標および車両Ａの進行方向を算出する（ステップＳ１）。この場合、制御手段１６は、ＧＰＳ装置１１，車速センサ１０，ジャイロセンサ１２によって、車両位置座標を算出する。例えば、制御手段１６は、ＧＰＳ装置１１を用いて、時間によって変化する車両Ａの軌跡を求めることによって、車両Ａの車両位置座標や進行方向を算出することができる。また、制御手段１６は、車速センサ１０やジャイロセンサ１２からの信号に基づいて、車両Ａの移動幅や車体向きから車両位置座標および進行方向を算出することができる。
【００２９】
次に、制御手段１６は、車両位置座標に応じて視点座標を設定し、車両Ａの進行方向に基づいて表示方向を設定する（ステップＳ２）。この場合、視点座標は、車両位置座標よりも１５メートル高い位置に設定され、表示方向は、車両Ａの進行方向と同じ方向に設定される。
【００３０】
また、制御手段１６は、記憶媒体１４に格納されたデジタルマップデータにおいて、前記視点座標および表示方向に基づいて選択される三次元の座標情報を演算することによって走路形状を描画処理する（ステップＳ３）。この場合、視点座標から表示方向側に３００メートル以内の三次元の座標情報について演算し、表示像Ｌが表示されるように描画処理する。
【００３１】
次に、制御手段１６は、ステップＳ３にて算出された、車両Ａの前方側の走路の形状（カーブの曲率，前後左右の勾配，走路の幅員）において、車両状態を考慮して車両Ａが旋回できる限界と思われる予測軌道を算出する（ステップＳ４）。この場合、制御手段１６は、車両状態として、現在走行している車速を車速センサ１０の信号がら演算し、この車速にてステップＳ３で算出される走路を車両Ａが走行した場合をシミュレーションして前記予測軌道を算出し、この予測軌道をステップＳ３の走路形状に重ねて描画処理する。
【００３２】
また、制御手段１６は、前記描画処理された走路形状および予測軌道を画像として表示器２に表示させるように促す信号を表示駆動回路１７に出力する（ステップＳ５）。
【００３３】
上述の処理を繰り返すことによって、車両Ａが走行する度に更新される視点座標，三次元の座標情報，車速に基づいてた走路形状Ｒおよび予測軌道Ｃを表示像ＬとしてフロントガラスＷに投影することができる。例えば、図５に示すような走路形状Ｒや予測軌道ＣをフロントガラスＷに投影して表示することができる。
【００３４】
かかる車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、記憶媒体１４に格納された三次元情報からなるデジタルマップデータに基づいて走路形状Ｒを表示する表示器２と、車両Ａの現在位置を検出する位置検出手段１３と、位置検出手段１３により検出された車両Ａの現在位置に基づいて前記デジタルマップデータを読み出して車両Ａの前方側の走路形状Ｒを表示器２に表示させる制御手段１６と、を備える車両用表示装置であって、制御手段１６は、車両Ａの状態に基づいて、車両Ａの予測軌道を算出し、予測軌道Ｃを走路形状Ｒとともに表示器２に表示させる。
【００３５】
したがって、運転者は、表示器２による表示を確認することによって、車両Ａの進行方向における車両の挙動が判別できるため、事前に車両のブレーキなどの運転操作を行うことができる。また、上述の車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車速からなる車両状態（走行状態）に応じた的確な情報を表示することができるため、走路形状に対する安全な運転操作を支援できる。
【００３６】
また、制御手段１６は、車両Ａの前方側の走路形状において、走路の曲率と走路幅と勾配とからなる走路状態と、車両Ａの車速を考慮した車両状態と、に基づいて、車両Ａの予測軌道を算出してなることによって、車両Ａの状態や走路形状に応じた表示を行うことによって、走路形状に対する安全な運転操作を支援できる車両用表示装置となる。
【００３７】
また、表示器２は、車両ＡのフロントガラスＷに、表示像Ｌを投影して表示するヘッドアップディスプレイ装置からなることによって、運転者にとって、運転動作中に小さな視線移動にて表示を確認することができるだけでなく、走路形状の表示を見たときの感覚が実際の運転感覚と合致するので、運転者への支援効果が増大する。
【００３８】
なお、ステップＳ４にて、車速に基づいて予測軌道を算出したが、タイヤと路面とのグリップ力，車両重量，旋回性能などの車両状態を考慮して予測軌道を算出することもできる。
【００３９】
また、車両が走行中に横滑り状態になる可能性があることを自動的に検知演算して、全部または一部の車輪のブレーキ圧力を自動的に制御することにより、その車両の横滑りが生じる可能性の小さな状態に回復させる車両挙動安定化制御装置を備えた車両がある。この車両挙動安定化装置は、例えば、通常走行時において、操舵の大きさと速さ、車速、車両の横移動の速さ、および車両の向きの変化の速さ（ヨーレイトあるいはロール）、を検出して演算することによって、車両の横滑り開始点または内輪のホイールリフト開始点を予測し、横滑りあるいはホイールリフトが始まる前に、前記予測に応じた何れかの車輪のブレーキ圧力を制御することができる。
【００４０】
本発明は、このような車両挙動安定化制御装置を備えた車両に搭載することもできる。例えば、図６に示すように、前述したステップＳ４と同様に車両挙動安定化制御を考慮せずに算出される予測軌道を第１の予測軌道Ｃとして、その他に前記車両挙動安定制御装置の作動によって、車両が旋回できる限界と思われる第２の予測軌道Ｄを算出し、第１，２の予測軌道Ｃ，Ｄを描画処理することができる。
【００４１】
したがって、車両挙動安定化制御装置がどのように車両を制御するのかを判別することができ安心して運転操作ができるといった効果が得られる。また、第１の予測軌道Ｃと第２の予測軌道Ｄとの間における路面の範囲Ｅを走路形状Ｒと異なる表示色にて表示することによって、車両挙動安定化制御による制御部分を強調した表示となる。
【００４２】
また、図５，６に示すように、予測軌道（第１の予測軌道）が走路形状の対向車線側や路肩にはみ出してしまう場合には、車両の減速を促す表示Ｆを行うことによって、より的確な安全運転を支援できる。
【００４３】
また、上述した実施の形態では、曲線や矢印によって予測軌道を表示するものを示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも、車両の挙動方向を確認できるものであれば、その他のマークや文字などによって予測軌道を表現するものであってもよい。
【００４４】
また、上述した実施の形態においては、表示器２からの表示像Ｌは、フロントガラスＷに投影されるものであったが、本発明における投影部材は本実施の形態に限定されるものではなく、例えば、車両のフロントガラス面あるいは車両のダッシュボード上に設けられるコンバイナに表示器からの表示像を投影させるものであってもよい。また、上述したヘッドアップディスプレイ方式ではなく、例えば、有機ＥＬパネル，あるいは液晶パネルからなる表示手段を採用し、運転者が直接表示手段の表示を視認するものであってもよい。
【００４５】
また、上述した実施の形態のようなＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭからなる記憶媒体１３ではなく、例えば、記憶媒体として車両外に設けられるサーバーを適用し、無線通信によって前記サーバーに格納されるデジタルマップデータを適宜ダウンロードすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態である車両用ヘッドアップディスプレイ装置の表示手段の断面図。
【図２】同上実施の形態である車両用ヘッドアップディスプレイ装置の概略図。
【図３】同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置のブロック図。
【図４】同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置の処理手順を示す図。
【図５】同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置の表示画像を示す図。
【図６】同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置の表示画像を示す図。
【符号の説明】
【００４７】
２ 表示器（表示手段）
１３ 位置検出手段
１４ 記憶媒体（地図情報記憶手段）
１６ 制御手段
Ａ 車両
Ｃ 予測軌道
Ｒ 走路形状
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示手段に走路形状を表示する車両用表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特に見通しの悪い山岳路や悪天候時の走路などを自動車で運転する際に、突然急カーブに差しかかったり、突然走路幅（道幅）が狭くなることがある。このような場合、急なブレーキを掛けてスリップするなど危険な場合があるため、事前に十分な減速を行ってから通過する必要がある。
【０００３】
したがって、運転者は、走路の形状が十分に把握している地域では、予め減速して安全に通過することができるが、初めての地域や不案内な地域では、この予測ができないため、必要以上の低速走行が強いられるだけでなく、安心して運転ができない。
【０００４】
そこで、車両運転者の視点から見た前方の走路形状を、車両に搭載されたモニタに表示させる車両用表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる車両用表示装置によれば、運転者は、天候条件、走路のカーブ、周辺車両および建物などの影響で、実際の前記走路形状を目視し難い場合であっても、表示される前記走路形状から実際の走路の形状を把握することができる。
【特許文献１】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】
【０００５】
しかしながら、かかる車両用表示装置においては、運転者は、前記走路形状の表示を認識し、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ため、車両の走行に応じて更新される前記走路形状の表示を認識しながら表示される形状が直線であるかカーブであるか、あるいはブレーキを操作する必要のある急カーブであるか否か等を運転中に判断しなければならず、運転者を支援する機能としては改善の余地があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、上記課題に着目してなされたものであり、車両状態や走路形状に応じた表示を行うことによって、走路に対する安全な運転操作を支援できる車両用表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両用表示装置は、請求項１に記載したように、地図情報記憶手段に格納された三次元情報からなる地図情報に基づいて走路形状を表示する表示手段と、車両の現在位置を検出する位置検出手段と、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車両の前方側の走路形状を前記表示手段に表示させる制御手段と、を備える車両用表示装置であって、前記制御手段は、前記車両の車両状態に基づいて、前記車両の予測軌道を算出し、前記予測軌道を前記走路形状とともに前記表示手段に表示させることを特徴とする車両用表示装置。
【０００８】
また、請求項２に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記制御手段は、前記車両の前方側の走路形状において、走路の曲率と走路幅と勾配とからなる走路状態と、前記車両の車速を考慮した前記車両状態と、に基づいて、前記車両の予測軌道を算出してなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記制御手段は、前記車両状態検出手段の検出に基づいて車輪のブレーキ制御を自動で行う車両姿勢制御手段を備えた車両に搭載され、前記車両姿勢制御手段が作動しない場合の第１の予測軌道と、前記車両姿勢制御手段が作動した場合の第２の予測軌道と、を前記表示手段に表示させることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項４に記載したように、請求項１に記載の車両用表示装置において、前記表示手段は、前記車両のフロントガラスもしくはフロントガラスと運転者との間に設けられるコンバイナに、表示像を投影して表示するヘッドアップディスプレイからなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両用表示装置は、表示手段に走路形状を表示する車両用表示装置に関して、車両状態や走路形状に応じた表示を行うことによって、各走路に対する安全な運転操作を支援できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の車両用表示装置を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用したものを例に挙げて、添付の図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１および図２において、１は表示ユニットであり、車両Ａのダッシュボード内に設けられる。表示ユニット１が投射する表示像Ｌは、コンバイナ処理されたフロントガラスＷにより運転者の視点Ｂの方向に反射され、虚像Ｖとして表示される。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。
【００１４】
２は表示器（表示手段）であり、この表示器２はＴＦＴ型の液晶表示素子およびバックライト手段からなるものである。３は回路基板であり、この回路基板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が発した表示像Ｌをフロントガラス側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からの表示像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表示パネルを備える構成であっても良い。
【００１５】
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には表示像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。
【００１６】
図３は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置の電気的な構成を示すブロック図である。車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車両Ａに搭載され、車速センサ１０，ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）装置１１，ジャイロセンサ１２からなる位置検出手段１３と、記憶媒体（地図情報記憶手段）１４と、操作手段１５と、制御手段１６と、表示駆動回路１７とによって、主に構成される。
【００１７】
車速センサ１０は、例えば、車両Ａのトランスミッションに取り付けられ、スピードメータ用のピニオン１回転あたり所定数のパルス信号を発生し、制御手段１６に出力する。制御手段１６は、車速センサ１０から出力される単位時間あたりの前記パルス数またはパルス周期を検出することにより車両Ａの車速（車両の走行速度）を算出するとともに、前記パルス数をカウントすることにより車両Ａの走行距離を算出する。
【００１８】
ＧＰＳ装置１１は、人工衛星から放射されるＧＰＳ信号を受信する受信機であり、受信したＧＰＳ信号に基づいて車両Ａの現在位置と進行方位を検出する。ＧＰＳ用受信アンテナや増幅回路を備え、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なる信号を制御手段１６に出力する。
【００１９】
ジャイロセンサ１２は車両Ａの旋回角速度を検出し、制御手段１６に出力する。制御手段１６は、ジャイロセンサ１２により検出された旋回角速度に基づいて車両Ａの旋回角度を算出し、さらに旋回角度を積分して車両Ａの進行方位を算出する。なお、ＧＰＳ装置１１で検出された正確な車両Ａの進行方位により適時、ジャイロセンサ１２の出力に基づき算出された車両Ａの進行方位を補正することもできる。
【００２０】
記憶媒体１４は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭあるいはハードディスク等によって構成され、地図データおよび走路形状を示すための三次元の座標情報（三次元情報）からなるデジタルマップデータ（地図情報）が格納されており、前記デジタルマップデータは、制御手段１６による後述する描画処理を行う際に使用される。なお、前記デジタルマップデータは、走路の形状を示す走路形状データ，高さを示す高さデータ，前記走路の左右（幅方向）の傾きを示す傾きデータ，前記走路の前後（長手方向）の傾き（勾配）を示す勾配データ、前記走路の曲率を示す曲率データ等を前記走路の所定位置（所定の経度緯度）毎に有している。制御手段１６は、車速センサ１０の出力パルス信号をカウントして車両Ａの走行距離を検出するとともに、ジャイロセンサ１２の旋回角速度に基づいて車両Ａの進行方位を検出し、走行距離と進行方位とに基づいて走行軌跡を演算する。そして、制御手段１６は、走行軌跡と記憶媒体１４から読み出した道路地図データとを照合してマップマッチングを行ない車両Ａの推定位置を演算する。
【００２１】
操作手段１５は、選択キーや決定キー等の複数のスイッチを有するものであり、後述する走路形状画像（前記走路の各三次元の座標情報を描画処理したもの）の表示形態または表示設定を切り換えるものである。また、運転者は、前記表示設定として、前記走路形状画像の表示または非表示の選択、あるいは、前記走路形状画像を表示する際の各設定値等を、操作手段１５を操作することによって、表示器２の表示内容を任意に設定することができる。
【００２２】
制御手段１６は、マイクロコンピュータを適用でき、処理動作のプログラムが記憶されたＲＯＭと、演算値を一時的に記憶するＲＡＭと、予め設定される各種設定値を記憶するＥＥＰＲＯＭと、前記プログラムを実行するためのＣＰＵと、入出力インターフェイス回路と、によって主に構成される。前記入出力インターフェイス回路は、車速センサ１０、ＧＰＳ装置１１、ジャイロセンサ１２、記憶媒体１４、操作手段１５や、後述する表示駆動回路１７の駆動回路に対してそれぞれ電気的な接続関係をなすための回路である。制御手段１６は、各機構（１０〜１５）からの入力および前記プログラムに基づいて、前記駆動回路に制御信号を出力し、表示駆動回路１７を介して、表示器２に所望の表示を促すものである。
【００２３】
表示駆動回路１７は、表示器２に表示用の信号を与えるための回路であり、ＩＣまたはＬＳＩにて構成される。表示駆動回路１７は、制御手段１６からの信号に基づいて所定の表示を行うように表示器２を駆動制御するものである。
【００２４】
表示器２は、ＴＦＴ型の液晶表示素子およびバックライト手段からなり、表示像Ｌを発するように表示駆動回路１７に駆動制御される。表示器２は、表示駆動回路１７によって、走路形状画像など所望の表示形態を表示像ＬとしてフロントガラスＷに投影するものである。
【００２５】
以上の構成によって、制御手段１６は、車速センサ１０、ＧＰＳ装置１１、ジャイロセンサ１２から構成される位置検出手段１３の信号に基づいて、車両位置座標（現在位置）および車両の向きを算出し、この車両位置座標Ａの前方側（進行方向側）に対応する走路形状を、記憶媒体１４に格納されたデジタルマップデータに基づいて、表示器２に表示させることができる。
【００２６】
次に、制御手段１６による表示像Ｌの描画に関して、図４，５を用いて説明する。
【００２７】
図４は、制御手段１６による処理を示すものである。図５は、車両Ａの前方側（進行方向側）の走路形状を表示像Ｌとして、表示ユニット１にてフロントガラス面に投影して表示する表示画面の例を示すものである。
【００２８】
制御手段１６は、位置検出手段１７からの信号に基づいて、車両位置座標および車両Ａの進行方向を算出する（ステップＳ１）。この場合、制御手段１６は、ＧＰＳ装置１１，車速センサ１０，ジャイロセンサ１２によって、車両位置座標を算出する。例えば、制御手段１６は、ＧＰＳ装置１１を用いて、時間によって変化する車両Ａの軌跡を求めることによって、車両Ａの車両位置座標や進行方向を算出することができる。また、制御手段１６は、車速センサ１０やジャイロセンサ１２からの信号に基づいて、車両Ａの移動幅や車体向きから車両位置座標および進行方向を算出することができる。
【００２９】
次に、制御手段１６は、車両位置座標に応じて視点座標を設定し、車両Ａの進行方向に基づいて表示方向を設定する（ステップＳ２）。この場合、視点座標は、車両位置座標よりも１５メートル高い位置に設定され、表示方向は、車両Ａの進行方向と同じ方向に設定される。
【００３０】
また、制御手段１６は、記憶媒体１４に格納されたデジタルマップデータにおいて、前記視点座標および表示方向に基づいて選択される三次元の座標情報を演算することによって走路形状を描画処理する（ステップＳ３）。この場合、視点座標から表示方向側に３００メートル以内の三次元の座標情報について演算し、表示像Ｌが表示されるように描画処理する。
【００３１】
次に、制御手段１６は、ステップＳ３にて算出された、車両Ａの前方側の走路の形状（カーブの曲率，前後左右の勾配，走路の幅員）において、車両状態を考慮して車両Ａが旋回できる限界と思われる予測軌道を算出する（ステップＳ４）。この場合、制御手段１６は、車両状態として、現在走行している車速を車速センサ１０の信号がら演算し、この車速にてステップＳ３で算出される走路を車両Ａが走行した場合をシミュレーションして前記予測軌道を算出し、この予測軌道をステップＳ３の走路形状に重ねて描画処理する。
【００３２】
また、制御手段１６は、前記描画処理された走路形状および予測軌道を画像として表示器２に表示させるように促す信号を表示駆動回路１７に出力する（ステップＳ５）。
【００３３】
上述の処理を繰り返すことによって、車両Ａが走行する度に更新される視点座標，三次元の座標情報，車速に基づいてた走路形状Ｒおよび予測軌道Ｃを表示像ＬとしてフロントガラスＷに投影することができる。例えば、図５に示すような走路形状Ｒや予測軌道ＣをフロントガラスＷに投影して表示することができる。
【００３４】
かかる車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、記憶媒体１４に格納された三次元情報からなるデジタルマップデータに基づいて走路形状Ｒを表示する表示器２と、車両Ａの現在位置を検出する位置検出手段１３と、位置検出手段１３により検出された車両Ａの現在位置に基づいて前記デジタルマップデータを読み出して車両Ａの前方側の走路形状Ｒを表示器２に表示させる制御手段１６と、を備える車両用表示装置であって、制御手段１６は、車両Ａの状態に基づいて、車両Ａの予測軌道を算出し、予測軌道Ｃを走路形状Ｒとともに表示器２に表示させる。
【００３５】
したがって、運転者は、表示器２による表示を確認することによって、車両Ａの進行方向における車両の挙動が判別できるため、事前に車両のブレーキなどの運転操作を行うことができる。また、上述の車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車速からなる車両状態（走行状態）に応じた的確な情報を表示することができるため、走路形状に対する安全な運転操作を支援できる。
【００３６】
また、制御手段１６は、車両Ａの前方側の走路形状において、走路の曲率と走路幅と勾配とからなる走路状態と、車両Ａの車速を考慮した車両状態と、に基づいて、車両Ａの予測軌道を算出してなることによって、車両Ａの状態や走路形状に応じた表示を行うことによって、走路形状に対する安全な運転操作を支援できる車両用表示装置となる。
【００３７】
また、表示器２は、車両ＡのフロントガラスＷに、表示像Ｌを投影して表示するヘッドアップディスプレイ装置からなることによって、運転者にとって、運転動作中に小さな視線移動にて表示を確認することができるだけでなく、走路形状の表示を見たときの感覚が実際の運転感覚と合致するので、運転者への支援効果が増大する。
【００３８】
なお、ステップＳ４にて、車速に基づいて予測軌道を算出したが、タイヤと路面とのグリップ力，車両重量，旋回性能などの車両状態を考慮して予測軌道を算出することもできる。
【００３９】
また、車両が走行中に横滑り状態になる可能性があることを自動的に検知演算して、全部または一部の車輪のブレーキ圧力を自動的に制御することにより、その車両の横滑りが生じる可能性の小さな状態に回復させる車両挙動安定化制御装置を備えた車両がある。この車両挙動安定化装置は、例えば、通常走行時において、操舵の大きさと速さ、車速、車両の横移動の速さ、および車両の向きの変化の速さ（ヨーレイトあるいはロール）、を検出して演算することによって、車両の横滑り開始点または内輪のホイールリフト開始点を予測し、横滑りあるいはホイールリフトが始まる前に、前記予測に応じた何れかの車輪のブレーキ圧力を制御することができる。
【００４０】
本発明は、このような車両挙動安定化制御装置を備えた車両に搭載することもできる。例えば、図６に示すように、前述したステップＳ４と同様に車両挙動安定化制御を考慮せずに算出される予測軌道を第１の予測軌道Ｃとして、その他に前記車両挙動安定制御装置の作動によって、車両が旋回できる限界と思われる第２の予測軌道Ｄを算出し、第１，２の予測軌道Ｃ，Ｄを描画処理することができる。
【００４１】
したがって、車両挙動安定化制御装置がどのように車両を制御するのかを判別することができ安心して運転操作ができるといった効果が得られる。また、第１の予測軌道Ｃと第２の予測軌道Ｄとの間における路面の範囲Ｅを走路形状Ｒと異なる表示色にて表示することによって、車両挙動安定化制御による制御部分を強調した表示となる。
【００４２】
また、図５，６に示すように、予測軌道（第１の予測軌道）が走路形状の対向車線側や路肩にはみ出してしまう場合には、車両の減速を促す表示Ｆを行うことによって、より的確な安全運転を支援できる。
【００４３】
また、上述した実施の形態では、曲線や矢印によって予測軌道を表示するものを示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも、車両の挙動方向を確認できるものであれば、その他のマークや文字などによって予測軌道を表現するものであってもよい。
【００４４】
また、上述した実施の形態においては、表示器２からの表示像Ｌは、フロントガラスＷに投影されるものであったが、本発明における投影部材は本実施の形態に限定されるものではなく、例えば、車両のフロントガラス面あるいは車両のダッシュボード上に設けられるコンバイナに表示器からの表示像を投影させるものであってもよい。また、上述したヘッドアップディスプレイ方式ではなく、例えば、有機ＥＬパネル，あるいは液晶パネルからなる表示手段を採用し、運転者が直接表示手段の表示を視認するものであってもよい。
【００４５】
また、上述した実施の形態のようなＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭからなる記憶媒体１３ではなく、例えば、記憶媒体として車両外に設けられるサーバーを適用し、無線通信によって前記サーバーに格納されるデジタルマップデータを適宜ダウンロードすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態である車両用ヘッドアップディスプレイ装置の表示手段の断面図。
【図２】同上実施の形態である車両用ヘッドアップディスプレイ装置の概略図。
【図３】同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置のブロック図。
【図４】同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置の処理手順を示す図。
【図５】同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置の表示画像を示す図。
【図６】同上車両用ヘッドアップディスプレイ装置の表示画像を示す図。
【符号の説明】
【００４７】
２ 表示器（表示手段）
１３ 位置検出手段
１４ 記憶媒体（地図情報記憶手段）
１６ 制御手段
Ａ 車両
Ｃ 予測軌道
Ｒ 走路形状
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地図情報記憶手段に格納された三次元情報からなる地図情報に基づいて走路形状を表示する表示手段と、車両の現在位置を検出する位置検出手段と、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車両の前方側の走路形状を前記表示手段に表示させる制御手段と、を備える車両用表示装置であって、
前記制御手段は、前記車両の車両状態に基づいて、前記車両の予測軌道を算出し、前記予測軌道を前記走路形状とともに前記表示手段に表示させることを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記車両の前方側の走路形状において、走路の曲率と走路幅と勾配とからなる走路状態と、前記車両の車速を考慮した前記車両状態と、に基づいて、前記車両の予測軌道を算出してなることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記車両状態検出手段の検出に基づいて車輪のブレーキ制御を自動で行う車両姿勢制御手段を備えた車両に搭載され、前記車両姿勢制御手段が作動しない場合の第１の予測軌道と、前記車両姿勢制御手段が作動した場合の第２の予測軌道と、を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項４】
前記表示手段は、前記車両のフロントガラスもしくはフロントガラスと運転者との間に設けられるコンバイナに、表示像を投影して表示するヘッドアップディスプレイからなることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項１】
地図情報記憶手段に格納された三次元情報からなる地図情報に基づいて走路形状を表示する表示手段と、車両の現在位置を検出する位置検出手段と、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車両の前方側の走路形状を前記表示手段に表示させる制御手段と、を備える車両用表示装置であって、
前記制御手段は、前記車両の車両状態に基づいて、前記車両の予測軌道を算出し、前記予測軌道を前記走路形状とともに前記表示手段に表示させることを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記車両の前方側の走路形状において、走路の曲率と走路幅と勾配とからなる走路状態と、前記車両の車速を考慮した前記車両状態と、に基づいて、前記車両の予測軌道を算出してなることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記車両状態検出手段の検出に基づいて車輪のブレーキ制御を自動で行う車両姿勢制御手段を備えた車両に搭載され、前記車両姿勢制御手段が作動しない場合の第１の予測軌道と、前記車両姿勢制御手段が作動した場合の第２の予測軌道と、を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項４】
前記表示手段は、前記車両のフロントガラスもしくはフロントガラスと運転者との間に設けられるコンバイナに、表示像を投影して表示するヘッドアップディスプレイからなることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１２５８５７（Ｐ２００６−１２５８５７Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１０６８６（Ｐ２００４−３１０６８６）
【出願日】平成１６年１０月２６日（２００４．１０．２６）
【出願人】（０００２３１５１２）日本精機株式会社 (1,561)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２６日（２００４．１０．２６）
【出願人】（０００２３１５１２）日本精機株式会社 (1,561)
【Ｆターム（参考）】
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