車両用表示装置
【課題】 先行車両の状態や走路形状などに基づいた表示を行うことによって、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】 先行車両の情報を抽出する他車両情報抽出手段１６と、他車両情報抽出手段１７によって得られる情報と記憶媒体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算出される走路形状Ｒとを考慮して自車両が前記先行車両を追い越しするために適した走路位置Ｃを算出する制御手段１８と、走路形状Ｒと制御手段１８によって算出された走路位置Ｃとを表示する表示器２と、を備えてなる。
【解決手段】 先行車両の情報を抽出する他車両情報抽出手段１６と、他車両情報抽出手段１７によって得られる情報と記憶媒体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算出される走路形状Ｒとを考慮して自車両が前記先行車両を追い越しするために適した走路位置Ｃを算出する制御手段１８と、走路形状Ｒと制御手段１８によって算出された走路位置Ｃとを表示する表示器２と、を備えてなる。
【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】
自動車を運転する際、運転者は、走路の形状を十分に把握している地域では、急カーブや凍結し易い路面などを予め減速してから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を強いられるだけでなく、安心して運転ができない。
【０００３】
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】
【０００４】
しかしながら、このような車両用表示装置を備えた車両であっても、自車両と同じ走行車線上を必要以上に低速で走行する先行車両があった場合、この先行車両を追い越しできるか否かの判断を、見通しのよい走路にて、周囲の車両や走路状態などを考慮して、安全かどうか注意深く行う必要があり、面倒な作業であった。また、運転者は、追い越しできると判断するまでの間、この状態を維持したまま運転操作をしなければならないため、場合によっては長時間に及ぶ面倒な作業が強いられていた。
【０００５】
また、先行車両を追い越しする際においても、自車両の周辺を走行する車両の有無や走路形状、走路状態など様々なことを判断しながら、運転操作をしなければならないため、面倒な作業であった。そのため、上述した車両用表示装置にあっても、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、上述した課題に着目してなされたものであって、先行車両の状態や走路形状などに基づいた表示を行うことによって、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、先行車両の情報を抽出する先行車両情報抽出手段と、前記先行車両情報抽出手段によって得られる情報と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算出される走路形状とを考慮して自車両が前記先行車両を追い越しするために適した走路位置を算出する制御手段と、前記走路形状と前記制御手段によって算出された前記走路位置とを表示する表示手段と、を備えてなることを特徴とするものである。
【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、前記先行車両情報抽出手段は、車車間通信システムを用いて、前記先行車両の情報を抽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、前記自車両が走行する走路情報を無線通信を用いて受信する走路情報抽出手段を備え、前記制御手段は、前記走路情報抽出手段からの前記走路情報を考慮して、前記自車両が前記先行車両を追い越しするために適した走路位置を算出す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、前記自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、先行車両の状態や走路形状などに基づいた表示を行うことによって、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、自車両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Ｗ側に反射させる。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よい。
【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が設けられている。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、自車両Ａに搭載され、速度センサ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、他車両情報抽出手段（先行車両情報抽出手段）１６と、走路情報抽出手段１７と、制御手段１８と、表示駆動回路１９と、表示器２と、によって主に構成される。
【００１７】
速度センサ１０は、例えば、自車両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１８に出力する。制御手段１８は、速度センサ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自車両Ａ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自車両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信号に基づいて自車両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１８に出力する。
【００１９】
ジャイロセンサ１２は自車両Ａの旋回角速度を検出し、制御手段１８に出力する。制御手段１８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自車両Ａの旋回角度を算出し、さらに旋回角度を積分して自車両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自車両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自車両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１８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１８は、速度センサ１０の出力パルス信号をカウントして自車両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自車両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１８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自車両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】
他車両情報抽出手段１６は、この場合、車車間通信システム（無線通信システム）を用いることによって、先行車両や対向車両等の自車両Ａの周辺を走行する車両の走行速度情報などを受信して得ることができる。また、他車両情報抽出手段１６は、車車間通信を介して得られた情報を制御手段１８に出力する。なお、先行車両の走行速度を得る方法として、車車間通信を用いたものを示したが、自車両Ａの前方側に距離センサを設けて、自車両Ａと先行車両との車間距離の変化（相対速度）や、自車両Ａの走行速度に基づいて、先行車両の走行速度を求めることもできる。
【００２３】
走路情報抽出手段１７は、路上に設置されたビーコン等を用いた路車間通信システムによって、渋滞や交通規制などの走路状態に関する情報を、受信することができる。また、走路情報抽出手段１７は、路車間通信システムを介して得られた情報を制御手段１８に出力する。
【００２４】
制御手段１８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、速度センサ１０、ＧＰＳ装置１１、ジャイロセンサ１２、記憶媒体１４、操作手段１５、他車両情報抽出手段１６、走路情報抽出手段１７や、後述する表示駆動回路１９など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１８は、各機構（１０〜１７）からの入力および前記プログラムに基づいて、制御信号を出力し、表示駆動回路１９を介して表示器２に所望の表示を促すものである。
【００２５】
表示駆動回路１９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１９は、制御手段１８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。
【００２６】
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１９に駆動制御される。表示器２は、表示駆動回路１９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。
【００２７】
以上の構成によって、制御手段１８は、速度センサ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）および自車両Ａの向きを算出し、この車両位置座標の前方側（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、描画処理し表示器２に表示させることができる。
【００２８】
次に、制御手段１８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。
【００２９】
図４は、制御手段１８による処理を示すものである。図５は、自車両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。
【００３０】
制御手段１８は、位置検出手段１３からの信号に基づいて、車両位置座標および自車両Ａの進行方向を算出する（ステップＳ１）。この場合、制御手段１８は、ＧＰＳ装置１１，速度センサ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１８は、ＧＰＳ装置１１を用いて、時間によって変化する自車両Ａの軌跡を求めることによって、自車両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１８は、速度センサ１０やジャイロセンサ１２からの信号に基づいて、自車両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。
【００３１】
次に、制御手段１８は、車両位置座標に応じて視点座標を設定し、自車両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、自車両Ａの進行方向と同じ方向に設定される。
【００３２】
また、制御手段１８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１キロ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。
【００３３】
次に、制御手段１８は、ステップＳ３によって算出された走路形状の描画処理において、追い越しするために適した走路位置を算出する。この場合、制御手段１８は、他車両情報抽出手段１６や自車両Ａに搭載されるセンサによって得られる、自車両Ａの走行速度、先行車両の走行速度、車間距離などを抽出し、先行車両の走行速度が走路の規定速度よりも遅い場合に、自車両Ａが先行車両を追い越しするために必要な距離を算出する（ステップＳ４）。
【００３４】
また、制御手段１８は、ステップＳ３によって算出された走路形状のうち、走路の曲率が大き過ぎず、走路幅がある程度大きく、走路勾配の変化が少なく、交差点や信号機が無く、かつステップＳ４で算出された先行車両を追い越しするために必要な距離を確保できる走路位置を検索する（ステップＳ５）。したがって、制御手段１８は、見通しのよいと思われる走路位置が何メートル先にあるのかを検索することができる。
【００３５】
また、制御手段１８は、ステップＳ５の処理にて検索された走路位置において、走路情報抽出手段１７によって、渋滞、事故、工事などによる交通規制や、走路の降雪、凍結などの情報を抽出し、先行車両を追い越しするために、これらの情報によって判断しうる危険性の有無を判定する（ステップＳ６）。この際、制御手段１８は、車車間通信システムによってこれらの情報を得たり、対向車両や追い越し車線の車両の有無情報を得ることができ、これらを考慮した危険性の有無を判定することもできる。
【００３６】
制御手段１８は、ステップＳ６の処理にて危険性が無いと判定された場合、ステップＳ３によって描画処理された走路形状が、前記走路位置とともに画像として表示器２に表示されるように促す制御信号を、表示駆動回路１９に出力する（ステップＳ７）。
【００３７】
上述の処理を繰り返すことによって、自車両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，自車両Ａや先行車両の走行速度に基づいて、走路形状および先行車両を追い越しするために適した走路位置を表示像ＬとしてフロントガラスＷに投影することができる。
【００３８】
例えば、図５に示すような走路形状Ｒとともに先行車両を追い越しするための走路位置Ｃ、表示内容や走路位置までの距離を示す表示ＦをフロントガラスＷに投影して表示することができる。なお、図５に示す先行車両を追い越しするための走路位置Ｃは、走路形状Ｒと異なる色にて表示または点滅表示させることによって、運転者に注意を促すことができる。また、先行車両を追い越しするための走路位置Ｃは、図５で示すような形状ではなく、他の形状であってもよい。例えば、文字や記号、マークからなる表示であってもよい。
【００３９】
かかる車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、先行車両の情報を抽出する他車両情報抽出手段１６と、他車両情報抽出手段１７によって得られる情報と記憶媒体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算出される走路形状Ｒとを考慮して自車両が前記先行車両を追い越しするために適した走路位置Ｃを算出する制御手段１８と、走路形状Ｒと制御手段１８によって算出された走路位置Ｃとを表示する表示器２と、を備えてなることを特徴とするものである。
【００４０】
したがって、運転者は、表示器２による表示によって、追い越しするために適した走路位置を事前に確認することができるため、精神的に落ち着いた状態で運転操作することができる。また、運転者は、上述した処理によって事前に判定できる追い越しに適さない走路では、追い越しできるか否かを判断するための動作を行わなくて済むため、安全な運転を行うことに集中することができる。そのため、上述した車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、安全な運転操作を支援できる車両用表示装置となる。
【００４１】
また、他車両情報抽出手段１６は、車車間通信システムを用いて、前記先行車両の情報を抽出することによって、より新しく，より多くの情報に基づいた危険性の判定を行うことができ、運転者にとって、より安全な運転操作を支援できる車両用表示装置となる。
【００４２】
また、自車両Ａが走行する走路情報を無線通信を用いて受信する走路情報抽出手段１７を備え、制御手段１８は、走路情報抽出手段１７からの走路情報を考慮して、自車両Ａが前記先行車両を追い越しするために適した走路位置を算出することによって、より多くの情報に基づいた危険性の判定を行うことができ、運転者にとって、より安全な運転操作を支援できる車両用表示装置となる。
【００４３】
また、表示器２は、自車両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。
【００４４】
なお、ステップＳ４にて、自車両Ａが先行車両を追い越しするために必要な距離を算出する際に、自車両Ａの走行速度、先行車両の走行速度、車間距離に基づいて算出したが、これに加えて、タイヤと路面とのグリップ力，自車両の重量や加速性能などの車両状態を考慮して算出することもできる。
【００４５】
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、自車両のフロントガラス面あるいは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。
【００４６】
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１４ではなく、例えば、記憶媒体（地図情報記憶手段）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】
【００４７】
【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。
【符号の説明】
【００４８】
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 他車両情報抽出手段（先行車両情報抽出手段）
１７ 走路情報抽出手段
１８ 制御手段
Ａ 自車両
Ｃ 追い越しするために適した位置
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】
自動車を運転する際、運転者は、走路の形状を十分に把握している地域では、急カーブや凍結し易い路面などを予め減速してから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を強いられるだけでなく、安心して運転ができない。
【０００３】
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】
【０００４】
しかしながら、このような車両用表示装置を備えた車両であっても、自車両と同じ走行車線上を必要以上に低速で走行する先行車両があった場合、この先行車両を追い越しできるか否かの判断を、見通しのよい走路にて、周囲の車両や走路状態などを考慮して、安全かどうか注意深く行う必要があり、面倒な作業であった。また、運転者は、追い越しできると判断するまでの間、この状態を維持したまま運転操作をしなければならないため、場合によっては長時間に及ぶ面倒な作業が強いられていた。
【０００５】
また、先行車両を追い越しする際においても、自車両の周辺を走行する車両の有無や走路形状、走路状態など様々なことを判断しながら、運転操作をしなければならないため、面倒な作業であった。そのため、上述した車両用表示装置にあっても、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、上述した課題に着目してなされたものであって、先行車両の状態や走路形状などに基づいた表示を行うことによって、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、先行車両の情報を抽出する先行車両情報抽出手段と、前記先行車両情報抽出手段によって得られる情報と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算出される走路形状とを考慮して自車両が前記先行車両を追い越しするために適した走路位置を算出する制御手段と、前記走路形状と前記制御手段によって算出された前記走路位置とを表示する表示手段と、を備えてなることを特徴とするものである。
【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、前記先行車両情報抽出手段は、車車間通信システムを用いて、前記先行車両の情報を抽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、前記自車両が走行する走路情報を無線通信を用いて受信する走路情報抽出手段を備え、前記制御手段は、前記走路情報抽出手段からの前記走路情報を考慮して、前記自車両が前記先行車両を追い越しするために適した走路位置を算出す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、前記自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、先行車両の状態や走路形状などに基づいた表示を行うことによって、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、自車両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Ｗ側に反射させる。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よい。
【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が設けられている。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、自車両Ａに搭載され、速度センサ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、他車両情報抽出手段（先行車両情報抽出手段）１６と、走路情報抽出手段１７と、制御手段１８と、表示駆動回路１９と、表示器２と、によって主に構成される。
【００１７】
速度センサ１０は、例えば、自車両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１８に出力する。制御手段１８は、速度センサ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自車両Ａ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自車両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信号に基づいて自車両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１８に出力する。
【００１９】
ジャイロセンサ１２は自車両Ａの旋回角速度を検出し、制御手段１８に出力する。制御手段１８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自車両Ａの旋回角度を算出し、さらに旋回角度を積分して自車両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自車両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自車両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１８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１８は、速度センサ１０の出力パルス信号をカウントして自車両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自車両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１８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自車両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】
他車両情報抽出手段１６は、この場合、車車間通信システム（無線通信システム）を用いることによって、先行車両や対向車両等の自車両Ａの周辺を走行する車両の走行速度情報などを受信して得ることができる。また、他車両情報抽出手段１６は、車車間通信を介して得られた情報を制御手段１８に出力する。なお、先行車両の走行速度を得る方法として、車車間通信を用いたものを示したが、自車両Ａの前方側に距離センサを設けて、自車両Ａと先行車両との車間距離の変化（相対速度）や、自車両Ａの走行速度に基づいて、先行車両の走行速度を求めることもできる。
【００２３】
走路情報抽出手段１７は、路上に設置されたビーコン等を用いた路車間通信システムによって、渋滞や交通規制などの走路状態に関する情報を、受信することができる。また、走路情報抽出手段１７は、路車間通信システムを介して得られた情報を制御手段１８に出力する。
【００２４】
制御手段１８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、速度センサ１０、ＧＰＳ装置１１、ジャイロセンサ１２、記憶媒体１４、操作手段１５、他車両情報抽出手段１６、走路情報抽出手段１７や、後述する表示駆動回路１９など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１８は、各機構（１０〜１７）からの入力および前記プログラムに基づいて、制御信号を出力し、表示駆動回路１９を介して表示器２に所望の表示を促すものである。
【００２５】
表示駆動回路１９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１９は、制御手段１８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。
【００２６】
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１９に駆動制御される。表示器２は、表示駆動回路１９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。
【００２７】
以上の構成によって、制御手段１８は、速度センサ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）および自車両Ａの向きを算出し、この車両位置座標の前方側（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、描画処理し表示器２に表示させることができる。
【００２８】
次に、制御手段１８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。
【００２９】
図４は、制御手段１８による処理を示すものである。図５は、自車両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。
【００３０】
制御手段１８は、位置検出手段１３からの信号に基づいて、車両位置座標および自車両Ａの進行方向を算出する（ステップＳ１）。この場合、制御手段１８は、ＧＰＳ装置１１，速度センサ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１８は、ＧＰＳ装置１１を用いて、時間によって変化する自車両Ａの軌跡を求めることによって、自車両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１８は、速度センサ１０やジャイロセンサ１２からの信号に基づいて、自車両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。
【００３１】
次に、制御手段１８は、車両位置座標に応じて視点座標を設定し、自車両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、自車両Ａの進行方向と同じ方向に設定される。
【００３２】
また、制御手段１８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１キロ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。
【００３３】
次に、制御手段１８は、ステップＳ３によって算出された走路形状の描画処理において、追い越しするために適した走路位置を算出する。この場合、制御手段１８は、他車両情報抽出手段１６や自車両Ａに搭載されるセンサによって得られる、自車両Ａの走行速度、先行車両の走行速度、車間距離などを抽出し、先行車両の走行速度が走路の規定速度よりも遅い場合に、自車両Ａが先行車両を追い越しするために必要な距離を算出する（ステップＳ４）。
【００３４】
また、制御手段１８は、ステップＳ３によって算出された走路形状のうち、走路の曲率が大き過ぎず、走路幅がある程度大きく、走路勾配の変化が少なく、交差点や信号機が無く、かつステップＳ４で算出された先行車両を追い越しするために必要な距離を確保できる走路位置を検索する（ステップＳ５）。したがって、制御手段１８は、見通しのよいと思われる走路位置が何メートル先にあるのかを検索することができる。
【００３５】
また、制御手段１８は、ステップＳ５の処理にて検索された走路位置において、走路情報抽出手段１７によって、渋滞、事故、工事などによる交通規制や、走路の降雪、凍結などの情報を抽出し、先行車両を追い越しするために、これらの情報によって判断しうる危険性の有無を判定する（ステップＳ６）。この際、制御手段１８は、車車間通信システムによってこれらの情報を得たり、対向車両や追い越し車線の車両の有無情報を得ることができ、これらを考慮した危険性の有無を判定することもできる。
【００３６】
制御手段１８は、ステップＳ６の処理にて危険性が無いと判定された場合、ステップＳ３によって描画処理された走路形状が、前記走路位置とともに画像として表示器２に表示されるように促す制御信号を、表示駆動回路１９に出力する（ステップＳ７）。
【００３７】
上述の処理を繰り返すことによって、自車両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，自車両Ａや先行車両の走行速度に基づいて、走路形状および先行車両を追い越しするために適した走路位置を表示像ＬとしてフロントガラスＷに投影することができる。
【００３８】
例えば、図５に示すような走路形状Ｒとともに先行車両を追い越しするための走路位置Ｃ、表示内容や走路位置までの距離を示す表示ＦをフロントガラスＷに投影して表示することができる。なお、図５に示す先行車両を追い越しするための走路位置Ｃは、走路形状Ｒと異なる色にて表示または点滅表示させることによって、運転者に注意を促すことができる。また、先行車両を追い越しするための走路位置Ｃは、図５で示すような形状ではなく、他の形状であってもよい。例えば、文字や記号、マークからなる表示であってもよい。
【００３９】
かかる車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、先行車両の情報を抽出する他車両情報抽出手段１６と、他車両情報抽出手段１７によって得られる情報と記憶媒体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算出される走路形状Ｒとを考慮して自車両が前記先行車両を追い越しするために適した走路位置Ｃを算出する制御手段１８と、走路形状Ｒと制御手段１８によって算出された走路位置Ｃとを表示する表示器２と、を備えてなることを特徴とするものである。
【００４０】
したがって、運転者は、表示器２による表示によって、追い越しするために適した走路位置を事前に確認することができるため、精神的に落ち着いた状態で運転操作することができる。また、運転者は、上述した処理によって事前に判定できる追い越しに適さない走路では、追い越しできるか否かを判断するための動作を行わなくて済むため、安全な運転を行うことに集中することができる。そのため、上述した車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、安全な運転操作を支援できる車両用表示装置となる。
【００４１】
また、他車両情報抽出手段１６は、車車間通信システムを用いて、前記先行車両の情報を抽出することによって、より新しく，より多くの情報に基づいた危険性の判定を行うことができ、運転者にとって、より安全な運転操作を支援できる車両用表示装置となる。
【００４２】
また、自車両Ａが走行する走路情報を無線通信を用いて受信する走路情報抽出手段１７を備え、制御手段１８は、走路情報抽出手段１７からの走路情報を考慮して、自車両Ａが前記先行車両を追い越しするために適した走路位置を算出することによって、より多くの情報に基づいた危険性の判定を行うことができ、運転者にとって、より安全な運転操作を支援できる車両用表示装置となる。
【００４３】
また、表示器２は、自車両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。
【００４４】
なお、ステップＳ４にて、自車両Ａが先行車両を追い越しするために必要な距離を算出する際に、自車両Ａの走行速度、先行車両の走行速度、車間距離に基づいて算出したが、これに加えて、タイヤと路面とのグリップ力，自車両の重量や加速性能などの車両状態を考慮して算出することもできる。
【００４５】
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、自車両のフロントガラス面あるいは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。
【００４６】
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１４ではなく、例えば、記憶媒体（地図情報記憶手段）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】
【００４７】
【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。
【符号の説明】
【００４８】
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 他車両情報抽出手段（先行車両情報抽出手段）
１７ 走路情報抽出手段
１８ 制御手段
Ａ 自車両
Ｃ 追い越しするために適した位置
Ｒ 走路形状
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行車両の情報を抽出する先行車両情報抽出手段と、
前記先行車両情報抽出手段によって得られる情報と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算出される走路形状とを考慮して自車両が前記先行車両を追い越しするために適した走路位置を算出する制御手段と、
前記走路形状と前記制御手段によって算出された前記走路位置とを表示する表示手段と、
を備えてなることを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
前記先行車両情報抽出手段は、車車間通信システムを用いて、前記先行車両の情報を抽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】
前記自車両が走行する走路情報を無線通信を用いて受信する走路情報抽出手段を備え、
前記制御手段は、前記走路情報抽出手段からの前記走路情報を考慮して、前記自車両が前記先行車両を追い越しするために適した走路位置を算出す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、前記自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】
先行車両の情報を抽出する先行車両情報抽出手段と、
前記先行車両情報抽出手段によって得られる情報と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算出される走路形状とを考慮して自車両が前記先行車両を追い越しするために適した走路位置を算出する制御手段と、
前記走路形状と前記制御手段によって算出された前記走路位置とを表示する表示手段と、
を備えてなることを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
前記先行車両情報抽出手段は、車車間通信システムを用いて、前記先行車両の情報を抽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】
前記自車両が走行する走路情報を無線通信を用いて受信する走路情報抽出手段を備え、
前記制御手段は、前記走路情報抽出手段からの前記走路情報を考慮して、前記自車両が前記先行車両を追い越しするために適した走路位置を算出す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、前記自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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１４６３６２（Ｐ２００６−１４６３６２Ａ）
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３２３２５（Ｐ２００４−３３２３２５）
【出願日】平成１６年１１月１６日（２００４．１１．１６）
【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６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１６日（２００４．１１．１６）
【出願人】（０００２３１５１２）日本精機株式会社 (1,561)
【Ｆターム（参考）】
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