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発明の名称 視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−8382(P2007−8382A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−193994(P2005−193994)
出願日 平成17年7月1日(2005.7.1)
代理人 【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
発明者 森 壮一郎 / 舟川 政美 / 南部 起可
要約 課題
小型、且つ、安価な構成で、両眼視差により視覚情報が二重に見えることを防止する。

解決手段
視覚情報表示制御手段2が、周期xで長さLが条件式2L≧xを満たす視覚情報12が水平方向に繰り返し表示される表示パターンを生成し、生成した表示パターンを視覚情報として運転者の前方視界11内に表示する。これにより、小型、且つ、安価な構成で、両眼視差により視覚情報12が二重に見えることを防止できる。
特許請求の範囲
【請求項1】
車両に設けられ、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、
前記視覚情報が所定周期毎に水平方向に繰り返し呈示される呈示パターンを生成し、当該呈示パターンを視覚情報として運転者の前方視界内に呈示する視覚情報表示制御手段を備えることを特徴とする視覚情報呈示装置。
【請求項2】
請求項1に記載の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を備え、
前記視覚情報表示制御手段は、前記眼球位置推定手段により推定された運転者の眼球位置から前記呈示パターンの呈示位置までの距離を推定し、推定された距離に応じて前記呈示パターンの呈示位置を制御することを特徴とする視覚情報呈示装置。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の視覚情報呈示装置であって、
前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段を備え、
前記視覚情報表示制御手段は、前記走行状態検出手段により検出された車両の走行状態に応じて前記呈示パターンの呈示位置を制御することを特徴とする視覚情報呈示装置。
【請求項4】
請求項1乃至請求項3のうち、いずれか1項に記載の視覚情報呈示装置であって、
前記車両の車外環境を推定する車外環境推定手段を備え、
前記視覚情報表示制御手段は、前記車外環境推定手段により推定された車外環境に応じて前記呈示パターンのコントラストと色の少なくとも一方を制御することを特徴とする視覚情報呈示装置。
【請求項5】
請求項2乃至請求項4のうち、いずれか1項に記載の視覚情報呈示装置であって、
前記眼球位置推定手段は、運転者の眼球位置に基づいて運転者の視線方向を推定し、前記視覚情報表示制御手段は、当該眼球位置推定手段により検出された運転者の視線方向に応じて前記呈示パターンのコントラストを制御することを特徴とする視覚情報呈示装置。
【請求項6】
車両に設けられ、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、
前記視覚情報が所定周期毎に水平方向に繰り返し表示される呈示パターンを生成するステップと、前記呈示パターンを視覚情報として運転者の前方視界内に呈示するステップとを有することを特徴とする視覚情報呈示方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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)。
【特許文献1】特開平7−89371号公報
【特許文献2】特開平10−206789号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、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て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、両眼視差により視覚情報が二重に見えることによって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。
【0004】
なお、このような問題を解決するために、光学系を用いることにより視覚情報の焦点位置を制御する方法も考えられるが、この方法を用いる場合には、複雑な光学系が必要になるために、装置が大型,高価になり、車両に搭載することが困難になる。また、上記特許文献2に記載されているようなヘッドマウントディスプレイを用いて両眼視差に伴う二重視を防止する方法も考えられるが、この方法を用いた場合には、ヘッドマウントディスプレイを頭部に装着することに対して運転者が煩わしさを感じることがあり、また、ヘッドマウントディスプレイが運転操作の妨げになる可能性がある。
【0005】
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、小型、且つ、安価な構成で、両眼視差により視覚情報が二重に見えることを防止可能な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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、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、視覚情報が所定周期毎に水平方向に繰り返し表示される呈示パターンを生成し、生成した呈示パターンを視覚情報として運転者の前方視界内に呈示する。
【発明の効果】
【0007】
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、小型、且つ、安価な構成で、両眼視差により視覚情報が二重に見えることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、図面を参照して、本発明の第1及び第2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。
【実施例1】
【0009】
〔視覚情報呈示装置の構成〕
本発明の第1の実施形態となる視覚情報呈示装置は、車両に設けられ、図1に示すように、データ保存手段1と、視覚情報表示制御手段2と、視覚情報表示手段3とを主な構成要素として備える。データ保存手段1は、公知の記憶装置により構成され、運転者の前方視界内に表示する視覚情報及び後述する処理を実現するための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。
【0010】
視覚情報表示制御手段2は、CPU(Central Processing Unit)等の情報処理装置により構成され、データ保存手段1内に記憶されている保存データを利用して運転者の前方視界内に表示する視覚情報の内容(例えば経路誘導情報,車両状態情報,道路地勢情報等)や表示形態及び表示位置を制御する。視覚情報表示手段3は、ヘッドアップディスプレイ,プロジェクター,透明液晶等の表示装置により構成され、図2に示すように、視覚情報表示制御手段2の制御に従ってフロントウインドウガラス内側表面上の運転者の前方視界11内に視覚情報12を表示する。
【0011】
そして、このような構成を有する視覚情報呈示装置では、視覚情報表示制御手段2が以下に示す表示制御処理を実行することにより、両眼視差により視覚情報が二重に見えることを防止する。以下、図面を参照して、この表示制御処理を実行する際の視覚情報表示制御手段2の動作について説明する。
【0012】
〔表示制御処理〕
図3に示すように、運転者Mが視覚の焦点を合わせている車両前方位置までの距離,運転者Mから視覚情報12の表示位置までの距離,運転者Mの両眼E1,E2間の距離をそれぞれパラメータa,b,dで表し、また、運転者Mが視覚の焦点を位置aに合わせている時に視覚情報12を表示した場合に生じる両眼視差に伴う視覚情報12の視認位置の左右差をパラメータxで表すと、パラメータa,b,d,xは三角形の相似関係から以下の比例関係式(1)を満たすことになるので、視覚情報12の視認位置の左右差xは以下の数式(2)により表される。
【数1】


【数2】


【0013】
すなわち、運転者Mが視覚の焦点を位置aに合わせている時に視覚情報12を表示した場合、両眼視差に起因して、運転者Mは視覚情報12があたかも距離xをあけて2つ表示されている(二重視)ように視認する。そこで、この視覚情報呈示装置では、視覚情報表示制御手段2は、水平方向長さがLの視覚情報12が周期xで水平方向にn個繰り返し表示される表示パターンを生成し、生成した表示パターンを視覚情報として運転者の前方視界11内に表示する。
【0014】
このような構成によれば、図4(a),(b)や図6(a),(b)に示すように、視覚情報12の長さLが条件式2L≧xを満たす場合、両眼視差に起因して左右の眼により視認された視覚情報12の位置が重なることによって、運転者は視覚情報12を1つの連続的な図形13として視認するようになるので、両眼視差により視覚情報12が二重に見えることを防止できる。なお、図5(a),(b)に示すように、視覚情報12の長さLが条件式2L<xを満たす場合には、運転者は視覚情報12をn+1個の水平方向に連続する視覚情報13として視認するようになるので、視覚情報12の水平方向の長さLは条件式2L≧xを満たすように設定する。
【0015】
一方、図7に示すように、車両毎に固有の値となる地表面から車両重心位置Gまでの垂直方向距離,車両重心位置Gから視覚情報12の表示位置までの垂直方向距離,及び車両重心位置Gから運転者Mの眼球位置Eまでの垂直方向距離をそれぞれパラメータHv,He,Hdで表すと、パラメータa,b,Hv,He,Hdは三角形の相似関係から以下の比例関係式(3)を満たすことになるので、車両重心位置Gから視覚情報12の表示位置までの垂直方向距離Heは以下の数式(4)により表される。
【0016】
なお、この実施形態では、パラメータHd,bは標準的な体形を有する運転者が運転する場合のシートポジションから求まる値を用いた。また、運転者Mの視線とフロントウインドウガラスの接点と視覚情報12の表示位置との間の水平方向距離Δbは、距離aに対して十分に小さいことから0であるとした。
【数3】


【数4】


【0017】
従って、数式(4)から明らかなように、車速が50[km/h]未満の時はa=50[m],50[km/h]以上60[km/h]未満の時はa=60[m],60[km/h]以上70[km/h]未満の時はa=70[m],70[km/h]以上の時はa=100[m]等のように、車速に応じて距離aを設定することにより、車両重心位置Gから視覚情報12の表示位置までの垂直方向距離He、すなわち視覚情報12の上下方向位置を車速に応じて変化させることができる。
【0018】
そこで、この実施形態では、視覚情報表示制御手段2は、車速に応じて運転者Mが視覚の焦点を合わせている車両前方位置までの距離aを設定し、設定した距離aを上記数式(2)に代入することにより求められる周期x毎に長さLが条件式2L≧xを満たす視覚情報12が水平方向に繰り返し表示される表示パターンを生成する。そして、視覚情報表示制御手段2は、設定した距離aを上記数式(4)に代入することにより求められる車両重心位置Gから垂直方向距離Heの位置に生成した表示パターンを表示する。
【0019】
以上の説明から明らかなように、本発明の第1の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、視覚情報表示制御手段2が、周期x毎に長さLが条件式2L≧xを満たす視覚情報12が水平方向に繰り返し表示される表示パターンを生成し、生成した表示パターンを視覚情報として運転者の前方視界11内に表示するので、小型、且つ、安価な構成で、両眼視差により視覚情報12が二重に見えることを防止できる。
【実施例2】
【0020】
〔視覚情報呈示装置の構成〕
本発明の第2の実施形態となる視覚情報呈示装置は、図8に示すように、上記第1の実施形態となる視覚情報呈示装置の構成に加えて、自車走行状態検出手段4と、車外環境推定手段5と、眼球位置推定手段6と、接近車状態検出手段7と、地図情報取得手段8を備える。自車走行状態検出手段4は、自車両の速度や操舵角,自車両の水平度(ピッチ,ロール),ウィンカー信号の有無等の自車両の走行状態を表す情報を検出し、検出結果に基づいて自車両の速度,直進方向,及び進行方向と自車両基準の水平軸の情報を推定する。そして、自車走行状態検出手段4は、推定結果をデータ保存手段1に記録する。なお、自車両基準の水平線の位置は、任意の固定値としてもよいし、自車両のロール,ピッチや運転者の眼球位置を考慮して推定してもよい。
【0021】
車外環境推定手段5は、車両に設けられた光センサ,雨滴センサ,温度センサ,湿度センサ等の各種センサを利用して車外の天候状況,夜間有視界情報等の自車両の外界環境を推定し、推定結果をデータ保存手段1に記録する。なお、車外環境推定手段5は、車両に設けられた撮像装置により撮像された車両前方方向の風景画像を解析することにより、車外の天候状況,夜間有視界情報を推定してもよい。
【0022】
眼球位置推定手段6は、運転者Mの眼球位置E及び視線方向を推定し、推定結果をデータ保存手段1に記録する。具体的には、眼球位置推定手段6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、眼球位置推定手段6は、運転席の位置とミラーの角度を検出し、運転席の位置及びミラーの角度と運転者の眼球位置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の眼球位置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、眼球位置推定手段6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。
【0023】
接近車状態検出手段7は、車車間通信が可能な装置により構成され、自車両に対する接近車と通信することにより、接近車の走行状態、より具体的に接近車の位置及び方位を検出し、検出結果をデータ保存手段1に記録する。地図情報取得手段8は、GPS(Global Positioning System)を備えるナビゲーション装置により構成され、自車両の現在の走行位置を推定し、推定結果をデータ保存手段1に記録する。
【0024】
そして、このような構成を有する視覚情報呈示装置では、視覚情報表示制御手段2が以下に示す表示制御処理を実行することにより、両眼視差による二重視を生じさせることなく視覚情報12を表示して運転者の運転操作を支援する。以下、図面を参照して、この表示制御処理を実行する際の視覚情報表示制御手段2の動作について説明する。なお、以下では、交差点を右折する際の運転者の運転操作を支援する例について説明するが、本発明はその他の運転操作支援に適用できることは勿論である。
【0025】
〔表示制御処理〕
この表示制御処理では、始めに、視覚情報表示制御手段2がデータ保存手段1に記録されている情報を参照して自車両が交差点で右折待ちの状態にあるか否かを判別する。そして、判別の結果、自車両が交差点で右折待ちの状態にある場合、視覚情報表示制御手段2は以下に示す処理を実行する。なお、自車両が右折待ちの状態であるか否かの判断は、例えば、地図情報取得手段8により推定された自車両の走行位置が交差点から所定距離範囲内であるか否か、且つ、自車走行状態検出手段4により右ウィンカー信号の出力が検出されたか否か、又は地図情報取得手段8により推定された自車両の走行位置が右折専用レーン内であるか否かを判別することにより行うことができる。
【0026】
自車両が交差点で右折待ちの状態にある場合、視覚情報表示制御手段2は、接近車状態検出手段7及び地図情報取得手段8により検出された接近車及び自車両の位置に基づいて、自車両に対する接近車の方位及び自車両と接近車との間の距離を算出し、算出された距離を運転者Mが視覚の焦点を合わせるべき車両前方位置までの距離aに設定する。そして、視覚情報表示制御手段2は、設定された距離aに基づいて、図9(a),(c)に示すように、接近車21の位置を示す長さLa1の視覚情報12aが周期Xa1で水平方向に繰り返し表示される表示パターン13aを生成し、表示パターン13aを視覚情報として運転者の前方視界11内に表示する。これにより、運転者は、表示パターン13aによって接近車21の位置を明確に視認することができる。
【0027】
一方、接近車の車速V及び自車両の右折所要時間Trをそれぞれ40[km/h],5[sec]とすると、自車両が交差点を安全に右折することができる接近車と自車両との間の距離TD(=Tr×V)は約56[m]と算出できるので、視覚情報表示制御手段2は距離TDを運転者Mが視覚の焦点を合わせるべき車両前方位置までの距離aに設定する。そして、視覚情報表示制御手段2は、設定された距離aに基づいて、図9(b),(c)に示すように、距離TDを示す長さLa2の視覚情報12bが周期Xa2で水平方向に繰り返し表示される表示パターン13bを生成し、表示パターン13bを視覚情報として運転者の前方視界11内に表示する。これにより、運転者は、表示パターン13bと自車両の位置関係によって自車両が交差点を安全に右折することができるタイミングを明確に視認することができる。
【0028】
なお、眼球位置推定手段6により運転者の視線方向を推定した場合には、視線方向と視覚情報の表示方向との視距離の差異に応じて視覚情報のコントラストを変化させることにより視線誘導及び視覚情報の視認効率を向上させるようにしても良い。また、自車両走行状態検出手段4により自車両の姿勢を検出した場合には、自車両の姿勢を考慮して視覚情報の表示位置が前方風景と一致するように制御しても良い。また、車外環境推定手段5により自車両の車外環境を検出した場合には、車外環境の変化に応じて視覚情報のコントラストや色を変化させて視覚情報の視認効率が上がるようにしても良い。
【0029】
以上の説明から明らかなように、本発明の第2の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、眼球位置推定手段6が運転者Mの眼球位置Eを推定し、視覚情報表示制御手段2は、眼球位置推定手段6により推定された運転者Mの眼球位置Eから表示パターンの表示位置までの距離aを推定し、推定された距離aに応じて表示パターンの表示位置を制御するので、運転者Mの眼球位置Eに合わせて表示パターンの表示位置を前方風景に合わせて最適な位置に制御することができる。
【0030】
また、本発明の第2の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、自車走行状態検出手段4が自車両の走行状態を検出し、視覚情報表示制御手段2が自車走行状態検出手段4により検出された車両の走行状態に応じて表示パターンの表示位置を制御することにより、自車両の姿勢に合わせて前方風景と視覚情報とを常に重畳表示するので、運転者は煩わしさを感じることなく、且つ、違和感なく視覚情報を取得することができる。
【0031】
また、本発明の第2の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、車外環境推定手段5が自車両の車外環境を推定し、視覚情報表示制御手段2が車外環境推定手段5により推定された車外環境に応じて表示パターンのコントラストと色の少なくとも一方を制御ので、安全で視認性が高い、且つ、視認負荷が少ない視覚情報呈示装置を構成することができる。
【0032】
また、本発明の第2の実施形態となる視覚情報呈示装置によれば、眼球位置推定手段6は運転者Mの眼球位置Eに基づいて運転者の視線方向を推定し、視覚情報表示制御手段2は眼球位置推定手段6により検出された運転者の視線方向に応じて表示パターンのコントラストを制御するので、運転者は視覚情報を効率よく取得することができる。
【0033】
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論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ことを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の第1の実施形態となる視覚情報呈示装置の構成を示すブロック図である。
【図2】運転者の前方視界内に表示された視覚情報の一例を示す模式図である。
【図3】運転者,視覚情報,及び前方風景の水平方向の位置関係を示す図である。
【図4】2L>xである場合に運転者に視認される視覚情報を示す図である。
【図5】2L<xである場合に運転者に視認される視覚情報を示す図である。
【図6】2L=xである場合に運転者に視認される視覚情報を示す図である。
【図7】運転者,視覚情報,及び前方風景の垂直方向の位置関係を示す図である。
【図8】本発明の第2の実施形態となる視覚情報呈示装置の構成を示すブロック図である。
【図9】運転者の前方視界内に表示された視覚情報の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【0035】
1:データ保存手段
2:視覚情報表示制御手段
3:視覚情報表示手段




 

 


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