(57)【要約】【課題】  道路のどの位置に障害物が存在するのかを運転者が容易に認識できるようにする。【解決手段】  まず、障害物検出部１にはレーザとフォトダイオードと距離検出部とが備えられており、レーザからレーザ光が車両前方に照射され、車両前方の障害物からの反射光がフォトダイオードで検出され、距離検出部から検出信号が出力される。その検出信号は駆動回路部６に送信され、駆動回路部６でその検出信号に基づいて車両前方の障害物の有無が判定される。車両前方に障害物が存在する場合には、ナビゲーション部２から入力される地図情報に基づいて、障害物画像のみを表示させた画像が作製される。そして、ナビゲーション部２から入力される道路画像に障害物画像の画像が重ね合わされ、その重ね合わされた画像が表示処理部７ａから投影され、画像表示部７ｂにて表示される。【選択図】        図１
2005112187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車の前方に所定時間ごとにビーム光を照射する光源と、
前記自車の前方に位置する障害物で反射した前記ビーム光を受信するビーム光検出手段と、
前記光源から前記ビーム光が照射され、前記ビーム光検出手段にて前記障害物で反射した前記ビーム光が受信されると、前記ビーム光を照射してから受信するまでの時間を計測することにより、前記自車と前記障害物との間の距離を求め、その距離の情報を検出信号として出力する距離検出部とを有する障害物検出部（１）と、
地図情報を内蔵し、前記地図情報の中から前記自車が現在運行している道路の道路画像を含む地図情報を送信するナビゲーション部（２）と、
前記障害物検出部から入力される前記検出信号に基づき、前記障害物の有無を判定する駆動回路部（６）と、
前記駆動回路部を介して前記ナビゲーション部から入力される前記地図情報をディスプレイに画像表示するための表示部（７ａ、７ｂ）とを備えて構成される車両用表示装置であって、
前記駆動回路部は、前記自車の前方に前記障害物があると判定した場合、前記ナビゲーション部から入力される前記地図情報と、前記自車と前記障害物との間の距離とに基づき、前記道路画像中の前記障害物が存在する位置に前記障害物の画像を重ね合わせ、この重ね合わせた画像の画像信号を前記表示部に送信し、前記表示部に前記道路画像と共に前記障害物画像を重ね合わせて表示させるようになっていることを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
前記障害物検出部は、ミラーを備え、前記ビーム光をこのミラーに反射させることで、前記自車の前方に導くようにしており、前記ミラーを駆動させることにより前記自車の前方の所定範囲を前記ビーム光で照射するようになってい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】
前記表示部は、前記自車のフロントウィンドシールド（８）に設けられたヘッドアップディスプレイを有し、前記道路画像に前記障害物画像を重ね合わせた画像を画像表示部（７ｂ）に表示するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用表示装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両前方の障害物を検出し、ナビゲーションシステムによる道路画像に障害物画像を重ねて表示する車両用表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の前方または後方に位置する障害物に対してレーザ光を照射し、障害物からの反射光をフォトダイオード等にて受信することにより、障害物の存在位置を検出する障害物検知システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この障害物検知システムは、発光回路とミラーとフォトダイオードとを備えて構成されており、障害物は以下のように検出される。すなわち、発光回路にてレーザ光を発し、そのレーザ光を回動可能なミラーに反射させて、その反射光を車両前方に照射させる。そして、車両前方に障害物が存在した場合に、レーザ光が障害物で反射されることから、その反射光をフォトダイオードで検出することで、車両前方の障害物が検出されるようになっている。
【特許文献１】特開平９−２３６６６３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、上記障害物検知システムは、レーザ光で車両前方の障害物の存在位置を正確に検出しているものの、その検出結果を視覚的に報知する手段を備えていない。このため、障害物の存在位置が正確に検出されたとしても、運転者にとって車両前方の何が障害物であるのかがわからないという問題がある。このため、従来の障害物検知システムでは、車両前方の障害物の存在位置を運転者に正確に認識させることができなかった。
【０００５】
なお、車両前方の障害物を運転者に認識させるために、赤外線カメラ等を用いて車両前方を撮影し、撮影した画像を表示装置に表示するという方法が提案されている。しかしながら、上記と同様に、表示された画像の中の何が障害物であるのかがわからないという問題や、大雨や濃霧などの悪天候の際に、車両前方を撮影できる範囲が限られてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、道路のどの位置に障害物が存在するのかを運転者が容易に認識できるようにした車両用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】
【０００７】
近年、ナビゲーションシステムを搭載している車両が多くなりつつある。これにともない、このナビゲーションシステムを用いて、運転者に対して障害物を検出したことを視認させることが考えられる。このような場合、ナビゲーションシステムの地図画像に、障害物の画像を表示させるようにすれば、運転者に対して容易に障害物を認識させることができると思われる。
【０００８】
したがって、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、自車の前方に所定時間ごとにビーム光を照射する光源と、自車の前方に位置する障害物で反射したビーム光を受信するビーム光検出手段と、光源からビーム光が照射され、ビーム光検出手段にて障害物で反射したビーム光が受信されると、ビーム光を照射してから受信するまでの時間を計測することにより、自車と障害物との間の距離を求め、その距離の情報を検出信号として出力する距離検出部とを有する障害物検出部（１）と、地図情報を内蔵し、地図情報の中から自車が現在運行している道路の道路画像を含む地図情報を送信するナビゲーション部（２）と、障害物検出部から入力される検出信号に基づき、障害物の有無を判定する駆動回路部（６）と、駆動回路部を介してナビゲーション部から入力される地図情報をディスプレイに画像表示するための表示部（７ａ、７ｂ）とを備えて構成される車両用表示装置であって、駆動回路部は、自車の前方に障害物があると判定した場合、ナビゲーション部から入力される地図情報と、自車と障害物との間の距離とに基づき、道路画像中の障害物が存在する位置に障害物の画像を重ね合わせ、この重ね合わせた画像の画像信号を表示部に送信し、表示部に道路画像と共に障害物画像を重ね合わせて表示させるようになっていることを特徴としている。
【０００９】
このように、障害物が検出された場合には、駆動回路部に入力されるナビゲーション部からの地図情報と、障害物検出部にて検出された自車と障害物との距離の情報を含む検出信号とに基づいて、道路画像のどの位置に障害物画像を重ね合わせればよいのかを決定することができる。このため、障害物が存在する位置に合うように、道路画像に障害物画像を重ね合わせて表示させることができる。これにより、運転者は道路画像に重ねて表示された障害物画像を見ることにより、道路のどの位置に障害物が存在するのかを容易に認識することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、障害物検出部は、ミラーを備え、ビーム光をこのミラーに反射させることで、自車の前方に導くようにしており、ミラーを駆動させることにより自車の前方の所定範囲をビーム光で照射するようになっていることを特徴としている。
【００１１】
したがって、ビーム光をミラーに反射させることにより、ビーム光を車両前方の広範囲に照射させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、表示部は、自車のフロントウィンドシールド（８）に設けられたヘッドアップディスプレイを有し、道路画像に障害物画像を重ね合わせた画像を画像表示部（７ｂ）に表示するようになっていることを特徴としている。
【００１３】
このように、道路画像に障害物画像を重ね合わせた画像をフロントウィンドシールドの画像表示部に表示させることで、運転者はフロントウィンドシールドから眼をそらさずに画像を視認できる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る車両用表示装置のブロック構成図である。この図に示すように、車両用表示装置は、障害物検出部１と、ナビゲーション部２と、駆動回路部６と、表示部７とを備えて構成されている。
【００１６】
障害物検出部１は、自車の前方に存在する障害物を検出するものであり、レーザと、回動ミラーと、フォトダイオードと、距離検出部とを備えて構成されている。
【００１７】
レーザは指向性の高いレーザ光を発する光源であり、レーザ光を自車のおよそ３００〜５００ｍ前方まで照射させることが可能である。このレーザ光は、車両の前部に取り付けられた障害物検出部１から所定時間ごとに発せられ、レーザよりも車両後方側に設置された回動ミラーに照射される。そして、回動ミラーを駆動させることにより自車の前方の所定範囲にレーザ光が照射されるようになっている。
【００１８】
また、フォトダイオードは受信した光の強度に応じて信号を出力するものである。本実施形態では、レーザ光の波長近傍のみの光を受信したときに信号を出力するものが用いられている。なお、フォトダイオードは、本発明のビーム光検出手段に相当する。
【００１９】
距離検出部は、レーザ光が照射されてから、フォトダイオードがそのレーザ光を受信するまでの時間を計測することで、自車と障害物との間の距離を求め、その距離の情報を検出信号として出力するものである。
【００２０】
上記のような障害物検出部１では、所定時間ごとに車両前方にレーザ光が照射され、車両前方に位置する障害物からの反射光がフォトダイオードで検出される。このように反射光が受信されると、距離検出部にて、レーザ光が車両前方に照射されてから、照射されたレーザ光が障害物で反射されてフォトダイオードにて検出されるまでの時間が計測されることにより、自車と障害物との距離が測定される。そして、距離検出部から、検出信号として自車と障害物との距離の情報が駆動回路部６に送信される。
【００２１】
ナビゲーション部２は、内蔵の記憶媒体、例えばＤＶＤに記録された地図情報に基づき、車両が運行している道路に関する地図情報を駆動回路部６に送信するものである。ここでいう地図情報とは、道路の区間や交差点の位置等を記号化した地図データと、道路画像の画像データとを指している。
【００２２】
ナビゲーション部２には、ＧＰＳ衛星３、コンパス４、そして車速センサ５から信号が入力されるようになっている。
【００２３】
ＧＰＳ衛星３から現在時刻と自分の位置に関する情報を含んだ側位信号が地上に発信されているため、ナビゲーション部２は図示しないアンテナを通じてその側位信号を受け取り、車両の緯度および経度を特定して車両の現在位置を得る。
【００２４】
コンパス４は、車両がどの方向に運行しているのかを検出するものであり、例えばヨーレートセンサやジャイロセンサによって構成される。具体的には、ヨーレートセンサにより車両重心を通る鉛直軸まわりの車両回転角を検出し、ジャイロセンサによって道路の傾きを検出し、これらに基づいて車両の運行方向に関する信号を送信する。また、車速センサ５は、車両の速度を検出するものである。なお、コンパス４および車速センサ５は、既に車両に備えられているものであり、それらの信号がナビゲーション部２に送信されるようになっている。
【００２５】
ナビゲーション部２は、これらＧＰＳ３から入力される信号、コンパス４および車速センサ５から入力される信号に基づき、次に車両が進む方向およびその速度から記憶媒体に記憶された地図情報の中から車両運行に適した地図情報を検索する。そして、検索された地図情報が駆動回路部６に送信される。このように、車両の位置や進行方向が正確に把握されることにより、車両運行に最適な地図情報が駆動回路部６に送信されるようになっている。
【００２６】
駆動回路部６は、ナビゲーション部２から入力される地図情報を表示部７に送信する処理、障害物検出部１から入力される信号に基づいて障害物の有無を判定する処理、道路画像に障害物画像を重ねて表示するための処理等を行う機能を有するものであり、マイクロコンピュータやメモリ等を備えて構成されている。これらの処理は、マイクロコンピュータがメモリに記憶された処理プログラムを実行することにより行われる。
【００２７】
また、メモリには、道路画像に重ねて表示させる障害物画像の画像データが記憶されている。具体的には、障害物であると判定されると思われるもの、例えば人間や車両、動物等の様々な障害物画像の画像データがメモリに記憶されている。
【００２８】
障害物画像の画像データは、障害物の形態をパターン化したものである。例えば人間の場合、歩いているパターン、立ち止まっているパターン、走っているパターンなどのように、「人間」という障害物が様々な形態をとると予想されるため、それぞれのパターンが画像データとして駆動回路部６のメモリに記録されている。
【００２９】
また、メモリには、検出された障害物の形状が画像データにない場合に、障害物の形状にもっとも近い画像を表示させるための基本的な立体物、例えば球体や立方体画像の画像データが記憶されている。
【００３０】
表示部７は、駆動回路部６を介してナビゲーション部２から入力される地図情報を画像表示するものであり、ヘッドアップディスプレイによって構成されている。このような表示部７は、車両のインストルメントパネル内に備えられた光源、透過型液晶パネルおよび反射鏡からなる表示処理部７ａと、フロントウィンドシールド８に設けられた画像表示部７ｂとを有し構成されている。
【００３１】
画像は以下のように表示される。すなわち、表示処理部７ａにおいて、光源から射出された光が透過型液晶パネルに照射され、透過型液晶パネルに表示された画像が投射される。そして、投射された画像は、反射鏡にて反射されて、車両のフロントウィンドシールド８の内表面上に設けられた画像表示部７ｂにて結像される。具体的には、反射鏡は透過型液晶パネルの画像を虚像として形成し、この虚像をフロントウィンドシールド８の内表面上の画像表示部７ｂに結像させている。これにより、運転者は画像表示部７ｂに表示される画像を視認できるようになっている。
【００３２】
次に、障害物画像表示処理について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。図２は、障害物画像表示処理を表したフローチャートである。この処理は、駆動回路部６のマイクロコンピュータによって実行されるもので、駆動回路部６のメモリに記憶されている障害物検知プログラムに従って実行される。なお、図示しない操作パネル等により、障害物検知が選択されていない場合には、以下の障害物画像表示処理は実行されない。
【００３３】
この障害物検知処理は、車両のイグニッションスイッチがオンされて、本装置に電源が供給されることにより開始されるようになっている。
【００３４】
まず、イグニッションスイッチがオンされて障害物画像表示処理が開始されると、ステップ１１０では、現在車両が運行している道路画像がヘッドアップディスプレイに表示される。
【００３５】
具体的には、以下の処理により行われる。すなわち、駆動回路部６がナビゲーション部２から地図情報を受信する。このとき、ＧＰＳ衛星３からの側位信号、コンパス４からの車両の運行方位の信号、車速センサ５からの車両の運行速度の信号がナビゲーション部２に入力されるので、ナビゲーション部２でこれらの信号に基づいて内蔵の地図情報の中から車両運行に最適な地図情報が検索され、その地図情報が出力される。このため、駆動回路部６はこの地図情報を受信する。
【００３６】
そして、駆動回路部６は、ナビゲーション部２から受信した地図情報を表示処理部７ａに送信し、表示処理部７ａから道路画像をフロントウィンドシールド８の画像表示部７ｂに投影させることにより、ヘッドアップディスプレイに道路画像を表示する。
【００３７】
このようにして表示される道路画像は、例えば図３のように表示される。図３は、車両が現在運行している道路画像を示した図である。なお、図３は道路を斜視した図になっているが、運転者の好みに合わせて、例えば道路を見下ろした平面的な画像等に変更することも可能である。
【００３８】
上記のようにヘッドアップディスプレイに道路画像が表示されると、ステップ１２０では、障害物が検出されたか否かが判定される。すなわち、駆動回路部６に障害物検出部１の距離検出部からの検出信号が入力されたか否かが判定される。
【００３９】
つまり、距離検出部は障害物からの反射光を受信した場合のみ、検出信号を駆動回路部６に送信するため、駆動回路部６はこの距離検出部からの検出信号の入力をモニタすることにより、障害物の有無を判定することができる。したがって、障害物検出部１の距離検出部からの検出信号が駆動回路部６に入力された場合には障害物が検出されたと判定され、検出信号が入力されない場合には障害物は検出されないと判定されることとなる。
【００４０】
そして、ステップ１２０にて障害物検出部１から距離検出部の検出信号が入力されたと判定された場合にはステップ１３０に進む。また、ステップ１２０にて距離検出部からの検出信号が入力されていないと判定された場合には、ステップ１１０に戻り、ヘッドアップディスプレイに道路画像のみを表示する。
【００４１】
ステップ１３０では、ステップ１２０にて車両前方に障害物があると判定された場合、障害物画像表示処理が実行される。これは、以下のような処理によって行われる。
【００４２】
まず、レーザ光を車両前方に照射させることにより障害物の平面形状をあらわす画像データが得られる。このとき、上述のように、自車と障害物との距離も得られる。ただし、レーザ光が照射された方向によって自車と障害物との距離に差が生じる場合があるので、所定範囲のレーザ光の照射において得られた各距離の平均値を、自車と障害物との距離としている。
【００４３】
そして、この障害物の平面形状の画像データのサイズが、駆動回路部６のメモリに記憶された障害物画像の画像データと同等になるように、サイズの調整が行われる。
【００４４】
次に、上記サイズ変更された障害物の平面形状の画像データと、駆動回路部６のメモリに記憶された障害物画像の画像データとが照合され、障害物画像の画像データの中からもっとも近い形状を有する画像データが選択される。
【００４５】
続いて、道路画像に障害物画像を重ねて表示させるために、障害物画像のみを表示させる画像が作製される。具体的には、以下のように作製される。
【００４６】
まず、上述のように、障害物検出部１から入力される距離検出部の検出信号から自車と障害物との距離が得られる。また、ナビゲーション部２から地図情報が入力されている。これにより、地図情報の地図データと、自車と障害物との距離とに基づいて、道路画像のどの位置に障害物画像を表示させるのかが決定される。これに応じて、障害物画像のみが表示される画像が作製される。すなわち、作製された画像のうち、障害物画像以外の部分は透明になっている。このようにして、障害物画像のみを表示させた画像が作製される。
【００４７】
そして、ナビゲーション部２から入力される地図情報に含まれている道路画像に障害物画像を重ね合わせた画像の信号が表示処理部７ａに送信される。そして、表示処理部７ａから画像表示部７ｂに画像が投影される。このように、道路画像に障害物画像が重ね合わされた画像は、例えば図４のように表示される。図４は、車両前方にトラック９を検出したときの障害物画像重畳画像の一例を示した図である。この図に示されるように、自車の前方に位置するトラック９が検出され、トラック９の画像が道路画像に重ね合わされて表示されている。
【００４８】
この後、障害物画像表示処理はステップ１２０に戻り、再び車両前方の障害物の有無が判定される。そして、障害物が検出されたときには、再びステップ１３０の処理が行われることとなる。
【００４９】
このように、距離検出部の検出信号から障害物の有無が判定され、障害物があると判定された場合には、障害物画像を道路画像に重ね合わせて表示させることができる。このように、道路画像に障害物画像を重ねて表示することにより、運転者は障害物の有無を知ることができ、その障害物の存在位置を認識することができる。また、道路画像に障害物画像が重ね合わされた画像はヘッドアップディスプレイのフロントウィンドシールド８に表示されるので、運転者は車両前方から眼をそらさずに障害物の位置を確認することができる。
【００５０】
（他の実施形態）
第１実施形態では、障害物検出のためにレーザ光を用いたが、ミリ波レーザや超音波レーザ等のビーム光を用いてもよい。これによっても、第１実施形態と同様に車両前方の障害物を検出することが可能である。
【００５１】
ナビゲーション部２に内蔵される地図情報は、ハードディスクドライブに記憶された地図情報や、インターネットに接続してダウンロードさせた地図情報でも構わない。このような地図情報を用いても、第１実施形態と同様の障害物画像表示処理によって道路画像に障害物画像を重ね合わせて表示させることができる。
【００５２】
駆動回路部６は、パーソナルコンピュータ等の外部入力装置と接続可能になっており、駆動回路部６のメモリに記憶されている障害物の画像データを更新することが可能になっている。
【００５３】
画像を表示する手段として、第１実施形態のヘッドアップディスプレイに限らず、周知の画像表示装置、例えば車載ＴＶシステムのディスプレイを用いても構わない。
【００５４】
車両前方の障害物が検出されて、その障害物の障害物画像が道路画像に重ねて表示される場合に、その障害物画像を明るく表示、点滅表示、画像を大きめに表示することも可能である。これにより、ヘッドアップディスプレイに表示される障害物画像がより明確にされるため、運転者は障害物をより容易に認識することができる。
【００５５】
また、障害物画像を表示する際に、駆動回路部６に対して車両に備えられたスピーカーを接続させることも可能である。このようにスピーカーから警告音等の音を出すことにより、車両前方に障害物があることを運転者により容易に認識させることができる。
【００５６】
障害物の検出において、複数の障害物を検出した場合、１つの画像に複数の障害物画像を表示させることとなる。このような場合、第１実施形態と同様に、障害物画像が表示される画像が作製される。このとき、複数の障害物画像以外の部分は透明になっている。したがって、ヘッドアップディスプレイには、障害物画像が複数表示された画像と道路画像が表示された画像とが重ね合わされて表示されることとなる。一方、１つの画像に複数の障害物画像を作製する場合とは異なり、１つの障害物に対して１画像を作製するというように、障害物の数に応じて画像を作製し、それらの画像を道路画像に重ね合わせるようにしてもよい。
【００５７】
第１実施形態において、障害物検出部１から駆動回路部６に入力される検出信号から得られた障害物の平面形状の画像データが、メモリに記憶されている障害物画像の画像データのなかに無いために照合されなかった場合、検出された障害物の平面形状の画像データを障害物画像重畳表示のために用いることもできる。このような場合、検出された平面形状が障害物画像として道路画像に重ね合わされて表示されることとなる。
【００５８】
本発明のような障害物検出を行う装置では、自車の前方に存在するものはすべて障害物であると判定されてしまう。このような場合には自車と同等のスピードで運行している周辺車両を障害物の対象から削除することもできる。このようにすることで、周辺車両ではない、他の障害物のみを検知することが可能である。
【００５９】
画像を表示する際に、ヘッドアップディスプレイに立体的な道路画像および障害物画像を表示するようにしてもよい。このように立体画像を表示する場合には、立体画像表示に対応したＤＶＤソフト等や、駆動回路部６のメモリに記憶された立体的な障害物画像の画像データを用いることで立体画像表示が可能になる。
【００６０】
そして、上記ＤＶＤソフトを用いることにより、第１実施形態と同様の障害物画像表示処理が行われる。立体画像表示の場合、第１実施形態と異なることは、画像が表示処理部７ａにて右眼用画像および左眼用画像の２画像に分割され、それぞれの画像が表示処理部７ａに備えられた画像出力装置から出力されることである。そして、表示処理部７ａから右眼用および左眼用画像が画像出力装置、例えばプロジェクターから出力され、右眼用および左眼用画像が画像表示部７ｂに投影されると、右眼用および左眼用画像の視差により、ヘッドアップディスプレイに立体画像が表示されることになる。
【００６１】
このように立体画像を表示する場合、立体的な障害物画像が運転者の正面の道路状況に合わせてヘッドアップディスプレイに表示される。すなわち、図５に示すように、道路状況に合わせて立体的な障害物画像を表示される。図５は、ヘッドアップディスプレイに道路状況に応じた三次元障害物画像を表示した図である。この図に示すように、ヘッドアップディスプレイには反対車線の障害物１０と、道路に飛び出した子供１１、１２との障害物画像が表示されている。このような立体画像表示では、図５のように、実際の道路状況に合わせて障害物画像を表示させることができるので、運転者は容易に障害物を認識することができる。
【００６２】
なお、立体画像を表示させる手段として、上記ヘッドアップディスプレイに限らず、立体画像を表示できる周知の画像表示装置を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る車両用表示装置におけるブロック構成図である。
【図２】障害物画像の重畳表示の内容を表すフローチャートである。
【図３】通常の道路画像を表示させた模式図である。
【図４】道路画像に障害物画像を重ねて表示させた模式図である。
【図５】立体画像表示において、ヘッドアップディスプレイに立体障害物画像を表示させた模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…障害物検出部、２…ナビゲーション部、３…ＧＰＳ、４…コンパス、
５…車速センサ、６…駆動回路部、７…表示部、８…フロントウィンドシールド、
９…トラック。
【図１】
2005112187.tif 000003
【図２】
2005112187.tif 000004
【図３】
2005112187.tif 000005
【図４】
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【図５】
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