(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運転者の頭部に装着され、この運転者の眼前において画像を表示する画像表示手段と、
前記車両の運転者が認識すべき車両外部情景を撮影する外部環境撮影手段と、
この外部環境撮影手段により撮影された車両外部情景の画像情報水平方向成分を指定条件に基づき且つ中央部より左右両側の圧縮率が大きくなるように圧縮し、前記画像表示手段に出力して画像を表示させる画像圧縮生成手段とからなり、
前記車両の走行速度を検出し、検出された走行速度に基づき前記指定条件を決定し、前記画像情報の水平方向成分を圧縮することを特徴とする車両用ヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項２】
車両の運転者の頭部に装着され、この運転者の眼前において画像を表示する画像表示手段と、
前記車両の運転者が認識すべき車両外部情景を撮影する外部環境撮影手段と、
この外部環境撮影手段により撮影された車両外部情景の画像情報水平方向成分を指定条件に基づき且つ中央部より左右両側の圧縮率が大きくなるように圧縮し、前記画像表示手段に出力して画像を表示させる画像圧縮生成手段とからなり、
前記車両が走行する道路の種類を検知取得する情報検知手段を設け、この情報検知手段の検知結果に基づき前記指定条件を決定し、前記画像情報の水平方向成分を圧縮することを特徴とする車両用ヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項３】
車両の運転者の頭部に装着され、この運転者の眼前において画像を表示する画像表示手段と、
前記車両の運転者が認識すべき車両外部情景を撮影する外部環境撮影手段と、
この外部環境撮影手段により撮影された車両外部情景の画像情報水平方向成分を指定条件に基づき且つ中央部より左右両側の圧縮率が大きくなるように圧縮し、前記画像表示手段に出力して画像を表示させる画像圧縮生成手段とからなり、
前記車両の走行時における道路属性情報を検知取得する情報検知手段を設け、この情報検知手段の検知結果に基づき前記指定条件を決定し、前記画像情報の水平方向成分を圧縮することを特徴とする車両用ヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項４】
前記外部環境撮影手段により撮影された車両外部情景中央部から周辺部に向けて連続的に又は段階的に水平方向成分の圧縮率が大きくなるように前記画像情報の水平方向成分の圧縮率を変化させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用ヘッドマウントディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は安全運転用の視覚補助装置に関するものであり、詳しくは運転時に運転者の頭部に装着され使用される車両用のヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤという）装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
使用者の頭部に装着されるハウジングに画像表示手段を取り付け、使用者がその視野全域で表示画像を見られるようにしたＨＭＤ装置が開発されている。このＨＭＤ装置は従来遠隔操作装置等を用いて汚染物質等を処理し又は操作する場合等に用いられていたが、最近では安全運転に供するための視覚補助装置として使用する方法が考えられている。
【０００３】
また、このＨＭＤ装置には従来より操作者の操作用の各種情報をＨＭＤ装置の画像表示部を通して入射する外界光による自然画像に重ね合わせて表示するいわゆるシースルー型のものと、外界光の入射を一切遮断してカメラ等によって撮影され加工された撮像画像を表示する密閉型のものとがある。密閉型のＨＭＤ装置では操作者に提供する各種情報を撮像画像に重ね合わせて表示する機能のほかに外部環境を撮影した撮像画像を種々に加工して表示する機能も発表されている。しかしながら、これらのＨＭＤ装置では外部環境画像に案内情報等を重合させるものであって、車両用ＨＭＤ装置としてドライバの視野の拡大を図ることを目的とするものはなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高齢化社会の到来と共に今後高齢者ドライバの増加が見込まれるが、高齢者の特徴として有効視野が狭くなる傾向（視野狭窄傾向）が指摘されている。また、高齢者になると全身の筋力、柔軟性にも衰えが発生し特に首の回転運動等、安全確認に必要な機能が低下してくる。そのため、高齢者ドライバは特に左右方向の安全確認動作に支障をきたす場合が多くなる。事実、事故原因を分析すると「安全確認不適」等の項目が多くなるがそれらの状況に対して有効な解決手法はほとんど提示されていない。
【０００５】
本願発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、カメラ等により撮影された外部情景画像の水平方向成分を圧縮することにより仮想的に視野角を拡げ、
生理的、身体的理由等により左右方向の安全確認動作に支障のあるドライバの視野の拡大を図り、本来必要な首、目の動きより少ない量の動きで従来なら見逃していたような危険物の認識をも可能とする車両用ＨＭＤ装置を提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明に係る車両用ＨＭＤ装置は画像表示手段と、外部環境撮影手段と、画像圧縮生成手段とを有して構成されている。画像表示手段は運転者の眼前において画像を表示するものであり、表示手段自体が運転者の頭部に装着され固定される。外部環境撮影手段は車両の運転者が車両走行中に認識すべき外部情景を広角度で撮影するカメラや頭部の動きに連動して撮影範囲を変化させるカメラのような撮影手段であり、車両に固定される。画像圧縮生成手段はこの撮影手段により撮影された車両外部情景の画像情報の水平方向成分を指定条件に基づき且つ中央部より左右両側の圧縮率が大きくなるように圧縮し、前記表示手段に出力する働きを行う。そして、車両の走行速度を検出し、検出された走行速度に基づき指定条件を決定し、画像情報の水平方向成分を圧縮するようにしている。
【０００７】
また、車両が走行する道路の種類を検知取得する情報検知手段を設け、この情報検知手段の検知結果に基づき指定条件を決定し、画像情報の水平方向成分を圧縮しても良い。さらに、車両の走行時における道路属性情報を検知取得する情報検知手段を設け、この情報検知手段の検知結果に基づき指定条件を決定し、画像情報の水平方向成分を圧縮するようにしても良い。
なお、外部環境撮影手段により撮影された車両外部情景中央部から周辺部に向けて連続的に又は段階的に水平方向成分の圧縮率が大きくなるように画像情報の水平方向成分の圧縮率を変化させるのが好ましい。
【０００８】
このような車両用ＨＭＤ装置では運転者の視野角を仮想的に拡大することができ、指定条件に応じてより広い範囲の画像情報を表示することができる。また、運転者の意思に基づく画像の圧縮及び前記指定条件に基づき行われる画像の圧縮は撮影された車両外部情景の中央部から周辺部に向けて連続的に又は段階的に水平方向成分の圧縮率が大きくなるようにその水平方向成分の圧縮率を変化させることが好ましい。このように構成すれば安全運転をするうえで、より重要度の高い正面画像は鮮明に、左右に偏るに従い画面は圧縮度が高められて表示されるため、運転者にとって直感的により認識しやすい画像とすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る車両用ＨＭＤ装置１の実施の形態について図面を参照して説明する。図１はその外観図を示している。この車両用ＨＭＤ装置１は図１（ａ）に示すように全体がメガネ形状をしており、人間の頭部に装着したときに顔の両眼部の前方に位置する二つの表示部２と、前記表示部２を支持すると共に、顔の両眼部前方に表示部２を固定するバンド部材３と、このバンド部材３が頭部から下方にずり落ちないように頭部頂点で支持するサポート部材４とから構成されている。
なお、５は画像信号入出力のためのケーブルである。
【００１０】
表示部２は図１（ｂ）に示すように画像表示部として液晶表示素子（以下、ＬＣＤ素子という）２１が人間の視野を覆うように両眼部前方に配置されており、さらに人間の視線方向前方であって前記ＬＣＤ素子２１の前面部に、前記ＬＣＤ素子２１とほぼ密着してＬＣＤシャッタ２２が配置されている。ＬＣＤシャッタ２２は外部電圧により駆動され、外界光の入射及び遮蔽を制御して前記ＨＭＤ装置１をシースルーモードと密閉モードとに切り換える働きをするものである。
【００１１】
図２は、本発明に係る車両用ＨＭＤ装置１の一実施例に係る構成図である。
１１は外部環境撮影手段であり、この外部環境撮影手段１１は車両の運転者が走行中に認識すべき車両外部情景を広角度で撮影する２台のカメラ１１１、１１２から構成されている。２台のカメラ１１１、１１２は図３に示すように走行方向（０度方向）を中心としてそれぞれ左右６０度の視野角を撮影するように配置され、両カメラ１１１、１１２によるそれぞれの画像が走行方向（０度）を境に組み合わされて運転者の認識すべき画像（例えば、図４に示す実画像）が生成される。なお、２台のカメラ１１１、１１２は頭部の動きに連動して撮影範囲を変化させるカメラであってもよい。
【００１２】
１２は画像圧縮生成手段であり、この画像圧縮生成手段１２は前記２台のカメラ１１１、１１２により撮影された車両外部情景の画像情報からその水平方向成分を指定条件に基づき圧縮し、表示部２に配備される画像表示手段２３に表示可能な情報として出力するものである。
【００１３】
１３は情報検知手段であり、この情報検知手段１３は複数の検知装置から構成されている。例えば、車速、加速度などの車両の内部情報を取得する内部情報検知装置１３１、走行中の道路種別情報や制限速度、天候、路面状態等の道路属性情報を取得する外部情報検知装置１３２、運転者の好みに合わせた画像とするために指定される条件を検知する運転者情報検知装置１３３を有して構成される。そして、これら検知装置１３１、１３２、１３３から取得されるいずれか一又は複数の検知結果に基づいて画像圧縮パターンを指定する設定条件を決定し、画像圧縮生成手段１２に出力する。
【００１４】
２３は画像表示手段であり、この画像表示手段２３は運転者の視野を覆うように両眼部前方に配置されており、一般にはＬＣＤ素子２１により構成されている。そして、そのＬＣＤ素子２１の垂直方向中央線を境に、左側表示部２３１が左側の視野を撮影するカメラ１１１の画像を表示し、右側表示部２３２が右側の視野を撮影するカメラ１１２の画像を表示する。両画像がその中央線で整合され、図４に示すような表示画像が得られるように構成されている。
【００１５】
このように構成された車両用ＨＭＤ装置１の一実施例の作動を図面（図３〜図５）を用いて説明する。図５は表示画像の圧縮パターン設定を速度連動型に構成した本発明の車両用ＨＭＤ装置のフローチャートである。運転者は車両に搭乗し、ＨＭＤ装置１を頭部に装着してエンジンをスタートさせると２台のカメラ１１１、１１２は車両の外部情景を撮影しはじめる（Ｓ−１）。このとき各々のカメラで撮影される画像は図４に示す走行方向に対し片側６０度の実画像である。
【００１６】
ここで、運転者は運転者情報検知装置１３３を操作し、自己の好みの画像を表示させるために画像圧縮パターンを設定することができる（Ｓ−２）。例えば走行方向に対し視野角が−２０度から＋２０度の範囲は圧縮比が１：１の等倍エリアとしてカメラ撮影による実画像を表示させ、−５０度以下及び＋５０度以上の範囲は画像表示から切り捨て、−５０度から−２０度までの範囲と＋２０度から＋５０度までの範囲は圧縮率２／３で画像を圧縮して表示するように設定し、自己の認識しやすい表示パターンを選択することができる。このようにして表示される画像の様子を図４の実画像と表示画像に示している。
【００１７】
本実施例に係る車両用ＨＭＤ装置１では運転者が画像圧縮パターン（及び圧縮率）を設定しない場合には、車両速度に連動して画像圧縮パターンが選択される。そのために必要な車両速度情報が内部情報検知装置１３１によって取得される（Ｓ−３）。例えば、検知される車速が１００Ｋｍ／時以下のときには予め設定された画像圧縮パラメータが自動的に指定される（Ｓ−４）。具体的には走行方向に対し視野角が−３０度から＋３０度の範囲は圧縮比が１：１の等倍エリアとしてカメラ撮影による実画像を表示させ、−５０度以下及び＋５０度以上の範囲は表示から切り捨て、−５０度から−３０度までの範囲と＋３０度から＋５０度までの範囲は圧縮率１／２で画像を圧縮して表示するように指定される。
【００１８】
検知される車両速度が１００Ｋｍ／時以上の場合には、運転者の動体視力の低下等を考慮して画像圧縮はせず、視野角を狭くすることによって注視範囲を狭くするように指定される（Ｓ−５）。例えば、走行方向に対して視野角が−４０度から＋４０度までの範囲を圧縮比が１：１の等倍エリアとしてカメラ撮影による実画像を表示させ−４０度以下及び＋４０度以上の範囲は表示から切り捨てて表示するように設定される。このようにして画像表示パラメータの設定が完了すると所定時間間隔をおいて再び上記フローが繰り返され、常に走行環境に適合した画像表示が行われるように作動する（Ｓ−６）。
【００１９】
以上は速度連動型に構成した本発明に係る車両用ＨＭＤ装置１の一実施例に係るフローチャートであるが、本発明は当然に上記実施例に限られるわけではなく、上記実施例の車両速度をより細かく分割して各速度毎に画像圧縮パターンを設定してもよい。このとき、撮影された車両外部情景の中央部（視野角０度の方向）から周辺部（視野角±６０度の方向）に向けて連続的に又は段階的に画像情報の水平方向成分の圧縮率を変化させていこことが好ましい。このように構成すれば画像が滑らかに変化し、運転者にとって直感的により認識しやすい表示画像とすることができる。
【００２０】
さらにまた、高速道路か一般道かのような車両種別情報、天候や路面状態等の道路属性情報を外部情報検知装置１３２より取得し、この検知結果に基づいて画像圧縮パターンを設定してもよい。複数の検知結果に従い人間工学に基づく画像圧縮パターンを決定すれば、より細かな適切な画像表示の制御を行うことができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る車両用ＨＭＤ装置によれば、視野角を仮想的に拡げることができ、より広い範囲の情景を表示することが可能となる。このため、生理的、身体的理由等により左右方向の安全確認動作に支障がある運転者に対し、本来必要な首、目の動きより少ない量の動きで同等以上の範囲を表示することができる。従って、従来なら確認できずに見逃していたような危険物も認識可能とすることができ、運転者の安全運転に必要な画像情報を適切に表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用ＨＭＤ装置の外観図である。
【図２】本発明に係る車両用ＨＭＤ装置の一実施例の構成図である。
【図３】２台のカメラの撮影する範囲を示す説明図である。
【図４】撮影された実画像と表示される表示画像の関係を示す説明図である。
【図５】本発明に係る車両用ＨＭＤ装置の作動を説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
１        車両用ヘッドマウントディスプレイ装置
２        表示部
１１      外部環境撮影手段
１２      画像圧縮生成手段
１３      情報検知手段
２１      液晶表示素子（ＬＣＤ素子）
２３      画像表示手段
１３１    内部情報検知装置
１３２    外部情報検知装置
１３３    運転者情報検知装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003883242.tif 000005
【図５】
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