JP2008174034A - 車両用情報表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両内での表示場所が１箇所に固定されないようにした車両用情報表示装置を提供する。
【解決手段】車両１０のサンバイザー１２Ａ，１２Ｂの近傍には、運転者の顔を撮影するカメラ３が設置され、天井面１１には、投影画像を投影するプロジェクタ２が取り付けられている。カメラによる撮影画像は、画像処理・制御部４に取り込まれ、運転者の顔がどの方向を向いているかが検出され、その顔の向きの方向及び変化量に合わせてプロジェクタ２の投影方向を変更する。投影方向の変更は、プロジェクタ２内の投影光路上に配設されたミラーの反射方向を変更することにより行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、交通や車両に関する情報を車室内等に表示する車両用情報表示装置に関する。

自動車等の車両においては、走行中に交通渋滞、交通規制等の交通情報を入手することができれば、円滑に車両を走行させることができると共に心理的負担を軽減することができる。このような目的のために、例えば、ＶＩＣＳ（道路交通情報通信システム）があり、車両にＶＩＣＳ対応のカーナビゲーション装置を搭載していれば、ＶＩＣＳセンターから簡単に情報を得ることができる。ＶＩＣＳ等の交通情報を表示できるようにしたものに、例えば、特許文献１に示される交通情報番組表示装置がある。
特開２００１−１２６１８６号公報

しかし、従来の表示装置によると、ディスプレイは本体部に一体化されており、通常、ダッシュボードの上面や前面の１箇所に固定設置されている。その設置場所は、車種や表示装置の形状によって制約されるため、必ずしも運転者の見やすい位置に設置できるとは限らない。また、表示装置を見る方向が異なる場合、複数の表示装置を設置する必要がある。

従って、本発明の目的は、車両内での表示場所が運転者の見やすい位置になるようにした車両用情報表示装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、運転席に着席している乗員の顔を撮影するカメラと、車室内または車外の所定場所に向けて投影画像を投影するプロジェクタと、前記カメラによる撮影画像に基づいて前記乗員の顔の向きを検出し、前記顔の向きに合わせて前記プロジェクタの投影方向を変更する制御手段とを備えることを特徴とする車両用情報表示装置を提供する。

本発明の車両用情報表示装置によれば、プロジェクタにより車内外の任意の場所に向けて投影画像を投影できるため、表示場所を固定されないようにすることができる。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置を示す。なお、図１においては、乗用車における運転席、助手席及びその周辺の構成を示し、他の部分については図示を省略している。

車両用情報表示装置１は、車両１０の天井面１１に取り付けられたプロジェクタ（projector）２と、サンバイザー１２Ａ，１２Ｂの間に設けられたカメラ３と、プロジェクタ２及びカメラ３に接続された画像処理・制御部４と、プロジェクタ２内の複数のモータを駆動するモータ駆動部５とを備えて構成されている。画像処理・制御部４及びモータ駆動部５により制御手段６が構成されている。

なお、画像処理・制御部４及びモータ駆動部５は、一つのユニットにしてダッシュボード１３内に設けることも、プロジェクタ２内に設けることも可能である。

プロジェクタ２は、ＤＬＰ（Texas Instruments社登録商標：Digital Light Processing）方式ロジェクタ、液晶プロジェクタ、ＬＥＤプロジェクタ等を用いることができるが、車両１０に搭載のバッテリーで動作するように構成されている。また、プロジェクタ２は、オートフォーカス（ＡＦ）機構及びズーム機構を備えていることが望ましい。プロジェクタ２の投影面は、運転席１５から見やすい場所、例えば、車両１０のダッシュボード１３の上面である。したがって、ダッシュボード１３の投影面は、暗色系以外の画像を視認し易い色であることが望ましい。

また、プロジェクタ２は、デフォルトの投影面を設定、すなわち運転者が手動により投影画像の出射方向を変更できるように、助手席１４、運転席１５または両席の中間の上方の天井面１１に、アダプタ等を介して取り付けられている。

カメラ３は、デジタルカメラであり、運転者の顔が被写体となるように運転席にレンズが向けられており、撮影した画像データを画像処理・制御部４へ出力する処理回路を備えている。また、カメラ３は、レンズの被写界深度が浅い場合には、ＡＦ機構を備えていることが望ましい。

画像処理・制御部４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、画像メモリ、インターフェース回路等を備えて構成されている。また、画像処理・制御部４は、上記ＲＯＭに格納されたプログラムによって、カメラ３が撮影した画像を処理して運転者の顔を認識し、顔がどの方向を向いているかを検知する処理機能、運転者の顔の向きに合わせてプロジェクタ２の投射レンズの向きを変える制御機能、及び交通情報、ナビゲーション情報、車速、車内温度、外気温等をプロジェクタ２に表示させる表示制御機能を備えている。また、画像処理・制御部４は、カメラ３からの撮影データを処理して周辺死角画像を生成する機能も備えている。

（プロジェクタの構成）
図２は、プロジェクタ２の内部構成を示す。プロジェクタ２は、そのレンズ２１ａから投影画像を出光する投影部２１と、レンズ２１ａからの投影画像をダッシュボード１３に向けて反射する投影する第１のミラー２２と、第１のミラー２２を矢印Ａ方向に回転駆動するモータ２３と、モータ２３及び第１のミラー２２を保持する一対のアーム２４と、アーム２４を矢印Ｅ方向に移動させるミラー駆動部２５と、ミラー駆動部２５内のアーム駆動機構を回転駆動するモータ２６と、第１のミラー２２からの投影画像を所定方向へ反射させる第２のミラー２７と、第２のミラー２７を矢印Ｂ方向に回転駆動するモータ２８と、第２のミラー２７を矢印Ｃ方向に回転駆動するモータ２９と、第２のミラー２７を３６０°に回転可能にして配設されたリングギア３０と、ピニオン３１ａを介してリングギア３０を回転させるモータ３１とを備えて構成されている。

投影部２１は、ＤＬＰ方式による構成の場合、光源ランプとスクリーンの間の光路上に、ＲＧＢの３色を備えて回転する色フィルタ、色フィルタからの光を集光させるコンデンサレンズ、コンデンサレンズからのフィルタ色に合わせて駆動されるＤＭＤ（Texas Instruments社登録商標：Digital Micromirror Device）、ＤＭＤからの光をスクリーンに合焦させる投射レンズを順次光路上に配設して構成されている。

第１，第２のミラー２２，２７は、共に平板ミラーであるが、第２のミラー２７は画像切れを防ぐために、第１のミラー２２よりも縦長になっている。なお、第２のミラー２７及びモータ２８，２９，３１は、投影したい場所に第１のミラー２２のみで投影できない場合に使用される。

モータ２３，２６，２８，２９，３１は、例えば、ステッピングモータを用いることができ、その出力容量は負荷の大小に応じて選択する。

ミラー駆動部２５は、モータ２６を駆動源にして一対のアーム２４を水平方向に往復動させる減速機、その出力軸に取り付けられたピニオン、該ピニオンに噛合するようにアーム２４の端部に形成されたラック（いずれも図示せず）等を備えて構成されている。

リングギア３０は、円環状を成し、下面にはモータ３１のピニオン３１ａに噛合するラック（図示せず）が形成されており、図２の矢印Ｄ方向に回転する。

（車両用情報表示装置の動作）
次に、図１及び図２に示した車両用情報表示装置１の動作について説明する。
車両１０のエンジン始動前には、車両用情報表示装置１はオフ状態になっており、第１，第２のミラー２２，２７は、デフォルト位置に位置決めされている。運転者等によって予め設定されており、車両１０の始動のたびにプロジェクタ２はデフォルト位置に戻される。

次に、運転者が運転席１５に着席し、車両１０のエンジンが始動状態または走行状態になると、車両用情報表示装置１がオンになる。なお、車両用情報表示装置１は必要に応じてオフにすることもできる。運転席１５に着席した運転者の顔は、カメラ３によって一定時間ごと、例えば０．５秒ごとに撮影され、その撮影データを画像処理・制御部４へ出力される。

画像処理・制御部４は、図示しない交通情報受信装置からの情報、車両１０のＥＣＵ（図示せず）からの車速情報、燃料量情報、警報情報、周辺死角画像等の画像データを生成し、この画像データに基づいてプロジェクタ２を制御し、プロジェクタ２により画像データに基づく画像をダッシュボード１３上のデフォルト位置に投影する。この場合、ダッシュボード１３の色が黒やグレーであった場合、投影画像の内容を把握できなくなるので、予め投影画像を容易に視認可能な色の紙やボードを用意しておき、ダッシュボード１３上の所定位置に置くようにすればよい。或いは、ビニールシートを所定位置に貼着してもよい。

次に、運転者が、例えば顔を左に動かすと、画像処理・制御部４は、カメラ３からの撮影画像に基づいて運転者の顔の動きを算出し、顔の向き（具体的には、眼の動き）に合わせてプロジェクタ２の投影位置を変化させる処理を実行する。このために、画像処理・制御部４は、カメラ３からの撮影画像を処理し、顔の向きを算出する。顔の向きの算出方法として、以下のような方法がある。

（１）特開２００５−１８２４５４号公報に示される方法
顔の向きの変化に伴う一方の眼（例えば、左眼）の移動開始から移動終了までの回転半径Ｒと、一方の側頭面からの水平移動距離Ｙとに基づいて左眼の角度θ（＝顔の向き）をθ＝ｓｉｎ^−１（Ｙ／Ｒ）として算出し、この角度θに合わせてプロジェクタ２の投影画像を同角度振らせ、ダッシュボード１３上の投影画像を移動させる。

（２）パターンマッチング法
この方法は、辞書画像として、顔の向きがそれぞれ異なる複数の画像Ｐｄｉ（１≦ｉ≦ｎ）を予め作成し記憶しておくと共に、各画像Ｐｄｉに対応する顔の向き（角度θｉ）を予め記憶しておき、撮像装置にて撮像した撮像画像Ｐと辞書画像Ｐｄの各画像Ｐｄｉとの類似度から顔の向きを検知する。すなわち、撮像画像Ｐを各画像Ｐｄｉと比較し、最も類似する画像Ｐｄｉに対応する角度θｉを、撮像画像Ｐにおける角度θすなわち被測定者の顔の向きとするものである。

次に、画像処理・制御部４は、顔の向きの算出結果に基づいて、第１のミラー２２の回転量を算出する。また、第１のミラー２２の回転のみで対応できない場合、第２のミラー２７の回転量を算出する。更に、画像処理・制御部４は、上記回転量算出結果から、第１，第２のミラー２２，２７を回転させるモータ２３，２８，２９の回転量を算出する。また、ミラー駆動部２５を移動させる必要があれば、上記回転量算出結果からモータ２６の回転量を算出する。画像処理・制御部４は、以上の算出結果をモータ駆動部５へ出力する。

モータ駆動部５は、上記回転量算出結果に応じて、図２に示すＡ方向に第１のミラー２２に対応するモータ２３，２５により回転させ、更には、Ｅ各方向に移動させる。また、上記回転量算出結果に応じて、第２のミラー２７に対応するモータ２８，２９，３１を図２に示すＢ，Ｃ，Ｄの各方向に回転させ、プロジェクタ２の投影画像を運転者の顔が向いた方向へ移動させる。これにより、常に運転者の視線上にプロジェクタ２の投影画像が存在するようになる。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）表示がプロジェクタ２の投影によって行われるので、表示場所は固定されず、任意の場所に表示を行うことができる。
（２）カメラ３による撮影データから運転者の顔の向きを検出し、この顔の向きの変化に合わせてプロジェクタ２による投影画像を視線の移動方向へ移動させるようにしたため、運転者の視線上には常にプロジェクタ２の投影画像が存在するようになり、１箇所にディスプレイが固定されている場合の様に、視線を頻繁に動かす必要がなくなり、事故防止が図れると共に、運転者の疲労を軽減することができる。
（３）プロジェクタ２による投影により表示が行えるため、表示場所にＬＣＤ等のデバイスを用意する必要がない。

［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る車両用情報表示装置を示す。図３では、プロジェクタ２の主要部のみを示し、車両１０及びその他については図示を省略している。

本実施の形態は、第１の実施の形態において、投影部２１と円錐型のミラー（以下、コーンミラーという）４０とを対向配置し、投影部２１からの投影画像がコーンミラー４０の側面の反射領域４０ａで反射するようにし、更に、第１の実施の形態における第１，第２のミラー２２，２７及びこれらミラーに関連するモータ２８，２９，３１及びリングギア３０を除去した構成のプロジェクタ２としたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

コーンミラー４０は、例えば、金属または樹脂によりコーン形にした物体の表面にメッキを施した構造を有している。

なお、図２に示したミラー駆動部２５のアーム２４には、コーンミラー４０が取り付けられると共に、コーンミラー４０には、Ｅ方向に直交したＦ方向にコーンミラー４０を動かせるようにモータ２３が取り付けられている。なお、コーンミラー４０に代えて、投影部２１を動かす構成にすることもできる。また、コーンミラー４０は、投影部２１と距離が離れていてもよく、例えば、床面に近い位置にあってもよい。

本実施の形態においては、投影部２１からの投影画像がコーンミラー４０の側面の一部に入射し、そこに形成された反射領域４０ａから略水平方向へ反射し、例えば、ダッシュボード１３上に投影され、運転者等によって目視される。

そして、投影部２１とコーンミラー４０のいずれかを、例えば、手動で適宜動かすことにより、反射領域４０ａをコーンミラー４０の円周方向の任意の面に形成することができる。

また、投影部２１のレンズ中心線にコーンミラー４０の中心線を近づけると、反射領域４０ａがコーンミラー４０の上方に形成されることによりコーンミラー４０の反射画像が縮小し、両者の中心線を離すと反射領域４０ａがコーンミラー４０の下方に形成されることにより反射画像が拡大する。

次に、運転者が、例えば顔を左に動かすと、画像処理・制御部４は、撮影データに基づいて運転者の顔の動きを上記第１の実施の形態で説明した方法により算出し、この算出結果に基づいてモータ２３，２６を回転させ、コーンミラー４０を運転者の顔の向きに合わせて同じ方向（図３では、Ｆ方向）に移動させ、運転者の目線上へ投影画像を移動させる。

また、コーンミラー４０を投影部２１のレンズ中心線とコーンミラー４０の中心線を合致させると、コーンミラー４０の全面が反射領域となり、投影部２１から画像の中心線の周囲に複数の画像を配置した画像データを投影することにより、複数の投影画像が異なる方向へ同時に投影される。或いは、１つの画像を３６０°の方向に投影することも可能である。このような配置の車両用情報表示装置１は、例えば、車両の中心部に設置することにより、利用度が高められる。

（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）投影部２１とコーンミラー４０の相対位置を変更するのみで、３６０°の任意の方向に投影画像を投影させることができるので、投影面を３６０°の方向に設定することができる。従って、投影面（表示場所）が固定されず、運転者以外の乗員による投影画像にも見せることが可能になる。
（２）投影部２１とコーンミラー４０の対向距離を維持したまま、両者を横方向に相対移動させると、反射領域４０ａのサイズを変更できるため、ダッシュボード１３等における投影面の画像サイズを任意の大きさにすることができる。
（３）プロジェクタ２による投影により表示が行えるため、表示場所にＬＣＤ等の他のデバイスを用意する必要がない。

［第３の実施の形態］
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る車両用情報表示装置を示す。図４では、プロジェクタ２の主要部のみを示し、車両１０及びその他については図示を省略している。

本実施の形態は、第１の実施の形態において、第２のミラー２７の長さをリングギア３０の中心線を超えるまで延ばし、この第２のミラー２７と投影部２１とを対向配置し、更に、第１の実施の形態における第１のミラー２２、モータ２３，２８，２９を除去した構成のプロジェクタ２としたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

なお、本実施の形態においては、モータ２８を設けていないが、このモータ２８を設ける構成にすれば、第１の実施の形態に示したように、第２のミラー２７を図２に示した矢印Ｂ方向に回転させることができる。

本実施の形態は、投影部２１からの投影画像が第２のミラー２７に入射し、更にダッシュボード１３に向けて反射することにより、ダッシュボード１３上には投影画像が投影され、この投影画像が運転者等によって目視される。

次に、運転者が、例えば顔を左に動かすと、画像処理・制御部４は、撮影データに基づいて運転者の顔の動きを上記第１の実施の形態で説明した方法により算出し、この算出結果に基づいてモータ３１を回転させ、運転者の顔の向きに合わせて反射方向を変化させ、運転者の目線上へ投影画像を移動させる。

（第３の実施の形態の効果）
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、第１のミラー２２が不要になるため、ミラー枚数を減らすことができ、従って、プロジェクタ２の小型軽量化、及び部品低減が可能になる。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。

例えば、上記各実施の形態においては、プロジェクタ２の投影面がダッシュボード１３であるとしたが、投影画像の大部分を映し出せるだけの面積があれば、どの場所であってもよい。例えば、ドアの内面やピラーであってもよい。

また、顔の検出方法は上記した方法に限定されるものではなく、顔の向きさえ検出できれば、どのような方法であってもよい。

上記各実施の形態は、カメラ３により運転者の顔を追尾し、顔の向きに合わせてプロジェクタ２による投影面を変更する構成を示したが、ユーザの顔に追尾させず、表示登録位置、すなわちユーザが特定した投影面にプロジェクタ２により投影を行う構成にすることもできる。この場合、ユーザが予め用意した紙、樹脂板等を所望の投影位置に配置してカメラ３で撮影し、紙や樹脂板の載置位置を表示登録位置として画像処理・制御部４に登録する。こうして登録した表示場所にプロジェクタ２の投影画像を投影させることにより、車両１０の振動やカーブでの傾き等により紙や樹脂板が移動した場合でも、その移動に合わせてプロジェクタ２の投影画像を移動させることができる。

更に、カメラ３は、車室内を広範囲に撮影することも可能であるため、車両盗難等の不審者を検知するセキュリティーへの応用が可能である。例えば、不審者の侵入を検知したとき、プロジェクタ２の投影面が車外になるようにモータ駆動部５を制御し、例えば、プロジェクタ２から『盗難発生中』等のメッセージをボンネットに投影することにより、車外の人に不審者侵入の発生を伝え、防犯を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る車両用情報表示装置及び車室内を示す図である。 図１に示すプロジェクタの内部構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両用情報表示装置を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る車両用情報表示装置を示す図である。

符号の説明

１ 車両用情報表示装置
２ プロジェクタ
３ カメラ
４ 画像処理・制御部
５ モータ駆動部
６ 制御手段
１０ 車両
１１ 天井面
１２Ａ，１２Ｂ サンバイザー
１３ ダッシュボード
１４ 助手席
１５ 運転席
２１ 投影部
２１ａ レンズ
２２ 第１のミラー
２３，２６，２８，２９，３１ モータ
２４ アーム
２５ ミラー駆動部
２７ 第２のミラー
３０ リングギア
３１ａ ピニオン
４０ コーンミラー
４０ａ 反射領域

Claims (3)

1. 運転席に着席している乗員の顔を撮影するカメラと、
   車室内または車外の所定場所に向けて投影画像を投影するプロジェクタと、
   前記カメラによる撮影画像に基づいて前記乗員の顔の向きを検出し、前記顔の向きに合わせて前記プロジェクタの投影方向を変更する制御手段とを備えることを特徴とする車両用情報表示装置。
2. 前記プロジェクタは、投影光路上に配設された少なくとも１つの平面ミラーを備え、前記平面ミラーの出射角の変更に応じて前記投影方向を変更することを特徴とする請求項１に記載の車両用情報表示装置。
3. 前記プロジェクタは、投影光路上に配設された円錐型のミラーを備え、その中心軸と入射光路の中心軸とのずれ量及び軸方向の移動量に応じて前記投影方向を変更することを特徴とする請求項１に記載の車両用情報表示装置。