JP2015105064A - グラフィックメータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実際に搭載している表示機能に見合った高度な演出効果を視覚的に運転者に与えること。
【解決手段】視点位置ＥＰ、視線方向ＤＤの変化を検出して、計器の表示内容を自動的に変化させる。２Ｄ描画の場合は拡大、縮小、移動等を組み合わせて変化させる。３Ｄ描画の場合は立体像をその場で回転させる。視点の接近に対しては、視認性を重視した標準状態に戻す。視線が遠ざかる時には、より遠ざかる方向に立体像を回転して立体感を強調する。視線の向きと一致した計器については、立体像の向きを正面に向けて視認性を改善する。視線の向きが少しすれた場合は正面に向けた状態を維持し、視線が大きくずれた場合は追従制御を徐々に解除する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用の計器類を表示するメータユニットとして利用可能な表示装置に関し、特にグラフィック表示が可能なグラフィックメータ装置に関する。

車両用の計器類を表示するメータユニット等に関しては、従来より、物理的に指針を動かして車速、エンジン回転速度等の情報を表示するアナログメータや、数値や文字の表示により情報を表示するデジタルメータがある。また、指針の代わりにバーグラフを表示する場合もある。

また、近年では、多数の画素の組み合わせにより任意の画像、図形、文字などを表示可能な液晶などの表示パネルが比較的安価で入手できるようになっている。そのため、様々なグラフィック表示を用いてメータユニットの計器等の表示を実現することも試みられている。

例えば、特許文献１においては、液晶ディスプレイの画面を用いて、グラフィック表示によりスピードメータ、タコメータ、及びサブメータを含む車両用のメータユニットを実現している。また、表示されるスピードメータ等の各計器については、指針や文字板を有するアナログ計器の外観に似た表示状態を３次元コンピュータグラフィックスの技術を用いて作成した画像により表現している。また、車両外部の光源の位置を取得し、外部から液晶ディスプレイの画面に入射する外来光の入射方向を算出し、更に運転者の視線の方向を検出し、外来光の入射方向及び視線の方向を表示内容に反映している。

特開２０１０−５８６３３号公報

特許文献１に開示された技術においては、実物の立体的な計器と同等の自然な外観を、３次元コンピュータグラフィックスで２次元の画面上に再現するために、外来光の入射方向、及び運転者の視線の方向の情報を利用している。つまり、実物の計器の３次元形状により生じる陰影、光沢、計器からの反射光などを、外来光の入射方向、及び運転者の視線の方向を考慮して計算し、陰影、光沢、計器からの反射光などの可視情報も画面上の表示として再現している。

ところで、例えば自動車が通常運行するような一般的な環境においては、進路変更等によって車両の進行方向に変化が生じる時間は比較的短く、運行中の時間のほとんどにおいては、車両はほぼ直進状態で走行している。また、雨天、夜間、トンネル内などの環境で車両が走行する場合には、太陽光などの外来光の影響はほとんど受けない状態になる。

したがって、特許文献１のように、外来光の入射方向を考慮して陰影、光沢、計器からの反射光など自然な状態で再現したとしても、通常運行中のほとんどの時間を占める直進状態では、陰影、光沢、計器からの反射光などに変化が生じない。つまり、高度な３次元コンピュータグラフィックスの技術を採用しているにもかかわらず、この表示で運転者に対して効果的な演出を行うことができず、装置の機能に見合った価値観を視覚的に運転者に感じ取らせることはできない。

また、特に雨天、夜間、トンネル内などの環境のように、外来光の影響が小さい時には、陰影、光沢、計器からの反射光などを表示できない状態になるので、３次元コンピュータグラフィックスを採用している場合であっても、効果的な演出を行うことができず計器の外観が平面的な表示に感じられる。また、もしも実際の外来光の影響が小さい環境において、陰影、光沢、計器からの反射光などの表示を強調すると、不自然な状態で見えるので、現実性に乏しい３次元表示になってしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、実際に搭載している表示機能に見合った高度な演出効果を視覚的に運転者に与えることが可能なグラフィックメータ装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係るグラフィックメータ装置は、下記（１）〜（６）を特徴としている。
（１） 表示画面上に少なくとも１つの計器が描画されるグラフィックメータ装置であって、
前記表示画面を視認する視点の位置及び視線の方向の一方または両方を検出するユーザ検出部と、
前記ユーザ検出部が検出した視点の位置及び視線の方向の一方または両方の変化に応じて、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する表示制御部と、
を備えることを特徴とするグラフィックメータ装置。
（２） 上記（１）に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を拡大、縮小、及び移動のいずれか１つの態様、又は複数を組み合わせた態様にて変化するよう、表示状態を制御する、
ことを特徴とするグラフィックメータ装置。
（３） 上記（１）に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を所定の軸を中心として回転する態様にて変化するよう、表示状態を制御する、
ことを特徴とするグラフィックメータ装置。
（４） 上記（１）に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視線の方向上に前記計器の１つが位置する状況であることを認識した場合に、該計器の正面と前記視線の方向とが直交する位置関係になるよう、前記計器を回転する、
ことを特徴とするグラフィックメータ装置。
（５） 上記（１）から（４）のいずれか１つの構成のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視点が前記表示画面に近づく状況であることを認識した場合に、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する、
ことを特徴とするグラフィックメータ装置。
（６） 上記（１）から（４）のいずれか１つの構成のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視点が前記表示画面から遠ざかる状況であることを認識した場合に、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する、
ことを特徴とするグラフィックメータ装置。

上記（１）の構成のグラフィックメータ装置によれば、運転者等のユーザの視点の位置又は視線の方向が変化した時に、この変化に反応して計器の表示態様に変化を与えることができる。つまり、ユーザの姿勢等が変化した時に、自動的に表示内容を変化させて特別な演出を行うことができるため、ユーザの視覚に対して演出効果を与えることができる。
上記（２）の構成のグラフィックメータ装置によれば、拡大、縮小、又は移動の処理を施すので、３次元表示ができない場合や２次元表示を前提としたデザインの場合であっても、ユーザから視て、前記グラフィック表示要素が強調されるように変化させることができる。
上記（３）の構成のグラフィックメータ装置によれば、計器が三次元空間内で回転するように表示内容が変化するので、立体的に表示していることをユーザに対して視覚的に感じ取らせることが可能になる。
上記（４）の構成のグラフィックメータ装置によれば、視線の方向上に位置する計器を、自動的にユーザの正面に向くように回転させて表示することができる。つまり、ユーザが特定の計器などを注視する状況においては、視認性が最良になるように、計器などの向きをユーザの正面に向けることができる。
上記（５）の構成のグラフィックメータ装置によれば、表示画面に近づく方向に視点が移動したとき、すなわち、ユーザが計器を視認しようとしている可能性が高い状況であるとき、視認性が最良になるように、表示の向き、大きさなどを自動的に調節することができる。
上記（６）の構成のグラフィックメータ装置によれば、表示画面から遠ざかる方向に視点が移動したとき、すなわち、ユーザが計器を視認しようとしている状態が終了した可能性が高いとき、視認性よりも演出効果を重視した表示状態に自動的に変更することができる。

本発明のグラフィックメータ装置によれば、実際に搭載している表示機能に見合った高度な演出効果を視覚的に運転者に与えることが可能になる。すなわち、ユーザの姿勢等が変化した時に、自動的に表示内容を変化させて特別な演出を行うことができるため、ユーザの視覚に対して演出効果を与えることができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、実施形態のメータユニットの表示画面全体の外観を示す正面図である。 図２は、図１に示したメータユニットの電気回路の構成を示すブロック図である。 図３は、図１に示したメータユニットの主要な制御の内容を示すフローチャートである。 図４は、図３中に示した視線方向変化対応制御の詳細を示すフローチャートである。 図５は、図３中に示した視点位置変化対応制御の詳細を示すフローチャートである。 図６は、車載カメラで撮影した画像の具体例を示す正面図である。 図７は、メータユニットの画面を上面から視た場合の概要を示す模式図であり、視点及び視線の変化に応じた表示内容の状態遷移の具体例を表す。

本発明のグラフィックメータ装置に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

＜表示画面の具体例＞
本実施形態においては、複数の計器類やインジケータを備えた車両用のメータユニットを本発明のグラフィックメータ装置として構成した場合を想定している。このグラフィックメータ装置の、表示画面全体の外観の具体例を図１に示す。なお、図１に示した表示画面５０は、後述する液晶表示器１２１の画面における表示内容である。また、図１の表示内容は、車両が走行可能な定常状態における表示例を示している。

図１に示した表示画面５０上には、速度計５１、回転計５２、燃料計５３、水温計５４、ターンＬ表示部５５、ターンＲ表示部５６、走行距離計５７、シフトインジケータ５８、ウォーニング表示部５９ａ、５９ｂ等の計器、およびこれらの計器を装飾する装飾画像６１〜６５がそれぞれ表示されている。なお、これらの各表示要素の各々は、多数の表示画素の集合により表現されるグラフィック表示パターンとして実現されている。

また、メータユニット１００が３Ｄ描画機能を備えている場合には、計器毎に、立体的な構成を有する３次元モデルのデータが予め用意されており、この３次元モデルに基づいて、立体的な像として表示することができる。具体的には、仮想的な３次元空間上に配置した立体的な像を３次元モデルに基づき計算により生成し、生成した立体的な像を表示画面の２次元座標上に投影した状態で描画する。したがって、実際に像を表示するメータユニット１００の画面は２次元平面であるが、立体的に見える像を描画することができる。

また、特定の位置に配置した仮想光源から到来する外来光が立体的な像に入射した場合の影響を想定し、特定の視点から視た場合の陰影、光沢、反射光などを実物の場合と同様に再現して表示内容に反映することもできる（例えば特許文献１参照）。これにより、実物に近い立体感が得られる。

速度計５１は、車両の現在の走行速度（車速：ｋｍ／ｈ）を表示するための表示部であり、本実施形態では、一般的なアナログ計器と同様に指針および目盛りを有する円形の計器表示部として表示してある。また、速度計５１の周囲を取り囲むように、リング形状の装飾画像６１が表示されている。

回転計５２は、エンジンの回転速度（×１０００ｒｐｍ）を表示するための表示部であり、本実施形態では、一般的なアナログ計器と同様に指針および目盛りを有する円形の計器表示部として表示してある。また、回転計５２の周囲を取り囲むように、リング形状の装飾画像６２が表示されている。

燃料計５３は、車両の燃料残量を表示するための表示部であり、本実施形態では、一般的なアナログ計器と同様に指針および目盛りを有する円形の計器表示部として表示してある。また、燃料計５３の周囲を取り囲むように、リング形状の装飾画像６４が表示されている。

水温計５４は、車両の冷却水の温度を表示するための表示部であり、本実施形態では、一般的なアナログ計器と同様に指針および目盛りを有する円形の計器表示部として表示してある。また、水温計５４の周囲を取り囲むように、リング形状の装飾画像６５が表示されている。

ターンＬ表示部５５は、左向きの矢印形状パターンであり、車両が左ターンする時の方向指示動作に連動するように点滅表示される。また、ターンＲ表示部５６は、右向きの矢印形状パターンであり、車両が右ターンする時の方向指示動作に連動するように点滅表示される。

走行距離計５７は、速度計５１の内側の領域に配置されており、車両の累積走行距離（ＯＤＯ）および区間距離（ＴＲＩＰ）を、それぞれｋｍ単位の数値として表示することができる。

シフトインジケータ５８は、回転計５２の内側の領域に配置されており、車両の変速機の変速状態を、Ｐ、Ｎ、Ｄ、２、３などの文字で表示することができる。

ウォーニング表示部５９ａ、および５９ｂは、それぞれ速度計５１および回転計５２の内側の領域に配置されている。ウォーニング表示部５９ａは、ライトの点灯などに関する警告を表示するために利用できる。ウォーニング表示部５９ｂは、シートベルト装着に関する警告を表示するために利用できる。

装飾画像６３は、当車両の全体形状を模擬した表示パターンであり、図１に示した表示画面５０においては画面の中央部に配置されている。この装飾画像６３は、当車両の現在の状態を表現するために利用できる。

＜メータユニットの構成例＞
図１に示したメータユニット１００の電気回路の構成例を図２に示す。
図２に示すように、このメータユニット１００、すなわちグラフィックメータ装置は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）１１１、ＣＰＵ電源１１２、Ｉ／Ｏ部１１３、Ｉ／Ｏ部１１４、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１５、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１１６、グラフィックコントローラ１１８、ＬＣＤ電源１１９、液晶表示器（ＴＦＴ−ＬＣＤ）１２１、Ｘドライバ１２２、Ｙドライバ１２３及び車載カメラ１３０を備える。

マイクロコンピュータ１１１は、予め用意されている制御用のプログラムを実行することにより、メータユニット１００に必要とされる各種の機能を実現するための処理を行う。具体的には、車速、冷却水の温度、燃料残量、エンジン回転速度などを含む最新の車両データをＩ／Ｏ部１１４を介して収集したり必要な計算を実行し、表示すべきデータを生成する。そして、得られた情報を液晶表示器１２１の表示画面（５０）上の各表示部の表示内容に反映する。

ＣＰＵ電源１１２は、車両側の電源回路から供給される直流電力（＋Ｂ）を入力し、マイクロコンピュータ１１１等の回路が動作するために必要な安定した直流電圧（Ｖｃｃ）を生成する。また、ＣＰＵ電源１１２はリセット信号を生成してマイクロコンピュータ１１１に供給したり、マイクロコンピュータ１１１から出力されるスリープ制御信号に従って電圧の制御を行うことができる。

Ｉ／Ｏ部１１３は、車両側から出力されるイグニッション信号（ＩＧＮ＋）を、マイクロコンピュータ１１１が入力可能な電圧に変換するための信号処理を行う。

Ｉ／Ｏ部１１４は、マイクロコンピュータ１１１を車両上の通信ネットワーク（ＣＡＮ：Controller Area Network）と接続するために必要な信号処理を行う。マイクロコンピュータ１１１はＣＡＮ規格に対応した通信機能を内蔵している。従って、マイクロコンピュータ１１１は、Ｉ／Ｏ部１１４および車両上の通信ネットワークを経由して、車両上の各種電子制御装置（ＥＣＵ：図示せず）との間で通信を行うことができる。この通信により、例えば車速、エンジン回転速度などの車両データを取得することができる。

車載カメラ１３０は、本実施形態では、運転者の視点及び視線を検出するために設けてある。そのため、車載カメラ１３０は例えば車室内のインストルメントパネル上に配置され、撮影方向は、運転席に着座した状態の運転者の顔１４１の全体を含む被写体を撮影できる方向に向けてある。したがって、例えば図６に示すような像を車載カメラ１３０で撮影できる。

インタフェース１１５は、車載カメラ１３０が出力する映像信号を処理して、マイクロコンピュータ１１１が処理可能な所定の形式の画像データを逐次生成する。なお、マイクロコンピュータ１１１の処理の負担を軽減するために、画像認識などの特別な処理機能をインタフェース１１５上に搭載しても良い。

不揮発性メモリ１１６は、ＥＥＰＲＯＭにより構成されており、メータユニット１００が使用する様々な固定データを保持するために利用される。具体的には、マイクロコンピュータ１１１が実行するプログラムや、各種定数などの固定データが予め不揮発性メモリ１１６に書き込んである。

液晶表示器１２１は、横（Ｘ）方向および縦（Ｙ）方向に並んだ多数の画素で構成される二次元配列の表示画面５０を有している。外部からの制御により、多数の画素のそれぞれは、個別に濃度（または明るさ）や表示色を切り替えることができる。

グラフィックコントローラ１１８は、液晶表示器１２１の表示画面５０に表示する内容を制御する。表示画面５０における１フレームの全ての画素の内容と対応するデータを保持するフレームメモリ１１８ａがグラフィックコントローラ１１８に内蔵されている。グラフィックコントローラ１１８は、マイクロコンピュータ１１１から出力される命令に従って、表示すべきデータをフレームメモリ１１８ａ上に描画する。そして、グラフィックコントローラ１１８は、内部で生成した垂直同期信号および水平同期信号のタイミングに同期して、フレームメモリ１１８ａ上の各データに対応する信号（ＲＧＢ画像データ）を、液晶表示器１２１に出力する。

グラフィックコントローラ１１８は、Ｘドライバ１２２を介して液晶表示器１２１と接続されている。Ｘドライバ１２２は、グラフィックコントローラ１１８から出力される水平同期信号のタイミングに同期して、液晶表示器１２１の画素群における水平方向の走査位置を決定する。

また、液晶表示器１２１の画素群におけるＹ方向の各行を順番に選択（Ｙ方向走査）するためにＹドライバ１２３が接続されている。Ｙドライバ１２３は、グラフィックコントローラ１１８から出力される垂直同期信号のタイミングに同期して、Ｙ方向の各行を順番に選択する。

ＬＣＤ電源１１９は、車両側の電源回路から供給される直流電力（＋Ｂ）を入力し、液晶表示器１２１や、図示しないバックライトが動作するために必要な安定した電圧を生成する。

＜グラフィックメータ装置の動作＞
＜視点位置および視線方向の検出原理＞
本発明のグラフィックメータ装置として動作するメータユニット１００は、視点位置および視線方向の少なくとも一方を検出する機能を必要とする。これらの機能は、例えば以下に示す原理により実現できる。

＜視点位置の検出＞
車載カメラ１３０は、例えば図６に示したように運転者の顔１４１を含む被写体を撮影することができる。したがって、車載カメラ１３０の撮影により得られる画像データに対して公知のパターン認識処理を施すことにより、運転者の顔１４１などの特徴のあるパターンを特定することができる。更に、運転者の顔１４１の領域内から左右の目１４１ａをそれぞれ抽出し、これらのＸ、Ｙ方向の位置を特定することもできる。

したがって、Ｘ、Ｙ方向の視点（アイポイント）の位置については、例えば左目の位置と、右目の位置との中間位置として算出することができる。また、時間の経過に伴って変化する画像データを繰り返し処理して最新の画像における目の位置を追跡することにより、Ｘ、Ｙ方向の視点の位置の変化や移動方向も検出できる。

また、車載カメラ１３０の設置位置は固定されているので、運転者が顔をメータユニット１００の画面に近づける時には、撮影した画像の中で運転者の顔１４１のサイズが大きくなる。逆に、運転者が顔をメータユニット１００から遠ざける時には、撮影した画像の中で運転者の顔１４１のサイズが小さくなる。したがって、運転者の顔１４１などの特定の領域のサイズを監視し、その変化を識別することにより、メータユニット１００の画面に対して垂直な方向（Ｚ方向）の視点位置の変化も検出できる。

＜視線方向の検出＞
上述のように、運転者の顔１４１の領域内から左右の目１４１ａをそれぞれ抽出した後、各々の目の領域内で、更に目の中央部にある瞳（瞳孔）や虹彩を抽出することができる。人間が視線を正面の方向に向けている時には、瞳や虹彩は目の中央に位置しているが、視線を移動すると目の全体の中で瞳や虹彩の位置が変化する。したがって、目の全体の領域と、瞳又は虹彩の位置との相対的な位置関係から、視線の方向を特定することが可能である。

また、例えば運転者の顔１４１の中で鼻や口の位置を検出し、これらの位置と顔全体との相対的な位置関係から、運転者の顔１４１が正面を向いているか否かも識別できる。したがって、視線の方向上にメータユニット１００上の計器が位置するかどうかを識別するような場合には、運転者の顔１４１が正面を向いていることを前提として、判断を行うことも考えられる。

＜主要な制御の内容＞
図１に示したメータユニット１００における主要な制御の内容を図３に示す。また、図３中に示した視線方向変化対応制御の詳細を図４に示し、図３中に示した視点位置変化対応制御の詳細を図５に示す。

すなわち、図２に示したマイクロコンピュータ１１１が図３〜図５の制御を実行することにより、運転者の視点位置および視線方向の変化に対してメータユニット１００の画面に表示する各計器類の表示状態に特別な変化を与えることができる。

メータユニット１００の電源がオンになると、マイクロコンピュータ１１１はステップＳ１１で所定の初期化処理を行う。これにより、図１に示した速度計５１、回転計５２、燃料計５３、水温計５４、装飾画像６１〜装飾画像６５等の各表示要素が事前に定めた初期状態で表示される。この後、図示しない処理によって、表示に必要な最新の車両の情報（走行速度、エンジン回転速度、燃料残量、冷却水温度など）が繰り返し収集され、これらの情報が各計器の指針の位置などに反映される。

ステップＳ１２では、マイクロコンピュータ１１１は、車載カメラ１３０の撮影により得られた最新の画像データを取得する。これにより、例えば図６に示すような内容の画像データが得られる。

ステップＳ１３では、マイクロコンピュータ１１１は、Ｓ１２で取得した画像データを用いて、運転者の視点位置ＥＰを検出する。すなわち、前述のように、運転者の顔１４１および左右の目１４１ａを認識し、左右の目１４１ａの位置に基づいて視点位置ＥＰを算出する。この視点位置ＥＰには、Ｘ、Ｙ方向の座標と、Ｚ方向の変化（接近／離間）を表す情報とが含まれる。

ステップＳ１４では、マイクロコンピュータ１１１は、Ｓ１２で取得した画像データを用いて、運転者の視線方向ＤＤを検出する。すなわち、前述のように、運転者の顔１４１および左右の目１４１ａを認識し、更に目の内側の瞳又は虹彩を認識して、目１４１ａと瞳又は虹彩との相対的な位置関係に基づいて視線方向ＤＤを特定する。

ステップＳ１５では、マイクロコンピュータ１１１は、表示画面５０に表示される様々な計器類（速度計５１、回転計５２、燃料計５３、水温計５４等）の表示位置と、Ｓ１４で検出した視線方向ＤＤとを比較し、視線方向ＤＤが表示画面５０に交差する点に最も近くに位置する１つの計器を注目計器Ｇｘの候補として特定する。

ステップＳ１６では、マイクロコンピュータ１１１は、Ｓ１４で検出した視線方向ＤＤに所定以上の変化が発生したか否かを識別する。Ｓ１４の複数回の処理の結果を比較することにより変化を検出できる。視線方向ＤＤの変化を検出した場合はＳ１７に進み、視線方向ＤＤに変化がない場合はＳ１９に進む。

ステップＳ１７では、マイクロコンピュータ１１１は、グラフィックコントローラ１１８が所定の３Ｄ描画機能を搭載しているか否かを識別する。３Ｄ描画機能を搭載している場合はＳ１８に進み、２Ｄ描画機能だけしか搭載していない場合はＳ１９に進む。すなわち、本実施形態では、３Ｄ描画機能を搭載していないと「視線方向変化対応制御」を正しく実行できないので、３Ｄ描画機能を搭載している場合のみＳ１８に進む。

ステップＳ１８では、マイクロコンピュータ１１１は、視線方向の変化に対応して表示内容を適切に制御するための処理を実行する。この処理の詳細が図４の内容である。詳細については後で説明する。

ステップＳ１９では、マイクロコンピュータ１１１は、Ｓ１３で検出した視点位置ＥＰに所定以上の変化が発生したか否かを識別する。Ｓ１３の複数回の処理の結果を比較することにより変化を検出できる。視点位置ＥＰの変化を検出した場合はＳ２０に進み、変化がない場合はＳ１２に戻る。

ステップＳ２０では、マイクロコンピュータ１１１は、所定のフラグを参照し、視線方向変化対応制御の動作の実行中／解除済みの状態を識別する。解除済みであればＳ２１に進み、実行中であればＳ１２に戻る。すなわち、本実施形態では、「視線方向変化対応制御」及び「視点位置変化対応制御」の２つの制御のうち前者の優先度を高くしてあり、前者の実行中は後者の処理を実行しない。

ステップＳ２１では、マイクロコンピュータ１１１は、視点位置の変化に対応して表示内容を適切に制御するための処理を実行する。この処理の詳細が図５の内容である。詳細については後で説明する。

＜視線方向変化対応制御＞
図４に示した「視線方向変化対応制御」の内容について以下に説明する。
ステップＳ３１では、マイクロコンピュータ１１１は、現在の視線方向ＤＤが交差する表示画面５０上の点と、現在の注目計器Ｇｘの中心位置との位置ずれ（距離）ΔＤｘを算出する。

ステップＳ３２では、マイクロコンピュータ１１１は、Ｓ３１で算出した位置ずれΔＤｘを事前に定めた閾値（距離の上限値）と比較することにより、位置ずれΔＤｘが注目計器Ｇｘの条件を満たすか否かを識別する。位置ずれΔＤｘが注目計器Ｇｘの条件を満たす場合はＳ３３に進み、条件を満たさない場合はＳ３８に進む。

ステップＳ３３では、マイクロコンピュータ１１１は、「視線方向変化対応制御」の実行中であることを明示するために所定の開始フラグをセットする。なお、既に開始フラグがセットされている場合は、そのままの状態を維持する。

ステップＳ３４では、マイクロコンピュータ１１１は、現在の視線方向ＤＤと現在の注目計器Ｇｘの向きとの回転方向のずれ角度ΔＤａを算出する。

３Ｄ描画機能を利用する場合には、表示画面５０に描画される各計器の像は、事前に決定された３次元モデルのデータに基づき、仮想的な３次元空間上に配置された立体的な像として管理されており、立体的な像を２次元座標上に投影した結果が表示画面５０上に実際に表示される。したがって、各計器の立体的な像については、３次元空間上で自由に回転したり移動することが可能である。Ｓ３４では、注目計器Ｇｘの表面（前面）に対して垂直な方向と、視線方向ＤＤとが一致する状態を基準方向とし、注目計器Ｇｘの立体的な像の回転方向の現在の向きと、前記基準方向との誤差をずれ角度ΔＤａとして算出している。例えば、ずれ角度ΔＤａが０の状態では、注目計器Ｇｘが運転者の正面を向いた状態の立体的な像として３次元空間上に配置される。

ステップＳ３５では、マイクロコンピュータ１１１は、Ｓ３４で算出した回転方向のずれ角度ΔＤａを、事前に定めた角度閾値Ｃｄと比較する。「ΔＤａ≦Ｃｄ」の条件を満たす場合はＳ３６に進み、条件を満たさない場合はＳ３７に進む。

なお、角度閾値Ｃｄについては状況に応じて変化するように制御しても良い。例えば、開始フラグをセットした直後だけ比較的大きな値を角度閾値Ｃｄに割り当てて、回転方向の追従制御を開始した後は、角度閾値Ｃｄを小さな値に切り替えるようにすることもできる。

ステップＳ３６では、マイクロコンピュータ１１１は、注目計器Ｇｘに対応する立体的な像を、３次元仮想空間上で、当該計器の中心軸に対して、ずれ角度ΔＤａ分だけ回転させる。つまり、ずれ角度ΔＤａが０になる方向に、注目計器Ｇｘの像を位置を固定したままその場所で回転させる。これにより、注目計器Ｇｘは視線方向の正面に向いた状態に変化する。

ステップＳ３７では、マイクロコンピュータ１１１は、Ｓ３６と同じように注目計器Ｇｘの像の方向を回転させる。但し、回転量をずれ角度ΔＤａよりも小さくして意図的に追従誤差が発生するようにする。そして、追従誤差を徐々に増やし、時間の経過に伴って追従制御を終了する。

ステップＳ３８では、マイクロコンピュータ１１１は、「視線方向変化対応制御」の実行を終了して動作を解除したことを明示するために前記開始フラグをクリアする。例えば、運転者がそれまで注視していた注目計器Ｇｘから意図的に視線をずらしたような場合には、この注目計器Ｇｘに対する図４の制御を終了すると共に前記開始フラグをクリアしてその状態を明示する。

なお、図４に示した制御においては、視線方向ＤＤ上に位置する注目計器Ｇｘについて、視線方向と直交する向きに立体的な計器の方向を向けているが、表示画面５０の正面を向くように変更しても良い。

＜視点位置変化対応制御＞
図５に示した「視点位置変化対応制御」の内容について以下に説明する。

ステップＳ４１では、マイクロコンピュータ１１１は、各計器に対するＺ方向又はＸ、Ｙ方向の視点位置ＥＰの時間変化を監視して、接近方向の変化を検出したか否かを識別する。接近方向の変化を検出した場合はＳ４２に進み、検出しない場合はＳ４３に進む。

ステップＳ４２では、マイクロコンピュータ１１１は、該当する計器を表示画面５０上に描画する際に用いる各種パラメータを、視認性を重視した標準状態に変更して各計器を画面上に再描画する。なお、標準状態のパラメータについては、メーカが事前に決定した初期値などの定数を用いても良いし、ユーザの好みに応じて事前に調整された定数を採用しても良い。

Ｓ４２の具体的な制御の内容としては、３Ｄ描画機能を用いて立体的に計器を描画する場合には、立体的な計器の向きを表示画面５０の方向に合わせて傾きを０にしたり、描画する陰影、光沢、反射光などの表示要素を影響が比較的小さい初期状態に戻して視認性を向上させることが想定される。また、３Ｄ描画機能を利用できない場合には、表示する計器の大きさ、表示位置、文字のフォント、表示色などを視認性が最大になる状態に固定することが想定される。

ステップＳ４３では、マイクロコンピュータ１１１は、各計器に対するＺ方向又はＸ、Ｙ方向の視点位置ＥＰの時間変化を監視して、遠ざかる方向の変化を検出したか否かを識別する。遠ざかる方向の変化を検出した場合はＳ４４に進み、検出しない場合はこの処理を終了する。

ステップＳ４４では、マイクロコンピュータ１１１は、グラフィックコントローラ１１８が所定の３Ｄ描画機能を搭載しているか否かを識別する。３Ｄ描画機能を搭載している場合はＳ４５に進み、２Ｄ描画機能だけしか搭載していない場合はＳ４６に進む。

ステップＳ４５では、マイクロコンピュータ１１１は、該当する各計器を、位置を固定したまま、３次元仮想空間内で計器の中心軸に対して回転する。立体的な計器をその場で回転すると、回転に伴って違う部位が表示されるように変化する。また、回転に伴って計器上の陰影、光沢、反射光などにも変化が現れる。したがって、立体的な表示状態が一時的に強調されるように変化を与えることができる。

ステップＳ４６では、マイクロコンピュータ１１１は、各計器の２次元モデルに対して、拡大、縮小、移動などの複数種類の変化を同時に与えて、又は時間をずらして順番に変化させ、一時的に強調した状態で計器を表示する。つまり、拡大、縮小、移動などの変化を組み合わせて実行することにより、立体的な計器を表示する場合と類似した強調効果が得られるように表示状態を変化させる。

なお、図５に示した処理については、表示画面５０に表示する計器毎にそれぞれ独立した状態で実行できる。したがって、図１に示すように表示画面５０に複数の計器を同時に表示する場合には、特定の計器に対しては視点位置が接近する場合の処理（Ｓ４２）を実行し、同時に別の計器に対しては視点位置が遠ざかる場合の処理（Ｓ４５，Ｓ４６）を実行することもできる。

＜動作例の説明＞
図７は、メータユニット１００の表示画面５０を上面から視た場合の概要を示す模式図であり、視点及び視線の変化に応じた表示内容の状態遷移の具体例を表す。すなわち、図３〜図５に示した制御を実行することにより、図７中の各状態（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）のような視点位置や視線方向の変化に対し、表示画面５０に表示された各計器５０ａ、５０ｂに変化を与えることが可能である。

図７に状態（１）として示した初期状態では、表示画面５０上の２つの計器５０ａ、５０ｂのほぼ中間の位置と対向した場所に視点位置ＥＰがある場合を想定している。この初期状態から、運転者が頭を移動して視点位置ＥＰを左側に移動すると（２）の状態になり、逆に右側に視点位置ＥＰを移動すると（３）の状態になる。また、（２）の状態から、（３）、（４）、（５）、（６）の各状態に遷移することもできる。

図７の状態（１）から状態（２）に遷移した場合は、視点位置ＥＰが右側の計器５０ｂから遠ざかった状況がマイクロコンピュータ１１１によって検知される。したがって、図７中の状態（２）において、立体的に表示されている計器５０ｂは、その場で回転するように姿勢が変化する。図７の例では、上面から視た状態で時計回りの方向に計器５０ｂが回転するので、計器５０ｂの向きは、視点位置ＥＰに対しより遠ざかるように変化し、立体感を強調している。

逆に、図７の状態（１）から状態（７）に遷移した場合は、視点位置ＥＰが左側の計器５０ａから遠ざかった状況がマイクロコンピュータ１１１によって検知される。したがって、図７中の状態（７）において、立体的に表示されている計器５０ａは、その場で回転するように姿勢が変化する。図７の例では、上面から視た状態で反時計回りの方向に計器５０ａが回転するので、計器５０ａの向きは、視点位置ＥＰに対しより遠ざかるように変化し、立体感を強調している。

図７の状態（１）から状態（２）、状態（３）に連続的に遷移する場合には、左側の計器５０ａと視点位置ＥＰとの相対的な位置関係は、接近し（（１）から（２）の遷移）、通り過ぎて（（２）から（３）の遷移）更に遠ざかるように変化する。

そして、図７の状態（３）のように視点位置ＥＰが左側の計器５０ａを通り過ぎた時点から、視点位置ＥＰの移動方向に対してより遠ざかる向きに、計器５０ａの立体像をその場で回転させて向きを変更する。

また、通り過ぎた視点位置ＥＰが図７の状態（４）のように、再び計器５０ｂに接近する方向に移動する場合には、計器５０ｂの立体像の向きを基準状態の向き（例えば初期状態：正面を向いた状態）に戻して再描画する（図５のＳ４２参照）。

また、図７の状態（４）のように、視線方向ＤＤが表示画面５０上の左側の計器５０ａと一致している状態から、状態（５）のように視線方向ＤＤが右側の計器５ｂと一致する状態に視線移動した場合には、状態（５）のように右側の計器５ｂの立体像の向きをその場で回転し、計器５ｂを視線方向ＤＤと直交する向き、あるいは表示画面５０の正面に向ける。これにより、運転者が注目した計器の視認性を改善することができる。

また、図７の状態（５）のように、視線方向ＤＤが通り過ぎた（注目されていない）左側の計器５０ａや、図７の状態（６）のように視線方向ＤＤが通り過ぎた右側の計器５０ｂについては、正面を向いたままその状態を維持する。

また、図７に示すように、視点位置ＥＰに対する制御と、視線方向ＤＤに対する制御との両方を行っているが、図３〜図５に示した制御においては視線方向ＤＤに対する制御を優先的に行う。したがって、注目計器の向きを常に視線の方向に対して正面に向けることができる。

＜補足説明＞
ここで、上述した本発明に係るグラフィックメータ装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［６］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 表示画面（５０）上に少なくとも１つの計器（５１、５２、５３、５４等）が描画されるグラフィックメータ装置（メータユニット１００）であって、
前記表示画面を視認する視点の位置及び視線の方向の一方または両方を検出するユーザ検出部（車載カメラ１３０）と、
前記ユーザ検出部が検出した視点の位置及び視線の方向の一方または両方の変化に応じて、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する表示制御部（マイクロコンピュータ１１１）と、
を備えることを特徴とするグラフィックメータ装置。
［２］ ［１］に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を拡大、縮小、及び移動のいずれか１つの態様、又は複数を組み合わせた態様にて変化するよう、表示状態を制御する、
ことを特徴とするグラフィックメータ装置。
［３］ ［１］に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を所定の軸を中心として回転する態様にて変化するよう、表示状態を制御する、
ことを特徴とするグラフィックメータ装置。
［４］ ［１］に記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視線の方向上に前記計器の１つが位置する状況であることを認識した場合に、該計器の正面と前記視線の方向とが直交する位置関係になるよう、前記計器を回転する、
ことを特徴とするグラフィックメータ装置。
［５］ ［１］から［４］のいずれか１つに記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視点が前記表示画面に近づく状況であることを認識した場合に、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する、
ことを特徴とするグラフィックメータ装置。
［６］ ［１］から［４］のいずれか１つに記載のグラフィックメータ装置であって、
前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視点が前記表示画面から遠ざかる状況であることを認識した場合に、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する、
ことを特徴とするグラフィックメータ装置。

５０ 表示画面
５１ 速度計
５２ 回転計
５３ 燃料計
５４ 水温計
５５ ターンＬ表示部
５６ ターンＲ表示部
５７ 走行距離計
５８ シフトインジケータ
５９ａ，５９ｂ ウォーニング表示部
６１，６２，６３，６４，６５ 装飾画像
１００ メータユニット
１１１ マイクロコンピュータ
１１２ ＣＰＵ電源
１１３，１１４ Ｉ／Ｏ部
１１５ インタフェース
１１６ 不揮発性メモリ
１１８ グラフィックコントローラ
１１８ａ フレームメモリ
１１９ ＬＣＤ電源
１２１ 液晶表示器
１２２ Ｘドライバ
１２３ Ｙドライバ
１３０ 車載カメラ
１４１ 運転者の顔
１４１ａ 目
１４２ ステアリングホイール

Claims (4)

1. 表示画面上に少なくとも１つの計器が描画されるグラフィックメータ装置であって、
   前記表示画面を視認する視点の位置及び視線の方向の一方または両方を検出するユーザ検出部と、
   前記ユーザ検出部が検出した視点の位置及び視線の方向の一方または両方の変化に応じて、前記表示画面に描画する計器が変化するよう表示状態を制御する表示制御部と、
   を備えることを特徴とするグラフィックメータ装置。
2. 請求項１に記載のグラフィックメータ装置であって、
   前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を拡大、縮小、及び移動のいずれか１つの態様、又は複数を組み合わせた態様にて変化するよう、表示状態を制御する、
   ことを特徴とするグラフィックメータ装置。
3. 請求項１に記載のグラフィックメータ装置であって、
   前記表示制御部が、前記表示画面に描画する計器を所定の軸を中心として回転する態様にて変化するよう、表示状態を制御する、
   ことを特徴とするグラフィックメータ装置。
4. 請求項１に記載のグラフィックメータ装置であって、
   前記表示制御部は、前記ユーザ検出部が検出した視線の方向上に前記計器の１つが位置する状況であることを認識した場合に、該計器の正面と前記視線の方向とが直交する位置関係になるよう、前記計器を回転する、
   ことを特徴とするグラフィックメータ装置。
   

Images