JP3800758B2

JP3800758B2 - 車両用情報提示装置

Info

Publication number: JP3800758B2
Application number: JP30437097A
Authority: JP
Inventors: 博司渡辺; 雅男坂田; 悟広瀬
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-11-06
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2017-11-06
Also published as: JPH11144200A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自車両前方に存在する物体までの距離と方向とを計測し、光によって物体の方向を運転者に提示することができる車両用情報提示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディスプレイやヘッドアップディスプレイ等を用いた車両用情報提示装置が知られている。例えば、特開平８−１１５４９１号公報記載の車両用運転支援システムは、マルチビーム走査型ＦＭレーダ装置によって自車両前方の物体を検出し、所定距離内に物体が存在した場合には、その物体が存在する方向のインストルメントパネル上面に設けられた発光素子から光を放射し、発光素子からの放射光がフロントグラスに反射され運転者の顔面に向かうことで、運転者に対して物体が存在する方向から光を入射させ、物体が存在する方向を確実に認識させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような車両用運転支援システムにあっては、インストルメントパネル全体に発光素子を設置する必要があるため、スペースをとるという問題があった。
【０００４】
また、一般に、人間の周辺視野と中心視野近傍とでは、光の感度が異なり、さらに、周囲輝度によっても光の感度が異なることが知られている。
【０００５】
従って、例えば、運転者が自車両前方を注視していた場合、運転席前方の発光素子と同様の輝度で運転席斜交いの発光素子を点灯させても気付き難い場合がある。その場合には、運転席斜交いの発光素子の輝度を上げて、気付き易くすることが考えられるが、運転者がその方向を見ていた場合には、運転者を眩惑してしまう恐れがある。さらに、運転者の視線方向を検出し、中心視野から発光素子までの距離に応じて、発光素子の輝度を制御することも可能であるが、システムのコストが上昇してしまうという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、車両前方に存在する物体の方向を的確に認識することができる車両用情報提示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、自車両前方に存在する物体までの距離と方向とを計測し、物体の方向に投光して提示する車両用情報提示装置であって、自車両と物体との相対速度に応じて予め設定されている警告距離より物体までの距離の方が短い場合には警報信号を出力する警報判定手段と、車室内のインストルメントパネル上の投光地点に投光する投光手段と、車両周囲の照度を検出する照度検出手段と、前記警報判定手段から警報信号を入力した場合には、当該物体の方向にある投光地点に投光するように前記投光手段を制御する投光方向制御手段と、前記照度検出手段で検出された車両周囲の照度が所定値よりも高い場合には、運転席斜交いの投光地点では運転席前方の投光地点よりも投光面積が大きくなるように前記投光手段を制御し、前記照度検出手段で検出された車両周囲の照度が所定値よりも低い場合には、運転席斜交いの投光地点では運転席前方の投光地点よりも投光面積が小さくなるように前記投光手段を制御する投光面積制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１において、前記照度検出手段によって検出された照度に応じて前記投光手段の輝度を変更するように制御する輝度制御手段を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１において、各投光地点での照度が同一となるように前記投光手段の輝度を変更するように制御する輝度制御手段を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１において、投光方向に対し前記投光手段の背面に設けられる放物面リフレクタと、放物面リフレクタの焦点を該投光手段の中心軸に対して前後に調整する調整手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１において、前記投光手段からの光を発散または収束させるレンズと、前記投光手段とレンズとの相対距離を調整する調整手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、車両周囲の照度が所定値よりも高い場合には、運転席斜交いの投光地点では、運転席前方の投光地点よりも投光面積を大きくし、車両周囲の照度が所定値以下の場合には、運転席斜交いの投光地点では、運転席前方の投光地点よりも投光面積を小さくすることで、車両前方に存在する物体の方向を的確に認識することができる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、照度検出手段によって照度を検出し、検出された照度に応じて投光手段の輝度を変更することで、投光手段からの光が眩しすぎたり暗すぎたりすることなく、車両前方に存在する物体の方向を的確に認識することができる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、各投光地点での照度が同一であるように投光手段の輝度を変更することで、投光手段からの光が眩しすぎたり暗すぎたりすることなく、車両前方に存在する物体の方向を的確に認識することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、投光方向に対し投光手段の背面に設けられる放物面リフレクタの焦点を該投光手段の中心軸に対して前後に調整して投光面積を変更することで、光の認識度を高めることができ、車両前方に存在する物体の方向を的確に認識することができる。
【００１９】
請求項５記載の本発明によれば、投光手段からの光を発散または収束させるレンズと投光手段との相対距離を調整して投光面積を変更することで、光の認識度を高めることができ、車両前方に存在する物体の方向を的確に認識することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面を用いて説明する。
【００２４】
（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車両用情報提示装置１の構成を示すブロック図である。
【００２５】
同図において、スキャニング式レーザレーダ３は、自車両前方に向けて一定角度ずつ水平方向にずれながらレーザ光を発射し、前方に存在する他車両等の物体に反射した反射光を受光して電気信号に変換し出力する。車速センサ５は、ミッション内に設けられたロータリエンコーダにより、ミッションの回転数に対応するパルス信号を発生することで車両の速度を検出する。また、照度センサ７には、フォトダイオード等が用いられ、インストルメントパネル近傍に設置されて自車両周囲の照度を検出する。警報判定装置９は、スキャニング式レーザレーダ３や各センサからの信号に基づいて、運転者に対して警報を行うか否かを判定する。制御装置１１は、警報判定装置９からの警報信号に応じて投光器１３から照射される光の投光方向と投光器１３内に設けられた電球の輝度とを制御する。投光器１３は、車室内のフロントウィンドウ側の天井に設けられ、制御装置１１からの制御信号に基づいてインストルメントパネル上面の所定の投光エリアに光を投光する。スピーカ１５は、警報判定装置９からの警報信号を受けて、「プー、プー、プー、……」というような警報音を発生し、運転者に対して注意を促す。
【００２６】
図２は、投光器１３の構成の一例を示すものである。
【００２７】
同図に示す投光器１３は、制御装置１１からの制御信号に応じて点灯されるスポット形の電球２１と、電球２１からの光を集光させるレンズ２３を並べたレンズアレイ２５とを有し、ケース２７内に収納される。電球２１は、複数の投光エリアに投光するためにインストルメントパネルの長手方向に対して平行に複数設けられており、電球２１とレンズ２３の中心とを結ぶ直線上に投光エリアが存在するように配置される。
【００２８】
なお、投光器１３は、図２に示すものに限ることなく、投光方向を切り替えることができるものであれば良く、例えば図３に示す投光器３１のように、電球３３と電球３３からの光を反射させる放物面リフレクタ３５との前方に回動可能なミラー３７を設けたものでも良い。
【００２９】
この投光器３１は、制御装置１１からの制御信号に基づいて、ミラー３７の角度を切り替えて、電球３３を点灯せる。そして、ミラー３７で反射された電球３３からの光は、レンズアレイ３９を介してインストルメントパネル上面の投光エリアを照射することで、図２に示す投光器１３と同様に、自車両前方に存在する物体の方向を運転者に視認させることができる。
【００３０】
図４は、この車両用情報提示装置１の照射状態を示す図である。
【００３１】
同図において、４１はインストルメントパネル、４３はフロントウィンドウ、４５は運転者、４７はハンドルである。
【００３２】
同図に示すように、電球２１が点灯されると、この電球２１からの光は、インストルメントパネル４１上面の投光エリアを照射する。投光エリアを照射する光は、インストルメントパネル４１上面で反射され、反射光の一部が運転者４５とフロントウィンドウ４３とに向かう。フロントウィンドウ４３に照射された光の一部は、さらに反射されて、運転者４５に向かう。
【００３３】
図５は、運転者４５から見える光景と、これに重畳される投光エリア及びフロントウィンドウ４３に照射される反射光の位置関係を示す概念図である。
【００３４】
運転者４５から見える車両前方の光景を複数の領域に分け、これらの領域方向のインストルメントパネル４１上面に領域と同数の投光エリアを設ける。そして、領域に物体が存在する領域方向の投光エリアに光が照射される。投光エリアに照射された光は、インストルメントパネル４１上面で反射され、反射光の一部は、該当する投光エリアのほぼ上手のフロントウィンドウ４３を照射する。
【００３５】
次に、車両用情報提示装置１の動作を説明する。
【００３６】
まず、スキャニング式レーザレーダ３は、一定角度ずつ水平方向にずれながら周期的に車両の前方方向にレーザ光を出射して前方物体から反射して戻ってくる反射光を受光し、出射タイミングから反射光の受光タイミングまでの時間差に基づいて物体までの方向と距離とを算出する。一方、自車速を検出する車速センサ５から出力される車速信号を入力して自車速を計算し、また、算出された物体までの距離の時間的変化から物体と自車両との相対速度を計算する。そして、警報判定装置９は、自車速と相対速度とに応じて予め設定されている警報距離と、そのときの物体までの距離とを比較し、物体までの距離の方が警報距離よりも短い場合には、制御装置１１及びスピーカ１５に警報信号を出力する。
【００３７】
図６に示すように自車両前方の警報距離内に物体６１が存在し、警報判定装置９が警報信号を出力した場合には、制御装置１１は、警報判定装置９からの警報信号を受信し、投光器１３に取り付けられた複数の電球２１の中から、警報の対象になっている物体６１が存在する領域に対応した電球２１が点灯するように制御する。このとき、制御装置１１は、コントラスト（周囲の照度と電球の投光面での照度との比）が所定の値になるように、電球２１の輝度を照度センサ７によって検出された車両周囲の照度に応じて制御する。
【００３８】
電球２１が点灯されると、この電球２１からの光は、物体６１が存在する領域に対応した投光エリアを照射する。投光エリアを照射する光の一部は、運転者４５に向かって反射される一方、フロントウィンドウ４３の所定範囲に向かって反射される。さらに、フロントウィンドウ４３への反射光の一部は、フロントウィンドウ４３で運転者４５に向かって反射される。
【００３９】
運転者４５は、インストルメントパネル４１上面に設けられた投光エリアに照射された光を瞥見したり、さらに、フロントウィンドウ４３に照射された光を瞥見することにより物体６１の存在方向を察知することができる。
【００４０】
このように、スキャニング式レーザレーダ３によって物体までの方向と距離とを算出する。そして、警報判定装置９は、自車速と相対速度とに応じて予め設定されている警報距離と、そのときの物体までの距離とを比較し、物体までの距離の方が警報距離よりも短い場合には、制御装置１１に警報信号を出力する。制御装置１１は、警報信号を受信した場合には、警報の対象になっている物体６１が存在する領域に対応したインストルメントパネル上面の投光エリアを照射するように投光器１３を制御することで、投光器１３によって物体６１の存在する方向の投光エリアが照射され、運転者４５は、車両前方に存在する物体６１の方向を確実に視認することができる。
【００４１】
また、インストメントパネル４１面で反射された光の一部が、さらにフロントウィンドウ４３で運転者４５に向かって反射されることで、いわゆるヘッドアップディスプレイと同様に、運転者に対しての視認性を向上させることができるという効果が得られ、さらに、運転者４５から視認されるフロントウィンドウ４３からの光の照射方向は、注意すべき物体６１の方向であるため、運転者４５は、より確実に物体６１の存在する方向を視認することができる。
【００４２】
さらに、電球２１の輝度を照度センサ７によって検出された車両周囲の照度に応じて制御することによって、インストルメントパネル４１やフロントウィンドウ４３の反射光が眩しすぎて運転者４５を眩惑したり、また、暗すぎて反射光が見ずらくなることを防ぐことができる。
【００４３】
さらに、投光器１３、３１を車内の天井に設けたことにより、インストルメントパネル４１全体に発光器１３、３１を設ける必要がない。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、電球２１とレンズアレイ２５とを用いて投光エリアを照射するようにしたが、本発明はこれに限定するものではなく、例えばＬＥＤ(Light-Emitting Diode)のように光源とレンズを一体にしたものを用いても良い。
【００４５】
また、車両前方の物体を検知するものとしてスキャニング式レーザレーダ３を用いたが、電波式レーダ装置を用いて物体を検出するようにしても良いし、また、カメラによって撮影した画像情報の画像認識を行って物体を検出するようにしても良い。また、これらを組み合わせて、物体を検出するようにしても良い。
【００４６】
さらに、光源として電球２１を用いて投光エリアを照射するようにしたが、例えばハロゲンランプやキセノンランプ、ＬＥＤ、蛍光管等を用いても良い。
【００４７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る車両用情報提示装置７１について説明する。
【００４８】
人間の網膜は、眼球の内面の約１／２を占めているので、例えば、日本人の場合には、左右に１００度、上下に５０〜７０度の広範囲を目を動かさないでも見ることができる。この範囲を視野というが、視細胞の分布が一様ではないため、注視点を囲む１度ぐらいが鮮明に見えるだけで、他はぼんやりとしか見えない。すなわち、周囲が明るい場合には、中心視野から離れるに従って視感度が低下するため、運転者が車両前方を注視しているときに周辺視野の投光エリアに光を照射した場合には、中心視野近傍の投光エリアに照射する照度と同様の照度では暗く感じることとなり、運転者が気が付き難くなる恐れがある。
【００４９】
その場合、周辺視野の投光エリアに照射する場合には、電球の輝度を上げることによって運転者に気付き易くさせることが可能である。しかし、運転者が照射された投光エリアの方向を見ていた場合には、運転者を眩惑してしまう恐れがある。
【００５０】
そこで、本実施の形態では、周辺視野の投光エリアへの投光面積を運転席前方の投光エリアでの投光面積よりも大きくして、かつ同照度で照射することにより、運転者が車両前方を注視していた場合における周辺視野の投光エリアに照射した光の認識度を高めることを特徴としたものである。
【００５１】
この第２の実施の形態の構成は、図７に示すように、図１に示す照度センサ７を削除し、また、図２に示すレンズアレイ２５のレンズ２３の曲率を投光エリアの方向に応じて変更したものである。その他の構成、作用は、図１に示すものと同様であり、同一の部分には同一の符号を付すことでその詳細な説明を省略する。
【００５２】
レンズアレイ２５のレンズ２３の曲率は、運転席近傍の投光エリアに集光させるレンズ２３では小さく、運転席から離れた投光エリアに集光させるレンズ２３ほど大きくなるように構成される。従って、電球２１から照射される光の投光方向に応じて、インストルメントパネル４１に照射される光の投光面積が変わり、運転席から離れた投光エリアほど投光面積が大きくなる。また、各投光エリアを照射する光の照度が同一となるように、運転席近傍の投光エリアを照射する電球２１よりも運転席から離れた投光エリアを照射する電球２１の輝度を高くする。
【００５３】
図８は、運転者４５から見える光景と、これに重畳される投光エリア及びフロントウィンドウ４３に照射される反射光を示す概念図である。
【００５４】
運転席に近い投光エリアに照射される光の投光面積よりも運転席から離れた投光エリアに照射される光の投光面積は大きくなる。また、投光エリアを照射する光の一部は、運転者４５に向かって反射される一方、フロントウィンドウ４３に向かって反射される。さらに、フロントウィンドウ４３への反射光の一部は、フロントウィンドウ４３で運転者４５に向かって反射される。
【００５５】
運転者４５は、インストルメントパネル４１上面に設けられた投光エリアに照射された光を瞥見したり、さらに、フロントウィンドウ４３に照射された光を瞥見することにより車両前方に存在する物体６１の方向を察知することができる。
【００５６】
このように、制御装置７５は、投光エリアが運転席から離れるのにつれて、光の投光面積が大きくなるように制御し、かつ各投光エリアでの光が同照度になるように制御することで、運転者が照射されている投光エリアの方向を見ていた場合でも、運転者を眩惑することなく物体６１の存在する方向を確実に視認させることができる。
【００５７】
なお、本実施の形態においては、光源として電球２１とレンズアレイ２５とを用いて投光エリアを照射するようにしたが、本発明はこれに限定するものではなく、例えばＬＥＤ(Light-Emitting Diode)のように光源とレンズを一体にしたものを用いても良いし、電球２１にリフレクタを設け、リフレクタの形状や取付位置を変更することによって投光面積を変えるようにしても良い。
【００５８】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る車両用情報提示装置９１について説明する。
【００５９】
周囲が明るい場合には、目の感度が低くなり、周囲が暗い場合には、目の感度が高くなる。この現象を目の順応といい、明るい所での順応を明順応、暗い所での順応を暗順応という。すなわち、昼間は、中心視野から離れるに従い光に対する感度が低下するが、夜間などでは、中心視野よりも周辺視野の方が光に対する感度が高くなることが知られている。
【００６０】
そこで、本実施の形態は、周囲照度に応じて各投光方向における投光面積を変更することにより、昼間や夜間においても投光エリアに照射した光の視認度を高めることを特徴としたものである。
【００６１】
この第３の実施の形態の構成は、図９に示すように、図１に示す車両用情報提示装置１に、投光方向を制御する投光方向制御装置９３、投光面積を制御する投光面積制御装置９５、投光方向及び投光面積を変更可能な投光器９７を付加したものである。その他の構成、作用は、図１に示すものと同様であり、同一の部分には同一の符号を付すことでその詳細な説明を省略する。
【００６２】
図１０は、投光器９７の構成を示すものである。
【００６３】
同図に示す投光器９７は、白熱電球等の電球１０１と電球１０１を反射させる放物面リフレクタ１０３との前方に回動可能なミラー１０５を設けたものである。さらに、放物面リフレクタ１０３と電球１０１との相対位置を調整可能とし、放物面リフレクタ１０３の焦点位置に電球１０１を設置する。このような構成において、焦点の位置を電球１０１の中心軸に対して前後に移動すると、投光エリアでの光の投光面積が変化する。
【００６４】
図１１は、この投光器９７の概念図を示すものである。
【００６５】
同図（ａ）に示すように、放物面リフレクタ１０３の焦点Ｆが電球１０１のフィラメントに対して口金１１１と反対側になるように放物面リフレクタ１０３を設置した場合には、ある程度広がった光を得ることができ、一方、同図（ｂ）に示すように、放物面リフレクタ１０３の焦点Ｆが電球１０１のフィラメント上の点になるように放物面リフレクタ１０３を設置した場合には、平行光を得ることができる。また、同図（ｃ）に示すように、放物面リフレクタ１０３の焦点Ｆが電球１０１のフィラメントより口金１１１側になるように放物面リフレクタ１０３を設置した場合には、ある程度狭まった光を得ることができる。
【００６６】
以上のような構成によれば、警報判定装置９は、照度センサ７からの検出信号によって周囲が明るいか否かを判定する。投光面積制御装置９５は、警報判定装置９によって周囲が明るいと判定された場合には、運転席前方の投光エリアに照射する光の投光面積が小さく、運転席斜交いの投光エリアに照射する光の投光面積が大きくなるように制御し、周囲が暗いと判定された場合には、運転席前方の投光エリアに照射する光の投光面積が大きく、運転席斜交いの投光エリアに投光する光の投光面積が小さくなるように制御する。このとき、電球１０１の輝度は、各投光エリアに照射される光の照度が同じになるように、それぞれ調整される。
【００６７】
このように、人間の視感度特性に基づき車両周囲の照度によって光の投光面積を変更することで、車両前方に存在する物体６１の方向を確実に視認させることができる。
【００６８】
なお、本実施の形態においては、放物面リフレクタ１０３と電球１０１の相対位置を変更して投光面積を変えるようにしたが、例えば、電球とレンズを用いて、電球とレンズ間の距離を変更することによって投光面積を変えるようにしても良いし、或いは両者を用いても良い。
【００６９】
さらに、光源として電球１０１を用いて投光エリアを照射するようにしたが、例えばハロゲンランプやキセノンランプ、ＬＥＤ、蛍光管等を用いても良い。
【００７０】
さらに、車両前方の物体を検知するものとしてスキャニング式レーザレーダ３を用いたが、電波式レーダ装置を用いて物体を検出するようにしても良いし、カメラによって撮影した画像情報の画像認識を行って物体を検出するようにしても良い。また、これらを組み合わせて、物体を検出するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る車両用情報提示装置１のシステム構成を示す図である。
【図２】図１に示す投光器１３の構成を示す図である。
【図３】投光器３１の構成を示す図である。
【図４】車両用情報提示装置１の照射状態を示す図である。
【図５】運転者４５から見える光景と、これに重畳される投光エリア及びフロントウィンドウ４３に照射される反射光の位置関係を示す概念図である。
【図６】運転者４５から見える光景と、これに重畳される物体６１の位置関係を示す概念図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る車両用情報提示装置７１のシステム構成を示す図である。
【図８】運転者４５から見える光景と、これに重畳される投光エリア及びフロントウィンドウ４３に照射される反射光の位置関係を示す概念図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る車両用情報提示装置９１のシステム構成を示す図である。
【図１０】図９に示す投光器９７の構成を示す図である。
【図１１】図９に示す投光器９７の概念図である。
【符号の説明】
３スキャニング式レーザレーダ
５車速センサ
７照度センサ
９警報判定装置
１１制御装置
１３、３１投光器
２１、３３電球
２５レンズアレイ
３５放物面リフレクタ
３７ミラー
４１インストルメントパネル
４３フロントウィンドウ
６１物体

Claims

自車両前方に存在する物体までの距離と方向とを計測し、物体の方向に投光して提示する車両用情報提示装置であって、
自車両と物体との相対速度に応じて予め設定されている警告距離より物体までの距離の方が短い場合には警報信号を出力する警報判定手段と、
車室内のインストルメントパネル上の投光地点に投光する投光手段と、
車両周囲の照度を検出する照度検出手段と、
前記警報判定手段から警報信号を入力した場合には、当該物体の方向にある投光地点に投光するように前記投光手段を制御する投光方向制御手段と、
前記照度検出手段で検出された車両周囲の照度が所定値よりも高い場合には、運転席斜交いの投光地点では運転席前方の投光地点よりも投光面積が大きくなるように前記投光手段を制御し、前記照度検出手段で検出された車両周囲の照度が所定値よりも低い場合には、運転席斜交いの投光地点では運転席前方の投光地点よりも投光面積が小さくなるように前記投光手段を制御する投光面積制御手段とを有することを特徴とする車両用情報提示装置。
前記照度検出手段によって検出された照度に応じて前記投光手段の輝度を変更するように制御する輝度制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の車両用情報提示装置。
各投光地点での照度が同一となるように前記投光手段の輝度を変更するように制御する輝度制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の車両用情報提示装置。
投光方向に対し前記投光手段の背面に設けられる放物面リフレクタと、
放物面リフレクタの焦点を該投光手段の中心軸に対して前後に調整する調整手段とを有することを特徴とする請求項１記載の車両用情報提示装置。
前記投光手段からの光を発散または収束させるレンズと、
前記投光手段とレンズとの相対距離を調整する調整手段とを有することを特徴とする請求項１記載の車両用情報提示装置。