JPS5892383A

JPS5892383A - 自動車運転模擬装置

Info

Publication number: JPS5892383A
Application number: JP56188743A
Authority: JP
Inventors: 杉本　軍司; 白川　勲; 山本　有造; 勝彦福井; 博文小松原
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1981-11-25
Filing date: 1981-11-25
Publication date: 1983-06-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】・ぞネルを用いて、前方道路視野の模擬画像を発生する
自動車運転模擬装置に関する。

従来から自動車運転模擬装置は、自動車の運転席を模擬
した模擬座席と、前方道路視野を模擬する模擬視野装置
とにより構成されている。

遊戯装置としての使用に適する自動車運転模擬装置には
、ノ・ンドル操作に応じて前方道路視野力；変化し、そ
の変化は現実の道路′視野の変化に比較的近いことが望
ましく、また、取扱いが簡便で、安価であることが望ま
しい。

この模擬視野については、従来から、模擬道路をテレビ
カメラで撮影し、プロジェクタでスフ１）一ン上に投影
する方式があった。この方式によれば、操舵に応じて変
化する前方道路視野が得られるが、装置が非常に高価で
、取扱いも面倒であるという難点があった。

この他に、先光源による影絵方式、電子回路とテレビに
よ多発生した画像を用いる方式など力：あり、これらは
操舵による前方道路視野の変化は実現できるが、得られ
る画像が現実の道路走行時の画像とはほど遠いという欠
点があった。これに対して映像を利用する方式もあるが
、非常に実感の高い良い画質の大視野を簡単に実現でき
るかわシに、操舵に応じて変化する前方道路視野を得る
ことができないという欠点があった。

本発明は、以上のように従来、遊戯装置としての使用に
適し、かつ取扱いが簡便で安価な模擬視野を得る手段が
なかったことに鑑みなされたもので、視野の模擬に、光
の透過を電気的に制御できる液晶・母ネルを用いて画像
を発生させるようにしたことを特徴とするものである。

以下、図面を用いて実施例につき詳細に説明する。

第１図は、本発明の実施例の概略を示す図である。第１
図に示すように、この実施例の装置は、ハンドル１およ
びアノセルペダル２の備わっている自動車の運転席に似
た座席３の前方に透過型スクリーン４を置き、これに２
つのグロジェクタ５゜背景部をハーフミラ−７を介して
合成映写するものである。ハンドル１の回転角とアクセ
ル２のふみこみ量は各々ポテンシオメータＰｌ＋Ｐ２−
で検出され、検出された信号がコントローラ９を介して
液晶／’Ｐネルを制御し、運転操作に応じた前方道路視
野を写し出すようになっている。

グロジェクタ５，６は第２図に示すように、光源１０．
１１．集光ミラー１２．１３、防熱フィルタ１４，１５
、コンデンサ１６．１７、液晶パネル１８，１９、投写
レンズ２０．２１から成シ、全く同じ構成でおり、液晶
パネルを電気的に制御することにより透過光を制御し、
画像を発生させるようになっている。グロジェクタ５は
レーンマーク部を映写し、グロノエクタ６は背景部を映
写するので、液晶ノソネル１８はレーンマーク部像を発
生し、液晶／ｅネル１９は背景画像を発生するようにな
っている。

第３図は液晶パネルの構造を示すものである。

同図のように液晶パネルは、ガラス基板２２に支持され
た透明電極２３と、ガラス基板２７に支持された透明電
極２６との間に液晶物質（ＴＮ型液晶：　Ｔｗｉｓｔｅ
ｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ　）　２４を封入し、ガラス基板２
２の外側に偏光板２８．２９を設けた構造となっている
。

この液晶パネルの動作原理を第４図および第５図により
説明する。第４図はスイッチ３０をＯＦＦにして透明電
極２３．２６間に電圧が印加されない場合を示している
。左側からの入射光３２は偏光板２９でまず垂直方向成
分だけの偏光となる。

透明電極２３．２６間の電圧がゼロのときは第４図に示
すように液晶分子は２つの電極２３　、２６に対して水
平でしかも９０°ねじれながら並ぶようにしであるため
、光が液晶を通過すると水平方向の偏光となる。そして
、右側の偏光板２８は垂直方向に置いであるため液晶を
通過した水平方向の光は偏光板を通過できない。

一方、スイッチ３０を閉じて、電圧源３１から電極間に
電圧を印加すると、第５図に示すように液晶分子が並び
、垂直方向の偏光は液晶を通過した後も同じ垂直偏光と
なるため光は偏光板２８を通過する。

なお、右側の偏光板２８を左側の偏光板２９と偏光方向
を直交させれば、光の通過は上記の説明とは逆になる。

このような液晶パネルの原理を利用して、第６図に示す
ような電極ｉＰターンの７やネルを構成すると、前方道
路視野のうちレーンマーク部を作ることができる。第６
図の電極ノソターンは、液晶をはさむ両面の電極形成部
位をＡ面、Ｂ面とも・ｅネル下部の図示の三角形部分と
し、三角形部分以外は電極を構成せず透明の青色ガラス
フィルターとする。

“さらに三角形部分の電極・ギターンは、同図に示すよ
うに、Ａ面については、ＡｌｐＡｚ・・・のような三角
形の頂点を中心とする微細な多数の放射状電極とし、Ｂ
面についてはＢ１１Ｂ２・・・のような頂点に近いほど
巾の狭くなっている多数の水平電極とする。

今この液晶パネルを第２図のプロノエクタ５の液晶・や
ネル１８として使用し、まずＡ面の中央の電極ＡイとＢ
面の奇数番目の電極Ｂ＋　ｒＢｓ　＃Ｂ５・・・間に電
圧を加え、次に電極ＡイとＢ面の偶数番目の電極Ｂ２　
＋　Ｂ４　ｒ　Ｂ６・・・との間に電圧を加え、という
方法でＢ面の電極のみ順次切シがえると、電圧の加えら
れた電極位置のみ光が透過するので、スクリーン上には
道路中央のレーくマークの破線が無限遠からドライバの
方向へ順次流れてくる状況が映し出される。この状態で
、Ａ面の電圧を加える電極をＡイからＡ。、あるいはＡ
イがらＡ７、へ切りかえると、スクリーン上にはレーン
マークが左右に移動する感じを再現できる。

なお、Ｂ面の電’ｆｌ　Ｂ＋　ｒ　Ｂ２　ｒ　Ｂａ・・
・を順次切りがえて電圧を加えると、レーンマークの流
れ方は不連続的になシネ自然さが目立つ場合がある。よ
ル自然な流れをうるに゛は、電極Ｂ、、Ｂ２・・・を多
数の細い電極で構成し、複数の電極により一本のレーン
マークを作シ、該複数を少しづつ切シがえればよい。

第７図はこの場合のＢ面の電極パターンの一部とこれに
より見られる流れるレーンマーク画像を示したものであ
る。ある時点で透明電極１〜５゜１１〜１５とＡ面の電
極との間に電圧をかけると、図中の上部にＡで示した太
い縦棒で示したレーンマークがスクリーン上に映し出さ
れる。次の時点で、Ｂ面の電極を透廚電極２〜６．１２
〜１６に切シかえる、Ｂで示した太い縦棒で示したレー
ンマークがスクリーン上に映し出される。

このように電極を順次切シかえることにより、スクリー
ン上でえられるレーンマークはＡ　−）　Ｂ→Ｃ→・・
・・・・と変化し、なめらかに、無限遠から手前側へ流
れてぐる様子が再現できる。

前方道路視野のレーンマーク部を除いた背景部の画像を
作る液晶パネルを第８図に示す。

路面部分に対応する下部の三角°形部分は、灰色の透明
フィルタ３７であり、その両サイドにはガードレールに
対応する画像を発生させるための電極がＡ面では図のよ
うな微小で多数の縦棒状パターン３３．３４として形成
されており、またＢ面においては、が−ドレールに対応
する部分全体が一つの透明電極３５．３６となっている
。この液晶ノソネルを第２図のグロジェクタ６の液晶パ
ネル１９として使用し、Ｂ面の透明電極とＡ面の縦棒状
電極との間に電圧をかけ、Ａ面の縦棒状電極を第６図の
Ｂ面の電極を順次切り換え尼方法と同様に切りかえれば
、スクリーン上にはガードレールが無限遠から順次ドラ
イバ′−の方向に流れてくる画像が映し出される。

第１のコントローラ９は、第９図に示すように、ハンド
ル角検出用ポテンシオメータＰｉ、アクセルふみこみ量
検出用ポテンシオメータＰ２、感度調整増巾器４０．４
１、車両運動演算回路４２、積分器４３．４４、信号修
正部４５、液晶制御回路４６よ構成る。

車両運動演算回路４２の入力は感度調整増巾器４０．４
１の出力に接続されており、これらの入力から演算を行
なうことによりて、ノ・ンドル角とアクセルに対応した
車の横方向への移動速度（横速度）に対応する信号ｂ１
回頭速度（ヨー角速度）に対応する信号ａ１および車速
に対応する信号Ｃを出力する。４３．４４は各々信号ａ
、ｂを入力としているので、その出力は積分器４３゛で
は・車のヨー角、積分器４４では車の横移動量に対応す
る電圧信号となる。積分器４３．４４の出力は信号修正
部４５に入力され、信号修正部４５の出力はヨー角と横
移動量との混合した電圧信号ｄ、！：なる。

該混合信号ｄと車速に対応する信号Ｃとが液晶制御回路
４６に入力される。

第１０図は液晶制御回路４６を示すものである。

パルス発振器５０の出力は、マルチプレクサ５４を経て
液晶ノソネル１８のＡ面の電極に選択的に接続されると
ともに液晶・母ネル１９のＢ面の電極に直接接続されて
いる。また発振器５０の出力は反転器５２の入力に接続
されている。反転器５２の出力はマルチプレクサ５３を
経て液晶パネル１８のＢ面の電極に接続されるとともに
、マルチプレクサ５５を経て液晶・やネル１９のＡ面の
電極に接続されている。マルチプレクサ５４の入出力間
の接続は、第９図の電圧信号ｄをＡＤ変換器５６の出力
によって制御される。またマルチプレクサ５３．５５の
人、出力間の接続は第８図の車速信号ＣをＶＦ変換器５
７により変換したパルス列により制御されるようになっ
ている。

以下に、第１１図〜第１３図を用いて第９図の液晶制御
回路の動作を説明する。

第１１図はマルチプレクサ５４を等制約なスイッチとし
て表現したものであるが、前方道路視野のレーンマーク
の位置を表わす電圧信号がＡＤ変換器５６により対応す
るディジタル信号に変換され、そのディジタル信号によ
り、等価回路表現したマルチプレクサ５４の接点が選択
、接続され、液晶パネル１８のＡ面上のレーンマークを
発生すべき位置の電極へ発振器５０の出力信号が供給さ
れる。

第１２図はマルチプレクサ５３を等制約なロータリ−ス
イッチとして表現したものである。第７図のレーンマー
クの表現法の場合について考えると、円周上の近接する
５つの接点と中心接点とを接続し、５接点空けてまた５
つの接点をひとまとめにして中心接点とを接続し、５接
点空けて・−・・・・のように周期的に５接点づつ空け
ては５接点まとめて中心接点に接続した構造のロータリ
ースイッチとし、中心接点には反転器５２の出力を接続
して、スイッチを車速に対応した回転数で回転する。

電子スイッチであるマルチプレクサの場合にはＶＦ変換
器により車速信号をパルス列に変換し、高速時は高密度
・Ｐルス列を、低速時は低密度・ぞルス列を作り、この
・やルスにより等制約にロータリスイッチの接続位置を
移動するよう構成とする。

第１３図の（イ）は反転器５２の入力／Ｅルス列を表わ
しており、同図の（ロ）は反転器５２の出力パルス列を
表わしている。同図０）はマルチプレクサ５３゜５４に
より選択、接続された、液晶パネル１８のＡ、Ｂ面の電
極間に加わる電圧・やルスを示している。液晶は２ｖの
パルス列が加わると光を透過する。

以上の説明から明らかなように、液晶ｉｅネル１８の電
圧が加わる電極位置は、道路上の車の位置によシきまる
レーンマーク位置に対応するＡ面の電極と、車速に応じ
て時々刻々変化するＢ面の電極とのくみあわせで決まり
、その位置のみ光を透過するので、スクリーン上には、
車速に応じて流れるレーンマークが、道路中の車の位置
に対応して再現される。

液晶パネル１９によって、車速に応じて流れてくるガー
ドレール像も全く同様にしてスクリーン上に再現される
。

このようにして透過スクリーン上には道路両側Ｋｆｆ−
トレールが立ち、走行路面内にハンドル操作により左右
動するレーンマークがあシ、他の路面外部は背景色で、
車速に応じて流れてくる前方道路視野が実現できる。

本発明による自動車運転模擬装置は、可動部がなく、簡
単な装置であるためとり扱いが容易でかつ安゛価に実現
でき、遊戯装置としての使用に適する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略を示す図である。第２図はグロジェクタの構成を示す図である。第３図は液晶・ぐネルの構造の一例を示す図である。第４図および第５図は液晶ｉｅネルの動作原理を説明す
るだめの図である。第６図は液晶パネル１８の電極・ぐターンを示す図であ
る。第７図は流れるレーンマークを説明するだめの図である
。第８図は液晶・ぞネル１９の電極パターンを示す図であ
る。第９図はコントローラ９の構成を示す図でおる。第１０図は液晶制御回路の構成の一例を示す図である。第１１図はマルチプレクサ５４を等制約なスイッチとし
て表現した図である。第１２図はマルチプレクサ５３を等制約なロータリスイ
ッチとして表現した図である。第１３図の（イ）は反転器５２の入力・七ルス列、同図
（ロ）は反転器５２の出力パルス列、同図０）は液晶・
やネル１８に加わる電圧・やルス列をそれぞれ示す図で
ある。１・・・ハンドル、２・・・アクセルペダル、３・・・
座席、４・・・スクリーン、５，６・・・グロノエクタ
、７・・・ハーフミラ−１９・・・コントローラ、１０
．１１・・・光源、１２．１３・・・集光ミラー、１４
．１５・・・防熱フィルタ、１６．１７・・・コンデン
サ、１８，１９・・・液晶ノ４’ネル、２０．２１・・
・投写レンズ、２２゜２７・・・ガラス基板、２３．２
６・・・透明電極、２４・・・液晶物質、２５・・・ス
（−サ、２８．２９・・・偏光板、３０・・・スイッチ
、３１・・・電圧源、３２・・・入射光、３３．３４・
・・ガードレールに対応する電極、３５．３６・・・透
明電極、３７・・・透明フィルタ、４０．４１・・・感
度調整増幅器、４２・・・車両運動演算回路、４３．４
４・・・積分器、４５・・・信号修正部、４６・・・液
晶制御回路、５０・・・パルス発振器、５２・・・反転
器、ｓ：ｉ、ｓ４．５５・・・マルチプレクサ、５６・
・・ＡＤ変換器、５７・・・ＶＦ変換器。第１図第２図第３図第４図第５図第６図第１１図５４第１２図第１３図蛸　ｔ４

Claims

【特許請求の範囲】ハンドル、アクセル、座席等を有する運転席と、運転席
の前方に設置したスクリーンと、多数のレーンマーク・
ぞターンの電極を備えた液晶パネルおよびこの液晶パネ
ルを介して前記スクリーンに投光Ｊる光源を有する道路
レーン用のプロジェクタと、多数のガードレール表示ノ４ターンの電極を備えた液晶
／ｆネルおよびこの液晶パネルを介して前記スクリーン
に、投光する光源を有する道路背景用のプロジェクタと
、前記ハンド情、の回転角および前記アクセルの踏み込み
量を検出し、その検出量に応じて前記液晶パネルの多数
の電極を選択的に駆動するコントローラと、を備、えた゛ことを特徴とする自動車運転模擬装置。