JP2012194756A - Display device and navigation device - Google Patents

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太郎 熊谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device capable of displaying an image of a drawing object in accordance with light source environment condition of real space without increasing image data of the drawing object.SOLUTION: A display device includes: a plurality of light source direction detecting modules 4 for detecting light source environment information around a display monitor 8; a light source direction calculating unit 6 for calculating information showing light source environment condition of real space around the display monitor 8 from the light source environment information detected by the plurality of light source direction detecting modules 4; and a drawing unit 7 for displaying an image of a drawing object on the display monitor 8 while adjusting light source environment condition of virtual drawing space displayed on the display monitor 8 to the real space on the basis of information showing the light source environment condition of the real space calculated by the light source direction calculating unit 6.

Description

この発明は、画像を実空間の光源環境条件に合わせて表示する表示装置及びナビゲーション装置に関する。   The present invention relates to a display device and a navigation device that display an image in accordance with light source environmental conditions in real space.

特許文献１に開示される従来の表示装置では、２次元平面の画面上で描画対象の立体物をより自然に表示するため、光源の存在を考慮して立体物の画像に陰影を付けている。   In the conventional display device disclosed in Patent Document 1, in order to display a three-dimensional object to be drawn more naturally on a two-dimensional plane screen, a three-dimensional object image is shaded in consideration of the presence of a light source. .

特開２００４−２８０４２８号公報JP 2004-280428 A

特許文献１に代表される従来の技術では、対象物の画像に陰影を付けるために、光源の方向に応じて陰影が異なる同一対象物の画像を用意する必要がある。
つまり、光源の方向に応じた陰影変化を自然に表示するには、１つの対象物においても陰影が異なる複数の画像を予め用意しなければならず、大量の画像を記憶する記憶装置が必要であり、新たな対象物を表示する際における利便性に欠けるという課題があった。 In the conventional technique represented by Patent Document 1, it is necessary to prepare images of the same object with different shadows depending on the direction of the light source in order to add a shadow to the image of the object.
In other words, in order to display the change in shade according to the direction of the light source naturally, a plurality of images with different shades must be prepared in advance for one object, and a storage device for storing a large number of images is required. There is a problem that it is not convenient when displaying a new object.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、描画対象の画像データを増大させることなく、描画対象の画像を、実空間の光源環境条件に合わせて表示する表示装置及びナビゲーション装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and a display device that displays an image to be drawn in accordance with light source environmental conditions in real space without increasing image data to be drawn and The object is to obtain a navigation device.

この発明に係る表示装置は、表示モニタ周辺の光源環境情報を検出する検出部と、検出部で検出された光源環境情報から、表示モニタ周辺の実空間の光源環境条件を算出する演算部と、演算部で算出された実空間の光源環境条件に基づいて、表示モニタで表示する仮想描画空間の光源環境条件を実空間に合わせて、描画対象の画像を表示モニタに表示する描画部とを備える。   The display device according to the present invention includes a detection unit that detects light source environment information around the display monitor, a calculation unit that calculates light source environment conditions in real space around the display monitor from the light source environment information detected by the detection unit, A rendering unit that displays an image to be rendered on the display monitor by matching the light source environment condition of the virtual rendering space displayed on the display monitor with the real space based on the light source environment condition of the real space calculated by the arithmetic unit; .

この発明によれば、描画対象の画像データを増大させることなく、描画対象の画像を、実空間の光源環境条件に合わせて表示することができるという効果がある。   According to the present invention, there is an effect that the drawing target image can be displayed in accordance with the light source environmental conditions in the real space without increasing the drawing target image data.

この発明の実施の形態１による表示装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the display apparatus by Embodiment 1 of this invention. 図１中の光源方向検出モジュールを示す図である。It is a figure which shows the light source direction detection module in FIG. 光源からの光が照射された光源方向検出モジュールを示す図である。It is a figure which shows the light source direction detection module irradiated with the light from a light source. 光源方向検出モジュールのセンサ位置と表示モニタ周辺の輝度分布の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the luminance distribution around the sensor position of a light source direction detection module, and a display monitor. 実空間の光源方向に応じた立体表示の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the three-dimensional display according to the light source direction of real space. 実空間の光源方向の変化とこれに応じて陰影を変更した立体表示の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the three-dimensional display which changed the light source direction of real space, and the shadow was changed according to this. 自動車の計器類の画像表示の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image display of the meter of a motor vehicle. この発明の実施の形態２によるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the navigation apparatus by Embodiment 2 of this invention.

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による表示装置の構成を示すブロック図である。図１において、実施の形態１の表示装置１は、光源方向検出モジュール４、センサ処理部５、光源方向演算部６、描画部７及び表示モニタ８を備える。
光源方向検出モジュール４は、表示モニタ８に対する実空間の光源方向を検出するための複数の照度センサ２と表示モニタ８に対する実空間の光源色温度等の光源色を検出するための複数の色センサ３とを組み合わせて構成したセンサモジュールである。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a display device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the display device 1 of Embodiment 1 includes a light source direction detection module 4, a sensor processing unit 5, a light source direction calculation unit 6, a drawing unit 7, and a display monitor 8.
The light source direction detection module 4 includes a plurality of illuminance sensors 2 for detecting the light source direction in the real space with respect to the display monitor 8 and a plurality of color sensors for detecting a light source color such as a light source color temperature in the real space with respect to the display monitor 8. 3 is a sensor module configured in combination with the above.

センサ処理部５は、光源方向検出モジュール４の出力を、後段の光源方向演算部６で処理可能な形式に変換処理する構成部であり、光源方向検出モジュール４の出力がアナログ信号であれば、アンプとＡ／Ｄコンバータとして構成され、光源方向検出モジュール４がＩ２Ｃ（Inter Integrated Circuit）等のデジタルインタフェースであれば光源方向演算部６に取り込むためのデジタル処理ブロックとして構成される。
また、センサ処理部５は、表示モニタ８の周辺に配置した光源方向検出モジュール４の各センサから出力されるセンサ情報に対し平均化処理及び数値の正規化を行って、後段の光源方向演算部６へ送る。 The sensor processing unit 5 is a component that converts the output of the light source direction detection module 4 into a format that can be processed by the light source direction calculation unit 6 in the subsequent stage, and if the output of the light source direction detection module 4 is an analog signal, If the light source direction detection module 4 is a digital interface such as an I2C (Inter Integrated Circuit), it is configured as a digital processing block to be taken into the light source direction calculation unit 6.
The sensor processing unit 5 performs averaging processing and numerical normalization on sensor information output from each sensor of the light source direction detection module 4 arranged around the display monitor 8, and a subsequent light source direction calculation unit Send to 6.

光源方向演算部６は、光源方向検出モジュール４の各照度センサ２のセンサ情報（輝度情報）から算出した輝度分布及び輝度差に基づいて、表示モニタ８の周辺にある光源の個数、表示モニタ８に対する実空間の光源の方向、及び実空間での表示モニタ８と光源との間の距離等を推測するとともに、光源方向検出モジュール４の各色センサ３のセンサ情報（色情報）から算出した色分布に基づいて、実空間の色温度を推測する構成部である。   The light source direction calculation unit 6 determines the number of light sources around the display monitor 8 based on the luminance distribution and the luminance difference calculated from the sensor information (luminance information) of each illuminance sensor 2 of the light source direction detection module 4. The color distribution calculated from the sensor information (color information) of each color sensor 3 of the light source direction detection module 4 while estimating the direction of the light source in the real space and the distance between the display monitor 8 and the light source in the real space Based on the above, it is a component that estimates the color temperature of the real space.

描画部７は、光源方向検出モジュール４から逐次出力されるセンサ情報を基に光源方向演算部６で逐次算出された光源に関する情報から、表示モニタ８に設定した仮想描画空間の光源パラメータ（例えば、光源方向、陰影コントラスト、色温度）をリアルタイムに更新して、表示モニタ８に描画出力する構成部である。例えば、描画対象の立体物に対し、実空間の光源方向に合うように陰影処理を施す。
なお、２次元表示装置において、光源方向推測センサや立体化高速レンダリング装置の発達により、リアルタイムレイトレーシング装置が低価格化し、安価にリアルタイム処理が可能になっている。 The drawing unit 7 uses light source parameters (for example, the virtual drawing space set in the display monitor 8) from information on the light source sequentially calculated by the light source direction calculation unit 6 based on the sensor information sequentially output from the light source direction detection module 4. This is a component that updates the light source direction, shadow contrast, and color temperature) in real time and draws them on the display monitor 8. For example, a shading process is performed on the three-dimensional object to be drawn so as to match the light source direction in the real space.
In the two-dimensional display device, the development of the light source direction estimation sensor and the three-dimensional high-speed rendering device has made it possible to reduce the price of the real-time ray tracing device and to enable real-time processing at a low cost.

光源方向演算部６及び描画部７は、例えば、この発明の趣旨に従う表示処理用プログラムを、表示装置１として機能するコンピュータのプロセッサに実行させることによって、ハードウェアとソフトウェアが協働した具体的な手段として実現される。
なお、描画部７は、光源方向演算部６で逐次算出された光源に関する情報に基づいて、光源パラメータを更新しながら描画処理を行うため、上記プロセッサの過負荷となる場合がある。そのため、描画部７による描画処理における演算の一部を実行する機能をハードウェアとして構成して、これを演算アクセラレーションとして組み込むことにより、リアルタイムで円滑な描画が可能となる。 For example, the light source direction calculation unit 6 and the drawing unit 7 execute a display processing program in accordance with the gist of the present invention on a computer processor functioning as the display device 1 so that the hardware and software cooperate with each other. Realized as a means.
Since the drawing unit 7 performs the drawing process while updating the light source parameters based on the information about the light source sequentially calculated by the light source direction calculation unit 6, there is a case where the processor is overloaded. Therefore, a function for executing a part of the calculation in the drawing process by the drawing unit 7 is configured as hardware, and this is incorporated as calculation acceleration, thereby enabling smooth drawing in real time.

図２は、図１中の光源方向検出モジュール４を示す図である。光源方向検出モジュール４は、表示モニタ８に対する実空間の光源方向を検出するため、図２（ａ）に示すように、表示モニタ８の外周に複数個（Ａ〜Ｈ）設置される。なお、各光源方向検出モジュール４は、実空間における様々な光源方向を検出することができるように分散して配置される。ただし、その配置位置は、表示モニタ８自体の形状や表示モニタ８を搭載する機器の外形によって異なる。   FIG. 2 is a diagram showing the light source direction detection module 4 in FIG. A plurality of light source direction detection modules 4 (A to H) are installed on the outer periphery of the display monitor 8 as shown in FIG. 2A in order to detect the light source direction in the real space with respect to the display monitor 8. The light source direction detection modules 4 are arranged in a distributed manner so that various light source directions in the real space can be detected. However, the arrangement position differs depending on the shape of the display monitor 8 itself and the external shape of the device on which the display monitor 8 is mounted.

光源方向検出モジュール４は、図２（ｂ）に示すように照度センサ２及び色センサ３を含む複数のセンサ部４ａを、円筒型のモジュール本体の内周面に等間隔に配置して構成される。なお、複数のセンサ部４ａを内周面に等間隔に配置可能な形状であれば、円筒型に限らず、断面が多角形の筒型であってもかまわない。
センサ部４ａは、照度センサ２のセンサチップと色センサ３のセンサチップを隣接して配置して構成されており、センサ面に対する光照射面積に応じた強度の検出信号（センサ情報）を出力する。また、光源方向検出モジュール４は、図２（ｃ）に示すように、表示モニタ８の外周部に円筒型のモジュール本体を埋め込んで設置される。 As shown in FIG. 2B, the light source direction detection module 4 is configured by arranging a plurality of sensor portions 4a including the illuminance sensor 2 and the color sensor 3 on the inner peripheral surface of the cylindrical module body at equal intervals. The In addition, as long as the plurality of sensor portions 4a can be arranged on the inner peripheral surface at equal intervals, the shape is not limited to the cylindrical shape, and may be a cylindrical shape having a polygonal cross section.
The sensor unit 4a is configured by arranging the sensor chip of the illuminance sensor 2 and the sensor chip of the color sensor 3 adjacent to each other, and outputs a detection signal (sensor information) having an intensity corresponding to the light irradiation area on the sensor surface. . The light source direction detection module 4 is installed by embedding a cylindrical module body in the outer periphery of the display monitor 8 as shown in FIG.

図３は、光源からの光が照射された光源方向検出モジュールを示す図であり、光源方向検出モジュール４と実空間の光源９の位置関係の一例を示している。図３に示すように、光源９の方向によっては、光源方向検出モジュール４のモジュール本体の円筒内で影Ｓが生じ、円筒内周面に配置された複数のセンサ部４ａ間で輝度差が発生する。例えば、図３において、複数のセンサ部４ａのうち、光源９からの光が照射されたセンサ部４ａでは、影Ｓに隠れたセンサ部４ａよりも高輝度の情報が得られる。
また、光源９の方向によって、表示モニタ８の外周部に配置された複数の光源方向検出モジュール４（Ａ〜Ｈ）間で輝度差が発生する。 FIG. 3 is a diagram showing a light source direction detection module irradiated with light from the light source, and shows an example of a positional relationship between the light source direction detection module 4 and the light source 9 in the real space. As shown in FIG. 3, depending on the direction of the light source 9, a shadow S is generated in the cylinder of the module body of the light source direction detection module 4, and a luminance difference is generated between a plurality of sensor units 4a arranged on the inner peripheral surface of the cylinder. To do. For example, in FIG. 3, the sensor unit 4 a irradiated with light from the light source 9 among the plurality of sensor units 4 a can obtain information with higher luminance than the sensor unit 4 a hidden behind the shadow S.
Further, depending on the direction of the light source 9, a luminance difference is generated between the plurality of light source direction detection modules 4 (A to H) arranged on the outer periphery of the display monitor 8.

次に動作について説明する。
表示モニタ８の外周部に設けた複数の光源方向検出モジュール４が、実空間の光源から照射された光の輝度情報及び色情報を検出してセンサ処理部５に出力する。センサ処理部５は、光源方向検出モジュール４から入力した輝度情報及び色情報を、後段の光源方向演算部６で処理可能なデータ形式に変換処理する。
光源方向演算部６は、センサ処理部５を介して複数の光源方向検出モジュール４で検出された輝度情報及び色情報を入力すると、輝度情報から表示モニタ８の周辺の輝度分布を集計し、その分布特性から実空間における光源９の方向と光源９までの距離を推測する。 Next, the operation will be described.
A plurality of light source direction detection modules 4 provided on the outer periphery of the display monitor 8 detect luminance information and color information of light emitted from a light source in real space and output the detected information to the sensor processing unit 5. The sensor processing unit 5 converts the luminance information and color information input from the light source direction detection module 4 into a data format that can be processed by the subsequent light source direction calculation unit 6.
When the light source direction calculation unit 6 inputs the luminance information and color information detected by the plurality of light source direction detection modules 4 via the sensor processing unit 5, the luminance distribution around the display monitor 8 is tabulated from the luminance information, The direction of the light source 9 in real space and the distance to the light source 9 are estimated from the distribution characteristics.

図４は、光源方向検出モジュールのセンサ位置と輝度強度とからなる表示モニタ周辺の輝度分布の一例を示すグラフであり、図２の表示モニタ８の光源方向検出モジュール４で実空間の光源を検出した場合を示している。
光源方向演算部６は、複数の光源方向検出モジュール４（Ａ〜Ｈ）のセンサ４ａで検出された輝度情報から輝度分布を集計すると、どの光源方向検出モジュール４の出力が最も高い輝度情報を出力しているかによって光源の方向を推測する。
図４に示す例では、輝度分布曲線Ｃ１，Ｃ２が、光源方向検出モジュール４（Ｄ，Ｅ）付近で最も高い輝度値を示しているので、光源方向演算部６によって、実空間の光源が、光源方向検出モジュール４（Ｄ，Ｅ）付近に向いていると推測される。
なお、実空間に複数の光源がある場合は、輝度分布曲線のうち、所定の閾値を超える輝度のセンサ位置に、それぞれの光源が向いていると推測することができる。 FIG. 4 is a graph showing an example of the luminance distribution around the display monitor composed of the sensor position and the luminance intensity of the light source direction detection module. The light source direction detection module 4 of the display monitor 8 of FIG. Shows the case.
When the light source direction calculation unit 6 aggregates the luminance distribution from the luminance information detected by the sensors 4a of the plurality of light source direction detection modules 4 (A to H), the light source direction detection module 4 outputs the luminance information with the highest output. The direction of the light source is estimated depending on whether or not
In the example shown in FIG. 4, the luminance distribution curves C1 and C2 indicate the highest luminance value in the vicinity of the light source direction detection module 4 (D, E). The light source direction detection module 4 (D, E) is presumed to be near.
In addition, when there are a plurality of light sources in the real space, it can be estimated that each light source is directed to a sensor position having a luminance exceeding a predetermined threshold in the luminance distribution curve.

また、光源から照射された光は、伝搬する距離に比例して広がる特性を有するので、輝度分布曲線の分散の度合いから、表示モニタ８から光源までの距離を推定できる。
図４の例では、輝度分布曲線Ｃ１が輝度分布曲線Ｃ２より分散が大きい。この場合は、輝度分布曲線Ｃ１での光源が、輝度分布曲線Ｃ２より表示モニタ８から遠くの位置にあると推測される。
光源方向演算部６には、このような輝度分布曲線の分散の度合いと、表示モニタ８から光源までの距離とを対応付けた参照データが予め設定されており、複数の光源方向検出モジュール４（Ａ〜Ｈ）のセンサ４ａで検出された輝度情報から輝度分布を集計すると、その輝度分布曲線の分散の度合いから上記参照データを参照し、表示モニタ８から光源までの距離を推測する。 Further, since the light emitted from the light source has a characteristic of spreading in proportion to the propagation distance, the distance from the display monitor 8 to the light source can be estimated from the degree of dispersion of the luminance distribution curve.
In the example of FIG. 4, the luminance distribution curve C1 has a larger variance than the luminance distribution curve C2. In this case, it is estimated that the light source in the luminance distribution curve C1 is located farther from the display monitor 8 than the luminance distribution curve C2.
In the light source direction calculation unit 6, reference data that associates the degree of dispersion of the luminance distribution curve with the distance from the display monitor 8 to the light source is set in advance, and a plurality of light source direction detection modules 4 ( When the luminance distribution is tabulated from the luminance information detected by the sensors A to H), the distance from the display monitor 8 to the light source is estimated by referring to the reference data based on the degree of dispersion of the luminance distribution curve.

さらに、光源方向演算部６は、入力した色情報から表示モニタ８の周辺の色分布を集計し、その分布特性から実空間における色温度を推測する。例えば、色センサに関しては、例えば昼と夕方では太陽光の色温度が変わる。
光源方向演算部６で推測された光源の方向、光源までの距離及び色温度は、描画部７に入力される。 Further, the light source direction calculation unit 6 aggregates the color distribution around the display monitor 8 from the input color information, and estimates the color temperature in the real space from the distribution characteristics. For example, regarding a color sensor, the color temperature of sunlight changes, for example, in the daytime and evening.
The direction of the light source, the distance to the light source, and the color temperature estimated by the light source direction calculation unit 6 are input to the drawing unit 7.

光源が物体の近くにあると、輝度コントラストが高くなり、物体に光源からの光が照射された際にできる陰影コントラストも高くなる。
描画部７には、表示モニタ８から光源までの距離と描画対象へ施す陰影コントラストの度合いとを対応付けた参照データが予め設定されており、光源方向演算部６で推測された光源までの距離から上記参照データを参照して、光源方向演算部６で推測された実空間の光源の方向に応じた陰影コントラストの度合いを決定する。 When the light source is in the vicinity of the object, the brightness contrast is increased, and the shadow contrast that is generated when the object is irradiated with light from the light source is also increased.
Reference data in which the distance from the display monitor 8 to the light source and the degree of shadow contrast applied to the drawing target are set in advance is set in the drawing unit 7, and the distance to the light source estimated by the light source direction calculation unit 6 is set. From the above reference data, the degree of shadow contrast corresponding to the direction of the light source in the real space estimated by the light source direction calculation unit 6 is determined.

描画部７は、表示モニタ８に設定した仮想描画空間の光源方向に関するパラメータを、光源方向演算部６で推測された実空間の光源の方向で更新し、陰影コントラストに関するパラメータを、上述のようにして決定した陰影コントラストの度合いで更新し、仮想描画空間の色温度に関するパラメータを、光源方向演算部６で推測された色温度で更新して、表示モニタ８に描画出力する。これにより、図５に示すように、表示モニタ８の画面８Ａに立体的に表示した物体１０について実空間の光源９から照射された光に応じた陰影処理が施され、実空間とのシームレスな感覚で立体物を表示することが可能となる。   The drawing unit 7 updates the parameter related to the light source direction in the virtual drawing space set in the display monitor 8 with the direction of the light source in the real space estimated by the light source direction calculation unit 6, and sets the parameter related to the shadow contrast as described above. The parameter relating to the color temperature of the virtual drawing space is updated with the color temperature estimated by the light source direction calculation unit 6 and is drawn and output on the display monitor 8. As a result, as shown in FIG. 5, the object 10 displayed three-dimensionally on the screen 8A of the display monitor 8 is subjected to a shading process according to the light emitted from the light source 9 in the real space, and seamless with the real space. It is possible to display a three-dimensional object with a sense.

上述したように、複数の光源方向検出モジュール４で検出されたセンサ情報がリアルタイムに描画対象の立体物に反映されるので、図６（ａ）に示すように実空間の光源９が左側にあるときは、円柱形の物体１０に対し右方向にのびる影１１ａが描画される。また、図６（ｂ）に示すように実空間の光源９が中央にあるときは、物体１０に対して画面８Ａの手前にのびる影１１ｂが描画される。さらに、図６（ｃ）に示すように、実空間の光源９が右側にあるときは、物体１０に対して左方向にのびる影１１ｃが描画される。なお、実空間に複数の光源がある場合についても、複数の光源に対する陰影描画条件を演算して合成した陰影を描画する。   As described above, since the sensor information detected by the plurality of light source direction detection modules 4 is reflected in real time on the three-dimensional object to be drawn, the light source 9 in real space is on the left side as shown in FIG. At this time, a shadow 11a extending in the right direction with respect to the cylindrical object 10 is drawn. Further, as shown in FIG. 6B, when the light source 9 in the real space is in the center, a shadow 11b extending in front of the screen 8A is drawn on the object 10. Furthermore, as shown in FIG. 6C, when the light source 9 in the real space is on the right side, a shadow 11c extending in the left direction with respect to the object 10 is drawn. Note that, even when there are a plurality of light sources in the real space, the shades drawn by combining the shadow drawing conditions for the plurality of light sources are drawn.

本発明は、自動車や電車等の乗り物内に設置される表示モニタ８の仮想３次元空間に立体物を表示するにあたり、ユーザが見る実空間の光源環境条件を、立体物を表示する仮想描画空間の光源環境を規定する光源パラメータに反映することで、物体の陰影描画に反映する。これにより、実空間と表示モニタ８の仮想３次元空間とのスムーズな繋がりが生まれ、ユーザに対してあたかも実空間の一部のように、立体物を表示することができる。   The present invention provides a virtual drawing space for displaying a three-dimensional object based on a light source environment condition of a real space viewed by a user when a three-dimensional object is displayed in a virtual three-dimensional space of a display monitor 8 installed in a vehicle such as an automobile or a train. By reflecting it in the light source parameter that defines the light source environment, it is reflected in the shadow drawing of the object. Thereby, a smooth connection between the real space and the virtual three-dimensional space of the display monitor 8 is created, and a three-dimensional object can be displayed to the user as if part of the real space.

図７は、自動車の計器類の画像表示の一例を示す図であり、自動車のインストルメントパネル（インパネ）部分に設けた表示モニタ画面８Ｂに速度やエンジン回転等のアナログメータを立体的に表示した場合を示している。図７において、ダッシュボード１２に設けた複数の光源方向検出モジュール４によって太陽１３からの光線を検出して、このセンサ情報がリアルタイムに描画対象のアナログメータに反映される。
図７（ａ）に示すように太陽光が左側から指すときは、アナログメータに対して右方向にのびる影１１ｄが描画される。また、図７（ｂ）に示すように、太陽光が右側から指すときは、アナログメータに対して左方向にのびる影１１ｅが描画される。 FIG. 7 is a diagram showing an example of an image display of automobile instrumentation, in which an analog meter such as speed and engine rotation is three-dimensionally displayed on a display monitor screen 8B provided in an instrument panel (instrument) portion of the automobile. Shows the case. In FIG. 7, a plurality of light source direction detection modules 4 provided on the dashboard 12 detect light rays from the sun 13, and this sensor information is reflected in real time on an analog meter to be drawn.
As shown in FIG. 7A, when sunlight points from the left side, a shadow 11d extending in the right direction is drawn on the analog meter. Further, as shown in FIG. 7B, when sunlight points from the right side, a shadow 11e extending in the left direction with respect to the analog meter is drawn.

従来は、表示モニタに一定方向の仮想光源を設定して立体構造物に陰影を表示する手法がとられてきた。このため、自然光の光源方向、輝度、色温度による陰影が再現されず、ユーザが違和感を抱く可能性があった。例えば、自動車のインパネ部分や屋外の計器類を液晶モニタ等で画像として表示する場合に、一定方向の仮想光源に固定された陰影であると、自然光の光源方向、輝度、色温度による陰影との差異が目立つことになる。そこで、表示モニタの仮想描画空間の光源について実空間の光源を模擬することで、より現実に近いデザインを実現することができる。   Conventionally, a method of displaying a shadow on a three-dimensional structure by setting a virtual light source in a certain direction on a display monitor has been used. For this reason, the shade due to the light source direction, brightness, and color temperature of natural light is not reproduced, and the user may feel uncomfortable. For example, when displaying an instrument panel of an automobile or an outdoor instrument as an image on a liquid crystal monitor or the like, if the shadow is fixed to a virtual light source in a certain direction, The difference will be noticeable. Therefore, by simulating the light source in the real space for the light source in the virtual drawing space of the display monitor, a more realistic design can be realized.

以上のように、この実施の形態１によれば、表示モニタ８周辺の光源環境情報を検出する複数の光源方向検出モジュール４と、複数の光源方向検出モジュール４で検出された光源環境情報から、表示モニタ周辺の実空間の光源環境条件を算出する光源方向演算部６と、光源方向演算部６で算出された実空間の光源環境条件に基づいて、表示モニタ８で表示する仮想描画空間の光源環境条件を実空間に合わせて、描画対象の画像を表示モニタ８に表示する描画部７とを備える。このように構成することで、描画対象の画像データを増大させることなく、実空間の光源環境条件に合わせて、描画対象の画像を表示できる。   As described above, according to the first embodiment, the plurality of light source direction detection modules 4 that detect the light source environment information around the display monitor 8 and the light source environment information detected by the plurality of light source direction detection modules 4 A light source direction calculation unit 6 that calculates a light source environment condition in the real space around the display monitor, and a light source in a virtual drawing space that is displayed on the display monitor 8 based on the light source environment condition in the real space calculated by the light source direction calculation unit 6 A drawing unit 7 that displays an image to be drawn on the display monitor 8 in accordance with the environmental conditions in real space. With this configuration, the drawing target image can be displayed in accordance with the light source environment conditions in the real space without increasing the drawing target image data.

また、この実施の形態１によれば、複数の光源方向検出モジュール４が、表示モニタ８周辺の輝度情報を検出し、光源方向演算部６が、複数の光源方向検出モジュール４で検出された輝度情報から求めた輝度分布に基づいて、表示モニタ８周辺の実空間の光源方向を算出し、描画部７が、光源方向演算部６で算出された実空間の光源方向に合わせた陰影を付けた描画対象の画像を表示モニタ８に表示する。
さらに、光源方向演算部６が、複数の光源方向検出モジュール４で検出された輝度情報から求めた輝度分布に基づいて実空間の光源までの距離を算出し、描画部７が、光源方向演算部６で算出された実空間の光源までの距離に基づいて、実空間の光源までの距離に応じた陰影コントラストの陰影を付けた描画対象の画像を表示モニタ８に表示する。
さらに、複数の光源方向検出モジュール４が、表示モニタ８周辺の色情報を検出し、光源方向演算部６が、複数の光源方向検出モジュール４で検出された色情報から求めた色分布に基づいて表示モニタ８周辺の実空間の色温度を算出し、描画部７が、光源方向演算部６で算出された実空間の色温度に合わせた描画対象の画像を表示モニタ８に表示する。
このようにすることで、立体物を表示モニタ８周辺の光環境を考慮して表示することができ、実空間と仮想描画空間とがシームレス化されて、両空間で一体感のある表示が可能となる。また、デザイン性に優れた表示も可能である。
特に、光源方向、輝度、色温度が刻々と変化する自動車等の移動体内の表示モニタ８に対して描画対象の画像を立体的に表示する場合に有効である。つまり、表示モニタ８を見る環境の光源を表示物体の陰影に反映させることで、ユーザが見る環境に表示物体を馴染ませて、現実感のある表示が可能となる。 Further, according to the first embodiment, the plurality of light source direction detection modules 4 detect luminance information around the display monitor 8, and the light source direction calculation unit 6 detects the luminance detected by the plurality of light source direction detection modules 4. Based on the luminance distribution obtained from the information, the light source direction in the real space around the display monitor 8 is calculated, and the drawing unit 7 adds a shadow according to the light source direction in the real space calculated by the light source direction calculation unit 6. The drawing target image is displayed on the display monitor 8.
Further, the light source direction calculation unit 6 calculates the distance to the light source in the real space based on the luminance distribution obtained from the luminance information detected by the plurality of light source direction detection modules 4, and the drawing unit 7 calculates the light source direction calculation unit. Based on the distance to the light source in the real space calculated in 6, an image to be drawn is displayed on the display monitor 8 with a shadow contrast shade corresponding to the distance to the light source in the real space.
Further, the plurality of light source direction detection modules 4 detect color information around the display monitor 8, and the light source direction calculation unit 6 is based on the color distribution obtained from the color information detected by the plurality of light source direction detection modules 4. The color temperature of the real space around the display monitor 8 is calculated, and the drawing unit 7 displays an image to be drawn on the display monitor 8 according to the color temperature of the real space calculated by the light source direction calculation unit 6.
By doing so, it is possible to display a three-dimensional object in consideration of the light environment around the display monitor 8, and the real space and the virtual drawing space are made seamless so that a coherent display is possible in both spaces. It becomes. In addition, display with excellent design is possible.
In particular, it is effective when a drawing target image is displayed three-dimensionally on the display monitor 8 in a moving body such as an automobile whose light source direction, luminance, and color temperature change every moment. In other words, by reflecting the light source of the environment in which the display monitor 8 is viewed on the shadow of the display object, the display object is adapted to the environment in which the user is viewing, and a realistic display is possible.

上記実施の形態１では、表示モニタ８周辺の輝度情報及び色情報を検出して、仮想描画空間の光源方向、陰影コントラスト及び色温度を実空間に合わせる場合を示したが、本発明は、光源方向、陰影コントラスト及び色温度のみに限定されるものではなく、表示モニタ８の周辺の環境条件を示す情報であれば、上記以外の情報を利用してもかまわない。   In the first embodiment, the luminance information and the color information around the display monitor 8 are detected and the light source direction, shadow contrast, and color temperature in the virtual drawing space are matched with the real space. The information is not limited to the direction, shadow contrast, and color temperature. Information other than the above may be used as long as the information indicates the environmental conditions around the display monitor 8.

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２によるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。図８に示すように、実施の形態２のナビゲーション装置１Ａは、光源方向検出モジュール４、センサ処理部５、光源方向演算部６、描画部７ａ、表示モニタ８及びナビゲーション処理部１４を備える。
描画部７ａは、光源方向検出モジュール４から逐次出力されるセンサ情報に基づいて、光源方向演算部６で逐次算出された光源に関する情報から、表示モニタ８に設定した仮想描画空間の光源パラメータ（光源方向、陰影コントラスト、色温度等）をリアルタイムに更新して、ナビゲーション処理部１４が行うナビゲーション処理で使用される描画対象の画像を表示モニタ８に描画出力する構成部である。
例えば、ナビゲーション処理の操作入力の画面上の各入力ボタン画像に対し、実空間の光源方向に合うように陰影処理を施す。
また、ナビゲーション処理部１４は、ナビゲーション処理を行う構成部であり、例えばナビゲーション処理として経路誘導、経路探索及び地図表示等を行う。描画部７ａで描画対象となる画像には、例えば、経路誘導においては、ＵＩ（User Interface）画面、地図及び誘導経路、地図上に重畳表示する各種機能に対応するアイコン画像等が挙げられる。
なお、図８において、図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a navigation device according to Embodiment 2 of the present invention. As illustrated in FIG. 8, the navigation device 1 </ b> A according to the second embodiment includes a light source direction detection module 4, a sensor processing unit 5, a light source direction calculation unit 6, a drawing unit 7 a, a display monitor 8, and a navigation processing unit 14.
Based on the sensor information sequentially output from the light source direction detection module 4, the drawing unit 7 a uses the light source parameters (light source) of the virtual drawing space set in the display monitor 8 from information on the light source sequentially calculated by the light source direction calculation unit 6. (Configuration, shadow contrast, color temperature, etc.) are updated in real time, and the drawing target image used in the navigation processing performed by the navigation processing unit 14 is drawn and output to the display monitor 8.
For example, each input button image on the navigation processing operation input screen is subjected to shadow processing so as to match the light source direction in the real space.
The navigation processing unit 14 is a component that performs navigation processing, and performs route guidance, route search, map display, and the like as navigation processing, for example. Examples of the image to be rendered by the rendering unit 7a include, for example, a UI (User Interface) screen, a map and a guidance route, and icon images corresponding to various functions to be superimposed on the map in route guidance.
In FIG. 8, the same components as those in FIG.

次に動作について説明する。
表示モニタ８の外周部に設けた複数の光源方向検出モジュール４は、実空間の光源から照射された光の輝度情報及び色情報を検出してセンサ処理部５に出力する。センサ処理部５は、光源方向検出モジュール４から入力された輝度情報及び色情報を、後段の光源方向演算部６で処理可能なデータ形式に変換処理して光源方向演算部６へ出力する。
光源方向演算部６は、入力した輝度情報から表示モニタ８の周辺の輝度分布を集計し、その分布特性から実空間における光源９の方向と光源９までの距離を推測する。
さらに、光源方向演算部６は、入力した色情報から表示モニタ８の周辺の色分布を集計し、その分布特性から実空間における色温度を推測する。光源方向演算部６で推測された光源９の方向、光源９までの距離及び色温度は、描画部７ａに入力される。 Next, the operation will be described.
The plurality of light source direction detection modules 4 provided on the outer periphery of the display monitor 8 detect luminance information and color information of light emitted from a light source in real space and output the detected information to the sensor processing unit 5. The sensor processing unit 5 converts the luminance information and color information input from the light source direction detection module 4 into a data format that can be processed by the subsequent light source direction calculation unit 6, and outputs the data format to the light source direction calculation unit 6.
The light source direction calculation unit 6 aggregates the luminance distribution around the display monitor 8 from the input luminance information, and estimates the direction of the light source 9 and the distance to the light source 9 in real space from the distribution characteristics.
Further, the light source direction calculation unit 6 aggregates the color distribution around the display monitor 8 from the input color information, and estimates the color temperature in the real space from the distribution characteristics. The direction of the light source 9 estimated by the light source direction calculation unit 6, the distance to the light source 9, and the color temperature are input to the drawing unit 7a.

描画部７ａは、光源方向演算部６で推測された光源９までの距離に基づいて、表示モニタ８から光源９までの距離と描画対象へ施す陰影コントラストの度合いとを対応付けた参照データを参照して、光源方向演算部６で推測された実空間の光源９の方向に応じた陰影コントラストの度合いを決定する。
ここで、表示モニタ８に操作入力用の画面８Ｃを表示する場合は、ナビゲーション処理部１４が、操作入力用の画面８Ｃに関する画像を描画して表示モニタ８に表示するように描画部７ａへ通知する。
描画部７ａでは、表示モニタ８に設定した仮想描画空間の光源方向に関するパラメータを、光源方向演算部６で推測された実空間の光源９の方向で更新し、陰影コントラストに関するパラメータを、上述のようにして決定した陰影コントラストの度合いで更新し、仮想描画空間の色温度に関するパラメータを、光源方向演算部６で推測された色温度で更新して、操作入力用の画面８Ｃの画像を表示モニタ８に描画出力する。これにより、図８に示すように、表示モニタ８の画面８Ｃにおいて、実空間の光源９から照射された光に応じた影１１ｆが操作入力用ボタンに描画される。 The drawing unit 7a refers to reference data that associates the distance from the display monitor 8 to the light source 9 with the degree of shadow contrast applied to the drawing target based on the distance to the light source 9 estimated by the light source direction calculation unit 6. Then, the degree of shadow contrast corresponding to the direction of the light source 9 in the real space estimated by the light source direction calculation unit 6 is determined.
When the operation input screen 8C is displayed on the display monitor 8, the navigation processing unit 14 notifies the drawing unit 7a to draw an image related to the operation input screen 8C and display the image on the display monitor 8. To do.
In the drawing unit 7a, the parameter related to the light source direction in the virtual drawing space set in the display monitor 8 is updated with the direction of the light source 9 in the real space estimated by the light source direction calculation unit 6, and the parameter related to the shadow contrast is updated as described above. The parameter relating to the color temperature of the virtual drawing space is updated with the color temperature estimated by the light source direction calculation unit 6 and the image of the operation input screen 8C is displayed on the display monitor 8. Draw output to. As a result, as shown in FIG. 8, on the screen 8C of the display monitor 8, a shadow 11f corresponding to the light emitted from the light source 9 in the real space is drawn on the operation input button.

以上のように、この実施の形態２によれば、表示モニタ８周辺の光源環境情報を検出する複数の光源方向検出モジュール４と、複数の光源方向検出モジュール４で検出された光源環境情報から、表示モニタ周辺の実空間の光源環境条件を算出する光源方向演算部６と、ナビゲーション処理を行うナビゲーション処理部１４と、光源方向演算部６で算出された実空間の光源環境条件に基づいて、表示モニタ８の仮想描画空間の光源環境条件を実空間に合わせて、ナビゲーション処理で使用される描画対象の画像を表示モニタ８に表示する描画部７ａとを備える。このように構成することで、画像データを増大させることなく、実空間の光源環境条件に合わせて、ナビゲーション処理で使用する描画対象の画像を表示モニタ８に表示することができる。   As described above, according to the second embodiment, the plurality of light source direction detection modules 4 that detect the light source environment information around the display monitor 8 and the light source environment information detected by the plurality of light source direction detection modules 4 Based on the light source environment condition in the real space calculated by the light source direction calculation unit 6 that calculates the light source environment condition in the real space around the display monitor, the navigation processing unit 14 that performs navigation processing, and the light source direction calculation unit 6 A drawing unit 7a that displays a drawing target image used in navigation processing on the display monitor 8 in accordance with the light source environmental condition of the virtual drawing space of the monitor 8 in accordance with the real space. With this configuration, it is possible to display the drawing target image used in the navigation processing on the display monitor 8 in accordance with the light source environmental conditions in the real space without increasing the image data.

また、上記実施の形態２では、本発明を車載用のナビゲーション装置に適用した場合を示したが、携帯電話端末又は携帯情報端末（ＰＤＡ；Personal Digital Assistance）のナビゲーション装置として適用してもよい。さらに、車両、鉄道、船舶又は航空機等の移動体に、人が携帯して持ち込んで使用するＰＮＤ（Portable Navigation Device）等に適用してもかまわない。   In the second embodiment, the present invention is applied to an in-vehicle navigation device. However, the present invention may be applied to a navigation device for a mobile phone terminal or a personal digital assistant (PDA). Furthermore, the present invention may be applied to a PND (Portable Navigation Device) or the like that is carried and used by a person on a moving body such as a vehicle, a railway, a ship, or an aircraft.

なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, within the scope of the invention, any combination of each embodiment, any component of each embodiment can be modified, or any component can be omitted in each embodiment. .

１ 表示装置、１Ａ ナビゲーション装置、２ 照度センサ、３ 色センサ、４ 光源方向検出モジュール、４ａ センサ部、５ センサ処理部、６ 光源方向演算部、７，７ａ 描画部、８ 表示モニタ、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 画面、９ 光源、１０ 物体、１１ａ〜１１ｆ 影、１２ ダッシュボード、１３ 太陽、１４ ナビゲーション処理部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display apparatus, 1A navigation apparatus, 2 Illuminance sensor, 3 color sensor, 4 Light source direction detection module, 4a Sensor part, 5 Sensor processing part, 6 Light source direction calculating part, 7, 7a Drawing part, 8 Display monitor, 8A, 8B , 8C screen, 9 light sources, 10 objects, 11a to 11f shadow, 12 dashboard, 13 sun, 14 navigation processing unit.

Claims (5)

表示モニタ周辺の光源環境情報を検出する検出部と、
前記検出部で検出された光源環境情報から、前記表示モニタ周辺の実空間の光源環境条件を算出する演算部と、
前記演算部で算出された実空間の光源環境条件に基づいて、前記表示モニタの仮想描画空間の光源環境条件を実空間に合わせて、描画対象の画像を前記表示モニタに表示する描画部とを備えた表示装置。 A detection unit for detecting light source environment information around the display monitor;
An arithmetic unit that calculates light source environment conditions in real space around the display monitor from the light source environment information detected by the detection unit;
Based on the light source environmental condition in the real space calculated by the arithmetic unit, the light source environmental condition in the virtual drawing space of the display monitor is adjusted to the real space, and a drawing unit that displays the drawing target image on the display monitor; Provided display device. 前記検出部は、前記表示モニタ周辺の輝度情報を検出し、
前記演算部は、前記検出部で検出された輝度情報から求めた輝度分布に基づいて、前記表示モニタ周辺の実空間の光源方向を算出し、
前記描画部は、前記演算部で算出された実空間の光源方向に基づいて、前記実空間の光源方向に合わせた陰影を付けた描画対象の画像を、前記表示モニタに表示することを特徴とする請求項１記載の表示装置。 The detection unit detects luminance information around the display monitor,
The calculation unit calculates a light source direction in a real space around the display monitor based on the luminance distribution obtained from the luminance information detected by the detection unit,
The drawing unit displays, on the display monitor, an image to be drawn with a shadow that matches the light source direction of the real space based on the light source direction of the real space calculated by the calculation unit. The display device according to claim 1. 前記演算部は、前記検出部で検出された輝度情報から求めた輝度分布に基づいて、実空間の光源までの距離を算出し、
前記描画部は、前記演算部で算出された実空間の光源までの距離に基づいて、実空間の光源までの距離に応じた陰影コントラストの陰影を付けた描画対象の画像を、前記表示モニタに表示することを特徴とする請求項２記載の表示装置。 The calculation unit calculates a distance to the light source in real space based on the luminance distribution obtained from the luminance information detected by the detection unit,
Based on the distance to the light source in the real space calculated by the arithmetic unit, the drawing unit adds an image to be drawn with a shadow of shadow contrast corresponding to the distance to the light source in the real space to the display monitor. The display device according to claim 2, wherein the display device displays. 前記検出部は、前記表示モニタ周辺の色情報を検出し、
前記演算部は、前記検出部で検出された色情報から求めた色分布に基づいて、前記表示モニタ周辺の実空間の色温度を算出し、
前記描画部は、前記演算部で算出された実空間の色温度に基づいて、実空間の色温度に合わせた描画対象の画像を前記表示モニタに表示することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の表示装置。 The detection unit detects color information around the display monitor,
The calculation unit calculates the color temperature of the real space around the display monitor based on the color distribution obtained from the color information detected by the detection unit,
The drawing unit displays an image to be drawn on the display monitor in accordance with the color temperature of the real space based on the color temperature of the real space calculated by the calculation unit. Item 4. The display device according to any one of Items 3 to 3. 表示モニタを備えたナビゲーション装置において、
前記表示モニタ周辺の光源環境情報を検出する検出部と、
前記検出部で検出された光源環境情報から、前記表示モニタ周辺の実空間の光源環境条件を算出する演算部と、
ナビゲーション処理を行うナビゲーション処理部と、
前記演算部で算出された実空間の光源環境条件に基づいて、前記表示モニタの仮想描画空間の光源環境条件を実空間に合わせて、前記ナビゲーション処理で使用される描画対象の画像を前記表示モニタに表示する描画部とを備えたことを特徴とするナビゲーション装置。 In a navigation device equipped with a display monitor,
A detection unit for detecting light source environment information around the display monitor;
An arithmetic unit that calculates light source environment conditions in real space around the display monitor from the light source environment information detected by the detection unit;
A navigation processing unit for performing navigation processing;
Based on the light source environment condition in the real space calculated by the arithmetic unit, the light source environment condition in the virtual drawing space of the display monitor is matched to the real space, and the drawing target image used in the navigation processing is displayed in the display monitor. A navigation device comprising a drawing unit for displaying on the display.
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