JP2013026798A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者の頭部が実際に回転している角度と異なる視点で撮像した画像を使用者に提供することが可能な、画像表示装置を提供する。
【解決手段】上面視で使用者から周囲へ放射状に延びる複数の軸の少なくとも一つの軸を撮像軸として撮像した画像を取得する水平方向画像取得部２と、予め設定した基準方向に対する使用者の頭部の上下軸周りの回転角度である頭部回転角を検出する頭部回転角検出部４と、水平方向画像取得部２が取得した画像を用いて、頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角と異なる回転角度を向く撮像軸で撮像した画像を生成する画像生成部１０と、使用者の頭部の向きに対して予め設定した表示範囲内へ、画像生成部１０が生成した画像を表示する画像表示部１２を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、車両の運転時において、自車両周囲の環境を示す画像情報を運転者に提供する、画像表示装置に関する。

作業を支援するための画像情報を使用者に提供する画像表示装置として、例えば、特許文献１に記載されているものがある。
特許文献１に記載されている画像表示装置は、使用者の頭部に装着する撮像部（カメラ）及び表示部（ディスプレイ）を備える。そして、撮像部で撮像した画像に対し、作業に関する作業情報（文字等）を付加する。さらに、作業情報を付加した画像情報を表示部に表示する。ここで、撮像部は、使用者の頭部の前面が向いている方向に延びる軸を撮像軸として、画像を撮像する。

特開２００８−２２５９１３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像表示装置では、使用者の頭部の前面が向いている方向に延びる軸を撮像軸として撮像した画像を、表示部に表示する。このため、例えば、画像表示装置を車両の運転に使用し、使用者が自車両の側方や後方の状況を確認したい場合等、使用者の頭部が実際に回転している角度と異なる視点で撮像した画像を使用者に提供することは困難である。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、使用者の頭部が実際に回転している角度と異なる視点で撮像した画像を使用者に提供することが可能な、画像表示装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、予め設定した基準方向に対する使用者の頭部の上下軸周りの回転角度である頭部回転角を検出し、この検出した頭部回転角と異なる回転角度を向く撮像軸で撮像した画像を生成する。さらに、生成した画像を、使用者の頭部の向きに対して予め設定した表示範囲内へ表示する。ここで、画像の生成は、上面視で使用者から周囲へ放射状に延びる複数の軸の少なくとも一つの軸を撮像軸として撮像した画像を取得し、この取得した画像を用いて行う。

本発明によれば、予め設定した基準方向に対する使用者の頭部の上下軸周りの回転角度である頭部回転角を検出し、この検出した頭部回転角と異なる回転角度を向く撮像軸で撮像した画像を生成して、予め設定した表示範囲内へ表示する。
このため、使用者の頭部が実際に回転している角度と異なる視点で撮像した画像を、使用者に提供することが可能となる。

本発明の第一実施形態の画像表示装置の構成を示すブロック図である。 画像表示装置を適用した頭部装着部材の構成を示す図である。 画像表示装置の使用者が運転する自車両の構成を示す図である。 本発明の第一実施形態の画像表示装置が行う処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
（構成）
図１は、本実施形態の画像表示装置の構成を示すブロック図である。
図１から図３中に示すように、本実施形態の画像表示装置１は、水平方向画像取得部２と、頭部回転角検出部４と、頭部傾斜角検出部６と、ナビゲーションシステム部８と、画像生成部１０と、画像表示部１２を備える。

水平方向画像取得部２は、例えば、複数のＣＣＤカメラ等を有する。また、水平方向画像取得部２は、上面視で画像表示装置１の使用者（図示せず）から周囲へ放射状に延びる複数の軸のうち、少なくとも一つの軸を撮像軸として撮像した画像を取得する。そして、水平方向画像取得部２は、取得した画像を含む情報信号を、頭部回転角検出部４、頭部傾斜角検出部６及び画像生成部１０へ出力する。

ここで、本実施形態では、画像表示装置１を、図２中に示すように、眼鏡形状の部材である頭部装着部材に適用した場合を説明する。なお、図２は、画像表示装置１を適用した頭部装着部材１４の構成を示す図である。
また、本実施形態では、画像表示装置１を、図２中に示す頭部装着部材１４に適用し、さらに、頭部装着部材１４を装着した使用者が、図３中に示す車両（以下、「自車両」と記載する場合がある）に運転する場合を説明する。なお、図３は、画像表示装置１の使用者が運転する自車両Ｖの構成を示す図である。

頭部装着部材１４は、画像表示装置１の使用者が頭部に装着する眼鏡形状の部材であり、フレーム部１６と、レンズ部１８を備える。
フレーム部１６は、頭部装着部材１４を使用者が頭部に装着した状態で、鉛直方向から見てコの字型に形成してあり、三つのフレーム辺２０ａ〜２０ｃを有する。
三つのフレーム辺２０ａ〜２０ｃのうち、鉛直方向から見て互いに平行であるフレーム辺２０ａとフレーム辺２０ｃには、その外周面（互いに対向する面と反対側の面）に、複数のＣＣＤカメラ２２を取り付ける。

また、三つのフレーム辺２０ａ〜２０ｃのうち、フレーム辺２０ａとフレーム辺２０ｃとを連結するフレーム辺２０ｂには、その外周面（フレーム辺２０ａ及びフレーム辺２０ｃの外周面と連続する面）に、複数のＣＣＤカメラ２２を取り付ける。
なお、本実施形態では、一例として、フレーム辺２０ａ〜２０ｃの外周面に、それぞれ、五つのＣＣＤカメラ２２をフレーム辺２０の延在方向へ配列して形成したカメラアレイを設ける場合を説明する。ここで、フレーム辺２０の延在方向とは、頭部装着部材１４を使用者が頭部に装着した状態で、水平方向または略水平方向となる。また、フレーム辺２０ａ〜２０ｃの外周面に取り付けた五つのＣＣＤカメラ２２は、それぞれ、等間隔で配置する。

以上により、本実施形態では、一例として、頭部装着部材１４のフレーム部１６に取り付けた複数のＣＣＤカメラ２２により、水平方向画像取得部２を形成する場合を説明する。
したがって、本実施形態では、複数のＣＣＤカメラ２２、すなわち、上面視で使用者から周囲へ放射状に延びる複数の軸を撮像軸として撮像した画像を取得するため、使用者の視界よりも水平方向へ広い範囲の画像を撮像することが可能である。

レンズ部１８は、例えば、透明な樹脂材料を用いて、板状に形成する。また、レンズ部１８は、頭部装着部材１４を使用者が頭部に装着した状態で、鉛直方向上方から見て、レンズ部１８の上端とフレーム辺２０ｂの下端が連続する状態で、フレーム部１６に取り付ける。なお、本実施形態では、レンズ部１８を、透明な樹脂材料を用いて形成した場合を説明する。

また、レンズ部１８の使用者側の面（三つのフレーム辺２０ａ〜２０ｃで囲んだ空間側の面）には、複数の網膜プロジェクタ２４を取り付ける。なお、網膜プロジェクタ２４に関する説明は、後述する。
頭部回転角検出部４は、水平方向画像取得部２が出力した情報信号に基づき、頭部回転角を検出する。ここで、頭部回転角は、予め設定した基準方向に対する、使用者の頭部の上下軸周りの回転角度である。

そして、頭部回転角検出部４は、検出した頭部回転角を含む情報信号を、画像生成部１０へ出力する。すなわち、本実施形態では、一例として、頭部回転角検出部４が、水平方向画像取得部２が取得した画像に基づいて、頭部回転角を検出する場合を説明する。なお、頭部回転角検出部４は、例えば、フレーム部１６に内蔵する。
また、本実施形態では、一例として、基準方向を、使用者の上半身の正中面と同じ方向とする場合を説明する。ここで、「上半身の正中面」とは、使用者の上半身を横方向（左右方向）で均等に分割する面である。

なお、基準方向の設定は、例えば、フレーム辺２０ｂの外周面に取り付けた五つのＣＣＤカメラ２２のうち、中心に配置したＣＣＤカメラ２２が、自車両Ｖが備えるステアリングホイールの回転中心を最短距離で撮像している状態を検出して行う。この場合、ステアリングホイールの回転中心を最短距離で撮像している状態の検出は、例えば、自車両Ｖの運転席に着座した使用者がシートベルトを着用した状態で行う。

また、本実施形態では、一例として、頭部回転角検出部４が、使用者の頭部と対向する物体に対する使用者の頭部の上下軸周りの回転角度を用いて、頭部回転角を検出する場合を説明する。
ここで、頭部回転角を検出する処理の具体例としては、まず、ステアリングホイールの回転中心を、使用者の頭部と対向する物体として設定する。これに加え、複数のＣＣＤカメラ２２が撮像した画像を検出する。

そして、複数のＣＣＤカメラ２２のうち、ステアリングホイールの回転中心に最も近いＣＣＤカメラ２２とステアリングホイールの回転中心を結ぶ第一直線を算出する。これに加え、フレーム辺２０ｂの外周面に取り付けた五つのＣＣＤカメラ２２のうち、中心に配置したＣＣＤカメラ２２の撮像方向中心を示す第二直線を算出する。
さらに、鉛直方向から見た第一直線と第二直線がなす角度を算出し、この算出した角度を、頭部回転角として検出する。

頭部傾斜角検出部６は、水平方向画像取得部２が出力した情報信号に基づき、頭部傾斜角を検出する。ここで、頭部傾斜角は、水平面に対する使用者の頭部の上下方向への傾斜角度である。そして、頭部傾斜角検出部６は、検出した頭部傾斜角を含む情報信号を、画像生成部１０へ出力する。すなわち、本実施形態では、一例として、頭部傾斜角検出部６が、水平方向画像取得部２が取得した画像に基づいて、頭部傾斜角を検出する場合を説明する。なお、頭部傾斜角検出部６は、例えば、フレーム部１６に内蔵する。

また、本実施形態では、一例として、頭部傾斜角検出部６が、使用者の頭部と対向する物体に対する使用者の頭部の上下方向への傾斜角度を用いて、頭部傾斜角を検出する場合を説明する。
ここで、頭部傾斜角を検出する処理の具体例としては、まず、自車両Ｖが備えるステアリングホイールの回転中心を、使用者の頭部と対向する物体として設定する。これに加え、複数のＣＣＤカメラ２２が撮像した画像を参照する。

そして、複数のＣＣＤカメラ２２のうち、ステアリングホイールの回転中心に最も近いＣＣＤカメラ２２とステアリングホイールの回転中心を結ぶ第一直線を算出する。これに加え、フレーム辺２０ｂの外周面に取り付けた五つのＣＣＤカメラ２２のうち、中心に配置したＣＣＤカメラ２２の撮像方向中心を示す第二直線を算出する。
さらに、水平方向から見た第一直線と第二直線がなす角度を算出し、この算出した角度を、頭部傾斜角として検出する。

ナビゲーションシステム部８は、一般的なカーナビゲーション（Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）を用いて構成する。また、ナビゲーションシステム部８は、道路種別、道路曲率、道路勾配等の地図情報を記憶し、必要に応じて、これらの情報を更新可能な機能を有する。これに加え、ナビゲーションシステム部８は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）による、自車両の位置測定、自車両の経路誘導、自車両の走行経路における制限車速情報の表示等を行う機能を有する。

なお、ナビゲーションシステム部８が記憶している各種情報は、必要に応じて、画像生成部１０が、情報信号の入力により取得する。
画像生成部１０は、水平方向画像取得部２、頭部回転角検出部４、頭部傾斜角検出部６及びナビゲーションシステム部８が出力した情報信号に基づき、画像表示部１２に表示するための画像を生成する。そして、画像生成部１０は、生成した画像を含む情報信号を、画像表示部１２へ出力する。また、画像生成部１０には、予め、自車両Ｖの上面の画像（写真データ、ＣＧデータ等）を記憶させておく。なお、画像生成部１０は、例えば、フレーム部１６に内蔵する。

具体的には、画像生成部１０は、頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角と異なる回転角度を向く撮像軸で撮像した画像を生成する。この場合、画像の生成は、水平方向画像取得部２が取得した画像を用いて行う。そして、画像生成部１０は、生成した画像を含む情報信号を、画像表示部１２へ出力する。
なお、本実施形態では、一例として、画像生成部１０が、予め設定した回転角変化係数を、頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角に乗算した角度に基づいて、頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角と異なる回転角度を設定する場合を説明する。

この場合、本実施形態では、一例として、回転角変化係数を「Ｋ」と定義し、以下に示す式（１）が成立するように、回転角変化係数Ｋを予め設定する。なお、設定した回転角変化係数Ｋは、予め、画像生成部１０に記憶させておく。
Ｋ＞１ … （１）
すなわち、本実施形態では、回転角変化係数Ｋを、１よりも大きい値とする場合を説明する。
なお、上式（１）に示すように、１を超える値に設定する回転角変化係数Ｋは、例えば、定数である「２」に設定してもよい。これにより、使用者が頭部を水平方向へ９０［°］右回転させた場合に、画像生成部１０が、使用者が頭部を水平方向へ１８０［°］右回転させた範囲の画像を生成する。この場合、画像生成部１０が生成する画像は、自車両Ｖの後方を撮像した画像となる。

また、画像生成部１０が、頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角と異なる回転角度を向く撮像軸で撮像した画像を生成する際には、隣り合うＣＣＤカメラ２２が撮像した画像同士を連続させる処理を行う。この処理は、例えば、複数のＣＣＤカメラ２２を、隣り合うＣＣＤカメラ２２が撮像した画像が互いに端の部分で重なるように配置し、隣り合うＣＣＤカメラ２２が撮像した画像を、上述した重なり部分を互いに重ねて一枚に統合した画像とする処理である。

また、本実施形態では、一例として、画像生成部１０が、頭部回転角が予め設定した非表示角度以下であれば、生成した画像を含む情報信号の出力を行わない場合を説明する。
ここで、非表示角度は、例えば、上述した基準方向を中心として左右に延在する領域を形成する角度とする。この場合、非表示角度は、例えば、使用者の頭部の中心から前方（視認方向）へ向けて、水平方向±１０［°］程度の範囲に対応する領域を形成する角度に設定する。また、設定した非表示角度は、予め、画像生成部１０に記憶しておく。

また、本実施形態では、一例として、画像生成部１０が、頭部傾斜角検出部６が検出した頭部傾斜角が、水平面よりも上方向への傾斜角度である場合に、自車両Ｖの周辺環境情報や走行支援情報を表示する画像を生成する場合を説明する。
ここで、自車両Ｖの周辺環境情報とは、例えば、ナビゲーションシステム部８が記憶している地図情報と自車両Ｖの位置測定により生成する自車両Ｖの周辺マップ等である。また、走行支援情報とは、自車両Ｖの走行経路における、渋滞予測情報等である。

画像表示部１２は、画像生成部１０が出力した情報信号に基づき、使用者の頭部の向きに対して予め設定した表示範囲内へ、画像生成部１０が生成した画像を表示する。
ここで、使用者の頭部の向きに対して予め設定した表示範囲とは、例えば、使用者の視界である。
なお、本実施形態では、上述したように、頭部回転角が予め設定した非表示角度以下であれば、画像生成部１０が、生成した画像を含む情報信号の出力を行わない。このため、本実施形態では、画像表示部１２が、頭部回転角が予め設定した非表示角度以下であれば、画像生成部１０が生成した画像を表示しない場合を説明する。

また、本実施形態では、一例として、画像表示部１２の構成が、レンズ部１８に取り付けた、複数の網膜プロジェクタ２４を備える構成である場合について説明する。
網膜プロジェクタ２４は、使用者の視界内に画像を表示する表示装置である。また、網膜プロジェクタ２４は、例えば、網膜走査ディスプレイ（ＲＩＤ：Ｒｅｔｉｎａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ）を用いて形成する。ここで、網膜走査ディスプレイは、画像生成部１０が生成した画像を形成する光を、使用者の網膜へ直接照射して、使用者の視界内に画像を表示する。なお、本実施形態では、複数の網膜プロジェクタ２４を、使用者の両目（右目及び左目）に対し、それぞれ、網膜へ光を直接照射することが可能な位置に配置する。具体的に、本実施形態では、レンズ部１８に四つの網膜プロジェクタ２４を取り付け、二つ一組の網膜プロジェクタ２４を、それぞれ、右目または左目へ光を直接照射することが可能な位置に配置する。

（動作）
次に、図１から図３を参照しつつ、図４を用いて、本実施形態の画像表示装置１が行なう動作の一例について説明する。
図４は、本実施形態の画像表示装置１が行う処理を示すフローチャートである。
図４中に示すフローチャートは、自車両Ｖが走行しており、自車両Ｖを運転している画像表示装置１の使用者によって、画像表示装置１を作動させるスイッチが操作（ＯＮ）された状態からスタートする（図４中に示す「ＳＴＡＲＴ」）。なお、画像表示装置１を作動させるスイッチは、例えば、フレーム部１６に設け、手動により操作する。

画像表示装置１を作動させると、水平方向画像取得部２を形成する複数のＣＣＤカメラ２２が、それぞれ、画像を撮像する。これにより、水平方向画像取得部２が、使用者の視界よりも水平方向へ広い範囲の画像を取得（ステップＳ１００に示す「水平方向の画像を取得」）する。そして、使用者の視界よりも水平方向へ広い範囲の画像を取得した水平方向画像取得部２は、取得した画像を含む情報信号を、頭部回転角検出部４、頭部傾斜角検出部６及び画像生成部１０へ出力する。ステップＳ１００において、使用者の視界よりも水平方向へ広い範囲の画像を取得すると、画像表示装置１が行う処理は、ステップＳ１０２へ移行する。

ステップＳ１０２では、頭部回転角検出部４が、水平方向画像取得部２が出力した情報信号に基づいて、頭部回転角を検出（ステップＳ１０２に示す「頭部回転角を検出」）する。そして、頭部回転角を検出した頭部回転角検出部４は、検出した頭部回転角を含む情報信号を、画像生成部１０へ出力する。ステップＳ１０２において、頭部回転角を検出すると、画像表示装置１が行う処理は、ステップＳ１０４へ移行する。

ステップＳ１０４では、頭部傾斜角検出部６が、水平方向画像取得部２が出力した情報信号に基づいて、頭部傾斜角を検出（ステップＳ１０４に示す「頭部傾斜角を検出」）する。そして、頭部傾斜角を検出した頭部傾斜角検出部６は、検出した頭部傾斜角を含む情報信号を、画像生成部１０へ出力する。ステップＳ１０４において、頭部傾斜角を検出すると、画像表示装置１が行う処理は、ステップＳ１０６へ移行する。
なお、ステップＳ１０２で行う処理と、ステップＳ１０４で行う処理は、逆の順番（ステップＳ１０４→ステップＳ１０２）で行ってもよい。

ステップＳ１０６では、画像生成部１０が、画像表示部１２に表示するための画像を生成（ステップＳ１０６に示す「画像を生成」）する。そして、画像表示部１２に表示するための画像を生成した画像生成部１０は、生成した画像を含む情報信号を、画像表示部１２へ出力する。ステップＳ１０６において、画像表示部１２に表示するための画像を生成すると、画像表示装置１が行う処理は、ステップＳ１０８へ移行する。

ここで、画像生成部１０は、水平方向画像取得部２、頭部回転角検出部４、頭部傾斜角検出部６及びナビゲーションシステム部８が出力した情報信号に基づいて、画像表示部１２に表示するための画像を生成する。
以下に、画像生成部１０が、上述した各種の情報信号に基づいて、画像表示部１２に表示するための画像を生成する処理の具体例を列挙する。

（例１）頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角が、自車両Ｖの車幅方向右側へ４５［°］増加した角度であり、頭部傾斜角検出部６が検出した頭部傾斜角が０［°］である場合。
この場合、画像生成部１０は、水平方向画像取得部２が取得した画像を用いて、頭部回転角検出部８が検出した頭部回転角（車幅方向右側へ４５［°］）と異なる回転角度（車幅方向右側へ９０［°］）を向く撮像軸で撮像した画像を生成する。
これにより、画像生成部１０は、頭部回転角が自車両Ｖの車幅方向右側へ９０［°］増加した範囲の画像を生成する。これは、回転角変化係数Ｋを、定数である「２」に設定した場合である。

（例２）頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角が０［°］であり、頭部傾斜角検出部６が検出した頭部傾斜角が水平面よりも上方向への傾斜角度である場合。
この場合、画像生成部１０は、ナビゲーションシステム部８が出力した情報信号に基づいて、自車両Ｖの周辺環境情報を示す画像を生成する。
ステップＳ１０８では、画像生成部１０が、頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角と、非表示角度とを比較する。そして、頭部回転角が非表示角度以下であるか否かを判定（ステップＳ１０８に示す「頭部回転角が非表示角度以下？」）する。

ステップＳ１０８において、画像生成部１０が、頭部回転角が非表示角度以下であると判定（図４中に示す「Ｙ」）すると、画像表示装置１が行う処理は、ステップＳ１１０へ移行する。
一方、ステップＳ１０８において、画像生成部１０が、頭部回転角が非表示角度を超えていると判定（図４中に示す「Ｎ」）すると、画像表示装置１が行う処理は、ステップＳ１１２へ移行する。
ステップＳ１１０では、画像生成部１０が、画像表示部１２に表示するために生成した画像を含む情報信号を画像表示部１２へ出力しない処理を行う。これにより、ステップＳ１１０の処理を行うと、網膜プロジェクタ２４は光の照射を行わない。

ここで、レンズ部１８は、透明な樹脂材料を用いて形成しているため、網膜プロジェクタ２４が光の照射を行わないと、画像生成部１０が生成した画像は表示されない（ステップＳ１１０に示す「画像を非表示」）。このため、使用者の視界には、レンズ部１８を透過した、実際の光景が映ることとなる。ステップＳ１１０において、画像表示部１２に表示するために生成した画像を含む情報信号を画像表示部１２へ出力しない処理を行うと、画像表示装置１が行う処理は、ステップＳ１００の処理に復帰（図４中に示す「ＲＥＴＵＲＮ」）する。

ステップＳ１１２では、画像生成部１０が、画像表示部１２に表示するために生成した画像を含む情報信号を画像表示部１２へ出力する処理を行う。これにより、ステップＳ１１２の処理を行うと、網膜プロジェクタ２４から、画像生成部１０が生成した画像を形成する光を、使用者の網膜へ直接照射する。
画像生成部１０が生成した画像を形成する光を、使用者の網膜へ直接照射すると、画像生成部１０が生成した画像が、使用者の視界内に表示される（ステップＳ１１２に示す「画像を表示」）。ステップＳ１１２において、画像表示部１２に表示するために生成した画像を含む情報信号を画像表示部１２へ出力する処理を行うと、画像表示装置１が行う処理は、ステップＳ１００の処理に復帰（図４中に示す「ＲＥＴＵＲＮ」）する。

（第一実施形態の効果）
（１）画像生成部１０が、水平方向画像取得部２が取得した画像を用いて、頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角と異なる回転角度を向く撮像軸で撮像した画像を生成する。
このため、使用者の頭部が実際に回転している角度と異なる視点で撮像した画像を、使用者に提供することが可能となる。
この構成によれば、画像表示装置１の使用者が、例えば、自車両Ｖの運転時に側方や後方の状況を確認したい場合に、頭部を側方へ回転させることにより、実際の回転角度と異なる角度に対応した画像を視認して、自車両Ｖの周囲を視認することが可能となる。

（２）頭部回転角検出部４が、水平方向画像取得部２が取得した画像を用いて頭部回転角を検出する。
この構成によれば、頭部回転角を検出するために、専用のセンサを追加する必要が無いため、画像表示装置１の構成を簡略化することが可能となる。これにより、画像表示装置１の製造コスト増加を抑制することが可能となる。

（３）頭部回転角検出部４が、使用者の頭部と対向する物体に対する頭部の上下軸周りの回転角度を用いて頭部回転角を検出する。
この構成によれば、使用者の頭部に対する相対関係が変化しない対象を用いて、頭部回転角及び頭部傾斜角を検出することが可能となる。
（４）基準方向を、使用者の上半身の正中面と同じ方向とする。
この構成によれば、人体構造上で自然な基準を用いて、基準方向を設定することが可能となる。

（５）画像表示部１２が、頭部回転角が予め設定した非表示角度以下であれば、画像生成部１０が生成した画像を表示しない。
この構成によれば、使用者の視界が前方を向いている状態では、視界に応じた自然な光景を、使用者に視認させることが可能となる。
（６）画像生成部１０が、予め設定した回転角変化係数Ｋを頭部回転角検出部８が検出した頭部回転角に乗算した角度に基づいて、頭部回転角検出部８が検出した頭部回転角と異なる回転角度を設定する。
この構成によれば、使用者の頭部が回転可能な範囲内で、使用者の周囲の状況を均等な回転量で視認することが可能となる。

（７）回転角変化係数Ｋを、１よりも大きい値とする。
この構成によれば、使用者の頭部の実際の回転角度である頭部回転角よりも大きな回転角度を向く撮像軸で撮像した画像を、使用者へ提供することが可能となる。これにより、例えば、使用者の状況（体調等）が、自車両Ｖの後方を目視可能な角度まで頭部を回転させることが困難な状況であっても、使用者へ所望の画像を提供することが容易となる。

（変形例）
（１）本実施形態では、画像表示装置１を、画像表示装置１の使用者が頭部に装着する頭部装着部材１４に適用し、さらに、頭部装着部材１４を装着した使用者が、自車両Ｖを運転する構成としたが、これに限定するものではない。
すなわち、画像表示装置１の構成を、例えば、画像表示装置１の使用者が、頭部装着部材１４を装着した状態で徒歩により移動する構成としてもよい。

また、画像表示装置１の構成を、例えば、画像表示装置１の使用者が、頭部装着部材１４を装着した状態で住居等の建築物内で行動する構成としてもよい。これにより、画像表示装置１の使用者が、建築物内において、例えば、玄関を視認する際に、玄関を実際に視認するため必要な頭部の回転角度が９０［°］であっても、頭部の回転角度を４５［°］として、玄関を視認することが可能となる。
また、頭部装着部材１４を装着した使用者が運転する対象は、地上を移動する自車両Ｖに限定するものではなく、例えば、船舶や航空機等、海上・海中や空中を移動する乗物を、頭部装着部材１４を装着した使用者が運転する対象としてもよい。

（２）本実施形態の画像表示装置１では、水平方向画像取得部２が撮像した画像を用いて頭部回転角を検出したが、これに限定するものではない。すなわち、頭部回転角検出部４を、例えば、ジャイロスコープ（ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ）等、回転角度を検出可能なセンサを用いて形成し、頭部回転角を検出してもよい。これは、頭部傾斜角に関しても同様である。
また、頭部回転角検出部４の構成を、例えば、使用者を撮像するカメラを有する構成とし、撮像した画像から使用者の頭部と上半身との相対位置を検出して、頭部回転角及び頭部傾斜角を検出してもよい。

（３）本実施形態の画像表示装置１では、使用者の頭部と対向する物体に対する頭部の上下軸周りの回転角度を用いて、頭部回転角を検出したが、これに限定するものではない。すなわち、使用者の上半身に対する前記頭部の上下軸周りの回転角度を用いて、頭部回転角を検出してもよい。同様に、使用者の上半身に対する前記頭部の上下方向への傾斜角度を用いて、頭部傾斜角を検出してもよい。

（４）本実施形態の画像表示装置１では、基準方向を、使用者の上半身の正中面と同じ方向としたが、これに限定するものではない。すなわち、基準方向を、例えば、使用者の頭部の正中面と使用者の上半身の正中面が鉛直方向から見て、直交する角度としてもよい。要は、基準方向を、例えば、使用者の頭部の正中面と使用者の上半身の正中面が鉛直方向から見て、平行とならない角度に設定してもよい。

（５）本実施形態の画像表示装置１では、画像表示部１２の構成を、頭部回転角が予め設定した非表示角度以下であれば、画像生成部１０が生成した画像を表示しない構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、画像表示部１２の構成を、頭部回転角が予め設定した非表示角度以下であれば、正面の画像を表示する構成としてもよい。この場合、画像表示部１２に表示する正面の画像としては、例えば、フレーム辺２０ｂの外周面に取り付けた五つのＣＣＤカメラ２２のうち、中心に配置したＣＣＤカメラ２２が撮像した画像を用いる。

（６）本実施形態の画像表示装置１では、頭部装着部材１４のフレーム部１６に取り付けた複数のＣＣＤカメラ２２により、水平方向画像取得部２を形成している。すなわち、使用者が装着するＣＣＤカメラ２２により、水平方向画像取得部２を形成している。しかしながら、これに限定するものではなく、例えば、自車両Ｖの外周面に取り付けたＣＣＤカメラ２２により、水平方向画像取得部２を形成してもよい。すなわち、使用者が装着しないカメラにより、水平方向画像取得部２を形成してもよい。
この構成によれば、例えば、自車両Ｖのピラー（フロントピラー）等により発生する死角を減少させることが可能となる。

（７）本実施形態の画像表示装置１では、回転角変化係数Ｋを、１よりも大きい値としたが、これに限定するものではない。すなわち、回転角変化係数Ｋを、例えば、自車両Ｖの車速、すなわち、使用者の移動速度に応じて変化させてもよい。この場合、例えば、車速閾値（例えば、６０［ｋｍｋ／ｈ］）を予め設定し、車速が車速閾値を超えた場合、車速の増加に応じて回転角変化係数Ｋを減少させる。これに加え、車速が車速閾値未満の場合、車速の減少に応じて回転角変化係数Ｋを増加させる。ここで、車速の減少に応じて増加させる回転角変化係数Ｋは、例えば、最大で「２」とする。

また、回転角変化係数Ｋを自車両Ｖの車速に応じて変化させる場合、回転角変化係数Ｋは、例えば、前進走行時と後退時で異なる値に変化させてもよい。この場合、前進走行時と後退時の検出は、例えば、シフトレバーのポジション変化等に基づいて行う。
上記のように、回転角変化係数Ｋを使用者の移動速度に応じて変化させると、画像生成部１０が生成し、画像表示部１２に表示する画像の、使用者の頭部が実際に回転している角度から変化度合いを、使用者が視認しやすい変化度合いとすることが可能となる。

（８）本実施形態の画像表示装置１では、画像生成部１０が、予め設定した回転角変化係数Ｋを頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角に乗算した角度に基づいて、頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角と異なる回転角度を設定する。しかしながら、画像生成部１０の構成は、これに限定するものではない。すなわち、画像生成部１０の構成を、予め設定した指数関数を頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角に乗算した角度に基づいて、頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角と異なる回転角度を設定する構成としてもよい。
この場合、使用者の頭部の回転量が少ない状況では、使用者が視認する画像と使用者の頭部の回転量との乖離を減少させることが可能となる。

（９）本実施形態の画像表示装置１では、回転角変化係数Ｋを、１よりも大きい値としたが、これに限定するものではない。すなわち、回転角変化係数Ｋは、例えば、１未満の値としてもよい。また、回転角変化係数Ｋは、例えば、予め設定したテーブルから読み出して、設定してもよい。
（１０）本実施形態の画像表示装置１では、複数の網膜プロジェクタ２４を、使用者の両目に対して、それぞれ、網膜へ光を直接照射することが可能な位置に配置したが、これに限定するものではない。すなわち、網膜プロジェクタ２４を、例えば、使用者の片目のみ（右目または左目）に対して、網膜へ光を直接照射することが可能な位置に配置してもよい。

（１１）本実施形態の画像表示装置１では、透明な樹脂材料を用いて形成したレンズ部１８に取り付けた網膜プロジェクタ２４により、画像表示部１２を構成しているが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、レンズ部１８の使用者と対向する面全体をディスプレイとして形成してもよい。この場合、レンズ部１８の構成を、開閉等が可能な可動式の構成とし、頭部回転角及び頭部傾斜角が予め設定した非表示角度以下であれば、レンズ部１８が開いて使用者の視界を確保する構成としてもよい。
また、レンズ部１８を、光束を二つ以上に分割可能なビームスプリッター、特に、反射光と透過光の強さの比がほぼ１：１であるハーフミラーを用いて形成してもよい。

（１２）本実施形態の画像表示装置１では、水平方向画像取得部２の構成を、ＣＣＤカメラを有する構成としたが、水平方向画像取得部２の構成は、これに限定するものではない。すなわち、水平方向画像取得部２の構成を、例えば、画像を撮像する機能に加え、暗視鏡（ｓｎｏｏｐｅｒｓｃｏｐｅ）としての機能や、望遠鏡（ｔｅｌｅｓｃｏｐｅ）としての機能を有する構成としてもよい。また、水平方向画像取得部２の構成を、例えば、画像を撮像する機能に加え、拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）としての機能を有する構成としてもよい。

（１３）本実施形態の画像表示装置１では、画像生成部１０が、頭部回転角に回転角変化係数Ｋを乗算した角度を用いて、使用者の視界から頭部回転角が増加した方向を設定したが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、使用者の実際の視線がルームミラーを視認した視線である状態で、自車両Ｖの後方の画像を、画像表示部１２に表示する構成としてもよい。この場合、使用者の実際の視線がルームミラーを視認した視線である状態の検出は、例えば、フレーム辺２０ｂの外周面に取り付けた五つのＣＣＤカメラ２２のうち、中心に配置したＣＣＤカメラ２２が撮像した画像を用いて行う。

（１４）本実施形態の画像表示装置１では、使用者の視界よりも水平方向へ広い範囲の画像を撮像するために、水平方向画像取得部２の構成を、フレーム辺２０の延在方向へ配列した複数のＣＣＤカメラ２２を有する構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、ＣＣＤカメラ２２の撮像方向を水平方向に変化可能なアクチュエータを、ＣＣＤカメラ２２に設けることにより、水平方向画像取得部２を構成してもよい。ここで、アクチュエータの駆動は、例えば、頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角を用いて行う。この場合、例えば、フレーム辺２０に一つのＣＣＤカメラ２２、すなわち、三つのＣＣＤカメラ２２で、水平方向画像取得部２を構成することが可能となる。

（１５）本実施形態の画像表示装置１では、画像表示部１２の構成を、レンズ部１８に取り付けた網膜プロジェクタ２４を備える構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、画像表示部１２の構成を、例えば、フロントウインドウの内側面等、車室内において使用者が視認可能な位置に、画像生成部１０が生成した画像を投影して表示する構成としてもよい。

（１６）本実施形態の画像表示装置１では、頭部装着部材１４を、眼鏡形状の部材で形成したが、これに限定するものではなく、頭部装着部材１４を、例えば、片眼鏡や単眼鏡で形成してもよい。
（１７）本実施形態では、例えば、フレーム部１６に設けたスイッチを手動で操作することにより、画像表示装置１を作動させたが、これに限定するものではなく、例えば、自車両Ｖのエンジン始動と連動させて、画像表示装置１を作動させてもよい。

（１８）本実施形態の画像表示装置１では、画像生成部１０が、頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角と異なる回転角度を向く撮像軸で撮像した画像を生成する際に、隣り合うＣＣＤカメラ２２が撮像した画像同士を連続させる処理を行う。しかしながら、これに限定するものではなく、例えば、隣り合うＣＣＤカメラ２２が撮像した画像間に空白の部分が存在する場合、この空白部分を消すように、隣り合うＣＣＤカメラ２２が撮像した画像を、互いに端の部分で連続させてもよい。また、隣り合うＣＣＤカメラ２２が撮像した画像間に空白の部分が存在しても、この空白を残した状態で、頭部回転角検出部４が検出した頭部回転角と異なる回転角度を向く撮像軸で撮像した画像を生成してもよい。

１ 画像表示装置
２ 水平方向画像取得部
４ 頭部回転角検出部
６ 頭部傾斜角検出部
８ ナビゲーションシステム部
１０ 画像生成部
１２ 画像表示部
１４ 頭部装着部材
１６ フレーム部
１８ レンズ部
２０ フレーム辺
２２ ＣＣＤカメラ
２４ 網膜プロジェクタ
Ｖ 自車両

Claims (10)

1. 上面視で使用者から周囲へ放射状に延びる複数の軸の少なくとも一つの軸を撮像軸として撮像した画像を取得する水平方向画像取得部と、
   予め設定した基準方向に対する前記使用者の頭部の上下軸周りの回転角度である頭部回転角を検出する頭部回転角検出部と、
   前記水平方向画像取得部が取得した画像を用いて、前記頭部回転角検出部が検出した頭部回転角と異なる前記回転角度を向く前記撮像軸で撮像した画像を生成する画像生成部と、
   前記頭部の向きに対して予め設定した表示範囲内へ、前記画像生成部が生成した画像を表示する画像表示部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記頭部回転角検出部は、前記水平方向画像取得部が取得した画像に基づいて前記頭部回転角を検出することを特徴とする請求項１に記載した画像表示装置。
3. 前記頭部回転角検出部は、前記使用者の上半身に対する前記頭部の上下軸周りの回転角度、または、前記頭部と対向する物体に対する頭部の上下軸周りの回転角度を用いて前記頭部回転角を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載した画像表示装置。
4. 前記基準方向を、前記使用者の上半身の正中面と同じ方向とすることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載した画像表示装置。
5. 前記画像表示部は、前記頭部回転角が予め設定した非表示角度以下であれば、前記画像生成部が生成した画像を表示しないことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載した画像表示装置。
6. 前記水平方向画像取得部は、前記使用者が装着しないカメラを有することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載した画像表示装置。
7. 前記画像生成部は、予め設定した回転角変化係数を前記頭部回転角検出部が検出した頭部回転角に乗算した角度に基づいて、前記頭部回転角検出部が検出した頭部回転角と異なる前記回転角度を設定することを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載した画像表示装置。
8. 前記回転角変化係数を、１よりも大きい値とすることを特徴とする請求項７に記載した画像表示装置。
9. 前記回転角変化係数を、前記使用者の移動速度に応じて変化させることを特徴とする請求項７または請求項８に記載した画像表示装置。
10. 前記画像生成部は、予め設定した指数関数を前記頭部回転角検出部が検出した頭部回転角に乗算した角度に基づいて、前記頭部回転角検出部が検出した頭部回転角と異なる前記回転角度を設定することを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載した画像表示装置。

Images