JP2015184584A

JP2015184584A - 画像表示制御装置及びプログラム

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Publication number: JP2015184584A
Application number: JP2014062598A
Authority: JP
Inventors: 喬弘山口; Takahiro Yamaguchi
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-10-22
Anticipated expiration: 2034-03-25
Also published as: JP5983668B2

Abstract

【課題】乗員の動揺病の発生を抑制することができるようにする。【解決手段】頭部回転軸推定部２２によって、車両に搭載された画像表示装置４０に表示される画像を注視している車両の乗員の頭部の姿勢に基づいて、頭部の回転軸を推定する。そして、頭部回転軸変化推定部２４によって、頭部回転軸推定部２２によって推定された頭部の回転軸の時系列に基づいて、頭部の回転軸の変化を推定する。そして、画像表示制御部３０によって、頭部回転軸変化推定部２４によって推定された頭部の回転軸の変化が、予め定められた閾値以上である場合に、乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、画像の表示位置の変更、及び制御対象画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように画像表示装置４０を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示制御装置及びプログラムに係り、特に、画像の表示位置を変更して表示させるように画像表示装置を制御する画像表示制御装置及びプログラムに関する。

従来より、車両の乗員が罹る動揺病の発生防止、及び症状軽減を目的とした車載画像表示装置が知られている。

例えば、車両進行方向に設置した画像表示部について、車両の振動が所定値以上であれば略無限遠情報を、所定値未満であれば享楽情報を表示する車載情報提供装置が知られている（特許文献１）。また、この車載情報提供装置では、乗員の顔表面温度より、乗員の感じる違和感を判定し、違和感が高いと判定された場合は、略無限遠情報を表示する。

また、車両の加速度を推定し、その加速度に応じた速さで移動するキャラクタ画像を画像に重畳表示する表示装置が知られている（特許文献２）。

また、車両の挙動（少なくとも加速度）に応じた背景画像を生成し、背景画像と前景画像とを合成して表示する映像表示装置が知られている（特許文献３）。また、乗り物の加速度に応じた画像表示を行う映像表示装置が知られている（特許文献４）。

また、乗り物の加速度に応じた画像表示を行い、加速度に応じて映像を動かした結果、画像が表示可能な領域の端点まで達した場合は、反対側の端点より映像を表示する映像表示装置が知られている（特許文献５）。

また、車両の進行方向及び乗員頭部の位置情報より、乗員の視点から見える背景画像を生成し、他画像と合成して表示する映像表示装置が知られている（特許文献６）。

特開２００５−１５３７０８号公報特開２００５−２９４９５４号公報特開２００５−２４２２５１号公報特開２００９−２５１６８７号公報特開２０１０−１６５０９号公報特開２０１２−８８６２２号公報

上記特許文献１〜６に記載の技術は、いずれも車両等の移動体の加速度に対応した映像を提示し、映像を見ている乗員に対し、移動体の運動を認識させる、又は乗員の運動に関する体性感覚と視覚情報とを一致させることを目的とした技術である。

従って、上記特許文献１〜６に記載の技術により、視覚から得られる身体運動に関する情報と、体性感覚から得られる身体運動に関する情報との不一致から生じる動揺病は軽減することができるが、コリオリ錯覚による動揺病の抑制はすることができない、という問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、乗員の動揺病の発生を抑制することができる画像表示制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために第１の発明に係る画像表示制御装置は、可動体に搭載された画像表示装置に表示される画像を注視している前記可動体の乗員の頭部の姿勢に基づいて、前記頭部の回転軸を推定する頭部回転軸推定手段と、前記頭部回転軸推定手段によって推定された前記頭部の回転軸の時系列に基づいて、前記頭部の回転軸の変化を推定する頭部回転軸変化推定手段と、前記頭部回転軸変化推定手段によって推定された前記頭部の回転軸の変化が、予め定められた閾値以上である場合に、前記可動体の乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、前記画像の表示位置の変更、及び前記画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように前記画像表示装置を制御する画像表示制御手段と、を含んで構成されている。

第２の発明に係るプログラムは、コンピュータを、可動体に搭載された画像表示装置に表示される画像を注視している前記可動体の乗員の頭部の姿勢に基づいて、前記頭部の回転軸を推定する頭部回転軸推定手段、前記頭部回転軸推定手段によって推定された前記頭部の回転軸の時系列に基づいて、前記頭部の回転軸の変化を推定する頭部回転軸変化推定手段、及び前記頭部回転軸変化推定手段によって推定された前記頭部の回転軸の変化が、予め定められた閾値以上である場合に、前記可動体の乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、前記画像の表示位置の変更、及び前記画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように前記画像表示装置を制御する画像表示制御手段として機能させるためのプログラムである。

第１の発明及び第２の発明によれば、頭部回転軸推定手段によって、可動体に搭載された画像表示装置に表示される画像を注視している可動体の乗員の頭部の姿勢に基づいて、頭部の回転軸を推定する。そして、頭部回転軸変化推定手段によって、頭部回転軸推定手段によって推定された頭部の回転軸の時系列に基づいて、頭部の回転軸の変化を推定する。そして、画像表示制御手段によって、頭部回転軸変化推定手段によって推定された頭部の回転軸の変化が、予め定められた閾値以上である場合に、可動体の乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、画像の表示位置の変更、及び画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように画像表示装置を制御する。

このように、可動体に搭載された画像表示装置に表示される画像を注視している乗員の頭部の回転軸の変化が、予め定められた閾値以上である場合に、可動体の乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、画像の表示位置の変更、及び画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように画像表示装置を制御することにより、乗員の動揺病の発生を抑制することができる。

第３の発明に係る画像表示制御装置は、可動体の回転角速度を検出する回転角速度検出手段と、前記回転角速度検出手段によって検出された前記可動体の回転角速度に基づいて、前記可動体の回転軸の変化を推定する可動体回転軸変化推定手段と、前記可動体回転軸変化推定手段によって推定された前記可動体の回転軸の変化に基づいて、前記可動体に搭載された画像表示装置に表示される画像を注視している前記可動体の乗員の頭部の回転軸の変化を推定する頭部回転軸変化推定手段と、前記頭部回転軸変化推定手段によって推定された前記頭部の回転軸の変化が、予め定められた閾値以上である場合に、前記可動体の乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、前記画像の表示位置の変更、及び前記画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように前記画像表示装置を制御する画像表示制御手段と、を含んで構成されている。

第４の発明に係るプログラムは、コンピュータを、可動体の回転角速度を検出する回転角速度検出手段、前記回転角速度検出手段によって検出された前記可動体の回転角速度に基づいて、前記可動体の回転軸の変化を推定する可動体回転軸変化推定手段、前記可動体回転軸変化推定手段によって推定された前記可動体の回転軸の変化に基づいて、前記可動体に搭載された画像表示装置に表示される画像を注視している前記可動体の乗員の頭部の回転軸の変化を推定する頭部回転軸変化推定手段、及び前記頭部回転軸変化推定手段によって推定された前記頭部の回転軸の変化が、予め定められた閾値以上である場合に、前記可動体の乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、前記画像の表示位置の変更、及び前記画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように前記画像表示装置を制御する画像表示制御手段として機能させるためのプログラムである。

第３の発明及び第４の発明によれば、回転角速度検出手段によって、可動体の回転角速度を検出する。そして、可動体回転軸変化推定手段によって、回転角速度検出手段によって検出された可動体の回転角速度に基づいて、可動体の回転軸の変化を推定する。そして、頭部回転軸変化推定手段によって、可動体回転軸変化推定手段によって推定された可動体の回転軸の変化に基づいて、可動体に搭載された画像表示装置に表示される画像を注視している可動体の乗員の頭部の回転軸の変化を推定する。そして、画像表示制御手段によって、頭部回転軸変化推定手段によって推定された頭部の回転軸の変化が、予め定められた閾値以上である場合に、可動体の乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、画像の表示位置の変更、及び画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように画像表示装置を制御する。

このように、検出された可動体の回転角速度に基づいて、当該可動体の回転軸の変化を推定し、推定された前記可動体の回転軸の変化に基づいて、可動体の乗員の頭部の回転軸の変化を推定し、頭部の回転軸の変化が、予め定められた閾値以上である場合に、可動体の乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、制御対象画像の表示位置の変更、及び画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように画像表示装置を制御することにより、乗員の動揺病の発生を抑制することができる。

上記の画像表示制御装置は、前記画像表示装置に表示された画像の表示位置と、前記可動体の乗員の頭部の位置とに基づいて、前記可動体の乗員の頭部から見た前記画像の表示位置の方向を推定する画像表示位置推定手段と、前記画像表示位置推定手段によって推定された前記画像の表示位置の方向に基づいて、前記可動体の乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、前記画像の表示位置を変更するための前記画像の表示位置の方向の目標値を推定する画像表示位置目標値推定手段と、を更に含み、前記画像表示制御手段は、画像表示位置目標値推定手段によって推定された前記目標値に基づいて、前記画像の表示位置を変更して表示させるように、前記画像表示装置を制御するようにすることができる。

以上説明したように、本発明の画像表示制御装置及びプログラムによれば、乗員の動揺病の発生を抑制することができる、という効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像表示制御装置の構成を示すブロック図である。基準座標系、画像表示平面座標系、及び頭部座標系を説明するための説明図である。本発明の第１の実施の形態に係る画像表示制御装置の画像表示制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係る画像表示制御装置の構成を示すブロック図である。可動体の乗員に対する画像表示制御の一例を説明するための説明図である。本発明の第２の実施の形態に係る画像表示制御装置の画像表示制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。

＜本発明の実施の形態の概要＞
人の頭部が任意の一定の回転軸で回転している状況において、頭部の回転軸が変化する時、三半規管内のリンパ液に、見かけ上の力（コリオリ力）が作用し、本来の頭部運動と異なる運動が知覚される。この錯覚を「コリオリ錯覚」と呼び、動揺病の一因であると考えられている（例えば参考文献（井須尚紀他、「１７．コリオリ刺激が誘起する回転感覚と錯覚」、2004、Equilibrium Res Vol.63（３）、p.183-193）を参照）。

そこで、本発明の実施の形態では、頭部回転軸が変化した場合（または変化が予測される場合）において、頭部回転軸変化が動揺病の生じるレベルに達する前に、人が注視している画像の表示位置及び姿勢を変更する。それにより、人がそれを注視し続けるために頭部を動かすように誘導し、頭部の回転軸変化を抑制し、動揺病の発生を抑制する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、第１の実施の形態では、車両の乗員に対して画像を表示する画像表示装置を制御する画像表示制御装置に、本発明を適用した場合を例に説明する。

＜画像表示制御装置の構成＞
図１に示すように、第１の実施の形態に係る画像表示制御装置は、乗員の頭部の位置及び姿勢を計測する乗員三次元位置形状計測装置１２と、乗員三次元位置形状計測装置１２によって計測された乗員の頭部の位置及び姿勢に基づいて、画像表示装置４０を制御するコンピュータ２０と、画像表示装置４０とを備えている。

乗員三次元位置形状計測装置１２は、乗員の頭部の位置及び３軸の回転角速度を逐次計測して出力する。乗員三次元位置形状計測装置１２は、例えば、時刻ｔ_０において、任意の基準座標系Ｒ_ｇ（原点は車両の基準点に固定され、姿勢は時刻０における車両の姿勢に固定される座標系）を設定した場合、基準座標系Ｒ_ｇにおける、頭部の表面形状を表す点群の位置を計測する。また、乗員三次元位置形状計測装置１２は、計測した点群の位置より、耳や鼻等の特徴点を抽出し、その位置関係より、頭部に固定される頭部座標系Ｒ_ｈの、基準座標系Ｒ_ｇにおける原点位置及び姿勢を出力する。さらに、乗員三次元位置形状計測装置１２は、基準座標系Ｒ_ｇにおける乗員の頭部の３軸の角度の変化を、乗員の頭部の姿勢の変化として計測し、計測された３軸の角度の変化に基づいて、基準座標系Ｒ_ｇにおける乗員の頭部の３軸の回転角速度を推定して出力する。乗員三次元位置形状計測装置１２としては、従来既知の三次元位置形状計測装置（例えば、Ｋｉｎｅｃｔ（登録商標））を用いればよく、詳細な説明を省略する。なお、乗員は、車両に搭載された画像表示装置４０に表示される制御対象画像を注視しているものとする。なお、制御対象画像は静止画像であるか動画像であるかを問わない。

また、画像表示装置４０は、車両内の固定位置に設置されており、設置位置が予め求められている。

コンピュータ２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する画像表示制御処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶したＲＯＭとを備え、機能的には次に示すように構成されている。図１に示すように、コンピュータ２０は、頭部回転軸推定部２２、頭部回転軸変化推定部２４、画像表示位置推定部２６、画像表示位置目標値推定部２８、及び画像表示制御部３０を備えている。

頭部回転軸推定部２２は、乗員三次元位置形状計測装置１２によって出力された乗員の頭部の３軸の回転角速度に基づいて、乗員の頭部の回転軸を推定する。例えば、時刻ｔ_０において、任意の基準座標系Ｒ_ｇ（車両を基準とする座標系）及び頭部に固定された頭部座標系Ｒ_ｈを設定した場合、乗員の頭部の回転軸を表す情報として、基準座標系Ｒ_ｇにおける頭部座標系Ｒ_ｈの頭部回転角速度ベクトルω（ｔ）を式（１）のように求める。

ただし、ω_ｘ（ｔ）は基準座標系Ｒ_ｇのｘ軸まわりの頭部座標系Ｒ_ｈの回転角速度、ω_ｙ（ｔ）は基準座標系Ｒ_ｇのｙ軸まわりの頭部座標系Ｒ_ｈの回転角速度、ω_ｚ（ｔ）は基準座標系Ｒ_ｇのｚ軸まわりの頭部座標系Ｒ_ｈの回転角速度を表す。なお、頭部回転角速度ベクトルω（ｔ）の向きは、頭部回転軸の向きと等価である。

頭部回転軸変化推定部２４は、頭部回転軸推定部２２によって推定された乗員の頭部の回転軸の時系列データに基づいて、乗員の頭部の回転軸の変化を推定する。具体的には、頭部回転軸変化推定部２４は、頭部回転軸推定部２２によって推定された現在及び過去の頭部回転軸の時系列データに基づいて、サンプリング周期Δｔ後の頭部回転軸を予測し、その変化分を推定する。

例えば、以下に説明するように、時刻ｔ_０において、時刻ｔ_０＋Δｔにおける頭部回転角速度ベクトルω（ｔ_０＋Δｔ）を予測し、その変化分を推定する。

時刻｛ｔ_０−（ｎ−１）Δｔ｝，｛ｔ_０−（ｎ−２）Δｔ｝，…，ｔ_０における頭部回転角速度ベクトルをω（ｔ_０−（ｎ−１）Δｔ），ω（ｔ_０−（ｎ−２）Δｔ），…，ω（ｔ_０）とする。ここで、ｎは、時刻ｔ_０からΔｔ後の頭部回転軸を推定するために用いる過去の時系列データの個数を表す。

次に、最小自乗法を用いて以下の式（３）〜（５）に示す２次曲線をω（ｔ_０−（ｎ−１）Δｔ），ω（ｔ_０−（ｎ−２）Δｔ），…，ω（ｔ_０）に対してフィッティングすることにより、時刻ｔ_０＋Δｔにおける頭部回転角速度ベクトルω（ｔ）を求める。そして、時刻ｔ＝ｔ_０＋Δｔを代入することにより、ω（ｔ_０＋Δｔ）を求める。

そして、頭部回転軸変化推定部２４は、ω（ｔ_０＋Δｔ）とω（ｔ_０）との変化分Δω（ｔ_０＋Δｔ）を求める。また、頭部回転軸変化推定部２４は、ω（ｔ_０＋Δｔ）とω（ｔ_０）とのなす角ξ（ｔ_０）を求める。

画像表示位置推定部２６は、画像表示装置４０に表示された制御対象画像の現在の表示位置と、乗員三次元位置形状計測装置１２によって計測された頭部の位置とに基づいて、乗員の頭部から見た制御対象画像の表示位置の方向を推定する。

具体的には、まず、図２に示すように、時刻ｔ_０において、基準座標系Ｒ_ｇから見た画像表示平面座標系Ｒ_ｄの原点の位置及び姿勢を算出する。画像表示平面座標系Ｒ_ｄの原点の位置及び姿勢は、画像表示装置４０の設置位置により求められる。なお、画像表示平面座標系Ｒ_ｄのｘｙ平面は、画像表示装置４０の画像表示平面と同一平面である。

次に、基準座標系Ｒ_ｇにおける画像表示平面座標系Ｒ_ｄの原点位置及び姿勢に基づいて、基準座標系Ｒ_ｇから画像表示平面座標系Ｒ_ｄへの同時変換行列^ｄＴ_ｇを算出する。なお、同時変換行列^ｄＴ_ｇは、画像表示平面座標系Ｒ_ｄにおける基準座標系Ｒ_ｇの原点位置及び姿勢を表現した行列であり、基準座標系Ｒ_ｇにおける画像表示平面座標系Ｒ_ｄの原点位置及び姿勢により求められる。

さらに、基準座標系Ｒ_ｇにおける頭部座標系Ｒ_ｈの原点位置と、画像表示平面座標系Ｒ_ｄの原点位置及び姿勢とに基づいて、頭部座標系Ｒ_ｈの原点と画像表示平面座標系Ｒ_ｄにおけるｘｙ平面の距離ｄ_ｄｈを求める。基準座標系Ｒ_ｇにおける頭部座標系Ｒ_ｈの原点位置は、乗員三次元位置形状計測装置１２によって計測された頭部の位置である。

また、画像表示平面座標系Ｒ_ｄにおける制御対象画像の中心点Ｐ_ｉ（ｔ_０）の座標を求める。中心点Ｐ_ｉ（ｔ_０）の座標は［ｘ_ｉ（ｔ_０），ｙ_ｉ（ｔ_０），０］^Ｔのように求められる。なお、中心点Ｐ_ｉ（ｔ_０）の座標は画像表示装置４０から取得される。

画像表示位置目標値推定部２８は、画像表示位置推定部２６により推定された乗員の頭部から見た制御対象画像の表示位置の方向（画像表示装置４０の設置位置及び姿勢と、頭部と画像表示平面間の距離）に基づいて、頭部回転軸変化推定部２４によって推定された乗員の頭部の回転軸の変化が、予め定められた閾値以上である場合に、乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように制御対象画像の表示位置及び表示角度を変更するための、制御対象画像の表示位置及び表示角度の目標値を推定する。

具体的には、画像表示位置目標値推定部２８は、頭部回転軸変化推定部２４によって算出されたなす角ξ（ｔ_０）が閾値以上である場合には、頭部回転軸変化推定部２４によって推定された頭部回転軸変化量に基づいて、頭部回転軸変化を打ち消すための、制御対象画像の表示位置を推定する。具体的には、まず、基準座標系Ｒ_ｇにおけるΔω（ｔ＋ｔ_０）を画像表示平面座標系Ｒ_ｄにおけるΔω_ｄ（ｔ＋ｔ_０）に変換する。Δω_ｄ（ｔ＋ｔ_０）は式（６）のように求められる。なお、Δω_ｄ（ｔ＋ｔ_０）は、Δω_ｄｘ（ｔ＋ｔ_０）、Δω_ｄｙ（ｔ＋ｔ_０）、Δω_ｄｚ（ｔ＋ｔ_０）を要素とするベクトルである。

次に、時刻ｔ_０＋Δｔにおける制御対象画像の中心点Ｐ_ｉ（ｔ_０＋Δｔ）の座標の目標値［ｘ_ｉ（ｔ_０＋Δｔ），ｙ_ｉ（ｔ_０＋Δｔ），０］^Ｔを算出する。ｘ_ｉ（ｔ_０＋Δｔ）は式（７）を用いて求められる。また、ｙ_ｉ（ｔ_０＋Δｔ）は式（８）を用いて求められる。

さらに、時刻ｔ_０におけるｚ_ｄ軸周りの画像の回転角度をθ（ｔ_０）とすると、時刻ｔ_０＋Δｔにおける画像表示角度の目標値θ（ｔ_０＋Δｔ）は式（９）のように求められる。

ただし、頭部回転軸の方向は変わらずに頭部回転角速度の絶対値のみが変化する場合、コリオリ錯覚は生じないため、制御対象画像の表示位置及び表示角度を補正する必要はない。また、頭部回転軸変化推定部２４によって算出されたなす角ξ（ｔ_０）が、人がコリオリ錯覚を感じる閾値より小さい場合、制御対象画像の表示位置及び表示角度を補正する必要はない。また、頭部回転角速度の大きさが十分小さい時も制御対象画像の表示位置及び表示角度を補正する必要はない。本実施の形態では、なす角ξ（ｔ_０）が閾値より小さい場合、制御対象画像の表示位置及び表示角度を補正しない場合を例に説明する。

このように制御対象画像の表示位置を補正する必要がない場合には、画像表示位置目標値推定部２８は、制御対象画像の表示位置及び表示角度の目標値として、時刻ｔ_０における制御対象画像の表示位置及び表示角度をそのまま出力する。

また、算出された制御対象画像の表示位置及び表示角度の目標値が実現できない値である場合、それによって誘導される頭部回転が対象となる乗員の負担となる場合等は、目標値を一定の値以下に抑えるようにしてもよい。

画像表示制御部３０は、画像表示位置目標値推定部２８によって推定された目標値を実現するように、制御対象画像の表示位置及び表示角度を変更して表示させるように画像表示装置４０を制御する。

具体的には、画像表示制御部３０は、時刻ｔ_０＋Δｔにおいて、制御対象画像の中心点の位置を目標値ｘ_ｉ（ｔ_０＋Δｔ）及びｙ_ｉ（ｔ_０＋Δｔ）と一致させるよう、画像表示装置４０を制御する。また、画像表示制御部３０は、制御対象画像の表示角度を目標値θ（ｔ_０＋Δｔ)と一致させるよう、画像表示装置４０を制御する。

＜画像表示制御装置の作用＞
次に、第１の実施の形態に係る画像表示制御装置１０の作用について説明する。車両が移動しているときであって、画像表示装置４０に制御対象画像が表示されているときに、乗員三次元位置形状計測装置１２によって乗員の頭部の位置及び３軸の回転角速度が逐次計測される。また、画像表示制御装置１０のコンピュータ２０によって、車両を基準とする基準座標系Ｒ_ｇが設定されると、図３に示す画像表示制御処理ルーチンが実行される。この画像表示制御処理ルーチンは、乗員三次元位置形状計測装置１２によって乗員の頭部の位置及び３軸の回転角速度が計測される毎に繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１００において、乗員三次元位置形状計測装置１２によって出力された乗員の頭部の位置及び３軸の回転角速度を受け付ける。

ステップＳ１０２において、頭部回転軸推定部２２によって、上記ステップＳ１００で受け付けた乗員の頭部の３軸の回転角速度に基づいて、乗員の頭部の回転軸を推定する。

ステップＳ１０４において、頭部回転軸変化推定部２４によって、上記ステップＳ１０２で推定された乗員の頭部の回転軸と、所定期間前から推定された乗員の頭部の回転軸とに基づいて得られる乗員の頭部の回転軸の時系列データに基づいて、当該乗員の頭部の回転軸の変化を推定し、なす角ξ（ｔ_０）を算出する。

ステップＳ１０５において、頭部回転軸変化推定部２４によって、上記ステップＳ１０４で算出されたなす角ξ（ｔ_０）と閾値とに基づいて、なす角ξ（ｔ_０）が閾値以上であるか否かを判定する。なす角ξ（ｔ_０）が閾値以上である場合には、ステップＳ１０６へ進む。一方、なす角ξ（ｔ_０）が閾値未満である場合には、画像表示制御処理ルーチンを終了する。

ステップＳ１０６において、画像表示位置推定部２６によって、画像表示装置４０に表示されている制御対象画像の現在の表示位置と、上記ステップＳ１００で受け付けた頭部の位置とに基づいて、頭部と画像表示平面との間の距離を推定する。

ステップＳ１０８において、画像表示位置目標値推定部２８によって、制御対象画像の表示位置と、上記ステップＳ１０６で推定された頭部と画像表示平面との間の距離と、上記ステップＳ１０４で推定された乗員の頭部の回転軸の変化とに基づいて、乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように制御対象画像の表示位置及び表示角度を変更するための、制御対象画像の表示位置及び表示角度の目標値を推定する。

ステップＳ１１０において、画像表示制御部３０によって、上記ステップＳ１０８で推定された目標値を実現するように、制御対象画像の表示位置及び表示角度を変更して表示させるように画像表示装置４０を制御して、画像表示制御処理ルーチンを終了する。

以上説明したように、第１の実施の形態における画像表示制御装置によれば、車両に搭載された画像表示装置に表示される画像を注視している乗員の頭部の回転軸の変化が、閾値以上である場合に、乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、画像の表示位置の変更、及び画像の表示の回転を行って表示させるように画像表示装置を制御することにより、乗員の動揺病の発生を抑制することができる。

また、乗員の動揺病の発生を防ぐ、又は動揺病の症状を軽減することができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。

第２の実施の形態は、車両の回転角速度に基づいて、車両に搭載された画像表示装置に表示される画像を注視している車両の乗員の頭部の回転軸の変化を推定する点が、第１の実施の形態と異なる。なお、第２の実施の形態について、第１の実施の形態と同一の構成については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

＜画像表示制御装置の構成＞
第２の実施の形態に係る画像表示制御装置２１０は、車両の３軸の回転角速度を検出する可動体回転角速度センサ２１２と、可動体回転角速度センサ２１２によって検出された３軸の回転角速度に基づいて、画像表示装置４０を制御するコンピュータ２２０と、画像表示装置４０とを備えている。可動体回転角速度センサ２１２は、回転角速度検出手段の一例である。

可動体回転角速度センサ２１２は、車両の３軸の回転角速度を逐次検出する。具体的には、可動体回転角速度センサ２１２は、３軸ジャイロセンサで構成され、ロール角速度、ヨー角速度、及びピッチ角速度からなる３軸の回転角速度を検出し、検出値に応じたセンサ信号を出力する。

コンピュータ２０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する画像表示制御処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶したＲＯＭとを備え、機能的には次に示すように構成されている。図４に示すように、コンピュータ２２０は、可動体回転軸推定部２２２、可動体回転軸変化推定部２２３、頭部回転軸変化推定部２２４、画像表示位置目標値推定部２２８、及び画像表示制御部３０を備えている。可動体回転軸変化推定部２２３は、可動体回転軸変化推定手段の一例である。

可動体回転軸推定部２２２は、可動体回転角速度センサ２１２によって出力された回転角速度に基づいて、車両の回転軸の方向を推定する。なお、車両の回転軸の方向は、可動体回転角速度センサ２１２によって検出された、ロール角速度、ヨー角速度、及びピッチ角速度を要素とする回転角速度ベクトルの向きと等価であるため、車両の回転軸の方向として、当該回転角速度ベクトルが求められる。

可動体回転軸変化推定部２２３は、可動体回転軸推定部２２２によって推定された車両の回転軸の時系列データに基づいて、車両の回転軸の変化を推定する。具体的には、可動体回転軸変化推定部２２３は、第１の実施の形態の頭部回転軸変化推定部２４における頭部の回転軸変化の推定と同様に、現在及び過去の車両の回転軸の時系列データに基づいて、サンプリング周期Δｔ後の車両回転軸を予測し、その変化分を推定する。

頭部回転軸変化推定部２２４は、可動体回転軸変化推定部２２３によって推定された車両の回転軸の変化に基づいて、車両に搭載された画像表示装置４０に表示される画像を注視している乗員の頭部の回転軸の変化を推定する。具体的には、頭部回転軸変化推定部２２４は、第１の実施の形態と同様に、サンプリング周期Δｔ後の頭部回転角速度ベクトルω（ｔ_０＋Δｔ）と時刻ｔ_０における頭部回転角速度ベクトルω（ｔ_０）との変化Δω（ｔ_０＋Δｔ）を求める。なお、Δω（ｔ_０＋Δｔ）は、Δω_ｘ（ｔ_０＋Δｔ）、Δω_ｙ（ｔ_０＋Δｔ）、Δω_ｚ（ｔ_０＋Δｔ）を要素とするベクトルである。本実施の形態では、乗員の頭部が車両に固定されていると仮定し、車両の回転軸変化をそのまま乗員頭部の回転軸変化として用いる。ただし、ｘ軸方向は車両前方と一致するものとする。また、画像表示装置４０の画像表示平面はｘ軸方向と直交するように設置されているものとする。

画像表示位置目標値推定部２２８は、頭部回転軸変化推定部２２４によって推定された乗員の頭部の回転軸の変化の大きさが、閾値以上である場合に、乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように制御対象画像の表示位置の変更、及び制御対象画像の表示の回転の少なくとも一方を行うための、制御対象画像の表示の目標値を推定する。

具体的には、画像表示位置目標値推定部２２８は、頭部の回転軸の変化Δω（ｔ_０＋Δｔ）の大きさが、閾値以上である場合には、頭部回転軸変化推定部２２４によって推定された乗員の頭部の回転軸の変化Δω（ｔ_０＋Δｔ）に基づいて、頭部回転軸変化を打ち消すための、制御対象画像の表示の目標値を推定する。本実施の形態では、頭部の回転軸の変化Δω（ｔ_０＋Δｔ）に応じて、制御対象画像の移動量及び方向、並びに制御対象画像の回転角度が予め定められているものとする。

例えば、Δω_ｘ（ｔ_０＋Δｔ）が正の所定値以上であれば、制御対象画像を左回りの所定の回転角度だけ回転させるように定められ、Δω_ｘ（ｔ_０＋Δｔ）が負の所定値以下であれば、制御対象画像を右回りの所定の回転角度だけ回転させるように定められている。
また、Δω_ｙ（ｔ_０＋Δｔ）が正の所定値以上であれば、制御対象画像を上方向の所定の移動量だけ移動させるように定められ、Δω_ｚ（ｔ_０＋Δｔ）が負の所定値以下であれば、制御対象画像を下方向の所定の移動量だけ移動させるように定められている。
また、Δω_ｚ（ｔ_０＋Δｔ）が正の所定値以上であれば、制御対象画像を右方向の所定の移動量だけ移動させるように定められ、Δω_ｚ（ｔ_０＋Δｔ）が負の所定値以下であれば、制御対象画像を左方向の所定の移動量だけ移動させるように定められている。

従って、画像表示位置目標値推定部２２８は、時刻ｔ_０における制御対象画像の中心点の座標Ｐ_ｉ（ｔ_０）と、変化Δω（ｔ_０＋Δｔ）に応じて予め定められた移動量及び方向とに基づいて、Δｔ後の制御対象画像の中心点の座標Ｐ_ｉ（ｔ_０＋Δｔ）を目標値として推定する。

図５に、可動体である車両がヨー回転している状態からピッチ回転し始めたときの、具体的な画像表示制御装置の作動例の概念図を示す。図５では、まず、車両がピッチ回転し始めたときに、乗員の頭部もピッチ回転することを予測する。そして、ピッチ回転と反対方向に、画像の表示位置を変更して表示させるように画像表示装置を制御する。

＜画像表示制御装置の作用＞
次に、第２の実施の形態に係る画像表示制御装置２１０の作用について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
車両が移動しているときであって、画像表示装置４０に制御対象画像が表示されているときに、可動体回転角速度センサ２１２によって車両の３軸の回転角速度が逐次検出される。そして、画像表示制御装置２１０のコンピュータ２２０によって、車両を基準とする基準座標系Ｒ_ｇが設定されると、図６に示す画像表示制御処理ルーチンが実行される。この画像表示制御処理ルーチンは、可動体回転角速度センサ２１２によって車両の３軸の回転角速度が検出される毎に繰り返し実行される。

まず、ステップＳ２００において、可動体回転角速度センサ２１２によって出力された車両の３軸の回転角速度を受け付ける。

ステップＳ２０２において、可動体回転軸推定部２２２によって、上記ステップＳ２００で受け付けた３軸の回転角速度に基づいて、車両の回転軸の方向を推定する。

ステップＳ２０４において、可動体回転軸変化推定部２２３によって、上記ステップＳ２０２推定された車両の回転軸の方向と、所定期間前から推定された乗員の頭部の回転軸の方向とに基づいて得られる乗員の頭部の回転軸の方向の時系列データとに基づいて、車両の回転軸の変化を推定する。

ステップＳ２０６において、頭部回転軸変化推定部２２４によって、上記ステップＳ２０４で推定された車両の回転軸の変化に基づいて、車両に搭載された画像表示装置４０に表示される画像を注視している乗員の頭部の回転軸の変化を推定する。

ステップＳ２０７において、頭部回転軸変化推定部２４によって、上記ステップＳ２０６で推定された頭部の回転軸の変化Δω（ｔ_０＋Δｔ）の大きさと閾値とに基づいて、Δω（ｔ_０＋Δｔ）の大きさが閾値以上であるか否かを判定する。Δω（ｔ_０＋Δｔ）の大きさが閾値以上である場合には、ステップＳ２０８へ進む。一方、Δω（ｔ_０＋Δｔ）の大きさが閾値未満である場合には、画像表示制御処理ルーチンを終了する。

ステップＳ２０８において、画像表示位置目標値推定部２２８によって、上記ステップＳ２０６で推定された乗員の頭部の回転軸の変化と、予め定められた移動量及び方向、並びに予め定められた回転角度とに基づいて、制御対象画像の表示位置の変更、及び制御対象画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように、画像表示装置４０の制御対象画像の表示の目標値を推定する。

なお、第２の実施の形態に係る画像表示制御装置の他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

以上説明したように、第２の実施の形態における画像表示制御装置によれば、検出された車両の３軸の回転角速度に基づいて、当該車両の回転軸の変化を推定し、推定された当該車両の回転軸の変化に基づいて、車両の乗員の頭部の回転軸の変化を推定し、頭部の回転軸の変化が、閾値以上である場合に、乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、制御対象画像の表示位置の変更、及び制御対象画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように画像表示装置４０を制御することにより、乗員の動揺病の発生を抑制することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、本実施の形態では、車両を対象とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、乗員がいる可動体であれば、車両以外の可動体であってもよい。また、本実施の形態は、自動車車両の他、鉄道等の車両、船舶、航空機または遊戯装置など、乗員が搭乗した状態で何らかの運動を行う全ての機器に適用することができる。

また、本実施の形態では、画像表示装置４０は車両内の固定位置に設置されており、設置位置が予め求められている場合を例に説明したがこれに限定されるものではない。例えば、画像表示装置４０の設置位置（画像表示平面座標系Ｒ_ｄ）は３次元位置形状計測装置やモーションキャプチャ装置のように非接触で画像表示装置の位置及び姿勢を計測できる装置から求めるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、画像表示装置４０が車両内の固定位置に設置されており、画像表示装置４０に表示される制御対象画像の表示位置を変更して表示させるように画像表示装置４０を制御する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、画像表示装置４０は車両内の固定位置に設置されておらず、画像表示装置４０自体の位置を変更させるように制御して、制御対象の画像の表示位置を変更して表示させるようにしてもよい。この場合には、画像表示平面座標系Ｒ_ｄは３次元位置形状計測装置やモーションキャプチャ装置のように非接触で画像表示装置の位置及び姿勢を計測できる装置から求めることができる。

なお、画像表示装置４０自体の位置を変更させるように制御する場合には、例えば、アクチュエータ等の駆動手段を用いて、画像表示装置４０自体の位置を制御する。また、同様に、アクチュエータ等の駆動手段を用いて、画像表示装置４０自体の姿勢を変更させるように制御して、制御対象の画像の姿勢を変更して表示させるようにしてもよい。

また、画像表示装置４０自体の位置及び姿勢の少なくとも一方を変更させるように制御する場合であって、かつ画像表示装置４０が頭部に固定されている装置であるときは、画像表示平面座標系Ｒ_ｄは画像表示装置４０内の制御対象画像の表示平面位置により求めることができる。

また、第１の実施の形態では、頭部の回転角速度の計測に、３次元位置形状計測（乗員三次元位置形状計測装置１２）を用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、非接触で乗員の頭部の位置及び姿勢の変化を計測できる他の方法として、モーションキャプチャ装置を用いたり、ジャイロセンサのように乗員の頭部に固定されたセンサを用いる方法などを用いてもよい。

また、第１の実施の形態では、画像表示位置目標値推定部２８は、上記式（７）〜（９）に従って、目標値を算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。画像表示位置目標値推定部２８は、上記の第２の実施の形態と同様に、頭部の回転軸の変化Δω（ｔ_０＋Δｔ）に応じて予め定められた移動量及び方向、並びに回転角度に基づいて、目標値を算出してもよい。

また、第１の実施の形態では、画像表示制御部３０は、制御対象画像の表示位置の変更、及び制御対象画像の表示の回転を行って表示させるように画像表示装置を制御する場合を例に説明したが、これに限定されるものでなく、乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、制御対象画像の表示位置の変更、及び制御対象画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように画像表示装置を制御してもよい。

また、第１の実施の形態における乗員三次元位置形状計測装置１２は、乗員の頭部の位置及び回転角速度を計測する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、乗員三次元位置形状計測装置１２は、乗員の頭部の位置及び姿勢（３軸の回転角）を計測するようにしてもよい。この場合には、頭部回転軸推定部２２は、乗員の頭部の姿勢の計測結果に基づいて、頭部の回転軸を推定するようにしてもよい。

また、第２の実施の形態における可動体回転角速度センサ２１２は、車両に固定された３軸ジャイロセンサを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ＧＰＳ装置、地磁気センサ等によっても推定することができる。

また、第２の実施の形態における可動体回転軸変化推定部２２３は、可動体回転軸推定部２２２によって推定された車両の回転軸の時系列データに基づいて、車両の回転軸の変化を推定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、車両が鉄道のように軌道が定められている可動体や、一部の車両や鉄道、航空機、船舶のように、自動運転が可能な可動体である場合は、その軌道形状や自動運転プログラムから変化分を求めてもよい。

また、第２の実施の形態における頭部回転軸変化推定部２２４は、乗員の頭部が車両に固定されていると仮定し、車両の回転軸変化をそのまま乗員頭部の回転軸変化として用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、他の手法によって乗員頭部の回転軸変化を推定してもよい。

また、第２の実施の形態では、画像表示位置目標値推定部２２８は、頭部の回転軸の変化Δω（ｔ_０＋Δｔ）に応じて予め定められた移動量及び方向、並びに回転角度に基づいて、目標値を算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。画像表示位置目標値推定部２２８は、上記の第１の実施の形態と同様に、上記式（７）〜（９）に従って、目標値を算出するようにしてもよい。なお、上記式（７）〜（９）に従って目標値を算出する場合には、上記の第１の実施の形態と同様に、乗員三次元位置形状計測装置１２によって、乗員の頭部の位置及び回転角速度を計測し、計測結果に基づいて、上記式（７）〜（９）に従って目標値を算出する。

本発明のプログラムは、記憶媒体に格納して提供するようにしてもよい。

１０，２１０画像表示制御装置
１２乗員三次元位置形状計測装置
２０，２２０コンピュータ
２２頭部回転軸推定部
２４，２２４頭部回転軸変化推定部
２６画像表示位置推定部
２８，２２８画像表示位置目標値推定部
３０画像表示制御部
４０画像表示装置
２１２可動体回転角速度センサ
２２２可動体回転軸推定部
２２３可動体回転軸変化推定部

Claims

可動体に搭載された画像表示装置に表示される画像を注視している前記可動体の乗員の頭部の姿勢に基づいて、前記頭部の回転軸を推定する頭部回転軸推定手段と、
前記頭部回転軸推定手段によって推定された前記頭部の回転軸の時系列に基づいて、前記頭部の回転軸の変化を推定する頭部回転軸変化推定手段と、
前記頭部回転軸変化推定手段によって推定された前記頭部の回転軸の変化が、予め定められた閾値以上である場合に、前記可動体の乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、前記画像の表示位置の変更、及び前記画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように前記画像表示装置を制御する画像表示制御手段と、
を含む画像表示制御装置。
可動体の回転角速度を検出する回転角速度検出手段と、
前記回転角速度検出手段によって検出された前記可動体の回転角速度に基づいて、前記可動体の回転軸の変化を推定する可動体回転軸変化推定手段と、
前記可動体回転軸変化推定手段によって推定された前記可動体の回転軸の変化に基づいて、前記可動体に搭載された画像表示装置に表示される画像を注視している前記可動体の乗員の頭部の回転軸の変化を推定する頭部回転軸変化推定手段と、
前記頭部回転軸変化推定手段によって推定された前記頭部の回転軸の変化が、予め定められた閾値以上である場合に、前記可動体の乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、前記画像の表示位置の変更、及び前記画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように前記画像表示装置を制御する画像表示制御手段と、
を含む画像表示制御装置。
前記画像表示装置に表示された画像の表示位置と、前記可動体の乗員の頭部の位置とに基づいて、前記可動体の乗員の頭部から見た前記画像の表示位置の方向を推定する画像表示位置推定手段と、
前記画像表示位置推定手段によって推定された前記画像の表示位置の方向に基づいて、前記可動体の乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、前記画像の表示位置を変更するための前記画像の表示位置の方向の目標値を推定する画像表示位置目標値推定手段と、を更に含み、
前記画像表示制御手段は、画像表示位置目標値推定手段によって推定された前記目標値に基づいて、前記画像の表示位置を変更して表示させるように、前記画像表示装置を制御する請求項１又は２記載の画像表示制御装置。
コンピュータを、
可動体に搭載された画像表示装置に表示される画像を注視している前記可動体の乗員の頭部の姿勢に基づいて、前記頭部の回転軸を推定する頭部回転軸推定手段、
前記頭部回転軸推定手段によって推定された前記頭部の回転軸の時系列に基づいて、前記頭部の回転軸の変化を推定する頭部回転軸変化推定手段、及び
前記頭部回転軸変化推定手段によって推定された前記頭部の回転軸の変化が、予め定められた閾値以上である場合に、前記可動体の乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、前記画像の表示位置の変更、及び前記画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように前記画像表示装置を制御する画像表示制御手段
として機能させるためのプログラム。
コンピュータを、
可動体の回転角速度を検出する回転角速度検出手段、
前記回転角速度検出手段によって検出された前記可動体の回転角速度に基づいて、前記可動体の回転軸の変化を推定する可動体回転軸変化推定手段、
前記可動体回転軸変化推定手段によって推定された前記可動体の回転軸の変化に基づいて、前記可動体に搭載された画像表示装置に表示される画像を注視している前記可動体の乗員の頭部の回転軸の変化を推定する頭部回転軸変化推定手段、及び
前記頭部回転軸変化推定手段によって推定された前記頭部の回転軸の変化が、予め定められた閾値以上である場合に、前記可動体の乗員の頭部の姿勢の変化を抑制するように、前記画像の表示位置の変更、及び前記画像の表示の回転の少なくとも一方を行って表示させるように前記画像表示装置を制御する画像表示制御手段
として機能させるためのプログラム。