JP2017094983A - 映像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】自動車のワイパーによって生み出される運転者の死角を解消する映像表示システムを提供する。【解決手段】自動車外部に設置した前方カメラで撮影した自動車前方の映像から、運転者の視点から自動車前方を観察したようすを表す映像である視点変換映像３００を生成し（ａ）、視点変換映像３００のうちの、運転者の視点からフロントガラス越しに観察される部分である部分映像３０１を、投影装置で、フロントガラスの全体に向けて投影する（ｂ）。投影装置からフロントガラスに投影された部分映像３０１のうち、ワイパー４００と重ならない範囲に投影された映像部分はフロントガラスをそのまま透過する。一方、ワイパー４００と重なる範囲に投影された映像部分は、ワイパー４００の車内側面の上に結像し、運転者によって視認される（ｃ）。【選択図】図３

Description

本発明は、自動車を構成する構造物による運転者の死角を解消する技術に関するものである。

自動車を構成する構造物による運転者の死角を解消する技術としては、自動車のピラーなどの構造物によって運転者に対して隠される部分の映像をカメラで撮影し、撮影した当該部分の映像を、当該構造物の前に配置した液晶ディスプレイやホログラフィック光学素子などの表示装置に、当該部分の映像が当該構造物によって隠されていないが如くに表示する技術が知られている（たとえば、特許文献１、２）。

特開２００７-９６６３８号公報 特開２０１１-２１３１８４号公報

自動車のフロントガラスの雨滴を除去するワイパーは、動作中には、フロントガラスの一部と重なるため、自動車の運転者の死角を生み出すこととなる。
しかし、このような動作中のワイパーによる死角を、上述の技術を適用して死角を生み出す構造物の前に表示装置を配置することにより解消することは、死角を生み出す構造物であるワイパーが運動するため困難である。

そこで、本発明は、自動車のワイパーによって生み出される運転者の死角を解消することを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、シールドガラスと、稼働時に前記シールドガラスの外面を拭き取るワイパーを備えた自動車に搭載される映像表示システムに、前記シールドガラスに向けて映像を投影する投影装置と、前記自動車の外部に設置された、前記ワイパーが存在しなかった場合に運転者によってシールドガラス越しに観察される範囲の映像を撮影するカメラと、前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、カメラで撮影した映像から、前前記ワイパーが存在しなかった場合に運転者の視点からシールドガラス越しに観察される情景を表す映像である投影映像を生成する投影映像生成手段と、前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記投影映像生成手段が生成した投影映像を、前記投影装置に、前記投影映像に含まれる前記ワイパーによって運転者に対して隠されている部分が、前記ワイパーの運転者に対向する面に結像するように、前記シールドガラスに向けて投影させる投影制御手段とを設けたものである。

また、本発明は、前記課題達成のために、シールドガラスとワイパーを備えた自動車に搭載される映像表示システムに、前記シールドガラスに向けて映像を投影する投影装置と、前記自動車の外部に設置された、前記ワイパーが存在しなかった場合に運転者によってシールドガラス越しに観察される範囲の映像を撮影するカメラと、前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記ワイパーの位置を検出するワイパー検出手段と、前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記ワイパー検出手段が検出しているワイパーの位置に応じて、カメラで撮影した映像から、前記ワイパーが存在しなかった場合に運転者の視点からシールドガラス越しに観察される情景のうちの、前記ワイパーによって運転者に対して隠されている部分を表す映像である投影映像を生成する投影映像生成手段と、前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記投影映像生成手段が生成した投影映像を、前記投影装置に、当該投影映像が前記ワイパーの運転者に対向する面に結像するように投影させる投影制御手段とを設けたものである。

また、本発明は、前記課題達成のために、シールドガラスと、稼働時に前記シールドガラスの外面を拭き取るワイパーを備えた自動車に搭載される映像表示システムに、前記シールドガラスに向けて映像を投影する投影装置と、前記自動車の車内に設置された、運転者によってシールドガラス越しに観察される範囲の映像を撮影するカメラと、前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、カメラで撮影した映像を、ワイパーが移動前の位置と重ならない位置に移動するのに要する時間以上の時間遅延させた映像である遅延映像から、前記ワイパーが存在しなかった場合に運転者の視点からシールドガラス越しに観察される情景を表す映像である投影映像を生成する投影映像生成手段と、前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記投影映像生成手段が生成した投影映像を、前記投影装置に、前記投影映像に含まれる現時点において前記ワイパーによって運転者に対して隠されている部分が、前記ワイパーの運転者に対向する面に結像するように、前記シールドガラスに向けて投影させる投影制御手段とを設けたものである。

また、本発明は、前記課題達成のために、シールドガラスとワイパーを備えた自動車に搭載される映像表示システムに、前記シールドガラスに向けて映像を投影する投影装置と、前記自動車の車内に設置された、運転者によってシールドガラス越しに観察される範囲の映像を撮影するカメラと、前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記ワイパーの位置を検出するワイパー検出手段と、前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記ワイパー検出手段が検出しているワイパーの位置に応じて、カメラで撮影した映像を、ワイパーが移動前の位置と重ならない位置に移動するのに要する時間以上の時間遅延させた映像である遅延映像から、前記ワイパーが存在しなかった場合に運転者の視点からシールドガラス越しに観察される情景のうちの、現時点において前記ワイパーによって運転者に対して隠されている部分を表す映像である投影映像を生成する投影映像生成手段と、前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記投影映像生成手段が生成した投影映像を、前記投影装置に、当該投影映像が前記ワイパーの運転者に対向する面に結像するように投影させる投影制御手段とを設けたものである。

ここで、以上の映像表示システムにおいて、前記投影装置の投影光をＰ偏光とし、前記Ｐ偏光が前記シールドガラスに入射する入射角を、ブリュースター角を含む所定の範囲内に設定することが、シールドガラスによる投影映像の反射を抑制する上で好ましい。

また、以上の映像表示システムにおいて、前記シールドガラスは、たとえば、前記自動車のフロントガラスであってよい。
以上のような映像表示装置によれば、ワイパーの稼働時には、ワイパーが存在しなかった場合に運転者によってシールドガラス越しに観察される情景のうちの、現時点において前記ワイパーによって運転者に対して隠されている部分の映像が、前記ワイパーの運転者に対向する面に表示される。

したがって、運転者は、ワイパーの稼働時にも、ワイパーが存在しなかった場合に運転者によってシールドガラス越しに観察される情景の全てを、一体の情景としてシールドガラス越しに観察することができるようになる。よって、本発明に係る映像表示装置によてば、自動車のワイパーによって生み出される運転者の死角を解消することができる。

以上のように、本発明によれば、自動車のワイパーによって生み出される運転者の死角を解消することができる。

本発明の実施形態に係る映像表示システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る映像表示システムの各部の配置を示すである。 本発明の実施形態に係る映像表示システムの動作例を示す図である。 本発明の実施形態に係る映像表示システムの他の動作例を示す図である。 本発明の実施形態に係る映像表示システムの投影装置の他の配置例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る映像表示システムの構成を示す。
映像表示システムは、四輪自動車に搭載されるシステムであり、図示するように、雨滴除去装置１、前方カメラ２、投影装置３、車内カメラ４、自動車のワイパーの稼働の有無や揺動角を検出するワイパーセンサ５、映像処理部６、視点検出部７、以上の各部を制御する制御部８を備えている。

図２ａに示すように、車内カメラ４は、自動車の運転席の前方上方に配置され、自動車の運転者の頭部が位置する範囲を撮影する。そして、視点検出部７は、車内カメラ４で撮影した運転者の画像を解析して求めたユーザの眼球の位置などより、運転者の視点を検出する。
また、投影装置３は、自動車のフロントガラスに向けて映像を投影する装置であり、たとえば、図２ａに示すように、運転席シート上部の側方に配置される。

次に、図２ｂに示すように、前方カメラ２は、自動車車外に配置され、自動車前方を撮影する。また、雨滴除去装置１は、前方カメラ２の前方に配置され、前方カメラ２の視野内の雨滴を除去する。

ここで、雨滴除去装置１としては、たとえば、図２ｃ１に示すように前方カメラ２の前方に配置した旋回窓装置を用いることができる。また、旋回窓装置は、たとえば、図２ｃ２に示すように、前方カメラ２の視野を覆う透明なガラス板１１と、ガラス板１１を高速に回転させて、ガラス板１１の上の雨滴や雪を遠心力でガラス板１１の上から除去する回動機構１２とより構成することができる。

さて、このような構成において、制御部８は、ワイパーセンサ５がワイパーの稼働開始を検出したならば、映像処理部６に映像投影処理を開始させ、ワイパーセンサ５がワイパーの稼働停止を検出したならば、映像処理部６に映像投影処理を終了させる。

映像処理部６は、制御部８の制御に従い映像投影処理を開始すると、制御部８の制御に従って映像投影処理を終了するまで以下の処理を行う。
すなわち、前方カメラ２で撮影した自動車前方の映像に視点変換処理を施して、視点検出部７で検出した運転者の視点から自動車前方を観察したようすを表す映像である視点変換映像を生成する。

そして、図３ａのように生成される視点変換映像３００のうちの、運転者の視点からフロントガラス越しに観察される部分である部分映像３０１を、投影装置３に、フロントガラスに向けて、当該映像部分３０１の全体がフロントガラスの全体に投影されるサイズで、おおよそフロントガラスの上で結像する焦点距離で投影させる。

ここで、図３ｂに示すように、自動車前方の情景と、フロントガラスの外を動いているワイパー４００がフロントガラスと重なったようすが、運転者によって観察されているときに、投影装置３から部分映像３０１を上述のようにフロントガラスに向けて投影したときに、運転者によって観察されるようすは図３ｃに示すようになる。

すなわち、投影装置３からフロントガラスに投影された部分映像３０１のうち、ワイパー４００と重ならない範囲に投影された部分映像３０１は、そのおおよその成分が、フロントガラスをそのまま透過し自動車外部に進むため、運転者によって視認されない。

一方、投影装置３からフロントガラスに投影された部分映像３０１のうち、ワイパー４００と重なる範囲に投影された映像部分は、ワイパー４００の車内側の面で反射するため、ワイパー４００上に結像し、運転者によって視認される。なお、自動車のワイパー４００の後面（フロントガラスと対向する面）の色は、自動車のワイパー４００の後面が投影スクリーンとして機能するように、白色、薄灰色などに設定する。

したがって、部分映像３０１を上述のようにフロントガラスに投影することにより、透明なワイパー４００を介して自動車前方のようすを観察しているように、運転者に視認させることができ、この結果、自動車ワイパーによって生み出される運転者の死角が解消される。

以上、本発明の実施形態について説明した。
ところで、以上の実施形態では、図３ａのように生成される視点変換映像３００のうちの、運転者の視点からフロントガラス越しに観察される部分である部分映像３０１の全体を投影装置３でフロントガラスに向けて投影したが、これは、図４ａに示すように、ワイパーセンサ５で検出したワイパー４００の揺動角に基づいて求まるフロントガラス上のワイパー４００の位置に基づいて、視点変換映像３００から、運転者の視点に対してワイパー４００によって隠されている部分の映像であるワイパー遮蔽部分映像３０２を抽出し、抽出したワイパー遮蔽部分映像３０２のみをフロントガラスに向けて投影するようにしてもよい。すなわち、より具体的には、部分映像３０１のうちのワイパー遮蔽部分映像３０２以外の部分をマスクし（黒色に設定し）、部分映像３０１をフロントガラスに向けて投影するようにしてもよい。

このようにすることにより、自動車前方の外部に対して、映像を投影してしまうことや、フロントガラスのワイパー４００の重ならない部分でフロントガラスまたは雨滴により投影した映像の成分の一部が運転者等に向けて反射してしまう問題を解消することができる。

また、以上の実施形態では、前方カメラ２を自動車の車外に設定したが、前方カメラ２は車内に設置するようにしてもよい。
ただし、前方カメラ２を車内に設置した場合には、ワイパー４００によって運転者に対して隠される外部の領域は、前方カメラ２に対しても隠されてしまうこととなるので、この場合には、映像処理装置において、部分映像３０１、または、ワイパー遮蔽部分映像３０２を遅延させて投影するようにする。

すなわち、図４ｂ１に示すように、各時点において、視点変換映像３００のうちの、当該時点においてワイパー４００によって隠されておらず、かつ、最も近い将来にワイパー４００によって隠されることとなる部分を、当該部分に対応づけて先読ワイパー遮蔽部分映像３０３として保存する。そして、図４ｂ２に示すように、各時点において、当該時点においてワイパー４００によって隠されている部分に対応づけられて保存されている先読ワイパー遮蔽部分映像３０３のみを、ワイパー遮蔽部分映像３０２として投影する。

この結果、現在ワイパーによって隠されている部分に一定時間過去に表れていた映像がワイパー４００に結像されることとなるが、ワイパー４００の移動速度が高速である場合には、当該時間は充分に短くなるので、実用上の問題は生じないことが期待できる。

したがって、このようにすることにより、車内に設置した前方カメラ２を用いて、擬似的に自動車ワイパーによって生み出される運転者の死角を解消することができる。
または、より単純には、上述した部分映像３０１を、所定時間遅延させて投影するようにしても同様の効果を得ることができる。ただし、この場合の遅延時間は、当該時間の間にワイパー４００が移動前の位置と重ならない位置まで移動するのに要する時間とする。

さて、上述のように部分映像３０１をフロントガラスに向けて投影する場合、投影した映像の、フロントガラスのワイパー４００の重ならない部分での反射をできるだけ抑制することが好ましい。

そこで、以上の実施形態は、投影装置３を、Ｐ偏光を投影する投影装置３とし、図５ａに示す投影装置３の投影光の光軸のフロントガラスへの入射角θを、ブリュースター角（Brewster's angle）θBとすることも好ましい。

ブリュースター角θBは、n1を空気の絶対屈折率、n2をフロントガラスの絶対屈折率として、
θB=Arctan(n2/n1)
によって規定され、入射角θBで入射するＰ偏光の反射率はゼロとなり、全てがフロントガラスを透過する。

したがって、投影装置３の投影光の光軸のフロントガラスへの入射角θを、ブリュースター角θBとすることにより、投影した映像の、フロントガラスのワイパー４００の重ならない部分の反射を効果的に抑制することができるようになる。

なお、Ｐ偏光を投影する投影装置３としては、Ｐ偏光を投影光として出射する液晶投影装置を用いることができる。または、図５ｂに示すように、投影装置３の前に偏光板５００を配置してＰ偏光を投影する投影装置３を構成することもできる。

また、以上の実施形態では、前方カメラ２で撮影した自動車前方の映像に、視点変換処理を施して、視点検出部７で検出した運転者の視点から自動車前方を観察したようすを表す映像である視点変換映像３００を生成したが、これは、運転者の視点として、予め求めた運転者の標準的な視点の位置を用いて視点変換映像３００を生成するようにしてもよい。なお、この場合には、映像表示システムに車内カメラ４と視点検出部７は設ける必要はない。

また、以上の実施形態は、ワイパー４００によって生じるフロントガラス越しの情景の観察の死角を解消する場合について示したが、本実施形態は、ワイパー４００によって生じるフロントガラス以外の、リアガラスやドアガラス等の任意のシールドガラス越しの情景の観察の死角を解消する用途に同様に適用できる。

すなわち、たとえば、リアガラス越しの情景の観察の死角を解消する場合には、以上の実施形態のフロントガラスをリアガラスに、ワイパー４００をリアガラスのワイパーに、前方カメラ２を自動車後方を撮影するカメラに置き換えて、以上の実施形態を適用すればよい。

１…雨滴除去装置、２…前方カメラ、３…投影装置、４…車内カメラ、５…ワイパーセンサ、６…映像処理部、７…視点検出部、８…制御部、１１…ガラス板、１２…回動機構、４００…ワイパー、５００…偏光板。

Claims (6)

1. シールドガラスと、稼働時に前記シールドガラスの外面を拭き取るワイパーを備えた自動車に搭載される映像表示システムであって、
   前記シールドガラスに向けて映像を投影する投影装置と、
   前記自動車の外部に設置された、前記ワイパーが存在しなかった場合に運転者によってシールドガラス越しに観察される範囲の映像を撮影するカメラと、
   前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、カメラで撮影した映像から、前記ワイパーが存在しなかった場合に運転者の視点からシールドガラス越しに観察される情景を表す映像である投影映像を生成する投影映像生成手段と、
   前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記投影映像生成手段が生成した投影映像を、前記投影装置に、前記投影映像に含まれる前記ワイパーによって運転者に対して隠されている部分が、前記ワイパーの運転者に対向する面に結像するように、前記シールドガラスに向けて投影させる投影制御手段とを有することを特徴とする映像表示システム。
2. シールドガラスとワイパーを備えた自動車に搭載される映像表示システムであって、
   前記シールドガラスに向けて映像を投影する投影装置と、
   前記自動車の外部に設置された、前記ワイパーが存在しなかった場合に運転者によってシールドガラス越しに観察される範囲の映像を撮影するカメラと、
   前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記ワイパーの位置を検出するワイパー検出手段と、
   前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記ワイパー検出手段が検出しているワイパーの位置に応じて、カメラで撮影した映像から、前記ワイパーが存在しなかった場合に運転者の視点からシールドガラス越しに観察される情景のうちの、前記ワイパーによって運転者に対して隠されている部分を表す映像である投影映像を生成する投影映像生成手段と、
   前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記投影映像生成手段が生成した投影映像を、前記投影装置に、当該投影映像が前記ワイパーの運転者に対向する面に結像するように投影させる投影制御手段とを有することを特徴とする映像表示システム。
3. シールドガラスと、稼働時に前記シールドガラスの外面を拭き取るワイパーを備えた自動車に搭載される映像表示システムであって、
   前記シールドガラスに向けて映像を投影する投影装置と、
   前記自動車の車内に設置された、運転者によってシールドガラス越しに観察される範囲の映像を撮影するカメラと、
   前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、カメラで撮影した映像を、ワイパーが移動前の位置と重ならない位置に移動するのに要する時間以上の時間遅延させた映像である遅延映像から、前記ワイパーが存在しなかった場合に運転者の視点からシールドガラス越しに観察される情景を表す映像である投影映像を生成する投影映像生成手段と、
   前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記投影映像生成手段が生成した投影映像を、前記投影装置に、前記投影映像に含まれる現時点において前記ワイパーによって運転者に対して隠されている部分が、前記ワイパーの運転者に対向する面に結像するように、前記シールドガラスに向けて投影させる投影制御手段とを有することを特徴とする映像表示システム。
4. シールドガラスとワイパーを備えた自動車に搭載される映像表示システムであって、
   前記シールドガラスに向けて映像を投影する投影装置と、
   前記自動車の車内に設置された、運転者によってシールドガラス越しに観察される範囲の映像を撮影するカメラと、
   前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記ワイパーの位置を検出するワイパー検出手段と、
   前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記ワイパー検出手段が検出しているワイパーの位置に応じて、カメラで撮影した映像を、ワイパーが移動前の位置と重ならない位置に移動するのに要する時間以上の時間遅延させた映像である遅延映像から、前記ワイパーが存在しなかった場合に運転者の視点からシールドガラス越しに観察される情景のうちの、現時点において前記ワイパーによって運転者に対して隠されている部分を表す映像である投影映像を生成する投影映像生成手段と、
   前記自動車の前記ワイパーが稼働しているときに、前記投影映像生成手段が生成した投影映像を、前記投影装置に、当該投影映像が前記ワイパーの運転者に対向する面に結像するように投影させる投影制御手段とを有することを特徴とする映像表示システム。
5. 請求項１、２、３または４記載の映像表示システムであって、
   前記投影装置の投影光はＰ偏光であり、前記Ｐ偏光が前記シールドガラスに入射する入射角は、ブリュースター角を含む所定の範囲内に設定されていることを特徴とする映像表示システム。
6. 請求項１、２、３、４または５記載の映像表示システムであって、
   前記シールドガラスは、前記自動車のフロントガラスであることを特徴とする映像表示システム。