JP5955373B2 - 3次元立体表示装置および3次元立体表示信号生成装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は、この発明に係る3次元立体表示装置を用いた立体表示システムの構成例を示すブロック図である。図1(a)は、両眼用のカメラで撮影された左右映像から立体映像を表示する立体表示システム1Aを示している。図1(a)において、立体表示システム1Aは、左目用カメラ2a、右目用カメラ2b、記録・撮影装置3、画面合成処理部4、映像再生装置5及び立体表示モニタ(立体表示モニタ部)6を備える。
左目用カメラ2aと右目用カメラ2bは、両眼の視差を考慮した間隔で並べて配置されており、記録・撮影装置3の制御によって、撮影対象の風景Aを撮影する。左目用カメラ2aと右目用カメラ2bに撮影された風景Aの左右映像データは、記録・撮影装置3に記録される。画面合成処理部4は、記録・撮影装置3から読み出した左右映像データに対して、本発明に特有な3次元立体映像の合成処理を施して映像再生装置5へ出力する。
映像再生装置5は、画面合成処理部4で処理された左右映像データを再生して立体表示モニタ6へ出力する。立体表示モニタ6は、映像再生装置5に再生された左右映像データを、視聴者から見て立体的に表示する。
画面合成処理部4は、立体映像用コンテンツ受信機7が受信した立体映像用コンテンツの左右映像データに対して、本発明に特有な3次元立体映像の合成処理を施して映像再生装置5へ出力する。図1(a)と同様にして、立体表示モニタ6が、映像再生装置5に再生された左右映像データを、視聴者から見て立体的に表示する。
なお、立体表示用コンテンツとして、いわゆる3次元データ(例えば3次元地図データ等)を格納しておき、画面合成処理部4が、この3次元データが示す画像について左右の視点での見え方を演算して左右映像データを生成してもよい。
このとき、パララックスバリア部6bが、左目用液晶素子群の動作時は右目用液晶表示素子群を通過したバックライトの光を遮断し、右目用液晶素子群の動作時は左目用液晶表示素子群を通過したバックライトの光を遮断する。これにより、立体表示モニタ6の画面には、右目用の映像と右目用の映像とが交互に表示され、図2に示す視聴者の視点で立体映像を視聴することができる。
地図DB13aは、ナビゲーション処理で利用される地図データが登録されたデータベースである。地図データには、地図上のPOI(Point Of Interest)の所在地又はこれに関連する詳細情報が記述されたPOI情報も含まれる。
アイコンデータ13bは、立体表示モニタ6の画面上に表示するアイコンを示すデータである。画面上で各種の操作を行うための操作ボタンのアイコンなどがある。
誘導画面データ13cは、ナビゲーション処理の際に自車両の進むべき経路を記載した誘導画面を示すデータである。
プログラム13dは、メインCPU4aが実行する車載情報処理用のアプリケーションプログラムである。例えば、画面合成処理部4の機能を実現するプログラムモジュールを含む地図表示用のアプリケーションプログラムがある。
DTV受信機15は、デジタルテレビ放送を受信する受信機であり、ラジオ受信機14と同様に、不図示の選局ボタンの操作に応じて選局がなされる。また、DTV受信機15は、受信したデジタルテレビ放送に3次元立体表示映像データが含まれる場合、図1(b)で示した立体映像用コンテンツ受信機7として機能し、車載情報システム1は、図1(b)で示した立体表示システム1Bとして機能する。
実施の形態1では、平面画像を表示するにあたり、平面画像の見かけ上の表示位置を、立体表示モニタ6の画面よりも手前にしたり、奥側にした3次元立体画像を合成して立体表示する。例えば、車載用ナビゲーション装置の地図表示において、平面地図を表示する場合、平面地図の見かけ上の表示位置を立体表示モニタ6の画面よりも奥側(運転者の遠方)にする。この場合、運転者が運転中に前方の風景を見る焦点位置と平面地図の見かけ上の表示位置との焦点距離の差を少なくすることができる。すなわち、車両前方を見ていた運転者が、車両内の立体表示モニタ6に表示した地図画面に視線を移動した際の焦点移動距離が少なく、当該地図を違和感なく見ることができる。このようにすることにより、立体表示された地図が見やすくなり、ひいては地図表示を見る際の安全性を高めることが可能となる。
平面地図データPic_planeが示す平面地図上の点p(x,y)を、見かけ上の地図表示面Pに投影すると、地図表示面P上の点p(x,y,z)となる。
次に、画面合成処理部4は、入力した平面地図データPic_plane及びパラメータZ0,z,dを用いて、見かけ上の地図表示面Pと運転者の左右の目の位置との距離がzとなるように点pr,plを計算して右目用画像データPic_R(x,y)及び左目用画像データPic_L(x,y)を生成する(ステップST3)。
次いで、画面合成処理部4は、生成した右目用画像データPic_R(x,y)及び左目用画像データPic_L(x,y)を映像再生装置5へ出力する(ステップST4)。
なお、点plは、運転者の左目の視線方向が画面Qの法線方向に対してなす角度をθ2とすると、点pl(xl−Z0tanθ2,yl,Z0)となる。
z>Z0の関係で画面合成処理を行うと、立体視により、運転者からは、平面地図が、立体表示モニタ6の画面Qよりも奥側(運転者の遠方)の見かけ上の地図表示面Pに表示されているように見える(図5参照)。
図9(a)において、z>Z0、すなわち、平面地図の見かけ上の地図表示面Pを、立体表示モニタ6の画面Qよりも奥側(運転者の遠方)にした場合に、左目用画像と右目用画像の間隔をA1とする。この場合、右目用画像は、画面の右側に表示される。
また、図9(b)において、z<Z0、すなわち平面地図の見かけ上の地図表示面Pを立体表示モニタ6の画面Qよりも手前(運転者の近く)にした場合に、左目用画像と右目用画像の間隔をA2とする。この場合、右目用画像は、画面の左側に表示される。
図9(a)の場合、運転者からは、立体視によって、平面地図が、立体表示モニタ6の画面Qよりも遠くの位置で焦点が合うように見える。また、図9(b)の場合には、運転者からは、立体視によって、平面地図が、立体表示モニタ6の画面Qよりも近くに浮き出したように見える。
このようにすることで、自車の車速に応じて、運転者が運転中に前方の風景を見る焦点位置と平面地図の見かけ上の表示位置との焦点距離の差を少なくすることができる。これにより、運転者が地図表示を見る際の安全性を高めることが可能となる。
例えば、運転者が、常に運転中に前方の風景を見る焦点位置を考慮してz>Z0となる距離zの値を予め設定する場合が考えられる。
特に、実施の形態1による3次元立体表示装置を車載情報システムの地図表示装置に適用した場合に、自車両が走行中か停車中かあるいは車速に応じて、運転者の目の位置から見かけ上の地図表示面Pまでの距離zを設定することで、運転者が立体表示された地図画面に視線を向けても、当該地図を違和感なく見ることができる。これにより、走行中は、見かけ上遠方に画面が表示され、車両前方の風景との焦点距離移動が少なくなり、安全性と視認性が高められる。また、停車中は、近くで画面を見ることにより停車中の視認性を高めることができる、本実施の形態では、従来の装置では成しえなかった走行中と停車中との双方で視認性を高めることができる。
上記実施の形態1は、平面地図上に表示されるアイコン等の操作入力用のソフトウェアボタンも見かけ上の地図表示面Pに表示する場合を示したが、この実施の形態2では、アイコン等の操作入力用のソフトウェアボタンについて、見かけ上の地図表示面Pと平行な別の見かけ上の表示面に立体表示する場合を述べる。
実施の形態2では、平面画像及び平面画像上に操作入力用のソフトウェアボタンを表示するにあたり、上記実施の形態1と同様に、平面画像の見かけ上の表示位置を、立体表示モニタ6の画面よりも手前にしたり、奥側にするとともに、操作入力用のソフトウェアボタンの見かけ上の表示位置を、平面画像の見かけ上の表示面より手前にしたり、奥側にした3次元立体画像を合成して立体表示する。
実施の形態3では、本実施の形態の3次元立体表示装置を適用した車載情報システムに発生したイベントに応じた表示画像を、平面地図の見かけ上の地図表示面Pと平行な別の見かけ上の表示面に立体表示する場合を述べる。ここでは、イベントに応じた表示画像として、ナビゲーション処理における経路誘導画面を立体表示する場合について述べる。
実施の形態3は、平面画像及びイベントに応じた表示画像を並べて表示するにあたり、上記実施の形態1と同様に、平面画像の見かけ上の表示位置を、立体表示モニタ6の画面よりも手前にしたり、奥側にするとともに、イベントに応じた表示画像の見かけ上の表示位置を、平面画像の見かけ上の表示面よりも手前にしたり、奥側にした3次元立体画像を合成して立体表示する。
上記実施の形態1〜3では、平面地図の見かけ上の地図表示面Pが、立体表示モニタ6の画面Pと平行であったが、この実施の形態4は、見かけ上の地図表示面Pを所定の角度だけ左右に傾ける態様について述べる。このようにすることで、視聴者の方向に応じた立体表示が可能となる。一般的に、ナビゲーション装置の表示モニタはダッシュボードの中央部に備え付けられており、運転者から表示モニタの画面を見ると表示モニタの画面を斜めから見ることになる。そこで、実施の形態4は、見かけ上の地図表示面Pを所定の角度だけ左右に傾けることにより、運転者から見て真っ直ぐに、又はよりよい角度で画面を見ることができる。
図22は、平面地図の見かけ上の地図表示面Pを水平方向に傾けた画面合成処理を説明するための図である。図23は、図22の画面合成処理の詳細を概略的に示す図である。図22に示す例では、図23(a)に示すように、運転者の目の位置からの距離Z0が、平面地図の見かけ上の地図表示面Pと立体表示モニタ6の画面Qで同じ状態(z=Z0)から、図23(b)に示すように、平面地図の見かけ上の地図表示面Pを、立体表示モニタ6の画面Qの右端を基点として右側に角度θで傾けている。
上記実施の形態4は、平面地図の見かけ上の地図表示面Pを所定の角度だけ左右に傾ける態様について示したが、この実施の形態5では、鉛直方向に対して地図表示面Pを所定の角度(仰角)だけ傾ける態様について述べる。
このようにすることで、上記実施の形態4と同様に、視聴者の視線方向に応じた立体表示が可能となる。一般的に、ナビゲーション装置の表示モニタは、運転者の顔より下側に位置するダッシュボードに備え付けられており、運転者から表示モニタの画面を見るには下方に視線を向ける必要がある。そこで、実施の形態5では、見かけ上の地図表示面Pの仰角を所定の角度だけ傾けることにより、運転者の視線方向に応じて立体表示を行う。
図25は、平面地図の見かけ上の地図表示面Pを鉛直方向に傾けた画面合成処理を説明するための図である。図26は、図25の画面合成処理の詳細を概略的に示す図である。図25に示す例では、図26(a)に示すように、運転者の目の位置からの距離Z0が、平面地図の見かけ上の地図表示面Pと立体表示モニタ6の画面Qで同じであり、かつ画面Qを仰角αで傾けた状態(z=Z0)から、図26(b)に示すように、平面地図の見かけ上の地図表示面Pの仰角を、立体表示モニタ6の画面Qの下端を基点として角度αで傾けている。
ここで、点prは、運転者の右目の視線方向が画面Qの法線方向に対してなす角度をθ1とした場合に、点pr(xr−Z0tanθ1,yrcosα,Z0)となる。
上記実施の形態1〜5では、画面合成処理をメインCPU4aによるソフトウェア処理で実現する場合を示したが、この実施の形態6は、画面合成処理をハードウェアロジックで高速に実施する構成について述べる。
立体視画像計算回路41は、平面画像メモリプレーン42から平面地図データ、3次元立体画像データプレーン43から立体画像データ、内部メモリ11等からパラメータZ0,d,z,θ,α,dzを入力し、これらを用いて、上記実施の形態1〜5と同様な画面合成処理を実行する回路である。
また、車両、鉄道、船舶又は航空機等の移動体内に、人が携帯して持ち込んで使用するPND(Portable Navigation Device)等の表示装置に適用してもかまわない。
図30は、平面地図の見かけ上の地図表示面Pを曲面表示する画面合成処理を説明するための図である。図31は、図30の画面合成処理の詳細を概略的に示す図である。図30に示す例では、図31(a)に示すように、運転者の目の位置からの距離Z0が、平面地図の見かけ上の地図表示面Pと立体表示モニタ6の画面Qとで同じ状態(z=Z0)から、図31(b)に示すように曲面表示としている。つまり、平面地図の見かけ上の地図表示面Pを、立体表示モニタ6の画面Qから弧を描く曲面で表示している。この場合、視認性やデザイン性を向上させることができる。
Claims (6)
- 車載用の3次元立体表示装置において、
入力した表示対象の画像又は映像の3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを再生する再生処理部と、
前記再生処理部により再生された前記表示対象の画像又は映像の3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像又は映像をダッシュボードの中央部で3次元立体表示する立体表示モニタ部と、
前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、前記立体表示モニタ部の画面とは異なる面とした3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを生成して前記再生処理部に出力する画面合成処理部とを備え、
前記画面合成処理部は、
前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、所定の方向に所定の角度で傾斜させて前記立体表示モニタ部の画面とは異なる面とした3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを生成する機能と、
前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、所定の曲面形状に変形させて前記立体表示モニタ部の画面とは異なる面とした3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又映像データを生成する機能との少なくとも1つを備え、
前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面が運転者側に向くよう、前記所定の角度で傾斜させる若しくは前記所定の曲面形状に変形させ、前記立体表示モニタ部の画面とは異なる面とした3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを生成する処理を行う機能を有する3次元立体表示装置。 - 前記画面合成処理部は、前記3次元立体表示する見かけ上の表示面を、前記立体表示モニタ部の画面に対して前後に移動させることを組み合わせて前記立体表示モニタ部の画面とは異なる面とした3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを生成する処理を行う機能を有する請求項1記載の3次元立体表示装置。
- 前記画面合成処理部は、ユーザの設定に応じて、前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、所定の方向の傾きを調整した、あるいは、前記立体表示モニタ部の画面に対して前後に位置を調整した3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを生成することを特徴とする請求項1記載の3次元立体表示装置。
- 入力した表示対象の画像又は映像の3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを再生する再生処理部と、
前記再生処理部により再生された前記表示対象の画像又は映像の3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像又は映像を、ダッシュボードの中央部で3次元立体表示を行う車載用の立体表示モニタ装置に出力する3次元立体表示信号出力部と、
前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、前記立体表示モニタ装置の画面とは異なる面とした3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを生成して前記再生処理部に出力する画面合成処理部とを備え、
前記画面合成処理部は、
前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、所定の方向に所定の角度で傾斜させて前記立体表示モニタ装置の画面とは異なる面とした3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを生成する機能と、
前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、所定の曲面形状に変形させて前記立体表示モニタ装置の画面とは異なる面とした3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又映像データを生成する機能との少なくとも1つを備え、
前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面が運転者側に向くよう、前記所定の角度で傾斜させる若しくは前記所定の曲面形状に変形させ、前記立体表示モニタ装置の画面とは異なる面とした3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを生成する処理を行う機能を有する3次元立体表示信号生成装置。 - 入力した表示対象の画像又は映像の3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを再生する再生処理部と、
前記再生処理部により再生された前記表示対象の画像又は映像の3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像又は映像を3次元立体表示する立体表示モニタ部と、
前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、前記立体表示モニタ部の画面とは異なる面とした3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを生成して前記再生処理部に出力する画面合成処理部と、
3次元立体表示装置の操作者が当該3次元立体表示装置を保持する移動体の運転者であるかを検知する検知手段とを備え、
前記画面合成処理部は、
前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、所定の方向に所定の角度で傾斜させて前記立体表示モニタ部の画面とは異なる面とした3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを生成する機能を有し、
前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、所定の方向に所定の角度で傾斜させる場合、前記検知手段が操作者が運転者であることを検知した場合に、前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、前記運転者側に向くように傾けた3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを生成する
3次元立体表示装置。 - 入力した表示対象の画像又は映像の3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを再生する再生処理部と、
前記再生処理部により再生された前記表示対象の画像又は映像の3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像又は映像を立体表示モニタ装置に出力する3次元立体表示信号出力部と、
前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、前記立体表示モニタ装置の画面とは異なる面とした3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを生成して前記再生処理部に出力する画面合成処理部と、
3次元立体表示信号生成装置の操作者が前記立体表示モニタ装置を保持する移動体の運転者であるかを検知する検知手段とを備え、
前記画面合成処理部は、
前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、所定の方向に所定の角度で傾斜させて前記立体表示モニタ装置の画面とは異なる面とした3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを生成する機能を有し、
前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、所定の方向に所定の角度で傾斜させる場合、前記検知手段が操作者が運転者であることを検知した場合に、前記表示対象の画像又は映像を3次元立体表示する見かけ上の表示面を、前記運転者側に向くように傾けた3次元立体表示用の右目用及び左目用の画像データ又は映像データを生成する
3次元立体表示信号生成装置。
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