JP7281132B2 - 表示装置、視認性評価方法、及び視対象の大きさ決定方法 - Google Patents

表示装置、視認性評価方法、及び視対象の大きさ決定方法 Download PDF

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Description

本開示は、表示装置、視認性評価方法、及び視対象の大きさ決定方法に関する。
従来、ヘッドアップディスプレイ(以下、HUDとする)が知られている。HUDは特許文献1に開示されている。HUDは、文字等の視対象を表示することができる。HUDが表示する視対象の背景は車両の周囲の風景である。
特開2017-97759号公報
視対象の視認性は、視対象及び背景の輝度や色度等に応じて変化する。視対象の視認性を確保するために、視対象及び背景の輝度や色度等に応じて、視対象の表示の態様を設定することが考えられる。
視対象の表示の態様を適切に設定するためには、視対象の視認性を表す視標を算出する必要がある。本開示の1つの局面は、視対象の視認性を表す視標を算出することができる表示装置、視認性評価方法、及び視対象の大きさ決定方法を提供することにある。
本開示の1つの局面は、視対象(2)を表示する表示装置(1)であって、前記視対象の輝度及び色度、並びに前記視対象の背景の輝度及び色度を取得するように構成された情報取得ユニット(15)と、輝度及び色度を有する標準化データを記憶した第1記憶ユニット(5)と、前記視対象の輝度及び色度、前記背景の輝度及び色度、並びに、前記標準化データを用いて、前記視対象の輝度及び色度、並びに、及び前記背景の輝度及び色度を標準化するように構成された標準化ユニット(17)と、前記視対象の標準化された輝度及び色度、並びに、前記背景の標準化された輝度及び色度に基づき、前記視対象と前記背景との色空間における距離である視標コントラストを算出するように構成された視標算出ユニット(19)と、前記視標コントラストと、前記視対象の大きさとの関係を規定する数式を記憶した第2記憶ユニット(5)と、前記数式に、前記視標算出ユニットが算出した前記視標コントラストを当てはめることで、前記視対象の大きさを決定するように構成された大きさ決定ユニット(21)と、を備える表示装置である。
本開示の1つの局面である表示装置は、視対象の視認性を表す視標コントラストを算出することができる。本開示の1つの局面である表示装置は、視標コントラストに応じて視対象の大きさを設定することができる。そのため、視対象の輝度又は色度が変化した場合でも、本開示の1つの局面である表示装置は、視対象の視認性を確保することができる。
本開示の別の局面は、視認性の評価対象の輝度及び色度、並びに、前記評価対象の背景の輝度及び色度を取得し(S1、S2)、前記評価対象の輝度及び色度、前記背景の輝度及び色度、並びに、輝度及び色度を有する標準化データを用いて、前記評価対象の輝度及び色度、並びに、前記背景の輝度及び色度を標準化し(S3)、前記評価対象の標準化された輝度及び色度、並びに、前記背景の標準化された輝度及び色度に基づき、前記評価対象と前記背景との色空間における距離を算出する(S4)視認性評価方法である。
本開示の別の局面である視認性評価方法は、視対象の視認性を表す視標コントラストを算出することができる。
本開示の別の局面は、表示装置において表示する視対象の大きさを決定する大きさ決定方法であって、前記視対象の輝度及び色度、並びに、前記視対象の背景の輝度及び色度を取得し(S1、S2)、前記視対象の輝度及び色度、前記背景の輝度及び色度、並びに、輝度及び色度を有する標準化データを用いて、前記視対象の輝度及び色度、並びに、前記背景の輝度及び色度を標準化し(S3)、前記視対象の標準化された輝度及び色度、並びに、前記背景の標準化された輝度及び色度に基づき、前記視対象と前記背景との色空間における距離である視標コントラストを算出し(S4)、前記視標コントラストと、前記視対象の大きさとの関係を規定する数式に、算出した前記視標コントラストを当てはめることで、前記視対象の大きさを決定する(S9)大きさ決定方法である。
本開示の別の局面である大きさ決定方法は、視対象の視認性を表す視標コントラストを算出することができる。本開示の別の局面である大きさ決定方法は、視標コントラストに応じて視対象の大きさを決定することができる。そのため、視対象の輝度又は色度が変化した場合でも、本開示の別の局面である大きさ決定方法によれば、視対象の視認性を確保することができる。
本開示の別の局面は、視対象(2)を表示する表示装置(1)であって、前記視対象の背景の輝度又は色度の少なくとも一つに関する背景情報を取得するように構成された情報取得ユニット(15)と、前記視対象の標準表示態様と前記背景情報とに基づいて前記視対象の前記背景に対する視認性を評価し、最終的な前記視対象の表示態様を決定するように構成された決定ユニット(21)と、を備える表示装置である。
本開示の別の局面である表示装置は、視対象の標準表示態様と背景情報とに基づいて、最終的な視対象の表示態様を決定することができる。そのため、背景情報が変化した場合でも、本開示の別の局面である表示装置は、視対象の視認性を確保することができる。
HUDの構成を表すブロック図である。 制御部の機能的構成を表すブロック図である。 記憶部に記憶されたデータの内容を表す説明図である。 記憶部に記憶されたデータの内容を表す説明図である。 車室内の視点から見た視対象及び背景を表す説明図である。 HUDが実行する処理を表すフローチャートである。 視標コントラストと、主観最適サイズ及び最小可読サイズとの夜条件における関係を表すグラフである。 視標コントラストと、主観最適サイズ及び最小可読サイズとの昼条件における関係を表すグラフである。
本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
<第1実施形態>
1.HUD1の構成
HUD1の構成を図1~図5に基づき説明する。HUD1は表示装置に対応する。HUD1は、例えば、車両に搭載される。HUD1は、公知のHUDと同様に、図5に示すように、視対象2を表示することができる。視対象2とは、HUD1が表示する表示物である。車両のドライバは視対象2を視認することができる。
視対象2の周囲には背景4が存在する。背景4は、例えば、車両のドライバの視点からウインドシールド6を通して見える前方の風景のうち、視対象2の周囲にある部分である。視対象2は、例えば、文字、図形等を含む。文字には、矢印、丸印、×印等の記号も含まれる。
図1に示すように、HUD1は、制御部3と、記憶部5と、複数の光源7と、光学系9と、を備える。制御部3は、CPU11と、例えば、RAM又はROM等の半導体メモリ(以下、メモリ13とする)と、を有するマイクロコンピュータを備える。
制御部3の各機能は、CPU11が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ13が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、制御部3は、1つのマイクロコンピュータを備えてもよいし、複数のマイクロコンピュータを備えてもよい。
制御部3は、図2に示すように、情報取得ユニット15と、標準化ユニット17と、視標算出ユニット19と、大きさ決定ユニット21と、近似式算出ユニット23と、近似式選択ユニット25と、表示ユニット27と、を備える。大きさ決定ユニット21は決定ユニットに対応する。
記憶部5には、図3に示す標準化データD1~D10が記憶されている。標準化データDiは、それぞれ、輝度Liと色度Ciとを有するデータである。iは1~10の自然数である。色度Ciは、CIE1976UCS色度図の色度である。記憶部5は第1記憶ユニット及び第2記憶ユニットに対応する。
標準化データD1は、背景4に対応する輝度L1及び色度C1を有するデータである。標準化データD2~D10は、それぞれ、視対象2に対応する輝度L2~L10及び色度C2~C10を有するデータである。
色度C2~C10は、例えば、それぞれ異なる。色度C2~C10として、例えば、白、赤、橙、黄、黄緑、緑、青緑、青等が挙げられる。
また、記憶部5には、図4に示す組み合わせのデータが記憶されている。組み合わせのデータは、2つの標準化データから構成される。組み合わせのデータとして、D1とDjとから構成されるものがある。jは2~10の自然数である。以下では、D1とDjとから構成される組み合わせのデータを(D1、Dj)と表記する。
また、記憶部5には、図4に示すように、(D1、Dj)と関連付けて、視対象2の大きさX1jが記憶されている。視対象2の大きさとは、HUD1により表示された視対象2の大きさである。X1jは、例えば、後述する視認性試験により、後述する視標コントラストI1jに応じて決定された大きさである。X1jは、視対象の標準表示態様に対応する。
例えば、I1jを固定した状態で、視対象2に含まれる文字の大きさを様々に変化させて、主観最適サイズ又は最小可読サイズを決定する。主観最適サイズとは、被験者にとって最も見易い文字の大きさである。最小可読サイズとは、被験者が文字を読み取れる範囲内で最小の文字の大きさである。例えば、主観最適サイズ又は最小可読サイズを、X1jとする。X1jは、例えば、I1jが小さいほど、大きい。
また、記憶部5には、図4に示すように、(D1、Dj)と関連付けて、視標コントラストI1jが記憶されている。
I1jは、以下のようにして算出された値である。まず、L1~L10を標準化する。標準化されたDiの輝度をLSiとする。LSiは以下の式(1)により算出される。
Figure 0007281132000001
式(1)において、Lρは、L1~L10の標準偏差である。式(1)において、Lmは、L1~L10の平均値である。
次に、C1~C10を標準化する。標準化されたDiの色度をCSiとする。CSiは以下の式(2)により算出される。
Figure 0007281132000002
式(2)において、Cρは、C1~C10の標準偏差である。式(2)において、Cmは、C1~C10の平均値である。
式(1)により標準化されたD1の輝度はLS1である。式(2)により標準化されたD1の色度はCS1である。式(1)により標準化されたDjの輝度はLSjである。式(2)により標準化されたDjの色度はCSjである。
標準化されたD1は、LS1とCS1とを有する色空間上の点である。標準化されたDjは、LSjとCSjとを有する色空間上の点である。標準化されたD1と標準化されたDjとの色空間における距離をI1jとする。
また、記憶部5には、以下の式(3)が記憶されている。
式(3) X=F(I)
式(3)は、IとしてI1jを代入したときに、Xの値がX1jに近づくように算出された近似式である。式(3)は、記憶部5に記憶されているX1jとI1jとを用いて、回帰分析により算出された近似式である。式(3)は、後述する視標コントラストIαと、視対象2の大きさとの関係を規定する数式に対応する。
また、記憶部5には、式(3)と、X1j及びI1jとがどのくらい一致しているかを表すR2が記憶されている。R2は決定係数である。
複数の光源7、及び光学系9は、視対象2を表示するために使用される。複数の光源7を構成する各光源は、互いに色が異なる。視対象2は、複数の光源7の色を混色して表示されるものである。
2.HUD1が実行する処理
HUD1が所定時間ごとに繰り返し実行する処理を、図6に基づき説明する。図6のステップ1では、情報取得ユニット15が、視対象2の輝度及び色度を取得する。なお、HUD1は所定のアルゴリズムによって視対象2の輝度及び色度を決定する。情報取得ユニット15は、決定された輝度及び色度を取得する。以下では、取得した視対象2の輝度をL11とする。また、取得した視対象2の色度をC11とする。
ステップ2では、情報取得ユニット15が、L1及びC1を記憶部5から読み出し、取得する。L1は、視対象2の背景4の輝度に対応する。C1は、視対象2の背景4の色度に対応する。L1及びC1は背景情報に対応する。
ステップ3では、標準化ユニット17が、式(4)を用いて、L1~L11をそれぞれ標準化する。式(4)において、kは1~11の自然数である。Lρは、L1~L11の標準偏差である。Lmは、L1~L11の平均値である。L1~L10は記憶部5に記憶されている輝度である。L11は前記ステップ1で取得した輝度である。
Figure 0007281132000003
また、標準化ユニット17は、式(5)を用いて、C1~C11をそれぞれ標準化する。式(5)において、kは1~11の自然数である。Cρは、C1~C11の標準偏差である。Cmは、C1~C11の平均値である。C1~C10は記憶部5に記憶されている色度である。C11は前記ステップ1で取得した色度である。
Figure 0007281132000004
ステップ4では、視標算出ユニット19が、以下の方法で、視対象2と背景4との視標コントラストIαを算出する。
前記ステップ3において、LS’11と、CS’11と、LS’1と、CS’1とが算出されている。LS’11は、視対象2の標準化された輝度である。CS’11は、視対象2の標準化された色度である。LS’1は、D1の標準化された輝度である。CS’1は、D1の標準化された色度である。
標準化された視対象2は、LS’11と、CS’11とを有する色空間上の点である。標準化されたD1は、LS’1と、CS’1とを有する色空間上の点である。標準化された視対象2と、標準化されたD1との色空間における距離を、視対象2と背景4との視標コントラストIαとする。視標コントラストIαを算出することは、視対象2の背景4に対する視認性を評価することに対応する。
ステップ5では、近似式算出ユニット23が、以下の方法で、新たな近似式を算出する。前記ステップ3において、D1~D10の輝度及び色度が標準化されている。近似式算出ユニット23は、前記ステップ3において標準化されたD1~D10の輝度及び色度を用いて、I1jを再度算出する。
再度算出されたI1j(以下では再算出のI1jとする)は、前記ステップ3において標準化されたD1と、前記ステップ3において標準化されたDjとの色空間における距離である。
次に、近似式算出ユニット23は、以下の式(6)で表される新たな近似式を算出する。
式(6) X=G(I)
式(6)は、Iとして、再算出のI1jを代入したときに、Xの値がX1jに近づくように算出された近似式である。式(6)は、再算出のI1jと、記憶部5に記憶されているX1jとを用いて、回帰分析により算出された近似式である。式(6)は、視標コントラストIαと、視対象2の大きさとの関係を規定する数式に対応する。
また、近似式算出ユニット23は、式(6)と、再算出のI1j及びX1jとがどのくらい一致しているかを表すR2を算出する。
ステップ6では、式(6)のR2が、式(3)のR2より大きいか否かを近似式選択ユニット25が判断する。式(6)のR2が、式(3)のR2より大きい場合、本処理はステップ7に進む。式(6)のR2が、式(3)のR2以下である場合、本処理はステップ8に進む。
ステップ7では、近似式選択ユニット25が、後述するステップ9で使用する近似式として、式(6)を選択する。
ステップ8では、近似式選択ユニット25が、後述するステップ9で使用する近似式として、式(3)を選択する。
ステップ9では、大きさ決定ユニット21が、前記ステップ7又は前記ステップ8で選択した近似式に、前記ステップ4で算出した視標コントラストIαを当てはめることで、視対象2の大きさを決定する。決定された視対象2の大きさは、最終的な視対象2の表示態様に対応する。
ステップ10では、表示ユニット27が、視対象2を、前記ステップ9で決定した大きさで表示する。
3.HUD1が奏する効果
(1A)HUD1は視対象2の視認性を表す視標コントラストIαを算出することができる。視標コントラストIαが視対象2の視認性を表すことを、以下の視認性試験により確認した。L1及びC1は、夜間の背景に対応する一定の値とした。図7の横軸は視標コントラストIαである。図7に示すように、複数の視標コントラストIαを設定した。
設定した視標コントラストIαのそれぞれにおいて、視対象2に含まれる文字の大きさを様々に変化させた。そして、それぞれの視標コントラストIαにおいて、主観最適サイズと、最小可読サイズとを決定した。主観最適サイズ及び最小可読サイズは、それぞれ、19人の被験者における測定値の平均値とした。
次に、決定した主観最適サイズに基づき、視標コントラストIαと主観最適サイズとの関係を規定する近似式を算出した。その近似式におけるR2は0.8154であり、非常に大きかった。また、決定した最小可読サイズに基づき、視標コントラストIαと最小可読サイズとの関係を規定する近似式を算出した。その近似式におけるR2は0.8028であり、非常に大きかった。この試験結果から、視標コントラストIαが視対象2の視認性を表すことが確認できた。
L1及びC1が、昼間の背景に対応する一定の値である点を除き、上と同様の試験を行った。試験結果を図8に示す。視標コントラストIαと主観最適サイズとの関係を規定する近似式を算出した。その近似式におけるR2は0.7244であり、非常に大きかった。また、視標コントラストIαと最小可読サイズとの関係を規定する近似式を算出した。その近似式におけるR2は0.7426であり、非常に大きかった。この試験結果から、視標コントラストIαが視対象2の視認性を表すことが確認できた。
(1B)HUD1は、視標コントラストIαに応じて視対象2の大きさを設定することができる。例えば、視標コントラストIαの絶対値が小さいほど、視対象2を大きくすることができる。そのため、視対象2の輝度又は色度が変化した場合でも、HUD1は、視対象2の視認性を確保することができる。
(1C)HUD1は、組み合わせのデータ(D1、Dj)を構成する標準化データD1、Djの標準化された輝度LS’1、LS’j及び色度CS’1、CS’jと、組み合わせのデータ(D1、Dj)に関連付けられた視対象2の大きさX1jとに基づき、式(6)で表される近似式を新たに算出する。
HUD1は、式(6)で表される近似式と、式(3)で表される既存の近似式とのうち、R2が大きい近似式を選択する。HUD1は、選択された近似式を使用して視対象2の大きさを決定する。そのため、HUD1は、視対象2の視認性に応じて、視対象2の大きさを一層適切に決定することができる。
<他の実施形態>
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(1)HUD1は、背景4の輝度及び色度を測定することができる。HUD1は、測定した背景4の輝度及び色度により、L1及びC1を更新してもよい。HUD1は、記憶部5に記憶されているX1jを、更新後のL1及びC1に応じて更新することができる。測定した輝度及色度は背景情報に対応する。背景情報は、輝度及び色度の一方に関するものであってもよい。
(2)HUD1は、前記ステップ5、6の処理を行わなくてもよい。この場合、HUD1は、前記ステップ9において常に式(3)の近似式を使用することができる。
(3)HUD1の代わりに他の表示装置としてもよい。他の表示装置として、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プロジェクター等が挙げられる。例えば、視対象2及び背景4は、それぞれ、同一の表示装置に表示される表示物であってもよい。
(4)本開示に記載の制御部3及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部3及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部3及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されてもよい。制御部3に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。
(5)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。
(6)上述した表示装置の他、当該表示装置を構成要素とするシステム、当該表示装置の制御部としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、表示方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。
1…HUD、2…視対象、3…制御部、4…背景、5…記憶部、15…情報取得ユニット、17…標準化ユニット、19…視標算出ユニット、21…大きさ決定ユニット、23…近似式算出ユニット、25…近似式選択ユニット、27…表示ユニット

Claims (5)

  1. 視対象(2)を表示する表示装置(1)であって、
    前記視対象の輝度及び色度、並びに前記視対象の背景の輝度及び色度を取得するように構成された情報取得ユニット(15)と、
    背景又は視対象の輝度及び色度を有する標準化データを記憶した第1記憶ユニット(5)と、
    前記情報取得ユニットが取得した前記視対象の輝度及び色度、前記情報取得ユニットが取得した前記背景の輝度及び色度、並びに、前記第1記憶ユニットに記憶された前記標準化データを用いて、前記情報取得ユニットが取得した前記視対象の輝度及び色度、並びに、前記情報取得ユニットが取得した前記背景の輝度及び色度を標準化するように構成された標準化ユニット(17)と、
    前記視対象の標準化された輝度及び色度、並びに、前記背景の標準化された輝度及び色度に基づき、前記視対象と前記背景との色空間における距離である視標コントラストを算出するように構成された視標算出ユニット(19)と、
    前記視標コントラストと、前記視対象の大きさとの関係を規定する近似式を記憶した第2記憶ユニット(5)と、
    前記近似式に、前記視標算出ユニットが算出した前記視標コントラストを当てはめることで、前記視対象の大きさを決定するように構成された大きさ決定ユニット(21)と、
    を備える表示装置。
  2. 請求項1に記載の表示装置であって、
    前記標準化ユニットは、さらに、前記標準化データの輝度及び色度を標準化するように構成され、
    前記第1記憶ユニットは、2つの前記標準化データから成る組み合わせのデータと、前記視対象の大きさとを関連付けて記憶するように構成され、
    記組み合わせのデータを構成する前記標準化データの標準化された輝度及び色度と、前記組み合わせのデータに関連付けられた前記視対象の大きさとに基づき、前記近似式を新たに算出するように構成された近似式算出ユニット(23)と、
    前記近似式算出ユニットが算出した前記近似式と、既存の前記近似式とのうち、前記近似式の決定係数であるR2が大きい近似式を選択するように構成された近似式選択ユニット(25)と、
    を備え、
    前記大きさ決定ユニットは、前記近似式選択ユニットより選択された前記近似式を使用するように構成された表示装置。
  3. 請求項1又は2に記載の表示装置であって、
    ヘッドアップディスプレイ(1)である表示装置。
  4. (a)視認性の評価対象の輝度及び色度、並びに、(b)前記評価対象の背景の輝度及び色度を取得し(S1、S2)、
    前記(a)、前記(b)、並びに、(c)背景又は視対象の輝度及び色度を有する標準化データを用いて、前記(a)、並びに、前記(b)を標準化し(S3)、
    準化された前記(a)、並びに、準化された前記(b)に基づき、前記評価対象と前記背景との色空間における距離を算出する(S4)視認性評価方法。
  5. 表示装置において表示する視対象の大きさを決定する大きさ決定方法であって、
    (a)前記視対象の輝度及び色度、並びに、(b)前記視対象の背景の輝度及び色度を取得し(S1、S2)、
    前記(a)、前記(b)、並びに、(c)背景又は視対象の輝度及び色度を有する標準化データを用いて、前記(a)、並びに、前記(b)を標準化し(S3)、
    準化された前記(a)、並びに、準化された前記(b)に基づき、前記視対象と前記背景との色空間における距離である視標コントラストを算出し(S4)、
    前記視標コントラストと、前記視対象の大きさとの関係を規定する近似式に、算出した前記視標コントラストを当てはめることで、前記視対象の大きさを決定する(S9)大きさ決定方法。
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