JPH0566708A - ドライビングシミユレータ - Google Patents
ドライビングシミユレータInfo
- Publication number
- JPH0566708A JPH0566708A JP25462191A JP25462191A JPH0566708A JP H0566708 A JPH0566708 A JP H0566708A JP 25462191 A JP25462191 A JP 25462191A JP 25462191 A JP25462191 A JP 25462191A JP H0566708 A JPH0566708 A JP H0566708A
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- Japan
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- concave mirror
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- radius
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 実世界に近い奥行き感を得ることのできるド
ライビングシミュレータを提供する。 【構成】 プロジェクタ５によってリアスクリーン４上
に、自動車走行時の車外風景を示す二次元画像が投影さ
れる。この投影像は、凹面鏡３によって反射され、キャ
ビン１内の運転者２に呈示される。凹面鏡３の上半分の
曲率半径は一定であり、その焦点距離位置にリアスクリ
ーン４が設置されている。一方、凹面鏡３の下半分の曲
率半径は、下へゆく程大きくなる。その結果、凹面鏡３
の上半分で反射される空や水平線の風景画像は、無限遠
位置の虚像として呈示されるが、下半分で反射される路
面の風景画像は、無限遠から近接位置までの虚像として
呈示され、実世界に近い奥行き感が得られる。
ライビングシミュレータを提供する。 【構成】 プロジェクタ５によってリアスクリーン４上
に、自動車走行時の車外風景を示す二次元画像が投影さ
れる。この投影像は、凹面鏡３によって反射され、キャ
ビン１内の運転者２に呈示される。凹面鏡３の上半分の
曲率半径は一定であり、その焦点距離位置にリアスクリ
ーン４が設置されている。一方、凹面鏡３の下半分の曲
率半径は、下へゆく程大きくなる。その結果、凹面鏡３
の上半分で反射される空や水平線の風景画像は、無限遠
位置の虚像として呈示されるが、下半分で反射される路
面の風景画像は、無限遠から近接位置までの虚像として
呈示され、実世界に近い奥行き感が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はドライビングシミュレー
タ、特に、自動車走行時の車外風景を表示する機能をも
ったドライビングシミュレータに関する。
タ、特に、自動車走行時の車外風景を表示する機能をも
ったドライビングシミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機や船舶などの操縦訓練を行う装置
として、従来から訓練シミュレータが用いられており、
近年では、自動車用のドライビングシミュレータも実用
化されてきている。このようなシミュレータでは、通
常、外部の風景画像をビデオやコンピュータグラフィッ
クスの手法により生成し、これを訓練者に呈示すること
になる。たとえば、特開平１−２５３７８７号公報に
は、コンピュータグラフィックスで作成した動画像と、
ビデオにより作成した静止画像とを合成して模擬視界を
得る航空機用シミュレータが開示されている。
として、従来から訓練シミュレータが用いられており、
近年では、自動車用のドライビングシミュレータも実用
化されてきている。このようなシミュレータでは、通
常、外部の風景画像をビデオやコンピュータグラフィッ
クスの手法により生成し、これを訓練者に呈示すること
になる。たとえば、特開平１−２５３７８７号公報に
は、コンピュータグラフィックスで作成した動画像と、
ビデオにより作成した静止画像とを合成して模擬視界を
得る航空機用シミュレータが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
訓練シミュレータには、呈示された模擬視界画像に奥行
き感がないという問題がある。すなわち、外部の風景を
示す模擬視界は、ＣＲＴやスクリーン上に二次元画像と
して再現されるため、訓練者の目の焦点調節位置は、近
距離に設置されたＣＲＴの表示面やスクリーン面に固定
されてしまう。このため、実世界での視界と奥行き感に
違いが生じてしまう。
訓練シミュレータには、呈示された模擬視界画像に奥行
き感がないという問題がある。すなわち、外部の風景を
示す模擬視界は、ＣＲＴやスクリーン上に二次元画像と
して再現されるため、訓練者の目の焦点調節位置は、近
距離に設置されたＣＲＴの表示面やスクリーン面に固定
されてしまう。このため、実世界での視界と奥行き感に
違いが生じてしまう。
【０００４】このような問題を解決するために、航空機
や船舶用のシミュレータでは、一般に、ＣＲＴ上に表示
した模擬視界画像を、凹面鏡を利用した虚像として訓練
者に呈示する方法を採っている。このとき、凹面鏡の焦
点位置にＣＲＴを配置するようにすれば、虚像は無限遠
に生成されることになり、航空機や船舶を操縦する上で
の奥行き感は得ることができる。すなわち、航空機や船
舶では、視界に入る物体はたいてい遠方に存在するた
め、無限遠に生成された虚像によって実世界と同等の奥
行き感を得ることができる。
や船舶用のシミュレータでは、一般に、ＣＲＴ上に表示
した模擬視界画像を、凹面鏡を利用した虚像として訓練
者に呈示する方法を採っている。このとき、凹面鏡の焦
点位置にＣＲＴを配置するようにすれば、虚像は無限遠
に生成されることになり、航空機や船舶を操縦する上で
の奥行き感は得ることができる。すなわち、航空機や船
舶では、視界に入る物体はたいてい遠方に存在するた
め、無限遠に生成された虚像によって実世界と同等の奥
行き感を得ることができる。
【０００５】ところが、自動車用のシミュレータでは、
航空機や船舶用のシミュレータと同一の方法を採ること
はできない。なぜなら、自動車運転中の視界は、数ｍ先
の路面から数ｋｍ先の風景までが対象となるため、虚像
の生成位置を一様に無限遠方に固定してしまっては、実
世界に近い奥行き感を再現することができないのであ
る。
航空機や船舶用のシミュレータと同一の方法を採ること
はできない。なぜなら、自動車運転中の視界は、数ｍ先
の路面から数ｋｍ先の風景までが対象となるため、虚像
の生成位置を一様に無限遠方に固定してしまっては、実
世界に近い奥行き感を再現することができないのであ
る。
【０００６】そこで本発明は、実世界に近い奥行き感を
得ることのできるドライビングシミュレータを提供する
ことを目的とする。
得ることのできるドライビングシミュレータを提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、自動車走行時
の車外風景を示す二次元画像を作成する画像作成手段
と、作成された二次元画像についての虚像を運転者に呈
示する凹面鏡と、を備えるドライビングシミュレータに
おいて、運転者の視点を含む所定の基準面を定義し、凹
面鏡の曲率半径が、この基準面位置から下方に向かうほ
ど大きくなるようにしたものである。
の車外風景を示す二次元画像を作成する画像作成手段
と、作成された二次元画像についての虚像を運転者に呈
示する凹面鏡と、を備えるドライビングシミュレータに
おいて、運転者の視点を含む所定の基準面を定義し、凹
面鏡の曲率半径が、この基準面位置から下方に向かうほ
ど大きくなるようにしたものである。
【０００８】
【作 用】一般に、ドライビングシミュレータに表示さ
れる風景画像は、画像ほぼ中央位置に水平線が位置し、
この水平線より下に道路が位置する。別言すれば、画像
ほぼ中央位置に表示される対象物（水平線）は無限遠方
に存在し、そこから下に向かうほど近くに存在する対象
物となる。そこで、風景画像の水平線が表示される位置
に所定の基準面を定義し、この基準面位置から下方に向
かうほど凹面鏡の曲率半径を大きくすれば、画像の下の
部分ほど虚像の位置が近くなり、実世界に近い奥行き感
が得られるようになる。
れる風景画像は、画像ほぼ中央位置に水平線が位置し、
この水平線より下に道路が位置する。別言すれば、画像
ほぼ中央位置に表示される対象物（水平線）は無限遠方
に存在し、そこから下に向かうほど近くに存在する対象
物となる。そこで、風景画像の水平線が表示される位置
に所定の基準面を定義し、この基準面位置から下方に向
かうほど凹面鏡の曲率半径を大きくすれば、画像の下の
部分ほど虚像の位置が近くなり、実世界に近い奥行き感
が得られるようになる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて説
明する。図１は本発明の一実施例に係るドライビングシ
ミュレータの基本構成図である。キャビン１内に着席し
た運転者２は、前方の凹面鏡３を注視する。凹面鏡３
は、リアスクリーン４に投影された二次元画像を反射さ
せて運転者２に呈示する機能を有する。リアスクリーン
４への画像投影は、プロジェクタ５によって行われる。
結局、プロジェクタ５から照射された光は、リアスクリ
ーン４上に投影され、凹面鏡３によって反射されて運転
者２に呈示されることになる。
明する。図１は本発明の一実施例に係るドライビングシ
ミュレータの基本構成図である。キャビン１内に着席し
た運転者２は、前方の凹面鏡３を注視する。凹面鏡３
は、リアスクリーン４に投影された二次元画像を反射さ
せて運転者２に呈示する機能を有する。リアスクリーン
４への画像投影は、プロジェクタ５によって行われる。
結局、プロジェクタ５から照射された光は、リアスクリ
ーン４上に投影され、凹面鏡３によって反射されて運転
者２に呈示されることになる。
【００１０】以上の各構成要素の光学的な関係を図２に
示す。ここでは、運転者２の視覚機能を、水晶体６と網
膜７とに置き換えて示してある。いま、リアスクリーン
４上にプロジェクタ５からの投影像Ｐが存在すると仮定
する。この投影像Ｐに基づいて、凹面鏡３は虚像Ｑを生
成する。したがって、運転者２が目にするのは、この虚
像Ｑである。いま、水晶体６に関してレンズの式を立て
ると、水晶体６の前方端と虚像Ｑとの距離をａ、水晶体
６の前方端と網膜７との距離をｂ、水晶体６の焦点距離
をｆとして、 １／ｆ ＝ （１／ａ）＋（１／ｂ） (1) なる式(1) が得られる。また、凹面鏡３に関してレンズ
の式を立てると、凹面鏡３と投影像Ｐとの距離をａ´、
凹面鏡３と虚像Ｑとの距離をｂ´、凹面鏡３の焦点距離
をｆ´として、 １／ｆ´ ＝ （１／ａ´）−（１／ｂ´） (2) なる式(2) が得られる。式(2) を変形すると、 ｆ´ ＝ （ａ´・ｂ´）／（ｂ´−ａ´） (3) なる式(3) が得られる。ここで、水晶体６の前方端と凹
面鏡３との距離（すなわち、運転者２と凹面鏡３との距
離）をＬとし、凹面鏡３とリアスクリーン４との距離を
Ｄとすれば、ａ´＝Ｄであり、ｂ´＝ａ−Ｌであるか
ら、式(3) から、 ｆ´ ＝ Ｄ・（ａ−Ｌ）／（ａ−Ｌ−Ｄ） (4) なる式(4) が導かれる。したがって、凹面鏡３の曲率半
径ｒは、 ｒ＝２ｆ´＝２Ｄ・（ａ−Ｌ）／（ａ−Ｌ−Ｄ） (5) なる式(5) で表される。したがって、距離ＤおよびＬを
一定としたとき、凹面鏡３の曲率半径ｒと虚像Ｑの生成
距離ａとの関係は、曲率半径ｒを大きくすると、距離ａ
が小さくなる関係にある。別言すれば、虚像Ｑを近くに
生成するためには、凹面鏡３の曲率半径を大きくすれば
よいことになる。
示す。ここでは、運転者２の視覚機能を、水晶体６と網
膜７とに置き換えて示してある。いま、リアスクリーン
４上にプロジェクタ５からの投影像Ｐが存在すると仮定
する。この投影像Ｐに基づいて、凹面鏡３は虚像Ｑを生
成する。したがって、運転者２が目にするのは、この虚
像Ｑである。いま、水晶体６に関してレンズの式を立て
ると、水晶体６の前方端と虚像Ｑとの距離をａ、水晶体
６の前方端と網膜７との距離をｂ、水晶体６の焦点距離
をｆとして、 １／ｆ ＝ （１／ａ）＋（１／ｂ） (1) なる式(1) が得られる。また、凹面鏡３に関してレンズ
の式を立てると、凹面鏡３と投影像Ｐとの距離をａ´、
凹面鏡３と虚像Ｑとの距離をｂ´、凹面鏡３の焦点距離
をｆ´として、 １／ｆ´ ＝ （１／ａ´）−（１／ｂ´） (2) なる式(2) が得られる。式(2) を変形すると、 ｆ´ ＝ （ａ´・ｂ´）／（ｂ´−ａ´） (3) なる式(3) が得られる。ここで、水晶体６の前方端と凹
面鏡３との距離（すなわち、運転者２と凹面鏡３との距
離）をＬとし、凹面鏡３とリアスクリーン４との距離を
Ｄとすれば、ａ´＝Ｄであり、ｂ´＝ａ−Ｌであるか
ら、式(3) から、 ｆ´ ＝ Ｄ・（ａ−Ｌ）／（ａ−Ｌ−Ｄ） (4) なる式(4) が導かれる。したがって、凹面鏡３の曲率半
径ｒは、 ｒ＝２ｆ´＝２Ｄ・（ａ−Ｌ）／（ａ−Ｌ−Ｄ） (5) なる式(5) で表される。したがって、距離ＤおよびＬを
一定としたとき、凹面鏡３の曲率半径ｒと虚像Ｑの生成
距離ａとの関係は、曲率半径ｒを大きくすると、距離ａ
が小さくなる関係にある。別言すれば、虚像Ｑを近くに
生成するためには、凹面鏡３の曲率半径を大きくすれば
よいことになる。
【００１１】いま、図３に示すように、運転者２の視点
８の位置における水平面を考え、この水平面を基準面Ｓ
と定義する。そして、模擬視界における路面位置（図３
に一点鎖線で示す位置）と基準面Ｓとの距離をＨとす
る。この距離Ｈは、図３に示すように、凹面鏡３上では
距離ｈに対応する。一般に、ドライビングシミュレータ
では、視点８の位置における水平面（すなわち基準面
Ｓ）には、水平線を示す風景画像が投影される。したが
って、基準面Ｓの位置に投影される対象物の虚像は無限
遠に生成されてかまわない。このように無限遠に虚像Ｑ
を生成するためには、凹面鏡３の焦点距離ｆ´の位置に
投影像Ｐを置けばよい。すなわち、凹面鏡３とリアスク
リーン４との距離Ｄを、凹面鏡３の焦点距離ｆ´に一致
させておけばよい。ところが、基準面Ｓから下へ向かう
程、近くの風景画像が投影されることになる。別言すれ
ば、図３における距離ｈが大きくなればなる程、近い路
面が投影されることになる。そこで、基準面Ｓからの下
方向距離ｈが０の位置では（すなわち、基準面Ｓの位
置）、虚像Ｑまでの距離ａを無限大とし、以下、ｈが大
きくなるに従って、虚像Ｑまでの距離ａが小さくなるよ
うにすれば、実世界と同様の奥行き感が再現できる。そ
のためには、ｈが大きくなる程、曲率半径ｒが大きくな
るように凹面鏡３の下半分を設計すればよい。なお、凹
面鏡３の上半分は、水平線および空の風景画像が投影さ
れるため、いずれも虚像Ｑまでの距離ａは無限大でよ
く、均一の曲率半径（焦点距離ｆ´＝Ｄとなるような曲
率半径）としておいてよい。
８の位置における水平面を考え、この水平面を基準面Ｓ
と定義する。そして、模擬視界における路面位置（図３
に一点鎖線で示す位置）と基準面Ｓとの距離をＨとす
る。この距離Ｈは、図３に示すように、凹面鏡３上では
距離ｈに対応する。一般に、ドライビングシミュレータ
では、視点８の位置における水平面（すなわち基準面
Ｓ）には、水平線を示す風景画像が投影される。したが
って、基準面Ｓの位置に投影される対象物の虚像は無限
遠に生成されてかまわない。このように無限遠に虚像Ｑ
を生成するためには、凹面鏡３の焦点距離ｆ´の位置に
投影像Ｐを置けばよい。すなわち、凹面鏡３とリアスク
リーン４との距離Ｄを、凹面鏡３の焦点距離ｆ´に一致
させておけばよい。ところが、基準面Ｓから下へ向かう
程、近くの風景画像が投影されることになる。別言すれ
ば、図３における距離ｈが大きくなればなる程、近い路
面が投影されることになる。そこで、基準面Ｓからの下
方向距離ｈが０の位置では（すなわち、基準面Ｓの位
置）、虚像Ｑまでの距離ａを無限大とし、以下、ｈが大
きくなるに従って、虚像Ｑまでの距離ａが小さくなるよ
うにすれば、実世界と同様の奥行き感が再現できる。そ
のためには、ｈが大きくなる程、曲率半径ｒが大きくな
るように凹面鏡３の下半分を設計すればよい。なお、凹
面鏡３の上半分は、水平線および空の風景画像が投影さ
れるため、いずれも虚像Ｑまでの距離ａは無限大でよ
く、均一の曲率半径（焦点距離ｆ´＝Ｄとなるような曲
率半径）としておいてよい。
【００１２】具体的には、次のように曲率半径ｒを設定
すればよい。すなわち、図３から、 ｈ／Ｈ ＝ Ｌ／ａ (6) ゆえに、 ａ ＝ （Ｌ・Ｈ）／ｈ (7) なる式(7) が得られる。この式(7) を用いれば、任意の
ｈに対するａの値を求めることができ、更に式(5) を用
いれば、これに対する曲率半径ｒの値を求めることがで
きる。いま、一例として、運転者２と凹面鏡３との距離
Ｌを１．５ｍ、リアスクリーン４と凹面鏡３との距離Ｄ
を２．０ｍ、模擬視界における路面位置と基準面Ｓとの
距離Ｈを１．４ｍ、とした場合に、式(5) および(7) を
用いてｈ，ｒ，ａの関係を示した表を図４に示す。上述
のような距離条件では、図４に示すような曲率半径ｒを
もった凹面鏡３を用意すれば、実世界に近い奥行き感を
もった風景画像が得られることになる。実際には、曲率
半径が滑らかに変化するような１枚の凹面鏡３を製造す
ることは困難であるため、凹面鏡３を複数の領域に分割
し、各領域をそれぞれ曲率半径の異なる部分凹面鏡で構
成すればよい。
すればよい。すなわち、図３から、 ｈ／Ｈ ＝ Ｌ／ａ (6) ゆえに、 ａ ＝ （Ｌ・Ｈ）／ｈ (7) なる式(7) が得られる。この式(7) を用いれば、任意の
ｈに対するａの値を求めることができ、更に式(5) を用
いれば、これに対する曲率半径ｒの値を求めることがで
きる。いま、一例として、運転者２と凹面鏡３との距離
Ｌを１．５ｍ、リアスクリーン４と凹面鏡３との距離Ｄ
を２．０ｍ、模擬視界における路面位置と基準面Ｓとの
距離Ｈを１．４ｍ、とした場合に、式(5) および(7) を
用いてｈ，ｒ，ａの関係を示した表を図４に示す。上述
のような距離条件では、図４に示すような曲率半径ｒを
もった凹面鏡３を用意すれば、実世界に近い奥行き感を
もった風景画像が得られることになる。実際には、曲率
半径が滑らかに変化するような１枚の凹面鏡３を製造す
ることは困難であるため、凹面鏡３を複数の領域に分割
し、各領域をそれぞれ曲率半径の異なる部分凹面鏡で構
成すればよい。
【００１３】以上、本発明を図示する一実施例に基づい
て説明したが、本発明はこの実施例のみに限定されるも
のではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。
たとえば、上述の実施例では、基準面Ｓとして、視点８
の位置における水平面をとったが、別な面を基準面Ｓに
とってもかまわない。要するに、この基準面Ｓは、虚像
Ｑの位置が無限遠となる限界位置を示すものであり、こ
の基準面Ｓより下の領域では、虚像Ｑの位置が無限遠か
ら徐々に近付いてくることになる。したがって、一般的
には、模擬視界において水平線が投影されると予想され
る位置に基準面Ｓをとるようにすればよい。
て説明したが、本発明はこの実施例のみに限定されるも
のではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。
たとえば、上述の実施例では、基準面Ｓとして、視点８
の位置における水平面をとったが、別な面を基準面Ｓに
とってもかまわない。要するに、この基準面Ｓは、虚像
Ｑの位置が無限遠となる限界位置を示すものであり、こ
の基準面Ｓより下の領域では、虚像Ｑの位置が無限遠か
ら徐々に近付いてくることになる。したがって、一般的
には、模擬視界において水平線が投影されると予想され
る位置に基準面Ｓをとるようにすればよい。
【００１４】
【発明の効果】以上のとおり本発明に係るドライビング
シミュレータによれば、水平線が投影される位置より下
方に向かうほど、凹面鏡の曲率半径が大きくなるように
したため、実世界に近い奥行き感が得られるようにな
る。
シミュレータによれば、水平線が投影される位置より下
方に向かうほど、凹面鏡の曲率半径が大きくなるように
したため、実世界に近い奥行き感が得られるようにな
る。
【図１】本発明の一実施例に係るドライビングシミュレ
ータの基本構成図である。
ータの基本構成図である。
【図２】図１に示すドライビングシミュレータの光学的
な要素関係を示す図である。
な要素関係を示す図である。
【図３】図１に示すドライビングシミュレータにおける
基準面Ｓと模擬視界における路面との関係を示す図であ
る。
基準面Ｓと模擬視界における路面との関係を示す図であ
る。
【図４】図１に示すドライビングシミュレータにおける
凹面鏡３の具体的な曲率半径表を示す図である。
凹面鏡３の具体的な曲率半径表を示す図である。
１…キャビン ２…運転者 ３…凹面鏡 ４…リアスクリーン ５…プロジェクタ ６…水晶体 ７…網膜 ８…視点 Ｐ…投影像 Ｑ…虚像 Ｓ…基準面
Claims (1)
- 【請求項１】 自動車走行時の車外風景を示す二次元画
像を作成する画像作成手段と、作成された二次元画像に
ついての虚像を運転者に呈示する凹面鏡と、を備えるド
ライビングシミュレータにおいて、 運転者の視点を含む所定の基準面を定義し、前記凹面鏡
の曲率半径が、この基準面位置から下方に向かうほど大
きくなるようにしたことを特徴とするドライビングシミ
ュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25462191A JPH0566708A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | ドライビングシミユレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25462191A JPH0566708A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | ドライビングシミユレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0566708A true JPH0566708A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=17267578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25462191A Pending JPH0566708A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | ドライビングシミユレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0566708A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7619345B2 (en) | 2006-01-30 | 2009-11-17 | American Superconductor Corporation | Stator coil assembly |
| JP2010122500A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Honda Motor Co Ltd | ドライビングシミュレータ |
-
1991
- 1991-09-05 JP JP25462191A patent/JPH0566708A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7619345B2 (en) | 2006-01-30 | 2009-11-17 | American Superconductor Corporation | Stator coil assembly |
| JP2010122500A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Honda Motor Co Ltd | ドライビングシミュレータ |
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