JPWO2018101170A1 - 表示装置、及び、電子ミラー - Google Patents

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Abstract

車両の周囲を撮影した映像を、運転手に違和感無く視認させることで瞬読性を向上させる。表示部(11・12・13)は、運転手の前方に配置され、自動車(1)の周囲を撮影した映像を、運転手から離れる奥側に認識されるように表示し、視認対象物を、表示画面よりも奥側に認識させる奥行き量は、運転手に、視認対象物がミラーに映っていると認識させる距離である。

Description

本発明は車載カメラで撮影した映像を表示する電子ミラー用の表示装置及び当該表示装置を用いた電子ミラーに関する。
近年、安全運転支援のため、車載カメラで車両後方の風景を撮影した映像を表示装置に映す電子ミラーシステムが開発されている。
特許文献1の画像表示制御装置では、2台のカメラで撮影した映像を合成することで、車両後方の水平画角180度の広範囲の映像を表示する。
さらに、上記画像表示制御装置では、2台のカメラで撮影して合成した映像を、運転手に奥行きを感じさせるために、3面鏡の両側の鏡がある角度だけ中央の鏡より閉じられているように変形して表示する。
すなわち、上記画像表示制御装置は、画角が110度の平面画像である後正面画像に対して、左右の画像を、端から後正面画像側の端にかけて次第に奥行きが出るように圧縮及び歪ませることで変形左周辺画像及び変形右周辺画像として変形して表示する。
特許文献1では、これにより、運転手に、変形左周辺画像及び変形右周辺画像は、車両の側方の部分であることを認知させることができ、方向感覚が失われないとされている。
日本国公開特許公報「特開2003‐255925号公報」
車載カメラで車両の周囲を撮影した映像を運転手に見せる場合、映像が2D(平面)映像であると、運転手は、前方を注視している時と、表示装置を見る時との輻輳角度(両眼の角度)の差が大きく、映像を認識するために時間がかかってしまう(瞬読性が悪い)。また、映像内の視認対象物同士の距離感、及び、視認対象物と自身が運転している車両との距離感を把握し難く、違和感を感じてしまう。
特許文献1の画像表示制御装置によると、あたかも3面鏡を正面から見るように車両後方の様子を見ることができ、映像が2D映像のみから構成されている場合と比べて、奥行き感を感じることができる。
しかし、上記画像表示制御装置に表示される後正面画像は2D映像である。また、変形左周辺画像及び変形右周辺画像も2D映像を、単に、一方の端部から後正面画像側の端部にかけて次第に奥行きが出るように変形させたに過ぎない。このため、後正面画像、変形左周辺画像及び変形右周辺画像のぞれぞれの画像内での視認対象物間の距離が把握し難い。
このように、特許文献1に記載された上記画像表示制御装置が表示する映像でも、依然として、運転手は違和感を感じるうえ、輻輳角の問題も解決せず、瞬読性を改善するには至らない。
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の周囲を撮影した映像を、運転手に瞬時に違和感無く視認させることである。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る表示装置は、運転手の前方に配置され、車両の周囲を撮影した映像に含まれる視認対象物を、当該映像を表示する表示画面よりも上記運転手から離れる奥側に認識されるように表示し、上記視認対象物を、上記表示画面よりも上記奥側に認識させる奥行き量は、上記運転手に、上記視認対象物がミラーに映っていると認識させる距離であることを特徴とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る表示装置は、運転手の前方に配置され、車両の周囲を撮影した映像に含まれる視認対象物を、当該映像を表示する表示画面よりも上記運転手から離れる奥側に認識されるように表示し、上記視認対象物を、上記表示画面よりも上記奥側に認識させる奥行き量が12.6mm以上であることを特徴とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る表示装置は、車両の周囲を撮影した映像に含まれる視認対象物を、当該映像を表示する表示画面よりも運転手から離れる奥側に認識されるように、右眼用映像及び左眼用映像を表示する映像表示部と、運転手の顔の位置を特定する位置センサー部と、上記位置センサー部が特定した上記運転手の顔の位置に基づいて、上記右眼用映像及び上記左眼用映像の一部を遮光して上記視認対象物を上記奥側に認識させる視差バリアとを備えていることを特徴とする。
本発明の一態様によれば、瞬読性に優れ、違和感の少ない映像の表示が可能であるという効果を奏する。
本発明の実施形態1に係る表示装置を搭載した車両の運転席の様子を表す図である。 本発明の実施形態1に係る表示装置を搭載した車両を上から見た図である。 本発明の実施形態1に係る電子ミラーの概略構成を表すブロック図である。 本発明の実施形態1に係る3D表示の際の液晶表示パネルおよび視差バリアの状態を示す断面図である。 (a)は、運転手がフロントガラスを通して前方を見ているときの視線を表す図であり、(b)は運転手が室内ミラーを通して後方を見ているときの視線を表す図であり、(c)は運転手が2D表示する表示装置を見ているときの視線を表す図であり、(d)は運転手が3D表示する表示装置を見ているときの視線を表す図である。 3D映像を表示する表示装置を見ているときの視線の様子を表す図である。 3D映像を表示する際の各種パラメータを表す図である。 本発明の実施例1を説明する図であり、(a)は飛び出す3D映像を表示する表示装置を見ているときの視線の様子を表す図であり、(b)は2D映像を表示する表示装置を見ているときの視線の様子を表す図であり、(c)は奥行きがある3D映像を表示する表示装置を見ているときの視線の様子を表す図である。 本発明の実施例1に係る3D映像を表示した際の各パラメータを表す図である。 本発明の実施例1に係るオフセット量と、飛び出し量及び奥行き量と、輻輳調節矛盾量との関係を表す図である。 図10における、表示画像のオフセット量と、飛び出し量及びオフセット量との関係のグラフを表す図である。 図10における、表示画像のオフセット量と、輻輳調節矛盾量との関係のグラフを表す図である。 本発明の実施例1の実験結果を表す図である。
〔実施形態1〕
(電子ミラーを搭載した自動車の構成)
図1及び図2を用いて、本発明の実施形態1に係る表示装置について説明する。図2は、本発明の実施形態1に係る表示装置を搭載した車両を上から見た図を表している。図1は、本発明の実施形態1に係る表示装置を搭載した車両の運転席の様子を表す図である。
なお、本実施形態では、本発明に係る表示装置を、車両の一例である4輪の自動車に搭載する例を説明する。しかし、本発明に係る表示装置は、4輪の自動車に限らず、オートバイ等の二輪車、又は、三輪の自動車等、種々の乗り物に搭載可能である。さらに、4輪の自動車についても、小型車、中型車、大型車、トラック、バス等、種類を問わず、本発明に係る表示装置を搭載することができる。
また、本実施形態では、本発明に係る表示装置を電子ミラーとして用いる例を説明する。しかし、本発明に係る表示装置は、カーナビ等の種々の車載ディスプレイに用いることができる。
図2に示すように、自動車(車両)1は、左側の電子ミラー31と、後方正面側の電子ミラー32と、右側の電子ミラー33とを有する。
電子ミラー31は表示部(表示装置)11と撮影部21とを有する。電子ミラー32は表示部(表示装置)12と撮影部22とを有する。電子ミラー33は表示部(表示装置)13と撮影部23とを有する。
電子ミラー31は、左側のドアミラーの機能を代替する。電子ミラー32は室内ミラーの機能を代替する。電子ミラー33は右側のドアミラーの機能を代替する。よって、自動車1は、左側のドアミラー、室内ミラー、及び、右側のドアミラーが配置されていなくてもよい。
撮影部21・22・23は動画の撮影が可能な車載カメラである。撮影部21・22・23は、一例として、CCDカメラ等からなる。
撮影部21は、自動車1において、通常、左側のドアミラーが配置される位置に配置されている。撮影部21は、自動車1の左側後方の範囲71の動画を撮影し、当該撮影した映像を映像信号として表示部11に出力する。なお、撮影部21は、自動車1において、左側後方の範囲の動画が撮影できる位置に配置されていればよい。
撮影部22は、天井の後方部に配置されている。撮影部22は、自動車1の後方正面の範囲72の動画を撮影し、当該撮影した映像を映像信号として表示部12に出力する。なお、撮影部22は、自動車1において、後方正面の範囲の動画が撮影できる位置に配置されていればよく、例えば、自動車1において、リヤバンパー、ナンバープレート等が配置された後方面に配置されていてもよい。
撮影部23は、自動車1において、通常、右側のドアミラーが配置される位置に配置されている。撮影部23は、自動車1の右側後方の範囲73の動画を撮影し、当該撮影した映像を映像信号として表示部13に出力する。なお、撮影部23は、自動車1において、右側後方の範囲の動画が撮影できる位置に配置されていればよい。
表示部11・12・13は、自動車1の室内に配置されている。本実施形態では、表示部11・12・13は運転席2に配置されている。表示部11は、撮影部21が撮影した自動車1の左側後方の範囲71の映像を、2D(平面)映像ではなく3D(奥行き)映像として表示する。表示部12は、撮影部22が撮影した自動車1の後方正面の範囲72の映像を、3D(奥行き)映像として表示する。表示部13は、撮影部23が撮影した自動車1の右側後方の範囲73の映像を、3D(奥行き)映像として表示する。
このため、自動車1の周囲を撮影した映像を平面的に表示する場合と比べて、運転手は、奥行き感がある映像を見ることができる。これにより、運転手は、表示部11・12・13に映された映像における視認対象物間の距離、及び、当該視認対象物と自身が運転している自動車1との距離感を把握しやすい。このように、表示部11・12・13によると、違和感の少ない映像の表示が可能である。
なお、3D(奥行き)映像とは、2D(平面)映像とは異なり、奥行きを感じる映像のことである。特に、本実施形態に係る表示部11・12・13は、単に奥行きを感じる映像を表示するだけでなく、運転手があたかもミラーを見ているかのように感じる3D(奥行き)映像を表示する。なお、これについての具体的な説明は実施例1等にて後述する。
自動車1の運転席2において、表示部11・12・13は、運転手が運転席に座ったとき、運転手の前方の位置に配置されている。これにより、運転手がフロントガラス5を通して道などの視認対象物を見ているときの視線の位置から、表示部11・12・13へ移動する視線の移動量が少なくて済む。このため、表示部11・12・13に表示されている映像を見るために、運転手がわき見をする時間を少なくすることができる。
また、運転手が座席に座ったとき運転手の前方正面となる位置に表示部12が配置されており、運転手から向かって表示部12の左側に表示部11が配置されており、運転手から向かって表示部12の右側に表示部13が配置されている。
このため、運転手は直感的に、表示部11が自動車1の左側後方の範囲71の動画を表示しており、表示部12が自動車1の後方正面の範囲72の動画を表示しており、表示部13が自動車1の右側後方の範囲73の動画を表示していることを把握することができる。
表示部11・12・13はダッシュボードに組み込まれている。また、本実施形態に係る自動車1では、スピードメーター、燃料の残量を表示する計器等の各種計器類を含むインパネも表示装置3に表示されている。表示装置3はダッシュボードに組み込まれている。運転手から見て、上方から下方に、フロントガラス5、表示部11・12・13、及び、表示装置3が順に並ぶように配置されている。
なお、表示部11・12・13の配置位置は上述した位置に限定されるものではなく、運転手から見える位置に配置されていればよい。例えば、表示部11・12・13は、表示装置3内に含まれていてもよい。また、表示部11・12・13は、通常、室内ミラーが配置される位置に配置されてもよいし、ドアの内側部分に配置されてもよい。
(電子ミラー31・32・33の構成)
次に、図3を用いて、電子ミラー31・32・33の構成について説明する。図3は本発明の実施形態1に係る電子ミラーの概略構成を表すブロック図である。なお、本実施形態では、電子ミラー31・32・33のうち、電子ミラー32の構成について説明する。電子ミラー31・33の構成は電子ミラー32の構成と同じであるため、説明を省略する。
なお、本実施形態では、表示部11・12・13として、位置センサー部47を搭載し、運転手の顔(眼)の位置を認識し、視差バリアの位置が最適位置となるようにリアルタイムで調整するアイトラッキング技術を搭載した視差バリア方式を用いて3D映像を表示する方法について説明するが、表示部11・12・13の構造はこれに限定されるものではない。表示部11・12・13は、例えば、視差バリアではなくレンズを用いる方式等、3D(奥行き)映像を表示できればよいし、アイトラッキング技術が盛り込まれなくてもよい。
図3に示すように電子ミラー32は、位置センサー部47と撮影部22と表示部12とを備える。
表示部12は、液晶表示パネル(映像表示部)41、液晶表示パネル駆動部42、視差バリア液晶パネル44、視差バリア液晶パネル駆動部45、演算部46、表示制御部43、及び、図示しないバックライトを備える。バックライトは液晶表示パネル41の背面(運転手から遠い側の面)に配置されている。
撮影部22は、動画を撮影すると映像信号として表示制御部43に出力する。
液晶表示パネル41は、表示制御部43に入力される映像信号に基づいて、右眼用映像及び左眼用映像を表示する。
視差バリア液晶パネル44は、液晶表示パネル41の前面(運転手側の面)に設けられている。なお、視差バリア液晶パネル44の配置位置は上述の位置に限定されるものではなく、液晶表示パネル41の背面(液晶表示パネル41とバックライトとの間)に配置されてもよい。視差バリア液晶パネル44は、複数の電極が形成されており、印可される電圧に応じて、透過状態の列と不透過状態の列がストライプ状の視差バリアを形成し、背面の液晶表示パネル41の画素から出射される光を透過するか否かを切り替えることができる。視差バリア液晶パネル44は、液晶表示パネル41が表示する右眼用映像及び左眼用映像の一部を視差バリアにて遮光することで、視認対象物を、表示画面よりも奥側(運転手から離れる側)に認識させる。その結果、3D(奥行き)映像が表示される。
位置センサー部47は、運転手を撮影する撮影部と、当該撮影部が撮影した映像に画像処理を施すことで運転手の顔の位置を特定する位置特定部とを有する。位置センサー部47は運転手の顔の位置を特定すると位置情報として演算部46へ出力する。
演算部46は、位置センサー部47で取得した運転手の顔の位置を元に、視差バリア液晶パネル44の電圧印可パターンを決定し、電圧印可パターン情報として視差バリア液晶パネル駆動部45に出力する。
視差バリア液晶パネル駆動部45は、演算部46から取得した電圧印可パターン情報に基づいて視差バリア液晶パネル44に電圧を印加する。これにより、視差バリア液晶パネル44は、運転手の顔の位置に基づく視差バリアを表示する。この結果、運転手は、顔の位置を動かしても、表示部12に表示される3D(奥行き)映像を確実に視認することができる。
表示制御部43は、撮影部22から映像信号を受け取り、3D(奥行き)映像を表示させるための処理を施した映像データを生成する。
ここで、3D(奥行き)映像を表示するためには、左眼用と右眼用の2つの画像を同時に表示する必要があるため、1列おきの画素を使用して各画像を表示する。1つの画像を表示するために使用される画素は、全体の画素の半分となる。そのため、表示制御部43は、撮影部22から取得した映像信号から、左眼用の映像データと右眼用の映像データとを合成した映像データを生成し、当該生成した映像データを液晶表示パネル駆動部42へ出力する。
液晶表示パネル駆動部42は、表示制御部43から取得した映像データに基づいて、左眼用の映像と、右眼用の映像とを表示する。
図4は、3D表示の際の液晶表示パネル41および視差バリア液晶パネル44の状態を示す断面図である。3D表示では、液晶表示パネル41は、画素の1列おきに左眼用と右眼用の画像を交互に表示する。
本実施形態の表示部12では、液晶表示パネル41の前面(運転手側)に、視差バリア液晶パネル44が配置されている。
3D(奥行き)表示する際、視差バリア液晶パネル44において、透過状態の列55aと不透過状態の列55bとが交互に並んでいる。これにより、各画素列から出射される光の方向が制限され、各画素列を視認可能な視野方向(視野角)が制限される。例えば、右眼用の第1画像を表示する各画素列56aから視差バリア液晶パネル44を通過して出た光は、所定の視点Dに向かって進む。また、左眼用の第2画像を表示する各画素列56bから視差バリア液晶パネル44を通過して出た光は、所定の視点Eに向かって進む。視差バリア液晶パネル44によって、視点Dからは、左眼用の第2画像を表示する画素56bは視認することができず、視点Eからは、右眼用の第1画像を表示する画素列56aは視認することができない。また、位置センサー部47及び演算部46により算出された電圧印可パターンを元に視差バリア液晶パネル44を駆動し、透過状態の列55a及び不透過状態の列55bの位置をリアルタイムで変更することにより、運転手が動いた場合においても、良好な3D(奥行き)表示が可能となる。
なお、図4では簡略化して描いているが、所定の視点D・Eと液晶表示パネル41等との距離は図示するものより大きい。
表示部11・12・13は、このように、左右の眼に異なる画像を視認させて、3D表示を行う。
このように、表示部11・12・13は、2視点で3D(奥行き)表示を行う。また、運転手は裸眼で3D(奥行き)表示を視認することができ、3D用眼鏡等は不要である。
(電子ミラー31・32・33の主な利点)
このように、表示部11・12・13は、視差バリア方式を用いているため、3D(奥行き)表示を視認するための3D用眼鏡(液晶シャッター方式の眼鏡、偏光眼鏡)をかける必要がない。このため、運転の邪魔にならず、運転手は、快適な運転が可能である。
また、3D用眼鏡を用いずに、立体映像を表示する方式として、視差バリア方式ではなく、映像を表示する表示画面にレンチキュラーレンズを配置することで映像に立体感を持たせる方式も存在する。しかし、表示画面にレンチキュラーレンズを配置してしまうと、常に3D映像を表示させる必要がある。
一方、本実施形態に係る表示部11・12・13が備える視差バリア液晶パネル44は、視差バリアを表示させないこともできる。この場合、2D映像を液晶表示パネル41に表示することで、運転手は、3D(奥行き)映像ではなく2D映像を見ることになる。この2D映像を表示するときは、3D映像を表示するときとは異なり、左眼用の映像と右眼用の映像とを表示する必要がないため、高解像度の映像を表示することができる。このように、電子ミラー31・32・33によると、運転の状況及び運転手の要望によって、3D(奥行き)映像と、2D(平面)映像とを切り換えることができるため、利便性が高い。
また、裸眼で3D映像を表示する方式として、視点数によって、2視点の方式と多視点の方式とに分類できる。2視点の方式では、2D映像と比べたときの解像度の劣化は最小限の1/2に抑えることができる。但し、視認範囲は狭く、正面方向に限られる。
一方、多視点の方式は、視点数を増やせば視認範囲は広がるものの、その分、2D映像と比べたときの解像度の劣化が大きくなる。例えば、N視点の場合、解像度は1/Nとなる。また、視点数分の映像が必要であり、多視点映像に変換する大規模な回路が必要となる。
ここで、表示装置を電子ミラーに用いる場合、後方の映像を忠実に再現する必要があるため、解像度劣化は最小限に抑えることが好ましい。
そこで、本実施形態に係る電子ミラー31・32・33によると、表示部11・12・13は、2視点の方式にて3D(奥行き)映像を表示するため、解像度の劣化を最小限に抑えることができる。このため、後方の映像を忠実に再現することができる。これによると、よりミラーを見ているかのような自然な3D(奥行き)映像を表示することができる。
また、位置センサー部47及び演算部46を有することで、運転手の顔の位置に合わせて視差バリアを最適な位置に表示することができる。この結果、運転手は、常に解像度劣化が最小となる最適な3D(奥行き)映像を視認することができる。
(ビジュアルディストラクション低減効果)
さらに、電子ミラー31・32・33によると、ビジュアルディストラクションを低減する効果も得ることができる。次に、図5を用いて、本実施の形態に係る電子ミラー31・32・33によるビジュアルディストラクション低減効果について説明する。
図5の(a)は、運転手がフロントガラスを通して前方を見ているときの視線を表す図であり、(b)は運転手が室内ミラーを通して後方を見ているときの視線を表す図であり、(c)は運転手が2D表示する表示装置を見ているときの視線を表す図であり、(d)は運転手が3D表示する表示装置を見ているときの視線を表す図である。
運転手が自動車を運転しているときの不注意状態として、いわゆる、ビジュアルディストラクションと呼ばれる状態が存在する。ビジュアルディストラクションとは、前方道路から運転手が眼を離す際の不注意状態のことである。
このビジュアルディストラクションは、前方道路から運転手が運転席の各種表示に眼を移す、いわゆる、わき見をしている状態である。このわき見時間は、次の3つの段階に分かれる。(a1)前方道路から視線を移動する。(a2)遠方から近方へ焦点を調整する。(a3)表示内容を判読する。
このため、わき見時間を減らすには、(a1)視線の移動距離を小さくする(a2)焦点の調整時間である輻輳調整時間を短くする(a3)一見して表示内容を把握できるように表示内容の大きさ、文字フォント、配置等を工夫する、等の対策を行い、瞬読性を向上させる必要がある。
以下の説明は、輻輳調整時間を短くすることにより、(a2)の視点調整時間を短くできることを説明するものである。
図5の(a)に示すように、運転手は、わき見をしていない時、フロントガラス62を介して前方の、道路、歩行者、自動車等の視認対象物63を見る。このときの運転手は比較的遠くの視認対象物63を見ており、両眼61の視線は比較的平行に近くなる。このときの両眼61と視認対象物63とが成す角度である輻輳角θ1は比較的小さい。また、両眼61から視認対象物63までの距離を輻輳距離とすると、輻輳距離は比較的大きい。
図5の(b)に示すように、室内ミラー65(左ドアミラー、又は、右ドラミラー)に映る視認対象物63を見る場合、運転手は、室内ミラー65に映った視認対象物63に焦点を合わせて室内ミラー65に映る視認対象物63の虚像63aを見ることになる。このときの、運転手の両眼61から室内ミラー65に映った視認対象物63までの距離である輻輳距離は比較的大きく、運転手は、室内ミラー65よりも遠方を見ることになるため、両眼61と室内ミラー65に映る視認対象物63の虚像63aとが成す角度である輻輳角θ2は、輻輳角θ1と同程度に小さい。
このように、図5の(a)に示したフロントガラス62を通して前方を見ているときから、図5の(b)に示すように室内ミラー65に映る視認対象物63に視線を移した時、視線の移動距離は大きいものの、両眼61はあまり寄らず、輻輳角θ2は、輻輳角θ1と同程度に小さいため、運転手が輻輳角θ1からθ2へ輻輳を調整する輻輳調整時間も短くて済む。この結果、運転手のわき見時間も短くて済む。
図5の(c)に示すように、例えば、ダッシュボードに組み込まれた2D映像を表示する表示装置64に映された視認対象物63を見る場合、運転手は、表示装置64の表示画面に映る視認対象物63に焦点を合わせて、表示装置64に映る視認対象物63を見る。このときの、運転手の両眼61から表示装置64に映った視認対象物63までの距離である輻輳距離は、両眼61から表示装置64の表示画面までの距離と一致する。このため、このときの輻輳距離は、フロントガラス62を通して前方の視認対象物を見ているとき、及び、室内ミラー65に映った視認対象物を見ているときよりも小さくなる。
このため、図5の(a)に示したフロントガラス62を通して前方を見ているときから、図5の(c)に示すように表示装置64の表示画面に映された視認対象物63に視線を移した時、視線の移動距離は大きく、さらに、両眼61が寄る量も大きくなり、両眼61と表示装置64に映った視認対象物63とが成す角度である輻輳角θ3は、輻輳角θ1と比べて大きくなる。このため、運転手が輻輳角θ1からθ3へ輻輳を調整する輻輳調整時間も長くなる。この結果、運転手のわき見時間も長くなる。
一方で、3D(奥行き)表示を行う表示装置の場合、図5の(d)に示すように、運転手は、表示部11・12・13に映った視認対象物63に焦点を合わせて表示部11・12・13に映る視認対象物63の虚像63aとして認識する。このとき、表示部11・12・13は、奥行きをもって視認対象物63の虚像63aが認識されるように、視認対象物63を表示している。
この場合、運転手の両眼61から表示部11・12・13に映った視認対象物63の虚像63aまでの距離である輻輳距離は、2D表示を行う表示装置64に映された視認対象物63を見る場合よりも大きくなる。このとき、運転手は、表示部11・12・13よりも遠方を見ることになるため、両眼61と表示部11・12・13に映る視認対象物63の虚像63aとが成す角度である輻輳角θ4は、輻輳角θ3よりも小さい。
このように、図5の(a)に示したフロントガラス62を通して前方を見ているときから、図5の(d)に示すように表示部11・12・13に映る視認対象物63に視線を移した時、視線の移動距離は大きいものの、両眼61はあまり寄らず、輻輳角θ4は、輻輳角θ3よりも小さいため、運転手が輻輳角θ1からθ4へ輻輳を調整する輻輳調整時間も短くて済む。この結果、運転手のわき見時間も短くて済む。
このように、表示部11・12・13に、撮影部21・22・23が撮影した映像における視認対象物63の虚像63aの位置を、表示部11・12・13の表示画面よりも奥側(運転手から離れる側)に認識させるように、視認対象物63を表示する。
これにより、前方の風景を見ていた運転手が表示部11・12・13の表示画面に視線を移した時に、表示部11・12・13に映された映像における視認対象物63の虚像63aを視認するため、輻輳角変化が小さくなる。このため、視線を移した時の輻輳調整時間が短くて済み、瞬読性を向上させることができる。
さらに、電子ミラー31・32・33によると、奥行き感を表現させることで、ミラーで見たような映像を提供できる。このため、運転手が表示装置を見た際の違和感を低減することができる。なお、本実施形態では、表示部11・12・13を電子ミラーに用いる場合に特化して説明しているが、輻輳角変化が低減できるという観点から、必ずしも表示部11・12・13の適用範囲は電子ミラーだけではなく、例えば、前方を撮影した映像を表示する表示装置においても適用可能である。
(3D映像)
次に、図6及び図7に基づいて、3D映像について説明する。
図6は、3D映像を表示する表示部81を見ているときの視線の様子を表す図である。図7は、3D映像を表示する際の各種パラメータを表す図である。
図6に示すように、運転手の左眼61Lと右眼61Rとの間の距離を眼間距離eとし、両眼61から表示部81の表示画面までの距離を視認距離Dとし、両眼61から表示部81に表示された視認対象物63の位置(視認対象物63が存在するように知覚される虚像63a)までの距離を輻輳距離cとし、両眼61と視認対象物63の虚像63aとが成す角を輻輳角θcとする。視認対象物63は、左眼用画素82Lに表示された左眼用の映像と、右眼用画素82Rに表示された右眼用映像とを含む。
表示画面には、視認対象物63を表す左眼用の映像を表示する左眼用画素82L及び右眼用の映像を表示する右眼用画素82Rが配置されており、左眼用画素82Lと右眼用画素82Rとの距離をオフセットΔxとし、左眼用画素82Lと右眼用画素82Rとの中心と両眼61とが成す角をθfとする。また、視差θpをθc-θfで表し輻輳調節矛盾量と呼ぶこととする。この場合、虚像63aが表示部81の表示画面から運転手寄りに認識される場合をプラス(飛び出す3D映像を表示している状態)、虚像63aが表示部81の表示画面から奥側(運転手から離れる側)に認識される場合をマイナス(奥行きがある3D映像を表示している状態)で表す。
表示部81の表示画面と両眼61との視認距離Dは750mmとする。
両眼視差を利用した3D映像を表示すると、表示画面とは異なるところに視認対象物を知覚させる。このため、両眼61の焦点は表示画面に合うが、視認対象物の位置は、表示画面上ではなく、表示画面より手前側、又は、奥側に位置するように認識されるようになり、焦点距離(=視認距離D)と輻輳距離cの矛盾が生じる。現実の世界ではこの矛盾は起こりえないため、表示画面に表示されている視認対象物の知覚位置が、表示画面から離れすぎると、映像を視認している者は視覚疲労を感じたり、不快感を感じたりする。
図7に示すように、視差θpが−1°以上1°以下が、多くの人が快適に視認できる範囲として考えられている。
このため、表示部11・12・13も、視差θpが−1°以上0°未満となるように、視認対象物の3D(奥行き)表示を行うことで、あたかもミラーを見ているかのように、運転手に快適に視認対象物を認識させることができる。
〔実施例1〕
表示部11・12・13に、視認対象物を表示画面より奥側に知覚されるように3D(奥行き)映像を表示することで、ミラーを見ているような感覚を与えることができる。このミラーを見ているかのような感覚を運転手に与えるには、視認対象物にどれだけ奥行きを与えて3D(奥行き)表示するかが重要である。
そこで、表示部11・12・13が表示する3D(奥行き)映像の奥行き量を変化させ、実際に奥行き感を感じる奥行き量を評価するための実験を行った。
図8の(a)は飛び出す3D映像を表示する表示装置83を見ているときの視線の様子を表す図であり、(b)は2D映像を表示する表示装置85を見ているときの視線の様子を表す図であり、(c)は奥行きがある3D映像を表示する表示装置86を見ているときの視線の様子を表す図である。
図9は、本実施例に係る3D映像を表示した際の各パラメータを表す図である。
眼間距離eは62mm、両眼61から、表示装置83の表示画面、表示装置85の表示画面、又は、表示装置86の表示画面までの距離である視認距離Dを700mmとし、各表示装置83・85・86の画素ピッチを0.07425mmとし、通常輻輳角(調整角)を5.07°とした。ここで、通常輻輳角とは2D映像が表示されている時の輻輳角を指す。また、表示装置83・85・86としては、6.4型FHD(1920×1080×RGBピクセル)を用いた。
図8の(a)に示すように、飛び出す3D映像については、視認対象物63の表示画面からの飛び出し量をpとし、図8の(c)に示すように、奥行きがある映像については、視認対象物63の表示画面からの奥行き量をdとする。
図10は、オフセット量と、飛び出し量及び奥行き量と、輻輳調節矛盾量との関係を表す図である。
図11は、図10における、表示画像のオフセット量と、飛び出し量及びオフセット量との関係のグラフを表す図である。
図12は、図10における、表示画像のオフセット量と、輻輳調節矛盾量との関係のグラフを表す図である。
6人の被験者A1〜A6に対して、2D表示と比較して、奥行き感を感じ始めるポイントを、視差を振って評価した。
図13は実施例1の実験結果を表す図である。
図13に示すように、被験者A1が奥行きを感じ始めた奥行き量dは12.6mmであった。被験者A2が奥行きを感じ始めた奥行き量dは15.1mmであった。同様に被験者A3は16.8mm、被験者A4は21.0mm、被験者A5は22.6mm、被験者A6は16.8mmであった。
被験者A1〜A6が奥行きを感じ始めた平均の奥行き量dは17.5mmであり、被験者A1〜A6が奥行きを感じ始めた最小値は12.6mmであった。
以上より、奥行き量dが17.5mm以上となるように3D映像を表示部11・12・13に表示することで、2D映像を表示する場合とは異なり、奥行き感のある映像を視認させることができることが分かった。これにより、運転手にあたかもミラーを見ているかのように3D(奥行き)映像を表示することができることが分かった。
また、少なくとも、奥行き量dが12.6mm以上となるように3D映像を表示部11・12・13に表示することで、2D映像を表示する場合とは異なり、奥行き感のある映像を視認させることできる可能性があることが分かった。
換言すると、ミラーを見ているかのように視認対象物を運転手に見せるには、視認対象物の奥行き量が少なくとも12.6mmは必要であることが、今回の実験により明らかになったといえる。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る表示装置は、運転手の前方に配置され、車両の周囲を撮影した映像に含まれる視認対象物を、当該映像を表示する表示画面よりも上記運転手から離れる奥側に認識されるように表示し、上記視認対象物を、上記表示画面よりも上記奥側に認識させる奥行き量は、上記運転手に、上記視認対象物がミラーに映っていると認識させる距離であることを特徴とする。
上記構成によると、車両の周囲を撮影した映像を平面的に表示する場合と比べて、運転手は、上記映像における視認対象物の距離感を把握しやすい。特に、上記構成によると、上記奥行き量は、上記運転手に、上記視認対象物がミラーに映っていると認識させる距離である。このため、上記運転手は、あたかも上記ミラーを見ているかのような感覚で、上記視認対象物を認識することができる。このため、違和感が無く、また、瞬読性が優れた映像の表示が可能である。
本発明の態様2に係る表示装置は、運転手の前方に配置され、車両の周囲を撮影した映像に含まれる視認対象物を、当該映像を表示する表示画面よりも上記運転手から離れる奥側に認識されるように表示し、上記視認対象物を、上記表示画面よりも上記奥側に認識させる奥行き量が12.6mm以上であることが好ましい。上記構成によると、運転手に対して上記視認対象物がミラーに映っているかのような映像を視認させることができる。このため、違和感が無く、また、瞬読性が速い映像の表示ができる場合がある。
本発明の態様3に係る表示装置は、上記態様2において、上記奥行き量は、17.5mm以上であることが好ましい。上記構成によると、運転手に対して上記視認対象物がミラーに映っているかのような映像を、より確実に、視認させることができる。このため、違和感が無く、また、瞬読性が速い映像の表示ができる場合がある。
本発明の態様4に係る表示装置は、上記態様1〜3において、上記視認対象物における、右眼用映像及び左眼用映像を表示する映像表示部と、上記右眼用映像及び上記左眼用映像の一部を遮光することで、上記視認対象物を上記奥側に認識させる視差バリアとを備えていることが好ましい。上記構成によると、上記視認対象物が上記奥側に認識されるような映像の表示と、2D(平面)映像の表示とを、切り換えることができる。このため、利便性が高い表示装置を得ることができる。
本発明の態様5に係る表示装置は、視認対象物を、映像を表示する表示画面よりも運転手から離れる奥側に認識されるように、右眼用映像及び左眼用映像を表示する映像表示部と、上記運転手の顔の位置を特定する位置センサー部と、上記位置センサー部が特定した上記運転手の顔の位置に基づいて、上記右眼用映像及び上記左眼用映像の一部を遮光して上記視認対象物を上記奥側に認識させる視差バリアとを備えていることを特徴とする。
上記構成によると、車両の周囲を撮影した映像を平面的に表示する場合と比べて、運転手は、上記映像における視認対象物の距離感を把握しやすい。また、上記視差バリアを、上記運転手の顔の位置に基づいて表示するため、運転手は常に、距離感を把握しやすい上記視認対象物を視認することができる。このため、違和感が無く、また、瞬読性が優れた映像の表示が可能である。
本発明の態様6に係る電子ミラーは、上記態様4又は5において、上記表示装置と、車両の正面後方、左側後方、又は、右側後方を撮影し、当該撮影した映像を上記表示装置に出力する撮影部とを備えていることを特徴とする。
上記構成によると、運転手に対して、違和感が無く、また、瞬読性が速い映像の表示が可能な電子ミラーを得ることができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
1 自動車(車両)
2 運転席
5、62 フロントガラス
11・12・13 表示部(表示装置)
21・22・23 撮影部
31・32・33 電子ミラー
41 液晶表示パネル(映像表示部)
47 位置センサー部
63 視認対象物
63a 視認対象物(虚像)
65 室内ミラー
本発明は車載カメラで撮影した映像を表示する電子ミラー用の表示装置及び当該表示装置を用いた電子ミラーに関する。
近年、安全運転支援のため、車載カメラで車両後方の風景を撮影した映像を表示装置に映す電子ミラーシステムが開発されている。
特許文献1の画像表示制御装置では、2台のカメラで撮影した映像を合成することで、車両後方の水平画角180度の広範囲の映像を表示する。
さらに、上記画像表示制御装置では、2台のカメラで撮影して合成した映像を、運転手に奥行きを感じさせるために、3面鏡の両側の鏡がある角度だけ中央の鏡より閉じられているように変形して表示する。
すなわち、上記画像表示制御装置は、画角が110度の平面画像である後正面画像に対して、左右の画像を、端から後正面画像側の端にかけて次第に奥行きが出るように圧縮及び歪ませることで変形左周辺画像及び変形右周辺画像として変形して表示する。
特許文献1では、これにより、運転手に、変形左周辺画像及び変形右周辺画像は、車両の側方の部分であることを認知させることができ、方向感覚が失われないとされている。
日本国公開特許公報「特開2003‐255925号公報」
車載カメラで車両の周囲を撮影した映像を運転手に見せる場合、映像が2D(平面)映像であると、運転手は、前方を注視している時と、表示装置を見る時との輻輳角度(両眼の角度)の差が大きく、映像を認識するために時間がかかってしまう(瞬読性が悪い)。また、映像内の視認対象物同士の距離感、及び、視認対象物と自身が運転している車両との距離感を把握し難く、違和感を感じてしまう。
特許文献1の画像表示制御装置によると、あたかも3面鏡を正面から見るように車両後方の様子を見ることができ、映像が2D映像のみから構成されている場合と比べて、奥行き感を感じることができる。
しかし、上記画像表示制御装置に表示される後正面画像は2D映像である。また、変形左周辺画像及び変形右周辺画像も2D映像を、単に、一方の端部から後正面画像側の端部にかけて次第に奥行きが出るように変形させたに過ぎない。このため、後正面画像、変形左周辺画像及び変形右周辺画像のぞれぞれの画像内での視認対象物間の距離が把握し難い。
このように、特許文献1に記載された上記画像表示制御装置が表示する映像でも、依然として、運転手は違和感を感じるうえ、輻輳角の問題も解決せず、瞬読性を改善するには至らない。
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の周囲を撮影した映像を、運転手に瞬時に違和感無く視認させることである。
上記の課題を解決するために、本発明に関連する表示装置は、運転手の前方に配置され、車両の周囲を撮影した映像に含まれる視認対象物を、当該映像を表示する表示画面よりも上記運転手から離れる奥側に認識されるように表示し、上記視認対象物を、上記表示画面よりも上記奥側に認識させる奥行き量は、上記運転手に、上記視認対象物がミラーに映っていると認識させる距離であることを特徴とする。
上記の課題を解決するために、本発明に関連する表示装置は、運転手の前方に配置され、車両の周囲を撮影した映像に含まれる視認対象物を、当該映像を表示する表示画面よりも上記運転手から離れる奥側に認識されるように表示し、上記視認対象物を、上記表示画面よりも上記奥側に認識させる奥行き量が12.6mm以上であることを特徴とする。
上記の課題を解決するために、本発明に関連する表示装置は、車両の周囲を撮影した映像に含まれる視認対象物を、当該映像を表示する表示画面よりも運転手から離れる奥側に認識されるように、右眼用映像及び左眼用映像を表示する映像表示部と、運転手の顔の位置を特定する位置センサー部と、上記位置センサー部が特定した上記運転手の顔の位置に基づいて、上記右眼用映像及び上記左眼用映像の一部を遮光して上記視認対象物を上記奥側に認識させる視差バリアとを備えていることを特徴とする。
本発明の一態様によれば、瞬読性に優れ、違和感の少ない映像の表示が可能であるという効果を奏する。
本発明の実施形態1に係る表示装置を搭載した車両の運転席の様子を表す図である。 本発明の実施形態1に係る表示装置を搭載した車両を上から見た図である。 本発明の実施形態1に係る電子ミラーの概略構成を表すブロック図である。 本発明の実施形態1に係る3D表示の際の液晶表示パネルおよび視差バリアの状態を示す断面図である。 (a)は、運転手がフロントガラスを通して前方を見ているときの視線を表す図であり、(b)は運転手が室内ミラーを通して後方を見ているときの視線を表す図であり、(c)は運転手が2D表示する表示装置を見ているときの視線を表す図であり、(d)は運転手が3D表示する表示装置を見ているときの視線を表す図である。 3D映像を表示する表示装置を見ているときの視線の様子を表す図である。 3D映像を表示する際の各種パラメータを表す図である。 本発明の実施例1を説明する図であり、(a)は飛び出す3D映像を表示する表示装置を見ているときの視線の様子を表す図であり、(b)は2D映像を表示する表示装置を見ているときの視線の様子を表す図であり、(c)は奥行きがある3D映像を表示する表示装置を見ているときの視線の様子を表す図である。 本発明の実施例1に係る3D映像を表示した際の各パラメータを表す図である。 本発明の実施例1に係るオフセット量と、飛び出し量及び奥行き量と、輻輳調節矛盾量との関係を表す図である。 図10における、表示画像のオフセット量と、飛び出し量及びオフセット量との関係のグラフを表す図である。 図10における、表示画像のオフセット量と、輻輳調節矛盾量との関係のグラフを表す図である。 本発明の実施例1の実験結果を表す図である。
〔実施形態1〕
(電子ミラーを搭載した自動車の構成)
図1及び図2を用いて、本発明の実施形態1に係る表示装置について説明する。図2は、本発明の実施形態1に係る表示装置を搭載した車両を上から見た図を表している。図1は、本発明の実施形態1に係る表示装置を搭載した車両の運転席の様子を表す図である。
なお、本実施形態では、本発明に係る表示装置を、車両の一例である4輪の自動車に搭載する例を説明する。しかし、本発明に係る表示装置は、4輪の自動車に限らず、オートバイ等の二輪車、又は、三輪の自動車等、種々の乗り物に搭載可能である。さらに、4輪の自動車についても、小型車、中型車、大型車、トラック、バス等、種類を問わず、本発明に係る表示装置を搭載することができる。
また、本実施形態では、本発明に係る表示装置を電子ミラーとして用いる例を説明する。しかし、本発明に係る表示装置は、カーナビ等の種々の車載ディスプレイに用いることができる。
図2に示すように、自動車(車両)1は、左側の電子ミラー31と、後方正面側の電子ミラー32と、右側の電子ミラー33とを有する。
電子ミラー31は表示部(表示装置)11と撮影部21とを有する。電子ミラー32は表示部(表示装置)12と撮影部22とを有する。電子ミラー33は表示部(表示装置)13と撮影部23とを有する。
電子ミラー31は、左側のドアミラーの機能を代替する。電子ミラー32は室内ミラーの機能を代替する。電子ミラー33は右側のドアミラーの機能を代替する。よって、自動車1は、左側のドアミラー、室内ミラー、及び、右側のドアミラーが配置されていなくてもよい。
撮影部21・22・23は動画の撮影が可能な車載カメラである。撮影部21・22・23は、一例として、CCDカメラ等からなる。
撮影部21は、自動車1において、通常、左側のドアミラーが配置される位置に配置されている。撮影部21は、自動車1の左側後方の範囲71の動画を撮影し、当該撮影した映像を映像信号として表示部11に出力する。なお、撮影部21は、自動車1において、左側後方の範囲の動画が撮影できる位置に配置されていればよい。
撮影部22は、天井の後方部に配置されている。撮影部22は、自動車1の後方正面の範囲72の動画を撮影し、当該撮影した映像を映像信号として表示部12に出力する。なお、撮影部22は、自動車1において、後方正面の範囲の動画が撮影できる位置に配置されていればよく、例えば、自動車1において、リヤバンパー、ナンバープレート等が配置された後方面に配置されていてもよい。
撮影部23は、自動車1において、通常、右側のドアミラーが配置される位置に配置されている。撮影部23は、自動車1の右側後方の範囲73の動画を撮影し、当該撮影した映像を映像信号として表示部13に出力する。なお、撮影部23は、自動車1において、右側後方の範囲の動画が撮影できる位置に配置されていればよい。
表示部11・12・13は、自動車1の室内に配置されている。本実施形態では、表示部11・12・13は運転席2に配置されている。表示部11は、撮影部21が撮影した自動車1の左側後方の範囲71の映像を、2D(平面)映像ではなく3D(奥行き)映像として表示する。表示部12は、撮影部22が撮影した自動車1の後方正面の範囲72の映像を、3D(奥行き)映像として表示する。表示部13は、撮影部23が撮影した自動車1の右側後方の範囲73の映像を、3D(奥行き)映像として表示する。
このため、自動車1の周囲を撮影した映像を平面的に表示する場合と比べて、運転手は、奥行き感がある映像を見ることができる。これにより、運転手は、表示部11・12・13に映された映像における視認対象物間の距離、及び、当該視認対象物と自身が運転している自動車1との距離感を把握しやすい。このように、表示部11・12・13によると、違和感の少ない映像の表示が可能である。
なお、3D(奥行き)映像とは、2D(平面)映像とは異なり、奥行きを感じる映像のことである。特に、本実施形態に係る表示部11・12・13は、単に奥行きを感じる映像を表示するだけでなく、運転手があたかもミラーを見ているかのように感じる3D(奥行き)映像を表示する。なお、これについての具体的な説明は実施例1等にて後述する。
自動車1の運転席2において、表示部11・12・13は、運転手が運転席に座ったとき、運転手の前方の位置に配置されている。これにより、運転手がフロントガラス5を通して道などの視認対象物を見ているときの視線の位置から、表示部11・12・13へ移動する視線の移動量が少なくて済む。このため、表示部11・12・13に表示されている映像を見るために、運転手がわき見をする時間を少なくすることができる。
また、運転手が座席に座ったとき運転手の前方正面となる位置に表示部12が配置されており、運転手から向かって表示部12の左側に表示部11が配置されており、運転手から向かって表示部12の右側に表示部13が配置されている。
このため、運転手は直感的に、表示部11が自動車1の左側後方の範囲71の動画を表示しており、表示部12が自動車1の後方正面の範囲72の動画を表示しており、表示部13が自動車1の右側後方の範囲73の動画を表示していることを把握することができる。
表示部11・12・13はダッシュボードに組み込まれている。また、本実施形態に係る自動車1では、スピードメーター、燃料の残量を表示する計器等の各種計器類を含むインパネも表示装置3に表示されている。表示装置3はダッシュボードに組み込まれている。運転手から見て、上方から下方に、フロントガラス5、表示部11・12・13、及び、表示装置3が順に並ぶように配置されている。
なお、表示部11・12・13の配置位置は上述した位置に限定されるものではなく、運転手から見える位置に配置されていればよい。例えば、表示部11・12・13は、表示装置3内に含まれていてもよい。また、表示部11・12・13は、通常、室内ミラーが配置される位置に配置されてもよいし、ドアの内側部分に配置されてもよい。
(電子ミラー31・32・33の構成)
次に、図3を用いて、電子ミラー31・32・33の構成について説明する。図3は本発明の実施形態1に係る電子ミラーの概略構成を表すブロック図である。なお、本実施形態では、電子ミラー31・32・33のうち、電子ミラー32の構成について説明する。電子ミラー31・33の構成は電子ミラー32の構成と同じであるため、説明を省略する。
なお、本実施形態では、表示部11・12・13として、位置センサー部47を搭載し、運転手の顔(眼)の位置を認識し、視差バリアの位置が最適位置となるようにリアルタイムで調整するアイトラッキング技術を搭載した視差バリア方式を用いて3D映像を表示する方法について説明するが、表示部11・12・13の構造はこれに限定されるものではない。表示部11・12・13は、例えば、視差バリアではなくレンズを用いる方式等、3D(奥行き)映像を表示できればよいし、アイトラッキング技術が盛り込まれなくてもよい。
図3に示すように電子ミラー32は、位置センサー部47と撮影部22と表示部12とを備える。
表示部12は、液晶表示パネル(映像表示部)41、液晶表示パネル駆動部42、視差バリア液晶パネル44、視差バリア液晶パネル駆動部45、演算部46、表示制御部43、及び、図示しないバックライトを備える。バックライトは液晶表示パネル41の背面(運転手から遠い側の面)に配置されている。
撮影部22は、動画を撮影すると映像信号として表示制御部43に出力する。
液晶表示パネル41は、表示制御部43に入力される映像信号に基づいて、右眼用映像及び左眼用映像を表示する。
視差バリア液晶パネル44は、液晶表示パネル41の前面(運転手側の面)に設けられている。なお、視差バリア液晶パネル44の配置位置は上述の位置に限定されるものではなく、液晶表示パネル41の背面(液晶表示パネル41とバックライトとの間)に配置されてもよい。視差バリア液晶パネル44は、複数の電極が形成されており、印加される電圧に応じて、透過状態の列と不透過状態の列がストライプ状の視差バリアを形成し、背面の液晶表示パネル41の画素から出射される光を透過するか否かを切り替えることができる。視差バリア液晶パネル44は、液晶表示パネル41が表示する右眼用映像及び左眼用映像の一部を視差バリアにて遮光することで、視認対象物を、表示画面よりも奥側(運転手から離れる側)に認識させる。その結果、3D(奥行き)映像が表示される。
位置センサー部47は、運転手を撮影する撮影部と、当該撮影部が撮影した映像に画像処理を施すことで運転手の顔の位置を特定する位置特定部とを有する。位置センサー部47は運転手の顔の位置を特定すると位置情報として演算部46へ出力する。
演算部46は、位置センサー部47で取得した運転手の顔の位置を元に、視差バリア液晶パネル44の電圧印加パターンを決定し、電圧印加パターン情報として視差バリア液晶パネル駆動部45に出力する。
視差バリア液晶パネル駆動部45は、演算部46から取得した電圧印加パターン情報に基づいて視差バリア液晶パネル44に電圧を印加する。これにより、視差バリア液晶パネル44は、運転手の顔の位置に基づく視差バリアを表示する。この結果、運転手は、顔の位置を動かしても、表示部12に表示される3D(奥行き)映像を確実に視認することができる。
表示制御部43は、撮影部22から映像信号を受け取り、3D(奥行き)映像を表示させるための処理を施した映像データを生成する。
ここで、3D(奥行き)映像を表示するためには、左眼用と右眼用の2つの画像を同時に表示する必要があるため、1列おきの画素を使用して各画像を表示する。1つの画像を表示するために使用される画素は、全体の画素の半分となる。そのため、表示制御部43は、撮影部22から取得した映像信号から、左眼用の映像データと右眼用の映像データとを合成した映像データを生成し、当該生成した映像データを液晶表示パネル駆動部42へ出力する。
液晶表示パネル駆動部42は、表示制御部43から取得した映像データに基づいて、左眼用の映像と、右眼用の映像とを表示する。
図4は、3D表示の際の液晶表示パネル41および視差バリア液晶パネル44の状態を示す断面図である。3D表示では、液晶表示パネル41は、画素の1列おきに左眼用と右眼用の画像を交互に表示する。
本実施形態の表示部12では、液晶表示パネル41の前面(運転手側)に、視差バリア液晶パネル44が配置されている。
3D(奥行き)表示する際、視差バリア液晶パネル44において、透過状態の列55aと不透過状態の列55bとが交互に並んでいる。これにより、各画素列から出射される光の方向が制限され、各画素列を視認可能な視野方向(視野角)が制限される。例えば、右眼用の第1画像を表示する各画素列56aから視差バリア液晶パネル44を通過して出た光は、所定の視点Dに向かって進む。また、左眼用の第2画像を表示する各画素列56bから視差バリア液晶パネル44を通過して出た光は、所定の視点Eに向かって進む。視差バリア液晶パネル44によって、視点Dからは、左眼用の第2画像を表示する画素56bは視認することができず、視点Eからは、右眼用の第1画像を表示する画素列56aは視認することができない。また、位置センサー部47及び演算部46により算出された電圧印加パターンを元に視差バリア液晶パネル44を駆動し、透過状態の列55a及び不透過状態の列55bの位置をリアルタイムで変更することにより、運転手が動いた場合においても、良好な3D(奥行き)表示が可能となる。
なお、図4では簡略化して描いているが、所定の視点D・Eと液晶表示パネル41等との距離は図示するものより大きい。
表示部11・12・13は、このように、左右の眼に異なる画像を視認させて、3D表示を行う。
このように、表示部11・12・13は、2視点で3D(奥行き)表示を行う。また、運転手は裸眼で3D(奥行き)表示を視認することができ、3D用眼鏡等は不要である。
(電子ミラー31・32・33の主な利点)
このように、表示部11・12・13は、視差バリア方式を用いているため、3D(奥行き)表示を視認するための3D用眼鏡(液晶シャッター方式の眼鏡、偏光眼鏡)をかける必要がない。このため、運転の邪魔にならず、運転手は、快適な運転が可能である。
また、3D用眼鏡を用いずに、立体映像を表示する方式として、視差バリア方式ではなく、映像を表示する表示画面にレンチキュラーレンズを配置することで映像に立体感を持たせる方式も存在する。しかし、表示画面にレンチキュラーレンズを配置してしまうと、常に3D映像を表示させる必要がある。
一方、本実施形態に係る表示部11・12・13が備える視差バリア液晶パネル44は、視差バリアを表示させないこともできる。この場合、2D映像を液晶表示パネル41に表示することで、運転手は、3D(奥行き)映像ではなく2D映像を見ることになる。この2D映像を表示するときは、3D映像を表示するときとは異なり、左眼用の映像と右眼用の映像とを表示する必要がないため、高解像度の映像を表示することができる。このように、電子ミラー31・32・33によると、運転の状況及び運転手の要望によって、3D(奥行き)映像と、2D(平面)映像とを切り換えることができるため、利便性が高い。
また、裸眼で3D映像を表示する方式として、視点数によって、2視点の方式と多視点の方式とに分類できる。2視点の方式では、2D映像と比べたときの解像度の劣化は最小限の1/2に抑えることができる。但し、視認範囲は狭く、正面方向に限られる。
一方、多視点の方式は、視点数を増やせば視認範囲は広がるものの、その分、2D映像と比べたときの解像度の劣化が大きくなる。例えば、N視点の場合、解像度は1/Nとなる。また、視点数分の映像が必要であり、多視点映像に変換する大規模な回路が必要となる。
ここで、表示装置を電子ミラーに用いる場合、後方の映像を忠実に再現する必要があるため、解像度劣化は最小限に抑えることが好ましい。
そこで、本実施形態に係る電子ミラー31・32・33によると、表示部11・12・13は、2視点の方式にて3D(奥行き)映像を表示するため、解像度の劣化を最小限に抑えることができる。このため、後方の映像を忠実に再現することができる。これによると、よりミラーを見ているかのような自然な3D(奥行き)映像を表示することができる。
また、位置センサー部47及び演算部46を有することで、運転手の顔の位置に合わせて視差バリアを最適な位置に表示することができる。この結果、運転手は、常に解像度劣化が最小となる最適な3D(奥行き)映像を視認することができる。
(ビジュアルディストラクション低減効果)
さらに、電子ミラー31・32・33によると、ビジュアルディストラクションを低減する効果も得ることができる。次に、図5を用いて、本実施の形態に係る電子ミラー31・32・33によるビジュアルディストラクション低減効果について説明する。
図5の(a)は、運転手がフロントガラスを通して前方を見ているときの視線を表す図であり、(b)は運転手が室内ミラーを通して後方を見ているときの視線を表す図であり、(c)は運転手が2D表示する表示装置を見ているときの視線を表す図であり、(d)は運転手が3D表示する表示装置を見ているときの視線を表す図である。
運転手が自動車を運転しているときの不注意状態として、いわゆる、ビジュアルディストラクションと呼ばれる状態が存在する。ビジュアルディストラクションとは、前方道路から運転手が眼を離す際の不注意状態のことである。
このビジュアルディストラクションは、前方道路から運転手が運転席の各種表示に眼を移す、いわゆる、わき見をしている状態である。このわき見時間は、次の3つの段階に分かれる。(a1)前方道路から視線を移動する。(a2)遠方から近方へ焦点を調整する。(a3)表示内容を判読する。
このため、わき見時間を減らすには、(a1)視線の移動距離を小さくする(a2)焦点の調整時間である輻輳調整時間を短くする(a3)一見して表示内容を把握できるように表示内容の大きさ、文字フォント、配置等を工夫する、等の対策を行い、瞬読性を向上させる必要がある。
以下の説明は、輻輳調整時間を短くすることにより、(a2)の視点調整時間を短くできることを説明するものである。
図5の(a)に示すように、運転手は、わき見をしていない時、フロントガラス62を介して前方の、道路、歩行者、自動車等の視認対象物63を見る。このときの運転手は比較的遠くの視認対象物63を見ており、両眼61の視線は比較的平行に近くなる。このときの両眼61と視認対象物63とが成す角度である輻輳角θ1は比較的小さい。また、両眼61から視認対象物63までの距離を輻輳距離とすると、輻輳距離は比較的大きい。
図5の(b)に示すように、室内ミラー65(左ドアミラー、又は、右ドラミラー)に映る視認対象物63を見る場合、運転手は、室内ミラー65に映った視認対象物63に焦点を合わせて室内ミラー65に映る視認対象物63の虚像63aを見ることになる。このときの、運転手の両眼61から室内ミラー65に映った視認対象物63までの距離である輻輳距離は比較的大きく、運転手は、室内ミラー65よりも遠方を見ることになるため、両眼61と室内ミラー65に映る視認対象物63の虚像63aとが成す角度である輻輳角θ2は、輻輳角θ1と同程度に小さい。
このように、図5の(a)に示したフロントガラス62を通して前方を見ているときから、図5の(b)に示すように室内ミラー65に映る視認対象物63に視線を移した時、視線の移動距離は大きいものの、両眼61はあまり寄らず、輻輳角θ2は、輻輳角θ1と同程度に小さいため、運転手が輻輳角θ1からθ2へ輻輳を調整する輻輳調整時間も短くて済む。この結果、運転手のわき見時間も短くて済む。
図5の(c)に示すように、例えば、ダッシュボードに組み込まれた2D映像を表示する表示装置64に映された視認対象物63を見る場合、運転手は、表示装置64の表示画面に映る視認対象物63に焦点を合わせて、表示装置64に映る視認対象物63を見る。このときの、運転手の両眼61から表示装置64に映った視認対象物63までの距離である輻輳距離は、両眼61から表示装置64の表示画面までの距離と一致する。このため、このときの輻輳距離は、フロントガラス62を通して前方の視認対象物を見ているとき、及び、室内ミラー65に映った視認対象物を見ているときよりも小さくなる。
このため、図5の(a)に示したフロントガラス62を通して前方を見ているときから、図5の(c)に示すように表示装置64の表示画面に映された視認対象物63に視線を移した時、視線の移動距離は大きく、さらに、両眼61が寄る量も大きくなり、両眼61と表示装置64に映った視認対象物63とが成す角度である輻輳角θ3は、輻輳角θ1と比べて大きくなる。このため、運転手が輻輳角θ1からθ3へ輻輳を調整する輻輳調整時間も長くなる。この結果、運転手のわき見時間も長くなる。
一方で、3D(奥行き)表示を行う表示装置の場合、図5の(d)に示すように、運転手は、表示部11・12・13に映った視認対象物63に焦点を合わせて表示部11・12・13に映る視認対象物63の虚像63aとして認識する。このとき、表示部11・12・13は、奥行きをもって視認対象物63の虚像63aが認識されるように、視認対象物63を表示している。
この場合、運転手の両眼61から表示部11・12・13に映った視認対象物63の虚像63aまでの距離である輻輳距離は、2D表示を行う表示装置64に映された視認対象物63を見る場合よりも大きくなる。このとき、運転手は、表示部11・12・13よりも遠方を見ることになるため、両眼61と表示部11・12・13に映る視認対象物63の虚像63aとが成す角度である輻輳角θ4は、輻輳角θ3よりも小さい。
このように、図5の(a)に示したフロントガラス62を通して前方を見ているときから、図5の(d)に示すように表示部11・12・13に映る視認対象物63に視線を移した時、視線の移動距離は大きいものの、両眼61はあまり寄らず、輻輳角θ4は、輻輳角θ3よりも小さいため、運転手が輻輳角θ1からθ4へ輻輳を調整する輻輳調整時間も短くて済む。この結果、運転手のわき見時間も短くて済む。
このように、表示部11・12・13に、撮影部21・22・23が撮影した映像における視認対象物63の虚像63aの位置を、表示部11・12・13の表示画面よりも奥側(運転手から離れる側)に認識させるように、視認対象物63を表示する。
これにより、前方の風景を見ていた運転手が表示部11・12・13の表示画面に視線を移した時に、表示部11・12・13に映された映像における視認対象物63の虚像63aを視認するため、輻輳角変化が小さくなる。このため、視線を移した時の輻輳調整時間が短くて済み、瞬読性を向上させることができる。
さらに、電子ミラー31・32・33によると、奥行き感を表現させることで、ミラーで見たような映像を提供できる。このため、運転手が表示装置を見た際の違和感を低減することができる。なお、本実施形態では、表示部11・12・13を電子ミラーに用いる場合に特化して説明しているが、輻輳角変化が低減できるという観点から、必ずしも表示部11・12・13の適用範囲は電子ミラーだけではなく、例えば、前方を撮影した映像を表示する表示装置においても適用可能である。
(3D映像)
次に、図6及び図7に基づいて、3D映像について説明する。
図6は、3D映像を表示する表示部81を見ているときの視線の様子を表す図である。図7は、3D映像を表示する際の各種パラメータを表す図である。
図6に示すように、運転手の左眼61Lと右眼61Rとの間の距離を眼間距離eとし、両眼61から表示部81の表示画面までの距離を視認距離Dとし、両眼61から表示部81に表示された視認対象物63の位置(視認対象物63が存在するように知覚される虚像63a)までの距離を輻輳距離cとし、両眼61と視認対象物63の虚像63aとが成す角を輻輳角θcとする。視認対象物63は、左眼用画素82Lに表示された左眼用の映像と、右眼用画素82Rに表示された右眼用映像とを含む。
表示画面には、視認対象物63を表す左眼用の映像を表示する左眼用画素82L及び右眼用の映像を表示する右眼用画素82Rが配置されており、左眼用画素82Lと右眼用画素82Rとの距離をオフセットΔxとし、左眼用画素82Lと右眼用画素82Rとの中心と両眼61とが成す角をθfとする。また、視差θpをθc-θfで表し輻輳調節矛盾量と呼ぶこととする。この場合、虚像63aが表示部81の表示画面から運転手寄りに認識される場合をプラス(飛び出す3D映像を表示している状態)、虚像63aが表示部81の表示画面から奥側(運転手から離れる側)に認識される場合をマイナス(奥行きがある3D映像を表示している状態)で表す。
表示部81の表示画面と両眼61との視認距離Dは750mmとする。
両眼視差を利用した3D映像を表示すると、表示画面とは異なるところに視認対象物を知覚させる。このため、両眼61の焦点は表示画面に合うが、視認対象物の位置は、表示画面上ではなく、表示画面より手前側、又は、奥側に位置するように認識されるようになり、焦点距離(=視認距離D)と輻輳距離cの矛盾が生じる。現実の世界ではこの矛盾は起こりえないため、表示画面に表示されている視認対象物の知覚位置が、表示画面から離れすぎると、映像を視認している者は視覚疲労を感じたり、不快感を感じたりする。
図7に示すように、視差θpが−1°以上1°以下が、多くの人が快適に視認できる範囲として考えられている。
このため、表示部11・12・13も、視差θpが−1°以上0°未満となるように、視認対象物の3D(奥行き)表示を行うことで、あたかもミラーを見ているかのように、運転手に快適に視認対象物を認識させることができる。
〔実施例1〕
表示部11・12・13に、視認対象物を表示画面より奥側に知覚されるように3D(奥行き)映像を表示することで、ミラーを見ているような感覚を与えることができる。このミラーを見ているかのような感覚を運転手に与えるには、視認対象物にどれだけ奥行きを与えて3D(奥行き)表示するかが重要である。
そこで、表示部11・12・13が表示する3D(奥行き)映像の奥行き量を変化させ、実際に奥行き感を感じる奥行き量を評価するための実験を行った。
図8の(a)は飛び出す3D映像を表示する表示装置83を見ているときの視線の様子を表す図であり、(b)は2D映像を表示する表示装置85を見ているときの視線の様子を表す図であり、(c)は奥行きがある3D映像を表示する表示装置86を見ているときの視線の様子を表す図である。
図9は、本実施例に係る3D映像を表示した際の各パラメータを表す図である。
眼間距離eは62mm、両眼61から、表示装置83の表示画面、表示装置85の表示画面、又は、表示装置86の表示画面までの距離である視認距離Dを700mmとし、各表示装置83・85・86の画素ピッチを0.07425mmとし、通常輻輳角(調整角)を5.07°とした。ここで、通常輻輳角とは2D映像が表示されている時の輻輳角を指す。また、表示装置83・85・86としては、6.4型FHD(1920×1080×RGBピクセル)を用いた。
図8の(a)に示すように、飛び出す3D映像については、視認対象物63の表示画面からの飛び出し量をpとし、図8の(c)に示すように、奥行きがある映像については、視認対象物63の表示画面からの奥行き量をdとする。
図10は、オフセット量と、飛び出し量及び奥行き量と、輻輳調節矛盾量との関係を表す図である。
図11は、図10における、表示画像のオフセット量と、飛び出し量及びオフセット量との関係のグラフを表す図である。
図12は、図10における、表示画像のオフセット量と、輻輳調節矛盾量との関係のグラフを表す図である。
6人の被験者A1〜A6に対して、2D表示と比較して、奥行き感を感じ始めるポイントを、視差を振って評価した。
図13は実施例1の実験結果を表す図である。
図13に示すように、被験者A1が奥行きを感じ始めた奥行き量dは12.6mmであった。被験者A2が奥行きを感じ始めた奥行き量dは15.1mmであった。同様に被験者A3は16.8mm、被験者A4は21.0mm、被験者A5は22.6mm、被験者A6は16.8mmであった。
被験者A1〜A6が奥行きを感じ始めた平均の奥行き量dは17.5mmであり、被験者A1〜A6が奥行きを感じ始めた最小値は12.6mmであった。
以上より、奥行き量dが17.5mm以上となるように3D映像を表示部11・12・13に表示することで、2D映像を表示する場合とは異なり、奥行き感のある映像を視認させることができることが分かった。これにより、運転手にあたかもミラーを見ているかのように3D(奥行き)映像を表示することができることが分かった。
また、少なくとも、奥行き量dが12.6mm以上となるように3D映像を表示部11・12・13に表示することで、2D映像を表示する場合とは異なり、奥行き感のある映像を視認させることできる可能性があることが分かった。
換言すると、ミラーを見ているかのように視認対象物を運転手に見せるには、視認対象物の奥行き量が少なくとも12.6mmは必要であることが、今回の実験により明らかになったといえる。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る表示装置は、運転手の前方に配置され、車両の周囲を撮影した映像に含まれる視認対象物を、当該映像を表示する表示画面よりも上記運転手から離れる奥側に認識されるように表示し、上記視認対象物を、上記表示画面よりも上記奥側に認識させる奥行き量は、上記運転手に、上記視認対象物がミラーに映っていると認識させる距離であることを特徴とする。
上記構成によると、車両の周囲を撮影した映像を平面的に表示する場合と比べて、運転手は、上記映像における視認対象物の距離感を把握しやすい。特に、上記構成によると、上記奥行き量は、上記運転手に、上記視認対象物がミラーに映っていると認識させる距離である。このため、上記運転手は、あたかも上記ミラーを見ているかのような感覚で、上記視認対象物を認識することができる。このため、違和感が無く、また、瞬読性が優れた映像の表示が可能である。
本発明の態様2に係る表示装置は、運転手の前方に配置され、車両の周囲を撮影した映像に含まれる視認対象物を、当該映像を表示する表示画面よりも上記運転手から離れる奥側に認識されるように表示し、上記視認対象物を、上記表示画面よりも上記奥側に認識させる奥行き量が12.6mm以上であることが好ましい。上記構成によると、運転手に対して上記視認対象物がミラーに映っているかのような映像を視認させることができる。このため、違和感が無く、また、瞬読性が速い映像の表示ができる場合がある。
本発明の態様3に係る表示装置は、上記態様2において、上記奥行き量は、17.5mm以上であることが好ましい。上記構成によると、運転手に対して上記視認対象物がミラーに映っているかのような映像を、より確実に、視認させることができる。このため、違和感が無く、また、瞬読性が速い映像の表示ができる場合がある。
本発明の態様4に係る表示装置は、上記態様1〜3において、上記視認対象物における、右眼用映像及び左眼用映像を表示する映像表示部と、上記右眼用映像及び上記左眼用映像の一部を遮光することで、上記視認対象物を上記奥側に認識させる視差バリアとを備えていることが好ましい。上記構成によると、上記視認対象物が上記奥側に認識されるような映像の表示と、2D(平面)映像の表示とを、切り換えることができる。このため、利便性が高い表示装置を得ることができる。
本発明の態様5に係る表示装置は、視認対象物を、映像を表示する表示画面よりも運転手から離れる奥側に認識されるように、右眼用映像及び左眼用映像を表示する映像表示部と、上記運転手の顔の位置を特定する位置センサー部と、上記位置センサー部が特定した上記運転手の顔の位置に基づいて、上記右眼用映像及び上記左眼用映像の一部を遮光して上記視認対象物を上記奥側に認識させる視差バリアとを備えていることを特徴とする。
上記構成によると、車両の周囲を撮影した映像を平面的に表示する場合と比べて、運転手は、上記映像における視認対象物の距離感を把握しやすい。また、上記視差バリアを、上記運転手の顔の位置に基づいて表示するため、運転手は常に、距離感を把握しやすい上記視認対象物を視認することができる。このため、違和感が無く、また、瞬読性が優れた映像の表示が可能である。
本発明の態様6に係る電子ミラーは、上記態様4又は5において、上記表示装置と、車両の正面後方、左側後方、又は、右側後方を撮影し、当該撮影した映像を上記表示装置に出力する撮影部とを備えていることを特徴とする。
上記構成によると、運転手に対して、違和感が無く、また、瞬読性が速い映像の表示が可能な電子ミラーを得ることができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
1 自動車(車両)
2 運転席
5、62 フロントガラス
11・12・13 表示部(表示装置)
21・22・23 撮影部
31・32・33 電子ミラー
41 液晶表示パネル(映像表示部)
47 位置センサー部
63 視認対象物
63a 視認対象物(虚像)
65 室内ミラー

Claims (6)

  1. 運転手の前方に配置され、
    車両の周囲を撮影した映像に含まれる視認対象物を、当該映像を表示する表示画面よりも上記運転手から離れる奥側に認識されるように表示し、
    上記視認対象物を、上記表示画面よりも上記奥側に認識させる奥行き量は、上記運転手に、上記視認対象物がミラーに映っていると認識させる距離であることを特徴とする表示装置。
  2. 運転手の前方に配置され、
    車両の周囲を撮影した映像に含まれる視認対象物を、当該映像を表示する表示画面よりも上記運転手から離れる奥側に認識されるように表示し、
    上記視認対象物を、上記表示画面よりも上記奥側に認識させる奥行き量が12.6mm以上であることを特徴とする表示装置。
  3. 上記奥行き量は、17.5mm以上であることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
  4. 上記視認対象物における、右眼用映像及び左眼用映像を表示する映像表示部と、
    上記右眼用映像及び上記左眼用映像の一部を遮光することで、上記視認対象物を上記奥側に認識させる視差バリアとを備えていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の表示装置。
  5. 視認対象物を、映像を表示する表示画面よりも運転手から離れる奥側に認識されるように、右眼用映像及び左眼用映像を表示する映像表示部と、
    上記運転手の顔の位置を特定する位置センサー部と、
    上記位置センサー部が特定した上記運転手の顔の位置に基づいて、上記右眼用映像及び上記左眼用映像の一部を遮光して上記視認対象物を上記奥側に認識させる視差バリアとを備えていることを特徴とする表示装置。
  6. 請求項4又は5に記載の表示装置と、
    車両の正面後方、左側後方、又は、右側後方を撮影し、当該撮影した映像を上記表示装置に出力する撮影部とを備えていることを特徴とする電子ミラー。
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