JP2013237320A - Discomfort reduction display device and method for controlling display thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、違和感軽減表示装置およびその表示制御方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a display for reducing discomfort and a display control method thereof.
近年、テレビや映画などを視聴することができる表示装置が、自動車、バス、電車、飛行機または船などに設置されている。このような表示装置は、通常、乗り物に直接取り付けられている。 In recent years, display devices that can watch TV, movies, and the like are installed in automobiles, buses, trains, airplanes, ships, and the like. Such a display device is usually attached directly to the vehicle.
そのため、乗り物自体に振動や揺れが生じた場合には、その表示装置にも振動が直接伝播するので、表示装置を見ていた視聴者は、振動による表示装置のずれにより違和感を生じたり、表示装置の見づらさを感じていた。 Therefore, if the vehicle itself vibrates or shakes, the vibration directly propagates to the display device, so that the viewer watching the display device may feel uncomfortable due to the displacement of the display device due to the vibration or display I felt it was difficult to see the device.
そこで、従来から、表示装置に伝播する振動に起因して、違和感を解消する表示装置や見づらさを解消する補正方法が、様々、検討されてきた（例えば、特許文献１参照）。 In view of this, various display devices that eliminate discomfort due to vibration propagating to the display device and correction methods that eliminate difficulty in viewing have been studied (see, for example, Patent Document 1).
ところで、一般的な表示装置では、乗り物自体に振動が生じた場合、表示装置に表示される表示画像を２次元的平面上で上下に移動させて、視聴者が抱く違和感を軽減するようになっていた。この場合、例えば、道路がカーブしている場所では、表示装置に対して、回転方向にずれが生じるが、この回転方向のずれを並進方向で補正しているため、違和感が解消されていなかった。 By the way, in a general display device, when vibration occurs in the vehicle itself, the display image displayed on the display device is moved up and down on a two-dimensional plane to reduce the viewer's uncomfortable feeling. It was. In this case, for example, in a place where the road is curved, a deviation occurs in the rotation direction with respect to the display device. However, since the deviation in the rotation direction is corrected in the translation direction, the uncomfortable feeling has not been eliminated. .
すなわち、表示装置に回転方向のずれが生じた場合において、２次元的に並進方向のみしか補正することができなかったので、このような補正では表示装置に生じた回転方向のずれや奥行き方向に生じる振動が解消されず、表示装置に対する違和感を適切に解消することができていない、という問題があった。 That is, in the case where a deviation in the rotation direction occurs in the display device, only the translation direction can be corrected two-dimensionally. Therefore, in such correction, the deviation in the rotation direction and the depth direction caused in the display device can be corrected. There is a problem in that the generated vibration is not eliminated and the uncomfortable feeling for the display device cannot be eliminated appropriately.
本実施形態によれば、本実施形態に係る違和感軽減表示装置は、表示部と、車体に生じる回転成分を当該車体の傾きとして取得する自車回転成分取得部と、前記取得した車体の傾きに基づいて映像を３次元的に回転補正し、前記表示部において空間的に固定される面になるように、当該回転補正した映像を表示するための位置と傾きを決定する仮想表示位置決定部と、前記位置と傾きが決定された映像を前記表示部に投影表示する投影表示部と、を備える。 According to the present embodiment, the discomfort reducing display device according to the present embodiment includes a display unit, a vehicle rotation component acquisition unit that acquires a rotation component generated in the vehicle body as the vehicle body inclination, and the acquired vehicle body inclination. A virtual display position determining unit that determines a position and an inclination for displaying the rotation-corrected image so that the image is three-dimensionally rotated based on the surface and spatially fixed on the display unit; A projection display unit for projecting and displaying the video whose position and inclination are determined on the display unit.
本実施形態に係る表示装置（違和感軽減表示装置）１００は、自動車や電車などの座席に設けられる表示機器であって、例えば、自動車の後部座席に位置する同乗者が、運転席や助手席の背面に設けられたＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などを視聴する際に使用される表示装置である。また、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head Up Display）のように、車外の風景（景色）と一体化させて表示する際に使用される表示装置である。 A display device (discomfort reduction display device) 100 according to the present embodiment is a display device provided in a seat such as an automobile or a train. For example, a passenger located in a rear seat of an automobile can be used as a driver seat or a passenger seat. This is a display device used when viewing a DVD (Digital Versatile Disk) or the like provided on the back. Moreover, it is a display device used when displaying an image integrated with a scenery (scenery) outside the vehicle, such as a head-up display (HUD).
本実施形態に係る表示装置１００は、自動車や電車などの車体の傾きと視聴者の位置とを考慮して、表示装置が有する表示画面の安定した位置に、ＤＶＤなどの映像による表示画面を表示させることにより、映像に対する違和感を軽減する表示装置である。
The
また、本実施形態に係る表示装置１００では、表示画面に映像を仮想表示させ、走行中に車体が揺れた場合でも、その車体の揺れを解消した映像を表示画面に仮想表示させることにより、振動によって生じた映像の違和感を軽減するようになっている。
Further, in the
特に、本実施形態では、車体が揺れた場合であっても、車外の風景（景色）と一体化した仮想表示の映像を表示画面（表示部）に表示させることができるので、振動によって生じた違和感を軽減することができる。 In particular, in the present embodiment, even when the vehicle body is shaken, a virtual display image integrated with the scenery (scenery) outside the vehicle can be displayed on the display screen (display unit). Discomfort can be reduced.
以下、本実施形態に係る表示装置１００について、添付図面を参照して説明する。
Hereinafter, the
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る表示装置１００の概略の構成を示した概略構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a schematic configuration of a
図１に示すように、表示装置１００は、演算処理部１０５と、表示機器部１６５とを備えて構成されている。
As illustrated in FIG. 1, the
演算処理部１０５は、標準仮想表示面配置設定部１１０、自車回転成分取得部１２０、視聴位置取得部１３０、仮想表示位置決定部１４０、投影表示部１５０などを備えて構成されている。この演算処理部１０５では、後述するＣＰＵ（Central Processing Unit）がＲＯＭ（Read Only Memory）に格納されている各種プログラムを実行することにより、実現されるようになっている。なお、演算処理部１０５の詳細については、後述することにする。
The
一方、表示機器部１６５は、表示部１６０、カメラ１７０、加速度センサ１８０などを備えて構成されている。これらは、ハードウエアによって構成されるようになっている。
On the other hand, the
具体的には、表示部１６０は、仮想表示面を表示する表示部であり、上述したＤＶＤに記録されている映像を表示する表示画面を構成している。この表示部１６０は、液晶ディスプレイやモニタなどにより構成されている。また、仮想表示面とは、表示部１６０に仮想表示される表示面であり、この仮想表示面の詳細については後述する。
Specifically, the
カメラ１７０は、視聴者の目の位置（位置情報）を取得するためのカメラであり、表示機器部１６５に設けられている。カメラ１７０は、取得した視聴者の目の位置に関する情報を視聴位置取得部１３０に送出するようになっている。
The
加速度センサ１８０は、表示装置１００の加速度を取得するようになっている。加速度センサ１８０は、取得した加速度を、標準仮想表示面配置設定部１１０に送出するようになっている。
The
次に、表示機器部１６５やカメラ１７０が車体に設けられる配置について、説明する。
Next, an arrangement in which the
図２は、本実施形態に係る表示装置１００の表示機器部１６５が、車体に設けられた場合の配置の概略を示した概略配置図である。
FIG. 2 is a schematic arrangement diagram showing an outline of arrangement when the
図２に示すように、表示機器部１６５に設けられたカメラ１７０は、視聴者の目の位置（位置情報）を取得するように配置されている。また、表示機器部１６５の表示部１６０には、仮想表示面Ｈ上の映像が投影表示されるようになっている。なお、車体カメラ１７１は、車両外部の映像により車体の動きを取得するようになっており、車体の任意の場所に設けられている。また、加速度センサ１８０（図示せず）は、表示機器部１６５内に設けられている。
As shown in FIG. 2, the
これに対し、演算処理部１０５を構成する標準仮想表示面配置設定部１１０（図１）は、表示部１６０に投影表示される仮想表示面Ｈの標準の配置を設定するようになっている。すなわち、車体が傾いていない状態で表示機器部１６５を車体に取り付けて、視聴者の違和感の少ない表示位置に仮想表示面Ｈを配置（設定）する。そして、本実施形態では、この標準の配置において車体の振動による影響を取り除き（このことをキャンセルするともいう。）、視聴者に違和感を軽減した映像を視聴させるようになっている。
On the other hand, the standard virtual display surface arrangement setting unit 110 (FIG. 1) constituting the
また、標準仮想表示面配置設定部１１０は、車体に多少の振動が生じても、仮想表示面Ｈが表示部１６０に収まるように表示されており、表示部１６０の表示画面よりも少し小さいサイズ（大きさ）の表示面を設定するようになっている。
Further, the standard virtual display surface
また、仮想表示面Ｈの奥行きについては、表示部１６０において多少奥行きを持たせて表示されるようになっている。なお、この奥行きについては、これに限定されるものではなく、表示部１６０の手前側に表示されるように設定してもよい。また、仮想表示面Ｈを大きく見たい場合には、表示部１６０上でその仮想表示面Ｈを拡大して表示するようにしてもよい。
The depth of the virtual display surface H is displayed on the
また、視聴者が表示部１６０に表示された仮想表示面を一番見やすいと感じる状態は、視聴者の目の位置から車両の進行方向に延ばした直線と仮想表示面Ｈとの交点が、仮想表示面Ｈの中心となる状態であり、また、仮想表示面Ｈの法線が、地面に傾斜が無く舵角も振動も無い状態での進行方向と平行となるような傾きである。また、車体の進行方向の軸周りの回転をロールとしたとき、ロール角（ロールの傾きともいう。）は、仮想表示面Ｈの下側が重力方向とした方が望ましい。
In addition, the state in which the viewer feels that the virtual display surface displayed on the
ここで、表示機器部１６５の配置の制約により、表示機器部１６５の面の法線が、地面に傾斜が無く舵角も振動も無い状態での進行方向と平行となるような傾きに表示機器部１６５を配置できない場合でも、表示部１６０上の仮想表示面Ｈを傾けて、仮想表示面Ｈの法線が、地面に傾斜が無く舵角も振動も無い状態での進行方向と平行となるような傾きに仮想表示面Ｈを設定することにより、映像の違和感を軽減させることができる。
Here, due to the restriction of the arrangement of the
また、表示機器部１６５の配置の制約により、仮想表示面Ｈの法線が地面に傾斜が無く舵角も振動も無い状態での進行方向と平行となる傾きに設定すると、表示部１６０が進行方向上に無い場合や仮想表示面Ｈの表示領域が狭すぎる場合に、仮想表示面Ｈが見づらくなることがある。それを回避するために仮想表示面Ｈの法線の方向を視聴者寄りに調整してもよく、また仮想表示面の表示位置をずらすようにしてもよい。なお、その位置や傾きの調整量は、視聴者が任意に設定するようにしてもよい。
Further, if the normal line of the virtual display surface H is set to an inclination parallel to the traveling direction in a state where there is no inclination on the ground and there is no rudder angle and vibration due to restrictions on the arrangement of the
なお、標準仮想表示面配置設定部１１０が、加速度センサ１８０から取得した加速度により、仮想表示面の表示位置を設定する方法については、別途、後述する。
A method in which the standard virtual display surface
次に、自車回転成分取得部１２０（図１）は、車体の傾きを取得するようになっている。ここで、車体の傾きとは、重力と車の進行方向に対する傾きのことである。本実施形態では、自車回転成分取得部１２０は、車体に生じる回転成分を車体の傾きとして取得するようになっている。
Next, the vehicle rotation component acquisition unit 120 (FIG. 1) acquires the inclination of the vehicle body. Here, the inclination of the vehicle body is the inclination with respect to gravity and the traveling direction of the vehicle. In the present embodiment, the vehicle rotation
具体的には、まず、車体に取り付けられた車体カメラ１７１が、車体の正面方向（前方を映すカメラ）または車体の後ろ方向（後ろ方向を映すカメラ）を撮影する。そして、自車回転成分取得部１２０は、車体カメラ１７１によって撮影された撮影画像データを取得して平面画像Ａを作成する。
Specifically, first, the
図３は、本実施形態に係る表示装置１００が使用するカメラ座標系と、回転系と、作成される平面画像Ａとの関係を示した説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between the camera coordinate system, the rotation system, and the created planar image A used by the
図３に示すように、平面画像Ａは、車体カメラ１７１が設けられた位置において撮影された撮影画像データから作成される。図３では、車体の水平方向をｘ軸（ピッチ軸）、車体の重力方向をｙ軸（ヨー軸）、車体の進行方向をｚ軸（ロール軸）として、平面画像をカメラ座標系で表示している。
As shown in FIG. 3, the planar image A is created from captured image data captured at a position where the
自車回転成分取得部１２０は、作成した平面画像Ａから動きベクトルを検出するようになっている。ここで、動きベクトルの検出方法は、例えば、公知技術である勾配法やブロックマッチング法などの画像処理により検出する。また、自車回転成分取得部１２０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）や車内ＬＡＮ（Local Area Network）など（車内通信）から車の速度（車速）と、ミリ波レーダ（近距離状況の探知システム）や３Ｄ（three dimensions）カメラなどによって得られた立体物までの距離により、検出した動きベクトルから車体に生じる直進方向の並進成分（動きベクトルを検出した際の、画像を比較した時間での移動分）をキャンセルする。
The own vehicle rotation
また、図３に示すように、撮影画像データから生成された平面画像Ａの立体物の座標を（ｘ、ｙ、ｆ）、得られた動きベクトルの横方向をｐｕ、縦方向をｐｖ、自車の速度をＣｚ、立体物までのｚ方向の距離をｐｚとすると、並進成分をキャンセルした動きベクトルの横方向ベクトルｗｕと、縦方向ベクトルｗｖは、以下のように示される。 In addition, as shown in FIG. 3, the coordinates of the solid object of the planar image A generated from the captured image data are (x, y, f), the horizontal direction of the obtained motion vector is pu, the vertical direction is pv, Assuming that the speed of the vehicle is Cz and the distance in the z direction to the three-dimensional object is pz, the horizontal vector wu and the vertical vector wv of the motion vector with the translational component canceled are expressed as follows.
wu = pu − x・Cz / pz ・・・（１）
wv = pv − y・Cz / pz ・・・（２）
wu = pu−x · Cz / pz (1)
wv = pv − y · Cz / pz (2)
ここでは、進行方向に並進成分のみをキャンセルしたが、画像処理や加速度センサなどを使用して重力方向の並進成分（Ｃｙ）や進行方向と重力方向に垂直な方向の並進成分（Ｃｘ）を取得して、３軸方向ともキャンセルした動きベクトルの横方向ベクトルｗｕと、縦方向ベクトルｗｖは、以下のように示される。 Here, only the translational component in the traveling direction is canceled, but the translational component (Cy) in the gravitational direction and the translational component (Cx) in the direction perpendicular to the traveling direction and the gravitational direction are acquired using image processing, an acceleration sensor, or the like. Then, the horizontal vector wu and the vertical vector wv of the motion vector canceled in the three axis directions are expressed as follows.
wu = pu ＋ (f・Cx − x・Cz) / pz ・・・（３）
wv = pv ＋ (f・Cy − y・Cz) / pz ・・・（４）
wu = pu + (f ・ Cx − x ・ Cz) / pz (3)
wv = pv + (f ・ Cy − y ・ Cz) / pz (4)
また、自車回転成分取得部１２０は、誤差の原因となる成分として、例えば、近すぎる立体物や移動体の動きベクトルを除去する。そして、自車回転成分取得部１２０は、平面画像におけるｘ軸回転成分、ｙ軸回転成分、ｚ軸回転成分を、それぞれＲｘ、Ｒｙ、Ｒｚとして、下記の式（５）、式（６）を特異値分解などにより計算する。
In addition, the vehicle rotation
wu = −(x・y / f)・Rx ＋ ((f・f ＋ x・x) / f)・Ry − y・Rz ・・・（５）
wv = −((f・f ＋ y・y) / f)・Rx ＋ (x・y / f )・Ry ＋ x・Rz ・・・（６）
wu = − (x · y / f) · Rx + ((f · f + x · x) / f) · Ry−y · Rz (5)
wv = − ((f · f + y · y) / f) · Rx + (x · y / f) · Ry + x · Rz (6)
自車回転成分取得部１２０は、式（５）および（６）から、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚを求め、１フレーム間での車体の回転成分を算出する。すなわち、Ｒｘ＝sin(Δθｘ)、Ｒｙ＝sin(Δθｙ)、Ｒｚ＝sin(Δθｚ)を算出し、それぞれの回転角度を算出する。
The own vehicle rotation
次に、視聴位置取得部１３０（図１）は、表示機器部１６５に対する相対的な位置として、視聴者の目の位置（位置情報）を取得する。本実施形態では、視聴位置取得部１３０は、表示機器部１６５に取り付けられたカメラ１７０により、視聴者の目の位置（位置情報）を取得するようになっている。
Next, the viewing position acquisition unit 130 (FIG. 1) acquires the position (position information) of the viewer's eyes as a relative position with respect to the
なお、視聴者の目の位置は、左右の目のうちいずれか一方でもよく、また、左右の目の中心の位置としてもよい。勿論、視聴者の左右の目それぞれの位置情報を取得してもよい。なお、以下に説明する仮想表示位置決定部１４０は、視聴者の両方の目の中心位置において、仮想表示面Ｈの位置と傾きを決定する場合について説明するが、視聴者の左右の目それぞれの位置情報を取得した場合は、取得した左右の目それぞれの位置において仮想表示面Ｈを補正し、補正された仮想表示面Ｈを表示部１６０に投影表示させる、位置と傾きを決定することもできる。
Note that the position of the viewer's eyes may be one of the left and right eyes, or may be the center position of the left and right eyes. Of course, the position information of the left and right eyes of the viewer may be acquired. In addition, although the virtual display
次に、仮想表示位置決定部１４０（図１）は、表示機器部１６５における表示部１６０上の仮想表示面Ｈの位置と傾きを決定する。
Next, the virtual display position determination unit 140 (FIG. 1) determines the position and inclination of the virtual display surface H on the
図４は、本実施形態に係る仮想表示位置決定部１４０が、表示機器部１６５の中心を０としたときの仮想表示面Ｈの配置を定義するための説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for defining the arrangement of the virtual display surface H when the virtual display
図４に示すように、表示機器部１６５の中心０から見た表示機器部１６５自体の面を基準にして、仮想表示面Ｈの傾きと位置をローカル座標で定義するものとする。
As shown in FIG. 4, the inclination and position of the virtual display surface H are defined in local coordinates with reference to the surface of the
具体的には、視聴者から見て表示機器部１６５の面の左右方向をｘｘ軸とし、視聴者から見て表示機器部１６５の面の上下方向をｙｙ軸とし、視聴者から見て表示機器部１６５の表面から裏面に向く方向をｚｚ軸とする。図４では、表示機器部１６５の配置を基準に真横から見た図であるため２次元的に見えているが、実際には３次元での配置を示している。
Specifically, the horizontal direction of the surface of the
また、図４では、仮想表示面Ｈの標準の中心位置を、ＴＶ０（ＴＶ０ｘ、ＴＶ０ｙ、ＴＶ０ｚ）とし、表示機器部１６５に対する仮想表示面Ｈの角度を、ＲＶ０（ＲＶ０ｘ、ＲＶ０ｙ、ＲＶ０ｚ）とし、視聴者の両方の目の中心の標準位置を、ＴＥ０（ＴＥ０ｘ、ＴＥ０ｙ、ＴＥ０ｚ）としている。
In FIG. 4, the standard center position of the virtual display surface H is TV0 (TV0x, TV0y, TV0z), and the angle of the virtual display surface H with respect to the
次に、実際に、視聴者が表示装置１００を視聴しているときの位置や角度を定義する。
Next, the position and angle when the viewer is actually viewing the
具体的には、車体の１フレームでの回転角度を車体の前進方向に極性を合わせた場合の回転角度を、ΔＲＣ(ΔＲＣｘ、ΔＲＣｙ、ΔＲＣｚ)とする。また、表示機器部１６５の１フレームでの回転角度（車体に対する相対的な回転角度）を車体の前進方向に極性を合わせた場合の回転角度を、ΔＲＤ (ΔＲＤｘ、ΔＲＤｙ、ΔＲＤｚ)とする。また、現在の視聴者の両方の目の中心位置を、ＴＥ（ＴＥｘ、ＴＥｙ、ＴＥｚ）とする。
Specifically, the rotation angle when the polarity of the rotation angle of one frame of the vehicle body is matched to the forward direction of the vehicle body is ΔRC (ΔRCx, ΔRCy, ΔRCz). Further, the rotation angle when the polarity of the rotation angle (relative rotation angle with respect to the vehicle body) in one frame of the
仮想表示位置決定部１４０は、車両の振動によって表示部１６０の仮想表示面Ｈにおける見える位置が変わらないようにするための回転角度ずらし量を算出する。この回転角度ずらし量は、車体の回転角度と表示機器部１６５の回転角度の合計の積算値(Σ(ΔＲＣｘ ＋ ΔＲＤｘ)、 Σ(ΔＲＣｙ ＋ ΔＲＤｙ)、 Σ(ΔＲＸｚ ＋ ΔＲＤｚ))に、ハイパスフィルタ(高周波数成分を取得)を通した値ＲＨ（ＲＨｘ、ＲＨｙ、ＲＨｚ）（以下、これを単にＲＨともいう。）となる。
The virtual display
ここで、ハイパスフィルタを通す理由は、車体の回転角度と表示機器部１６５の回転角度の積算値の誤差を減らすためである。また、ハイパスフィルタを通すことにより、表示部１６０において仮想表示位置がずれないようにすることもできる。
Here, the reason why the high-pass filter is used is to reduce an error in the integrated value of the rotation angle of the vehicle body and the rotation angle of the
換言すれば、ハイパスフィルタにより、車体角度の振動成分（周波数成分が高い）のみを抽出し、坂道での上昇／下降時、あるいはカーブ時における車体の角度変化（周波数成分が低い）を除去している。 In other words, only the vibration component (high frequency component) of the vehicle body angle is extracted by the high-pass filter, and the vehicle body angle change (low frequency component) during ascending / descending on a slope or curve is removed. Yes.
また、仮想表示位置決定部１４０は、視聴者の目の位置から、表示部１６０の仮想表示面Ｈまでの見える位置が同じ位置となるように、仮想表示面Ｈの中心位置をずらす量を算出する。すなわち、仮想表示位置決定部１４０は、両方の目の中心(ＴＥ)から、ＴＶ０−ＴＥ０の位置に仮想表示面Ｈが位置するようにずらす。
Further, the virtual display
次に、仮想表示位置決定部１４０は、視聴者の目の位置から、表示部１６０の仮想表示面Ｈまでの見える位置が同じ位置の状態で、仮想表示面Ｈの中心位置をＲＨで回転させる。すなわち、ＴＶ０−ＴＥ０をＲＨで回転させる。
Next, the virtual display
そして、その回転させた結果を表示機器部１６５の中心からの座標にするため、視聴者の両目の中心の位置ＴＥを加算する。これらによって得られた位置が、仮想表示面Ｈの中心位置ＴＶ(ＴＶｘ、ＴＶｙ、ＴＶｚ)となる。
Then, in order to make the rotated result the coordinates from the center of the
また、仮想表示面Ｈの傾きもＲＨで回転させるので、仮想表示面Ｈの回転角度ＲＶ（ＲＶｘ、ＲＶｙ、ＲＶｚ）は、ＲＶ０＋ＲＨとなる。 Further, since the inclination of the virtual display surface H is also rotated by RH, the rotation angle RV (RVx, RVy, RVz) of the virtual display surface H is RV0 + RH.
これらの演算処理により、仮想表示位置決定部１４０は、表示機器部１６５の中心０から見た仮想表示面Ｈの表示位置を決定するようになっている。すなわち、仮想表示位置決定部１４０は、表示部１６０に表示されている仮想表示面Ｈに対し、車両の振動に応じて回転補正と移動の補正を行うようになっている。
Through these arithmetic processes, the virtual display
なお、第１の実施形態では、車体に振動が生じても、表示機器部１６５が車体に対してずれないように固定されている状態を想定している。つまり、表示機器部１６５が車体に対してずれを生じないと仮定しており、この場合、上述した表示機器部１６５の１フレームでの回転角度ΔＲＤは、ゼロとなる。
In the first embodiment, it is assumed that the
したがって、第１の実施形態では、車体カメラ１７１から得られる回転角度ΔＲＣのみで、前述のＲＨを求めることができる。
Therefore, in the first embodiment, the aforementioned RH can be obtained only from the rotation angle ΔRC obtained from the
これに対し、表示機器部１６５の１フレームでの回転角度ΔＲＤがゼロで無い場合、すなわち、表示機器部１６５が車体に対して独立に回転あるいは振動する場合については、別途、回転角度ΔＲＤの情報が必要となる。これについては、後述する第３の実施形態で説明することとする。
On the other hand, when the rotation angle ΔRD in one frame of the
また、視聴位置取得部１３０は、任意の構成要素であるため、表示装置１００の構成に必須の構成として含める必要は無い。例えば、視聴者の位置が固定される場合や、ヘッドマウントディスプレイのように表示機器が頭部に固定される場合には含める必要が無い。すなわち、視聴位置取得部１３０を表示装置１００の構成に含めない場合は、視聴者の位置に依存せず、自車回転成分取得部１２０によって取得した車体の傾きのみに基づいて、回転補正を行うことができる。また、視聴位置取得部１３０を表示装置１００の構成に含めた場合には、表示機器部１６５と視聴者位置との相対的な位置関係も加味して、回転補正と移動の補正を行うことができる。
In addition, since the viewing
具体的には、ヘッドマウントディスプレイの場合には、左右の目に別々に映像を描写するので、左右の目それぞれに対して仮想表示面Ｈの標準の配置を設定する必要がある。また、ヘッドマウントディスプレイの内部にカメラを設置して、視聴者によって異なる目の位置のずれや装着時のずれによる目の位置のずれを取得し、回転補正と移動の補正を行うようにしてもよい。この場合、表示機器部１６５が動くことになるので、後述する第３の実施形態における処理が必要となる。
Specifically, in the case of a head-mounted display, since images are drawn separately for the left and right eyes, it is necessary to set a standard arrangement of the virtual display surface H for each of the left and right eyes. In addition, a camera may be installed inside the head mounted display to acquire eye position shifts due to different eye position shifts or mounting shifts depending on the viewer, and to perform rotation correction and movement correction. Good. In this case, since the
次に、投影表示部１５０（図１）は、仮想表示面Ｈの４つ角と両目の中心を直線で結んだ表示機器部１６５の面の４交点に射影変換式を作成し、表示機器部１６５の表示部１６０に仮想表示面Ｈを投影表示する。そして、表示部１６０は、３次元空間で表示される３Ｄ（three dimensions）表示（すなわち３次元表示）により、仮想表示面Ｈを表示するようになっている。
Next, the projection display unit 150 (FIG. 1) creates a projective transformation formula at four intersections of the surface of the
このように、本実施形態に係る表示装置１００は、車両に生じる振動の影響をキャンセルした状態でＤＶＤなどの映像を表示機器部１６５の表示部１６０に仮想表示させることができるので、視聴者に対し、映像の違和感を軽減させることができる。
As described above, the
次に、図１で示した本実施形態に係る表示装置１００の機能ブロック図に対応するハードウエアの構成について説明する。なお、同一のハードウエアに関しては同一の符号を付し、説明を省略する。
Next, a hardware configuration corresponding to the functional block diagram of the
図５は、本実施形態に係る表示装置１００のハードウエアの構成を示すハードウエアブロック図である。
FIG. 5 is a hardware block diagram showing a hardware configuration of the
図５に示すように、表示装置１００は、図１で示した演算処理部１０５を、ＣＰＵ２００、ＲＯＭ（Read Only Memory）２１０、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２０で構成されるとともに、記憶部２３０、内部バス２４０などを備えて構成されている。
As illustrated in FIG. 5, the
ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ２１０に格納されている各種プログラムをＲＡＭ２２０にロードして、そのプログラムを展開することにより、各種プログラムの機能を実現することできる。ＲＡＭ２２０は、ワークエリア（作業用メモリ）として利用されるようになっている。ＲＯＭ２１０は、各種プログラムを格納するようになっている。ＲＯＭ２１０に格納されている各種プログラムには、図１で示した演算処理部１０５を実現するためのプログラムが含まれる。
The
記憶部２３０は、記憶メモリを構成する記憶部であり、ＲＡＭやハードディスクなどにより構成されている。本実施形態では、記憶部２３０は、例えば、ＤＶＤが該当する。
The
内部バス２４０は、ＣＰＵ２００が表示装置１００全体を統括制御するように、各構成要素に接続されている。
The
次に、本実施形態に係る表示装置１００が、ＤＶＤを再生しながら映像を表示部１６０に仮想表示する処理手順について説明する。
Next, a processing procedure in which the
（仮想表示処理手順）
図６は、本実施形態に係る表示装置１００が、ＤＶＤを再生しながら映像を表示部１６０に仮想表示する場合の処理手順を示したフローチャートである。
(Virtual display processing procedure)
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure when the
まず、標準仮想表示面配置設定部１１０は、表示部１６０に表示する仮想表示面Ｈの標準の配置を設定する。標準仮想表示面配置設定部１１０は、車体が傾いていない状態で表示機器部１６５を車体に取り付けて、表示部１６０上の視聴者の違和感の少ない位置に仮想表示面Ｈを設定する（ステップＳ００１）。
First, the standard virtual display surface
次に、自車回転成分取得部１２０は、車体に取り付けられた車体カメラ１７１から、走行中の車外の撮影画像データを取得して平面画像Ａを作成する。そして、自車回転成分取得部１２０は、作成した平面画像Ａから車体の回転成分を算出し、車体の傾きを算出する（ステップＳ００３）。
Next, the host vehicle rotation
次に、視聴位置取得部１３０は、表示機器部１６５に対する相対的な位置として視聴者の目の位置を取得する。本実施形態では、視聴位置取得部１３０は、表示機器部１６５に取り付けられたカメラ１７０により、視聴者の目の位置を取得する（ステップＳ００５）。
Next, the viewing
次に、仮想表示位置決定部１４０は、表示機器部１６５における表示部１６０上の仮想表示面Ｈの位置と傾きを決定する（ステップＳ００７）。具体的には、仮想表示位置決定部１４０は、車体の振動によって表示部１６０における仮想表示面Ｈの見える位置が変わらないようにするための回転角度ずらし量を算出する。また、仮想表示位置決定部１４０は、視聴者の目の位置から、仮想表示面Ｈまでの見える位置が同じ位置となるように仮想表示面Ｈの中心位置をずらす。そして、仮想表示位置決定部１４０は、視聴者の目の位置から、表示部１６０における仮想表示面Ｈまでの見える位置が同じ位置の状態で、仮想表示面の中心位置をＲＨで回転させ、表示機器部１６５の中心から見た仮想表示面Ｈの表示位置を決定する。
Next, the virtual display
次に、投影表示部１５０は、仮想表示面の４つ角と目を直線で結んだ表示機器部１６５の面の４交点に射影変換式を作成し、表示部１６０に仮想表示面Ｈを３次元表示にて投影表示する（ステップＳ００９）。
Next, the
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置１００は、車体の回転成分を算出して車体の傾きを算出する。そして、表示装置１００は、表示部１６０の仮想表示面の位置と傾きを決定し、車体の振動によって表示部１６０の仮想表示面Ｈに見える位置が変わらないようにするための回転角度ずらし量を算出する。
As described above, the
また、表示装置１００は、仮想表示面Ｈの４つ角と目を直線で結んだ表示機器部１６５の面の４交点に射影変換式を作成し、表示機器部１６５の表示部１６０に仮想表示面Ｈを投影表示する。このとき、左右の目それぞれに対して投影表示し、３次元表示としてもよい。また、平面映像ではなく３次元構造物を表示する場合には、その３次元位置を考慮して表示するようにしてもよい。また、フォログラムのように３次元のまま表示するようにしてもよい。
In addition, the
これにより、本実施形態に係る表示装置１００は、車体に生じた振動の影響をキャンセルした状態でＤＶＤの映像を表示機器部１６５の表示部１６０に表示させることができるので、視聴者に対し、映像の違和感を軽減させることができる。
Thereby, the
また、本実施形態に係る表示装置１００では、視聴位置取得部１３０が表示機器部１６５に対する相対的な位置として視聴者の目の位置を取得して、仮想表示位置決定部１４０が視聴者の目の位置から表示部１６０における仮想表示面Ｈまでの見える位置が同じ位置となるように仮想表示面Ｈの中心位置をずらし、表示機器部１６５の中心から見た仮想表示面Ｈの表示位置を決定することもできる。
In the
なお、本実施形態に係る標準仮想表示面配置設定部１１０は、上述した第１の実施形態に限定されるものではない。例えば、仮想表示面Ｈの位置や傾きは、視聴者によって決められるようにしてもよい。また、視聴者は、表示機器部１６５自体も視聴者の視界に入ることを考慮して、仮想表示面Ｈの中心と表示機器部１６５の中心を重ねて、仮想表示面Ｈの奥行きと表示機器部１６５の奥行きを合わせることにより、違和感を軽減させるようにしてもよい。また、仮想表示位置決定部１４０は、車外の奥行きが仮想表示面Ｈの奥行きになるように、仮想表示面Ｈを遠くや無限遠に設定して違和感を軽減するようにしてもよい。また、表示機器部１６５の表示部１６０をタッチ操作する場合には、仮想表示面Ｈを視聴者の近く（視聴者寄り）に設定し、視聴者が触りやすくなるようにしてもよい。
The standard virtual display surface
また、標準仮想表示面配置設定部１１０は、仮想表示面Ｈを、以下のような設定方法により自動的に設定されるようにしてもよい。具体的には、まず、標準仮想表示面配置設定部１１０は、車体が動いていない状態で加速度センサにより車体の真下を特定する。そして、標準仮想表示面配置設定部１１０は、走行中に、表示機器部１６５に取り付けられた加速度センサ１８０から車速を取得するとともに、車体に設置された車内通信機器から舵角を取得する。
Further, the standard virtual display surface
次に、舵角がない状態から加速時や減速時の加速度を算出して、停車時の加速度をキャンセルした方向を車体の進行方向とする。また、停車時の加速度の垂直成分方向のみを車体の進行方向として、振動などの影響を軽減するようにしてもよい。そして、仮想表示面Ｈの傾きを、仮想表示面Ｈの法線が地面に傾斜が無く舵角も振動も無い状態での進行方向と平行となるような傾きに設定する。また、進行方向の軸周りの回転をロールとするとき、ロール角（ロールの傾きともいう。）も仮想表示面Ｈの下側が重力方向となるように設定する。 Next, acceleration at the time of acceleration or deceleration is calculated from a state where there is no steering angle, and the direction in which the acceleration at the time of stopping is canceled is set as the traveling direction of the vehicle body. Further, only the vertical component direction of acceleration at the time of stopping may be set as the traveling direction of the vehicle body, and the influence of vibration or the like may be reduced. Then, the inclination of the virtual display surface H is set so that the normal line of the virtual display surface H is parallel to the traveling direction in a state where there is no inclination on the ground and there is no steering angle and vibration. When the rotation around the axis in the traveling direction is a roll, the roll angle (also referred to as roll inclination) is also set so that the lower side of the virtual display surface H is in the direction of gravity.
この状態で、投影表示部１５０は、表示部１６０に仮想表示面Ｈを表示して、視聴者から見て上下左右にある程度の余裕がある表示サイズで表示部１６０に仮想表示面Ｈを投影表示するようにしてもよい。
In this state, the
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、表示装置１００は、振動による車体の回転角度ΔＲＣの変化情報や視聴者の目の位置の変化情報に基づいて、仮想表示面Ｈの配置（位置や傾き）を、あらかじめ設定された標準配置に常に空間的に固定、もしくは視聴者に対して相対的に空間的に固定している。そして、空間的に固定された仮想表示面Ｈ上の画像を表示部１６０に投影表示するようになっていた。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the
第２の実施形態では、第１の実施形態に加え、表示装置１００は、車体から得られる低周波の加速度（発進時、ブレーキ時、坂道またはバンクなど）や角速度（カーブ時）を取得して、仮想表示面Ｈの位置や傾きを表示部１６０内で意図的にずらし、違和感をさらに軽減させるようにしている。この場合の仮想表示面Ｈについて、図面を用いて以下に説明する。なお、第２の実施の形態に係る仮想表示面Ｈの位置や傾きのずらし方について、第１の実施形態に係る仮想表示面Ｈの表示される配置（位置と傾き）と対比して、説明することにする。
In the second embodiment, in addition to the first embodiment, the
図７は、第１の実施形態に係る仮想表示面Ｈを視聴者が視聴している状態を真上から示した説明図である。 FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a state in which the viewer is viewing the virtual display surface H according to the first embodiment from directly above.
図７に示すように、仮想表示面Ｈは、表示機器部１６５の表示部１６０内に、奥行きを持った状態で３次元にて表示されている。第２の実施形態では、図７で示した表示方法だけでなく、さらに仮想表示面Ｈを３次元的に回転補正と移動の補正を行うようになっている。
As shown in FIG. 7, the virtual display surface H is displayed in a three-dimensional manner with a depth in the
図８は、第２の実施形態に係る仮想表示面Ｈとして、車体が右に曲がる場合に仮想表示面Ｈも右に曲がる状態を真上から示した説明図である。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing from above the virtual display surface H according to the second embodiment when the virtual display surface H also turns right when the vehicle body is turned right.
図８に示すように、第２の実施形態に係る仮想表示面Ｈでは、視聴者が乗った車体が右に曲がった場合に、表示機器部１６５の表示部１６０に表示される仮想表示面Ｈも右に曲がるように回転して表示されている。
As shown in FIG. 8, in the virtual display surface H according to the second embodiment, the virtual display surface H displayed on the
図９は、第２の実施形態に係る仮想表示面Ｈとして、車体が加速した場合に仮想表示面Ｈも加速感が増すように表示される状態を真上から示した説明図である。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing from above the virtual display surface H according to the second embodiment in a state where the virtual display surface H is displayed so as to increase the acceleration feeling when the vehicle body is accelerated.
図９に示すように、第２の実施形態に係る仮想表示面Ｈでは、視聴者が乗った車体が加速した場合に、表示機器部１６５の表示部１６０に表示される仮想表示面Ｈが、視聴者の方に近づくように移動して表示されている。なお、加速感を増すための仮想表示は、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、仮想表示面Ｈを遠ざけるように表示部１６０に投影表示させてもよい。
As shown in FIG. 9, in the virtual display surface H according to the second embodiment, when the vehicle body on which the viewer rides is accelerated, the virtual display surface H displayed on the
このように、図８および９に示した仮想表示面Ｈによる仮想表示は、視聴者の身体で感じる変化を考慮して表示部１６０に表示させているので、視聴者に与える違和感を、より一層軽減することができる。
As described above, since the virtual display by the virtual display surface H shown in FIGS. 8 and 9 is displayed on the
なお、第２の実施形態として示した仮想表示Ｈを実現する一例としては、車体や表示機器部１６５に加速度センサとジャイロセンサを取り付ける。そして、加速度センサとジャイロセンサで得られた加速度と角速度に対してローパスフィルタを通し、低周波成分のみを抽出する。また、停車時の真下方向である重力はキャンセルしておく。
As an example of realizing the virtual display H shown as the second embodiment, an acceleration sensor and a gyro sensor are attached to the vehicle body and the
これにより、得られた３軸の加速度と角速度に基づいて、ＲＨで仮想表示面Ｈを視聴者の目の位置に対して回転移動させ、例えば、加速度の方向または逆の方向に仮想表示面Ｈをずらすとともに、角速度側に仮想表示面Ｈの傾きをずらすことにより実現することができる。なお、仮想表示面Ｈをずらす量は、任意の値を設定することができ、例えば、加速度および角速度のそれぞれに対して定数倍した値とすることができる。 Thereby, based on the obtained triaxial acceleration and angular velocity, the virtual display surface H is rotated with respect to the position of the viewer's eyes by RH, for example, the virtual display surface H in the direction of acceleration or the opposite direction. And by shifting the inclination of the virtual display surface H toward the angular velocity side. Note that the amount of shifting the virtual display surface H can be set to an arbitrary value, for example, a value that is a constant multiplied with respect to each of acceleration and angular velocity.
したがって、図８および図９に示したように、例えば、右カーブ時では、仮想表示面Ｈが右側に回転した状態になり、また、加速時には、仮想表示面Ｈが視聴者側に移動した状態になる。第２の実施形態では、仮想表示面Ｈをこのように表示させることにより、仮想表示面Ｈが、より進行方向に近くなり、視聴者に対し、違和感がさらに少ない映像を表示することができる。 Therefore, as shown in FIGS. 8 and 9, for example, the virtual display surface H is rotated to the right side during a right curve, and the virtual display surface H is moved to the viewer side during acceleration. become. In the second embodiment, by displaying the virtual display surface H in this way, the virtual display surface H becomes closer to the traveling direction, and a video with a less uncomfortable feeling can be displayed to the viewer.
また、仮想表示面Ｈの位置を移動させたときに視聴者から見える面の向きが変わることがあるが、面の向きが変わらないように仮想表示面Ｈの傾きを補正してもよい。また、得られた加速度を重力の大きさでの割合分での値（比率）にして、その値（比率）に応じて進行方向に対して仮想表示面Ｈを傾けることにより、坂やバンクのように地面が重力に対して傾いていても、重力方向を真下とした仮想表示面Ｈを表示させることにより、視聴者に対し、違和感がさらに少ない映像を表示することができる。 In addition, the orientation of the surface visible to the viewer may change when the position of the virtual display surface H is moved, but the inclination of the virtual display surface H may be corrected so that the orientation of the surface does not change. Further, the obtained acceleration is set to a value (ratio) in a proportion of the magnitude of gravity, and the virtual display surface H is tilted with respect to the traveling direction according to the value (ratio), so that the slope or bank Thus, even if the ground is inclined with respect to gravity, by displaying the virtual display surface H with the gravity direction directly below, an image with a further less uncomfortable feeling can be displayed to the viewer.
なお、仮想表示面Ｈをずらす量は、加速度ｇと角速度ωの関係と、視聴者の目から仮想表示面Ｈまでの距離ｒとを使用して、ｇ＝ｒωに比例してずらすようにしてもよい。なお、第２の実施形態はこれらに限定されるものではなく、仮想表示面Ｈをずらす量を車両の速度に比例させたり、反比例させた値であってもよい。 Note that the amount by which the virtual display surface H is shifted is shifted in proportion to g = rω using the relationship between the acceleration g and the angular velocity ω and the distance r from the viewer's eyes to the virtual display surface H. Also good. In addition, 2nd Embodiment is not limited to these, The value which made the amount which shifts the virtual display surface H proportional to the speed of a vehicle, or made it in inverse proportion may be sufficient.
また、さらに上述した第１および第２の実施形態にカーナビゲーションシステムを連動させて道路事情や交通事情を反映することにより、坂やＴ字路での減速などの加速度や舵角を予測して、その予測に基づいて、補正した仮想表示面Ｈを表示部１６０に表示させるようにしてもよい。
Furthermore, by linking the car navigation system to the first and second embodiments described above to reflect road conditions and traffic conditions, it is possible to predict accelerations and steering angles such as deceleration on slopes and T-junctions. The corrected virtual display surface H may be displayed on the
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１または第２の実施形態に加え、さらに表示機器回転成分取得部１９０を備えるようになっている。
(Third embodiment)
In the third embodiment, in addition to the first or second embodiment, a display device rotation
図１０は、第３の実施形態に係る表示装置１０１の概略の構成を示した概略構成図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating a schematic configuration of the
図１０に示した第３の実施形態に係る表示装置１０１が、図１に示した第１の実施形態に係る１００と異なる点は、表示機器回転成分取得部１９０を備えるようになっている点である。そのため、同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
The
表示機器回転成分取得部１９０は、表示機器部１６５の傾きを取得するようになっている。第３の実施形態では、表示機器回転成分取得部１９０は、表示機器部１６５に生じる回転成分を表示機器部１６５の傾きとして取得するようになっている。
The display device rotation
表示機器回転成分取得部１９０は、表示機器部１６５に設置されたカメラ１７０から、表示機器部１６５の水平方向で重力方向と垂直の軸の傾きと、表示機器部１６５の重力方向の軸の傾きと、表示機器部１６５の進行方向の軸の傾きの３軸の傾き（図３参照）を取得する。
The display device rotation
例えば、表示機器回転成分取得部１９０は、表示機器部１６５を車内の固定された位置に取り付けた場合は、その表示機器部１６５を取り付けたときに表示機器部１６５の傾きを取得する。また、座席の背もたれの裏側に取り付けた場合には、座席の背もたれを傾けたときに表示機器部１６５の傾きを取得する。また、収納されている状態から表示機器部１６５を取り出した場合には、表示機器部１６５を取り出したときに表示機器部１６５の傾きを取得する。また、表示機器部１６５を手で持ち、表示機器部１６５を固定しない状態で使用する場合には、持ちやすい位置に表示機器部１６５を配置したときに表示機器部１６５の傾きを取得する。そして、表示機器回転成分取得部１９０は、取得した表示機器部１６５の傾きを標準位置とする。
For example, when the display device rotation
第３の実施形態では、表示機器回転成分取得部１９０が表示機器部１６５の傾きを取得することにより、仮想表示位置決定部１４０は、自車回転成分取得部１２０の車体に対する傾きと、表示機器回転成分取得部１９０の表示機器部１６５の傾きとに基づいて、仮想表示面Ｈの回転補正を行うことができるようになっている。
In the third embodiment, when the display device rotation
この一例として、例えば、表示機器部１６５のカメラ１７０は、視聴者を撮影するだけでなく、車内の風景を撮影することができるようになっており、表示機器回転成分取得部１９０は、自車回転成分取得部１２０と同様に、カメラ１７０が撮影した車内の風景の撮影画像デ−タを取得する。そして、表示機器回転成分取得部１９０は、表示機器部１６５の回転成分を算出するようになっている。
As an example of this, for example, the
まず、表示機器回転成分取得部１９０は、カメラ１７０から取得した撮影画像データにより車内正面方向または車内真後ろ方向の平面画像Ｂを作成する。そして、表示機器回転成分取得部１９０は、作成した平面画像Ｂから動きベクトルを検出する。ここで、動きベクトルの検出方法は、例えば、公知である勾配法やブロックマッチング法などの画像処理により検出することができる。
First, the display device rotation
また、表示機器回転成分取得部１９０は、カメラ１７０によって得られた車内の立体物までの距離と平面画像Ｂから得られた動きベクトルとから、平面画像Ｂの動き量(動きベクトルにマイナスをかけた表示機器の動き量)を計算する。
Further, the display device rotation
ここで、作成された平面画像Ｂの立体物の座標を(ｘ’、ｙ’、ｆ’)、得られた動きベクトルの横方向をｐｕ、縦方向をｐｖ、立体物までのｚ方向距離をｐｚとし、平面画像のｘ方向並進成分、ｙ方向並進成分、ｚ方向並進成分をそれぞれＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚとし、ｘ軸回転成分、ｙ軸回転成分、ｚ軸回転成分を、それぞれＲｘ、Ｒｙ、Ｒｚとして、下記の式（７）、式（８）、式（９）、式（１０）を特異値分解などにより計算する。 Here, the coordinates of the three-dimensional object of the created planar image B are (x ′, y ′, f ′), the horizontal direction of the obtained motion vector is pu, the vertical direction is pv, and the distance in the z direction to the three-dimensional object is pz, the x-direction translation component, y-direction translation component, and z-direction translation component of the planar image are Tx, Ty, and Tz, respectively, and the x-axis rotation component, y-axis rotation component, and z-axis rotation component are Rx, Ry, As Rz, the following formula (7), formula (8), formula (9), and formula (10) are calculated by singular value decomposition or the like.
wu = −(x’・y’ / f’)・Rx ＋ ((f’・f’ ＋ x’・x’) / f’)・Ry − y・Rz ・・・（７）
wv = −((f’・f’ ＋ y’・y’) / f’)・Rx ＋ (x’・y’/ f’)・Ry ＋ x・Rz ・・・（８）
pu − wu = (f’・Tx − x’・Tz) / pz ・・・（９）
pv − wv = (f’・Ty − y’・Tz) / pz ・・・（１０）
wu = − (x ′ · y ′ / f ′) · Rx + ((f ′ · f ′ + x ′ · x ′) / f ′) · Ry−y · Rz (7)
wv =-((f'.f '+ y'.y') / f '). Rx + (x'.y' / f '). Ry + x.Rz (8)
pu−wu = (f ′ · Tx−x ′ · Tz) / pz (9)
pv−wv = (f ′ · Ty−y ′ · Tz) / pz (10)
表示機器回転成分取得部１９０は、式（７）〜式（１０）から、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚを求め、１フレーム間での表示機器部１６５の回転成分を算出する。すなわち、Ｒｘ＝sin(Δθｘ)、Ｒｙ＝sin(Δθｙ)、Ｒｚ＝sin(Δθｚ)を算出し、それぞれの回転角度を算出する。
The display device rotation
これにより、仮想表示位置決定部１４０は、表示機器回転成分取得部１９０で算出した表示機器部１６５の回転成分も加味して、表示部１６０に表示する仮想表示面Ｈを３次元的に回転補正を行うことができる。
Thereby, the virtual display
このように、仮想表示位置決定部１４０は、表示機器回転成分取得部１９０で算出した表示機器部１６５の回転成分も加味して、表示機器部１６５の回転角度ずらし量を算出することができるので、より高精度に仮想表示面Ｈの補正を行うことができる。
As described above, the virtual display
すなわち、第３の実施形態では、自車回転成分取得部１２０における車体の回転成分と、視聴位置取得部１３０における視聴者の目の位置と、表示機器回転成分取得部１９０における表示機器部１６５の回転成分とに基づいて、仮想表示位置決定部１４０が表示部１６０に投影表示する仮想表示面Ｈを３次元的に回転補正と移動の補正を行うことができる。
That is, in the third embodiment, the rotation component of the vehicle body in the own vehicle rotation
なお、上述した第３の実施形態では、カメラ１７０が車内の風景を撮影することにより、表示機器部１６５の回転成分をさらに算出するようになっていたが、本実施形態ではこれに限定されるものではない。
In the third embodiment described above, the rotation component of the
例えば、車体に取り付けられた車体カメラ１７１を使用して、視聴者の位置と表示機器部１６５の位置を相対的に取得することができる場合には、車体カメラ１７１を用いて、視聴者の位置と表示機器部１６５の位置や傾きを取得して、車体に生じる振動と、表示機器部１６５に生じる振動と、視聴者の位置とに基づいて、回転補正と移動の補正を行うようにしてもよい。逆に、表示機器部１６５に設けられたカメラ１７０によって車両外部の映像を取得して、車体の動きを取得するようにしてもよい。
For example, when the position of the viewer and the position of the
以上説明したように、第１から第３の実施形態に係る表示装置１００、１０１では、車体の傾き、振動または加速度を加味して、表示機器部１６５の表示部１６０に補正した仮想表示面Ｈを表示させることができるので、車外の風景と一体化した映像を視聴者に表示させることができる。
As described above, in the
これにより、例えば、表示機器部１６５に操作部（図示せず）が設けられた場合、視聴者は、表示機器部１６５の表示部１６０において車外の風景と一体化した仮想表示面Ｈを視聴することができるので、車体の傾きや振動など影響をキャンセルした映像を見ながら、その操作部を容易に操作することができるという効果も有している。
Thereby, for example, when the operation unit (not shown) is provided in the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
また、本発明の実施形態では、フローチャートの各ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理の例を示したが、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別実行される処理をも含むものである。 Further, in the embodiment of the present invention, each step of the flowchart shows an example of processing that is performed in time series in the order described. The process to be executed is also included.
１００ ：表示装置
１０１ ：表示装置
１０５ ：演算処理部
１１０ ：標準仮想表示面配置設定部
１２０ ：自車回転成分取得部
１３０ ：視聴位置取得部
１４０ ：仮想表示位置決定部
１５０ ：投影表示部
１６０ ：表示部
１６５ ：表示機器部
１７０ ：カメラ
１７１ ：車体カメラ
１８０ ：加速度センサ
１９０ ：表示機器回転成分取得部
２３０ ：記憶部
２４０ ：内部バス
Ａ ：平面画像
Ｂ ：平面画像
Ｈ ：仮想表示面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Display apparatus 101: Display apparatus 105: Arithmetic processing part 110: Standard virtual display surface arrangement | positioning setting part 120: Own-vehicle rotation component acquisition part 130: Viewing position acquisition part 140: Virtual display position determination part 150: Projection display part 160: Display unit 165: Display device unit 170: Camera 171: Vehicle camera 180: Acceleration sensor 190: Display device rotation component acquisition unit 230: Storage unit 240: Internal bus A: Plane image B: Plane image H: Virtual display surface
Claims (10)
車体に生じる回転成分を当該車体の傾きとして取得する自車回転成分取得部と、
前記取得した車体の傾きに基づいて映像を３次元的に回転補正し、前記表示部において空間的に固定される面になるように、当該回転補正した映像を表示するための位置と傾きを決定する仮想表示位置決定部と、
前記位置と傾きが決定された映像を前記表示部に投影表示する投影表示部と、
を備える違和感軽減表示装置。 A display unit;
A vehicle rotation component acquisition unit that acquires a rotation component generated in the vehicle body as an inclination of the vehicle body;
Based on the acquired vehicle body inclination, the image is three-dimensionally corrected for rotation, and the position and inclination for displaying the rotation-corrected image are determined so as to be a spatially fixed surface on the display unit. A virtual display position determination unit to
A projection display unit that projects and displays the video whose position and inclination are determined on the display unit;
Discomfort reduction display device comprising:
前記車体の進行方向と平行となる法線の面によって形成される仮想表示面である
請求項１に記載の違和感軽減表示装置。 The spatially fixed surface is
The discomfort reduction display device according to claim 1, wherein the display device is a virtual display surface formed by a normal surface parallel to the traveling direction of the vehicle body.
当該カメラにより取得した前記視聴者の目の位置情報を取得する視聴位置取得部と、をさらに備え、
前記仮想表示位置決定部は、
前記取得した車体の傾きと前記取得した視聴者の目の位置情報に基づいて、当該視聴者から見た前記回転補正された映像までの位置が一定に見えるように、前記仮想表示面を補正して、当該補正された仮想表示面を前記表示部に投影表示させる位置と傾きを決定する
請求項２に記載の違和感軽減表示装置。 A camera that acquires viewer's eye position information;
A viewing position acquisition unit that acquires position information of the viewer's eyes acquired by the camera, and
The virtual display position determination unit
Based on the acquired vehicle body tilt and the acquired position information of the viewer's eyes, the virtual display surface is corrected so that the position up to the rotation-corrected image viewed from the viewer looks constant. The discomfort reducing display device according to claim 2, wherein a position and an inclination for projecting and displaying the corrected virtual display surface on the display unit are determined.
前記車体に生じる加速度または角速度の少なくともいずれか一方を取得して、取得した当該加速度または角速度に基づいて前記仮想表示面の位置と傾きを決定する
請求項２または３のいずれかに記載の違和感軽減表示装置。 The virtual display determination unit
The at least one of acceleration and angular velocity generated in the vehicle body is acquired, and the position and inclination of the virtual display surface are determined based on the acquired acceleration or angular velocity. Display device.
道路事情または交通事情に基づき、前記車体に生じる加速度または角速度の少なくともいずれか一方を予測して、当該予測に基づいて前記仮想表示面の位置と傾きを決定する
請求項２から４のいずれか１項に記載の違和感軽減表示装置。 The virtual display determination unit
5. The position and inclination of the virtual display surface are determined based on the prediction by predicting at least one of acceleration and angular velocity generated in the vehicle body based on road conditions or traffic conditions. The discomfort reducing display device according to the item.
前記仮想表示位置決定部は、
前記表示部の傾きをさらに取得して、前記回転補正した仮想表示面について前記車体に対する表示部の相対的な傾きを補正して、当該補正した仮想表示面を前記表示部に表示させる位置と傾きを決定する
請求項２から５のいずれか１項に記載の違和感軽減表示装置。 A display device rotation component acquisition unit that acquires the rotation component of the display unit as the inclination of the display unit;
The virtual display position determination unit
Further acquiring the tilt of the display unit, correcting the relative tilt of the display unit with respect to the vehicle body with respect to the rotation-corrected virtual display surface, and the position and tilt for displaying the corrected virtual display surface on the display unit The discomfort reduction display device according to any one of claims 2 to 5.
さらに備える
請求項２から６のいずれか１項に記載の違和感軽減表示装置。 A standard virtual display surface arrangement setting unit for setting a standard arrangement of the virtual display surface on the display unit;
The discomfort reducing display device according to any one of claims 2 to 6.
３次元空間における３次元構造物として前記表示部に投影表示される映像の配置を補正し、
前記投影表示部は、
当該補正された３次元構造物の映像の配置を前記表示部に投影表示する
請求項２から７のいずれか１項に記載の違和感軽減表示装置。 The virtual display position determination unit
Correcting the arrangement of images projected and displayed on the display unit as a three-dimensional structure in a three-dimensional space;
The projection display unit
The discomfort reduction display device according to any one of claims 2 to 7, wherein the corrected video image of the three-dimensional structure is projected and displayed on the display unit.
前記視聴者の左右の目それぞれの位置情報を取得して、当該左右の目それぞれの位置において前記仮想表示面を補正し、当該補正された仮想表示面を前記表示部に投影表示させる位置と傾きを決定し、
前記投影表示部は、
当該位置と傾きが決定された仮想表示面を前記表示部に投影表示する
請求項３に記載の違和感軽減表示装置。 The virtual display position determination unit
Position and inclination of acquiring position information of each of the viewer's left and right eyes, correcting the virtual display surface at each of the left and right eyes, and projecting and displaying the corrected virtual display surface on the display unit Decide
The projection display unit
The discomfort reduction display device according to claim 3, wherein the virtual display surface whose position and inclination are determined is projected and displayed on the display unit.
前記取得した車体の傾きに基づいて映像を３次元的に回転補正し、表示部において空間的に固定される面になるように、当該回転補正した映像を表示するための位置と傾きを決定する仮想表示位置決定ステップと、
前記位置と傾きが決定された映像を前記表示部に投影表示する投影表示ステップと、
を含む違和感軽減表示装置の表示制御方法。 A vehicle rotation component acquisition step of acquiring a rotation component generated in the vehicle body as an inclination of the vehicle body;
Based on the acquired vehicle body inclination, the image is three-dimensionally corrected for rotation, and the position and inclination for displaying the rotation-corrected image are determined so as to be a spatially fixed surface on the display unit. A virtual display position determination step;
A projection display step of projecting and displaying the image of which the position and inclination are determined on the display unit;
Display control method for a discomfort reducing display device including
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