(57)【要約】【課題】本発明は、可動体の模擬された動きに応じてその可動体の内部から視認されべき画像を表示する表示器と、このような画像が投影されるスクリーンと、このような画像を表示器やスクリーンに与える画像変換装置とに関し、本物らしい速度感や遠近感を確度高く達成できることを目的とする。【解決手段】可動体の模擬された動きに応じて前記可動体の内部から視認されるべき前記可動体の周りの画像を表示する表示器であって、前記内部に対する方向毎に異なり、前記画像で示されるものが前記内部に対して位置し得る最小の距離となる位置に表示面を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動体の模擬された動きに応じて前記可動体の内部から視認されるべき前記可動体の周りの画像を表示する表示器であって、
前記内部に対する方向毎に異なり、前記画像で示されるものが前記内部に対して位置し得る最小の距離となる位置に表示面を有する
ことを特徴とする表示器。
【請求項２】
可動体の模擬された動きに応じて前記可動体の内部から視認されるべき前記可動体の周りの画像が投影されるスクリーンであって、
前記内部に対する方向毎に異なり、前記画像で示されるものが前記内部に対して位置し得る最小の距離となる位置に表示面を有する
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項３】
両眼視差の下で識別される距離が所定の範囲内にあり、かつ表面が非平面である表示面を有する表示器に、前記表面が前記非平面と異なる特定の面への表示に適した元画像を前記非平面に対する前記特定の表面の写像に変換して与える
ことを特徴とする画像変換装置。
【請求項４】
両眼視差の下で識別される距離が所定の範囲内にあり、かつ表面が非平面である表示面を有するスクリーンに画像を投影する投影装置に、前記表面が前記非平面と異なる特定の面への表示に適した元画像を前記非平面に対する前記特定の表面の写像に変換して与える
ことを特徴とする画像変換装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の画像変換装置において、
前記表示面の表面は、
前記元画像が識別されるべきアイポイントにおいて前記元画像の迫真性が確保される曲面、屈曲面、複合的な面体の集合の何れかとして構成される
ことを特徴とする画像変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動体の模擬された動きに応じてその可動体の内部から視認されべき画像を表示する表示器と、このような画像が投影されるスクリーンと、このような画像を表示器やスクリーンに与える画像変換装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速のコンピュータと高度に進展した情報処理技術との組み合わせにより実現されるシミュレーション技術は、以下のような多様な分野に適したドライビングシミュレータやライディングシミュレータ（以下、これらを「運転模擬装置」という。）に積極的に適用されている。
【０００３】
(1) 本物に忠実な挙動が実現されることにより利用者に運転の経験や楽しみを与えるアミューズメント
(2) 運転技術（地域性、コスト、危険性等により実現が難しい道路状況等の模擬による多様な運転技術の習得および上達と、交通ルールの習得とを含む。）のトレーニング（検定等に用いられるものを含む。）
(3) 道路等の交通インフラや自動車の開発に必要なデータの収集および確認のために行われる学術研究
【０００４】
このような運転模擬装置では、運転の模擬の対象となる車両の本物らしさの安価かつ確実な実現のために、本物の車両が組み込まれる場合が多く、このような車両の容易な選択や交換が可能であることが強く要望されつつある。
【０００５】
図４は、従来の運転模擬装置の構成例を示す図である。
図において、運転の模擬の対象となる自動車４１は、図示されない揺動装置４２の頂部に積載されて固定される。自動車４１の周囲には、その自動車４１の車室の中央から一定の距離隔たった円筒状の内壁として形成され、かつ上記運転の模擬の形態や過程に応じたその自動車４１の周囲の景色、地形、地物等を示す映像が投影されるスクリーン４３が配置される。
【０００６】
そのスクリーン４３を構成する円筒体の頂部の内、その円筒体の内壁と中心が同じであって相似な形状の環状部材の上には、上記スクリーン４３に映像を区分して投影するプロジェクタ４４-1〜４４-5が所定の間隔で支持される。自動車４１、上記揺動装置４２およびプロジェクタ４４-1〜４４-5には、これらを統括するコンピュータ４５の対応する入出力ポートが接続される。また、自動車４１の周囲は、上記スクリーン４３を構成する円筒体が遮光体で構成されることにより、外部に対する光学的な遮蔽が図られる。
【０００７】
このような構成の運転模擬装置では、コンピュータ４５は、所定のソフトウエアを実行することによって以下の項目にかかわるインタフェースをとり、かつ各部の監視および設定等を行うことによって、総合的に自動車４１の模擬装置としての機能を実現する。
【０００８】
(1) 自動車４１の運転席に装備されたステアリングホイール、ブレーキペダル、アクセルペダル等（図示されない。）の操作と、速度計、燃料計等（図示されない。）の照明およびこれらの表示
(2) 揺動装置４２を介して設定され、適宜可変される自動車４１の姿勢
(3) プロジェクタ４４-1〜４４-5を介するスクリーン４３への映像の投影
【０００９】
このようなプロジェクタ４４-1〜４４-5に与えられる映像信号には、スクリーン４３の面が平面ではなく曲面であることに起因して生じる歪みの補正が予め図られる。
【００１０】
また、このような補正は、プロジェクタ４４-1〜４４-5の光軸がスクリーン４３を構成する円筒体の軸に交差する仮想的な直線上にあるため、単純な写像変換に基づいて実現される。
【００１１】
したがって、運転の模擬は、その模擬の過程でスクリーン４３に投影される映像に大きな歪みや実物との差異が無いため、ドライバーに視覚的に極端な疲労を与えることなく実現される。
【００１２】
なお、上記自動車４１については、運転の模擬の対象である自動車４１の本物らしさの安価かつ確実な実現を図るために、既述の通りに、本物の車両が組み込まれる場合が多い。しかし、このような車両の容易な選択や交換が可能であることが要求されない場合には、必ずしも、本物の自動車でなくてもよく、例えば、模擬されるべき運転の形態や目的に適した運転席のみで代替されてもよい。
【００１３】
なお、本発明に関連性がある先行技術としては、以下に列記する特許文献１および特許文献２があった。
(1) 「映像を投影する映像投影装置と該映像投影装置から投影された映像を映すスクリーンとを有し、車両運転時の運転者の視界に対応する映像を前記映像投影装置によって前記スクリーンに映すドライビングシミュレータにおいて、前記映像投影装置は、映像を投影するプロジェクタと、該プロジェクタで投影された映像を横方向にのみ拡大する拡大レンズとを有する」ことにより、「横長の映像を表示させることができ、その上で、コストを低減することができる」点に特徴があるドライビングシミュレータ…特許文献１
【００１４】
(2) 「スカイダイビング及びパラシュート降下訓練を行う訓練室が形成された略球状のシミュレーション用シェルと、このシェルを揺動させる揺動手段と、上記シェル内に設けられ降下訓練者を水平状態から垂直状態に連続して支持する支持手段と、上記支持手段に設けられ降下訓練者の手足の動きを検知する手足センサと、上記支持手段に設けられ降下訓練者による開傘操作の有無を検知する開傘センサと、上記支持手段に設けられ降下訓練者によるコントロールラインの操作量を検知する操縦センサと、上記各センサからの検知値が入力され、水平状態のときに手足センサからの検知値で揺動手段を揺動させ、かつ、開傘センサからの検知値で支持手段を水平状態から垂直状態に連続して回動させ、さらに垂直状態のときに操縦センサからの検知値で揺動手段を揺動させる制御手段とを備え、上記シェルの内壁に形成された映像表示手段が、降下映像を投影するプロジェクタと、プロジェクタからの投影画像を受けて透過する曲面スクリーンと、曲面スクリーンからの拡散光を平行光にするための曲面ビームスプリッタ及び光学系コンポーネントからなるパンケーキ・ウィンドウとで構成された複数のパンケーキ・ウィンドウ表示装置である」ことにより、「小型の装置で加速度感や旋回感が得られ、しかも広範囲の視界が得られる」点に特徴があるスカイダイビング及びパラシュート降下訓練シミュレータ…特許文献２
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−３１１８０６号公報
【特許文献２】特開平８−１８２７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、上述した従来例では、自動車４１の運転席に着座するドライバーのアイポイントとスクリーン４３との距離が３メートルないし３．５メートルと遠いために、以下に列記する物については、自動車４１の実際の走行時に比べて、視覚的な速度感や遠近感が大幅に異なる場合があった。
【００１７】
(1) 高速で走行している高速道路のシーンにおいて、自動車４１の側部に至近の防音壁、照明灯等
(2) トンネル内を走行しているシーンにおいて、自動車４１の側部に至近の位置にあり、かつ刻々とドライバーの視界に入っては遠ざかる側壁
【００１８】
なお、スクリーン４３に投影される画像に含まれるものの内、自動車４１に対して至近点に位置するものについては、予め施される画像処理の過程で、拡大等の処理が施されることによって強調が可能であるが、上記アイポイントとスクリーン４３との距離が実際距離より大幅に長いために、十分な迫真感は必ずしも得られなかった。
【００１９】
また、速度感についても、ドライバーのアイポイントと自動車４１の前方と側部との方向にそれぞれ位置するスクリーン４３との距離が同じであるため、ドライバーの視覚を通した迫真感は十分には達成されず、ドライバーの体感速度は実際より遅くならざるを得なかった。
【００２０】
本発明は、本物らしい速度感や遠近感を確度高く達成できる表示器、スクリーンおよび画像変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
請求項１に記載の発明は、可動体の模擬された動きに応じて前記可動体の内部から視認されるべき前記可動体の周りの画像を表示する表示器であって、前記内部に対する方向毎に異なり、前記画像で示されるものが前記内部に対して位置し得る最小の距離となる位置に表示面を有する。
【００２２】
すなわち、表示面の位置は、その表示面に画像として表示されるものが位置し得る最小の距離より遠い位置には設定されない。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、可動体の模擬された動きに応じて前記可動体の内部から視認されるべき前記可動体の周りの画像が投影されるスクリーンであって、前記内部に対する方向毎に異なり、前記画像で示されるものが前記内部に対して位置し得る最小の距離となる位置に表示面を有する。
【００２４】
すなわち、表示面の位置は、その表示面に画像として表示されるものが位置し得る最小の距離より遠い位置には設定されない。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、両眼視差の下で識別される距離が所定の範囲内にあり、かつ表面が非平面である表示面を有する表示器に、前記表面が前記非平面と異なる特定の面への表示に適した元画像を前記非平面に対する前記特定の表面の写像に変換して与える。
【００２６】
すなわち、表面が非平面である表示面とは異なる特定の表面に対する表示に適した画像は、その非平面に対する写像に変換されて表示される。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、両眼視差の下で識別される距離が所定の範囲内にあり、かつ表面が非平面である表示面を有するスクリーンに画像を投影する投影装置に、前記表面が前記非平面と異なる特定の面への表示に適した元画像を前記非平面に対する前記特定の表面の写像に変換して与える。
【００２８】
すなわち、表面が非平面である表示面とは異なる特定の表面に対する表示に適した画像は、その非平面に対する写像に変換されて表示される。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、請求項３または請求項４に記載の画像変換装置において、前記表示面の表面は、前記元画像が識別されるべきアイポイントにおいて前記元画像の迫真性が確保される曲面、屈曲面、複合的な面体の集合の何れかとして構成される。
【００３０】
すなわち、表面が非平面である表示面とは異なる特定の表面に対する表示に適した画像は、様々に構成された非平面に対する写像として表示される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、画像として表示面に表示されるものの見かけ上の距離は、両眼視差の下で視認され得る実際の距離から大幅に隔たることがない。
【００３２】
また、本発明では、非平面の表示面に表示される写像は、両眼視差の下で視認されるべき位置より過度に近いあるいは遠い位置には表示されない。
【００３３】
さらに、本発明は、視覚情報を提供する多様な装置やシステムに適用可能となる。
したがって、本発明が適用された装置やシステムでは、画像情報の迫真性が高められ、かつ確度高く維持される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本実施形態においてコンピュータが行う処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態において行われる画像変換処理を説明する図である。
【図４】従来の運転模擬装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
図において、図４に示すものと同じものについては、同じ符号を付与し、ここではその説明を省略する。
【００３６】
本実施形態と図４に示す従来例との構成の相違点は、以下に列記する点にある。
(1) 頂部から見た断面形状が円ではなく楕円であり、自動車４１の正面および背面の中心を結ぶ線上にその楕円の長軸が重なる状態で配置された筒状のスクリーン１１がスクリーン４３に代えて備えられる。
【００３７】
(2) スクリーン１１の頂部には、上記楕円に相似であって、上記楕円と長軸および短軸の双方が重なり、かつプロジェクタ４４-1〜４４-5が支持される楕円環状部材が既述の環状部材上に配置される。
(3) コンピュータ４５に代えてコンピュータ１２が備えられる。
【００３８】
図２は、本実施形態においてコンピュータが行う処理の手順を示すチャートである。
図３は、本実施形態において行われる画像変換処理の原理を示す図である。
以下、図１ないし図３を参照して本実施形態の動作を説明する。
【００３９】
本発明の特徴は、本実施形態では、後述する通りにコンピュータ１２によって行われる処理と、その処理の下で画像が投影されるスクリーン１１のアイポイントに対する距離とにある。
本実施形態では、コンピュータ１２は、以下の処理を行う。
【００４０】
(1) 自動車４１について行われる運転の模擬の過程では、従来例と同様に、図４に示すスクリーン４３にプロジェクタ４４-1〜４４-5を介してそれぞれ投影されるべき画像（以下、それぞれ「原画像Ｖ１」〜「原画像Ｖ５」という。）を生成する（図３ステップＳ１）。なお、以下では、このような原画像Ｖ１〜Ｖ５がそれぞれ投影されるスクリーン４３上の領域については、それぞれ「部分スクリーンＰＳ１」ないし「部分スクリーンＰＳ２」と称する。
【００４１】
(2) 上記原画像Ｖ１〜Ｖ５のそれぞれ（以下、「原画像Ｖｃ」という。）について、下記の処理を実時間で施す。
(2-1) 原画像Ｖｃが仮想的に「部分スクリーンＰＳｃ」に投影される過程で、該当する画像Ｖｃが透過するスクリーン１１上の部位（以下、「部分スクリーンＰＳｃ′」という。）に対するその「部分スクリーンＰＳｃ」の写像（以下、「写像画像Ｍｃ」という。）に、その原画像Ｖｃを変換する（図３ステップＳ２）。
(2-2) プロジェクタ４４-cを介して上記部分スクリーンＰＳｃ′にその写像画像Ｍｃを投影する（図３ステップＳ３）。
【００４２】
このような部分スクリーンＰＳｃ′(ＰＳ１′〜ＰＳ５′)の面は、水平面上における形状が従来例における円とは異なる楕円である。しかし、上述したように行われる原画像Ｖｃから写像画像Ｍｃへの写像変換の下で、これらの部分スクリーンＰＳｃ′(ＰＳ１′〜ＰＳ５′)に投影される写像画像Ｍｃは、アイポイントからは、光学的な歪みを伴うことなく、従来例とほぼ同様の位置およびサイズで見える。
【００４３】
しかも、スクリーン１１上では、上記部分スクリーンＰＳｃ′(ＰＳ１′〜ＰＳ５′)の内、自動車４１の側面に近い部分スクリーンは、従来例に比べてその自動車４１（アイポイント）に近い位置にある。
【００４４】
すなわち、自動車４１の側面の方向に投影される画像は、目の位置がアイポイントにある操作者の両眼視差の下で、従来例より大幅に近い位置にある像として、視認される。
したがって、このような画像に含まれる物については、従来例に比べて、視覚的な速度感、遠近感を含む迫真感が向上し、視覚を介して操作者が体感可能な自動車４１の速度の上限も高められる。
【００４５】
なお、本実施形態では、スクリーン１１の水平方向の断面のサイズは、自動者４１の側面の方向に画像として投影される物がもっとも近く位置し得る位置に該当する部分スクリーンが位置する値に、設定されることが望ましい。
【００４６】
また、このようなスクリーン１１の部分スクリーンＰＳ１′〜ＰＳ５′とプロジェクター４１-1〜４１-5とのそれぞれの組み合わせは、部分スクリーンＰＳ１′〜ＰＳ５′と表示面の位置、形状およびサイズの何れもが同じである第一ないし第五の表示装置（例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ等）で代替されてもよい。
【００４７】
さらに、本実施形態では、原画像Ｖ１〜Ｖ５は、表示面が円筒体の内壁と見なし得る従来のスクリーン４３への投影に適した画像となっている。
【００４８】
しかし、これらの原画像Ｖ１〜Ｖ５は、既述の写像変換が可能であるならば、表面が曲面、屈曲面、複合的な面体の集合の何れかに該当するスクリーン４３への投影に適した画像であってもよい。
【００４９】
さらに、本実施形態では、スクリーン１１の表示面は、上記原画像Ｖ１〜Ｖ５を写像画像Ｍ１〜Ｍ５にそれぞれ写像変換可能であるならば、必ずしも、楕円体の内壁として構成されなくてもよく、例えば、以下の何れとして構成されてもよい。
【００５０】
(1) 自動車４１の外側面に平行な面または平面
(2) 任意の曲面または屈曲面
(3) 複合的な面（平面であってもよい。）の集合
【００５１】
また、本実施形態では、既述の写像変換は、コンピュータ１２によって行われる画像処理として実現されている。
【００５２】
しかし、このような写像変換の全てまたは一部は、所定の光学系（プロジェクタ４１-1〜４１-5に組み込まれてもよい。）によって、光学的に行われてもよい。
【００５３】
さらに、本実施形態では、プロジェクタ４１-1〜４１-5、部分スクリーンＰＳ１′〜ＰＳ５′および原画像Ｖ１〜Ｖ５の数が何れも「５」となっているが、このような数は、「１」でもよく、任意の複数であってもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、スクリーン１１の水平方向における断面の形状、寸法および位置が何れも一定となっている。
【００５５】
しかし、本発明は、このような構成に限定されず、応答性や画像品質の変化が許容される場合には、上記断面の形状、寸法および位置の全てまたは一部の変更や切り替えが適宜可能に構成されてもよい。
【００５６】
さらに、本実施形態では、プロジェクタ４１-1〜４１-5は、スクリーン１１の頂部のほぼ中央からそのスクリーン１１の内側壁である表示面に対して写像画像Ｍ１〜Ｍ５が投影されている。
【００５７】
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、スクリーン１１の外側壁に投影された写像画像Ｍ１〜Ｍ５がそのスクリーン１１の内側壁にも写る場合には、これらの写像画像Ｍ１〜Ｍ５は、プロジェクタ４１-1〜４１-5によってこのようなスクリーン１１の外側から外側壁に対して投影されてもよい。
【００５８】
また、本発明は、運転模擬装置に限定されず、例えば、以下の用途にも同様に適用可能である。
(1) 映画の放映
(2) 視覚情報の提供を伴う遊技施設
(3) 博物館等における展示
(4) 多様な移動体や可動系の振る舞いの模擬
【００５９】
また、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
【００６０】
以下、本願に開示された発明の内、「特許請求の範囲」に記載しなかった発明の構成・作用および効果を「特許請求の範囲」、「課題を解決するための手段」および「発明の効果」の欄の記載に準じた様式により列記する。
【００６１】
［請求項６］  請求項３ないし請求項５に記載の画像変換装置において、
前記元画像は、
可動体の動きの模擬によって得られ、
前記写像は、
前記元画像が識別されるべきアイポイントに対する前記表示面の形状および位置に適合する
ことを特徴とする画像変換装置。
【００６２】
このような構成の画像変換装置では、請求項３ないし請求項５に記載の画像変換装置において、前記元画像は、可動体の動きの模擬によって得られる。前記写像は、前記元画像が識別されるべきアイポイントに対する前記表示面の形状および位置に適合する。
【００６３】
すなわち、動きが模擬されるべき可動体の形状、サイズ、位置および姿勢に柔軟に適応して、その可動体の振る舞いに応じて表示されるべき写像の迫真性が高められ、かつ安定に維持される。
したがって、上記可動体の動きの模擬の精度および本物らしさが高められる。
［請求項７］  請求項６に記載の画像変換装置において、
前記模擬の下で前記元画像を光学的に前記写像に変換する
ことを特徴とする画像変換装置。
【００６４】
このような構成の画像変換装置では、請求項６に記載の画像変換装置において、前記模擬の下で前記元画像を光学的に前記写像に変換する。
【００６５】
すなわち、元画像の写像への変換は、ディジタル画像処理としてではなく、光学的に行われる。
したがって、このような変換の形態が光学的に複雑でない場合には、構成の簡略化が図られ、かつ実時間性が容易に達成される。
【符号の説明】
【００６６】
１１，４３  スクリーン
１２，４５  コンピュータ
４１  自動車
４２  揺動装置
４４  プロジェクタ
【図１】
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【図２】
2013167732.tif 000004
【図３】
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【図４】
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