特開 2022-80433 自動車のための、表示装置の映像の視認がステアリングホイール等の障害物によって阻害されない操縦システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022080433

(43)【公開日】2022-05-30

(54)【発明の名称】自動車のための、表示装置の映像の視認がステアリングホイール等の障害物によって阻害されない操縦システム

(51)【国際特許分類】

   H04N 13/30 20180101AFI20220523BHJP

   H04N 13/302 20180101ALI20220523BHJP

   H04N 13/366 20180101ALI20220523BHJP

   G02B 30/22 20200101ALI20220523BHJP

   B60K 35/00 20060101ALI20220523BHJP

【ＦＩ】

H04N13/30

H04N13/302

H04N13/366

G02B30/22

B60K35/00 Z

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020191497

(22)【出願日】2020-11-18

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-01-31

(71)【出願人】

【識別番号】306043688

【氏名又は名称】矢野 隆志

(72)【発明者】

【氏名】矢野 隆志

【テーマコード（参考）】

2H199

3D344

5C061

【Ｆターム（参考）】

2H199BA03

2H199BA04

2H199BA08

2H199BA09

2H199BB04

2H199BB09

2H199BB43

2H199BB52

3D344AA14

3D344AA21

3D344AB01

3D344AD01

5C061AA02

5C061AA03

5C061AA07

5C061AA08

5C061AB14

5C061AB18

(57)【要約】

【課題】 自動車のための、表示パネルと操縦者の間にあるステアリングホイール等の障害物によって表示パネルの映像の視認が阻害されることのない操縦システムを実現すること。
【解決手段】 立体視光学系を用いて、障害物による右目映像の視認できない領域と左目映像の視認できない領域が重複しないように相対的にシフトした右目映像と前記左目映像を生成して表示することにより、障害物による映像の消失を防ぐ。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車の操縦者のための情報表示を行う操縦システムであって、
前記操縦システムは、操縦者と表示パネル(2)の間や表示パネル(2)の表面に位置して前記表示パネル(2)の視認を妨げるステアリングホイール(7)や表示パネルの継ぎ目(8)等の障害物(7,8)を有すること、
前記表示パネル(2)は、立体視光学系によって、右目(21)で視認される右目映像(23)と左目(22)で視認される左目映像(24)を表示可能であること、
車体の左右方向の座標軸をX軸、車体の上下方向の座標軸をY軸、車体の前後方向の座標軸をZ軸として、
前記操縦システムは、前記障害物(7, 8)による右目映像の視認できない領域(23e)と左目映像の視認できない領域(24e)が重複しないように、X軸方向に相対的にシフトした前記右目映像(23)と前記左目映像(24)を生成して表示することにより、前記障害物(7,8)によって映像が視認できなくなることを防ぐこと、
を特徴とする操縦システム。

【請求項2】

請求項1の操縦システムにおいて、
前記操縦システムは、右目映像と左目映像のX軸方向の相対的シフト量Si を操縦者の右目と左目の距離We と等しいかより小さい範囲で必要に応じて大きくして、前記右目映像(23)と前記左目映像(24)を生成して表示すること、
前記右目映像(23)は、右目映像のみが存在する右目映像のウィンドウ違反領域(23c)と右目映像と左目映像の双方が存在する右目映像のウィンドウ違反のない領域(23d)からなり、
前記左目映像(24)は、左目映像のみが存在する左目映像のウィンドウ違反領域(24c)と右目映像と左目映像の双方が存在する左目映像のウィンドウ違反のない領域(24d)からなること、
を特徴とする操縦システム。

【請求項3】

請求項１または２の操縦システムにおいて、
前記操縦システムは、操縦者が視認しながら手動で右目映像と左目映像のX軸方向の相対的シフト量Si を変化させる操作を行い、前記障害物(7, 8)による右目映像の視認できない領域(23e)と左目映像の視認できない領域(24e)が重複しないことを確認して操作を終了する映像位置手動調整装置(9)を有すること、
前記操縦システムは、操縦者の操作の終了を検出すると右目映像位置と左目映像位置を決定すること、
を特徴とする操縦システム。

【請求項4】

請求項１または２の操縦システムにおいて、
前記操縦システムは、右目位置と左目位置を測定するまたは代用値の測定によって推定する目位置測定装置(10,11)を有すること、
前記操縦システムは、前記右目位置と前記左目位置の情報、前記表示パネル(2)と前記障害物(7, 8)の位置と形状の情報に基づき、前記障害物(7, 8)による右目映像の視認できない領域(23e)と左目映像の視認できない領域(24e)が重複しない右目映像と左目映像のX軸方向の相対的シフト量Siを算出して右目映像位置と左目映像位置を決定すること、
前記右目映像(23)を前記右目映像位置に、前記左目映像(24)を前記左目映像位置に生成して表示すること、
を特徴とする操縦システム。

【請求項5】

請求項４の操縦システムにおいて、
前記表示パネル(2)は、レンチキュラー光学系、パララックスバリア(イメージスプリッター)光学系等のストライプ映像を表示する立体視光学系を用いた表示パネルであること、
前記操縦システムは、前記右目位置と前記左目位置の情報、右目映像と左目映像のX軸方向の相対的シフト量Si の情報、前記立体視光学系の情報、前記表示パネル(2)の表示画素の配置の情報に基づき、前記立体視光学系を介して、前記右目(21)で前記右目映像(23)、前記左目(22)で前記左目映像(24)が正しく視認されるように、前記右目映像(23)と前記左目映像(24)をストライプ状に分解して右目ストライプ映像(23a)と左目ストライプ映像(24a)に再構成してして表示すること、
を特徴とする操縦システム。

【請求項6】

請求項４の操縦システムにおいて、
前記表示パネル(2)は、同一の平面上にない一つまたは複数の表示パネルであること、
前記操縦システムは、前記右目位置と前記左目位置の情報、一つまたは複数の前記表示パネル(2)の各点の位置情報に基づき、
前記右目映像(23)と前記左目映像(24)による輻輳虚像(26, 27)が、連続した１つの平面または曲面になるように、
前記右目映像(23)と前記左目映像(24)の各点の前記表示パネル(2)の前記右目映像位置と前記左目映像位置を算出すること、
前記右目映像(23)と前記左目映像(24)を前記表示パネル(2)の前記右目映像位置と前記左目映像位置に生成して表示すること、
を特徴とする操縦システム。

【請求項7】

請求項４の操縦システムにおいて、
前記操縦システムは、前記表示パネル(2)への入射光(30)の角度を測定する入射光測定装置(12)、前記表示パネル(2)の角度を変化させる表示パネル角度制御装置(13)を有すること、
X軸を中心とする車体の上下方向回転角度をX軸回転角度、Y軸を中心とする車体の左右方向回転角度をY軸回転角度として、
前記操縦システムは、前記入射光測定装置(12)を制御して、前記表示パネル(2)への入射光のX軸回転角度と入射光のY軸回転角度を測定し、前記表示パネル(2)からの反射光(31)が操縦者の前記右目(21)と前記左目(22)のいずれにも入射しない前記表示パネルの角度を決定し、前記表示パネルの角度をその角度に変化させること、
を特徴とする操縦システム。

【請求項8】

請求項４の操縦システムにおいて、
前記操縦システムは、前記目位置測定装置(10,11)を制御して、前記右目位置と前記左目位置を測定すること、
前記右目位置と前記左目位置の変化に対して、輻輳虚像の位置が変化しないように、前記右目映像位置と前記左目映像位置を変化させること、
を特徴とする操縦システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

自動車の、操縦に必要な情報を表示する表示装置を含む操縦システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ナビゲーション等の映像表示について説明する。
画像表示装置の取り扱いについて 改訂第 3.0 版(平成１６年 ８月１８日（社）日本自動車工業会)に下記のような規定がある。
「3.2．画像表示部の取付け位置について、画像表示部の取付け位置は、画面を視認しているときに、視野内に前方の交通状況を捕捉できる位置でなければならない。詳細は附則１による。」
これに忠実に対応した例として、Audi社のバーチャルコクピット (ほとんどの2016年モデル、例えばA4に採用) がある。表示モードの切換えにより操縦者がステアリングホイールの開口部を通して視認できる表示パネルに計器盤の情報とナビゲーションの地図情報を表示可能である。しかし、この方式では従来の計器盤の情報と地図情報を表示するのに適した大面積の表示パネルを設けることはできない。

【0003】

電子ミラー (ミラーレス)について説明する。
国際連合欧州経済委員会（UN/ECE）が定める後写鏡に関する規則「Regulation No.46」の改訂を受けて、日本も2016年6月、道路運送車両の保安基準を改正した。これにより、「基準を満たせば、従来の後写鏡を搭載しない、電子ミラーだけのクルマを公道で走らせてもよい」（国土交通省自動車局技術政策課車両安全対策調整官の村井章展氏）ことになった。
後写鏡の後方及び側方の映像を表示する表示装置の取り付け位置は、「画面を視認しているときに、視野内に前方の交通状況を捕捉できる位置」であるとともに、従来の後写鏡の視認との違和感が少ないことが求められる。

【0004】

自動運転について説明する。
日本政府や米国運輸省道路交通安全局 (NHTSA) によって自動化のレベルが定義されている。レベル1からレベル４では操縦者のための操縦システムは必要であり、レベル５でも自動運転モードと手動運転モードの選択が可能な自動車においては操縦者のための操縦システムは必要である。
自動運転システムは安全な操縦に有効な情報を多く有しており、手動運転モードにおいてそれらの情報を表示することが好ましい。また、自動運転モードにおいても人工頭脳が周囲をどのように認識しどのように判断して走行しているかについて操縦者が知ることは好ましい。そのためには大面積の表示パネルを設置する必要がある。

【0005】

ナビゲーション、ミラーレス、自動運転等の先進的な自動車の操縦システムの表示装置について説明する。
第１に、従来の計器盤の映像、ナビゲーションの映像、後写鏡の映像、自動運転の情報を表示するためには大面積の表示装置が必要である。
第２に、大面積の表示装置は、「画面を視認しているときに、視野内に前方の交通状況を捕捉できる位置」に、すなわち操縦者の前面にあって視界を妨げないためには表示装置は上下方向には長くできない。従がって左右方向に長い大面積の表示装置が必要である。
Mercedes-BenzのS-Class, E-Classの2016年モデル(例えばS-500)は二つの表示パネルを継ぎ合せた左右方向に長い大面積の表示装置を有している。Continental社の試作車(2016年)は計器盤の左右方向両側に後写鏡の映像を表示する表示装置を取り付けていて、それら全体で左右方向に長い大面積の表示装置を形成している。
左右方向に長い大面積の表示装置は二つの問題を有している。
第１の問題は表示パネルの継目の存在である。左右方向に長い大面積の表示装置を実用的なコストを考慮すると複数の表示パネルを継ぎ合せて表示装置を構成することが好ましく、表示パネルの継目による映像の不連続性が生じる。
第２の問題はステアリングホイールの存在である。自動車のステアリングホイールは操縦者と表示装置の間に位置することから左右方向に長い大面積の表示装置においてはステアリングホイールが障害になって表示映像の視認を妨げることからは逃れられない。

【0006】

本発明が用いる立体視技術について説明する。
本発明は、レンチキュラー光学系方式、パララックスバリア(イメージスプリッター)光学系方式、液晶シャッター (めがね) 方式、偏光フィルター (めがね) 方式等の立体視技術を用いることができる。
本発明は、表示パネルと操縦者の間にある障害物による映像の消失を防ぐために、右目映像と左目映像を左右方向にずらして表示するものであり、操縦者は表示パネル面から離れた位置に生成される輻輳虚像を視認することができる。右目映像と左目映像は同じ映像であり、両目視差は不要であり、下記の三つの特徴を有する。
1) 調節と輻輳の不一致は起きるので、パーシバルの快適視域の制限を受けるが、操縦者が輻輳虚像を見るのは短時間なので不快を生じることはない。
2) 両目視差はないので、パナムの融合領域（Panum’s fusion area）の制限は受けない。
3) 右目映像と左目映像は同じ映像なので、ウィンドウ違反の制限を受けない。

【0007】

特許文献１の技術が解決しようとする課題は「要約」によると、「観察者にとって立体擬似画像を認識し易くする。」である。

【0008】

特許文献１の技術が解決しようとする課題は段落０ ０ ０ ６によると、「ヘッドアップディスプレイでは、運動時の視点移動をできるだけ少なくするためにドライバーから見て遠くに映像を表示したい」である。

【0009】

特許文献１の技術の解決手段は特許文献１の記述をまちめると下記の三つのレベルの定義で説明される。
第１の定義は、「擬似画像がディスプレイ面より遠方に認識されるように表示する」である。
第２の定義は、「擬似画像の輻輳角を小さく設定する」である。
第３の定義は、「左目用画像と右目用画像をディスプレイの異なる位置に表示する」である。

【0010】

特許文献１の「要約」において、解決手段の三つの定義は下記のように示されている。
第１の定義は、「該擬似画像がディスプレイ面より遠方に認識されるように表示する」と説明されている。
第２の定義は、「１つの立体擬似画像を表示するディスプレイ装置において、該擬似画像の輻輳角を小さく設定する」と説明されている。
第３の定義は、「ディスプレイ上に表示位置を異ならせて、左眼に入る左眼用画像と右眼に入る右眼用画像とを表示する」と説明されている。

【0011】

特許文献１の「発明の開示」において、解決手段の三つの定義は下記のように示されている。
第１の定義は、段落０ ０ ０ ７に、「左眼に入る左眼用画像と右眼に入る右眼用画像とを表示し、両画像を合わせて１ つの擬似画像を表示するディスプレイ装置であって、前記擬似画像が空に認識されるように表示する」と説明されている。
第２の定義は、段落０００８に、「ヘッドアップディスプレイでは、疑似画像が認識される位置のある点をＡ’、観測者の左目と右目の中心をそれぞれＢ、Ｃ、それらがなす角度を輻輳角ＢＡ’Ｃ、実際のディスプレイ上の点Ａについての輻輳角ＢＡＣとした場合に、輻輳角ＢＡ’Ｃが輻輳角ＢＡＣよりも小さいことが好ましい」と説明されている。
第３の定義は、段落０００９に、「前記左目用画像と前記右目用画像はおおよそ同じ画像であり、実際のディスプレイに表示される位置が異なることが好ましい。」と説明されている。

【0012】

特許文献１の「特許請求の範囲」において、解決手段の三つの定義は下記のように示されている。
第１の定義は、請求項１に、「擬似画像が空に認識されるように表示することを特徴とするディスプレイ装置」と説明されている。
第２の定義は、請求項２に、「疑似画像が認識される位置の点をＡ ’ 、観測者の左右の眼の中心をそれぞれＢ 、Ｃ、実際のディスプレイ上の点をＡとして、 輻輳角Ｂ Ａ’ Ｃ を輻輳角Ｂ Ａ Ｃ よりも小さいことを特徴とするディスプレイ装置」と説明されている。
第３の定義は、請求項３に、「前記左眼用画像と前記右眼用画像はおおよそ同じ画像であり、実際のディスプレイに表示される位置が異なることを特徴とするディスプレイ装置」と説明されている。
請求項２は請求項１の従属項であり、請求項３は請求項１または請求項２の従属項であるので、第１の定義が最も上位概念で、第２の定義、さらに第３の定義がより具体的な下位概念であることが分かる。

【0013】

解決手段の三つの定義を実現する具体的な技術で説明する。
第１の定義を実現する技術には、立体視技術方式と反射鏡を用いる方式がある。
立体視技術方式は、両眼視差、輻輳(眼球の角度)、焦点調整のいずれかを変化させることにより、擬似画像がディスプレイ面より遠方に認識されるように表示することができる。
反射鏡を用いる方式は、虚像を反射鏡の後方の位置に生成する。焦点距離と輻輳角は変化せず、反射光学系によりコンパクトな装置で長い焦点距離と小さな輻輳角が可能である。
第２の定義を実現する技術には、立体視技術方式と凹面鏡を用いる方式がある。
立体視技術方式は、輻輳角のみを変化させて焦点距離は変化させない。
凹面鏡を用いる方式は、虚像を凹面鏡の後方の遠い位置に生成する。焦点距離を長くし輻輳角を小さくすることが可能である。
第３の定義を実現する技術は、立体視技術方式である。右目映像の位置と左目映像の位置を左右方向にずらして表示することにより輻輳角を小さくすることが可能である。焦点距離は変化しない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特開2007-127820

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

本発明が解決しようとする課題は、自動車の操縦システムの表示パネルと操縦者の間にあるステアリングホイール等の障害物によって表示パネルの映像の視認が阻害されることのない操縦システムを実現することである。

【0016】

特許文献１と本発明の解決しようとする課題の差異について説明する。
特許文献１の解決しようとする課題は、「視点移動をできるだけ少なくするためにドライバーから見て遠くに映像を表示したい」であって、本発明の解決しようとする課題である自動車の操縦システムの表示パネルと操縦者の間にあるステアリングホイール等の障害物によって映像の視認が阻害されることのない操縦システムは考慮されていない。
すなわち、特許文献１と本発明は解決しようとする課題が異なる。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明の解決手段は、
第１に、表示パネル、映像生成装置、表示パネルと操縦者の間に位置して映像の視認を阻害するステアリングホイール等の障害物からなる操縦システムであること。
第２に、表示パネルは、右目映像を右目で左目映像を左目で視認できるように表示することができる立体視光学系の表示パネルであること。
第３に、映像生成装置は、障害物による右目映像の視認できない領域と左目映像の視認できない領域が重複しないしないように相対的にシフトした右目映像と左目映像を生成して表示することである。

【0018】

特許文献１と本発明の課題を解決するための手段の二つの差異について説明する。
第１の差異は、特許文献１の手段はディスプレイ装置であるのに対して、本発明の手段は、「操縦システム」であり、表示装置と表示装置の表示パネルと操縦者の間に位置するステアリングホイール等の操作手段を有する。
第２の差異は、特許文献１の解決手段の三つの定義の第１の定義と第２の定義である。
一番の上位概念の第１の定義は「擬似画像がディスプレイ面より遠方に認識されるように表示する」であり、二番の上位概念の第２の定義のは「擬似画像の輻輳角を小さく設定する」である。
それに対して、本発明の解決手段の上位概念は、「障害物による右目映像の視認できない領域と左目映像の視認できない領域を重複させない」である。
それに対して、特許文献１の解決手段の三つの定義の下位概念の第３の定義は、「左目用画像と右目用画像をディスプレイの異なる位置に表示する」であり、本発明の解決手段の下位概念は、「相対的にシフトした右目映像と前記左目映像を生成して表示する」である。従がって、本発明の解決手段の下位概念は、特許文献１の解決手段の下位概念の第３の定義と同様の概念である。

【発明の効果】

【0019】

本発明の第１の効果は、自動車の操縦システムの表示パネルと操縦者の間にあるステアリングホイール等の障害物によって映像の視認が阻害されることのない操縦システムを実現したことである。(Model41)
第２の効果は、複数の表示パネルを継ぎ合せて左右方向に長い大面積の表示装置を形成した場合でも、表示パネルの継目によって映像の視認が妨げられることのない操縦システムを実現したことである。(Model41)
さらに、第３の効果は、積極的にウィンドウ違反を行い、より多くの情報の表示を可能にしたことである。(Model 41)
第４の効果は、右目位置と左目位置の測定により右目映像と左目映像の左右方向の相対的シフト量の最適化を実現したことである。(Model 411からModel414)
第５の効果は、右目位置と左目位置の測定により右目映像と左目映像が正しく視認されることを可能にしたことである。(Model 41_1)
第６の効果は、右目位置と左目位置の測定により同一平面にない複数の表示パネルによる表示を可能にしたことである。(Model 41_2)
第７の効果は、右目位置と左目位置の測定と入射光の方向の測定により反射光の目への入射の防止を可能にしたことである。(Model 41_3)
第８の効果は、右目位置と左目位置の測定により右目位置と左目位置の変化に対する輻輳虚像の移動の防止を可能にしたことである。(Model 41_4)
さらには、操縦者の正面にて左右方向に長い大面積の表示装置を実現したこと、ナビゲーション、ミラーレス、自動運転等の先進的な自動車のための情報表示が可能な操縦システムを実現したことである。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】Model 41操縦システムの原理を説明する図 (1)である。

【図2】Model 41操縦システムの原理を説明する図 (2)である。

【図3】Model 41の偏光フィルター方式の構成を説明する図である。

【図4】Model 41のレンチキュラー光学系方式の構成を説明する図である。

【図5】Model 41のモデル一覧を示す図である。

【図6】Model 41の全てのモデルに対応した操縦システムのシステム構成を説明する図である。

【図7】Model 41操縦システムの概要外観を説明する図である。

【図8】Model 41のステアリングホイールによる映像の消失を防ぐ原理を説明する図である。

【図9】Model 41の表示パネルの継目による映像の消失を防ぐ原理を説明する図である。

【図10】Model 41のウィンドウ違反(ウィンドウ違反なし)を説明する図である。

【図11】Model 41 のウィンドウ違反(積極的ウィンドウ違反)を説明する図である。

【図12】Model 411の制御を説明する図である。

【図13】Model 412の制御を説明する図である。

【図14】Model 413の制御を説明する図である。

【図15】Model 414の第３ステップ(シフトの算出)の制御を説明する図である。

【図16】Model 41_1の第４ステップ(ストライプ映像の生成)の制御を説明する図である。

【図17】Model 41_2の原理(同じ平面の複数の表示パネル)を説明する図である。

【図18】Model 41_2の原理(同じ平面でない複数の表示パネル)を説明する図である。

【図19】Model 41_2の第４ステップ(映像の生成)の制御を説明する図である。

【図20】Model 41_3の原理を説明する図である。

【図21】Model 41_3の制御を説明する図である。

【図22】Model 41_4の原理 (XZ平面) を説明する図である。

【図23】Model 41_4の原理 (YZ平面) を説明する図である。

【図24】Model 41_4の制御を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

Model 41は、立体視光学系を用い、右目映像の視認できない領域23eと左目映像の視認できない領域24eが重複しないように表示パネル2上で右目映像23と左目映像24を相対的にシフトして表示することにより、映像23,24がステアリングホイール7や表示パネルの継ぎ目8等の障害物7, 8のために視認できなくなるのを防ぐことが可能な操縦システムである。
図１と図２は本発明の操縦システムModel 41の原理を説明する図である。
車体の左右方向の座標軸をX軸、車体の上下方向の座標軸をY軸、車体の前後方向の座標軸をZ軸とし、操縦者の目のZ軸方向の位置をZe、右目のZ軸方向の位置をZeR、左目のZ軸方向の位置をZeL、障害物のZ軸方向の仮想位置をZo、表示パネルのZ軸方向の位置をZpとする。
右目と左目のX軸方向の距離をWe、操縦者と表示パネル2の間に位置して表示パネル2の映像23, 24の視認を妨げる障害物のX軸方向の仮想長さをWo、障害物7,8による表示パネルの視認できない領域のx軸方向の長さをSoとし、Wo はWe より小さいものとする。
図１は右目映像23と左目映像24のX軸方向の相対的シフトのない状態を示している。
障害物7, 8 による右目映像の視認できない領域23eと左目映像の視認できない領域24eが重複する部分は映像23, 24が視認されず、その長さは表示パネルの視認できない領域のx軸方向の長さSoと等しい。
図２aは右目映像23と左目映像24のX軸方向の相対的シフトのある状態を示している。
右目映像と左目映像のX軸方向の相対的シフト量をSi とすると、右目映像23は表示パネル2に対してSi/2 右にシフトし、左目映像24は表示パネル2に対してSi/2左にシフトし、右目映像の無映像領域23b、左目映像の無映像領域24b、表示パネル2からはみ出した右目映像の消失した領域23f、左目映像の消失した領域24f の長さはSi/2に等しい。
図２bは仮想的に右目映像23と左目映像24を一致させた状態を示している。
Si＞So であれば右目映像の視認できない領域23eと左目映像の視認できない領域24eは重複しない。
Model 41の右目位置(XeR, YeR, ZeR)と左目位置(XeL, YeL, ZeL)について説明する。
XeR と XeL は、操縦者の頭の位置はステアリングホイール7の中心線上にあるので、表示パネル2に対して固定として省略することができる。
YeR とYeL は、立体視光学系を用いる方式においては右目映像と左目映像のX軸方向の相対的シフト量Si に影響しないので省略することができる。ZeR とZeLはSi に影響するので必要である。
従がって、右目位置ZeR、左目位置ZeL が必要であり、Ze = ZeR = ZeL である。

【0022】

立体視光学系としては液晶シャツター(眼鏡)方式、偏光フィルター(眼鏡)方式方式、レンチキュラー (イメージスプリッター) 光学系方式がある。
液晶シャツター(眼鏡)方式は、眼鏡の左右の液晶シャツターに同期して右目映像23と左目映像24を交互に表示パネル2に表示する方式である。右目映像23は右目21によってのみ視認され、左目映像24は左目22によってのみ視認される。
図３は偏光フィルター(眼鏡)方式の構成を説明する図(XZ平面の平面図)である。眼鏡は右目偏光フィルター14と左目偏光フィルター15を有し、表示パネル2の表面にはストライプ状の右目偏光フィルター14と左目偏光フィルター15が交互に配置される。右目映像23と左目映像24をストライプ状に分割し、右目映像23を右目偏光フィルター14配置部に、左目映像24を左目偏光フィルター15配置部に表示する。右目映像23は表示パネル2の右目偏光フィルター14と眼鏡の右目偏光フィルター14を通過してと右目21によってのみ視認され、左目映像24,24cは表示パネル2の左目偏光フィルター15と眼鏡の左目偏光フィルター15を通過して左目22によってのみ視認される。

【0023】

図４はレンチキュラー光学系方式の構成を説明する図(XZ平面の平面図)である。表示パネル2の表面にはレンチキュラープレート16が貼られている。
右目映像23と左目映像24を右目ストライプ映像23aと左目ストライプ映像24aに分割し、レンチキュラープレート16を介してそれぞれ右目21と左目22で視認される位置に生成し、レンチキュラープレート16によって、右目ストライプ映像23aは右目21によってのみ視認され、左目ストライプ映像24aは左目22によってのみ視認される。
表示パネル2のX軸方向の中心位置では図４aに示すように、右目ストライプ映像23aと左目ストライプ映像24aをレンチキュラープレート16のシリンドリカルレンズに対して左右対称位置に生成する。また、表示パネル2のX軸方向の中心から離れた位置では図４bに示すように、右目ストライプ映像23aと左目ストライプ映像24aをレンチキュラープレート16のシリンドリカルレンズに対してオフセットした位置に生成する。パララックスバリア(イメージスプリッター)光学系方式でも同様に実現できる。

【0024】

図５はModel 41のモデル一覧を示す図である。
Model 411からModel 414の各モデルは、右目映像と左目映像のX軸方向の相対的シフト量Si とX軸方向の右目映像位置XiR とX軸方向の左目映像位置XiLの決定に関するモデルである。
Model 411は、操縦者が映像位置手動調整装置9で右目映像位置XiR と左目映像位置XiL を変化させて、視認で右目映像と左目映像のX軸方向の相対的シフト量Siと右目映像位置XiR と左目映像位置XiL を決定するモデルである。
Model 412からModel 414は右目位置(XeR, YeR, ZeR)と左目位置(XeL, YeL, ZeL)を測定して右目映像と左目映像のX軸方向の相対的シフト量Siと右目映像位置XiR と左目映像位置XiL を決定するモデルである。
Model 412は、機械式目位置測定装置11で右目位置(XeR, YeR, ZeR)と左目位置(XeL, YeL, ZeL)を測定するモデルである。
Model 413は、光学式目位置測定装置10で右目位置(XeR, YeR, ZeR)と左目位置(XeL, YeL, ZeL)を測定するモデルである。
Model 414は、算出した最小の右目映像と左目映像のX軸方向の相対的シフト量Sim より大きい右目映像と左目映像のX軸方向の相対的シフト量Si と右目映像位置XiRと左目映像位置XiL を決定することを繰り返し、更新することを特徴とするモデルである。
Model 41_1からModel 41_4はModel 412からModel 414の各モデルの機能追加モデルである。
Model 41_1は、レンチキュラー光学系方式、パララックスバリア(イメージスプリッター)光学系方式等の立体視光学系のために、右目位置(XeR, YeR,ZeR)から正しく視認される右目映像23と左目位置(XeL, YeL, ZeL)から正しく視認される左目映像24を生成するモデルである。
Model 41_2は、同一平面でない複数の表示パネル2を用いる多面マルチパネルのモデルである。
Model 41_3は、表示パネルへの入射光30の方向を測定し、表示パネル2の角度を制御して表示パネルからの反射光31の右目21と左目22への入射を防止するモデルである。
Model 41_4は、右目位置(XeR, YeR, ZeR)と左目位置(XeL, YeL, ZeL)の変化に対して輻輳虚像26, 27が移動しないように右目映像位置(XiR,YiR, ZiR)と左目映像位置(XiL, YiL, ZiL)を変化させるモデルである。

【0025】

図６はModel 41の全てのモデルに対応した操縦システムのシステム構成を説明する図である。
制御装置6には、記憶装置3、演算装置4、画像生成装置5、映像位置手動調整装置9、光学式目位置測定装置10、機械式目位置測定装置11、入射光測定装置12、表示パネル角度制御装置13が接続されている。
表示装置1には、画像生成装置5に接続された表示パネル2、映像位置手動調整装置9に接続された映像位置操作ダイアル9a、光学式目位置測定装置10に接続された目位置センサー(右)10aと目位置センサー(左)10b、入射光測定装置12に接続された入射光センサー(右)12aと入射光センサー(左)12b、表示パネル角度制御装置13に接続された表示パネル角度アクチェータ13aが設けられている。
機械式目位置測定装置11には、操縦者シート11aと操縦者ヘッドレスト11bが接続される。

【実施例0026】

実施例１はModel 41の障害物がステアリングホイール7および複数の表示パネル2による横長の表示装置の表示パネルの継目8である操縦システムの例である。
図７は操縦システムの概要外観を説明する図である。
図７aは障害物がステアリングホイール7である操縦システムの概要外観である。表示装置1には、表示パネル2、目位置センサー(右)10aと目位置センサー(左)10b、入射光センサー(右)12aと入射光センサー(左)12bが設けられ、表示パネル2の前面にステアリングホイール7が位置する。
表示パネル2のX軸方向の長さはステアリングホイール7の直径よりも長い。
図７bは障害物がさらに表示パネルの継目8である操縦システムの概要外観である。表示装置1は複数の表示パネル2を継ぎ合せたものであり、表示パネルの継目8が存在する。

【0027】

図８は障害物であるステアリングホイール7による映像の消失を防ぐ原理を説明する図である。
図８aは操縦者の右目21、左目22、ステアリングホイール7、表示パネル2の位置関係を示す立体図である。
図８bは操縦者の右目21、左目22、ステアリングホイール7、表示パネル2の位置関係を示すXZ平面の平面図である。
車体の左右方向の座標軸をX軸、車体の上下方向の座標軸をY軸、車体の前後方向の座標軸をZ軸とする。
表示パネル2の視認を妨げるのは、ステアリングホイール7のおおよそ0°から45°の部分とおおよそ135°から180°の部分である。ステアリングホイール7はZ軸方向の長さを有する立体物であるが、簡略化してZ軸方向の長さがないものとしたX軸方向の仮想長さをWo、そのZ軸方向の仮想位置をZoとする。ステアリングホイール7の障害になる部分は二つあるがそれらは十分に離れているのでお互いに影響することはない。
操縦者の右目位置を(XeR, YeR, ZeR)、左目位置を(XeL, YeL, ZeL)、右目と左目のX軸方向の距離をWe、表示パネルのZ軸方向の位置をZpとし、ステアリングホイール7による表示パネルの視認できない領域のx軸方向の長さをSo、右目映像と左目映像のX軸方向の相対的シフト量をSi とする。
Wo がWe より小さい場合、Si>So であれば、ステアリングホイール7による右目映像の視認できない領域23eと左目映像の視認できない領域24eが重複せず、全ての元の映像は右目映像23または左目映像24として視認することができる。
Ze = ZeR = ZeL とし、We = 6.25cm、Wo = 2,5cm、Ze-Zp = 45cm、Ze-Zo = 35cm とすると
(We-So) / (Ze-Zp) = (We-Wo) / (Ze-Zo)
So = We - (Ze-Zp)(We-Wo) / (Ze-Zo)
= 6.25 - 45×(6.25 - 2.5) /35 = 1.43
Si＞So であるから
Si＞1.43cm となる。

【0028】

図９は障害物である表示パネルの継目8による映像の消失を防ぐ原理を説明する図である。
図９aは操縦者の右目21、左目22、表示パネル2、表示パネルの継目8の位置関係を示す立体図である。
図９bは操縦者の右目21、左目22、表示パネル2、表示パネルの継目8の位置関係を示すXZ平面の平面図である。
右目映像と左目映像のX軸方向の相対的シフトSi を表示パネルの視認できない領域のx軸方向の長さSo すなわち障害物(表示パネルの継目)のX軸方向の長さWo より大きくすると、
表示パネルの継目8による右目映像の視認できない領域23eと左目映像の視認できない領域24eが重複せず、全ての元の映像は右目映像23または左目映像24として視認することができる。全ての元の映像は右目映像23または左目映像24として視認することができる。
先の式は、So = Wo、Zp = Zo であるからWo = 0.2cm とすると
So = 0.2
Si＞So であるから
Si＞0.2cm となる。

【実施例0029】

実施例２はModel 41の積極的にウィンドウ違反を行うモデルであり、ウィンドウ違反を行うことにより、ウィンドウ違反を行わない場合に比べてより大きな映像23,24の表示が可能であり、より大きな輻輳虚像26, 27の視認が可能である。本発明のように、立体視光学系を利用しても立体表示しない方式ではウィンドウ違反は問題とならない。
図１０、図１１はウィンドウ違反の原理と効果について説明する図である。
右目映像23は右目映像の無映像領域23bまたは右目映像のウィンドウ違反領域23c、右目映像のウィンドウ違反のない領域23d、右目映像の消失した領域23fからなり、右目映像の消失した領域23fは右目映像23の右方向へのシフトSi/2によって表示パネル2からはみ出して映像が消失した領域である。左目映像24についても同様に説明できる。
図１０に示すウィンドウ違反のない場合の右目映像の無映像領域23bは、右目映像23の右方向へのシフトSi/2 による無映像領域と右目映像23の左目映像の消失した領域24fに対応して削除した無映像領域の和の領域である。左目映像の無映像領域24bについても同様に説明できる。
図１１に示す積極的ウィンドウ違反の場合の右目映像のウィンドウ違反領域23cは、右目映像23の右方向へのシフトSi/2 によって生成されたウィンドウ違反領域と右目映像23の左目映像の消失した領域24fに対応して生成されたウィンドウ違反領域の和の領域である。左目映像のウィンドウ違反領域24cについても同様に説明できる。
映像23, 24は、右目映像のみが存在する右目映像のウィンドウ違反領域23c、左目映像のみが存在する左目映像のウィンドウ違反領域24c、右目映像と左目映像の双方が存在する映像のウィンドウ違反のない領域23d,24d、映像が表示パネル2からはみ出した右目映像の消失した領域23f、左目映像の消失した領域24fからなる。
輻輳虚像26, 27は、右目輻輳虚像のウィンドウ違反領域26c、左目輻輳虚像のウィンドウ違反領域27c、右目輻輳虚像と左目輻輳虚像が存在する輻輳虚像のウィンドウ違反のない領域26d,27dからなる。

【0030】

Model 41のウィンドウ違反の効果について図１０、図１１で説明する。
輻輳虚像のX軸方向の長さ(積極的ウィンドウ違反)Wvb が輻輳虚像のX軸方向の長さ(ウィンドウ違反なし)Wva に比べて如何に大きいかを調べる。
目のZ軸方向の位置Ze、右目のZ軸方向の位置ZeR、左目のZ軸方向の位置ZeL、表示パネルのZ軸方向の位置Zp、輻輳虚像のZ軸方向の位置Zv、右目と左目のX軸方向の距離をWe、表示パネルのX軸方向の長さをWpx、右目映像の右方向へのシフト量と左目映像の左方向へのシフト量をSi/2、右目映像と左目映像のX軸方向の相対的シフト量をSi とする。
図１０に示すウィンドウ違反のない場合の輻輳虚像のX軸方向の長さ(ウィンドウ違反なし)Wva は、右目映像の無映像領域23bと左目映像の無映像領域24bの長さはSiであり、右目映像のウィンドウ違反のない領域23dと左目映像のウィンドウ違反のない領域24dの長さはWpx-Si であるから、
Wva = (Wpx-Si)×(Ze-Zv)/(Ze-Zp) である。
図１１に示す積極的ウィンドウ違反の場合の輻輳虚像のX軸方向の長さ(積極的ウィンドウ違反)Wvb は、右目映像のウィンドウ違反領域23cと左目映像のウィンドウ違反領域24cの長さはSiであり、右目映像のウィンドウ違反のない領域23dと右目映像のウィンドウ違反のない領域24dの長さはWpx-Si であから、
Wvb = (Wpx-Si)×(Ze-Zv)/(Ze-Zp) + Si×(Ze-Zv)/(Ze-Zp) + Si×(Ze-Zv)/(Ze-Zp)
= (Wpx+Si)×(Ze-Zv)/(Ze-Zp) である。

【0031】

以上から、輻輳虚像のX軸方向の長さ(積極的ウィンドウ違反)Wvb は輻輳虚像のX軸方向の長さ(ウィンドウ違反なし)Wva に比べて、
Wvb-Wva = (Wpx+Si)×(Ze-Zv)/(Ze-Zp)-(Wpx-Si)×(Ze-Zv)/(Ze-Zp)
= 2Si ×(Ze-Zv)/(Ze-Zp)
= 2Si ×We/(We-Si) だけ大きい。
Si ≦ We の範囲でSi が大きくなると、Wvb-Wva はさらに大きくなり、積極的にウィンドウ違反の効果は大きいことが分かる。