JP5538112B2 - Travel simulation device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の搭乗者側から見た周囲の映像を画面に映し出して、擬似的に搭乗環境を構築する走行シミュレーション装置に関する。 The present invention relates to a traveling simulation apparatus that projects a surrounding image viewed from a passenger side of a vehicle on a screen and constructs a boarding environment in a pseudo manner.
交通死亡事故は、交通量が少ないにも関わらず夜間時がその半数近くを占める。この夜間事故は、交通弱者である歩行者に対する事故の比率が多いのが特徴である。こうした夜間事故の多くは、ドライバーの夜間時の視覚認知能力の低下(視力の低下、グレア感度の上昇、検出視野の低下)が原因と考えられる。また、夜間時の視覚システムの運用に関しては、その視認性だけでなくグレア(眩しさ)にも注意を払うべきであり、特に前照灯については眩しすぎると対向車に蒸発現象(前方を横断する歩行者が見えなくなる現象)を与える危険性がある。 Traffic fatalities account for nearly half of the nighttime traffic despite the low traffic volume. This nighttime accident is characterized by a high ratio of accidents to pedestrians who are vulnerable to traffic. Many of these nighttime accidents are thought to be caused by the driver's poor visual perception at night (decreased visual acuity, increased glare sensitivity, decreased visual field of detection). In addition, regarding the operation of the visual system at night, attention should be paid not only to its visibility but also to glare (glare). There is a risk that the pedestrian will not be able to see.
また、高齢社会が進展している昨今、65歳以上の高齢者の免許保有者数は年々増加し続けており、平成17年度には約1000万人に達している。これに伴って、高齢者が事故に関わる割合も増加し、ここ十年で2.2倍に増加している。また平成17年度の免許保有者一万人当たりの死亡事故件数は、全体平均は0.8件であるが、75歳〜79歳の高齢者ドライバーに限定して調べると1.6件、80〜84歳になると2.3件、85歳以上では4.2件というように、高齢者ドライバーになるにつれて、死亡事故に発展する割合が高くなる。 In addition, with the progress of an aging society, the number of licensed persons aged 65 and over has been increasing year by year, reaching about 10 million in FY2005. Along with this, the proportion of elderly people involved in accidents has also increased, increasing 2.2 times over the past decade. In 2005, the average number of fatal accidents per 10,000 license holders was 0.8 on average, but 1.6, 80- The rate of development of fatal accidents increases as the driver becomes older, such as 2.3 at the age of 84 and 4.2 at the age of 85 and over.
高齢者ドライバーによる死亡事故の増加要因の一つとして、視覚認知能力の劣化が上げられる。加齢に伴う水晶体の混濁度の増加などにより、グレア(まぶしさ)感度等が変化し、視覚機能は低下する。こうした視覚機能の低下により、視野から収集された運転情報が十分に認知されない可能性がある。 Deterioration of visual cognitive ability is one of the factors that increase the number of fatal accidents caused by elderly drivers. Due to the increase in turbidity of the lens with aging, the glare sensitivity and the like change, and the visual function deteriorates. Due to such a decrease in visual function, driving information collected from the visual field may not be sufficiently recognized.
しかし、従来のドライビングシミュレータは、搭乗者側から見える映像を画面に映し出すのみであるため、その表現能力に限界があり、グレア感を再現することができないという問題があった。このためシミュレータを用いた夜間時の評価には、様々な制約があるのが現状となっている。 However, since the conventional driving simulator only displays images that can be seen from the passenger side on the screen, there is a limit to its ability to express, and there is a problem that glare cannot be reproduced. For this reason, the current situation is that there are various restrictions on nighttime evaluation using a simulator.
例えば、高齢者ドライバーの場合は、加齢に伴って人間の視覚能力の低下が起こっていることは推測されるが、それによって運転中にどのような問題が発生し、それに対処するための環境作りをどのように行うべきか、また具体的な安全対策はどのようにするべきか等の検討が出来ないという問題があった。 For example, in the case of elderly drivers, it is speculated that human visual ability declines with aging, but this causes any problems during driving and the environment for dealing with them. There was a problem that it was not possible to examine how to make and how to make concrete safety measures.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、夜間時運転や高齢者ドライバーによる運転等の様々な状況を仮想的に造り出して評価することが可能な走行シミュレーション装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a traveling simulation device that can virtually create and evaluate various situations such as driving at night and driving by elderly drivers. It is said.
本発明者の鋭意研究によって、上記目的は以下の手段によって達成される。 The above object can be achieved by the following means based on the earnest research of the present inventors.
即ち、上記目的を達成する本発明は、搭乗者側から見える映像を映し出すと共に、光を透過することが可能な面状ディスプレイ装置と、前記面状ディスプレイ装置の背面側に配置され、車両用ヘッドランプと同様な光を、前記面状ディスプレイ装置を透過させて前面側に放つ車両用疑似光源と、前記車両用疑似光源を、前記面状ディスプレイ装置の面方向に移動させる光源移動機構と、前記映像内に含まれる車両の前照灯の動きに合わせて、前記光源移動機構を用いて前記車両用疑似光源を移動させる制御装置と、を備えることを特徴とする走行シミュレーション装置である。 That is, the present invention that achieves the above-described object provides a planar display device capable of projecting an image viewed from the passenger side and transmitting light, and a vehicle head disposed on the back side of the planar display device. A vehicle pseudo-light source that transmits light similar to a lamp to the front side through the planar display device, a light source moving mechanism that moves the vehicle pseudo light source in the surface direction of the planar display device, and A travel simulation device comprising: a control device that moves the vehicle pseudo light source using the light source moving mechanism in accordance with the movement of a vehicle headlamp included in an image.
上記目的を達成する走行シミュレーション装置の前記面状ディスプレイ装置は、上記発明において、光を透過可能な光透過性スクリーン及び前記光透過性スクリーンに前記映像を投射するプロジェクタを備えることを特徴とする。 The planar display device of the traveling simulation apparatus that achieves the above object is characterized in that, in the above invention, the planar display device includes a light transmissive screen capable of transmitting light and a projector that projects the image on the light transmissive screen.
上記目的を達成する走行シミュレーション装置は、上記発明において、前記光透過性スクリーンは暗箱の一部を構成しており、前記暗箱内に、前記車両用疑似光源と前記光源移動機構が収容されることを特徴とする。 In the traveling simulation apparatus that achieves the above object, in the above invention, the light transmissive screen forms a part of a dark box, and the pseudo light source for the vehicle and the light source moving mechanism are accommodated in the dark box. It is characterized by.
上記目的を達成する走行シミュレーション装置は、上記発明において、前記車両用疑似光源の光度を調整する調光装置を備えることを特徴とする。 The traveling simulation apparatus that achieves the above object is characterized in that, in the above invention, a light control device that adjusts the light intensity of the vehicle pseudo light source is provided.
上記目的を達成する走行シミュレーション装置の前記制御装置は、上記発明において、前記調光装置を介して、前記映像内に含まれる前記車両の前照灯の仮想的な光軸変化に合わせて前記車両用疑似光源の光度を制御する光度制御部を有することを特徴とする。 In the above invention, the control device of the travel simulation device that achieves the above object is configured to match the virtual optical axis change of the headlight of the vehicle included in the video via the dimming device. It has the luminous intensity control part which controls the luminous intensity of the pseudo light source for light.
上記目的を達成する走行シミュレーション装置の前記制御装置は、利用者の年齢に応じた眼球内の光散乱状態を擬似的に解析して、加齢フィルターを生成する眼球内光散乱シミュレーション部と、搭乗者側から見える準備用映像に対して、前記加齢フィルターを適用して、前記準備用映像における明るい部分に散乱情報を付加し、前記映像を生成する映像生成部と、を備えることを特徴とする。 The control device of the traveling simulation apparatus that achieves the above object includes: an intraocular light scattering simulation unit that artificially analyzes a light scattering state in the eyeball according to a user's age and generates an aging filter; A video generation unit that applies the aging filter to a preparation video that can be seen from a person's side, adds scattering information to a bright part of the preparation video, and generates the video. To do.
上記目的を達成する走行シミュレーション装置の前記眼球内光散乱シミュレーション部は、更に、年齢に応じた水晶体内の混濁粒子の粒径を算出する水晶体内混濁粒子設定部と、前記粒径に基づいて前記水晶体内の光減衰率及び光散乱角を算出する光減衰率・光散乱角算出部と、前記光減衰率及び前記光散乱角を用いて、模擬光子1個分の光幕輝度分布を算出する模擬光子統計処理部と、有するようにし、前記加齢フィルターに前記光幕輝度分布を含めることを特徴とする。 The intraocular light scattering simulation unit of the traveling simulation apparatus that achieves the above object further includes: a lens turbid particle setting unit that calculates a particle size of the turbid particle in the lens according to age, and the particle size based on the particle size. A light curtain luminance distribution for one simulated photon is calculated using a light attenuation rate / light scattering angle calculation unit for calculating a light attenuation rate and a light scattering angle in the lens, and the light attenuation rate and the light scattering angle. And a simulated photon statistical processing unit, wherein the aging filter includes the light curtain luminance distribution.
上記目的を達成する走行シミュレーション装置の前記制御装置は、更に、前記映像を面状ディスプレイ装置に映し出す再生制御部と、前記映像内の車両が該映像内において面方向に移動する際の移動情報を利用して、前記光源移動機構に対して前記車両用疑似光源の移動指示を出す光源移動制御部と、を有することを特徴とする。
The control device of the traveling simulation apparatus that achieves the above object further includes a reproduction control unit that displays the video on a planar display device, and movement information when a vehicle in the video moves in a plane direction in the video. And a light source movement control unit that issues an instruction to move the pseudo light source for the vehicle to the light source movement mechanism.
本発明によれば、走行中の搭乗者の視界を、極めて高精度に再現できるという優れた効果を奏し得る。 According to the present invention, it is possible to achieve an excellent effect that the field of view of a traveling passenger can be reproduced with extremely high accuracy.
以下、本発明の実施の形態の例について具体的に説明する。 Hereinafter, specific examples of embodiments of the present invention will be described.
図1には、本実施形態の走行シミュレーション装置1の全体構成が示されている。この走行シミュレーション装置1は、面状ディスプレイ装置10、車両用疑似光源20、光源移動機構30、制御装置40、暗箱50、調光装置60を備える。 FIG. 1 shows the overall configuration of a travel simulation apparatus 1 of the present embodiment. The travel simulation device 1 includes a planar display device 10, a vehicle pseudo light source 20, a light source moving mechanism 30, a control device 40, a dark box 50, and a light control device 60.
面状ディスプレイ装置10は、搭乗者側から見える周囲の映像を映し出すと共に、光を透過することができるように構成されている。具体的にこの面状ディスプレイ装置10は、光を透過可能な光透過性スクリーン12とプロジェクタ14を備える。プロジェクタ14は光透過性スクリーン12の前面側上方に配置されており、映像を光透過性スクリーン12に向かって投射する。光透過性スクリーン12は、プロジェクタ14の映像を反射して、利用者(仮想的な搭乗者)に映像を提供する。更に、この光透過性スクリーン12は、背面側からの光を前面側に透過できるようになっている。即ち、この光透過性スクリーン12は、一部の光は反射すると共に、一部の光は透過する半透過特性を有していることになる。なお、プロジェクタ14映像データは後述する制御装置40から供給される。 The planar display device 10 is configured to project surrounding images seen from the passenger side and to transmit light. Specifically, the planar display device 10 includes a light transmissive screen 12 that can transmit light and a projector 14. The projector 14 is disposed above the front side of the light transmissive screen 12 and projects an image toward the light transmissive screen 12. The light transmissive screen 12 reflects the image of the projector 14 and provides the image to the user (virtual passenger). Further, the light transmissive screen 12 can transmit light from the back side to the front side. That is, the light-transmitting screen 12 has a semi-transmission characteristic that reflects part of light and transmits part of light. The projector 14 video data is supplied from a control device 40 described later.
車両用疑似光源20は、面上ディスプレイ装置10の背面側、即ち光透過性スクリーン12の背面側に配置されるいわゆる点光源であって、二輪車、四輪車を含む車両の前照灯と同等の光を放つものである。この車両用疑似光源20は、調光装置60から電流が供給されて発光し、この調光装置60によって光度を変更できるようになっている。なお、ここでは2個の車両用疑似光源20が同じ高さに配置されている。 The vehicle pseudo-light source 20 is a so-called point light source disposed on the back side of the on-screen display device 10, that is, on the back side of the light-transmissive screen 12, and is equivalent to a vehicle headlamp including a two-wheeled vehicle and a four-wheeled vehicle. It emits the light of The vehicular pseudo light source 20 emits light when a current is supplied from the light control device 60, and the light intensity can be changed by the light control device 60. Here, the two pseudo light sources 20 for vehicles are arrange | positioned at the same height.
光源移動機構30は、図2に示されるように、いわゆるX−Y移動ステージであって、面上ディスプレイ装置10の面方向に沿って車両用疑似光源20を移動させる。なお、本実施形態の光源移動機構30は、更に、同じ高さに配置される2つの車両用疑似光源20の距離を変更するX軸補充ガイド32を備えており、四輪車の2つの前照灯を仮想的に表現する場合に、両者の距離を自在に制御できるようになっている。 As shown in FIG. 2, the light source moving mechanism 30 is a so-called XY moving stage, and moves the vehicle pseudo light source 20 along the surface direction of the on-surface display device 10. The light source moving mechanism 30 of the present embodiment further includes an X-axis supplement guide 32 that changes the distance between the two vehicle pseudo light sources 20 arranged at the same height. When the lighting is virtually represented, the distance between the two can be freely controlled.
図1に戻って、暗箱50は、光源移動機構30と車両用疑似光源20を収容するものであり、その周壁の一部は、光透過性スクリーン12によって構成されている。従って、車両用疑似光源20の光は、光透過性スクリーン12のみを介して暗箱50の外部に放たれるので、効果的な夜間環境を構築できる。仮に光透過性スクリーン12以外の場所から車両用疑似光源20の光が漏れだすと、周囲の空間が明るくなってしまい、夜間の表現にばらつきが生じやすい。 Returning to FIG. 1, the dark box 50 accommodates the light source moving mechanism 30 and the vehicle pseudo light source 20, and a part of the peripheral wall thereof is constituted by the light-transmissive screen 12. Therefore, since the light of the vehicular pseudo light source 20 is emitted to the outside of the dark box 50 only through the light-transmitting screen 12, an effective night environment can be constructed. If light from the vehicular pseudo light source 20 leaks from a place other than the light-transmissive screen 12, the surrounding space becomes bright, and the nighttime expression tends to vary.
制御装置40は、いわゆる電子計算機(パーソナルコンピュータ)であり、特に図示しないメモリ、CPU、ハードディスク(記録媒体)、バスを少なくとも備えて構成される。メモリ又はハードディスクには、走行シミュレーション装置1用のソフトウエアプログラムが保存されており、このソフトウエアプログラムがCPUで実行されることで、走行シミュレーション装置1の全体が制御される。 The control device 40 is a so-called electronic computer (personal computer), and includes at least a memory, a CPU, a hard disk (recording medium), and a bus (not shown). A software program for the travel simulation apparatus 1 is stored in the memory or the hard disk, and the entire travel simulation apparatus 1 is controlled by the software program being executed by the CPU.
この制御装置40の最も重要な制御機能は、、スクリーン12に映し出すための映像を生成し、更に、その映像をスクリーン12に映し出して、搭乗者から見える周囲の状態を再現することにある。更に、スクリーン12に映し出す映像内に含まれる車両の前照灯の動きに合わせて、光源移動機構30を制御して、車両用疑似光源20を移動させることである。 The most important control function of the control device 40 is to generate an image to be displayed on the screen 12, and further to display the image on the screen 12 to reproduce the surrounding state visible to the passenger. Further, the vehicle light source 20 is moved by controlling the light source moving mechanism 30 in accordance with the movement of the vehicle headlamp included in the image projected on the screen 12.
この制御装置40は、走行シミュレーション映像生成プログラム(以下プログラムという)が実行されることによって実現される機能構成として、図3に示されるように、再生制御部70、前照灯重畳制御部71、眼球内光散乱シミュレーション部80、映像生成部96を備える。従って、ここでは制御装置40における「機能ブロック」として表現しているが、プログラムの観点では「実行ステップ」と同義となる。 As illustrated in FIG. 3, the control device 40 includes a regeneration control unit 70, a headlamp superimposition control unit 71, as a functional configuration realized by executing a traveling simulation video generation program (hereinafter referred to as a program). An intraocular light scattering simulation unit 80 and an image generation unit 96 are provided. Therefore, although expressed as a “functional block” in the control device 40 here, it is synonymous with “execution step” from the viewpoint of the program.
再生制御部70は、後述する映像生成部96で生成され且つ記録媒体に格納される映像を読み出して、プロジェクタ14に対して送信するものである。この映像は、例えば図7(A)、(B)に示されるように、本走行シミュレーション装置1の利用者(仮想的な搭乗者)から見た映像であって、且つ対向車両とすれ違う際の映像を送信するようになっている。 The reproduction control unit 70 reads out the video generated by the video generation unit 96 described later and stored in the recording medium, and transmits it to the projector 14. For example, as shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B), this video is a video seen from the user (virtual passenger) of the driving simulation apparatus 1 and when passing the oncoming vehicle. The video is transmitted.
前照灯重畳制御部71は、映像の再生タイミングと合わせるようにして、光源移動機構30に移動指示を出し、且つ、調光装置60に照射指示を出す。具体的にこの前照灯重畳制御部71は、光源移動制御部72及び光度制御部74を備える。光源移動制御部72は、映像内の対向車両が面方向に移動する際に、この対向車両の前照灯の移動に合わせて車両用疑似光源20を移動させる。これは、映像内に含まれる対向車両の2つの前照灯に関する画面上の移動情報を、記録媒体に予め保存しておき、これをプログラムが読み出して光源移動機構30に送信することで行う。この結果、映像内の車両の前照灯の位置と、その背面にある車両用疑似光源20、20の位置が常に一致するようになる。 The headlamp superimposing control unit 71 issues a movement instruction to the light source moving mechanism 30 and an irradiation instruction to the light control device 60 so as to match the reproduction timing of the video. Specifically, the headlamp superimposing control unit 71 includes a light source movement control unit 72 and a luminous intensity control unit 74. When the oncoming vehicle in the image moves in the surface direction, the light source movement control unit 72 moves the vehicle pseudo light source 20 in accordance with the movement of the headlamp of the oncoming vehicle. This is done by preliminarily storing the movement information on the screen regarding the two headlamps of the oncoming vehicle included in the video in a recording medium, which is read by the program and transmitted to the light source movement mechanism 30. As a result, the position of the vehicle headlamp in the image and the positions of the pseudo light sources for vehicles 20 and 20 on the back of the vehicle always coincide with each other.
光度制御部74は、映像内における対向車両の前照灯の光軸と搭乗者の位置関係に基づいて、車両用疑似光源20の光度を制御するように調光装置60に指示を出す。例えば、図4に示されるように、搭乗者が右カーブ運転、映像内の対向車両が左カーブ運転ですれ違う場合、対向車両の光軸は一時的に搭乗者を重なり合う。光度制御部74は、この光軸と搭乗差の関係や、対向車両と搭乗者との距離を利用して、映像のタイミングチャートに合わせた光度変化情報を算出し、記録媒体に予め記録しておく。この光度制御部74は、映像の再生と同時に、この光度変化情報を記録媒体から読み出して、調光装置60に送信する。この結果、映像に同調して車両用疑似光源20の明るさが制御され、あたかも実際の対向車両とすれ違ったような状態を再現できる。 The luminous intensity control unit 74 instructs the dimming device 60 to control the luminous intensity of the vehicle pseudo light source 20 based on the positional relationship between the optical axis of the headlamp of the oncoming vehicle and the passenger in the image. For example, as shown in FIG. 4, when the occupant passes the right curve driving and the oncoming vehicle in the image passes the left curve driving, the optical axis of the oncoming vehicle temporarily overlaps the occupant. The light intensity control unit 74 uses the relationship between the optical axis and the boarding difference and the distance between the oncoming vehicle and the occupant to calculate light intensity change information in accordance with the timing chart of the video, and records it on a recording medium in advance. deep. The luminous intensity controller 74 reads the luminous intensity change information from the recording medium and transmits it to the dimmer 60 simultaneously with the reproduction of the video. As a result, the brightness of the vehicular pseudo light source 20 is controlled in synchronization with the image, and a state as if passing the actual oncoming vehicle can be reproduced.
なお、この光度制御部74は、その他にも、映像内に含まれる車両の前照灯の種類、シミュレーションする時間帯(日中、夜間、夕暮れ)、天候(晴れ、雨、曇り)などを予め記憶しておき、これらを考慮して、調光装置60に対して光度を変化させることができる。また、後述する眼球内光散乱シミュレーション部80の計算結果を利用して、光度を微調整するすることも可能である。 In addition, the luminous intensity control unit 74 previously determines the type of vehicle headlamps included in the video, the simulation time zone (daytime, nighttime, dusk), the weather (sunny, rainy, cloudy), etc. The light intensity can be changed with respect to the light control device 60 in consideration of these. Further, it is possible to finely adjust the light intensity using the calculation result of the intraocular light scattering simulation unit 80 described later.
眼球内光散乱シミュレーション部80は、年齢に応じて、眼球内の色覚、グレア光幕、視覚の空間周波数特性がどのようになるかを解析して、加齢フィルター情報を生成する。この解析は、年齢に応じて眼球の水晶体内の混濁粒子の増減を算出し、その混濁粒子の量や大きさをふまえた光散乱シミュレーションによって行われる。なお、眼球内光散乱シミュレーション部80のグレア光幕や視角の空間周波数特性の解析結果は、加齢フィルターとなる。 The intraocular light scattering simulation unit 80 analyzes the color vision, glare light curtain, and visual spatial frequency characteristics in the eyeball according to age, and generates aging filter information. This analysis is performed by light scattering simulation that calculates the increase / decrease of the turbidity particles in the lens of the eyeball according to the age and considers the amount and size of the turbidity particles. In addition, the analysis result of the glare light curtain of the intraocular light scattering simulation unit 80 and the spatial frequency characteristics of the viewing angle is an aging filter.
その後、映像生成部96によって、図5に示されるように、この加齢フィルターを、準備映像内における前照灯や周囲の街灯に適用し、その適用結果を、完成した映像として記録媒体に保管するようになっている。なお、この準備用映像は、一般的なデジタルカメラ等によって対向車両とすれ違う場面を実際に撮影したものを用いるか、又はコンピュータグラフィックで作製したものを用いれば良い。準備用映像に対して、若齢者ドライバーを想定して加齢フィルターを通過した映像を図7(A)に、高齢者ドライバーを想定した加齢フィルターを通過した映像を図7(B)に示す。これらの図から分かるように、若齢者ドライバーの方が、眩しさが少ないため、視認性が良好である。一方、高齢者ドライバーは眩しさが強く表れるため、視認性が極めて悪いことになる。 Thereafter, as shown in FIG. 5, the aging filter is applied to the headlamps and surrounding street lamps in the preparation video by the video generation unit 96, and the application result is stored in a recording medium as a completed video. It is supposed to be. The preparation video may be a video obtained by actually photographing a scene passing by an oncoming vehicle using a general digital camera or the like, or a video produced by computer graphics. Figure 7 (A) shows an image passing through an aging filter assuming a young driver, and Fig. 7 (B) shows an image passing through an aging filter assuming an elderly driver. Show. As can be seen from these figures, the younger driver is less dazzled and therefore has better visibility. On the other hand, since an elderly driver is strongly dazzled, visibility is extremely poor.
具体的にこの眼球内光散乱シミュレーション部80は、図3及び図6に示されるように、水晶体内混濁粒子設定部82、映像内光源設定部84、光減衰率・光散乱角計算部86、模擬光子統計処理部88を備える。 Specifically, as shown in FIGS. 3 and 6, the intraocular light scattering simulation unit 80 includes an intra-crystal turbid particle setting unit 82, an in-video light source setting unit 84, a light attenuation rate / light scattering angle calculation unit 86, A simulated photon statistical processing unit 88 is provided.
水晶体内混濁粒子設定部82は、水晶体の光学濃度、水晶体内の屈折率、水晶体内の混濁粒子の粒径を算出する。水晶体内の光学濃度は加齢変化するので、以下式1の加齢変化モデル式をプログラムに登録しておく。この式1を用いて、インプットされる利用者の年齢から光学濃度情報を生成する。
水晶体内の屈折率は、ここでは水晶体自体の屈折率を1.40とし、水晶体内の混濁粒子の屈折率を1.55としてプログラムに予め登録しておく。なお、この値は適宜変更することも可能であり、更に加齢状態をふまえて再設定するようにしても良い。 Here, the refractive index of the crystalline lens is registered in advance in the program with the refractive index of the crystalline lens itself being 1.40 and the refractive index of the turbid particles in the crystalline lens being 1.55. This value can be changed as appropriate, and may be reset based on the aging state.
混濁粒子の粒径は、加齢により変化するので以下式2の加齢変化モデル式を用いる。即ち、インプットされる利用者の年齢から、式2を利用して粒径を算出する。なお、粒径は1〜7μmの範囲内になるのが通常である。
映像内光源設定部84は、光度制御部74と同様に、例えば映像内に含まれる車両の前照灯の種類、すれ違う際の光軸変動、前照灯と利用者の距離、シミュレーションする時間帯(日中、夜間、夕暮れ)、天候(晴れ、雨、曇り)などをインプットする部分である。これらの情報は記録媒体に格納される。 Similarly to the light intensity control unit 74, the in-image light source setting unit 84, for example, the type of vehicle headlamp included in the image, the optical axis fluctuation when passing each other, the distance between the headlamp and the user, and the simulation time zone (Day, night, dusk), weather (sunny, rainy, cloudy), etc. Such information is stored in a recording medium.
光減衰率・光散乱角計算部86は、Mie散乱理論を用いて解析を行う。単位照度となる平面波が入射する時の、散乱強度I(α,θ)及び散乱効率Ke(α)(散乱断面積/幾何学断面積)は、散乱角θ、粒子屈折率m、サイズパラメータα=2πr/λ(r:微粒子半径、λ:光波長)との以下の関係式3により導きだす。 The light attenuation rate / light scattering angle calculation unit 86 performs analysis using Mie scattering theory. The scattering intensity I (α, θ) and the scattering efficiency Ke (α) (scattering cross section / geometric cross section) when a plane wave having unit illuminance is incident are the scattering angle θ, the particle refractive index m, and the size parameter α. = 2πr / λ (r: fine particle radius, λ: light wavelength).
なおP1V(cosθ)はLegendre多項式、av、bvは1次、2次Ricatti-Bessel関数ψv、ζv及びその導関数よりなる。なお、各微粒子における散乱特性である散乱効率K(α)や散乱強度I(α,θ)が求まれば、以下式4によって、微粒子が複数個存在する空間での散乱光分布が推定できる。
更に、散乱効率Ke(α)により、大気中を光が進行した時の減衰係数σ(m−1)が式5より求められる。
このσにより、光子が次に散乱するまでの予測距離Lが式6より求まる。
そして、以下式7の散乱角確率密度分布F(α,θ)により、各散乱地点における散乱角θを予測できる。
以上の結果から、光子が放出してから、どの位置でどの方向に順次散乱していくのか、1つ1つシミュレーションすることが可能となる。 From the above results, it is possible to simulate one by one, at which position and in which direction the photon is sequentially scattered after being emitted.
図6には、この眼球内光散乱シミュレーション部80におけるシミュレーションステップが示されている。このシミュレーションは、模擬光子統計処理部88がモンテカルロ法を用いることで行う。具体的には、まず加齢によって変化する水晶体の条件、及び光源条件(位置や強度)の設定を行う。その条件に基づき各種光源から眼球へ進入する光子の進入角を決定する。そしてその光子が眼球内のどの位置でどの角度に散乱するか、あるいは散乱せずにそのまま網膜に到達するかを1個ずつ確率的に予測する。散乱した場合はさらに次に散乱する位置を予測し、散乱数>最大散乱次数あるいは光子吸収、となるまで試行を続け(なお最大散乱次数は解析結果に影響を与えない十分に大きな数とする)、最終的に網膜に到達位置・角度(あるいは眼球外に放出)を予測していく。この予測を全模擬光子数(全模擬光子数は、解析結果に影響を与えない十分に大きな数とする)に対し試行し、その結果網膜に到達した光子の分布から眼球内光散乱を考慮した網膜像を推定する。 FIG. 6 shows a simulation step in the intraocular light scattering simulation unit 80. This simulation is performed by the simulated photon statistical processing unit 88 using the Monte Carlo method. Specifically, the lens conditions that change with aging and the light source conditions (position and intensity) are set first. Based on the conditions, the angle of entry of photons entering the eyeball from various light sources is determined. Then, it is probabilistically predicted one by one at which position in the eyeball the photon is scattered at which angle, or whether it reaches the retina without being scattered. In the case of scattering, predict the next scattering position and continue the trial until the scattering number> the maximum scattering order or photon absorption (the maximum scattering order is a sufficiently large number that does not affect the analysis result). Finally, the position / angle (or release outside the eyeball) reaching the retina is predicted. We tried this prediction for the total number of simulated photons (the total number of simulated photons is a sufficiently large number that does not affect the analysis result), and the light scattering in the eyeball was taken into account from the distribution of photons that reached the retina. Estimate the retinal image.
この結果、模擬光子1個分の光幕輝度分布が算出され、これが加齢フィルター情報となる。既に述べたように、この加齢フィルターを用いて準備映像を再加工すれば、図7に示したように、年齢を考慮した、プロジェクタ14から投影するための映像を得ることができる。 As a result, a light curtain luminance distribution for one simulated photon is calculated, and this becomes aging filter information. As described above, if the preparatory image is reprocessed using this aging filter, an image for projection from the projector 14 in consideration of age can be obtained as shown in FIG.
以上の結果、本実施形態の走行シミュレーション装置1によれば、図1に示されるように、面状ディスプレイ装置10を利用して、搭乗者側から見える映像を映し出すことで、搭乗者からみた視野を擬似的に造り出すことが出来る。更にこの走行シミュレーション装置1によれば、車両用疑似光源20を用いて、この面状ディスプレイ装置10の背面側から利用者に対して、実際の車両の前照灯と同様な光度の光を照射することができる。更に、この車両用疑似光源29を、面状ディスプレイ装置10の面方向に移動させることで、映像内に含まれる車両の前照灯の動きに合わせることができるので、実際の運転状況と同様な眩しさを評価することも可能になる。 As a result, according to the travel simulation device 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, by using the planar display device 10 to display an image that can be seen from the passenger side, the field of view seen from the passenger Can be created in a pseudo manner. Furthermore, according to the traveling simulation apparatus 1, the vehicle light source 20 is used to irradiate the user with light having the same luminous intensity as the actual headlight of the vehicle from the back side of the planar display device 10. can do. Further, by moving the vehicular pseudo light source 29 in the plane direction of the planar display device 10, it is possible to match the movement of the vehicle headlamp included in the image, so that it is similar to the actual driving situation. It is also possible to evaluate glare.
特に本走行シミュレーション装置1によれば、面状ディスプレイ装置10として、光を透過可能な光透過性スクリーン12と、この光透過性スクリーン12に映像を投射するプロジェクタ14を備えるようにしているので、映像を大きく投射することが可能となり、且つ、車両用疑似光源29の光を容易に透過させることができる。なお、ここではプロジェクタ14を光透過性スクリーン12の前面上方に配置する場合に限って示したが、本発明はこれに限定されず、背面側に配置しても良く、下側に配置しても良い。また、面状ディスプレイ装置10として、プロジェクタ型ではなく、有機EL等の面発光ディスプレイ等を用いることもできる。 In particular, according to the traveling simulation apparatus 1, the planar display device 10 includes a light transmissive screen 12 that can transmit light and a projector 14 that projects an image on the light transmissive screen 12. A large image can be projected, and the light from the vehicle pseudo light source 29 can be easily transmitted. Here, the projector 14 is shown only when it is arranged above the front surface of the light-transmitting screen 12, but the present invention is not limited to this, and it may be arranged on the back side, or on the lower side. Also good. Further, as the planar display device 10, a surface emitting display such as an organic EL can be used instead of the projector type.
更に本走行シミュレーション装置1は、、光透過性スクリーン12が暗箱50の一部を構成するようにし、この暗箱50内に、車両用疑似光源20を収容しているので、ディスプレイ以外の場所に車両用疑似光源20の光が漏れだすことが抑制され、夜間の視界をより具体的に再現することができる。また、この車両用疑似光源20は、制御装置40と連動する調光装置60によって、映像内の対向車両の向きや、道路の反射状況、前照灯の状態(ハイビーム、ロービーム)、前照灯の種類(LED、HID、ハロゲン)などに合わせて、光度を経時的に変化させることができる。従って、例えば夜間走行中のカーブで、対向車両とすれ違うような状況を擬似的に再現することが可能となる。従って、様々な環境を評価することができ、安全対策等の検証に活用出来る。なお、車両用疑似光源20の種類は特に限定されず、LED、HID、ハロゲン、その他の様々な種類を採用できる。 Further, the traveling simulation apparatus 1 is configured such that the light-transmitting screen 12 constitutes a part of the dark box 50, and the pseudo light source 20 for the vehicle is accommodated in the dark box 50. Leakage of the light from the pseudo light source 20 for use is suppressed, and the night vision can be reproduced more specifically. In addition, the vehicular pseudo light source 20 is controlled by a dimming device 60 in conjunction with the control device 40, the direction of the oncoming vehicle in the image, the road reflection status, the headlight status (high beam, low beam), the headlamp. The luminous intensity can be changed with time in accordance with the type (LED, HID, halogen), etc. Therefore, for example, it is possible to simulate a situation in which the vehicle is passing by an oncoming vehicle on a curve during night driving. Therefore, various environments can be evaluated and used for verification of safety measures. In addition, the kind of pseudo light source 20 for vehicles is not specifically limited, LED, HID, a halogen, and various other types are employable.
また、本走行シミュレーション装置1は、制御装置40によって、年齢に応じた眼球内の変化に基づいて、映像データを年齢に合わせて変換する加齢フィルター(眼球内光散乱シミュレーション部80)を有しているので、例えば、高齢者ドライバーは、夜間走行中はどのように風景が見えているかを再現できる。 In addition, the traveling simulation apparatus 1 includes an aging filter (intraocular light scattering simulation unit 80) that converts video data according to age based on changes in the eyeball according to age by the control apparatus 40. Therefore, for example, an elderly driver can reproduce how the scenery is seen during night driving.
なお、この加齢フィルターや光度制御部は、互いに連携して、車両用疑似光源20の光度を設定する為の情報も生成することができる。高齢者は一般的に対向車の前照灯がまぶしく感じることから、高齢となるにつれて前照灯の光度を強くするように制御してもよい。また例えば、この加齢フィルターを利用して、30歳の利用者が70歳の視界状態を体感させるために、30歳の利用者が70歳の同等な眩しさ、即ち眼球が得られるように、前照灯の光度を強くするように制御しても良い。 Note that the aging filter and the light intensity control unit can also generate information for setting the light intensity of the vehicle pseudo light source 20 in cooperation with each other. Since an elderly person generally feels the headlamps of the oncoming vehicle dazzling, the intensity of the headlamps may be controlled to increase with age. Also, for example, using this aging filter, a 30-year-old user can experience a 70-year-old vision state so that a 30-year-old user can obtain the same dazzlingness of 70-year-old, that is, an eyeball. The headlamp may be controlled to increase the light intensity.
なお、映像内に映し出される車両として、ここでは4輪自動車である場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、それ以外にも2輪、3輪、トラック、バスなど様々な車両を映し出すことが可能である。 In addition, although the case where it is a four-wheeled motor vehicle was illustrated here as a vehicle shown in a video, this invention is not limited to this, In addition, various vehicles, such as a two-wheel, a three-wheel, a truck, a bus, are shown. It is possible to project.
尚、本発明の走行シミュレーション装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The travel simulation device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
本発明によれば、夜間等における走行時の視野状態を、より具体的に評価することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to more specifically evaluate the visual field state during traveling at night or the like.
1 走行シミュレーション装置
10 面状ディスプレイ装置
20 車両用疑似光源
30 光源移動機構
40 制御装置
50 暗箱
60 調光装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Traveling simulation apparatus 10 Planar display apparatus 20 Pseudo light source for vehicles 30 Light source moving mechanism 40 Control apparatus 50 Dark box 60 Light control apparatus
Claims (8)
前記面状ディスプレイ装置の背面側に配置され、車両用ヘッドランプと同様な光を、前記面状ディスプレイ装置を透過させて前面側に放つ車両用疑似光源と、
前記車両用疑似光源を、前記面状ディスプレイ装置の面方向に移動させる光源移動機構と、
前記映像内に含まれる車両の前照灯の動きに合わせて、前記光源移動機構を用いて前記車両用疑似光源を移動させる制御装置と、
を備えることを特徴とする走行シミュレーション装置。 A planar display device capable of projecting video viewed from the passenger side and transmitting light;
A pseudo light source for a vehicle which is disposed on the back side of the planar display device and emits light similar to that of a vehicle headlamp to the front side through the planar display device;
A light source moving mechanism for moving the pseudo light source for a vehicle in a surface direction of the planar display device;
A control device that moves the vehicle pseudo light source using the light source moving mechanism in accordance with the movement of the vehicle headlamp included in the video,
A travel simulation apparatus comprising:
利用者の年齢に応じた眼球内の光散乱状態を擬似的に解析して、加齢フィルターを生成する眼球内光散乱シミュレーション部と、
搭乗者側から見える準備用映像に対して、前記加齢フィルターを適用して、前記準備用映像における明るい部分に散乱情報を付加し、前記映像を生成する映像生成部と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の走行シミュレーション装置。 The control device includes:
Simulates the light scattering state in the eyeball according to the age of the user, and generates an aging filter in the eyeball light scattering simulation unit,
Applying the aging filter to the preparation image seen from the passenger side, adding scattering information to a bright part in the preparation image, and generating the image,
The travel simulation apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
年齢に応じた水晶体内の混濁粒子の粒径を算出する水晶体内混濁粒子設定部と、
前記粒径に基づいて前記水晶体内の光減衰率及び光散乱角を算出する光減衰率・光散乱角算出部と、
前記光減衰率及び前記光散乱角を用いて、模擬光子1個分の光幕輝度分布を算出する模擬光子統計処理部と、有するようにし、
前記加齢フィルターに前記光幕輝度分布を含めることを特徴とする請求項6に記載の走行シミュレーション装置。 The intraocular light scattering simulation unit further comprises:
The turbid particle setting unit for calculating the particle size of the turbid particles in the lens according to the age,
A light attenuation rate / light scattering angle calculation unit for calculating a light attenuation rate and a light scattering angle in the lens based on the particle size;
A simulated photon statistical processing unit that calculates a light curtain luminance distribution for one simulated photon using the light attenuation rate and the light scattering angle; and
The travel simulation apparatus according to claim 6, wherein the light filter luminance distribution is included in the aging filter.
前記映像を面状ディスプレイ装置に映し出す再生制御部と、
前記映像内の車両が該映像内において面方向に移動する際の移動情報を利用して、前記光源移動機構に対して前記車両用疑似光源の移動指示を出す光源移動制御部と、
を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の走行シミュレーション装置。 The control device includes:
A playback control unit for projecting the video onto a planar display device;
A light source movement control unit for instructing the light source movement mechanism to move the pseudo light source for the vehicle using movement information when the vehicle in the video moves in a plane direction in the video; and
The travel simulation apparatus according to claim 1, comprising:
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