運転視環境に応じた車載ディスプレイの表示輝度制御 : 視野輝度のセンシング技術と実態調査

Uo1.50No.2(2013)pp.131-138 (特 別 研 究 費 に 係 る 論 文)

運 転 視 環 境 に応 じた車 載 デ ィス プ レイ の表 示 輝 度 制 御

一視 野 輝 度 の セ ン シ ング技 術 と実 態 調 査 一

竹 本

雅 憲*1,窪

田

悟*z

LuminanceControlofIn-vehicleDisplayBasedonVisualFieldDrivingEnvironment -SensingandSurveyofVisualFieldLuminanceduringActualDriving一

MasanoriTAKEMOTO*'.SatoruKUBOTA*z

,

ABSTRACT:Visualfieldluminancedeterminestheoptimumdisplayluminancenecessaryforadequate

visibility.Inthisstudy,wedevelopedamethodthatestimatestheluminancelevelofadriver'svisualfield

usinganilluminancesensorandinvestigateditsactualcharacteristics.Wethensimulatedthevisualfieldof

adriver'sseatenvironmentunderexperimentalconditions.Inourexperiments,testsubjectsevaluatedthe

optimumdisplayluminanceofacar-navigationsystemunderstaticconditions,withvariationsaddedto

simulatetimeofdayandweather.Asaresult,weobtainedanequationthatpredictstheadequatedisplay

luminancelevelbasedondriver'svisualfieldluminancelevel.

Keywords:HumanMachineInterface,Visibility,Display,LuminanceControl

(ReceivedSeptember18,2013)

1.は じ め に カ ー ナ ビ ゲ ー シ ョ ン シ ス テ ム 似 下,カ ー ナ ビ と略 す) の デ ィ ス プ レイ や メ ー タ ー パ ネ ル な ど,ド ラ イ バ が 運 転 中 に 車 載 デ ィ ス プ レイ を 視 認 す る機 会 は 多 い 。 近 年 で は ス マ ー トフ ォ ン が カ ー ナ ビ の デ ィ ス プ レイ と して 利 用 さ れ て お り,今 後 は 高 精 細 の デ ィ ス プ レイ が 車 両 に 搭 載 さ れ,提 示 情 報 の 視 認 性 に 対 す る 要 求 が 一 層 高 ま る と予 想 さ れ る 。画 質 へ の 要 求 が 高 いTVデ ィ ス プ レ イ で は,視 聴 者 が 好 ま しい と感 じ る 表 示 輝 度 は,観 視 画 角 な どの 視 聴 条 件,映 像 内 容,視 聴 者 の 視 覚 特 性 だ け で な く,画 面 照 度 な どの 視 聴 環 境 に も影 響 さ れ る こ とが 示 さ れ て い る1)。 車 載 デ ィ ス プ レイ に 関 して も 将 来 的 な 提 示 情 報 の 多 様 化 を 見 据 え,そ の 視 認 性 を 高 め る た め に,運 転 視 環 境 に 応 じた 表 示 輝 度 制 御 が 必 須 課 題 に な る と考 え られ る 。 車 載 デ ィ ス プ レイ か ら情 報 を 取 得 す る 際,ド ラ イ バ の 目は 前 方 の 車 外 輝 度 に 順 応 して い る と考 え ら え るz)。 よ *1:シ ス テ ム デ ザ イ ン 学 科 助 教(m -takemoto@st _{.seikei.ac.jp)} :z:シ ス テ ム デ ザ イ ン 学 科 教 授

って,視 認 性 の観 点 で の最 適 表 示 輝 度 は,ド

ライ バ の 視

野 内 の輝 度(以

下,視 野輝 度 と略す)に 依 存 す る と考 え

られ る。 坂 口 らは,晴 天 時 の積 雪 面 走行 の よ うに視 野輝

度 が著 しく高 い状 況 を想 定 して,目 の順 応 特 性 に 基 づ い

た表 示 輝 度 制 御 の有 効性 を示 して い るz)。 山本 らは,夜

間 の運 転 時 に表 示 輝 度 を下 げ る こ とで,グ

レア お よび 外

界視 認 性 低 下 の抑 制 効 果 が あ る こ と を示 して い る3)。 こ

れ らの研 究 で は,い ず れ もデ ィス プ レイ の視 認 性 に 大 き

く影 響 す る状 況 の み を対 象 と して い る。 一 方 で,窪

田 ら

は視 聴 環 境 に 適 したTVデ ィ ス プ レイ の 最 適 表 示 輝 度 を

求 め る際,家 庭 で の視 聴 環 境 の 実態 を調 査 して い る4)。

車載 デ ィス プ レイ に 関 して は,こ の よ うに実 態 を調 査 し,

運 転 視 環 境 を総 合 的 に把 握 して 取 り組 ん だ事 例 は な い 。

ま た,リ アル タイ ム で の視 野輝 度 の測 定 は 困難 で あ り,

表 示 輝 度 制 御 の 実用 化 に 向 けて は視 野輝 度 の セ ン シ ン グ

が 技術 的 な課 題 とな る。

以 上 よ り,我 々 の研 究 は,ド

ライ バ の運 転 視 環 境 の 実

態 を踏 ま え,動 的 に 変化 す る視 環 境 に応 じた 車載 デ ィス

プ レイ の表 示 輝 度 制 御 方式 の 開発 を最 終 的 な 目標 とす る。

本研 究 で は,運 転 中の視 野輝 度 をセ ン シ ン グす る技術 を

成 跨i大 学 理 工 学 研 究 報 告

Vo1.50No.2(2013.12)

開 発 す る こ と,運 転 視 環 境 の 実 態 を 調 査 して 視 野 輝 度 の

分 布 や 特性 値 を示 す こ と,お よび 運 転 視 環 境 を実 験 室 に

再 現 して 静 的 状 態 にお け る視 野 輝 度 と最 適 表 示 輝 度 の 関

係 を解 明 す る こ とを 目的 と した。

2.視

野 輝 度 の セ ン シ ン グ技 術

視 野 輝 度 の 測 定 に 関 して,窪

田 らの 研 究5)で は,魚 眼

レ ンズ で撮 影 した シ ャ ッタ ー ス ピー ドの 異 な る画 像 を用

い て,180度

視 野 の 平 均 輝 度 を 測 定 す る画 像 処 理 ソ フ ト

ウェ ア を 開 発 した 。 そ して,180度

視 野 の 平 均 輝 度 が レ

ンズ 面 照 度 と高 い 相 関 が あ る こ とを 示 した 。 レ ンズ 面 を

ドライ バ の 目の 位 置 に 置 き 換 え る と,ド ライ バ の 目へ の

入 射 照 度(以 下,ド

ライ バ 入 射 照 度 と略 す)を 用 い て 視

野 輝 度 を 予 測 で き る と考 え られ る。

そ こで,図1に

示 す よ うに,車 両 に設 置 した 照 度 セ ン

サ を 用 い て ドライ バ 入 射 照 度 を 予 測 し,上 述 した 考 え方

を 用 い て ドライ バ 入 射 照 度 か ら視 野 輝 度 を予 測 す る こ と

で,視 野輝 度 をセ ン シ ン グす る技 術 の 開 発 を試 み た 。 な

お,本 研 究 で は 視 野 輝 度 を ドライ バ の 視 野 内 の 平 均 輝 度

とみ な した 。

2.1ド ラ イ バ の 目 へ の 入 射 照 度 の 予 測 2.1.1調 査 概 要 照 度 の 測 定 に は,容 易 に設 置 お よ び 測 定 で き る 照 度 セ ン サ(コ ニ カ ミ ノ ル タ 社 製 照 度 計 ユ ニ ッ トT-10)を 用 い た 。 こ の 照 度 セ ン サ は,PCに 接 続 して ミ ニ 受 光 部 を 用 い る こ と で,複 数 箇 所 で の 照 度 をlsec周 期 で 記 録 で き る。 ドラ イ バ 入 射 照 度 は,図2に 示 す よ う に 眼 鏡 に 照 度 セ ン サ を 取 り付 け て 測 定 し た 。 ドラ イ バ 入 射 照 度 を予 測 す る 照 度 セ ン サ と し て は,以 下 の5種 類 を 用 い た 。す な わ ち,(a)カ ー ナ Dxivex'svisualfield luminanceIlluminanceat ンでdriver'seyepoint (b)Normaltype(c)Hoodcover (d)Cylinderco▼cr(e)HemisphericalCOVCI Fig.1SensingofdriveピsvisualfieldluminanGe

曹

 唾

騨

N=22/upwazdN=26/forwazd ondashboard Fig.2111uminancesensorattachedtoeyeglasses N=13/forwazdN=13/forwazd behindreazviewmirror

・

弓

Fig.3Picturesandpositionsoffivesensortypes ビ画 面 標 準 照 度 セ ン サ,(b)ダ ッ シ ュ ボ ー ド標 準 照 度 セ ン サ,(c)フ ー ド付 き 照 度 セ ン サ,(d)筒 型 カ バ ー 付 き 照 度 セ ン サ,お よ び(e)半 球 カ バ ー 付 き 照 度 セ ン サ で あ っ た。各 照 度 セ ン サ の 設 置 位 置,受 光 部 の 向 き を 図3に 示 す 。 調 査 期 間 は2011年6月13日 か ら7月8日 で,天 候 お よ び 時 間 帯 の 異 な る 条 件 で 実 施 し た 。 ド ラ イ バ 入 射 照 度 を 測 定 し た 実 験 者 は,運 転 歴30年 の 成 人 男 性1名 で あ っ た 。 走 行 回 数 は35回 で,1回 あ た り の 測 定 時 間 は20 分 程 度 で あ っ た 。 ドラ イ バ 入 射 照 度 は 毎 回 測 定 し た 。 ド ラ イ バ 入 射 照 度 を 予 測 す る 照 度 セ ン サ は,は じ め に(a)カ ー ナ ビ 画 面 標 準 照 度 セ ン サ,(b)ダ ッ シ ュ ボ ー ド標 準 照 度 セ ン サ を 用 い た 。 そ の 後,各 照 度 セ ン サ の 問 題 点 を 分 析 し て 改 良 を 重 ね, 1回 の 走 行 で2種 類 も し く は3種 類 の 照 度 セ ン サ を 用 い て 測 定 し た 。 ド ライ バ 入 射 照 度 を 予 測 す る 各 照 度 セ ン サ の 測 定 回 数 は,図3に 示 し た 通 りで あ る。 ま た,測 定 時 の 状 況 を 後 で 確 認 で き る よ う に,ド ラ イ ブ レ コ ー ダ(PSD 社 製DRIVE-ONE)を 用 い て 前 方 風 景 お よ び 車 内 の 映 像 を 記 録 し た 。

2.1.2ド

ライ バ 入 射 照 度 の 予 測 精 度

1回 の 走行 毎 に,各 照 度 セ ンサ の 入射 照 度 と ドライ バ

入 射 照 度 との相 関係 数 を 算 出 した。(b)から(e)の各 照 度 セ

ン サ に つ い て,ド ラ イバ 入射 照度 との相 関係 数 を1回 の

走行 毎 お よび算 術 平 均値 で示 した もの が 図4に な る。 ま

た,(b)ダ ッシ ュ ボ ー ド標 準 照度 セ ン サ,お よび 予 測 精 度

が 最 も高 か っ た(e)半球 カ バ ー付 き 照 度 セ ン サ に つ い て,

ドライ バ入 射 照 度 との相 関 の 一例 を 図5に 示す 。

は じ め に用 い た2種

類 の標 準 照 度 セ ンサ(a)と(b)の分

析 よ り,特 に 晴 天 時 に太 陽 光 の 入射 が 変 わ る状 況 で の 予

測 精度 が低 い と考 え られ た。(a)カー ナ ビ画 面標 準 照 度 セ

ン サ は ドラ イバ 入射 照度 との相 関係 数 が低 か っ た。 これ

は,受 光部 が ドライ バ の 目へ の入 射 と反 対 方 向 を 向 い て

0 0 0 0 0 0 0 0 0 ヨ o 咽 9 田 o o 9 = o 咽罵 可 輯 o Q Fig.4 oo ⑩ 10 耳 ︼ 岩 & 鼠 。 ・・ ,む 亀 弓 這 一 〇 > 〇 一 〇 り 口 轄 一 ]祠 d 日 昌 一 ︻ [ fEachdataOMean 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 NormalHoodCylinderHemispherical typecovercovercover (N=8)(N=15)(N=8)(N=8) AGGuraGyofdriveピseyepointilluminanGe levelpredictionbyeachsensor i◆ s … ・一 1

…

LL 1◆

_1。

2 1蓼 。 ◆

一

1◆ 1 1 1 1101001,00010,000100,000 皿UminanCeleVel measuredbysensor(b)[lx] (b)Normaltypeondashboard .°a J

鱒

メ

f°:'ei_■ Rz=0.67 11 oo ⑩ 10 耳 ︼ 岩 & 鼠 。 ・・ ,む 亀 弓 這 一 〇 > 〇 一 〇 り 口 轄 一 ]祠 d 日 昌 一 ︻ [ 1 ・ 1 " r./. ・ /. 層 }. 巨 Rz=0.91 11 1101001,00010,000100,000 -Duminancelevel measuredbysensor(e)[LY] (e)Hemisphericalcover Fig.5PrediGtionofilluminanGelevelatdriveピs eyepointbyilluminancesensor い た た め と 考 え ら れ る。 図4に 示 す よ う に,(b)ダ ッ シ ュ ボ ー ド標 準 照 度 セ ン サ は 走 行 毎 に 相 関 係 数 の ば らつ き が 見 ら れ た 。 こ の 結 果 は,運 転 席 に は ル ー フ 部 が あ り上 方 か ら の 入 射 光 が 遮 断 さ れ る の に 対 し て,ダ ッ シ ュ ボ ー ド 上 に 上 向 き に 照 度 セ ン サ を 設 置 す る と 上 方 か らの 入 射 光 を す べ て 受 光 す る こ と に 起 因 す る と 考 え ら れ る 。 そ こ で,受 光 部 を 前 向 き に し て フ ー ドカ バ ー を 付 け た (c)フ ー ド付 き 照 度 セ ン サ を 作 製 し た 。 図4よ り,全 体 的 に(b)ダ ッ シ ュ ボ ー ド標 準 照 度 セ ン サ よ り も相 関 係 数 は 高 く な っ た が,依 然 と して ば ら つ き が 見 られ た 。 ば らつ き の 原 因 と 考 え ら れ る ダ ッ シ ュ ボ ー ドか らの 反 射 光 の 入 射 を 遮 断 す る た め,円 筒 状 の カ バ ー を 付 け て ル ー ム ミ ラ ー の 裏 に(d)筒 型 カ バ ー 付 き 照 度 セ ン サ を 設 置 し た_{。 相 関} 係 数 の 平 均 値 は(c)フ ー ド付 き 照 度 セ ン サ と 同 程 度 で あ る が,ば ら つ き が 小 さ く な っ た こ と が 分 か る 。 さ ら に, 図6に 示 す よ う な 運 転 席 で の 入 射 状 況 を 模 擬iし た(e)半 球 型 カ バ ー 付 き 照 度 セ ン サ を 作 製 した 。 こ の カ バ ー は,魚 眼 レ ン ズ カ メ ラ 撮 影 で 得 ら れ た ド ラ イ バ の180度 視 野 の 画 像 か ら,サ イ ド ウ ィ ン ド ウ を 含 め,ウ ィ ン ドウ の 開 口 部 を 合 成 樹 脂 素 材 の 半 球 に 転 写 して く り抜 い て い る 。 こ れ に よ り,各 走 行 で の 相 関 係 数 は0.8以 上,平 均 値 も0.9 以 上 に な り,ド ラ イ バ 入 射 照 度 を 高 い 精 度 で 予 測 で き た と 言 え る。 Frontviewform driver'seyepoint

ニ㊤

Coversimulatingvehiclewindshield anddriver'ssidedoorwindow Fig.6111uminancesensorwithhamisphericalcover

以 上 よ り,ド ライ バ 入 射 照 度 を予 測 す る照 度 セ ンサ は,

運 転席 で の 入射 状況 を模 擬 す る こ とで 予 測 精 度 を高 め る

こ とが で き る。具 体 的 には,受 光 面 を前 向き にす る こ と,

上 方 向 か らの入 射 を遮 断 す る こ と,お よび サ イ ドウ ィ ン

ドウか らの 入射 も考 慮す る こ とな どが 要件 とな る。

2.2視 野 輝 度 の 予 測 2.2.1調 査 概 要 図7に 示 す よ う に,視 野 輝 度 の 測 定 に は,魚 眼 レ ン ズ を 装 着 し た デ ジ タ ル カ メ ラ を 用 い てF5.6のU2,1/60, 1/2000の3段 階 の シ ャ ッ タ ー ス ピ ー ドで 撮 影 し,こ れ ら 3枚 の 画 像 か ら180度 範 囲 の 視 野 輝 度 を 算 出 で き る 画 像 処 理 ソ フ ト ウ ェ ア を 利 用 し た5)。 す な わ ち,停 車 中 の 車 両 の 助 手 席 で,ド ラ イ バ の ア イ ポ イ ン トに 相 当 す る 位 置 か ら,魚 眼 レ ン ズ を 用 い て 前 方 風 景 を3枚 ず つ 撮 影 し た 。 魚 眼 レ ン ズ は ニ コ ン 社 製FisheyeN[KKOR8mmF2.8を 使 用 し た 。 デ ジ タ ル カ メ ラ は コ ダ ッ ク 社 製DCSProl4nを 使 用 し た 。 撮 影 し た3枚 の 画 像 デ ー タ を 用 い て,画 像 処 理 ソ フ ト ウ ェ ア に よ り 視 野 輝 度 を 算 出 し た 。 ま た,デ ジ タ ル カ メ ラ の レ ン ズ 面 で の 入 射 照 度 を 同 じ 条 件 で 測 定 し, ド ライ バ 入 射 照 度 と み な し た 。 撮 影 お よ び 測 定 は 天 候 お よ び 時 間 帯 の 異 な る 条 件 の42か 所 で 実 施 し た 。 使 用 し た 車 両 は2.1.1で 調 査 を 行 っ た も の と 同 じで あ っ た 。 2.2.2ド ラ イ バ 入 射 照 度 を 用 い た 視 野 輝 度 の 予 測 式 上 述 し た ソ フ ト ウ ェ ア を 用 い て ド ラ イ バ の 視 野 角 を 変 え て 視 野 輝 度 を 算 出 し,ド ラ イ バ 入 射 照 度 と の 相 関 係 数 を 求 め た 。 視 野 角 と相 関 係 数 の 関 係 を 図8に 示 す 。 図8 よ り,視 野 角 が 大 き く な る ほ ど ド ラ イ バ 入 射 照 度 と 視 野 輝 度 の 相 関 係 数 は 高 く な り,60度 付 近 で 飽 和 し て い る 。 こ こ で,ド ライ バ の 視 野 角 は,フ ロ ン ト ウ ィ ン ド ウ の 垂 直 方 向 の 視 野 角 を 考 慮 し て30度 と 考 え た 。 ド ラ イ バ 入 射 照 度 と30度 の 視 野 輝 度 と の 相 関 図 を 図9に 示 す 。 相 関 係 数 は0.94で あ り,十 分 な 予 測 精 度 と 考 え ら れ る 。 以 上 よ り,ド ライ バ 入 射 照 度 をx[lx],30度 の 視 野 輝 度 をy [cd/m2]と す る と,両 者 の 関 係 式 は 式(1)で 与 え られ る 。 y=1.39xo92(1)

成 跨i大 学 理 工 学 研 究 報 告

Vo1.50No.2(2013.12)

Picturesoffrontview usingfish-eyelensマ ー.

【

】Shutterspeed1/2

1/60 Lum血ance level calculation sofrwaze

ゆ

1/2000 _{Luminancelevelof} 30degreesvisualfield Fig.7Methodforcalculatingvisualfieldluminancelevel y1.00 .墾 自 。95 0 ロ090 ε 惑085 自 UO .80-! 050100150200 Degreeofdriver'svisualfield Fig.8Correlationcoefficientbetweenilluminancelevel ateyepointandvisualfieldluminancelevel 10,000 り   当 § .監 一詫1,… 日 日 〇 三 も ぢ ₁₀₀ ℃.U 0づ

鞭

圭

審耀'o

U 1 1101001,00010,000

111uminancelevelatdriver'seyepoint[lx]

(Measuredonsurfaceoflens)

Fig.9Correlationbetweenilluminancelevelateyepoint

andluminancelevelatvisualfieldof30degrees

し ・

ノ漸0

/

y=1.39xo.9z Rz=0.94 [ 1

3.視

野 輝 度 の 実 態 調 査

運 転 視 環 境 に応 じた 表 示 輝 度 制 御 の た め には,運 転 中

の 視 野 輝 度 の 実 態 に合 った 環 境 条 件 で 評 価 実 験 を行 い,

設 計 す る必 要 が あ る と考 え られ る。 そ こで,視 野 輝 度 の

ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジや 分 布 の 特 性 値 を明 らか にす るた め

に,実 際 に 車 両 を運 転 して 走行 中 の視 野輝 度 を調 査 した。

3.1調

査 概 要

視 野輝 度 は,2章

の調 査 と同様 に ドライ バ 入 射 照 度 を

測 定 し,ド ライ バ入 射 照 度 と視 野輝 度 の 関 係 式 を用 い て

算 出 した。2章 で調 査 した35デ ー タ に加 え て,別 の 実 験

者 につ い て 同様 に ドライ バ 入射 照 度 を 測 定 して 視 野 輝 度

を 算 出 し,合 計 で85デ ー タ を得 た 。この 実 験者 は 運 転歴

15年 の成 人 男性 で あ っ た。追加 で 調 査 した デ ー タに 関 し

て も,ド ラ イバ 入射 照度 の計 測環 境 と調 査 期 間 は2章 の

調 査 と同 じで あ っ た。

3.2天 候 お よ び 時 間 帯 に よ る 分 類 2名 の 実 験 者 に つ い て 視 野 輝 度 の デ ー タ を 比 較 し た が, 大 き な 違 い は 見 られ な か っ た た め,2名 の デ ー タ を 合 わ せ て 分 析 し た 。 は じ め に,ド ラ イ バ の 視 野 輝 度 は 太 陽 光 に よ る 入 射 が 最 も影 響 す る と 考 え,天 候 お よ び 時 間 帯 で 測 定 デ ー タ を 分 類 し た 。 す な わ ち,日 没 前 の デ ー タ に つ い て は,天 候 に よ り 「晴 天 時 」,「曇 天 時 」 お よ び 「雨 天 時 」 で 分 類 し た 。 日没 後 の デ ー タ に つ い て は,天 候 に よ る 違 い が 見 られ な か っ た た め,「 夜 間 」 と し て 分 類 し た 。 天 候 お よ び 日没 前 後 の 判 定 は ド ラ イ ビ ン グ レ コ ー ダ の 映 像 に よ り行 っ た 。 3.3視 野 輝 度 の 度 数 分 布 と 特 性 値 85デ ー タ を 天 候 ・時 間 帯 で 分 類 し た 結 果,晴 天 時 が42 デ ー タ,曇 天 時 が17デ ー タ,雨 天 時 が4デ ー タ,夜 間 が 22デ ー タ と な っ た 。 各 デ ー タ に つ い てlsec周 期 で 測 定 し た ドラ イ バ 入 射 照 度 を(1)式 を 用 い て 視 野 輝 度 に 変 換 し,天 候 ・時 間 帯 別 に 視 野 輝 度 の 度 数 分 布 を 図10に 示 し た 。 こ こ で,天 候 ・時 間 帯 の 分 類 ご と に デ ー タ 数 が 異 な 25% 1 % % % % % 20 15 10 5 0 あ り 口 ㊤ ⇒ ず ㊤ 帽 ﹄ O ㊤ bD 轄 細 口 ㊤ り h ㊤ 山

》

一●-Flne(Daytlme) Cloudy(Daytime) +Ralny(工)aytlme) +Nighttime 101001,00010,000 Driver'svisualfieldluminancelevel【cd/m21 100,000 Fig.10Distributionofvisualfieldluminance TablelCharacteristicvaluesofvisualfieldluminancedistribution

Weather&time Geometricmean Arithmeticmean Median Mm Max 5%ile 95%ile

Fine(Daytime) 929 1500 1424 4 25293 50 3002

Cloudy(Daytime) 523 627 553 11 6032 171 1319

る た め,図10の 縦 軸 は 度 数 の パ ー セ ン テ ー ジ と した 。表 1に は 天 候 ・時 間 帯 ご との 度 数 分 布 の 特 性 値 を 示 した 。 雨 天 時 は デ ー タ 数 が 少 な か っ た た め,参 考 と して 度 数 分 布 の み を 図10に 示 した 。

3.3.1晴

天 時 の 特 徴

晴 天 時 の 度 数 分 布 を見 る と,対 数 正 規 分 布 よ りも視 野

輝 度 の 低 い 側 に裾 が 広 が った 形 状 を とる。 晴 天 時 は 基 本

的 に 運 転 席 の ル ー フ部 に よ って 太 陽 光 の 直 射 が 遮 断 され,

そ の よ う状 況 で は 視 野輝 度 は 対 数 正 規 分 布 に な る と予 想

され る。 た だ し,晴 天 時 で も建 物 や 雲 に よ って 太 陽 光 が

遮 断 され る場 合 が あ り,視 野輝 度 の 低 い 側 の 分 布 が 多 く

な った と考 え られ る。累 積 パ ー セ ンテ ー ジ で 見 る とzo%

程 度 が そ の よ うな 状 況 に 該 当 して い た 。 そ の 際 の 視 野輝

度 は 曇 天 時 の 分 布 の 範 囲 内 に あ り,最 小 値 は 夜 間 の 分 布

の 範 囲 内 とな った 。

一 方 で

_{,視 野輝 度 の 高 い 側 に もデ ー タが 少 し分 布 して}

い る。 太 陽 が 低 い 時 間 帯 に 太 陽 光 に 面 して 運 転 す る よ う

な 状 況 で は,ル ー フ部 で 遮 断 され な い 直 射 光 に よ り対 数

正 規 分 布 に 対 して 高 い 値 を とった と考 え られ る。 そ の よ

うな 状 況 は 全 体 の5%に

も満 た な い が,最 大 値 は25000

cαm2を 超 え,晴 天 時 の ダ イ ナ ミッ ク レン ジ を広 くす る要

因 に な る と考 え られ る。

3.3.2晴

天 時 以外 の 特 徴

曇 天 時 の 度 数 分 布 を見 る と,晴 天 時 よ りも対 数 正 規 分

布 に 近 い 形 状 を とる。 曇 天 時 は 太 陽 光 の 直 射 や 遮 断 に よ

る影 響 が 小 さい こ とに 起 因 す る と考 え られ る。 ま た,雨

天 時 は デ ー タ数 が 少 な い た め 不 確 か で は あ るが,曇 天 時

の 分 布 と同 程 度 の 範 囲 に あ り,同 じ分 類 と して 扱 え る と

思 わ れ る。

夜 間 の 度 数 分 布 を見 る と,対 数 正 規 分 布 に 非 常 に 近 い

形 状 を とる。 夜 間 に は 対 向 車 の ヘ ッ ドライ ト,道 路 照 明

や 店舗 照 明 な どの 入 射 に よ る影 響 が 考 え られ るが,頻 度

は 非 常 に低 か っ た 。 た だ し,そ の よ う な状 況 で は100

cαm2前 後 とな り,夜 間 の ダ イ ナ ミッ ク レン ジ を広 め る要

因 とな って い る。

以 上 よ り,視 野輝 度 は 天 候 ・時 間 帯 に よ って 異 な る分

布 特 性 を持 っ こ とが 分 か り,分 布 の 特 徴 や 特 性 値 を明 ら

か に した 。 ま た,晴 天 時 に 太 陽 光 が 隠 れ る状 況,朝 方 や

夕 方 に 太 陽 光 の 直 射 を浴 び る状 況,夜 間 に 道 路 照 明 や 店

舗 照 明 が 入 射 す る状 況 は,分 布 特 性 を変 え る要 因 とな る

こ とも分 か った 。 視 野輝 度 の 動 的 変 化 の 特 徴 分 析 に っ い

て は,今 後 の 課題 とす る。

Fig.11Experimentalsetup 1.04m

4.視

野輝 度 に 応 じた 最 適 表 示輝 度 の 評価 実 験

実態 調 査 か ら,視 野輝 度 は 天候 ・時 間 帯 に よ って分 布

が決 ま る こ とが分 か った。 運 転 中の視 野輝 度 は 基 本 的 に

は そ の分 布 の範 囲 内 で あ る程 度 の静 的状 態 に あ り,太 陽

光 の入 射 状 況 な どに よ って動 的 に 変化 す る と考 え られ る。

そ こで,運 転 視 環 境 に応 じた表 示 輝 度 制 御 の 第 一段 階 と

して,静 的状 態 に お け る視 野輝 度 に対 す る車載 デ ィス プ

レイ の最 適 表 示 輝 度 を求 め る評 価 実験 を行 った。

4.1調 査 概 要 図llに 示 す よ うに,運 転 中 の 視 環 境 を 実 験 室 に 再 現 し た 。2台 の プ ロ ジ ェ ク タ ー を用 い て 透 過 型 ス ク リー ン に 画 像 を重 畳 させ て 投 影 し,視 野 輝 度 を再 現 した 。 プ ロ ジ ェ ク タ ー は 三 菱 電 機 社 製LVT-XD8000LPとLVP-XD600を 用 い た 。 透 過 型 ス ク リ ー ン は シ ア タ ー ハ ウ ス 社 製 WDR2800TKを 用 い た 。 こ の 方 法 で は 晴 天 時 の 視 野 輝 度 の 最 大 値 ま で は 再 現 で き な い 。 プ ロ ジ ェ ク タ ー を ス ク リ ー ン に 近 づ け る と視 野 輝 度 は 高 く な る が_{,投 影 され る 画} 像 の 面 積 が 小 さ く な っ て 被 験 者 の 視 野 角 を十 分 に 確 保 で き な い 。 実 験 で は 両 者 の バ ラ ン ス を 考 え て,プ ロ ジ ェ ク タ ー,透 過 型 ス ク リー ン お よ び 被 験 者 の 距 離 を 設 定 した 。 図llの 位 置 関 係 で 全 画 面 白色 の 画 像 を 投 影 した 場 合,視 野 輝 度 は 最 大 で4700c〔 レm2ま で 再 現 で き る。 表1に 示 し た 晴 天 時 の 視 野 輝 度 分 布 の 特 性 値 を 見 る と,最 大 値 25293c〔 レm2に 対 し て は 不 十 分 で あ る が,95%ileで あ る 3002cd/m2よ り も 高 く,運 転 時 の 視 環 境 を概 ね 再 現 で き て い る と 考 え られ る。 車 載 デ ィ ス プ レ イ は,カ ー ナ ビ ゲ ー シ ョ ン シ ス テ ム の デ ィ ス プ レ イ 似 下,カ ー ナ ビ画 面 と 略 す)を 想 定 した 。 カ ー ナ ビ画 面 の 設 置 位 置 は,2章 の 調 査 で 用 い た 車 両 を 模 擬 し,水 平 方 向 に 左20度,垂 直 方 向 に 下30度 と した 。 これ は,日 本 自動 車 工 業 会 が 定 め る画 像 表 示 装 置 の 取 り

成 践 大 学 理 工 学 研 究 報 告

Vo1.50No.2(2013.12)

付 け位 置 に 関 す る 要 件6)を 満 た す 。 カ ー ナ ビ 画 面 は,高 い 表 示 輝 度 ま で 調 整 で き る タ ブ レ ッ ト型PC(apple社 製 iPad2)を 用 い た 。 タ ブ レ ッ ト型pcの 表 示 輝 度 調 整 範 囲 は ll∼383c〔 レm2で あ っ た 。 ま た,カ ー ナ ビ画 面 に は,平 均 輝 度 レベ ル(AverageLuminanceLevel:ALL)が 一 般 的 と 考 え られ る 画 像 を 提 示 した 。 こ こ で は,高 速 道 路 走 行 時 の 分 岐 点 付 近 に お け る 画 像 を 用 い,画 面 を 二 分 割 した 。 左 半 分 に は 車 両 周 辺 の 道 路 の 鳥 轍 図 を 提 示 した 。 右 半 分 に は 分 岐 点 を イ メ ー ジ さ せ る 立 体 図 を 提 示 し,分 岐 す る 各 方 向 の 地 名 と直 進 を 指 示 す る 矢 印 を 提 示 した 。 4.2実 験 方 法 実 験 で は,高 速 道 路 を 走 行 中 に カ ー ナ ビ画 面 を 視 認 し て, 指 定 さ れ た 目的 地 へ の 道 路 情 報 を 取 得 す る 状 況 を 想 定 し た 。 こ こ で,ド ラ イ バ の 視 線 移 動 に っ い て 調 査 した 研 究 の か ら,走 行 中 の カ ー ナ ビ画 面 の 平 均 視 認 時 間0.78secを 参 考 に し て,カ ー ナ ビ 画 面 の 視 認 時 間 をlsecと した 。 被 験 者 の タ ス ク を 以 下 に 説 明 す る 。 実 験 の 開 始 と と も に 音 楽 が 流 れ,被 験 者 は 音 楽 が 流 れ て い る 間 は 前 方 の ス ク リー ン を 注 視 した 。15sec後 に 音 楽 が 停 止 し,そ れ を 合 図 に カ ー ナ ビ 画 面 を 視 認 した 。lsec後 に 再 び 音 楽 が 流 れ, そ れ を 合 図 に 被 験 者 は 前 方 の ス ク リー ン へ 視 線 を 移 動 し た 。 最 後 に,前 方 の ス ク リー ン 上 に 提 示 さ れ た 評 価 尺 度 に 従 い,カ ー ナ ビ 画 面 の 表 示 輝 度 に っ い て の 主 観 評 価 を 口頭 で 回 答 した 。 主 観 評 価 で は,地 図 情 報 が 見 や す い 明 る さ で あ っ た か を 評 価 基 準 と した 。 図12に 示 す 評 価 尺 度 に 従 っ て,最 も 見 や す い 場 合 を4.0点 と し て,1.0点 か ら7.0点 で0.5点 刻 み の13段 階 で 評 価 した 。 4.3実 験 条 件 視 野 輝 度 に 関 して は,起 動 す る プ ロ ジ ェ ク タ ー の 台 数 と表 示 す る 画 像(無 彩 色 で 全 画 面 均 一)を 変 え て,以 下 の4水 準 を 用 い た 。 「夜 間 」,「曇 天 時 」 お よ び 「晴 天 時 」 と して,各 分 類 の 視 野 輝 度 分 布 に 基 づ き,水 準 間 に 差 を 持 た せ る た め に 算 術 平 均 値 に 近 い 条 件 を 設 定 して,そ れ ぞ れll,Aso,1750c〔 翌m2と した 。 ま た,晴 天 時 は ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジ が 広 い た め,こ の 実 験 環 境 で 再 現 で き る 最 大 輝 度4700cd/m2を 実 験 条 件 に 加 え て 「快 晴 時 」と した 。 カ ー ナ ビ 画 面 の 表 示 輝 度 は,タ ブ レ ッ ト型PCの デ ィ ス プ レイ に っ い て,明 る さ 設 定 の 数 値 を 最 低 輝 度 か ら最 高 輝 度 ま で5等 分 に 定 め,ll,59,ibz,267,383c〔 レm2の5 水 準 と した 。 こ こ で,TVデ ィ ス プ レイ の 見 や す さ に 関 し て は,部 屋 の 照 度 が 低 く て も 画 像 の ネ ガ ポ ジ を 変 え ず に 最 適 表 示 輝 度 が 得 られ る1)。 よ っ て,従 来 の カ ー ナ ビ 画 像 で は ネ ガ ポ ジ を 反 転 さ せ る が,夜 間 を 想 定 した 視 野 輝 度 で も最 適 表 示 輝 度 が 得 られ る と 考 え,表 示 輝 度 の み を 変 え た 画 像 を用 い た 。 こ の よ うに,視 野 輝 度 を4水 準,表 示 輝 度 を5水 準 の 20条 件 と し て 各 条 件 を2回 ず っ 実 施 した 。 実 験 順 序 は, 目 の 順 応 特 性 を 考 慮 して 視 野 輝 度 の 条 件 を 暗 い 方 か ら 明 る い 方 へ 変 え,視 野 輝 度 の 条 件 を 変 え る ご と に 表 示 輝 度 の5条 件 を ラ ン ダ ム に2回 ず っ 行 っ た 。 は じ め に 夜 間 の 条 件 で 行 う と き は,暗 順 応 を 考 慮 して5分 間 の 順 応 時 間 を設 け た 。 そ れ 以 降,視 野 輝 度 の 条 件 を 変 え る と き は, 明 順 応 を 考 慮 して2分 間 の 順 応 時 間 を設 け た 。 被 験 者 は イ ン フ ォ ー ム ド コ ン セ ン トを 得 た 視 力 正 常 な 成 人 男 女 20名(男 性18名,女 性2名)で,年 齢 は20歳 か ら23歳 の 平 均21.1歳 で あ っ た 。 verydark

一

darkadequatebright sligh[lydazksligh[lybrigh[alialebrigh[ 123 4 567

Fig.12Criterionforsubjectiveevaluation

4.4実 験 結 果 4.4.1天 候 ・時 間 帯 別 の 最 適 表 示 輝 度 被 験 者 ご と に 視 野 輝 度 の 各 条 件 に お け る最 適 表 示 輝 度 を 以 下 の よ うに 求 め た 。 一 例 と して,あ る被 験 者 の 晴 天 時 の 評 価 に っ い て,カ ー ナ ビ画 面 の 表 示 輝 度 と評 価 値 と の 関 係 を 図13に 示 す 。 こ こ で,評 価 値 は 各 条 件 で2回 ず っ 実 施 した 平 均 値 と した 。 は じ め に,図13に 示 す5点 か ら近 似 曲線 を 求 め た 。 相 関 係 数 は い ず れ も 高 く,視 野 輝 度 に 応 じて カ ー ナ ビ画 面 の 表 示 輝 度 と評 価 値 と の 関 係 が 予 測 で き た と 考 え られ る。 次 に,近 似 曲線 を用 い て 評 価 値 が4.0点 と な る場 合 の 表 示 輝 度 を計 算 し,そ の 視 野 輝 度 に お け る最 適 表 示 輝 度 を 求 め た 。 最 後 に,視 野 輝 度 の 各 条 件 に っ い て,全 被 験 者 の 最 適 表 示 輝 度 の 算 術 平 均 値 お よ び 標 準 誤 差 を 求 め た 。結 果 を 図14に 示 す 。全 被 験 者 の 最 適 表 示 輝 度 の 分 布 は 対 数 正 規 分 布 と み な せ る た め, 対 数 変 換 した 上 で 分 散 分 析 を行 っ た 。 そ の 結 果,視 野 輝 度 の 要 因 は 有 意 で あ っ た(F(3,57)=32.043,pく0.001), 4.4.2視 野 輝 度 と 最 適 表 示 輝 度 の 関 係 式 野 輝 度 と最 適 表 示 輝 度 の 関 係 を 図15に 示 す 。 近 似 曲 線 の 相 関 係 数 は0.90で あ っ た 。走 行 中 に お け る 平 均 的 な 視 認 時 間 に 近 いlsecで は,静 的 状 態 に お け る 視 野 輝 度y [c〔レm2]に 対 す る最 適 表 示 輝 度z[cαm2]は 式(2)に よ り求 め られ る。 z=69.17yD19(2) 式(2)よ り,夜 間 に お い て も,タ ブ レ ッ ト型PCで 調 整 可

ll

_O5

曇l

QりllOlOOlOOO Lum血ancelevelofcar・navigationdisplay[cd/m2] Fig.13Calculationofadequateluminancelevel 500 v 竃_400・ ・1も ,。。. 暑 旦 日 一200・ ロ3v ⇒ 〉 σ2 省100 a O

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㎞6盤)(。

謡 のP課 器e

11[cd/ma】750[cd/ma】1750[cd/ma】4700[cd/ma】 Wea[herand[imeca[egory Fig.14Adequatedisplayluminancelevelforeach weatherandtimecategory した 。 ド ラ イ バ の 目 へ の 入 射 照 度x[cαm『 と 視 野 輝 度y [cd∫m2]に は,y=1.39xoszが 成 立 した 。 次 に,運 転 中 の 視 野 輝 度 の 実 態 を調 査 し,天 候 ・時 間 帯 別 の 分 布 お よ び 特 性 値 を 明 ら か に した 。視 野 輝 度 の 分 布 は,基 本 的 に は 天 候 ・ 時 間 帯 に 応 じた 対 数 正 規 分 布 に 従 う こ と が 分 か っ た 。 た だ し,建 物 等 に よ る太 陽 光 の 遮 断,太 陽 光 の 直 射,お よ び 夜 間 照 明 な ど の 影 響 に よ り,高 輝 度 側 も し く は 低 輝 度 側 に 偏 り を持 っ 分 布 に な っ た 。 最 後 に,運 転 時 の 視 野 輝 度 分 布 に 基 づ く運 転 視 環 境 を 実 験 室 に 再 現 し,静 的 状 態 に お け る視 野 輝 度 と 車 載 デ ィ ス プ レ イ の 最 適 表 示 輝 度 と の 関 係 式 を 導 出 した 。 す な わ ち,視 野 輝 度y[cαm『 と最 適 表 示 輝 度z[cαm2]に は,z=69.17yoisが 成 立 した 。今 後 は 実 態 調 査 の デ ー タ を用 い て 視 野 輝 度 の 動 的 変 化 の 特 徴 を分 析 し,動 的 変 化 に 応 じた 表 示 輝 度 制 御 の 方 式 を 考 案 して い く 予 定 で あ る。 本 論 文 は,自 動 車 技 術 会 論 文 集vot.44,No.3(公 益 社 団 法 人 自動 車 技 術 会 発 行)の 掲 載 論 文 を転 載 した も の で あ る。

参考文献

1,000

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一 り100

尾言

融

a 10 1101001,00010,000100,000 Visualfieldluminancelevel[cd〆m且1 Fig.15Correlationbetweenvisualfieldluminance levelandadequatedisplayluminancelevel s /

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. [一 ='「1

1

y=69.17xo.i R2=0.90

1

能 な 範 囲 で 最 適 な 表 示輝 度 が 存 在 す る こ とも確 認 で きた 。

こ こで,停 車 中 はカ ー ナ ビ画 面 の視 認 時 間 が長 い7)な ど,

デ ィス プ レイ の 視 認 時 間 は 運 転 状 況 に よ り異 な る と考 え

られ る。 上 述 した 関係 式 へ の 視 認 時 間 の影 響 に 関 して は

今 後 の 課題 とす る。

5.ま と め

本研 究 で は,運 転 席 の フ ロ ン トウ ィ ン ドウお よび サ イ

ドウ ィ ン ドウ を模 擬 した 半 球 型 の カ バ ー を照 度 セ ンサ に

装 着 す る こ とで,ド

ライ バ の 目へ の 入 射 照 度 を高 精 度 で

予 測 可 能 に し,運 転 中の 視 野輝 度 を予 測 す る技 術 を確 立

1)岸 本 湘 之,窪 田 悟,鈴 木 将 高,久 保 田 雄 大,三 澤 優 貴,山 根 康 邦,合 志 清 一,今 井 繁 規,五 十 嵐 陽 一, 松 本 達 彦,芳 賀 秀 一,中 枝 武 弘,「 家 庭 の 視 聴 環 境 に 即 し た 液 晶 テ レ ビ の 最 適 表 示 輝 度 」,映 像 情 報 メ デ ィ ア 学 会 誌,vot.64,No.6,pp.881-890,2010年 2)坂 口 靖 雄,樋 口 湘 則,中 野 倫 明,山 本 新,「 目 の 順 応 特 性 に 基 づ い た 車 載 デ ィ ス プ レ イ の 表 示 方 式 」,映 像 情 報 メ デ ィ ア 学 会 誌,vot.52,No.4,pp.520-527, 1998年 3)山 本 直 樹,内 海 章,藤 本 清,安 部 伸 治,松 尾 典 義, 「視 覚 特 性 を 考 慮 し た 車 載 表 示 装 置 の 視 線 連 動 輝 度 制 御 」,映 像 情 報 メ デ ィ ア 学 会 誌,vot.35,No.16, pp.125-izs,2011年 4)窪 田 悟,嶋 田 淳,岡 田 想,中 村 芳 知,城 戸 恵 美 子, 「家 庭 に お け る テ レ ビ の 観 視 条 件 」,映 像 情 報 メ デ ィ ア 学 会 誌,vot.60,No.4,pp.597-603,2006年 5)atoruKubota,SouOkada,EijiSakai,TakayuldFujioka, "Measuエementoflightincidentonmobiledisplaysin variousenvironments",JournalofSocietyforInformation Display,Vol.14,No.11,pp.999-1002,2006 6)自 動 車 工 業 会,「 画 像 表 示 装 置 の 取 り扱 い に っ い て 改 訂 第3.0版 」,http://www.jama.or.jp/safe/guideline/pdf/ j㎜a」 却delines∫30jp.P〔 凪2004年

成 践 大 学 理 工 学 研 究 報 告

Vo1.50No.2(2013.12)

7)戸 自動 車 安 全 運 転 セ ン タ ー,「カ ー ナ ビ ゲ ー シ ョ ン 装

置 に よ る 交 通 情 報 提 供 の 在 り 方 に 関 す る 調 査 研 究