DE102018221066A1

DE102018221066A1 - Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018221066A1
Application number: DE102018221066.7A
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Ogasawara
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2038-12-06
Also published as: CN110001400B; DE102018221066B4; US10732412B2; JP2019099030A; JP6968676B2; CN110001400A; US20190171011A1

Abstract

Eine Anzeigevorrichtung (1) für ein Fahrzeug zeigt ein Bild zu der Zeit, wenn ein dreidimensionale Objekt (20) zur Verzerrungskorrektur, das in einem virtuellen Raum (VS) gesehen wird, von einem Referenzaugenpunkt (Eps) eines Fahrers (D) gesehen wird, auf einer Anzeige (18) als ein Anzeigebild (P) an. Ein Controller (13) führt eine Texturabbildung durch Einfügen eines ursprünglichen Anzeigebild (Po) in das dreidimensionale Objekt (20) für Verzerrungskorrektur in dem virtuellen Raum (VS) aus und stellt das dreidimensionale Objekt (20) zur Verzerrungskorrektur gemäß einer Positionsänderung zwischen dem Referenzaugenpunkt (Eps) und einem tatsächlichen Augenpunkt (EPr) ein. Eine Einstelleinheit (22) ändert eine Position des dreidimensionalen Objekts (20) zur Verzerrungskorrektur von einer Referenzposition gemäß der Positionsänderung.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug.
Beschreibung der Verwandten Technik
In letzter Zeit gibt es einen Fall, in dem eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Head-Up-Display (HUD), an einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Automobil, angebracht ist. In der Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gibt es eine Anzeigevorrichtung, die ein auf einer Anzeige anzuzeigendes Anzeigebild auf einer Windschutzscheibe durch eine Optik, wie beispielsweise einen Reflexionsspiegel, projiziert und somit ermöglicht, dass das Anzeigebild von einem Fahrer als ein virtuelles Bild betrachtet werden kann. In einer derartigen Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug tritt eine Verzerrung in dem virtuellen Bild aufgrund der Windschutzscheibe oder der Optik auf und somit besteht die Sorge, dass die Sichtbarkeit abnimmt. Beispielsweise wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. H10-1 49085 eine Technologie offenbart, bei der das Anzeigebild korrigiert wird, in dem es im Voraus verzerrt wird, um die Verzerrung in dem virtuellen Bild durch Verwendung einer planaren Verzerrungskorrekturkarte zu kompensieren.
In der herkömmlichen Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug ist es jedoch notwendig, mehrere Verzerrungskorrekturkarten in einer Art und Weise einer Verzerrung vorzubereiten, die für jede Blickpunktposition unterschiedlich ist, um auf eine Änderung in der Blickpunktposition des Fahrers zu reagieren, wobei es schwierig ist, zahllose Blickpunktpositionen genau zu korrigieren, da es eine Begrenzung der Speicherkapazität gibt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die imstande ist, ein Anzeigebild gemäß einer Änderung in einer Blickpunktposition eines Fahrers genau einzustellen.
Um die oben erwähnte Aufgabe zu erreichen, eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einem Aspekt der Erfindung, die ein Anzeigebild, das auf einer Anzeige anzuzeigen ist, auf eine Optik reflektiert, das Anzeigebild auf eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs projiziert und ermöglicht, dass ein virtuelles Bild, das dem auf die Windschutzscheibe projizierten Anzeigebild entspricht, von einem Fahrer von einer Blickpunktposition des Fahrers des Fahrzeugs betrachtet werden kann, wobei die Anzeigevorrichtung umfasst: eine Erfassungseinheit, die eine tatsächliche Blickpunktposition des Fahrers erfasst; und einen Controller, der das Anzeigebild auf einer Grundlage eines ursprünglichen Anzeigebilds vorbereitet, wobei der Controller ein Bild zu einer Zeit, wenn ein dreidimensionales Objekt zur Verzerrungskorrektur, das in einem virtuellen Raum gebildet ist, von einer Referenzblickpunktposition des Fahrers gesehen wird, auf der Anzeige als das Anzeigebild anzeigt, wobei der Controller umfasst: eine Erfassungseinheit, die das ursprüngliche Anzeigebild erfasst, eine Texturabbildungseinheit, die eine Texturabbildung durch Einfügen des ursprünglichen Anzeigebilds in das dreidimensionale Objekt zur Verzerrungskorrektur in dem virtuellen Raum durchführt, und eine Einstelleinheit, die das dreidimensionale Objekt zur Verzerrungskorrektur gemäß einer Positionsänderung zwischen der Referenzblickpunktposition und der tatsächlichen Blickpunktposition in dem virtuellen Raum einstellt, das dreidimensionale Objekt zur Verzerrungskorrektur ein Modell einer gekrümmten Oberfläche ist, das umgekehrt verzerrt ist, um eine Verzerrung zu kompensieren, die in dem virtuellen Bild (mit Bezug auf das Anzeigebild aufgrund mindestens der Windschutzscheibe oder der Optik auftritt, und die Einstelleinheit eine Position des dreidimensionalen Objekts zur Verzerrungskorrektur von einer Referenzposition gemäß der Positionsänderung ändert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in der Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug möglich, zu konfigurieren, dass die Einstelleinheit die Position des dreidimensionalen Objekts zur Verzerrungskorrektur in einer Auf-Ab-Richtung oder einer Rechts-Links-Richtung bewegt oder die Position in der Auf-Ab-Richtung oder der Rechts-Links-Richtung mit Bezug auf die Referenzposition neigt.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in der Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug möglich, zu konfigurieren, dass der Controller mehrere dreidimensionale Objekte zur Verzerrungskorrektur umfasst, die für jeden Fahrzeugtyp des Fahrzeugs ausgebildet sind, und das dreidimensionale Objekt zur Verzerrungskorrektur entsprechend dem Fahrzeugtyp ausliest.
Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung werden durch Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung von gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung bei Betrachtung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verstanden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugs veranschaulicht, an dem eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform angebracht ist;
2 ist eine schematische Ansicht einer schematischen Konfiguration der Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform;
3 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines Controllers der Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform veranschaulicht;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Bildanzeigeverarbeitung der Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform veranschaulicht;
5 ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines 3D-Objekts zur Verzerrungskorrektur der Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform veranschaulicht;
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Einstellverarbeitung des 3D-Objekts zur Verzerrungskorrektur der Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform veranschaulicht;
7 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Korrekturvorgangs eines Anzeigebildes der Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform veranschaulicht;
8 ist ein erläuterndes Diagramm zum Beschreiben eines Vorbereitungsverfahrens des 3D-Objekts zur Verzerrungskorrektur der Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform; und
9 ist ein weiteres erläuterndes Diagramm zum Beschreiben des Vorbereitungsverfahrens des 3D-Objekts zur Verzerrungskorrektur der Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hier wird nachstehend eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Des Weiteren wird die vorliegende Erfindung nicht durch die nachstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. Außerdem umfassen Bestandteile in der nachstehend beschriebenen Ausführungsform ein Bestandteil, das ohne Weiteres von einem Fachmann ausgetauscht werden kann, oder im Wesentlichen das gleiche Bestandteil. Außerdem können in den Bestandteilen der nachstehend beschriebenen Ausführungsform verschiedene Weglassungen, Substitutionen und Modifikationen innerhalb eines Bereichs durchgeführt werden, der nicht von dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abweicht.
Ausführungsform
Eine Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug gemäß dieser Ausführungsform, die in 1 und 2 veranschaulicht ist, ist beispielsweise eine HUD, die auf einem Fahrzeug 100 angebracht ist, wie beispielsweise einem Automobil. Die Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug reflektiert ein Anzeigebild P auf eine Optik, projiziert das Anzeigebild P auf eine Windschutzscheibe 104 eines Fahrzeugs 100 und ermöglicht, dass ein virtuelles Bild S, das dem auf die Windschutzscheibe 104 projizierten Anzeigebild P entspricht, von einer Blickpunktposition (einem Augenpunkt EP) eines Fahrer D des Fahrzeugs 100 betrachtet werden kann. Die Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug dieser Ausführungsform zeigt das virtuelle Bild S durch Überlagern des virtuellen Bildes S auf dem tatsächlichen Hintergrund vor dem Fahrzeug an. Die Windschutzscheibe 104 ist halbdurchlässig und reflektiert Anzeigelicht L, das von der Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug einfällt, in Richtung des Augenpunkts EP des Fahrers D. Der Augenpunkt EP ist in einem Augenbereich ER umfasst, in dem die Augen des Fahrers D, die im Voraus gemäß dem Fahrzeug 100 bestimmt werden, positioniert sind. Typischerweise entspricht der Augenbereich ER einer Region, die aus einer statistischen Verteilung der Position der Augen des Fahrers D in dem Fahrzeug 100, beispielsweise einer Region, in der die Position der Augen des Fahrers D in einem vorbestimmten Verhältnis (beispielsweise 95%) in einem Zustand enthalten ist, in dem der Fahrer D in einem Fahrersitz 106 sitzt. In einem Fall, in dem mindestens der Augenpunkt EP im Augenbereich ER ist, ist der Fahrer D imstande, das Anzeigebild P, das auf die Windschutzscheibe 104 projiziert wird, als das virtuelle Bild S zu betrachten, das vor dem Fahrzeug 100 existiert. Das Anzeigebild P wird auf einer Anzeige 18 angezeigt, welche die Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug konfiguriert, wird auf die Optik reflektiert und auf die Windschutzscheibe 104 projiziert. Das Anzeigebild P ist beispielsweise Routenführungsinformation, bei der eine Benachrichtigung dem Fahrer D bereitgestellt wird, und eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs 100, einen Abstand zu einer Kreuzung, Verkehrsinformation, Fahrzeuginformation und dergleichen umfasst. Die Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug dieser Ausführungsform umfasst eine Fahrzeugfrontkamera 2, eine Fahrerkamera 3 und einen Vorrichtungshauptkörper 4.
Die Fahrzeugfrontkamera 2 ist eine monokulare Kamera oder eine Kamera vom Facettenaugentyp, ist in dem Fahrzeug 100 angeordnet und bildet den tatsächlichen Hintergrund vor dem Fahrzeug durch die Windschutzscheibe 104 kontinuierlich ab. Die Fahrzeugfrontkamera 2 ist beispielsweise auf einem Dach 103 oder einem Rückspiegel (nicht veranschaulicht) im Fahrzeug angeordnet. Die Fahrzeugfrontkamera 2 ist mit dem Vorrichtungshauptkörper 4 durch eine Kommunikationsleitung 15 verbunden und gibt das abgebildete Frontbild an den Vorrichtungshauptkörper 4 sequentiell aus. Im Frontbild ist ein Bewegtbild ebenfalls enthalten.
Die Fahrerkamera 3 ist in dem Fahrzeug 100 angeordnet und bildet das Gesicht des Fahrers D einschließlich beider Augen kontinuierlich ab. Die Fahrerkamera 3 ist beispielsweise in einem oberen Abschnitt einer Lenksäule 105 im Fahrzeug und hinter einem Lenkrad 101 zu der Zeit angeordnet, wenn sie von dem Fahrer D gesehen wird. Die Fahrerkamera 3 dieser Ausführungsform konfiguriert eine Erfassungseinheit, die eine tatsächliche Blickpunktposition (einen tatsächlichen Augenpunkt EPr) des Fahrers D zusammen mit einer nachstehend beschriebenen Bildanalyseeinheit 12 erfasst. Die Fahrerkamera 3 ist mit dem Vorrichtungshauptkörper 4 durch eine Kommunikationsleitung 16 verbunden und gibt das abgebildete Bild an den Vorrichtungshauptkörper 4 durch die Kommunikationsleitung 16 als ein Fahrerbild sequentiell ab. In dem Fahrerbild ist ein Bewegtbild ebenfalls enthalten.
Der Vorrichtungshauptkörper 4 projiziert das Anzeigebild P auf die Windschutzscheibe 104. Der Vorrichtungshauptkörper 4 ist beispielsweise auf der Innenseite eines Armaturenbretts 102 des Fahrzeugs 100 angeordnet. Der Vorrichtungshauptkörper 4 ist mit einer an dem Fahrzeug 100 angebrachten Navigationsvorrichtung 5 verbunden. Wie in 2 veranschaulicht, umfasst der Vorrichtungshauptkörper 4 dieser Ausführungsform eine Bildanzeigeeinheit 11, eine Bildanalyseeinheit 12 und einen Controller 13.
Die Bildanzeigeeinheit 11 ist ein Abschnitt, der das auf der Anzeige 18 anzuzeigende Anzeigebild P auf der Optik reflektiert und das Anzeigebild P auf der Windschutzscheibe des Fahrzeugs projiziert. Die Anzeige 18 ist beispielsweise aus einer Dünnfilmtransistor-Flüssigkristallanzeige (thin film transistor-liquid crystal display; TFT-LCD) oder dergleichen konfiguriert. Die Anzeige 18 emittiert das dem Anzeigebild P entsprechende Anzeigelicht L. Die Optik ist aus einem planaren Spiegel, einem konkaven Spiegel oder dergleichen konfiguriert. Die Optik reflektiert das von der Anzeige 18 emittierte Anzeigelicht L in Richtung der Windschutzscheibe 104. Das auf die Optik reflektierte Anzeigelicht L wird von der Windschutzscheibe 104 in Richtung des Fahrers D reflektiert und als das virtuelle Bild S angezeigt, um vor dem Fahrzeug zu der Zeit angezeigt zu werden, zu der es von dem Augenpunkt EP des Fahrers D gesehen wird.
Die Bildanalyseeinheit 12 ist die oben beschriebene Erfassungseinheit und erfasst den tatsächlichen Augenpunkt EPr des Fahrers D auf der Grundlage des von der Fahrerkamera 3 eingegebenen Fahrerbildes. Die Bildanalyseeinheit 12 gibt das Fahrerbild von der Fahrerkamera 3 durch die Kommunikationsleitung 16 ein. Die Bildanalyseeinheit 12 erfasst den tatsächlichen Augenpunkt EPr des Fahrers D von dem eingegebenen Fahrerbild als eine Koordinatenposition. Die Bildanalyseeinheit 12 erfasst beispielsweise den tatsächlichen Augenpunkt EPr des Fahrers D auf der Grundlage der Position einer Iris eines okulären Bulbus oder einer Glabella in einem Gesichtsabschnitt in dem Fahrerbild. Die Bildanalyseeinheit 12 gibt Augenpunktinformation, die den erfassten tatsächlichen Augenpunkt EPr des Fahrers D angibt, an den Controller 13 aus. Die Augenpunktinformation ist beispielsweise dreidimensionale orthogonalen Koordinaten.
Außerdem erfasst die Bildanalyseeinheit 12 ein Überlagerungsziel, das vor dem Fahrzeug 100 existiert, auf der Grundlage des von der Fahrzeugfrontkamera 2 eingegebenen Frontbilds. Das Überlagerungsziel ist ein Ziel, auf dem das virtuelle Bild S angezeigt wird, in dem es in dem tatsächlichen Hintergrund überlagert wird, und umfasst beispielsweise ein Fahrzeug, das fährt oder vor einem Fußgänger, einer weißen Linie, Straßenmarkierung und dergleichen stoppt. Die Bildanalyseeinheit 12 gibt Frontbild von der Fahrzeugfrontkamera 2 durch die Kommunikationsleitung 15 ein. Die Bildanalyseeinheit 12 erfasst das Überlagerungsziel von dem eingegebenen Frontbild. Die Bildanalyseeinheit 12 gibt Überlagerungszielinformation, die Positionsinformation des erfassten Überlagerungsziels angibt, an den Controller 13 aus.
Der Controller 13 ist beispielsweise ein Graphikanzeigecontroller (graphics display controller; GDC) und wird aus einem Ein-Chip-System (system-on-a-chip; SoC) konfiguriert. Der Controller 13 führt beispielsweise eine Verarbeitung, die in nachstehend beschriebenen Ablaufdiagrammen von 4 und 6 veranschaulicht wird, durch Verwenden einer Funktion des GDC durch. Der Controller 13 dieser Ausführungsform bereitet das Anzeigebild P auf der Grundlage eines ursprünglichen Anzeigebilds Po vor. Das ursprüngliche Anzeigebild Po ist ein Bild, das der Ursprung des Anzeigebilds P ist, das auf der Anzeige 18 anzuzeigen ist. Der Controller 13 ist mit der Navigationsvorrichtung 5 verbunden und erfasst das ursprüngliche Anzeigebild Po von der Navigationsvorrichtung 5 auf der Grundlage der Überlagerungszielinformation. Der Controller 13 dieser Ausführungsform zeigt ein Bild zu der Zeit, wenn ein 3D(dreidimensionalen)-Objekts 20 zur Verzerrungskorrektur, das in einem virtuellen Raum VS gebildet wird, von einer Referenzblickpunktposition (dem Referenzaugenpunkt EPs) des Fahrers D gesehen wird, auf der Anzeige 18 als das Anzeigebild P an. Das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur ist ein Modell einer gekrümmten Oberfläche, die umkehrbar verformt ist, um eine Verzerrung zu kompensieren, die in dem virtuellen Bild S mit Bezug auf das Anzeigebild P aufgrund mindestens der Windschutzscheibe 104 oder der Optik auftritt. Außerdem gibt der Controller 13 das Anzeigebild P an die Bildanzeigeeinheit 11 aus und zeigt das Anzeigebild P auf der Bildanzeigeeinheit 11 durch Überlagern des Anzeigebildes P auf dem tatsächlichen Hintergrund an. Der Controller 13 stellt die Position des Anzeigebildes P gemäß der Position des erfassten tatsächlichen Augenpunkts EPr fein ein. Der Controller 13 umfasst eine Anzeigebildinformation-Erfassungseinheit 21, eine Einstelleinheit 22 und eine Texturabbildung-Zeichnungseinheit 23.
Die Anzeigebildinformation-Erfassungseinheit 21 ist eine Erfassungseinheit und erfasst Information durch Analysieren der Erfassung oder das Bild des ursprünglichen Anzeigebildes Po. Die Anzeigebildinformation-Erfassungseinheit 21 erfasst beispielsweise das ursprüngliche Anzeigebild Po von der Navigationsvorrichtung 5. Hier ist das ursprüngliche Anzeigebild Po beispielsweise Zeichen, Figuren, Symbole und dergleichen, das eine Route in einer Fahrzeugnavigationsfunktion angibt und ein sogenanntes Turn-by-Turn und dergleichen umfasst. Die Anzeigebildinformation-Erfassungseinheit 21 überträgt das erfasste ursprüngliche Anzeigebild Po an die Texturabbildung-Zeichnungseinheit 23. Außerdem erfasst die Anzeigebildinformation-Erfassungseinheit 21 Information, die den Zeichen, den Figuren, den Symbolen und dergleichen entspricht, welche die Route (einschließlich des Turn-by-Turn und dergleichen), von der Navigationsvorrichtung 5, bereitet ein Bild basierend auf der Information vor und überträgt das Bild an die Texturabbildung-Zeichnungseinheit 23. Außerdem kann die Anzeigebildinformation-Erfassungseinheit 21 eine Position durch Erkennen der Front des Fahrzeugs, einer Person oder dergleichen berechnen oder kann eine Straßengestalt erkennen und Information basierend auf der Straßengestalt auf der Grundlage des von der Fahrzeugfrontkamera 2 eingegebenen Bildes vorbereiten.
Die Einstelleinheit 22 ist eine Einstelleinheit und führt eine Berechnung zum Einstellen des 3D-Objekts 20 zur Verzerrungskorrektur gemäß einer Positionsänderung zwischen dem Referenzaugenpunkt EPs und dem tatsächlichen Augenpunkt EPr im virtuellen Raum VS durch. Die Einstelleinheit 22 ändert die Position des 3D-Objekts 20 zur Verzerrungskorrektur von der Referenzposition gemäß der Positionsänderung zwischen dem Referenzaugenpunkt EPs und dem tatsächlichen Augenpunkt EPr des Fahrers D. Die Positionsänderung zwischen dem Referenzaugenpunkt EPs und dem tatsächlichen Augenpunkt EPr ist beispielsweise eine Differenz zwischen den Koordinaten des Referenzaugenpunkts EPs und den Koordinaten des tatsächlichen Augenpunkts EPr in einem orthogonalen Koordinatensystem auf der Ebene. Die Einstelleinheit 22 bewegt die Position des 3D-Objekts 20 zur Verzerrungskorrektur in einer Auf-Ab-Richtung oder einer Rechts-Links-Richtung oder neigt die Position in der Auf-Ab-Richtung oder der Rechts-Links-Richtung mit Bezug auf die Referenzposition. Beispielsweise ist die Auf-Ab-Richtung eine Fahrzeughöhenrichtung und die Rechts-Links-Richtung eine Fahrzeugbreitenrichtung. Des Weiteren umfasst die Neigung eine Drehung in der Auf-Ab-Richtung oder der Rechts-Links-Richtung.
Die Texturabbildung-Zeichnungseinheit 23 ist eine Texturabbildungseinheit. Die Texturabbildung-Zeichnungseinheit 23 ist ein Abschnitt, der eine Texturabbildung durchführt und eine Zeichnungsausgabe vorbereitet und die Texturabbildung durch Einfügen des ursprünglichen Anzeigebilds Po in das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur im virtuellen Raum VS durchführt. Die Texturabbildung-Zeichnungseinheit 23 erweitert das ursprünglichen Anzeigebild Po und fügt das ursprüngliche Anzeigebild Po in eine Frontoberfläche 20a des 3D-Objekts 20 zur Verzerrungskorrektur in und führt somit die Texturabbildung durch. Die Frontoberfläche 20a ist eine gekrümmte Oberfläche zu der Zeit, wenn das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur von dem Referenzaugenpunkt EPs gesehen wird. Die Texturabbildung-Zeichnungseinheit 23 gibt ein Bild zu der Zeit, wenn das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur, das der Texturabbildung unterzogen wird, von dem Referenzaugenpunkt EPs gesehen wird, an die Bildanzeigeeinheit 11 als das Anzeigebild P im virtuellen Raum VS aus.
Die Navigationsvorrichtung 5 ist eine sogenannte Fahrzeugnavigation und ist beispielsweise eine Vorrichtung, welche die Position des eigenen Fahrzeugs oder ausführliche Karteninformation der Umgebung dem Fahrer D bereitstellt und Routenführung zu einem Reiseziel durchführt. Die Navigationsvorrichtung 5 erfasst die Position des eigenen Fahrzeugs auf der Grundlage von Information oder dergleichen von einem Satelliten des globalen Positionierungssystems (global positioning system; GPS). Außerdem liest die Navigationsvorrichtung 5 Karteninformation, Routenführungsinformation oder dergleichen von einem internen Speicher aus oder erfasst die Information von außen durch Kommunikation. Die Navigationsvorrichtung 5 ist mit dem Controller 13 durch eine Kommunikationsleitung 17 verbunden und gibt die erfasste Positionsinformation oder verschiedene Informationselemente des eigenen Fahrzeugs an den Controller 13 durch die Kommunikationsleitung 17 aus.
Als Nächstes wird ein Vorbereitungsverfahren des 3D-Objekts 20 zur Verzerrungskorrektur der Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform beschrieben. Das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur dieser Ausführungsform wird im Voraus in einem Entwurfsstadium des Fahrzeugs 100 vorbereitet.
Zuerst wird eine optische Simulation auf der Grundlage von Konstruktionsinformation der Windschutzscheibe 104 oder der Optik, tatsächlicher Fahrzeuganordnungsinformation des Vorrichtungshauptkörpers 4, des Fahrers oder der Kamera und dergleichen durchgeführt und eine Korrekturkarte M auf der Ebene vorbereitet. Beispielsweise wird, wie in 8 und 9 veranschaulicht, ein gitterartiges Anzeigebild P, das eine Referenz ist, auf der Anzeige 18 mit Bezug auf den Referenzaugenpunkt EPs angezeigt, und wie sehr das virtuelle Bild S mit Bezug auf das Anzeigebild P verzerrt ist, wird gemessen. Im Einzelnen wird jeder Gitterpunkt des Anzeigebildes P mit jedem Gitterpunkt des virtuellen Bildes S verglichen, die Koordinaten eines verschobenen Gitterpunktes werden gemessen und eine Verschiebung von jeder der Gitterpunkte wird als ein Verzerrungsbetrag betrachtet. Dann wird ein Gitterpunkt, der mit Bezug auf jedes der Gitterpunkte des Anzeigebilde P umgekehrt verschobenen ist, als die Korrekturkarte M auf der Grundlage des Verzerrungsbetrags vorbereitet. Ein in 9 veranschaulichtes Anzeigebild Pd ist ein Anzeigebild, in welches das Anzeigebild P in die Korrekturkarte M eingefügt wird. Ein virtuelles Bild Sn ist ein virtuelles Bild, das auf die Windschutzscheibe 104 projiziert und von dem Fahrer D von dem Referenzaugenpunkt EPs betrachtet wird.
Als Nächstes wird, wie in 4 veranschaulicht, im virtuellen Raum VS das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur durch Verwenden der Korrekturkarte M vorbereitet. Beispielsweise drückt und zieht ein Konstrukteur ein Plattenvieleck mit Bezug auf ein 2D-Modell, das eine Referenz ist, so dass die Sichtbarkeit von dem Referenzaugenpunkt EPs des Fahrers D, der als ein virtueller Blickpunkt eingestellt ist, mit der Korrekturkarte M überlappt und verformt das 2D-Modell in eine 3D-Gestalt und bereitet somit das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur vor. Das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur wird beispielsweise vorbereitet, so dass die Sichtbarkeit von jedem der Augenpunkte EP im Augenbereich ER mit der Korrekturkarte M überlappt, die jedem der Augenpunkte EP entspricht. Des Weiteren kann der Konstrukteur/die Konstrukteurin selbst das virtuelle Bild S direkt einstellen, während das virtuelle Bild S in einem im Fahrersitz 106 sitzenden Zustand gesehen wird. Demgemäß ist es möglich, das 3D-Objekt zur Verzerrungskorrektur entsprechend dem Fahrzeug 100 vorzubereiten.
Als Nächstes wird ein Beispiel der Bildanzeigeverarbeitung, die in der Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug auszuführen ist, mit Bezugnahme auf 4 beschrieben. Dieser Verarbeitung wird zusammen mit dem Start des Fahrzeugs 100 (beispielsweise wird ein Zündschalter EIN-geschaltet) ausgeführt und zusammen mit dem Stopp des Fahrzeugs 100 beendet (beispielsweise wird der Zündschalter AUS-geschaltet), ist jedoch nicht darauf beschränkt. Außerdem sind die veranschaulichten Schritte nicht auf die veranschaulichte Reihenfolge beschränkt.
In 4 erfasst bei Schritt S1 die Bildanalyseeinheit 12 das Überlagerungsziel von dem Frontbild und gibt die Überlagerungszielinformation, die das Überlagerungsziel angibt, an den Controller 13 aus. In dem Controller 13 erfasst die Anzeigebildinformation-Erfassungseinheit 21 das ursprüngliche Anzeigebild Po, das dem Überlagerungsziel entspricht, von der Navigationsvorrichtung 5 auf der Grundlage der Überlagerungszielinformation.
Bei Schritt S2 erfasst die Bildanalyseeinheit 12 den tatsächlichen Augenpunkt EPr des Fahrers D von dem Fahrerbild und gibt die Augenpunktinformation, die den tatsächlichen Augenpunkt EPr angibt, an den Controller 13 aus.
Bei Schritt S3 führt in dem Controller 13 die Texturabbildung-Zeichnungseinheit 23 die Texturabbildung mit Bezug auf das ursprüngliche Anzeigebild Po an dem 3D-Objekt 20 für Verzerrungskorrektur im virtuellen Raum VS durch.
Bei Schritt S 4 stellt in dem Controller 13 die Einstelleinheit 22 das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur gemäß einer Positionsverschiebung zwischen dem tatsächlichen Augenpunkt EPr, der in der eingegebenen Augenpunktinformation angegeben wird, und dem im Voraus eingestellten Referenzaugenpunkt EPs ein. Wie in 7 veranschaulicht, bewegt oder neigt der Controller 13 das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur in einer Richtung entgegengesetzt einer Bewegungsrichtung des tatsächlichen Augenpunkts EPr mit Bezug auf den Referenzaugenpunkt EPs. Des Weiteren kann in einem Fall, in dem es keine Positionsverschiebung zwischen dem tatsächlichen Augenpunkt EPr und dem Referenzaugenpunkt EPs gibt, dieser Schritt weggelassen werden.
Bei Schritt S5 zeigt der Controller 13 ein Bild zu der Zeit an, wenn das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur von dem Referenzaugenpunkt EPs des Fahrers D gesehen wird, auf der Anzeige 18 als das Anzeigebild P (das Anzeigebild Pd) an. Der Controller 13 berechnet eine Position, bei der das Anzeigebild P scheint, sich mit dem tatsächlichen Hintergrund des tatsächlichen Augenpunkts EPr und der Position des Überlagerungsziel zu überlappen, und ordnet das Anzeigebild P an, um auf die Windschutzscheibe 104 in der berechneten Position projiziert zu werden. Des Weiteren werden in einem Fall, in dem mehrere Anzeigebilder angezeigt werden, die Anzeigebilder angeordnet, so dass alle des Anzeigebilder mit dem tatsächlichen Hintergrund überlappen. Danach wird diese Verarbeitung beendet.
Als Nächstes wird ein Beispiel der Einstellverarbeitung, die in der Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug ausgeführt wird, mit Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. Die Verarbeitung von 6 wird in einem Fall ausgeführt, in dem der tatsächlichen Augenpunkt EPr mit der Zeit geändert wird.
Bei Schritt S11 vergleicht der Controller 13 den vorherigen tatsächlichen Augenpunkt EPr, der von der Bildanalyseeinheit 12 erfasst wird, mit dem aktuellen tatsächlichen Augenpunkt EPr und bestimmt, ob die Position geändert wird oder nicht. In einem Fall, in dem die Position des tatsächlichen Augenpunkts EPr nicht geändert wird, wird Schritt S11 wiederholt, und in einem Fall, in dem die Position des tatsächlichen Augenpunkts EPr geändert wird, geht der Prozess zu Schritt S12 weiter.
Bei Schritt S12 stellt der Controller 13 das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur gemäß einer Änderung in der Position des tatsächlichen Augenpunkts EPr ein und der Prozess kehrt zu Schritt S11 zurück. Bei Schritt S12 wird, wie in 7 veranschaulicht, das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur in der Richtung entgegengesetzt der Bewegungsrichtung des aktuellen tatsächlichen Augenpunkts EPr mit Bezug auf den vorherigen tatsächlichen Augenpunkt EPr bewegt oder geneigt.
Wie oben beschrieben, zeigt in der Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug gemäß dieser Ausführungsform der Controller 13 das Bild zu der Zeit an, wenn das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur, das in dem virtuellen Raum VS gebildet wird, von dem Referenzaugenpunkt EPs des Fahrers D gesehen wird, auf der Anzeige 18 als das Anzeigebild P an. Demgemäß ist es möglich in dem Fall, dass das SoC keine Verzerrungskorrekturfunktion aufweist, eine Verzerrungskorrektur durch Verwenden eines dreidimensionalen Modells durchzuführen und ein Auswahlbreite des SoC im Entwurfsstadium zu verbreitern. Außerdem kann ein 3D-Modell zur Verzerrungskorrektur gebildet werden und somit es ist möglich, eine Zunahme in Zeichnungskapazität zu unterdrücken. Außerdem führt die Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug gemäß dieser Ausführungsform die Texturabbildung durch Einfügen der ursprünglichen Anzeigebild Po in das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur im virtuellen Raum VS durch und stellt das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur gemäß einer Positionsänderung zwischen dem Referenzaugenpunkt EPs und dem tatsächlichen Augenpunkt EPr ein. Demgemäß ist es nicht notwendig, mehrere Korrekturkarten M in einer für jeden der Augenpunkte EP des Fahrers D unterschiedlichen Art und Weise vorzubereiten, und somit ist es möglich, eine Zunahme in der Speicherkapazität zu unterdrücken. Außerdem ist es möglich, eine Anzeige mit glatter Kontinuität sogar in der Nähe der Grenze des Plattenvielecks mittels eines Zeichnungsverfahrens unter Verwendung eines Fragment-Shader durchzuführen. Außerdem ändert in der Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug gemäß dieser Ausführungsform die Einstelleinheit 22 die Position des 3D-Objekts 20 zur Verzerrungskorrektur von der Referenzposition gemäß einer Positionsänderung zwischen dem Referenzaugenpunkt EPs und dem tatsächlichen Augenpunkt EPr. Demgemäß ist es möglich, einer geringfügigen Änderung in dem tatsächlichen Augenpunkt EPr schnell nachzugehen und die Verzerrungskorrektur feiner und glatter durchzuführen. Ferner ist es möglich, die Position des 3D-Objekts 20 zur Verzerrungskorrektur für eine kürzere Zeit gemäß einer Änderung in dem tatsächlichen Augenpunkt EPr zu ändern und somit werden Echtzeiteigenschaften verbessert.
Außerdem bewegt in der Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform die Einstelleinheit 22 die Position des 3D-Objekts 20 zur Verzerrungskorrektur in der Auf-Ab-Richtung oder der Rechts-Links-Richtung oder neigt die Position in der Auf-Ab-Richtung oder der Rechts-Links-Richtung mit Bezug auf die Referenzposition. Somit ist es möglich, die Verarbeitung zu vereinfachen und Ansprechempfindlichkeit durch Begrenzen der Bewegungsrichtung oder einer Neigungsrichtung zu verbessern.
Des Weiteren umfasst in der oben beschriebenen Ausführungsform die Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug ein 3D-Objekt zur Verzerrungskorrektur, das auf Fahrzeug 100 mit Bezug auf das SoC angewendet wird, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann das SoC mehrere 3D-Objekte 20 zur Verzerrungskorrektur umfassen, die für jeden Fahrzeugtyp des Fahrzeugs 100 ausgebildet sind, und kann das 3D-Objekt 20 zur Verzerrungskorrektur entsprechend dem Fahrzeugtyp auslesen. Demgemäß ist es möglich, Komponenten gemeinsam zu nutzen und eine Zunahme in Komponentenkosten zu unterdrücken.
Außerdem erfasst in der oben beschriebenen Ausführungsform der Controller 13 das ursprüngliche Anzeigebild Po von der Navigationsvorrichtung 5, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der Controller 13 die Routenführungsinformation oder dergleichen von außen durch drahtlose Kommunikation erfassen.
Außerdem ist in der oben beschriebenen Ausführungsform das Anzeigebild P beispielsweise die Routenführungsinformation, wobei es jedoch Information zum Unterstützen des Fahrens des Fahrers D sein kann. Beispielsweise kann das Anzeigebild P Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation, Fahrzeugzustandsinformation, Straßeninformation, Information der externen Umgebung, Fahrgastinformation und dergleichen sein.
Außerdem wird in der oben beschriebenen Ausführungsform das Überlagerungsziel der Bilderkennung unterzogen, wobei es jedoch durch Radar oder dergleichen erfasst werden kann.
Außerdem sind in der oben beschriebenen Ausführungsform die Fahrzeugfrontkamera 2 und die Fahrerkamera 3 jeweils mit dem Vorrichtungshauptkörper 4 durch die Kommunikationsleitungen 15 und 16 in einer verdrahteten Art und Weise verbunden, wobei sie jedoch mit dem Vorrichtungshauptkörper 4 in einer drahtlosen Art und Weise verbunden sein können. Demgemäß sind die Kommunikationsleitungen 15 und 16 oder ein Verdrahtungsvorgang nicht notwendig und ein Layout-Einschränkung auf die Fahrzeugfrontkamera 2 und die Fahrerkamera 3 kann verbessert werden.
Ein Programm, das in der Anzeigevorrichtung 1 für ein Fahrzeug gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform auszuführen ist, kann beispielsweise bereitgestellt werden, in dem es im Voraus im SoC aufgenommen wird, oder kann bereitgestellt werden, in dem es im GDC von außen installiert wird.
Gemäß der Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug der vorliegenden Ausführungsformen ist es möglich, das Anzeigebild gemäß einer Änderung in der Blickpunktposition des Fahrers genau einzustellen.
Obwohl die Erfindung bezüglich einer spezifischen Ausführungsform zwecks einer vollständigen und klaren Offenbarung beschrieben wurde, sollen die beigefügten Ansprüche nicht derart begrenzt sein, sondern so aufgefasst werden, dass sie alle Modifikationen und alternativen Konstruktionen verkörpern, auf die ein Fachmann kommen kann und die im Großen und Ganzen in die hier dargelegte Grundlehre fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H10149085 [0002]

Claims

Anzeigevorrichtung (1) für ein Fahrzeug, die ein Anzeigebild (P), das auf einer Anzeige (15) anzuzeigen ist, auf eine Optik (11) reflektiert, das Anzeigebild (P) auf eine Windschutzscheibe (104) des Fahrzeugs (100) projiziert und ermöglicht, dass ein virtuelles Bild (S), das dem auf die Windschutzscheibe (104) projizierten Anzeigebild (P) entspricht, von einem Fahrer von einer Blickpunktposition (EP) des Fahrers (D) des Fahrzeugs (100) betrachtet werden kann, wobei die Anzeigevorrichtung (1) umfasst: eine Erfassungseinheit (3, 12), die eine tatsächliche Blickpunktposition (EPr) des Fahrers(D) erfasst; und einen Controller (13), der das Anzeigebild (P) auf einer Grundlage eines ursprünglichen Anzeigebilds (Po) vorbereitet, wobei der Controller (13) ein Bild zu einer Zeit, wenn ein dreidimensionales Objekt (20) zur Verzerrungskorrektur, das in einem virtuellen Raum (VS) gebildet ist, von einer Referenzblickpunktposition (EPs) des Fahrers (D) gesehen wird, auf der Anzeige (15) als das Anzeigebild (P) anzeigt, wobei der Controller (13) umfasst: eine Erfassungseinheit (21), die das ursprünglichen Anzeigebild (Po) erfasst, eine Texturabbildungseinheit (22), die eine Texturabbildung durch Einfügen des ursprünglichen Anzeigebilds (Po) in das dreidimensionale Objekt (20) zur Verzerrungskorrektur in dem virtuellen Raum (VS) durchführt, und eine Einstelleinheit (23), die das dreidimensionale Objekt (20) zur Verzerrungskorrektur gemäß einer Positionsänderung zwischen der Referenzblickpunktposition (PEs) und der tatsächlichen Blickpunktposition (PEr) in dem virtuellen Raum (VS) einstellt, das dreidimensionale Objekt (20) zur Verzerrungskorrektur ein Modell einer gekrümmten Oberfläche ist, das umgekehrt verzerrt ist, um eine Verzerrung zu kompensieren, die in dem virtuellen Bild (S) mit Bezug auf das Anzeigebild (P) aufgrund mindestens der Windschutzscheibe (104) oder der Optik (11) auftritt, und die Einstelleinheit (23) eine Position des dreidimensionalen Objekts (20) zur Verzerrungskorrektur von einer Referenzposition gemäß der Positionsänderung ändert.
Anzeigevorrichtung (1) für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die Einstelleinheit (20) die Position des dreidimensionalen Objekts (20) zur Verzerrungskorrektur in einer Auf-Ab-Richtung oder einer Rechts-Links-Richtung bewegt oder die Position in der Auf-Ab-Richtung oder der Rechts-Links-Richtung mit Bezug auf die Referenzposition neigt.
Anzeigevorrichtung (1) für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Controller (13) mehrere dreidimensionale Objekte (20) zur Verzerrungskorrektur umfasst, die für jeden Fahrzeugtyp des Fahrzeugs ausgebildet sind, und das dreidimensionale Objekt (20) zur Verzerrungskorrektur entsprechend dem Fahrzeugtyp ausliest.