DE112019000329T5

DE112019000329T5 - Anzeigesystem, bewegliches objekt und gestaltungsverfahren

Info

Publication number: DE112019000329T5
Application number: DE112019000329.1T
Authority: DE
Inventors: Ken'ichi Kasazumi; Toshiya Mori
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Automotive Systems Co Ltd
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: US20200355930A1; JP2019133116A; DE112019000329B4; CN111727399A; JP7126115B2; US11106045B2; CN111727399B

Abstract

Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung wäre es, ein Anzeigesystem, ein bewegliches Objekt und ein Gestaltungsverfahren vorzuschlagen, die in der Lage sind, eine Verkleinerung zu realisieren, während ein Abstand von einer Sichtpunktposition für ein virtuelles Bild zu einer Position, wo das virtuelle Bild überlappt, beibehalten wird, und zusätzlich eine Verzerrung des virtuellen Bilds zu reduzieren. Das Anzeigesystem (10) zeigt ein virtuelles Bild (310) an, als ob es sich an einer Zielposition (P410) in einem Zielraum (400) befindet. Das System erfüllt eine Bedingung, dass 11/L1 - 1/L2max| größer als 0 ist, aber gleich oder kleiner als 0,06 ist. L1 [m] bezeichnet einen Anzeigeabstand, der als ein Abstand von einer Sichtpunktposition (P200) für das virtuelle Bild (310) zu einer Anzeigeposition (P310) des virtuellen Bilds (310) definiert ist. L2max [m] bezeichnet einen Maximalwert eines Zielabstands, der als ein Abstand von der Sichtpunktposition (P200) zu der Zielposition (P410) definiert ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Anzeigesysteme, bewegliche Objekte und Gestaltungsverfahren, und insbesondere auf ein Anzeigesystem und ein bewegliches Objekt zur Darstellung eines virtuellen Bilds in einem Zielraum und ein Gestaltungsverfahren für das Anzeigesystem.
Stand der Technik
Patentliteratur 1 offenbart eine Head-Up-Display-Vorrichtung, die Bildlicht auf eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs projiziert, um es einem Fahrer zu ermöglichen, ein virtuelles Bild vor der Windschutzscheibe zu sehen. Die Head-Up-Display-Vorrichtung beinhaltet ein Anzeigeelement, einen beweglichen Spiegel, ein bewegliches Element, einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel. Der bewegliche Spiegel reflektiert von dem Anzeigeelement emittiertes Anzeigelicht in Richtung des ersten Spiegels. Der erste Spiegel reflektiert das von dem beweglichen Spiegel reflektiertes Anzeigelicht in Richtung des zweiten Spiegels. Der zweite Spiegel reflektiert von dem ersten Spiegel reflektiertes Anzeigelicht und lässt es auf die Windschutzscheibe konvergieren.
Gemäß Patentliteratur 1 kann durch Bewegen des beweglichen Spiegels von einer ersten Position in der Nähe des ersten Spiegels zu einer zweiten Position weit entfernt von dem ersten Spiegel ein virtuelles Bild an einer weiteren Position angezeigt werden. Dies lehrt, dass eine Vergrößerung eines Abstands von einer Sichtpunktposition für ein virtuelles Bild zu einer Position, wo das virtuelle Bild überlappt, eine Zunahme einer Größe eines optischen Systems einschließlich Spiegeln zur Projektion des virtuellen Bilds bewirken kann.
Zitierliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: WO 2017/163292 A1
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung wäre es, ein Anzeigesystem, ein bewegliches Objekt und ein Gestaltungsverfahren vorzuschlagen, die in der Lage sind, eine Verkleinerung zu realisieren, während ein Abstand von einer Sichtpunktposition für ein virtuelles Bild zu einer Position, wo das virtuelle Bild überlappt, beibehalten wird, und zusätzlich eine Verzerrung des virtuellen Bilds zu reduzieren.
Ein Anzeigesystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Anzeigesystem zum Anzeigen eines virtuellen Bilds, das mit einer Zielposition in einem Zielraum überlappt. Das System erfüllt eine Bedingung, dass 11/L1 - 1/L2max| größer als 0 ist, aber gleich oder kleiner als 0,06 ist. L1 [m] bezeichnet einen Anzeigeabstand, der als ein Abstand von einer Sichtpunktposition für das virtuelle Bild zu einer Anzeigeposition des virtuellen Bilds definiert ist. L2max [m] bezeichnet einen Maximalwert eines Zielabstands, der als ein Abstand von der Sichtpunktposition zu der Zielposition definiert ist.
Ein bewegliches Objekt gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen beweglichen Objektkörper; und das Anzeigesystem gemäß dem obigen Aspekt, das auf dem beweglichen Objektkörper montiert ist.
Ein Gestaltungsverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Gestaltungsverfahren für ein Anzeigesystem zum Anzeigen eines virtuellen Bilds, das mit einer Zielposition in einem Zielraum überlappt, und beinhaltet einen ersten Schritt und einen zweiten Schritt. Der erste Schritt ist ein Schritt zum Bestimmen eines Anzeigeabstands, der als ein Abstand von einer Sichtpunktposition für das virtuelle Bild zu einer Anzeigeposition des virtuellen Bilds definiert ist. Der zweite Schritt ist ein Schritt zum Bestimmen eines Maximalwerts eines Zielabstands, der als ein Abstand von der Sichtpunktposition zu der Zielposition definiert ist. L1 [m], das den Anzeigeabstand bezeichnet, und L2max [m], das den Maximalwert bezeichnet, erfüllen eine Bedingung, dass 11/L1 - 1/L2max| größer als 0 ist, aber gleich oder kleiner als 0,06 ist.
Figurenliste

1 ist eine konzeptionelle Ansicht eines Anzeigesystems einer Ausführungsform.
2 ist eine konzeptionelle Ansicht eines beweglichen Objekts (Automobil) einschließlich des Anzeigesystems.
3 ist eine konzeptionelle Ansicht eines Sichtfelds eines Benutzers, der das Anzeigesystem benutzt.
4 ist eine erläuternde Ansicht des Anzeigesystems.
5 zeigt Graphen, die Ergebnisse einer Auswertung einer Anzeige von virtuellen Bildern anzeigen.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsform
Überblick
1 illustriert ein Anzeigesystem 10. Das Anzeigesystem 10 zeigt ein virtuelles Bild 310 an, das mit einer Zielposition P410 in einem Zielraum 400 überlappt. Das System erfüllt eine Bedingung, dass |1/L1 - 1/L2max| größer als 0 ist, aber gleich oder kleiner als 0,06 ist. L1 [m] bezeichnet einen Anzeigeabstand, der als ein Abstand von einer Sichtpunktposition P200 für das virtuelle Bild 310 zu einer Anzeigeposition P310 des virtuellen Bilds 310 definiert ist. L2max [m] bezeichnet einen Maximalwert eines Zielabstands, der als ein Abstand von der Sichtpunktposition P200 zu der Zielposition P410 definiert ist.
In dem Anzeigesystem 10 erfüllen der Anzeigeabstand L1 und der Maximalwert L2max des Zielabstands eine Beziehung von 0 < |1/L1 - 1/L2max| ≤ 0,06. Selbst wenn die Anzeigeposition P310 des virtuellen Bilds 310 näher an die Sichtpunktposition P200 herangeführt wird als die Zielposition P410, wird daher eine Person, die den Zielraum 400 von der Sichtpunktposition P200 aus betrachtet, wahrscheinlich wahrnehmen, dass sich das virtuelle Bild 310 an der Zielposition P410 befindet. Dementsprechend besteht keine Notwendigkeit, den Anzeigeabstand L1 des virtuellen Bilds 310 zu dem Zweck einer Erhöhung eines Maximalwerts des Zielabstands zu vergrößern. Somit ist es möglich, eine Zunahme der Größen optischer Elemente für eine Anzeige des virtuellen Bilds 310 (in der vorliegenden Ausführungsform ein erstes optisches Element 121 und ein zweites optisches Element 122) aufgrund einer Vergrößerung des Anzeigeabstands L1 des virtuellen Bilds 310 zu unterdrücken. Zusätzlich kann eine solche Zunahme der Größen dieser optischen Elemente zu einer Verzerrung des virtuellen Bilds 310 führen. Folglich ist die vorliegende Ausführungsform in der Lage, eine Verkleinerung zu realisieren und dabei einen Abstand (den Maximalwert L2max) von der Sichtpunktposition P200 für das virtuelle Bild 310 zu einer Position (der Zielposition P410), wo das virtuelle Bild 310 überlappt, beizubehalten und zusätzlich eine Verzerrung des virtuellen Bilds 310 zu reduzieren.
Konfiguration
1 und 2 zeigen ein Automobil 100, das als ein bewegliches Objekt dient. Das Automobil 100 beinhaltet eine Automobilkarosserie 100a, die als ein beweglicher Objektkörper dient, und das auf der Automobilkarosserie 100a montierte Anzeigesystem 10. Das Anzeigesystem 10 wird als ein Head-Up-Display (HUD) in dem Automobil 100 verwendet. Insbesondere kann das Anzeigesystem 10 als ein Augmented Reality (AR)-HUD fungieren. Daher zeigt das Anzeigesystem 10 das virtuelle Bild 310 so an, dass das virtuelle Bild 310 eine Szene vor einem Sichtfeld eines Benutzers 200 überlappt, indem eine Augmented-Reality-Technik (AR-Technik) verwendet wird.
Das Anzeigesystem 10 wird in einer Kabine des Automobils 100 installiert, um von unten ein Bild auf eine Windschutzscheibe 101 der Automobilkarosserie (beweglicher Objektkörper) 100a des Automobils 100 projizieren zu können. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist das Anzeigesystem 10 in einem Armaturenbrett 102 unterhalb der Windschutzscheibe 101 angeordnet. Wenn ein Bild von dem Anzeigesystem 10 auf die Windschutzscheibe 101 projiziert wird, kann das von der Windschutzscheibe 101, die als ein reflektierendes Element dient, reflektierte Bild von dem Benutzer 200 (d. h. einem Fahrer) visuell wahrgenommen werden.
Das Anzeigesystem 10 ermöglicht es dem Benutzer 200, das virtuelle Bild 310 visuell wahrzunehmen, das in dem Zielraum 400 gebildet wird, der vor dem Automobil 100 (außerhalb des Automobils) jenseits der Windschutzscheibe 101 positioniert ist. In dieser Offenbarung bezeichnet ein „virtuelles Bild“ ein Bild, das durch gestreute Lichtstrahlen gebildet wird, die verursacht werden, wenn von dem Anzeigesystem 10 emittiertes Licht durch ein reflektierendes Element wie die Windschutzscheibe 101 gestreut wird, und das wie ein reales Objekt erscheint. Daher kann, wie in 3 dargestellt, der Benutzer 200, der das Automobil 100 fährt, das virtuelle Bild 310 sehen, das durch das Anzeigesystem 10 gebildet oder dargestellt wird und das einem realen Raum überlagert wird, der sich vor dem Automobil 100 ausbreitet. Dementsprechend kann das Anzeigesystem 10 das virtuelle Bild 310 anzeigen, das verschiedene Fahrunterstützungsinformationen wie eine Fahrgeschwindigkeitsinformation, eine Navigationsinformation, eine Fußgängerinformation, eine Information über ein vorausfahrendes Fahrzeug, eine Information über das Verlassen einer Fahrspur und eine Fahrzeugzustandsinformation anzeigt, und es kann dem Benutzer 200 ermöglichen, diese visuell wahrzunehmen. In 3 zeigt das virtuelle Bild 310 eine Navigationsinformation an, veranschaulicht durch einen Pfeil für Linksabbiegen. Dementsprechend kann der Benutzer 200, wenn er seine oder ihre Augen auf einen Raum vor der Windschutzscheibe 101 richtet, die Fahrunterstützungsinformation durch eine leichte Bewegung einer Linie seiner oder ihrer Sicht visuell wahrnehmen.
In dem Anzeigesystem 10 befindet sich das in dem Zielraum 400 erzeugte virtuelle Bild 310 innerhalb einer imaginären Ebene 501 quer zu einer optischen Achse 500 des Anzeigesystems 10. In der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die optische Achse 500 entlang einer Straßenoberfläche 600 vor dem Automobil 100 in dem Zielraum 400 vor dem Automobil 100. Und die imaginäre Ebene 501, wo das virtuelle Bild 310 gebildet wird, ist relativ zu der optischen Achse 500 geneigt. Ein Winkel der imaginären Ebene 501 zu der optischen Achse 500 muss nicht besonders beschränkt sein. Alternativ dazu muss die imaginäre Ebene 501 nicht unbedingt relativ zu der optischen Achse 500 geneigt sein, sondern kann auch senkrecht zu ihr verlaufen.
Nachfolgend wird das Anzeigesystem 10 ausführlich beschrieben. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet das Anzeigesystem 10 eine Anzeigeeinheit 110, eine Projektionseinheit 120 und eine Steuereinheit 130.
Die Anzeigeeinheit 110 wird verwendet, um ein Bild anzuzeigen, das in dem Zielraum 400 als das virtuelle Bild 310 dargestellt werden soll. Die Anzeigeeinheit 110 beinhaltet einen Anzeigebildschirm, wo ein Bild angezeigt wird, das in dem Zielraum 400 als das virtuelle Bild 310 dargestellt werden soll. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 110 angezeigte Bild ein Bild als eine Basis des virtuellen Bilds 310 ist und bei Bedarf als ein Basisbild bezeichnet werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Anzeigebildschirm ein rechteckiger Bereich in einer Fläche der Anzeigeeinheit 110. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzeigeeinheit 110 eine Flüssigkristallanzeige.
Die Projektionseinheit 120 wird zur Darstellung des virtuellen Bilds 310, das einem Basisbild (einem Bild, das auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 110 angezeigt wird) entspricht, in dem Zielraum 400 verwendet. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Projektionseinheit 120 ein erstes optisches Element 121 und ein zweites optisches Element 122. Mit anderen Worten ist die Projektionseinheit 120 ein optisches System, das aus dem ersten optischen Element 121 und dem zweiten optischen Element 122 gebildet wird. Das erste optische Element 121 reflektiert Licht von der Anzeigeeinheit 110 (Lichtstrahlen, die das auf dem Anzeigebildschirm angezeigte Bild bilden) in Richtung des zweiten optische Elements 122. Das zweite optische Element 122 reflektiert Licht von dem ersten optischen Element 121 in Richtung der Windschutzscheibe 101 (siehe 2). Dementsprechend projiziert die Projektionseinheit 120 das auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 110 gebildete Bild auf die Windschutzscheibe 101, wodurch das virtuelle Bild 310 in dem Zielraum 400 dargestellt wird.
In dem Anzeigesystem 10 wird der Anzeigeabstand L1 [m], der ein Abstand von der Sichtpunktposition P200 des virtuellen Bilds 310 zu der Anzeigeposition P310 des virtuellen Bilds 310 ist, durch die Gestaltung der Projektionseinheit 120 bestimmt. Die Sichtpunktposition P200 ist eine Mittelposition eines visuell wahrnehmbaren Bereichs des virtuellen Bilds 310 (eine sogenannte Eye-Box). Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform Positionen des ersten optischen Elements 121 und des zweiten optischen Elements 122 der Projektionseinheit 120 fest sind. Mit anderen Worten hat die Projektionseinheit 120 keine Funktion zur Anpassung des Anzeigeabstands L1, und der Anzeigeabstand L1 hat einen festen Wert. Ferner wird in dem Anzeigesystem 10 ein anzeigbarer Bereich 300 (siehe 4) des virtuellen Bilds 310 durch eine Größe des Anzeigebildschirms der Anzeigeeinheit 110 und Gestaltungen des ersten optischen Elements 121 und des zweiten optischen Elements 122 der Proj ektionseinheit 120 bestimmt. In der vorliegenden Ausführungsform ist es nicht erforderlich, den Anzeigeabstand L1 auf den Maximalwert L2max des Zielabstands L2 einzustellen. Daher kann im Gegensatz zu einem Fall, in dem der Anzeigeabstand L1 auf den Maximalwert L2max des Zielabstands L2 eingestellt wird, das optische System zum Anzeigen des virtuellen Bilds 310 (das heißt, die Projektionseinheit 120) verkleinert werden. Außerdem kann die Verzerrung verringert werden, indem sich das virtuelle Bild 310 der Sichtpunktposition P200 nähert. Folglich kann eine durch das optische System verursachte Verzerrung des virtuellen Bilds 310 reduziert werden.
Die Steuereinheit 130 ist eine elektrische Schaltung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Betrieb des Anzeigesystems 10 steuert. Insbesondere ist die Steuereinheit 130 so konfiguriert, dass sie die Anzeigeeinheit 110 steuert. Die Steuereinheit 130 liefert ein Bildsignal an die Anzeigeeinheit 110, um ein Bild auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 110 zu erzeugen. Die Steuereinheit 130 kann aus einem oder mehreren Prozessoren (Mikroprozessoren) und einem oder mehreren Speichern gebildet werden. Mit anderen Worten führen die ein oder mehreren Prozessoren ein oder mehrere Programme aus, die in den ein oder mehreren Speichern gespeichert sind, und fungieren somit als die Steuereinheit 130. Die ein oder mehreren Programme können im Voraus in den ein oder mehreren Speichern gespeichert werden, über Telekommunikationsschaltungen wie das Internet bereitgestellt werden oder auf einem nichtflüchtigen Aufzeichnungsmedium wie einer Speicherkarte aufgezeichnet und bereitgestellt werden.
Die Steuereinheit 130 hat eine Funktion zur Durchführung eines Prozesses (virtueller Bildanzeigeprozess) zur Steuerung der Anzeigeeinheit 110, um das virtuelle Bild 310 darzustellen, das die Zielposition P410 in dem Zielraum 400 überlappt. Anzeigen des virtuellen Bilds 310, das die Zielposition P410 in dem Zielraum 400 überlappt, bedeutet visuelles Darstellen des virtuellen Bilds 310, als ob es sich an der Zielposition P410 befindet. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Steuereinheit 130 den virtuellen Bildanzeigeprozess durchführt, um das virtuelle Bild 310 an der Anzeigeposition P310 visuell so darzustellen, als ob es sich an der Zielposition P410 in einem realen Raum befindet. Zum Beispiel kann das virtuelle Bild 310, das sich an der Anzeigeposition P310 befindet, von dem Benutzer 200, der den Zielraum 400 von der Sichtpunktposition P200 aus betrachtet, visuell wahrgenommen werden, als ob das virtuelle Bild 310 ein Zielobjekt 410 ist, das sich an der Zielposition P410 befindet (siehe 3 und 4).
Die Steuereinheit 130 startet den virtuellen Bildanzeigeprozess, wenn sie von einer externen Vorrichtung eine Anzeigeanweisung des virtuellen Bilds 310 erhält. Die Anzeigeanweisung beinhaltet eine Positionsinformation und eine Typinformation des virtuellen Bilds 310. Die Positionsinformation des virtuellen Bilds 310 kann eine Information über die Zielposition P410 beinhalten. Die Information über die Zielposition P410 kann eine Information über eine dreidimensionale Position der Zielposition P410 in dem Zielraum 400 beinhalten. Beispiele für die Typinformation des virtuellen Bilds 310 können verschiedene Arten von Fahrunterstützungsinformation wie verschiedene Fahrunterstützungsinformationen wie eine Fahrgeschwindigkeitsinformation, eine Navigationsinformation, eine Fußgängerinformation, eine Information über ein vorausfahrendes Fahrzeug, eine Information über das Verlassen einer Fahrspur und eine Fahrzeugzustandsinformation beinhalten. Beispiele für die externe Vorrichtung können eine Motorsteuereinheit des Automobils 100 und ein Navigationssystem beinhalten.
In dem Anzeigesystem 10 wird der Maximalwert L2max [m] des Zielabstands L2 [m] eingestellt, der ein Abstand von der Sichtpunktposition P200 des virtuellen Bilds 310 zu der Zielposition P410 ist (siehe 1 und 4). Mit anderen Worten ist der Maximalwert L2max des Zielabstands L2 ein Abstand zwischen der Sichtpunktposition P200 und der Zielposition P400, die sich an der am weitesten entfernten Position von der Sichtpunktposition P200 befindet. In der vorliegenden Ausführungsform zeigt die Steuervorrichtung 130 das virtuelle Bild 310 nicht so an, dass es die Zielposition P410 überlappt, wenn der Zielabstand L2 den Maximalwert L2max überschreitet.
Der Maximalwert L2max des Zielabstands L2 wird basierend auf einem Ergebnis einer virtuellen Bildanzeigeauswertung bestimmt. Die virtuelle Bildanzeigeauswertung erfolgte basierend auf der Anzahl Personen, die in dem virtuellen Bild 310 und seiner Umgebung von der Sichtpunktposition P200 aus etwas Falsches empfunden haben, und der Anzahl Personen, die einen Abstand zu dem virtuellen Bild 310 in einer Situation falsch erkannt haben, in der die Anzeigeposition P310 des virtuellen Bilds 310 näher an die Sichtpunktposition P200 herangeführt wurde als die Zielposition P410.
5 veranschaulicht einen Teil des Ergebnisses der virtuellen Bildanzeigeauswertung. In 5 bezeichnet eine vertikale Achse die Anzahl Personen, und eine horizontale Achse bezeichnet einen Parameter D, der durch den Anzeigeabstand L1 und den Zielabstand L2 bestimmt wird. Der Parameter D ist durch |1/L1 - 1/L2| gegeben. Die Einheiten von L1 und L2 sind [m]. Daher ist eine Einheit des Parameters D [1/m]. Im Folgenden wird dieser Parameter als eine „Dioptrie“ bezeichnet. In 5 stellt ein Graph G11 die Anzahl der Personen dar, die das virtuelle Bild 310 und seine Umgebung von der Sichtpunktposition P200 aus betrachten und etwas Falsches darin empfinden, wenn das virtuelle Bild 310 so angezeigt wird, dass es mit einer Zielposition P210 überlappt. Ein Graph G12 stellt die Anzahl der Personen dar, die das virtuelle Bild 310 und seine Umgebung von der Sichtpunktposition P200 aus betrachten und einen Abstand zu dem virtuellen Bild 310 falsch erkennen, wenn das virtuelle Bild 310 so angezeigt wird, dass es mit der Zielposition P210 überlappt.
Gemäß dem Ergebnis der virtuellen Bildanzeigeauswertung wird bestätigt, dass eine Hälfte oder mehr der Personen, die den Zielraum 400 von der Sichtpunktposition P200 aus betrachten, erkennen, dass sich das virtuelle Bild 310 an der Zielposition P410 befindet, solange die Dioptrie D gleich oder kleiner als 0,06 ist, selbst wenn eine Differenz zwischen der Anzeigeposition P310 des virtuellen Bilds 310 und der Zielposition P410 besteht. Wenn die Dioptrie D gleich oder kleiner als 0,03 ist, erkennen außerdem die meisten Personen, die den Zielraum 400 von der Sichtpunktposition P200 aus betrachten, dass sich das virtuelle Bild 310 an der Zielposition P410 befindet, selbst wenn eine Differenz zwischen der Anzeigeposition P310 des virtuellen Bilds 310 und der Zielposition P410 besteht. Wenn die Dioptrie D gleich oder kleiner als 0,02 ist, kann außerdem eine Hälfte oder mehr der Personen, die den Zielraum 400 von der Sichtpunktposition P200 aus betrachten, das virtuelle Bild 310 und seine Umgebung visuell wahrnehmen, ohne etwas Falsches zu empfinden, selbst wenn eine Differenz zwischen der Anzeigeposition P310 des virtuellen Bilds 310 und der Zielposition P410 besteht. Wenn die Dioptrie D gleich oder kleiner als 0,015 ist, können außerdem die meisten Personen, die den Zielraum 400 von der Sichtpunktposition P200 aus betrachten, das virtuelle Bild 310 und seine Umgebung visuell wahrnehmen, ohne etwas Falsches zu empfinden, selbst wenn eine Differenz zwischen der Anzeigeposition P310 des virtuellen Bilds 310 und der Zielposition P410 besteht. Wenn die Dioptrie D gleich oder kleiner als 0,01 ist, können außerdem fast alle Personen, die den Zielraum 400 von der Sichtpunktposition P200 aus betrachten, das virtuelle Bild 310 und seine Umgebung visuell wahrnehmen, ohne etwas Falsches zu empfinden, selbst wenn eine Differenz zwischen der Anzeigeposition P310 des virtuellen Bilds 310 und der Zielposition P410 besteht.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der Anzeigeabstand L1 und der Maximalwert L2max des Zielabstands L2 bestimmt, um zu ermöglichen, dass |1/L1-1/L2max| größer als 0, aber gleich oder kleiner als 0,06 ist. In einem Beispiel beträgt der Anzeigeabstand L1 15 [m] und der Maximalwert L2max 100 [m].
Bei dem virtuellen Bildanzeigeprozess zeigt die Steuereinheit 130 das Basisbild auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 110 so an, dass das virtuelle Bild 310 aussieht, als ob es die Zielposition P410 in dem Zielraum 400 überlappt. Die Steuereinheit 130 bestimmt das Basisbild entsprechend der in der Anzeigeanweisung enthaltenen Typinformation des virtuellen Bilds 310. Die Steuereinheit 130 bestimmt eine Referenzposition des Basisbilds innerhalb des Anzeigebildschirms der Anzeigeeinheit 110 entsprechend der in der Anzeigeanweisung enthaltenen Positionsinformation des virtuellen Bilds 310 (die Information über die Zielposition P410).
Ferner modifiziert die Steuereinheit 130 das Basisbild basierend auf perspektivischen Regeln in Abhängigkeit von der Anzeigeposition P310 des virtuellen Bilds 310 und der Zielposition P410. In dem in 4 gezeigten Beispiel passt die Steuereinheit 130 eine Erscheinung des virtuellen Bilds 310 an, um zu ermöglichen, dass das Zielobjekt 410 so aussieht, als ob es sich an der Zielposition P410 befindet. In diesem Fall bestimmt die Steuereinheit 130 aus der Anzeigeposition P310 und der Zielposition P410 einen Senkungswinkel der Zielposition P410, eine Tiefe der Zielposition P410 und eine Positionsbeziehung zwischen der Anzeigeposition P310 und der Zielposition P410. Der Senkungswinkel der Zielposition P410 entspricht einem Betrachtungswinkel der Zielposition P410 von dem Benutzer aus. Die Tiefe der Zielposition P410 entspricht einem Bereich der Zielposition P410, wo das virtuelle Bild 310 überlappt. Die Positionsbeziehung zwischen der Anzeigeposition P310 und der Zielposition P410 kann zum Beispiel einen Abstand zwischen dem Anzeigeabstand L1 und dem Zielabstand L2 und eine Positionsbeziehung zwischen dem durch das virtuelle Bild 310 darzustellenden Zielobjekt 410 und einem Objekt zwischen dem Zielobjekt 410 und der Sichtpunktposition P200 beinhalten. Die Steuereinheit 130 passt mindestens eine von einer Form und einer Größe des Basisbilds basierend auf dem Senkungswinkel, der Tiefe und der Positionsbeziehung an. Die Steuereinheit 130 passt zum Beispiel eine Perspektive (einen Neigungsgrad und einen Erstreckungsgrad) des Basisbilds entsprechend dem Senkungswinkel und der Tiefe an. Die Steuereinheit 130 passt eine Dimension in einer Tiefenrichtung des Basisbilds entsprechend der Tiefe an. Die Steuereinheit 130 reduziert oder erhöht eine Größe des Basisbilds entsprechend der Positionsbeziehung zwischen dem Anzeigeabstand L1 und dem Zielabstand L2. Wenn ein Teil des Zielobjekts 410 verdeckt ist und dann von der Sichtpunktposition P200 aus nicht sichtbar ist, lässt die Steuereinheit 130 das Basisbild teilweise fehlen.
Die Steuereinheit 130 ist so konfiguriert, dass sie eine Änderung in einem Anzeigeverfahren für ein Bild (Basisbild) entsprechend dem Parameter D vornimmt, der durch die Anzeigeposition P310 und die Zielposition P410 bestimmt wird. Der Parameter D ist die zuvor erwähnte Dioptrie, die durch |1/L1 - 1/L2| gegeben ist. In der vorliegenden Ausführungsform ändert die Steuervorrichtung 130 das Anzeigeverfahren für das Basisbild nicht, solange die Dioptrie D gleich oder kleiner als ein Schwellwert ist. Derweil nimmt die Steuereinheit 130 eine Änderung des Anzeigeverfahrens für das Basisbild vor, wenn die Dioptrie D den Schwellwert überschreitet. Der Schwellwert beträgt in der vorliegenden Ausführungsform 0,03. Man beachte, dass der Schwellwert kleiner als |1/L1 - 1/L2max| ist.
Eine Änderung des Anzeigeverfahrens kann basierend auf einer Stereopsis-Sensitivität (Wahrnehmung eines Layouts) durchgeführt werden. Die Stereopsis-Sensitivität ist ein Index, der angibt, ob ein Beobachter eine Tiefenbeziehung zwischen zwei Objekten wahrnehmen kann, die von dem Beobachter entfernt sind (siehe: James E. Cutting, „Perception of Space and Motion“, Academic Press, 1995).
Informationsquellen, die sich auf die Stereopsis-Sensitivität auswirken, beinhalten eine „relative Dichte“, eine „relative Größe“, „Okklusionen“, „Akkommodation“, „Konvergenz“, eine „binokulare Disparität“, eine „Bewegungsperspektive“, eine „Höhe in einem Gesichtsfeld“ und eine „Luftperspektive“. Die „Okklusionen“ bezeichnen eine Situation, in der eines von zwei Objekten durch das andere verdeckt wird. Auswirkungen auf die Stereopsis-Sensitivitäten, die der „relativen Dichte“, der „relativen Größe“ und den „Okklusionen“ entsprechen, sind unabhängig von einem Durchschnittsabstand zwischen zwei Objekten, die von einem Beobachter entfernt sind, konstant, und die Auswirkung auf die Stereopsis-Sensitivität wird in der Reihenfolge der „relativen Dichte“, der „relativen Größe“ und der „Okklusionen“ größer. Auswirkungen auf die Stereopsis-Sensitivität, die der „Akkommodation“ und der „Konvergenz“ entsprechen, sind innerhalb eines Bereichs des Durchschnittsabstands von etwa 0 bis 10 m wirksam und nehmen mit zunehmendem Durchschnittsabstand ab. Auswirkungen auf die Stereopsis-Sensitivität, die der „binokularen Disparität“ und der „Bewegungsperspektive“ entsprechen, sind innerhalb eines Bereichs des Durchschnittsabstands von etwa 0 bis 1000 m wirksam. Die Auswirkung auf die Stereopsis-Sensitivität, die der „binokularen Disparität“ entspricht, nimmt mit zunehmendem Durchschnittsabstand ab. Die Auswirkung auf die Stereopsis-Sensitivität, die der „Bewegungsperspektive“ entspricht, nimmt mit zunehmendem Durchschnittsabstand zuerst zu und dann ab und hat einen Spitzenwert innerhalb eines Bereichs des Durchschnittsabstands von etwa 1 bis 2 m. Eine Auswirkung auf die Stereopsis-Sensitivität, die der „Höhe in dem Gesichtsfeld“ entspricht, ist innerhalb eines Bereichs des Durchschnittsabstands von etwa 2 bis 5000 m wirksam und nimmt mit zunehmendem Durchschnittsabstand ab. Eine Auswirkung auf die Stereopsis-Sensitivität, die der „Luftperspektive“ entspricht, ist innerhalb eines Bereichs des Durchschnittsabstands von etwa 50 bis 5000 m wirksam und nimmt mit zunehmendem Durchschnittsabstand zuerst zu und dann ab und hat einen Spitzenwert innerhalb eines Bereichs nahe etwa 5000 m. Beispiele für die Änderung des Anzeigeverfahrens basierend auf einer solchen Stereopsis-Sensitivität können Änderungen einer Luminanz, einer Auflösung, eines Kontrasts, eines Chroma und einer Texturdichte des Basisbilds beinhalten. Weitere Beispiele für die Änderung des Anzeigeverfahrens können eine Hervorhebung des Senkungswinkels des Basisbilds, eine Hervorhebung der Perspektive des Basisbilds und eine Hervorhebung einer Größenänderung des Basisbilds beinhalten. Wie oben beschrieben, ist es durch Änderung des Anzeigeverfahrens für das Basisbild entsprechend der Dioptrie D möglich, ein seltsames Gefühl, das eine Person hat, die das virtuelle Bild 310 von der Sichtpunktposition P200 aus betrachtet, weiter zu reduzieren. Insbesondere durch Änderung des Anzeigeverfahrens für das Basisbild basierend auf der Stereopsis-Sensitivität ist es möglich, das merkwürdige Gefühl, das eine Person hat, die das virtuelle Bild 310 von der Sichtpunktposition P200 aus betrachtet, weiter zu reduzieren. In einem Beispiel für ein konkretes Verfahren zur Änderung des Anzeigeverfahrens ist es, wenn die Anzeigeposition P310 weiter von der Sichtpunktposition P200 entfernt ist als die Zielposition P410, wirksam, die Luminanz, die Auflösung, den Kontrast und das Chroma des Basisbilds zu erhöhen, die Texturdichte des Basisbilds zu verringern, den Senkungswinkel des Basisbilds zu reduzieren und eine Erhöhung der Größe des Basisbilds hervorzuheben. Wenn dagegen die Anzeigeposition P310 näher an der Sichtpunktposition P200 liegt als die Zielposition P410, ist es wirksam, die Luminanz, die Auflösung, den Kontrast und das Chroma des Basisbilds zu verringern, die Texturdichte des Basisbilds zu erhöhen, den Senkungswinkel des Basisbilds zu erhöhen und eine Verringerung der Größe des Basisbilds hervorzuheben. Wenn sich die Anzeigeposition P310 in einem entfernten Bereich befindet (d. h. einem oberen Teil eines Sichtfelds des Benutzers 200), ist es wirksam, in dem Basisbild perspektivisch parallele Linien zu zeichnen und einen Konvergenzgrad der parallelen Linien in einem entfernten Bereich des Basisbilds zu ändern. Beispiele für die parallelen Linien können Linien beinhalten, die in einer horizontalen oder einen vertikalen Richtung in dem Basisbild angeordnet sind. Der entfernte Bereich ist ein Bereich, der zu dem Basisbild gehört und dem oberen Teil des Sichtfelds des Benutzers 200 entspricht. Konkret ist es, wenn die Anzeigeposition P310 näher an der Sichtpunktposition P200 liegt als die Zielposition P410, vorzuziehen, den Konvergenzgrad der parallelen Linien größer als einen Standardwert der Konvergenz in dem entfernten Bereich zu machen. Wenn die Anzeigeposition P310 weiter von der Sichtpunktposition P200 entfernt ist als die Zielposition P410, ist es vorzuziehen, den Konvergenzgrad der parallelen Linien kleiner als den Standardwert der Konvergenz in dem entfernten Bereich zu machen. Der Standardwert der Konvergenz kann ein Konvergenzgrad der parallelen Linien sein, während sich zum Beispiel die Anzeigeposition P310 und die Zielposition P410 relativ zu der Sichtpunktposition P200 an der gleichen Position befinden. Wenn sich die Anzeigeposition P310 in einem nahen Bereich befindet (d. h. einem unteren Teil des Sichtfelds des Benutzers 200), ist es wirksam, in dem Basisbild perpektivisch parallele Linien zu zeichnen und einen Divergenzgrad der parallelen Linien in einem nahen Bereich in dem Basisbild zu ändern. Der nahe Bereich ist ein Bereich, der zu dem Basisbild gehört und dem unteren Teil des Sichtfelds des Benutzers 200 entspricht. Konkret ist es, wenn die Anzeigeposition P310 näher an der Sichtpunktposition P200 liegt als die Zielposition P410, vorzuziehen, den Divergenzgrad der parallelen Linien kleiner als einen Standardwert der Divergenz in dem nahen Bereich zu machen. Wenn die Anzeigeposition P310 weiter von der Sichtpunktposition P200 entfernt ist als die Zielposition P410, ist es vorzuziehen, den Divergenzgrad der parallelen Linien größer als den Standardwert der Divergenz in dem nahen Bereich zu machen. Der Standardwert der Divergenz kann ein Divergenzgrad der parallelen Linien sein, während sich zum Beispiel die Anzeigeposition P310 und die Zielposition P410 an der gleichen Position relativ zu der Sichtpunktposition P200 befinden. Hinsichtlich dieser Änderungen oder Hervorhebungen des Anzeigeverfahrens ist es vorzuziehen, vorzugsweise ein Anzeigeverfahren zu verwenden, das sich auf eine Informationsquelle bezieht, die sich stark auf die Stereopsis-Sensitivität auswirkt. Es ist vorzuziehen, das Anzeigeverfahren schrittweise entsprechend Graden von Auswirkungen von Informationsquellen zu ändern, die sich auf die einzelnen Anzeigeverfahren beziehen.
Gestaltungsverfahren
Gemäß dem Anzeigesystem 10 der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, eine Verkleinerung zu realisieren, während der Abstand (der Maximalwert L2max) von der Sichtpunktposition P200 für das virtuelle Bild 310 zu der Position, wo das virtuelle Bild 310 überlappt (die Zielposition P410), beibehalten wird, und zusätzlich eine Verzerrung des virtuellen Bilds 310 zu reduzieren. Das Anzeigesystem 10 kann durch ein Herstellungsverfahren hergestellt werden, das ein nachstehend beschriebenes Gestaltungsverfahren beinhaltet. Mit anderen Worten wird das Anzeigesystem 10 durch das folgende Gestaltungsverfahren gestaltet. Das Gestaltungsverfahren ist ein Gestaltungsverfahren für das Anzeigesystem 10 zum Anzeigen des virtuellen Bilds 310, das mit der Zielposition P410 in dem Zielraum 400 überlappt, und beinhaltet einen ersten Schritt und einen zweiten Schritt. Der erste Schritt ist ein Schritt zum Bestimmen des Anzeigeabstands, der als der Abstand von der Sichtpunktposition P200 für das virtuelle Bild 310 zu der Anzeigeposition P310 des virtuellen Bilds 310 definiert ist. Der zweite Schritt ist ein Schritt zum Bestimmen des Maximalwerts des Zielabstands, der als der Abstand von der Sichtpunktposition P200 zu der Zielposition P410 definiert ist. L1 [m], das den Anzeigeabstand bezeichnet, und L2max [m], das den Maximalwert bezeichnet, erfüllen eine Bedingung, dass 11/L1 - 1/L2max| größer als 0 ist, aber gleich oder kleiner als 0,06 ist. Gemäß diesem Anzeigeverfahren ist es möglich, das Anzeigesystem 10 zu gestalten, das in der Lage ist, eine Verkleinerung zu realisieren, während der Abstand (der Maximalwert L2max) von der Sichtpunktposition P200 für das virtuelle Bild 310 zu der Position, wo das virtuelle Bild 310 überlappt (die Zielposition P410), beibehalten wird, und zusätzlich eine Verzerrung des virtuellen Bilds 310 zu reduzieren. Man beachte, dass bei dem obigen Gestaltungsverfahren die Reihenfolge des ersten Schritts und des zweiten Schritts nicht besonders beschränkt ist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass zuerst der Maximalwert L2max und dann der Anzeigeabstand L1 bestimmt werden kann, oder umgekehrt.
Variationen
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt. Die obige Ausführungsform kann entsprechend einer Gestaltung oder dergleichen auf verschiedene Weisen modifiziert werden, so dass sie das Ziel der vorliegenden Offenbarung erreichen kann. Im Folgenden sind Variationen der obigen Ausführungsform aufgeführt.
In der obigen Ausführungsform ist |1/L1 - 1/L2max| größer als 0, aber gleich oder kleiner als 0,06. Eine Obergrenze von 11/L1 - 1/L2max| kann jedoch größer als 0, aber kleiner als 0,06 sein. Zum Beispiel kann |1/L1 - 1/L2max| gleich oder kleiner als 0,03 sein. In diesem Fall kann der Anzeigeabstand L1 25 [m] und der Maximalwert L2max 100 [m] betragen. 11/L1 - 1/L2max| kann gleich oder kleiner als 0,02 sein. In diesem Fall kann der Anzeigeabstand L1 33 [m] und der Maximalwert L2max 100 [m] betragen. |1/L1-1/L2max| kann gleich oder kleiner als 0,015 sein. In diesem Fall kann der Anzeigeabstand L1 40 [m] und der Maximalwert L2max 100 [m] betragen. |1/L1 - 1/L2max| kann gleich oder kleiner als 0,01 sein. In diesem Fall kann der Anzeigeabstand L1 50 [m] und der Maximalwert L2max 100 [m] betragen.
Die obige Ausführungsform zeigt ein Beispiel, bei dem die Anzeigeposition P310 näher an der Sichtpunktposition P200 liegt als die Zielposition P410. Aber selbst in einem Fall, in dem die Zielposition P410 näher an der Sichtpunktposition P200 liegt als die Anzeigeposition P310, können die gleichen Effekte wie bei der obigen Ausführungsform erzielt werden.
In der obigen Ausführungsform beträgt der Schwellwert 0,03. Der Schwellwert kann jedoch größer als 0 sein, aber er ist kleiner als |1/L1 - 1/L2max|. Zum Beispiel kann der Schwellwert 0,02 betragen. Der Schwellwert kann 0,015 betragen. Der Schwellwert kann 0,01 betragen. Zwei oder mehr Schwellwerte können verwendet werden. Das Anzeigeverfahren kann abhängig davon geändert werden, welchen der Schwellwerte |1/L1 - 1/L2| überschreitet. Beispielsweise können die Schwellwerte drei Werte von 0,01, 0,02, 0,03 beinhalten. Die Schwellwerte können zwei Schwellwerte beinhalten, welche ein erster Schwellwert (z. B. 0,01) und ein zweiter Schwellwert (z. B. 0,03), der größer als der erste Schwellwert ist, sind. Die Steuervorrichtung 130 kann eine Änderung des Anzeigeverfahrens basierend auf der Stereopsis-Sensitivität nicht vornehmen, während der Parameter (|1/L1 - 1/L21) gleich oder kleiner als der erste Schwellwert (0,01) ist. Die Steuereinheit 130 kann für einen Fall, in dem der Parameter (|1/L1 - 1/L2|) den ersten Schwellwert überschreitet, aber gleich oder kleiner als der zweite Schwellwert ist, und einen Fall, in dem der Parameter den zweiten Schwellwert überschreitet, verschiedene Anzeigeverfahren basierend auf der Stereopsis-Sensitivität anwenden. Genauer gesagt kann die Steuereinheit 130, wenn der Parameter (|1/L1 - 1/L2|) den ersten Schwellwert (0,01) überschreitet, eine Änderung des Anzeigeverfahrens basierend auf der Stereopsis-Sensitivität vornehmen, um eine Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass eine Person, die den Zielraum 400 von der Sichtpunktposition P200 aus betrachtet, etwas Falsches in dem virtuellen Bild 310 und seiner Umgebung empfindet. Wenn der Parameter (|1/L1 - 1/L2|) den zweiten Schwellwert (0,03) überschreitet, kann die Steuereinheit 130 eine Änderung des Anzeigeverfahrens basierend auf der Stereopsis-Sensitivität vornehmen, um eine Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass eine Person, die den Zielraum 400 von der Sichtpunktposition P200 aus betrachtet, wahrnimmt, dass sich das virtuelle Bild 310 an der Zielposition P410 befindet.
Die Steuereinheit 130 muss nicht notwendigerweise eine Änderung des Anzeigeverfahrens für das Basisbild vornehmen.
Wenn zum Beispiel |1/L1 - 1/L2max| gleich oder kleiner als 0,015 ist, tritt in vielen Fällen kein Problem auf, selbst wenn eine Änderung des Anzeigeverfahrens basierend auf der Stereopsis-Sensitivität nicht vorgenommen wird.
In der obigen Ausführungsform passt die Steuervorrichtung 130 mindestens eine von der Form und der Größe des Basisbilds entsprechend dem aus der Information über die Zielposition P410 erhaltenen Zielabstand L2 an. Diese Konfiguration ist jedoch optional.
Die Anzeigeeinheit 110 muss nicht auf eine Flüssigkristallanzeige beschränkt sein. Beispielsweise kann die Anzeigeeinheit 110 eine andere Bildanzeigevorrichtung als eine Flüssigkristallanzeige sein, zum Beispiel eine organische EL-Anzeige. Die Anzeigeeinheit 110 muss nicht eine Bildanzeigevorrichtung als solche sein. Zum Beispiel kann die Anzeigeeinheit 110 ein System sein, das einen Projektor und einen Bildschirm, auf den ein Bild von dem Projektor projiziert wird, beinhaltet, oder ein System, das eine Laserabtastvorrichtung und einem Bildschirm, auf dem ein Bild durch Laserabtastung durch die Laserabtastvorrichtung erzeugt wird, beinhaltet. Die Anzeigeeinheit 110 kann ein Bildschirm als solcher oder ein ebener Spiegel zum Reflektieren eines Bilds von einer Bildanzeigevorrichtung sein. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Anzeigeeinheit 110 ein Zwischenbild anzeigen kann.
Die Projektionseinheit 120 kann eine Funktion zum Anpassen des Anzeigeabstands L1 haben. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Projektionseinheit 120 eine Funktion haben kann, die imaginäre Ebene 501 entlang der optischen Achse 500 zu verschieben. In einem Beispiel kann eine solche Funktion realisiert werden, indem Positionen des ersten optischen Elements 121 und des zweiten optischen Elements 122 der Projektionseinheit 120 veränderbar gemacht werden, und verschiedene vorhandene Techniken stehen zur Verfügung (siehe Patentliteratur 1). Bezüglich der Projektionseinheit 120 können Formen des ersten optischen Elements 121 und des zweiten optischen Elements 122 geändert werden. Der Anzeigeabstand L1 ist auch durch Änderung einer Länge eines Lichtwegs von der Anzeigeeinheit 110 zu der Sichtpunktposition P200 anpassbar.
Beispielsweise muss das Anzeigesystem 10 nicht auf eine Konfiguration beschränkt sein, bei der das virtuelle Bild 310 in dem Zielraum 400 gebildet wird, der vor dem Automobil 100 in Bezug auf eine Bewegungsrichtung desselben eingestellt ist. Das Anzeigesystem 10 kann jedoch zum Beispiel das virtuelle Bild 310 neben, hinter oder über dem Automobil 100 in Bezug auf dessen Bewegungsrichtung bilden. Die Projektionseinheit 120 kann ein optisches Relaissystem zur Bildung eines Zwischenbilds beinhalten, muss aber nicht ein solches optisches Relaissystem enthalten.
Beispielsweise kann das Anzeigesystem 10 nicht nur auf ein Head-Up-Display angewandt werden, das in dem Automobil 100 verwendet wird, sondern auch auf ein anderes bewegliches Objekt als das Automobil 100, wie beispielsweise ein Fahrrad, einen Zug, ein Flugzeug, eine Baumaschine, ein Boot und ein Schiff. Das Anzeigesystem 10 muss nicht auf eine Verwendung in beweglichen Objekten beschränkt sein, sondern kann auch in Vergnügungseinrichtungen verwendet werden.
Aspekte
Wie offensichtlich aus den Ausführungsformen und Variationen hervorgeht, enthält die vorliegende Offenbarung die folgenden ersten bis neunten Aspekte. Im Folgenden werden die Bezugszeichen in Klammern eingeführt, um die Beziehung zwischen den Aspekten und der Ausführungsform und Variationen zu verdeutlichen.
Ein Anzeigesystem (10) gemäß einem ersten Aspekt ist ein Anzeigesystem zum Anzeigen eines virtuellen Bilds (310), das mit einer Zielposition (P410) in einem Zielraum (400) überlappt. Das System erfüllt eine Bedingung, dass 11/L1 - 1/L2max| größer als 0 ist, aber gleich oder kleiner als 0,06 ist, wobei L1 [m] einen Anzeigeabstand bezeichnet, der als ein Abstand von einer Sichtpunktposition (P200) für das virtuelle Bild (310) zu einer Anzeigeposition (P310) des virtuellen Bilds (310) definiert ist, und L2max [m] einen Maximalwert eines Zielabstands bezeichnet, der als ein Abstand von der Sichtpunktposition (P200) zu der Zielposition (P410) definiert ist. Gemäß dem ersten Aspekt ist es möglich, eine Verkleinerung zu realisieren, während der Abstand (der Maximalwert L2max) von der Sichtpunktposition (P200) für das virtuelle Bild (310) zu der Position, wo das virtuelle Bild (310) überlappt (die Zielposition P410), beibehalten wird, und zusätzlich eine Verzerrung des virtuellen Bilds (310) zu reduzieren.
Ein Anzeigesystem (10) gemäß einem zweiten Aspekt würde in Kombination mit dem ersten Aspekt realisiert werden. In dem zweiten Aspekt ist 11/L1 - 1/L2max| gleich oder kleiner als 0,03. Gemäß dem zweiten Aspekt ist es möglich, eine Verkleinerung zu realisieren, während der Abstand (der Maximalwert L2max) von der Sichtpunktposition (P200) für das virtuelle Bild (310) zu der Position, wo das virtuelle Bild (310) überlappt (die Zielposition P410), beibehalten wird, und zusätzlich eine Verzerrung des virtuellen Bilds (310) zu reduzieren.
Ein Anzeigesystem (10) gemäß einem dritten Aspekt würde in Kombination mit dem ersten oder zweiten Aspekt realisiert werden. In dem dritten Aspekt ist |1/L1-1/L2max| gleich oder kleiner als 0,02. Gemäß dem dritten Aspekt ist es möglich, eine weitere Verkleinerung zu realisieren, während der Abstand (der Maximalwert L2max) von der Sichtpunktposition (P200) für das virtuelle Bild (310) zu der Position, wo das virtuelle Bild (310) überlappt (die Zielposition P410), beibehalten wird, und zusätzlich eine Verzerrung des virtuellen Bilds (310) zu reduzieren.
Ein Anzeigesystem (10) gemäß einem vierten Aspekt würde in Kombination mit einem der ersten bis dritten Aspekte realisiert werden. In dem vierten Aspekt ist |1/L1-1/L2max| gleich oder kleiner als 0,015. Gemäß dem vierten Aspekt ist es möglich, eine weitere Verkleinerung zu realisieren, während der Abstand (der Maximalwert L2max) von der Sichtpunktposition (P200) für das virtuelle Bild (310) zu der Position, wo das virtuelle Bild (310) überlappt (die Zielposition P410), beibehalten wird, und zusätzlich eine Verzerrung des virtuellen Bilds (310) zu reduzieren.
Ein Anzeigesystem (10) gemäß einem fünften Aspekt würde in Kombination mit einem der ersten bis vierten Aspekte realisiert werden. In dem fünften Aspekt ist |1/L1-1/L2max| gleich oder kleiner als 0,01. Gemäß dem fünften Aspekt ist es möglich, eine weitere Verkleinerung zu realisieren, während der Abstand (der Maximalwert L2max) von der Sichtpunktposition (P200) für das virtuelle Bild (310) zu der Position, wo das virtuelle Bild (310) überlappt (die Zielposition P410), beibehalten wird, und zusätzlich eine Verzerrung des virtuellen Bilds (310) zu reduzieren.
Ein Anzeigesystem (10) gemäß einem sechsten Aspekt würde in Kombination mit einem der ersten bis fünften Aspekte realisiert werden. In dem sechsten Aspekt beträgt L2max 100 [m]. Gemäß dem sechsten Aspekt ist es möglich, eine Verkleinerung zu realisieren, während der Abstand (der Maximalwert L2max) von der Sichtpunktposition (P200) für das virtuelle Bild (310) zu der Position, wo das virtuelle Bild (310) überlappt (die Zielposition P410), beibehalten wird, und zusätzlich eine Verzerrung des virtuellen Bilds (310) zu reduzieren.
Ein Anzeigesystem (10) gemäß einem siebten Aspekt würde in Kombination mit dem sechsten Aspekt realisiert werden. In dem siebten Aspekt liegt L1 in einem Bereich von 25 bis 50 [m]. Gemäß dem siebten Aspekt ist es möglich, eine Verkleinerung zu realisieren, während der Abstand (der Maximalwert L2max) von der Sichtpunktposition (P200) für das virtuelle Bild (310) zu der Position, wo das virtuelle Bild (310) überlappt (die Zielposition P410), beibehalten wird, und zusätzlich eine Verzerrung des virtuellen Bilds (310) zu reduzieren.
Ein Anzeigesystem (10) gemäß einem achten Aspekt würde in Kombination mit einem der ersten bis siebten Aspekte realisiert werden. In dem achten Aspekt beinhaltet das Anzeigesystem (10): eine Anzeigeeinheit (110), die so konfiguriert ist, dass sie ein Bild anzeigt; eine Projektionseinheit (120), die so konfiguriert ist, dass sie das virtuelle Bild (310), das dem Bild entspricht, in den Zielraum (400) projiziert; und eine Steuereinheit (130), die so konfiguriert ist, dass sie die Anzeigeeinheit (110) steuert. Die Steuereinheit (130) ist so konfiguriert, dass sie ein Anzeigeverfahren für das Bild entsprechend einem Parameter ändert, der basierend auf der Anzeigeposition (P310) und der Zielposition (P410) bestimmt wird. Der Parameter ist durch |1/L1 - 1/L2| gegeben, wobei L2 [m] den Zielabstand bezeichnet. Gemäß dem achten Aspekt ist es möglich, ein seltsames Gefühl zu reduzieren, das eine Person hat, die das virtuelle Bild (310) von der Sichtpunktposition (P200) aus betrachtet.
Ein Anzeigesystem (10) gemäß einem neunten Aspekt würde in Kombination mit dem achten Aspekt realisiert werden. In dem neunten Aspekt ist die Steuereinheit (130) so konfiguriert, dass sie das Anzeigeverfahren für das Bild basierend auf einer Stereopsis-Sensitivität ändert, wenn der Parameter einen Schwellwert überschreitet. Gemäß dem neunten Aspekt ist es möglich, das seltsame Gefühl, das eine Person hat, die das virtuelle Bild (310) von der Sichtpunktposition (P200) aus betrachtet, weiter zu reduzieren.
Ein Anzeigesystem (10) gemäß einem zehnten Aspekt würde in Kombination mit dem neunten Aspekt realisiert werden. In dem zehnten Aspekt ist die Steuereinheit (130) so konfiguriert, dass sie das Anzeigeverfahren für das Bild nicht ändert, während der Parameter gleich oder kleiner als der Schwellwert ist. Gemäß dem zehnten Aspekt ist es möglich, das seltsame Gefühl, das eine Person hat, die das virtuelle Bild (310) von der Sichtpunktposition (P200) aus betrachtet, weiter zu reduzieren.
Ein Anzeigesystem (10) gemäß einem elften Aspekt würde in Kombination mit dem neunten oder zehnten Aspekt realisiert werden. In dem elften Aspekt definiert der Schwellwert einen ersten Schwellwert. Die Steuereinheit (130) ist so konfiguriert, dass sie für einen Fall, in dem der Parameter den ersten Schwellwert überschreitet, aber gleich oder kleiner als ein zweiter Schwellwert ist, der größer als der erste Schwellwert ist, und einen Fall, in dem der Parameter den zweiten Schwellwert überschreitet, verschiedene Anzeigeverfahren basierend auf der Stereopsis-Sensitivität anwendet. Gemäß dem elften Aspekt ist es möglich, das seltsame Gefühl, das eine Person hat, die das virtuelle Bild (310) aus der Sichtpunktposition (P200) betrachtet, weiter zu reduzieren.
Ein Anzeigesystem (10) gemäß einem zwölften Aspekt würde in Kombination mit dem elften Aspekt realisiert werden. In dem zwölften Aspekt ist die Steuereinheit (130) so konfiguriert, dass sie, wenn der Parameter den ersten Schwellwert überschreitet, aber gleich oder kleiner als der zweite Schwellwert ist, eine Änderung des Anzeigeverfahrens basierend auf der Stereopsis-Sensitivität vornimmt, um eine Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass eine Person, die den Zielraum (400) von der Sichtpunktposition (P200) aus betrachtet, in dem virtuellen Bild (310) und seiner Umgebung etwas Falsches empfindet. Gemäß dem zwölften Aspekt ist es möglich, das seltsame Gefühl, das eine Person hat, die das virtuelle Bild (310) von der Sichtpunktposition (P200) aus betrachtet, weiter zu reduzieren.
Ein Anzeigesystem (10) gemäß einem dreizehnten Aspekt würde in Kombination mit dem elften oder zwölften Aspekt realisiert werden. In dem dreizehnten Aspekt ist die Steuereinheit (130) so konfiguriert, dass sie, wenn der Parameter den zweiten Schwellwert überschreitet, eine Änderung des Anzeigeverfahrens basierend auf der Stereopsis-Sensitivität vornimmt, um eine Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass eine Person, die den Zielraum (400) von der Sichtpunktposition (P200) aus betrachtet, wahrnimmt, dass sich das virtuelle Bild (310) an der Zielposition (P410) befindet. Gemäß dem dreizehnten Aspekt ist es möglich, das seltsame Gefühl, das eine Person hat, die das virtuelle Bild (310) von der Sichtpunktposition (P200) aus betrachtet, weiter zu reduzieren.
Ein bewegliches Objekt (100) gemäß einem vierzehnten Aspekt beinhaltet: einen beweglichen Objektkörper (100a); und das Anzeigesystem (10) gemäß einem der ersten bis dreizehnten Aspekte, das an dem beweglichen Objektkörper (100a) montiert ist. Gemäß dem vierzehnten Aspekt ist es möglich, eine Verkleinerung zu realisieren, während der Abstand (der Maximalwert L2max) von der Sichtpunktposition (P200) für das virtuelle Bild (310) zu der Position, wo das virtuelle Bild (310) überlappt (die Zielposition P410), beibehalten wird, und zusätzlich eine Verzerrung des virtuellen Bilds (310) zu reduzieren.
Ein Gestaltungsverfahren gemäß einem fünfzehnten Aspekt ist ein Gestaltungsverfahren für ein Anzeigesystem (10) zum Anzeigen eines virtuellen Bilds (310), das mit einer Zielposition (P410) in einem Zielraum (400) überlappt, und beinhaltet einen ersten Schritt und einen zweiten Schritt. Der erste Schritt ist ein Schritt zum Bestimmen eines Anzeigeabstands, der als ein Abstand von einer Sichtpunktposition (P200) für das virtuelle Bild (310) zu einer Anzeigeposition (P310) des virtuellen Bilds (310) definiert ist. Der zweite Schritt ist ein Schritt zum Bestimmen eines Maximalwerts eines Zielabstands, der als ein Abstand von der Sichtpunktposition (P200) zu der Zielposition (P410) definiert ist. L1 [m], das den Anzeigeabstand bezeichnet, und L2max [m], das den Maximalwert bezeichnet, erfüllen eine Bedingung, dass 11/L1 - 1/L2max| größer als 0 ist, aber gleich oder kleiner als 0,06 ist. Gemäß dem fünfzehnten Aspekt ist es möglich, eine Verkleinerung zu realisieren, während der Abstand (der Maximalwert L2max) von der Sichtpunktposition (P200) für das virtuelle Bild (310) zu der Position, wo das virtuelle Bild (310) überlappt (die Zielposition P410), beibehalten wird, und zusätzlich eine Verzerrung des virtuellen Bilds (310) zu reduzieren.
Bezugszeichenliste

10: Anzeigesystem
110: Anzeigeeinheit
120: Projektionseinheit
130: Steuereinheit
310: Virtuelles Bild
400: Zielraum
P200: Sichtpunktposition
P310: Anzeigeposition
P410: Zielposition
L1: Anzeigeabstand
L2: Zielabstand
L2max: Maximalwert
100: Automobil (bewegliches Objekt)
100a: Automobilkarosserie (beweglicher Objektkörper)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2017/163292 A1 [0004]

Claims

Ein Anzeigesystem zum Anzeigen eines virtuellen Bilds, das mit einer Zielposition in einem Zielraum überlappt, wobei das System eine Bedingung erfüllt, dass 11/L1 - 1/L2max| größer als 0 ist, aber gleich oder kleiner als 0,06 ist, wobei L1 [m] einen Anzeigeabstand bezeichnet, der als ein Abstand von einer Sichtpunktposition für das virtuelle Bild zu einer Anzeigeposition des virtuellen Bilds definiert ist, und wobei L2max [m] einen Maximalwert eines Zielabstands bezeichnet, der als ein Abstand von der Sichtpunktposition zu der Zielposition definiert ist.
Das Anzeigesystem nach Anspruch 1, wobei 11/L1 - 1/L2max| gleich oder kleiner als 0,03 ist.
Das Anzeigesystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei 11/L1 - 1/L2max| gleich oder kleiner als 0,02 ist.
Das Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei 11/L1 - 1/L2max| gleich oder kleiner als 0,015 ist.
Das Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei 11/L1 - 1/L2max| gleich oder kleiner als 0,01 ist.
Das Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei L2max 100 [m] beträgt.
Das Anzeigesystem nach Anspruch 6, wobei L1 in einem Bereich von 25 bis 50 [m] liegt.
Das Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welches ferner umfasst: eine Anzeigeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bild anzeigt; eine Projektionseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie das virtuelle Bild, das dem Bild entspricht, in den Zielraum projiziert; und eine Steuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Anzeigeeinheit steuert, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie ein Anzeigeverfahren für das Bild entsprechend einem Parameter ändert, der basierend auf der Anzeigeposition und der Zielposition bestimmt wird, und der Parameter durch 11/L1 - 1/L2| gegeben ist, wobei L2 [m] den Zielabstand bezeichnet.
Das Anzeigesystem nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie das Anzeigeverfahren für das Bild basierend auf einer Stereopsis-Sensitivität ändert, wenn der Parameter einen Schwellwert überschreitet.
Das Anzeigesystem nach Anspruch 9, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie das Anzeigeverfahren für das Bild nicht ändert, während der Parameter gleich oder kleiner als der Schwellwert ist.
Das Anzeigesystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Schwellwert einen ersten Schwellwert definiert, und die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie für einen Fall, in dem der Parameter den ersten Schwellwert überschreitet, aber gleich oder kleiner als ein zweiter Schwellwert ist, der größer als der erste Schwellwert ist, und einen Fall, in dem der Parameter den zweiten Schwellwert überschreitet, verschiedene Anzeigeverfahren basierend auf der Stereopsis-Sensitivität anwendet.
Das Anzeigesystem nach Anspruch 11, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie, wenn der Parameter den ersten Schwellwert überschreitet, aber gleich oder kleiner als der zweite Schwellwert ist, eine Änderung des Anzeigeverfahrens basierend auf der Stereopsis-Sensitivität vornimmt, um eine Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass eine Person, die den Zielraum von der Sichtpunktposition aus betrachtet, in dem virtuellen Bild und seiner Umgebung etwas Falsches empfindet.
Das Anzeigesystem nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie, wenn der Parameter den zweiten Schwellwert überschreitet, eine Änderung des Anzeigeverfahrens basierend auf der Stereopsis-Sensitivität vornimmt, um eine Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass eine Person, die den Zielraum von der Sichtpunktposition aus betrachtet, wahrnimmt, dass sich das virtuelle Bild an der Zielposition befindet.
Ein bewegliches Objekt, welches umfasst: einen beweglichen Objektkörper; und das Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, das auf dem beweglichen Objektkörper montiert ist.
Ein Gestaltungsverfahren für ein Anzeigesystem zum Anzeigen eines virtuellen Bilds, das mit einer Zielposition in einem Zielraum überlappt, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt zum Bestimmen eines Anzeigeabstands, der als ein Abstand von einer Sichtpunktposition für das virtuelle Bild zu einer Anzeigeposition des virtuellen Bilds definiert ist, und einen zweiten Schritt zum Bestimmen eines Maximalwerts eines Zielabstands, der als ein Abstand von der Sichtpunktposition zu der Zielposition definiert ist, wobei L1 [m], das den Anzeigeabstand bezeichnet, und L2max [m], das den Maximalwert bezeichnet, eine Bedingung erfüllen, dass 11/L1 - 1/L2max| größer als 0 ist, aber gleich oder kleiner als 0,06 ist.