DE112020001523T5

DE112020001523T5 - Bildanzeigesystem, sich bewegender Körper, Bildanzeigeverfahren und Programm

Info

Publication number: DE112020001523T5
Application number: DE112020001523.8T
Authority: DE
Inventors: Fumihito Inukai; Toshiya Mori; Masanaga TSUJI; Ken'ichi Kasazumi; Yukihiro Chokyu
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: PANASONIC AUTOMOTIVE SYSTEMS CO., LTD., YOKOHA, JP
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2021-12-30
Also published as: WO2020195430A1; US11619811B2; US20220011574A1

Abstract

Bildanzeigesystem (10), das in einem sich bewegenden Körper (100) montiert ist. Das Bildanzeigesystem (10) umfasst: eine Bildprojektionseinheit (30), die ein Bild (700) auf ein Anzeigeobjekt (101) für einen sich bewegenden Körper (100) projiziert und anzeigt; eine Lagewinkelberechnungseinheit (43), die einen Lagewinkel (β) für den sich bewegenden Körper (100) auf Grundlage von chronologischen Daten für Beschleunigungsmesswerte (G) für die Beschleunigung des sich bewegenden Körpers (100) in einem vorgeschriebenen Zeitraum berechnet; und eine Anzeigesteuereinheit (51), die die Anzeigeposition, an der das Bild (700) auf das Anzeigeziel (101) projiziert und angezeigt wird, gemäß dem durch die Lagewinkelberechnungseinheit (43) berechneten Lagewinkel (β steuert. Die Beschleunigungsmesswerte (G) enthalten bidirektionale Komponenten (Gx, Gz). Die Lagewinkelberechnungseinheit (43) schließt Beschleunigungsmesswerte (G) aus den chronologischen Daten aus, die verwendet werden, wenn sie den Lagewinkel (β) berechnet, wenn die Beschleunigungsmesswerte (G) in einem Ausschlusszeitraum (K1) enthalten sind, der ein Verhältnis (W1) für die bidirektionale Komponenten in dem vorgeschriebenen Zeitraum aufweist, das außerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs (S1) liegt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Bildanzeigesystem, einen sich bewegenden Körper, ein Bildanzeigeverfahren und ein Programm. Genauer betrifft die vorliegende Offenbarung ein Bildanzeigesystem, das ein Bild durch ein Projizieren des Bildes an ein Anzeigeobjekt anzeigt, einen sich bewegenden Körper, der das Bildanzeigesystem enthält, ein Bildanzeigeverfahren und ein Programm.
Technischer Hintergrund
Die Patentschrift 1 offenbart eine in einem Fahrzeug montierte Head-Up-Display-Vorrichtung. Diese Head-Up-Display-Vorrichtung zeigt Informationen aus einer Bildanzeigeeinheit an, indem sie sie auf die Frontscheibe eines Fahrzeugs projiziert. Als Ergebnis sind die Informationen aus der Bildanzeigeeinheit im Blickfeld des Betrachters überlagert. Diese Head-Up-Display-Vorrichtung berechnet den Lagewinkel des Fahrzeugs durch ein Messen der Beschleunigung des oben beschriebenen Fahrzeugs (sich bewegenden Objekts) und korrigiert die Anzeigeposition des überlagerten Bildes gemäß dem Lagewinkel.
Literaturverzeichnis
Patentliteratur
Patenschrift 1
Japanische Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. H1-293239
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Jedoch kann die Beschleunigung eines Fahrzeugs aufgrund von Störungen bedeutend schwanken, denen das Fahrzeug während der Fahrt ausgesetzt ist. Daher kann der Lagewinkel des Fahrzeugs nicht exakt berechnet werden. Daher können die Informationen von der Bildanzeigeeinheit nicht exakt gemäß dem Lagewinkel des Fahrzeugs korrigiert werden.
Die vorliegende Offenbarung sieht ein Bildanzeigesystem, einen sich bewegenden Körper, ein Bildanzeigeverfahren und ein Programm vor, die den Lagewinkel eines sich bewegendes Körpers exakt berechnen können.
Lösung der Aufgabe
Ein Bildanzeigesystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ausgelegt, in einem sich bewegenden Körper montiert zu sein, wobei das Bildanzeigesystem enthält: eine Bildprojektionseinheit, ausgelegt, ein Bild durch ein Projizieren des Bildes an ein Anzeigeobjekt des sich bewegenden Körpers anzuzeigen; eine Lagewinkelberechnungseinheit, ausgelegt, einen Lagewinkel des sich bewegenden Körpers auf Grundlage von Zeitreihendaten eines Beschleunigungsmesswerts einer Beschleunigung des sich bewegenden Körpers in einem vorgegebenen Zeitraum zu berechnen; und eine Anzeigesteuereinheit, ausgelegt, gemäß dem durch die Lagewinkelberechnungseinheit berechneten Lagewinkel eine Position zu steuern, wo das Bild angezeigt und an das Anzeigeobjekt projiziert wird. Der Beschleunigungsmesswert enthält Komponenten von zwei Richtungen. Die Lagewinkelberechnungseinheit schließt den Beschleunigungsmesswert, der in einem Ausschlusszeitraum enthalten ist, in dem ein Verhältnis der Komponenten von zwei Richtungen in dem vorgegebenen Zeitraum außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, aus den Zeitreihendaten aus, die für die Berechnung des Lagewinkels benutzt werden.
Ein Bildanzeigesystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ausgelegt, in einem sich bewegenden Körper montiert zu sein, wobei das Bildanzeigesystem enthält: eine Bildprojektionseinheit, ausgelegt, ein Bild durch ein Projizieren des Bildes an ein Anzeigeobjekt des sich bewegenden Körpers anzuzeigen; eine Lagewinkelberechnungseinheit, ausgelegt, einen Lagewinkel des sich bewegenden Körpers auf Grundlage von Zeitreihendaten eines Beschleunigungsmesswerts einer Beschleunigung des sich bewegenden Körpers in einem vorgegebenen Zeitraum zu berechnen; und eine Anzeigesteuereinheit, ausgelegt, gemäß dem durch die Lagewinkelberechnungseinheit berechneten Lagewinkel eine Position zu steuern, wo das Bild angezeigt und an das Anzeigeobjekt projiziert wird. Die Lagewinkelberechnungseinheit schließt den Beschleunigungsmesswert, der in einem Ausschlusszeitraum enthalten ist, in dem ein Winkelgeschwindigkeitsmesswert einer Winkelgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, aus den Zeitreihendaten aus, die für die Berechnung des Lagewinkels benutzt werden.
Ein sich bewegender Körper gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält: das oben beschriebene Bildanzeigesystem; und einen Aufbau des sich bewegenden Körpers, in dem das Bildanzeigesystem montiert ist. Das Anzeigeobjekt ist eine Windschutzscheibe des Aufbaus des sich bewegenden Körpers.
Ein Bildanzeigeverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren des Steuerns eines Bildanzeigesystems, ausgelegt, in einem sich bewegenden Körper montiert zu sein, wobei das Verfahren enthält: einen Bildprojektionsvorgang des Anzeigens eines Bildes durch ein Projizieren des Bildes an ein Anzeigeobjekt des sich bewegenden Körpers; einen Lagewinkelberechnungsvorgang des Berechnens eines Lagewinkels des sich bewegenden Körpers auf Grundlage von Zeitreihendaten eines Beschleunigungsmesswerts einer Beschleunigung des sich bewegenden Körpers in einem vorgegebenen Zeitraum; und einen Anzeigesteuervorgang des Steuerns einer Position, wo das Bild angezeigt und an das Anzeigeobjekt projiziert wird, gemäß dem durch den Lagewinkelberechnungsvorgang berechneten Lagewinkel. Der Beschleunigungsmesswert enthält Komponenten von zwei Richtungen. Der Lagewinkelberechnungsvorgang schließt den Beschleunigungsmesswert, der in einem Ausschlusszeitraum enthalten ist, in dem ein Verhältnis der Komponenten von zwei Richtungen außerhalb eines vorgegebenen Bereichs in dem vorgegebenen Zeitraum liegt, aus den Zeitreihendaten aus, die für die Berechnung des Lagewinkels benutzt werden.
Ein Bildanzeigeverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren des Steuerns eines Bildanzeigesystems, ausgelegt, in einem sich bewegenden Körper montiert zu sein, wobei das Verfahren enthält: einen Bildprojektionsvorgang des Anzeigens eines Bildes durch ein Projizieren des Bildes an ein Anzeigeobjekt des sich bewegenden Körpers; einen Lagewinkelberechnungsvorgang des Berechnens eines Lagewinkels des sich bewegenden Körpers auf Grundlage von Zeitreihendaten eines Beschleunigungsmesswerts einer Beschleunigung des sich bewegenden Körpers in einem vorgegebenen Zeitraum; und einen Anzeigesteuervorgang des Steuerns einer Position, wo das Bild angezeigt und an das Anzeigeobjekt projiziert wird, gemäß dem durch den Lagewinkelberechnungsvorgang berechneten Lagewinkel. Der Lagewinkelberechnungsvorgang schließt den Beschleunigungsmesswert, der in einem Ausschlusszeitraum enthalten ist, in dem ein Winkelgeschwindigkeitsmesswert einer Winkelgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, aus den Zeitreihendaten aus, die für die Berechnung des Lagewinkels benutzt werden.
Ein Programm gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ausgelegt, ein Computersystem zu veranlassen, das oben beschriebene Bildanzeigeverfahren auszuführen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung sieht eine Wirkung vor, dass der Lagewinkel der Bildprojektionseinheit exakter berechnet wird.
Figurenliste

1 ist eine konzeptionelle Ansicht, die einen Aufbau eines Bildanzeigesystems gemäß der Ausführungsform 1 darstellt;
2 ist eine konzeptionelle Ansicht eines Automobils, das das Bildanzeigesystem enthält;
3 ist eine konzeptionelle Ansicht, die das Blickfeld eines Benutzers in einem Fall darstellt, wo das Bildanzeigesystem verwendet ist;
4A ist eine Darstellung zum Beschreiben einer Bewegungsbeschleunigung, die auf das Automobil in dem Fall einwirkt, wo das Automobil nicht geneigt ist, und 4B ist eine Darstellung zum Beschreiben einer Bewegungsbeschleunigung, die auf das Automobil in dem Fall einwirkt, wo das Automobil geneigt ist;
5A ist eine schematische Seitenansicht des Automobils, das nicht geneigt ist, und 5B ist eine konzeptionelle Ansicht, die das Blickfeld des Benutzers darstellt, der das Automobil in dem in 5A dargestellten Zustand fährt;
6A ist eine schematische Seitenansicht des Automobils in einem geneigten Zustand, und 6B ist eine konzeptionelle Ansicht, die das Blickfeld des Benutzers darstellt, der das Automobil in dem in 6A dargestellten Zustand fährt;
7 ist ein Diagramm, das einen Vergleich zwischen dem Messwert G eines Beschleunigungsaufnehmers im Bildanzeigesystem und dem Verhältnis W1 von Beschleunigungskomponenten in zwei Richtungen des Beschleunigungsaufnehmers darstellt;
8A ist eine Grafik, die eine beispielhafte Verteilung des Messwerts G des Beschleunigungsaufnehmers in dem Fall darstellt, wo das Automobil keiner Störung ausgesetzt ist, und 8B ist eine Grafik, die eine beispielhafte Verteilung des Messwerts G des Beschleunigungsaufnehmers in dem Fall darstellt, wo das Automobil einer Störung ausgesetzt ist;
9 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Beschleunigungskomponente eines Beschleunigungsaufnehmers gemäß der Abwandlung 1 der Ausführungsform 1;
10 ist ein Diagramm, das einen Vergleich zwischen dem Messwert G eines Beschleunigungsaufnehmers und dem Verhältnis W1 von Beschleunigungskomponenten in zwei Richtungen des Beschleunigungsaufnehmers in einem Bildanzeigesystem gemäß der Abwandlung 2 der Ausführungsform 1darstellt;
11 ist eine konzeptionelle Ansicht, die einen Aufbau eines Bildanzeigesystems gemäß der Ausführungsform 2 darstellt;
12 ist eine Darstellung zum Beschreiben einer Beziehung zwischen dem Beschleunigungsmesswert G eines Beschleunigungsaufnehmers des Bildanzeigesystems gemäß der Ausführungsform 2 und einem Winkelgeschwindigkeitsmesswert Q1 des Winkelgeschwindigkeitssensors;
13 ist ein Fahrzeug, das ein HUD enthält;
14 stellt ein Beispiel eines Bereichs dar, an den Licht durch die Anzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform 3 projiziert wird;
15 stellt ein Beispiel einer Anzeige dar, in der ein virtuelles Bild, einer Sicht nach vorn überlagert, angezeigt wird;
16 stellt einen Aufbau eines Hauptteils einer Ausführungsform zum Erzielen einer Anzeigepositionsjustierfunktion für das virtuelle Bild dar;
17 stellt einen Zustand einer Einstrahlung einer Referenzlinie eines realen Bildes durch eine Einstrahleinheit dar;
18 stellt eine Sicht nach vorn von einem Fahrer aus dar;
19 stellt einen Lenkungsschalter mit einer Funktion als Projektionspositions-Justierbedienungseinheit dar; und
20 stellt einen beispielhaften Aufbau einer weiteren Ausführungsform dar.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsform 1
Überblick
Wie beispielsweise in 1 und 2 dargestellt, ist ein Bildanzeigesystem 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Head-up-Display (HUD), das in einem Automobil 100 als einem mobilen Körper vorgesehen ist. Genauer enthält der sich bewegende Körper 100 einen Aufbau des sich bewegenden Körpers und das Bildanzeigesystem 10, vorgesehen in dem sich bewegenden Körper 100.
Dieses Bildanzeigesystem 10 ist im Inneren des Automobils 100 so eingebaut, dass es ein Bild von unten an die Frontscheibe 101 (Windschutzscheibe) des Automobils 100 projiziert. In dem in 2 dargestellten Beispiel ist das Anzeigesystem 10 in dem Armaturenbrett 102 unterhalb der Frontscheibe 101 angeordnet. Wenn ein Bild vom Bildanzeigesystem 10 an die Frontscheibe 101 projiziert wird, wird das auf der Frontscheibe 101 als Anzeigeobjekt angezeigte Bild durch den Benutzer 200 (Fahrer) visuell erkannt.
Mit diesem Anzeigesystem 10 erkennt der Benutzer 200 visuell das virtuelle Bild 300, das in den Objektraum 400 projiziert wird, der vor dem Fahrzeug 100 (außerhalb des Fahrzeugs) festgelegt ist, durch die Frontscheibe 101. Hier bedeutet „virtuelles Bild“ ein Bild, das wie ein tatsächliches Objekt mit divergierenden Lichtstrahlen von Licht erzeugt ist, das von dem Bildanzeigesystem 10 divergierend an ein Anzeigeobjekt, wie etwa eine Frontscheibe 101, gestrahlt wird. Somit kann, wie in 3 dargestellt, der das Automobil 100 fahrende Benutzer 200 das virtuelle Bild 300 sehen, das durch das Bildanzeigesystem 10 dem realen Raum überlagert projiziert ist, der sich vor dem Automobil 100 ausbreitet. Somit ist es mit dem Bildanzeigesystem 10 beispielsweise möglich, verschiedene Fahrunterstützungsinformationen, wie etwa Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen, Navigationsinformationen, Fußgängerinformationen, Informationen über Fahrzeuge voraus, Spurabweichungsinformationen und Fahrzeugzustandsinformationen, als durch den Benutzer 200 visuell zu erkennendes virtuelles Bild 300 anzuzeigen. Auf diese Weise kann der Benutzer 200 die Fahrunterstützungsinformationen visuell erfassen, indem er die Sichtlinie nur leicht von dem Zustand weg bewegt, wo der Benutzer 200 die Sichtlinie zur Vorderseite der Frontscheibe 101 richtet.
In dem Anzeigesystem 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält das virtuelle Bild 300, das in dem Objektraum 400 erzeugt wird, mindestens zwei Typen virtueller Bilder, ein erstes virtuelles Bild 301 und ein zweites virtuelles Bild 302. Hier besteht das „erste virtuelle Bild“ beispielsweise aus Informationen, die eine Fahrtrichtung des Automobils 100 darstellen, als Navigationsinformationen und kann beispielsweise Pfeile, die Rechtsabbiegen oder Linksabbiegen angeben, auf der Straßenfläche 600 darstellen. Das erste virtuelle Bild 301 dieses Typs ist ein Bild, das unter Verwendung einer Technik der erweiterten Realität (AR) angezeigt wird, und wird an einer bestimmten Position in der realen Szenerie (wie etwa der Straßenfläche 600, dem Gebäude, der Umgebung des Fahrzeugs und dem Fußgänger), wie sie vom Benutzer 200 gesehen wird, überlagert angezeigt. Bei dem zweiten virtuellen Bild 302 handelt es sich beispielsweise um Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen, und es kann beispielsweise eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit (Fahrzeuggeschwindigkeit) des Automobils 100 angeben. In dem in 3 dargestellten Beispiel stellt als Beispiel das erste virtuelle Bild 301 einen Pfeil dar, der ein „Linksabbiegen“ auf einer Einmündung vor dem Automobil angibt. Das zweite virtuelle Bild 302 stellt als Beispiel die Information „50 km/h“ dar.
Im Bildanzeigesystem 10 wird das im Objektraum 400 erzeugte virtuelle Bild 300 auf einer virtuellen Ebene 501 erzeugt, die die optische Achse 500 des Bildanzeigesystems 10 schneidet. In der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die optische Achse 500 entlang der Straßenfläche 600 vor dem Automobil 100 in dem Objektraum 400 vor dem Automobil 100. Weiter liegt die virtuelle Ebene 501, wo das virtuelle Bild 300 erzeugt wird, annähernd senkrecht zur Straßenfläche 600. Zum Beispiel wird in dem Fall, wo die Straßenfläche 600 eine horizontale Fläche ist, das virtuelle Bild 300 entlang der vertikalen Fläche angezeigt.
In diesem Fall enthält das Bildanzeigesystem 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Bildprojektionseinheit 30 und den Hauptteil 1.
Die Bildprojektionseinheit 30 erzeugt das Bild 700 und projiziert das erzeugte Bild 700 und zeigt es auf der Frontscheibe 101 an, um dadurch das virtuelle Bild 300, das dem Bild 700 entspricht, im Objektraum 400 zu projizieren. Die Bildprojektionseinheit 30 enthält eine Bilderzeugungseinheit 2 und eine Projektionseinheit 3.
Die Bilderzeugungseinheit 2 enthält eine Anzeigefläche 20 und erzeugt ein Bild 700 auf der Anzeigefläche 20 (siehe 8). Die Bilderzeugungseinheit 2 projiziert das erzeugte Bild auf die Projektionseinheit 3 unter Verwendung von Ausgangslicht. Die Projektionseinheit 3 projiziert an die Frontscheibe 101 das von der Bilderzeugungseinheit 2 projizierte Licht, um dadurch das virtuelle Bild 300, das dem Bild 700 entspricht, im Objektraum 400 zu projizieren.
Die Bilderzeugungseinheit 2 und die Projektionseinheit 3, die oben beschrieben sind, sind im Hauptteil 1 montiert. In dem Zustand, wo dieser Hauptteil 1 im Automobil 100 montiert ist, ändert sich die Lage des Hauptteils 1 zusammen mit der Lage des Automobils 100, beispielsweise aufgrund der Beladung des Automobils 100. Anzumerken ist, dass, da die Bildprojektionseinheit 30 im Hauptteil 1 montiert ist, die Lage der Bildprojektionseinheit 30 dieselbe ist wie die Lage des Hauptteils 1. Daher ist die Lage des Hauptteils 1 auch die Lage der Bildprojektionseinheit 30.
Um genauer zu sein, wird beispielsweise, wenn das Automobil 100 nach vorn geneigt ist, wie etwa, wenn sich Insassen auf dem Fahrersitz und dem Beifahrersitz befinden, der Hauptteil 1 auch nach vorn geneigt; während, wenn es nach hinten geneigt ist, wie etwa, wenn sich ein Fahrgast auf dem Rücksitz befindet oder eine Last in den Kofferraum geladen ist, der Hauptteil 1 auch nach hinten geneigt ist. Wenn sich die Lage des Hauptteils 1 des Bildanzeigesystems 10 (d.h. der Lagewinkel der Bildprojektionseinheit 30) ändert, ändert sich auch die Position des durch dieses Bildanzeigesystem 10 projizierten virtuellen Bildes 300 im Objektraum 400. Daher kann im Fall des ersten virtuellen Bildes 301, wenn das Automobil 100 beispielsweise nach vorn geneigt oder nach hinten geneigt ist, es an einer Position überlagert angezeigt sein, die gegenüber der bestimmten Position verschoben ist, wo es ursprünglich der realen Szenerie überlagert sein sollte, wie sie vom Benutzer 200 aus gesehen wird.
Angesichts dessen enthält das Bildanzeigesystem 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weiter eine Positionskorrektureinheit 4 zum Korrigieren der Anzeigeposition des virtuellen Bildes 300. Die Positionskorrektureinheit 4 ändert die Anzeigeposition des virtuellen Bildes 300 relativ zum Hauptteil 1 (d.h. zum sich bewegenden Körper 100) auf Grundlage des Lagewinkels des Hauptteils 1 (d.h. des Lagewinkels des sich bewegenden Körpers 100). Der Lagewinkel des Hauptteils 1 ist beispielsweise die Neigung der vertikalen Achse des Hauptteils 1 bezüglich der vertikalen Achse rechtwinklig zur Straßenfläche.
Auf diese Weise wird die Anzeigeposition des virtuellen Bildes 300 justiert durch ein Justieren der Anzeigeposition des Bildes 700 an der Frontscheibe 101 gemäß dem Lagewinkel des Hauptteils 1. Daher kann im Fall beispielsweise des ersten virtuellen Bildes 301 das Bildanzeigesystem 10 dieses an der bestimmten Position überlagert anzeigen, wo es ursprünglich der realen Szenerie, wie sie vom Benutzer 200 gesehen wird, überlagert sein sollte, sogar wenn das Automobil 100 nach vorn geneigt oder nach hinten geneigt ist.
Aufbau
Wie in 1 dargestellt, enthält das Bildanzeigesystem 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Hauptteil 1, die Bildprojektionseinheit 30, die Positionskorrektureinheit 4, die Anzeigesteuereinheit 51 und den Beschleunigungsaufnehmer 52. Die Bildprojektionseinheit 30 enthält die Bilderzeugungseinheit 2 und die Projektionseinheit 3.
Der Hauptteil 1 besteht beispielsweise aus einem einzigen Gehäuse. Wenn die Bilderzeugungseinheit 2 und die Projektionseinheit 3 im Hauptteil 1 untergebracht sind, sind die Bilderzeugungseinheit 2 und die Projektionseinheit 3 im Hauptteil 1 montiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Bestandteile (die Positionskorrektureinheit 4 und die Anzeigesteuereinheit 51) außer der Bilderzeugungseinheit 2 und der Projektionseinheit 3 auch im Hauptteil 1 montiert (untergebracht). Der Hauptteil 1 ist im Armaturenbrett 102 des Automobils 100 befestigt. Es ist anzumerken, dass die Bestandteile (die Positionskorrektureinheit 4 und die Anzeigesteuereinheit 51) außer der Bilderzeugungseinheit 2 und der Projektionseinheit 3 nicht im Hauptteil 1 montiert zu sein brauchen. Ferner kann der Hauptteil 1 aus einer Vielzahl von Gehäusen bestehen. Alternativ braucht der Hauptteil 1 in erster Linie kein Gehäuse zu sein und kann beispielsweise ein Rahmen, ein Plattenelement oder dergleichen sein.
Die Bildprojektionseinheit 30 erzeugt das Bild 700 und projiziert das erzeugte Bild 700 und zeigt es auf der Frontscheibe 101 an, um dadurch das virtuelle Bild 300, das dem Bild 700 entspricht, im Objektraum 400 zu projizieren.
Die Bilderzeugungseinheit 2 enthält eine Anzeigefläche 20 und erzeugt ein Bild 700 auf der Anzeigefläche 20. Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die Bilderzeugungseinheit 2 als Beispiel einen Flüssigkristallschirm 21 (LCD) und eine Lichtquellenvorrichtung 22, wie in 1 dargestellt. Der Flüssigkristallschirm 21 ist vor der Lichtquellenvorrichtung 22 angeordnet. Die Vorderfläche des Flüssigkristallschirms 21 (die Fläche auf der Seite entgegengesetzt zur Lichtquellenvorrichtung 22) bildet die Anzeigefläche 20. Die Lichtquellenvorrichtung 22 ist als eine Hintergrundbeleuchtung des Flüssigkristallschirms 21 verwendet. Licht von der Lichtquellenvorrichtung 22 wird durch den Flüssigkristallschirm 21 von der Rückseite des Flüssigkristallschirms 21 durchgelassen und von der Bilderzeugungseinheit 2 ausgegeben. Die Lichtquellenvorrichtung 22 ist eine ebene Lichtquelle, die unter Verwendung eines Festkörper-Leuchtelements, wie etwa einer Leuchtdiode, einer Laserdiode oder dergleichen im Wesentlichen die gesamte Rückfläche des Flüssigkristallschirms 21 mit Licht bestrahlt.
In dieser Bilderzeugungseinheit 2 wird, wenn die Lichtquellenvorrichtung 22 Licht in dem Zustand aussendet, wo das Bild 700 am Flüssigkristallschirm 21 angezeigt wird, von der Lichtquellenvorrichtung 22 ausgegebenes Licht durch den Flüssigkristallschirm 21 durchgelassen und nach vorn von der Vorderfläche (Anzeigefläche 20) des Flüssigkristallschirms 21 ausgegeben. Dabei ist das Licht, das von der Anzeigefläche 20 nach vorn ausgegeben wird, Licht (Bildlicht), das ein auf dem Flüssigkristallschirm 21 angezeigtes Bild 700 wiedergibt. Demgemäß scheint, wenn die Anzeigefläche 20 von der Vorderseite gesehen wird, das Bild 700 auf der Anzeigefläche 20 angezeigt zu werden, und somit wird das Bild 700 auf der Anzeigefläche 20 erzeugt.
Anzumerken ist, dass, während die Bilderzeugungseinheit 2 den Flüssigkristallschirm 21 enthält, ein solcher Aufbau nicht einschränkend ist. Zum Beispiel kann die Bilderzeugungseinheit 2 ausgelegt sein, das Bild 700 durch ein Abtasten mit Laserlicht von der Rückfläche der Anzeigefläche 20 der Bilderzeugungseinheit 2 zu erzeugen.
Hier entspricht die vertikale Richtung der Anzeigefläche 20 der vertikalen Richtung des Bildes 700, und die seitliche Richtung der Anzeigefläche 20 entspricht der seitlichen Richtung des Bildes 700. Die vertikale Richtung des projizierten Bildes 700 ist eine Richtung entlang der vertikalen Richtung des im Objektraum 400 (siehe 2) projizierten virtuellen Bildes 300 (siehe 2), d.h. der vertikalen Richtung im Blickfeld des Benutzers 200 (siehe 2). Die seitliche Richtung des projizierten Bildes 700 ist eine Richtung entlang der seitlichen Richtung des im Objektraum 400 projizierten virtuellen Bildes 300, d.h. der horizontalen Richtung im Blickfeld des Benutzers 200.
Die Projektionseinheit 3 projiziert das erzeugte Bild 700 und zeigt es auf der Frontscheibe 101 an, unter Verwendung von Ausgangslicht der Bilderzeugungseinheit 2, um dadurch das virtuelle Bild 300, das dem Bild 700 entspricht, im Objektraum 400 zu projizieren.
Wie in 1 dargestellt, enthält die Projektionseinheit 3 einen ersten Spiegel 31 und einen zweiten Spiegel 32. Der erste Spiegel 31 und der zweite Spiegel 32 sind in der Reihenfolge erster Spiegel 31 und zweiter Spiegel 32 im Strahlengang von Ausgangslicht von der Bilderzeugungseinheit 2 angeordnet. Genauer ist der erste Spiegel 31 vor der Anzeigefläche 20 der Bilderzeugungseinheit 2 so angeordnet, dass Ausgangslicht der Bilderzeugungseinheit 2 darauf fällt. Der erste Spiegel 31 reflektiert das Ausgangslicht der Bilderzeugungseinheit 2 zum zweiten Spiegel 32. Der zweite Spiegel 32 ist an einer Position (z.B. einer Position auf der vorderen unteren Seite des ersten Spiegels 31) angeordnet, wohin das durch den ersten Spiegel 31 reflektierte Ausgangslicht der Bilderzeugungseinheit 2 fällt. Der zweite Spiegel 32 reflektiert das durch den ersten Spiegel 31 reflektierte Ausgangslicht der Bilderzeugungseinheit 2 nach oben (d.h. zur Frontscheibe 101). Der erste Spiegel 31 ist beispielsweise ein Konvexspiegel, und der zweite Spiegel 32 ist beispielsweise ein Konkavspiegel.
Bei dieser Anordnung vergrößert oder verkleinert die Projektionseinheit 3 das auf der Anzeigefläche 20 der Bilderzeugungseinheit 2 angezeigte Bild 700 und projiziert es als Projektionsbild auf die Frontscheibe 101. Als Ergebnis wird das virtuelle Bild 300 im Objektraum 400 angezeigt. Genauer wird im Blickfeld des Benutzers 200, der das Automobil 100 fährt, das virtuelle Bild 300 des vom Bildanzeigesystem 10 projizierten Bildes 700 der realen Szene überlagert angezeigt, die sich vor dem Automobil 100 ausbreitet.
Die Anzeigesteuereinheit 51 steuert die Bilderzeugungseinheit 2. Die Anzeigesteuereinheit 51 besteht beispielsweise aus einem Mikrocomputer mit einer Zentraleinheit (CPU) und einem Speicher als Hauptbestandteilen. Mit anderen Worten, die Anzeigesteuereinheit 51 ist ausgeführt als ein Computer, der eine CPU und einen Speicher enthält, und der Computer funktioniert als Anzeigesteuereinheit 51, wenn die CPU ein in dem Speicher gespeichertes Programm ausführt. Hier ist das Programm vorab im Speicher der Anzeigesteuereinheit 51 aufgezeichnet, kann aber vorgesehen sein unter Verwendung einer Telekommunikationsleitung, wie etwa des Internets, oder eines Aufzeichnungsmediums, wie etwa einer Speicherkarte, in dem es aufgezeichnet ist.
Die Anzeigesteuereinheit 51 erzeugt durch ein Steuern der Bilderzeugungseinheit 2 ein gegebenes Bild 700 auf der Anzeigefläche 20. Ferner steuert die Anzeigesteuereinheit 51 die Anzeigeposition des Bildes 700 an der Anzeigefläche 20. Auf diese Weise steuert die Anzeigesteuereinheit 51 die Anzeigeposition des Bildes 700 an der Frontscheibe 101. Als Ergebnis kann die Anzeigeposition des im Objektraum 400 projizierten virtuellen Bildes 300 bezüglich des Hauptteils 1 gesteuert werden.
Durch einen Softwarevorgang kann die Anzeigesteuereinheit 51 einen gegebenen Bildinhalt auf dem Flüssigkristallschirm 21 anzeigen (zeichnen). Auf diese Weise wird ein gegebenes Bild 700 auf der Anzeigefläche 20 erzeugt, und die Anzeigeposition des Bildes 700 an der Anzeigefläche 20 wird gesteuert. Wenn beispielsweise ein virtuelles Bild 300 (ein erstes virtuelles Bild 301 und ein zweites virtuelles Bild 302), wie in 3 dargestellt, im Objektraum 400 projiziert wird, werden der Inhalt des ersten virtuellen Bildes 301 (wie etwa die Lage und Position des Pfeiles) und der Inhalt des zweiten virtuellen Bildes 302 (wie etwa die Fahrzeuggeschwindigkeit) bei der Anzeigesteuereinheit 51 bestimmt. Weiter bestimmt die Anzeigesteuereinheit 51 auch die Position des Bildes 700 an der Vorderfläche des Flüssigkristallschirms 21, d.h. an der Anzeigefläche 20. Wenn sich die Position des Bildes an der Anzeigefläche 20 ändert, ändert sich auch die Anzeigeposition des virtuellen Bildes 300 bezüglich des Hauptteils 1.
Der Beschleunigungsaufnehmer 52 misst die Beschleunigung (bei der vorliegenden Ausführungsform die Bewegungsbeschleunigung) (den Messwert G), die auf das Automobil 100 einwirkt. Die Bewegungsbeschleunigung ist eine Beschleunigung, die beim Automobil 100 aufgrund der Beschleunigung des fahrenden Automobils 100 erzeugt wird. Das heißt, die Bewegungsbeschleunigung ist die Beschleunigung, die auf das Automobil 100 einwirkt, unter Ausschluss der Gravitationsbeschleunigung. Die Bewegungsbeschleunigung wird beispielsweise in der Richtung entgegen der Beschleunigungsrichtung des Automobils 100 erzeugt.
Anzumerken ist, dass bei der vorliegenden Ausführungsform der Beschleunigungsaufnehmer 52 die Beschleunigungsrichtung direkt misst, die auf das Automobil 100 einwirkt. Es ist anzumerken, dass es in dem Fall, wo der Beschleunigungsaufnehmer 52 die kombinierte Beschleunigung der Bewegungsbeschleunigung und der Gravitationsbeschleunigung des Automobils 100 misst, möglich ist, als Messwert G der Bewegungsbeschleunigung des Automobils 100 einen Wert zu verwenden, erhalten durch ein vektorielles Abteilen des Werts der Gravitationsbeschleunigung, die auf das Automobil 100 einwirkt, von dem Messwert der kombinierten Beschleunigung. In diesem Fall kann der Messwert G des Beschleunigungsaufnehmers 52 in einem stationären Zustand als der Wert der Gravitationsbeschleunigung verwendet werden, die auf das Automobil 100 einwirkt.
Der Beschleunigungsaufnehmer 52 ist beispielsweise ein biaxialer Beschleunigungsaufnehmer und misst die Beschleunigung in der Richtung der vertikalen Achse Az (vertikalen Richtung) und der Richtung der Vorn-Hinten-Achse Ax (Vorn-Hinten-Richtung) des Automobils 100. Anzumerken ist, dass die vertikale Achse Az und die Vorn-Hinten-Achse Ax im Automobil 100 feststehen. Die Richtung der Vorn-Hinten-Achse Ax ist rechtwinklig zur Richtung der vertikalen Achse Az. Zum Beispiel wirkt in dem Fall, wo die Lage des vorwärts fahrenden Automobils 100 nicht in der Vorn-Hinten-Richtung bezüglich der Straßenfläche 600 geneigt ist, die Bewegungsbeschleunigung, die auf das Automobil 100 einwirkt, nur in der Richtung der Vorn-Hinten-Achse Ax des Automobils 100. Angesichts dessen weist der Messwert G des Beschleunigungsaufnehmers 52 (d.h. der Messwert der Bewegungsbeschleunigung) nur die Beschleunigungskomponente Gx in der Richtung der Vorn-Hinten-Achse Ax auf (siehe 4A). Andererseits wirkt in dem Fall, wo die Lage des vorwärts fahrenden Automobils 100 beispielsweise in der Vorn-Hinten-Richtung bezüglich der Straßenfläche 600 geneigt ist, die Bewegungsbeschleunigung, die auf das Automobil 100 einwirkt, sowohl in der Richtung der vertikalen Achse Az als auch in der Richtung der Vorn-Hinten-Achse Ax des Automobils 100. Daher weist der Messwert G eine Beschleunigungskomponente Gz in der Richtung der vertikalen Achse Az und eine Beschleunigungskomponente Gx in der Richtung der Vorn-Hinten-Achse Ax auf (siehe 4B).
Die Positionskorrektureinheit 4 berechnet die Lage (oder genauer, den Lagewinkel) des Hauptteils 1 auf Grundlage des Messwerts G des Beschleunigungsaufnehmers 52 und ändert die Anzeigeposition des Bildes 700 an der Anzeigefläche 20 auf Grundlage des berechneten Lagewinkels. Auf diese Weise ändert sich die Anzeigeposition des Bildes 700 an der Frontscheibe 101. Als Ergebnis ändert sich auch die Anzeigeposition des virtuellen Bildes 300 bezüglich des Hauptteils 1. Auf diese Weise ändert, wenn sich die Lage des Hauptteils 1 ändert, das Bildanzeigesystem 10 die Anzeigeposition des Bildes 700 an der Anzeigefläche 20 gemäß der Änderung, und somit kann das Bildanzeigesystem 10 die Anzeigeposition des virtuellen Bildes 300 korrigieren. Zum Beispiel kann sie für das erste virtuelle Bild 301 an der bestimmten Position korrigiert werden, wo es ursprünglich in der realen Szenerie, wie sie vom Benutzer 200 gesehen wird, überlagert sein sollte, und kann überlagert angezeigt werden.
Die Positionskorrektureinheit 4 besteht aus einem Mikrocomputer, der hauptsächlich beispielsweise aus einer CPU und einem Speicher besteht. Mindestens eine Funktion (z.B. eine Korrektureinheit 41) der Positionskorrektureinheit 4 kann einen Mikrocomputer mit der Anzeigesteuereinheit 51 gemeinsam haben.
Die Positionskorrektureinheit 4 enthält die Korrektureinheit 41 und die Lagewinkelberechnungseinheit 43.
Die Lagewinkelberechnungseinheit 43 berechnet den Lagewinkel des Hauptteils 1 auf Grundlage der Zeitreihendaten des Messwerts G (Beschleunigungsmesswerts) des Beschleunigungsaufnehmers 52. Genauer berechnet die Lagewinkelberechnungseinheit 43 den Lagewinkel des Automobils 100 auf Grundlage der Zeitreihendaten des Messwerts G des Beschleunigungsaufnehmers 52 und legt den berechneten Lagewinkel als den Lagewinkel des Hauptteils 1 fest. Genauer ist der Hauptteil 1 so am Armaturenbrett 102 befestigt, dass die Oben-Unten-Richtung, die Vorn-Hinten-Richtung und die horizontale Richtung des Hauptteils 1 mit der Oben-Unten-Richtung, der Vorn-Hinten-Richtung und der horizontalen Richtung des Automobils 100 übereinstimmen. Somit stimmt der Lagewinkel des Hauptteils 1 mit dem Lagewinkel des Automobils 100 (des Fahrzeugaufbaus) überein, und der Lagewinkel des Hauptteils 1 kann aus dem Lagewinkel des Automobils 100 berechnet werden. Anzumerken ist, dass der Lagewinkel eine Neigung der vertikalen Achse Az des Automobils 100 zur vertikalen Linie der Erde ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Beschleunigungsaufnehmer 52 ein biaxialer Beschleunigungsaufnehmer (biaxial hinsichtlich der vertikalen Achse Az und der Vorn-Hinten-Achse). Daher enthält der Messwert G des Beschleunigungsaufnehmers 52 eine Beschleunigungskomponente Gz in der Richtung der vertikalen Achse Az (vertikalen Richtung) und eine Beschleunigungskomponente Gx in der Richtung der Vorn-Hinten-Achse Ax (Vorn-Hinten-Richtung). Die Lagewinkelberechnungseinheit 43 berechnet arctan (Gz/Gx) als Lagewinkel β (siehe 4).
Auf Grundlage des durch die Lagewinkelberechnungseinheit 43 berechneten Lagewinkels (d.h. des Lagewinkels des Hauptteils 1) steuert die Korrektureinheit 41 die Anzeigesteuereinheit, die Anzeigeposition des Bildes 700 an der Anzeigefläche 20 zu ändern. Durch diese Steuerung wird die Anzeigeposition des virtuellen Bildes 300 bezüglich des Hauptteils 1 gemäß dem Lagewinkel des Hauptteils 1 korrigiert. Die Korrektureinheit 41 steuert die Anzeigesteuereinheit 51, die Abweichung der Position des virtuellen Bildes 300 im Objektraum 400 aufgrund der Abweichung des Lagewinkels des Hauptteils 1 zumindest für das erste virtuelle Bild 301 anzupassen (zu verringern), und ändert die Position des Bildes 700 an der Anzeigefläche 20.
Genauer zeigt die Korrektureinheit 41, wie in 5A und 5B dargestellt, in dem Zustand, wo der Lagewinkel des Automobils 100 ein Bezugswinkel ist (z.B. 0 Grad), das virtuelle Bild 300 an einer Standard-Anzeigeposition an, ohne die Anzeigeposition des virtuellen Bildes 300 (ersten virtuellen Bildes 301) bezüglich des Hauptteils 1 zu ändern. Hier ist die Anzeigeposition des ersten virtuellen Bildes 301 ein annähernd mittiger Bereich des Anzeigebereichs 401, d.h. eine Position, wo die optische Achse 500 (siehe 5A) hindurchgeht. Hier stellt das erste virtuelle Bild 301 einen Pfeil dar, der „Linksabbiegen“ an einer Einmündung vor dem Automobil 100 angibt. Das heißt, im Blickfeld des Benutzers 200 wird das erste virtuelle Bild 301 im Anzeigebereich 401 angezeigt, indem es der Einmündung in einer realen Szenerie überlagert ist. Darüber hinaus wird das zweite virtuelle Bild 302 in einer linken unteren Ecke in dem Anzeigebereich 401 angezeigt (siehe 5B).
Andererseits ändert die Korrektureinheit 41, wie in 6A und 6B dargestellt, wenn der Lagewinkel des Automobils 100 gegenüber dem Bezugswinkel verschoben ist und das Automobil 100 beispielsweise nach hinten geneigt ist, die Anzeigeposition des virtuellen Bildes 300 (ersten virtuellen Bildes 301) bezüglich des Hauptteils 1 von der Standard-Anzeigeposition. Genauer bewegt sich in diesem Zustand der Anzeigebereich 401 (X) nach oben, und der Anzeigebereich 401 (Y) wird an einer vom Anzeigebereich 401 (X) nach oben verschobenen Position im Blickfeld des Benutzers 200 erzeugt, wie in 6B dargestellt. Auf diese Weise wird an einer Standard-Anzeigeposition das erste virtuelle Bild 301 (X) an einem annähernd mittigen Bereich des Anzeigebereichs 401 (Y) angezeigt. Daher wird im Blickfeld des Benutzers 200 das erste virtuelle Bild 301 (X) an einer von der Einmündung in einer realen Szenerie nach vorn verschobenen Position überlagert angezeigt. Anzumerken ist, dass in 6A und 6B der Bereich, wo das virtuelle Bild 300 im Objektraum projiziert werden kann, als Anzeigebereich 401 angezeigt ist. Ferner wird eine Bewegung des Anzeigebereichs 401 und des ersten virtuellen Bildes 301 bewirkt. Angesichts dessen ist zur Unterscheidung „X“ den Bezugsnummern des Anzeigebereichs 401 und des ersten virtuellen Bildes 301 vor der Bewegung zugefügt, und ist „Y“ den Bezugsnummern des Anzeigebereichs 401 und des ersten virtuellen Bildes 301 nach der Bewegung zugefügt.
In diesem Fall ändert die Korrektureinheit 41 die Anzeigeposition des virtuellen Bildes 300 durch ein Ändern der Position des Bildes 700 an der Anzeigefläche 20. Daher bewegt sich, wie in 6A dargestellt, die Anzeigeposition des ersten virtuellen Bildes 301 (X) bezüglich des Hauptteils 1 nach unten, und das erste virtuelle Bild 301 (Y) wird an einer vom ersten virtuellen Bild 301 (X) nach unten verschobenen Position im Anzeigebereich 401 (Y) angezeigt. Als Ergebnis wird im Blickfeld des Benutzers 200, wie in 6B dargestellt, das erste virtuelle Bild 301 (Y) im Anzeigebereich 401 (Y) der Einmündung in einer realen Szenerie überlagert angezeigt. Darüber hinaus wird das zweite virtuelle Bild 302 in einer Position an einer linken unteren Ecke in dem Anzeigebereich 401 (Y) angezeigt (siehe 6B).
Einzelheiten der Lagewinkelberechnungseinheit
Wie oben beschrieben, wird im Bildanzeigesystem 10 der Lagewinkel des Hauptteils 1 aus den Zeitreihendaten des Messwerts G (Beschleunigungsmesswerts) des Beschleunigungsaufnehmers 52 berechnet, und die Anzeigeposition des Bildes 700 an der Anzeigefläche 20 wird gemäß dem Lagewinkel korrigiert. Dabei kann, wenn das Automobil 100 einer Störung ausgesetzt wird, der Lagewinkel des Hauptteils 1 nicht korrekt berechnet werden. Angesichts dessen entfernt die Lagewinkelberechnungseinheit 43 des Anzeigesystems 10 einen Messwert G, der von der Störung betroffen ist, die vom Automobil 100 empfangen wurde, aus den Zeitreihendaten des Messwerts G des Beschleunigungsaufnehmers 52, um den Lagewinkel des Hauptteils 1 zu berechnen. Anzumerken ist, dass „Störung“ beispielsweise eine äußere Kraft ist, die den Lagewinkel des Automobils 100 beeinflusst, wie etwa eine Kraft nach oben, die ausgeübt wird, wenn das Automobil 100 über einen Stein und dergleichen auf der Straßenfläche oder einen Randstein fährt. Ein Aufbau einer solchen Lagewinkelberechnungseinheit ist nachstehend ausgearbeitet.
Die Lagewinkelberechnungseinheit 43 berechnet den Lagewinkel des Hauptteils 1 auf Grundlage der Zeitreihendaten des Messwerts G des Beschleunigungsaufnehmers 52. Genauer schließt die Lagewinkelberechnungseinheit 43, wie in 7 dargestellt, einen Messwert G (Beschleunigungsmesswert) des Beschleunigungsaufnehmers 52, der im Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 (Ausschlusszeitraum) im Betriebszeitraum (vorgegebenen Zeitraum) des Beschleunigungsaufnehmers 52 enthalten ist, aus den Zeitreihendaten des Messwerts G aus, die bei der Berechnung des Lagewinkels des Hauptteils 1 verwendet werden. Das heißt, die Lagewinkelberechnungseinheit 43 berechnet den Lagewinkel des Hauptteils 1 auf Grundlage der Zeitreihendaten des Messwerts G, die im Schwellenwertbereichs-Einhaltungszeitraum K2 enthalten sind.
Hier ist „Betriebszeitraum“ ein Zeitraum, in dem der Beschleunigungsaufnehmer 52 arbeitet, um die Beschleunigung zu messen, die auf das Automobil 100 einwirkt (bei der vorliegenden Ausführungsform die Bewegungsbeschleunigung), was der gesamte Zeitraum oder ein Teil des Zeitraums während des Betriebs des Beschleunigungsaufnehmers 52 sein kann. Der „Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1“ ist ein Zeitraum, in dem das Verhältnis W1 (=Gz/Gx) der Beschleunigungskomponenten Gz und Gx in zwei Richtungen, die den Messwert G des Beschleunigungsaufnehmers 52 bilden, aus dem Schwellenwertbereich S1 fällt. Der „Schwellenwertbereichs-Einhaltungszeitraum K2“ ist ein Zeitraum, in dem das Verhältnis W1 in den Schwellenwertbereich S1 fällt. Die „zwei Richtungen“ enthalten die Richtung der vertikalen Achse Az (vertikale Richtung) und die Richtung der Vorn-Hinten-Achse Ax (Vorn-Hinten-Richtung) rechtwinklig zur Richtung der vertikalen Achse Az.
Auf diese Weise verbessert die Lagewinkelberechnungseinheit 43 die Genauigkeit des bei der Korrektureinheit 41 berechneten Lagewinkels des Hauptteils 1 durch ein Ausschließen eines im Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 im Betriebszeitraum des Beschleunigungsaufnehmers 52 enthaltenen Messwerts G aus den Zeitreihendaten des Messwerts G, die beim Berechnen des Lagewinkels des Hauptteils 1 verwendet werden. Als Ergebnis kann bei der Korrektureinheit 41 die Anzeigeposition des Bildes 700 an der Frontscheibe 101 exakter korrigiert werden.
8A und 8B sind Grafiken, die die Zeitreihendaten des Messwerts G für einen bestimmten Zeitraum des Beschleunigungsaufnehmers 52 in Form von Punkten in xz-Koordinaten darstellen. In 8A und 8B ist die x-Achse die Vorn-Hinten-Achse Ax des Automobils 100, und die z-Achse ist die vertikale Achse Az des Automobils 100. Wie in 8A dargestellt, liegt, wenn das Automobil 100 keiner Störung ausgesetzt ist, jeder Punkt, der einen Messwert G angibt, auf einer Geraden L1 mit einer konstanten Steigung. Es ist anzumerken, dass, wie in 8B dargestellt, wenn das Automobil 100 einer Störung ausgesetzt ist, jeder Punkt, der einen Messwert G angibt, nicht nur auf einer Geraden L1 liegt, sondern auch an einer von der Geraden L1 abweichenden Position liegt.
Die Gerade L1 gibt eine Verteilung des Messwerts G in dem Fall an, wo das Automobil 100 keiner Störung ausgesetzt ist. Die Steigung der Geraden L1 variiert, abhängig vom Lagewinkel des Automobils 100. 8A und 8B nehmen an, dass der Lagewinkel des keiner Störung ausgesetzten Automobils 100 1 Grad beträgt. Zum Beispiel unterscheidet sich der Lagewinkel des Automobils 100 abhängig davon, ob ein Fahrgast auf dem Rücksitz des Automobils 100 sitzt, und die Steigung der Geraden L1 unterscheidet sich auch.
Wie in 8A dargestellt, kann durch die Verwendung der auf der Geraden L1 liegenden Zeitreihendaten des Messwerts G beim Berechnen des Lagewinkels des Automobils 100 der Lagewinkel des Automobils 100 exakt berechnet werden. Die Grafik von 8B wird zu der Grafik, wie sie in 8A dargestellt ist, wenn durch die Störung betroffene Punkte aus der Grafik von 8B entfernt werden, und dieses Entfernen entspricht dem Entfernen des Messwerts G, der in dem in 7 dargestellten Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 gemessen wurde.
Das heißt, ein Messwert G im Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1, wo das Verhältnis W1 außerhalb des Schwellenwertbereichs S1 in 7 liegt, ist ein Messwert G, der von der Geraden L1 von 8B abweichenden Punkten entspricht. Angesichts dessen kann der Lagewinkel des Hauptteils 1 exakter berechnet werden durch ein Ausschließen eines Messwerts G im Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 aus den Zeitreihendaten des Messwerts G, die zum Berechnen des Lagewinkels des Hauptteils 1 verwendet werden.
Der Schwellenwertbereich S1 wird gemäß dem Zustand des Automobils 100 bestimmt. Zum Beispiel werden die in einem bestimmten Intervall gemessenen Messwerte G bei dem Intervall auf den xz-Koordinaten, wie in 8B dargestellt, auf Grundlage der Zeitreihendaten des Messwerts G des Beschleunigungsaufnehmers 52 aufgetragen, und eine Korrelationsgerade wird auf Grundlage der Verteilung der aufgetragenen Punkte bestimmt. Dann kann unter der Annahme der Korrelationsgeraden als Gerade L1 das Verhältnis W1 aus der Steigung der angenommenen Geraden L1 berechnet werden, und ein auf das Verhältnis W1 zentrierter gegebener Bereich kann als Schwellenwertbereich S1 festgelegt werden. Zum Beispiel kann in dem Fall, wo der Wert des Verhältnisses W1 beispielsweise 0,1 beträgt, der Schwellenwertbereich S1 innerhalb des Bereichs 0,1±0,1 festgelegt werden, während in dem Fall, wo der Wert des Verhältnisses W1 beispielsweise 0,5 beträgt, der Schwellenwertbereich S1 innerhalb des Bereichs 0,5±0,1 festgelegt werden kann. Zusätzlich kann beispielsweise der Mittelwert des in einem bestimmten Intervall gemessenen Messwerts G bei dem Intervall auf Grundlage des Messwerts G des Beschleunigungsaufnehmers 52 bestimmt werden, und der auf den Mittelwert zentrierte gegebene Bereich kann als Schwellenwertbereich S1 festgelegt werden. Zum Beispiel kann in dem Fall, wo der Mittelwert beispielsweise 0,3 beträgt, der Schwellenwertbereich S1 auf 0,3±0,1 festgelegt werden.
Die Lagewinkelberechnungseinheit 43 enthält eine Filtereinheit 431 und einen Berechnungseinheits-Hauptteil 432.
Die Filtereinheit 431 entfernt einen Messwert G, der im Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 in den Zeitreihendaten des Messwerts G des Beschleunigungsaufnehmers 52 enthalten ist, und gibt nur einen Messwert G, der im Schwellenwertbereichs-Einhaltungszeitraum K2 enthalten ist, an den Berechnungseinheits-Hauptteil 432 aus. Genauer legt die Filtereinheit 431 den Schwellenwertbereich S1 in der oben beschriebenen Weise auf Grundlage der Zeitreihendaten des Messwerts G des Beschleunigungsaufnehmers 52 fest. Dann entfernt die Filtereinheit 431 jedes Mal, wenn die Zeitreihendaten des Messwerts G eines bestimmten Betriebszeitraums vom Beschleunigungsaufnehmer 52 erlangt sind, einen Messwert G, der im Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 in dem bestimmten Betriebszeitraum enthalten ist. Dann gibt die Filtereinheit 431 einen Messwert G, der im Schwellenwertbereichs-Einhaltungszeitraum K2 enthalten ist, an den Berechnungseinheits-Hauptteil 432 aus.
Anzumerken ist, dass bei der vorliegenden Ausführungsform durch ein statistisches Bearbeiten der Zeitreihendaten des Messwerts G für jede gegebene Betriebszeit ein Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 und ein Schwellenwertbereichs-Einhaltungszeitraum K2 bestimmt werden, ein Messwert G im Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 entfernt wird und ein Messwert G im Schwellenwertbereichs-Einhaltungszeitraum K2 an den Berechnungseinheits-Hauptteil 432 ausgegeben wird. Alternativ kann nur ein Messwert G innerhalb des Schwellenwertbereichs S1 an den Berechnungseinheits-Hauptteil 432 ausgegeben werden durch ein Bestimmen der Reihe nach in Echtzeit, ob der Messwert G des Beschleunigungsaufnehmers 52 innerhalb des Schwellenwertbereichs S1 liegt.
Auf Grundlage der von der Filtereinheit 431 ausgegebenen Zeitreihendaten des Messwerts G berechnet der Berechnungseinheits-Hauptteil 432 den Lagewinkel des Automobils 100 und legt den berechneten Lagewinkel als den Lagewinkel des Hauptteils 1 fest.
In dem Bildanzeigesystem 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform schließt die Lagewinkelberechnungseinheit 43 einen im Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 im Betriebszeitraum des Beschleunigungsaufnehmers 52 enthaltenen Messwert G aus den Zeitreihendaten des Messwerts G aus, die beim Berechnen des Lagewinkels des Hauptteils 1 verwendet werden. Somit kann die Genauigkeit des berechneten Lagewinkels des Hauptteils 1 verbessert werden. Als Ergebnis kann die Anzeigeposition des Bildes 700 an der Frontscheibe 101 exakter korrigiert werden.
Abwandlung der Ausführungsform 1
Die Ausführungsform 1 ist lediglich eine von verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform 1 kann auf verschiedene Weisen gemäß der Gestaltung usw. modifiziert werden, solange die Aufgaben der Erfindung erfüllt werden können. Weiter sind die Aspekte gemäß der Ausführungsform 1 nicht auf die Ausführungsform beschränkt, die ein einziges Bildanzeigesystem 10 verwendet. Zum Beispiel können die Aspekte gemäß der Ausführungsform 1 mit einem Speichermedium verwirklicht sein, das ein Bildanzeigeverfahren, ein Computerprogramm oder ein Programm und dergleichen speichert. Nachstehend beschriebene Abwandlungen können gemäß der Anwendung angemessen kombiniert werden.
Das oben beschriebene Bildanzeigeverfahren ist ein Bildanzeigeverfahren zum Steuern eines in einem sich bewegenden Körper 100 montierten Bildanzeigesystems 10. Dieses Bildanzeigeverfahren enthält einen Bildprojektionsvorgang des Projizierens und Anzeigens eines Bildes 700 auf einem Anzeigeobjekt 101 des sich bewegenden Körpers 100, einen Lagewinkelberechnungsvorgang des Berechnens eines Lagewinkels β des sich bewegenden Körpers 100 auf Grundlage der Zeitreihendaten des Beschleunigungsmesswerts G der Beschleunigung des sich bewegenden Körpers 100 in einem vorgegebenen Zeitraum (dem Betriebszeitraum des Beschleunigungsaufnehmers 52), und einen Anzeigesteuervorgang des Steuerns der Anzeigeposition zum Projizieren und Anzeigen des Bildes 700 auf dem Anzeigeobjekt 101 gemäß dem durch den Lagewinkelberechnungsvorgang berechneten Lagewinkel. Der Beschleunigungsmesswert G enthält Komponenten von zwei Richtungen Gz und Gx. Im Lagewinkelberechnungsvorgang wird ein Beschleunigungsmesswert G, der in einem Ausschlusszeitraum K1 enthalten ist, wo das Verhältnis W1 von Komponenten von zwei Richtungen in dem vorgegebenen Zeitraum außerhalb eines vorgegebenen Bereichs S1 liegt, aus den Zeitreihendaten ausgeschlossen, die für die Berechnung des Lagewinkels benutzt werden.
Abwandlung 1
Der Beschleunigungsaufnehmer 52 ist bei der Ausführungsform 1 ein biaxialer Beschleunigungsaufnehmer, kann aber ein triaxialer Beschleunigungsaufnehmer sein. In diesem Fall ist, wie in 9 dargestellt, das Verhältnis W1 für die Berechnung bei der Filtereinheit 431 ein Wert, erhalten durch ein Teilen der Beschleunigungskomponente Gz im Messwert G des Beschleunigungsaufnehmers 52 durch die Beschleunigungskomponente Gxy. Die Beschleunigungskomponente Gxy ist eine Beschleunigungskomponente, erhalten durch ein vektorielles Kombinieren der Beschleunigungskomponente Gx in der Richtung der Vorn-Hinten-Achse Ax (Vorn-Hinten-Richtung) und der Beschleunigungskomponente Gy in der Richtung der horizontalen Achse Ay (horizontalen Richtung) im Messwert G. Die Richtung der horizontalen Achse Ay steht rechtwinklig sowohl zu der Richtung der vertikalen Achse Az (vertikalen Richtung) und der Richtung der Vorn-Hinten-Achse Ax (Vorn-Hinten-Richtung). In diesem Fall sind die oben beschriebenen beiden Richtungen in dem Verhältnis der Beschleunigungskomponenten Gxy und Gz von zwei Richtungen, die den Messwert G bilden, die Richtung der vertikalen Achse Az und die Richtung der Axy-Achse des Hauptteils 1. Die Achse Axy ist eine Richtung entlang der Beschleunigungskomponente, erhalten durch ein vektorielles Kombinieren der Beschleunigungskomponente Gx in der Richtung der Vorn-Hinten-Achse Ax und der Beschleunigungskomponente Gy in der Richtung der horizontalen Achse Ay im Messwert G. Das heißt, die Achse Axy ist eine Achse entlang einer Geraden, die den Ursprung 0 und den Punkt verbindet, der der Beschleunigungskomponente Gxy entspricht.
Gemäß der Abwandlung 1 können die Neigung in der Vorn-Hinten-Richtung und die Neigung in der horizontalen Richtung der Lage des Hauptteils 1 (d.h. des Automobils 100) mit dem Beschleunigungsaufnehmer 52 gemessen werden. Somit kann die Anzeigeposition des Bildes 700 an der Frontscheibe 101 exakter korrigiert werden.
Abwandlung 2
Bei der Ausführungsform 1 können, wie in 10 dargestellt, zusätzliche Zeiträume K3 und K4 vor und nach dem Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 (Ausschlusszeitraum) vorgesehen sein. In diesem Fall schließt die Filtereinheit 431 im Betriebszeitraum (vorgegebenen Zeitraum) des Beschleunigungsaufnehmers 52 nicht nur einen im Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 enthaltenen Messwert G aus, sondern auch einen in den zusätzlichen Zeiträumen K3 und K4 enthaltenen Messwert G. Dann gibt die Filtereinheit 431 nur die Zeitreihendaten des Messwerts (des Messwerts des Beschleunigungsaufnehmers 52), die in dem verbleibenden Zeitraum K5 gemessen sind, an den Berechnungseinheits-Hauptteil 432 aus. Anzumerken ist, dass der Zeitraum K5 ein durch ein Ausschließen der zusätzlichen Zeiträume K3 und K4 aus dem Schwellenwertbereichs-Einhaltungszeitraum K2 erhaltener Zeitraum ist.
Mit dieser Auslegung kann nicht nur ein Messwert G im Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1, sondern auch ein Messwert G in den zusätzlichen Zeiträumen K3 und K4 ausgeschlossen werden. Die zusätzlichen Zeiträume K3 und K4 liegen angrenzend an den Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1, und daher ist es sehr gut möglich, dass das Verhältnis W1, das dem Messwert G in den zusätzlichen Zeiträumen K3 und K4 entspricht, ein Wert nahe dem Schwellenwert des Schwellenwertbereichs S1 innerhalb des Schwellenwertbereichs S1 (vorgegebenen Bereichs) ist. Durch ein Ausschließen eines solchen Messwerts G in den zusätzlichen Zeiträumen K3 und K4 kann der Lagewinkel des Hauptteils 1 (d.h. der Lagewinkel des Automobils 100) exakter berechnet werden.
Die Längen der zusätzlichen Zeiträume K3 und K4 sind vorab auf eine feste vorgegebene Länge festgelegt. Es ist anzumerken, dass die Längen der zusätzlichen Zeiträume K3 und K4 gemäß der Länge des Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraums K1 geändert werden können. Zum Beispiel können die Längen der zusätzlichen Zeiträume K3 und K4 verlängert festgelegt sein, wenn die Länge des Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraums K1 verlängert ist. Im Fall, wo der Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 lang ist, ist es sehr gut möglich, dass das Verhältnis W1, das dem Messwert G in den zusätzlichen Zeiträumen K3 und K4 entspricht, über lange Zeiträume Werte nahe dem Schwellenwert des Schwellenwertbereichs S1 beibehält. Angesichts dessen kann durch ein Einstellen der Längen der zusätzlichen Zeiträume K3 und K4 gemäß der Länge des Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraums K1 ein Messwert G, dessen Verhältnis W1 einen Wert nahe dem Schwellenwert des Schwellenwertbereichs S1 aufweist, aus dem Messwert G im Schwellenwertbereichs-Einhaltungszeitraum K2 ausgeschlossen werden. Auf diese Weise kann der Lagewinkel des Hauptteils 1 (d.h. der Lagewinkel des Automobils 100) exakter berechnet werden.
Ferner kann die Länge des zusätzlichen Zeitraums K3 gemäß dem Abweichungsbetrag des Verhältnisses W1a geändert werden, das dem ersten Messwert Ga in der Zeitreihenfolge im Messwert G des Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraums K1 entspricht. Zum Beispiel kann die Länge des zusätzlichen Zeitraums K3 verlängert festgelegt werden, wenn sich der Abweichungsbetrag des Verhältnisses W1a erhöht. Ferner kann die Länge des zusätzlichen Zeitraums K4 gemäß dem Abweichungsbetrag des Verhältnisses W1b geändert werden, das dem letzten Messwert Gb in der Zeitreihenfolge im Messwert G des Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraums K1 entspricht. Zum Beispiel kann die Länge des zusätzlichen Zeitraums K4 verlängert festgelegt werden, wenn sich der Abweichungsbetrag des Verhältnisses W1b erhöht. Anzumerken ist, dass der Abweichungsbetrag der Verhältnisse W1a und W1b ein Abweichungsbetrag vom Mittelwert des Schwellenwertbereichs S1 ist.
Im Fall, wo der Abweichungsbetrag der Verhältnisse W1a und W1b groß ist, ist es sehr gut möglich, dass das Verhältnis W1, das dem Messwert G in den zusätzlichen Zeiträumen K3 und K4 entspricht, über lange Zeiträume Werte nahe dem Schwellenwert des Schwellenwertbereichs S1 beibehält. Angesichts dessen kann durch ein Einstellen langer Längen der zusätzlichen Zeiträume K3 und K4 gemäß dem Abweichungsbetrag der Verhältnisse W1a und W1b ein Messwert G, dessen Verhältnis W1 einen Wert nahe dem Schwellenwert des Schwellenwertbereichs S1 aufweist, aus dem Messwert G im Schwellenwertbereichs-Einhaltungszeitraum K2 ausgeschlossen werden. Auf diese Weise kann der Lagewinkel des Hauptteils 1 (d.h. der Lagewinkel des Automobils 100) exakter berechnet werden.
Anzumerken ist, dass, während bei der vorliegenden Abwandlung die zusätzlichen Zeiträume K3 und K4 sowohl vor als auch nach dem Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 vorgesehen sind, die zusätzlichen Zeiträume K3 und K4 bei mindestens einem Zeitraum vor oder nach dem Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 vorgesehen sein können.
Weitere Abwandlungen
Das Bildanzeigesystem 10 ist nicht auf in einem Automobil 100 verwendete Heads-Up-Displays beschränkt, sondern kann auf andere sich bewegende Fahrzeuge als das Automobil 100 angewendet werden, wie etwa Motorräder, Züge, Flugzeuge, Baumaschinen und Schiffe. Weiter ist das Bildanzeigesystem 10 nicht auf sich bewegende Körper beschränkt. Zum Beispiel kann das Bildanzeigesystem 10 in einer Vergnügungseinrichtung, einem tragbaren Endgerät, wie etwa einem am Kopf befestigtes Display (HMD), einem medizinischen Gerät oder einer stationären Vorrichtung verwendet werden. Das Bildanzeigesystem 10 kann auch als ein elektronischer Sucher verwendet werden, der beispielsweise in einer digitalen Kamera oder einer anderen Einrichtung eingebaut ist.
Ausführungsform 2
Im Vergleich zur Ausführungsform 1 unterscheidet sich die Ausführungsform 2 in der Bedingung des Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraums K1 (Ausschlusszeitraums) der Filtereinheit 431. Ferner enthält das Bildanzeigesystem 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weiter einen Winkelgeschwindigkeitsaufnehmer 53, wie in 11 dargestellt. Der Winkelgeschwindigkeitsaufnehmer 53 misst die Winkelgeschwindigkeit (d.h. den Nickwinkel) um die horizontale Achse des Automobils 100. Das heißt, der Winkelgeschwindigkeitsaufnehmer 53 misst die Winkelgeschwindigkeit um die horizontale Achse des Hauptteils 1. Der Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 nach der vorliegenden Ausführungsform ist ein Zeitraum, in dem ein Winkelgeschwindigkeitsmesswert Q1 des Winkelgeschwindigkeitsaufnehmers 53, der die Winkelgeschwindigkeit (den Nickwinkel) des Hauptteils 1 misst, im Betriebszeitraum (vorgegebenen Zeitraum) des Beschleunigungsaufnehmers 52 außerhalb eines Schwellenwertbereichs S2 liegt (siehe 12).
Genauer schließt die Lagewinkelberechnungseinheit 43 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Beschleunigungsmesswert (Messwert des Beschleunigungsaufnehmers 52) G, der im Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 im Betriebszeitraum des Beschleunigungsaufnehmers 52 enthalten ist, aus den Zeitreihendaten des Beschleunigungsmesswerts G aus, die beim Berechnen des Lagewinkels des Hauptteils 1 verwendet werden. Der Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 ist ein Zeitraum, in dem der Winkelgeschwindigkeitsmesswert Q1 des Winkelgeschwindigkeitsaufnehmers 53, der die Winkelgeschwindigkeit des Hauptteils 1 (d.h. die Winkelgeschwindigkeit des Automobils 100) misst, außerhalb des Schwellenwertbereichs S2 (vorgegebenen Bereichs) liegt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann der Schwellenwertbereich S2 als ein gegebener Bereich festgelegt sein, zentriert auf einen Durchschnittswert durch ein Bestimmen des Durchschnittswerts des Winkelgeschwindigkeitsmesswerts Q1, gemessen in einem bestimmten Zeitraum bei einem bestimmten Intervall auf Grundlage des Winkelgeschwindigkeitsmesswerts Q1 des Winkelgeschwindigkeitsaufnehmers 53.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann, wie bei der Ausführungsform 1, die Genauigkeit des bei der Korrektureinheit 41 berechneten Lagewinkels des Hauptteils 1 verbessert werden. Als Ergebnis kann die Anzeigeposition des Bildes 700 an der Frontscheibe 101 exakter korrigiert werden.
Anzumerken ist, dass die Ausführungsformen 1 und 2 kombiniert werden können. Genauer kann die Lagewinkelberechnungseinheit 43 einen Beschleunigungsmesswert G, der im Ausschlusszeitraum enthalten ist, in dem das Verhältnis W1 von Komponenten von zwei Richtungen außerhalb eines vorgegebenen Bereichs S1 im Betriebszeitraum (vorgegebenen Zeitraum) des Beschleunigungsaufnehmers 52 liegt, aus den Zeitreihendaten des Beschleunigungsmesswerts G ausschließen, die zum Berechnen des Lagewinkels β verwendet werden, während sie weiter den Beschleunigungsmesswert, der im Ausschlusszeitraum enthalten ist, in dem der Winkelgeschwindigkeitsmesswert Q1 der Winkelgeschwindigkeit des Automobils 100 außerhalb eines vorgegebenen Bereichs S2 liegt, aus den oben beschriebenen Zeitreihendaten des Messwerts G ausschließt, die zum Berechnen des Lagewinkels β verwendet werden. Mit dieser Auslegung kann die Genauigkeit des berechneten Lagewinkels β weiter verbessert werden.
Abwandlung der Ausführungsform 2
Die Ausführungsform 2 ist lediglich eine von verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform 2 kann auf verschiedene Weisen gemäß der Gestaltung usw. modifiziert werden, solange die Aufgaben der Erfindung erfüllt werden können. Weiter sind die Aspekte gemäß der Ausführungsform 2 nicht auf die Ausführungsform beschränkt, die ein einziges Bildanzeigesystem verwendet. Zum Beispiel können die Aspekte gemäß der Ausführungsform 1 unter Verwendung eines Speichermediums verwirklicht sein, das ein Bildanzeigeverfahren, ein Computerprogramm oder ein Programm und dergleichen speichert. Nachstehend beschriebene Abwandlungen können angemessen kombiniert werden.
Das oben beschriebene Bildanzeigeverfahren ist ein Bildanzeigeverfahren zum Steuern eines in einem sich bewegenden Körper 100 montierten Bildanzeigesystems 10. Dieses Bildanzeigeverfahren enthält einen Bildprojektionsvorgang des Projizierens und Anzeigens eines Bildes 700 auf einem Anzeigeobjekt 101 des sich bewegenden Körpers 100, einen Lagewinkelberechnungsvorgang des Berechnens eines Lagewinkels β des sich bewegenden Körpers 100 auf Grundlage der Zeitreihendaten des Beschleunigungsmesswerts G der Beschleunigung des sich bewegenden Körpers 100 in einem vorgegebenen Zeitraum (dem Betriebszeitraum des Beschleunigungsaufnehmers 52), und einen Anzeigesteuervorgang des Steuerns der Anzeigeposition zum Projizieren und Anzeigen des Bildes 700 an dem Anzeigeobjekt 101 gemäß dem durch den Lagewinkelberechnungsvorgang berechneten Lagewinkel. Der Beschleunigungsmesswert G enthält Komponenten von zwei Richtungen Gz und Gx. Beim Lagewinkelberechnungsvorgang wird ein Beschleunigungsmesswert G, der in einem Ausschlusszeitraum K1 enthalten ist, wo der Winkelgeschwindigkeitsmesswert Q1 der Winkelgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers 100 außerhalb eines vorgegebenen Bereichs Q2 liegt, aus den Zeitreihendaten ausgeschlossen, die für die Berechnung des Lagewinkels benutzt werden.
Abwandlung 1
Bei der Ausführungsform 2 misst der Winkelgeschwindigkeitsaufnehmer 53 die Winkelgeschwindigkeit um die horizontale Achse des Automobils 100 (den Nickwinkel des Automobils 100). Es ist anzumerken, dass der Winkelgeschwindigkeitsaufnehmer 53 die Winkelgeschwindigkeit um die Vorn-Hinten-Achse des Automobils 100 (den Rollwinkel des Automobils 100) oder die Winkelgeschwindigkeit um die vertikale Achse (den Gierwinkel) des Automobils 100 messen kann. Ferner kann der Winkelgeschwindigkeitsaufnehmer 53 mindestens eine aus der Winkelgeschwindigkeit um die vertikale Achse, der Winkelgeschwindigkeit um die Vorn-Hinten-Achse und der Winkelgeschwindigkeit um die horizontale Achse des Automobils 100 messen. Im Fall, dass der Winkelgeschwindigkeitsaufnehmer 53 Winkelgeschwindigkeiten um zwei oder mehr Achsen misst, ist der Schwellenwertbereich für jede Beschleunigung um jede Achse festgelegt.
Abwandlung 2
Bei der Ausführungsform 2 kann, wie bei der Ausführungsform 1, ein zusätzlicher Zeitraum vor und nach dem Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum K1 vorgesehen sein.
Abschluss
Ein Bildanzeigesystem (10) gemäß einem ersten Aspekt ist ausgelegt, in einem sich bewegenden Körper (100) montiert zu sein, wobei das Bildanzeigesystem (10) enthält: eine Bildprojektionseinheit (30), ausgelegt, ein Bild (700) anzuzeigen durch ein Projizieren des Bildes (700) an ein Anzeigeobjekt (101) des sich bewegenden Körpers (100); eine Lagewinkelberechnungseinheit (43), ausgelegt, einen Lagewinkel (ß) des sich bewegenden Körpers (100) auf Grundlage von Zeitreihendaten eines Beschleunigungsmesswerts (G) einer Beschleunigung des sich bewegenden Körpers (100) in einem vorgegebenen Zeitraum zu berechnen; und eine Anzeigesteuereinheit (51), ausgelegt, eine Position, wo das Bild (700) an einem Anzeigeobjekt (101) angezeigt und projiziert wird, gemäß dem durch die Lagewinkelberechnungseinheit (43) berechneten Lagewinkel (ß) zu steuern. Der Beschleunigungsmesswert (G) enthält Komponenten (Gx, Gz) von zwei Richtungen. Die Lagewinkelberechnungseinheit (43) schließt einen Beschleunigungsmesswert (G), der im Ausschlusszeitraum (K1) enthalten ist, in dem das Verhältnis (W1) der Komponenten von zwei Richtungen im vorgegebenen Zeitraum außerhalb eines vorgegebenen Bereichs (S1) liegt, aus den Zeitreihendaten aus, die für die Berechnung des Lagewinkels (ß) verwendet werden.
Mit dieser Auslegung schließt die Lagewinkelberechnungseinheit (43) einen Beschleunigungsmesswert (G), der in einem Ausschlusszeitraum (K1) enthalten ist, aus den Zeitreihendaten des Beschleunigungsmesswerts (G) aus, die für die Berechnung des Lagewinkels (ß) des sich bewegenden Körpers (100) verwendet werden. Auf diese Weise kann die Genauigkeit des berechneten Lagewinkels (ß) verbessert werden. Als Ergebnis kann die Anzeigeposition des Bildes (700) am Anzeigeobjekt (101) exakter korrigiert werden.
In einem Bildanzeigesystem (10) gemäß einem zweiten Aspekt schließt im ersten Aspekt die Lagewinkelberechnungseinheit (43) weiter einen Beschleunigungsmesswert (G), der im Ausschlusszeitraum (K1) enthalten ist, in dem ein Winkelgeschwindigkeitsmesswert (Q1) einer Winkelgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers (100) außerhalb des vorgegebenen Bereichs (S2) liegt, aus den Zeitreihendaten aus, die für die Berechnung des Lagewinkels (ß) verwendet werden.
Mit dieser Auslegung kann die Genauigkeit des berechneten Lagewinkels (ß) weiter verbessert werden.
In einem Bildanzeigesystem (10) gemäß einem dritten Aspekt enthalten in dem ersten oder zweiten Aspekt die beiden Richtungen eine vertikale Richtung (Az-Achsenrichtung) des sich bewegenden Körpers (100) und eine rechtwinklige Richtung rechtwinklig zu der vertikalen Richtung (Az-Achsenrichtung).
Mit dieser Auslegung kann mit den Zeitreihendaten des Beschleunigungsmesswerts (G) der Lagewinkel (ß) des sich bewegenden Körpers (100) korrekter gemessen werden. Auf diese Weise kann die Anzeigeposition des Bildes (700) am Anzeigeobjekt (101) exakter korrigiert werden.
In einem Bildanzeigesystem (10) gemäß einem vierten Aspekt ist im dritten Aspekt die rechtwinklige Richtung eine Vorn-Hinten-Richtung (Ax-Achsenrichtung) des sich bewegenden Körpers (100).
Mit dieser Auslegung kann mit den Zeitreihendaten des Beschleunigungsmesswerts (G) die Neigung der Lage des sich bewegenden Körpers (100) in der Vorn-Hinten-Richtung gemessen werden.
In einem Bildanzeigesystem (10) gemäß einem fünften Aspekt sind in einem beliebigen der ersten bis dritten Aspekte die beiden Richtungen eine vertikale Richtung (Az-Achsenrichtung) des sich bewegender Körpers (100) und eine Richtung entlang der Beschleunigungskomponente (Gxy), erhalten durch ein vektorielles Kombinieren der Beschleunigungskomponente (Gx) in einer Vorn-Hinten-Richtung (Ax-Achsenrichtung) des sich bewegenden Körpers (100) und einer Beschleunigungskomponente (Gy) in der horizontalen Richtung (Ay-Achsenrichtung) des sich bewegenden Körpers (100) im Beschleunigungsmesswert (G).
Mit dieser Auslegung kann mit dem Beschleunigungsmesswert (G) die Neigung der Lage des sich bewegenden Körpers (100) in der Vorn-Hinten-Richtung und der horizontalen Richtung gemessen werden.
In einem Bildanzeigesystem (10) gemäß einem sechsten Aspekt ist im zweiten Aspekt die Winkelgeschwindigkeit mindestens eine aus einer Winkelgeschwindigkeit um eine vertikale Achse (Az-Achsenrichtung) des sich bewegenden Körpers (100), einer Winkelgeschwindigkeit um eine Vorn-Hinten-Achse (Ax-Achsenrichtung) des sich bewegenden Körpers (100) und einer Winkelgeschwindigkeit um eine horizontale Achse (Ay-Achsenrichtung) des sich bewegenden Körpers (100).
Mit dieser Auslegung kann mit dem Winkelgeschwindigkeitsmesswert (Q1) mindestens einer aus dem Gierwinkel, dem Nickwinkel und dem Rollwinkel des sich bewegenden Körpers (100) gemessen werden. Auf diese Weise kann ein Beschleunigungsmesswert (G) eines Falls, wo mindestens einer aus dem Gierwinkel, dem Nickwinkel und dem Rollwinkel des sich bewegenden Körpers (100) bedeutend geändert ist, ausgeschlossen werden. Als Ergebnis kann die Anzeigeposition des Bildes (700) am Anzeigeobjekt (101) exakter korrigiert werden.
In einem Bildanzeigesystem (10) gemäß einem siebenten Aspekt schließt in einem beliebigen der Aspekte 1 bis 6 die Lagewinkelberechnungseinheit (43) einen Beschleunigungsmesswert (G), der in einem zusätzlichen Zeitraum (K3, K4) angrenzend an den Ausschlusszeitraum (K1) enthalten ist, aus den Zeitreihendaten aus, die für die Berechnung des Lagewinkels (β) verwendet werden.
Mit dieser Auslegung kann nicht nur ein Beschleunigungsmesswert (G) im Ausschlusszeitraum (K1), sondern auch ein Beschleunigungsmesswert (G) in einem zusätzlichen Zeitraum (K3, K4) ausgeschlossen werden. Die zusätzlichen Zeiträume (K3, K4) liegen angrenzend an den Ausschlusszeitraum (K1), und daher ist es sehr gut möglich, dass das Verhältnis (W1), das dem Beschleunigungsmesswert (G) in einem zusätzlichen Zeitraum (K3, K4) entspricht, ein Wert nahe dem Schwellenwert des vorgegebenen Bereichs (S1) innerhalb des vorgegebenen Bereichs (S1) ist. Durch ein Ausschließen des Beschleunigungsmesswerts (G) in einem zusätzlichen Zeitraum (K3, K4) kann der Lagewinkel (ß) des sich bewegenden Körpers (100) genauer berechnet werden.
In einem Bildanzeigesystem (10) gemäß einem achten Aspekt ist im siebenten Aspekt der zusätzliche Zeitraum (K3, K4) zumindest bei einem aus den Zeiträumen vor oder nach dem Ausschlusszeitraum (K1) vorgesehen.
Mit dieser Auslegung kann ein Beschleunigungsmesswert (G) im zusätzlichen Zeitraum (K3, K4) ausgeschlossen werden, der bei mindestens einem aus den Zeiträumen vor oder nach dem Ausschlusszeitraum (K1) vorgesehen ist.
In einem Bildanzeigesystem (10) gemäß einem neunten Aspekt ist im siebenten oder achten Aspekt der zusätzliche Zeitraum (K3, K4) umso länger, je länger der Ausschlusszeitraum (K1) ist.
Mit dieser Auslegung ist es möglich, eine Einstellung zu erreichen, bei der der zusätzliche Zeitraum (K3, K4) umso länger ist, je länger der Ausschlusszeitraum (K1) ist. In dem Fall, wo der Ausschlusszeitraum (K1) lang ist, ist es sehr gut möglich, dass das Verhältnis (W1), das einem Beschleunigungsmesswert (G) in einem zusätzlichen Zeitraum (K3, K4) entspricht, einen Wert nahe dem Schwellenwert des vorgegebenen Bereichs (S1) über lange Zeiträume beibehält. Angesichts dessen kann durch das Festlegen, bei dem der zusätzliche Zeitraum (K3, K4) umso länger ist, je länger der Ausschlusszeitraum (K1) ist, der Messwert (G), dessen Verhältnis (W1) einen Wert nahe dem Schwellenwert des vorgegebenen Bereichs (S1) aufweist, aus dem Messwert (G) im Schwellenwertbereichs-Einhaltungszeitraum (K2) ausgeschlossen werden. Auf diese Weise kann der Lagewinkel (β) des sich bewegenden Körpers (100) genauer berechnet werden.
Ein Bildanzeigesystem (10) gemäß einem zehnten Aspekt ist ausgelegt, in einem sich bewegenden Körper (100) montiert zu sein, wobei das Bildanzeigesystem (10) enthält: eine Bildprojektionseinheit (30), ausgelegt, ein Bild (700) anzuzeigen durch ein Projizieren des Bildes (700) an ein Anzeigeobjekt (101) des sich bewegenden Körpers (100); eine Lagewinkelberechnungseinheit (43), ausgelegt, einen Lagewinkel (β) des sich bewegenden Körpers (100) auf Grundlage von Zeitreihendaten eines Beschleunigungsmesswerts (G) einer Beschleunigung des sich bewegenden Körpers (100) in einem vorgegebenen Zeitraum zu berechnen; und eine Anzeigesteuereinheit (51), ausgelegt, eine Position, wo das Bild (700) an einem Anzeigeobjekt (101) angezeigt und projiziert wird, gemäß dem durch die Lagewinkelberechnungseinheit (43) berechneten Lagewinkel (β) zu steuern. Die Lagewinkelberechnungseinheit (43) schließt einen Beschleunigungsmesswert (G), der im Ausschlusszeitraum (K1) enthalten ist, in dem ein Winkelgeschwindigkeitsmesswert (Q1) einer Winkelgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers (100) außerhalb des vorgegebenen Bereichs (S2) liegt, aus den Zeitreihendaten aus, die für die Berechnung des Lagewinkels (β) verwendet werden.
Mit dieser Auslegung schließt die Lagewinkelberechnungseinheit (43) einen Beschleunigungsmesswert (G), der in einem Ausschlusszeitraum (K1) enthalten ist, wo die Winkelgeschwindigkeit des Messwerts (Q1) der Winkelgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers (100) außerhalb des vorgegebenen Bereichs (S2) liegt, aus den Zeitreihendaten des Beschleunigungsmesswerts (G) aus, die für die Berechnung des Lagewinkels (β) des sich bewegenden Körpers (100) verwendet werden. Auf diese Weise kann die Genauigkeit des berechneten Lagewinkels (β) verbessert werden. Als Ergebnis kann die Anzeigeposition des Bildes (700) am Anzeigeobjekt (101) exakter korrigiert werden.
In einem Bildanzeigesystem (10) gemäß einem dritten Aspekt enthalten in dem ersten Aspekt die beiden Richtungen eine vertikale Richtung (Az-Achsenrichtung) des sich bewegenden Körpers (100) und eine rechtwinklige Richtung rechtwinklig zu der vertikalen Richtung (Az-Achsenrichtung).
Ein sich bewegender Körper (100) gemäß einem elften Aspekt enthält: ein Bildanzeigesystem (10) gemäß einem beliebigen aus den ersten bis zehnten Aspekten; und einen Aufbau des sich bewegenden Körpers, in dem das Bildanzeigesystem (10) montiert ist. Das Anzeigeobjekt (101) ist eine Windschutzscheibe des Aufbaus des sich bewegenden Körpers.
Mit dieser Auslegung kann ein sich bewegender Körper (100) vorgesehen sein, der das Bildanzeigesystem (10) enthält.
Ein Bildanzeigeverfahren gemäß einem zwölften Aspekt ist ein Verfahren des Steuerns eines Bildanzeigesystems (10), das ausgelegt ist, in einem sich bewegenden Körper (100) montiert zu sein, wobei das Verfahren enthält: einen Projektionsvorgang für ein Bild (700) des Anzeigens des Bildes (700) durch ein Projizieren des Bildes (700) an ein Anzeigeobjekt (101) des sich bewegenden Körpers (100); einen Berechnungsvorgang für einen Lagewinkel (β) des Berechnens eines Lagewinkels (β) des sich bewegenden Körpers auf Grundlage von Zeitreihendaten eines Beschleunigungsmesswerts (G) einer Beschleunigung des sich bewegenden Körpers (100) in einem vorgegebenen Zeitraum; und einen Anzeigesteuervorgang des Steuerns einer Position, wo das Bild (700) an einem Anzeigeobjekt (101) angezeigt und projiziert wird, gemäß dem durch den Berechnungsvorgang für den Lagewinkel (β) berechneten Lagewinkel (β) zu steuern, wobei der Beschleunigungsmesswert (G) Komponenten (Gx, Gz) von zwei Richtungen enthält. Der Berechnungsvorgang für einen Lagewinkel (β) schließt einen Beschleunigungsmesswert (G), der im Ausschlusszeitraum (K1) enthalten ist, in dem das Verhältnis (W1) der Komponenten von zwei Richtungen im vorgegebenen Zeitraum außerhalb eines vorgegebenen Bereichs (S1) liegt, aus den Zeitreihendaten aus, die für die Berechnung des Lagewinkels (β) verwendet werden.
Mit dieser Auslegung kann die Genauigkeit des berechneten Lagewinkels (β) verbessert werden. Als Ergebnis kann die Anzeigeposition des Bildes (700) am Anzeigeobjekt (101) exakter korrigiert werden.
Ein Bildanzeigeverfahren gemäß einem dreizehnten Aspekt ist ein Verfahren des Steuerns eines Bildanzeigesystems (10), ausgelegt, in einem sich bewegenden Körper (100) montiert zu sein, wobei das Verfahren enthält: einen Projektionsvorgang für ein Bild (700) zum Anzeigen des Bildes (700) durch ein Projizieren des Bildes (700) an ein Anzeigeobjekt (101) des sich bewegenden Körpers (100); einen Berechnungsvorgang für einen Lagewinkel (β) zum Berechnen eines Lagewinkels (β) des sich bewegenden Körpers auf Grundlage von Zeitreihendaten eines Beschleunigungsmesswerts (G) einer Beschleunigung des sich bewegenden Körpers (100) in einem vorgegebenen Zeitraum; und einen Anzeigesteuervorgang des Steuerns einer Position, wo das Bild (700) angezeigt und an das Anzeigeobjekt (101) projiziert wird, gemäß dem durch den Berechnungsvorgang für den Lagewinkel (β) berechneten Lagewinkel (β). Der Berechnungsvorgang für den Lagewinkel (β) schließt einen Beschleunigungsmesswert (G), der im Ausschlusszeitraum (K1) enthalten ist, in dem ein Winkelgeschwindigkeitsmesswert (Q1) einer Winkelgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers (100) außerhalb des vorgegebenen Bereichs (S2) liegt, aus den Zeitreihendaten aus, die für die Berechnung des Lagewinkels (β) verwendet werden.
Mit dieser Auslegung kann die Genauigkeit des berechneten Lagewinkels (β) verbessert werden. Als Ergebnis kann die Anzeigeposition des Bildes (700) am Anzeigeobjekt (101) exakter korrigiert werden.
Ein Programm gemäß einem vierzehnten Aspekt ist ausgelegt, ein Computersystem zu veranlassen, das Bildanzeigeverfahren gemäß dem zwölften oder dreizehnten Aspekt auszuführen.
Mit dieser Auslegung ist es möglich, ein Programm vorzusehen, ausgelegt, ein Computersystem zu veranlassen, das Bildanzeigeverfahren auszuführen.
Ausführungsform 3
Gesamtanordnung der Anzeigevorrichtung
13 stellt ein Automobil 1200 dar, dass eine Anzeigevorrichtung 1100 als Head-Up-Display (HUD) enthält. Die Anzeigevorrichtung 1100 ist nahe der oberen Fläche des Armaturenbretts 1220 des Automobils 1200 angebracht.
Die Anzeigevorrichtung 1100 projiziert Licht zum Bereich D10 innerhalb des Blicks des Fahrers, angezeigt mit der gestrichelten Linie an der Frontscheibe 1210. Ein Teil des projizierten Lichts wird durch die Frontscheibe 1210 durchgelassen, während ein weiterer Teil des Lichts durch die Frontscheibe 1210 reflektiert wird. Dieses reflektierte Licht läuft zu den Augen des Fahrers. Der Fahrer/die Fahrerin nimmt das reflektierte Licht in seinen oder ihren Augen als virtuelles Bild Vi, das aussieht wie das Bild eines Objekts auf der anderen Seite der Frontscheibe (außerhalb des Automobils 1200), gegen den Hintergrund des durch die Frontscheibe 1210 gesehenen realen Objekts wahr.
14 stellt ein Beispiel eines Bereichs D10 als einen Bereich dar, auf den Licht durch die Anzeigevorrichtung 1100 projiziert wird. Wie als der durch die gestrichelte Linie in 14 umgebene Bereich dargestellt, befindet sich der Bereich D10 unten auf der Frontscheibe 1210 auf der Seite des Fahrersitzes. Die am Armaturenbrett 1220 angebrachte Anzeigevorrichtung 1100 projiziert ein Bild an die Frontscheibe 1210 durch ein Projizieren von Licht an den Bereich D10, wie in 13 dargestellt. Auf diese Weise wird das virtuelle Bild Vi erzeugt, das ein Bild eines Objekts zu sein scheint, das sich, gesehen vom Fahrer, außerhalb des Automobils 1200 befindet.
Anzumerken ist, dass ein an die Frontscheibe 1210 projiziertes Bild im virtuellen Bild Vi vom Fahrer aus in einem unterschiedlichen Abstand wahrgenommen werden kann, abhängig von der vertikalen Position im Bereich D10. In den Beispielen von 13 und 14 wird beispielsweise, da sich der Bereich D10 niedriger als das Auge des Fahrers befindet, das Bild weiter unten im Bereich D10 im virtuellen Bild Vi an einer Position näher zum Fahrer wahrgenommen, und ein Objekt, das sich an einer höheren Position in dem an den Bereich D10 projizierten Bild befindet, wird im virtuellen Bild Vi als ein Objekt wahrgenommen, das sich weiter weg vom Fahrer befindet. Das Prinzip hinter einer solchen Wahrnehmung erklärt sich aus einer Art geometrischer Perspektive (vertikaler Perspektive).
15 stellt ein Beispiel eines virtuellen Bildes, das durch die Anzeigevorrichtung 1100 erzeugt ist, und ein Beispiel einer Überlagerung dieses virtuellen Bildes und einer Szenerie vor dem Automobil 1200 dar, gesehen vom Fahrer des fahrenden Automobils 1200 aus.
In ihrer Gesamtheit stellt 15 einen Teil einer Szenerie schematisch dar, gesehen vom Fahrer aus (in der Zeichnung nicht dargestellt), der das Automobil 1200 fährt. Es ist anzumerken, dass der Rahmen aus gestrichelten Linien, der den Bereich D10 angibt, an den ein Bild von der Anzeigevorrichtung 1100 projiziert ist, zur Erleichterung der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform dargestellt ist und vom Fahrer nicht als Gebilde wahrgenommen wird. Die Bezugszahl 1200 bezeichnet eine Motorhaube als einen Teil des Automobils 1200. Ferner ist das mit dem Bezugszeichen V10 bezeichnete Pfeilbild ein AR-Fahrweg (Fahrweg in erweiterter Realität), der ein Beispiel eines virtuellen Bildes Vi ist, erzeugt durch die Anzeigevorrichtung 1100 und wahrgenommen vom Fahrer.
Wie in 15 dargestellt, ist der AR-Fahrweg V10 im Blickfeld des Fahrers als virtuelles Bild der tatsächlichen Szenerie überlagert angezeigt. In der Praxis wird der AR-Fahrweg V10 so angezeigt, dass er der Straße überlagert ist. Auf diese Weise wird der Fahrer geleitet, auf dem durch den AR-Fahrweg V10 angegebenen bandartigen Bereich zu fahren.
Anzeigepositionsjustierfunktion für das virtuelle Bild
16 stellt einen Aufbau eines Hauptteils zum Erreichen einer Anzeigepositionsjustierfunktion für das virtuelle Bild dar, vorgesehen in dem Automobil 1200 nach der vorliegenden Ausführungsform.
Das Automobil nach der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Projektionseinheit 1101, eine Einstrahleinheit 1102, eine Abstandsmesseinheit 1103 und eine Projektionspositions-Justierbedienungseinheit 1110.
Mit einer Eingabe von Bilddaten, wie etwa eines AR-Fahrwegs, zeigt die Projektionseinheit 1101 ein virtuelles Bild auf Grundlage der Bilddaten an der Frontscheibe 1210 an. Genauer enthält die Projektionseinheit 1101 eine Lichtquelleneinheit, eine Abtasteinheit, ein optisches System und dergleichen. Die Projektionseinheit 1101 nach der vorliegenden Ausführungsform kann eine Referenzlinie L2 eines virtuellen Bildes an die Frontscheibe 1210 projizieren.
Wie in 17 dargestellt, bestrahlt die Einstrahleinheit 1102 die Straße vor dem eigenen Fahrzeug über die Breitenrichtung der Straße mit sichtbarem Licht, das als Referenzlinie L1 des realen Bildes dient. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Einstrahleinheit 1102 durch einen Frontscheinwerfer mit einer Projektorfunktion umgesetzt.
Die Abstandsmesseinheit 1103 misst den Abstand vom eigenen Fahrzeug zur Referenzlinie L1. Die Abstandsmesseinheit 1103 ist beispielsweise mit einer Stereokamera für sichtbares Licht oder dergleichen umgesetzt. Anzumerken ist, dass die Abstandsmesseinheit 1103 nicht auf eine Stereokamera für sichtbares Licht beschränkt ist und verschiedene Vorrichtungen sein kann, die den Abstand zur Referenzlinie L1 messen können. Die durch die Abstandsmesseinheit 1103 erlangten Informationen über den Abstand zur Referenzlinie L1 werden in die Projektionseinheit 1101 eingegeben.
Die Projektionseinheit 1101 projiziert eine Referenzlinie L2 des virtuellen Bildes an eine vertikale Position, die einem Abstand entspricht, der durch die von der Abstandsmesseinheit 1103 eingegebenen Informationen über den Abstand zur Referenzlinie L1 dargestellt ist. Zum Beispiel wird in dem Fall, wo der durch die Abstandsmesseinheit 1103 gemessene Abstand zur Referenzlinie L1 50 m beträgt, die Referenzlinie L2 des virtuellen Bildes, die die Referenzlinie L1 des realen Bildes an der Position 50 m zu überlagern scheint, auf die Frontscheibe 1210 projiziert.
Auf Grundlage des Ausmaßes der Betätigung durch den Benutzer justiert die Projektionspositions-Justierbedienungseinheit 1110 die Position des virtuellen Bildes in der vertikalen Richtung, das durch die Projektionseinheit 1101 an die Frontscheibe 1210 projiziert wird. Die Projektionspositions-Justierbedienungseinheit 1110 ist in einem Bereich vorgesehen, wo die Hand des Fahrers hinreichen kann, sogar wenn der Fahrer in einer Fahrhaltung das reale Bild und das virtuelle Bild von der Frontscheibe 1210 sieht. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Projektionspositions-Justierbedienungseinheit 1110 beim Lenkungsschalter 1110a umgesetzt.
18 stellt eine Sicht nach vorn von einem Fahrer aus dar. Vom Fahrer aus kann die Referenzlinie L1 des realen Bildes von der Einstrahleinheit 1102 gesehen werden. Ferner kann vom Fahrer aus die Referenzlinie L2 des virtuellen Bildes gesehen werden, das durch die Projektionseinheit 1101 an die Frontscheibe 1210 projiziert wird.
Die Referenzlinie L2 wird an eine Position projiziert, die der Referenzlinie L1 entspricht, und daher sollte die Referenzlinie L2 die Referenzlinie L1 überlagern. Wenn jedoch der Lagewinkel des Automobils 1200 gegenüber der Basislage geändert ist, scheint sich die Referenzlinie L2 nicht mit der Referenzlinie L1 zu überlagern. Wenn beispielsweise ein Fahrgast auf dem Rücksitz sitzt, ist das Automobil 1200 leicht nach hinten geneigt. Dann bewegt sich die Referenzlinie L2 des virtuellen Bildes nach oben gemäß der Rückwärtsneigung des Automobils 1200.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Abweichung des virtuellen Bildes in der vertikalen Richtung aufgrund der Änderung des Lagewinkels des Automobils 1200 unter Verwendung der Projektionspositions-Justierbedienungseinheit 1110 manuell korrigiert werden.
19 stellt einen Lenkungsschalter 1110a mit Funktionen als Projektionspositions-Justierbedienungseinheit 1110 dar. Das linke Ende der Referenzlinie L2 bewegt sich vertikal gemäß einer vertikalen Betätigung beim linken Lenkungsschalter 1110a, und das rechte Ende der Referenzlinie L2 bewegt sich vertikal gemäß einer vertikalen Betätigung beim rechten Lenkungsschalter 1110a. Auf diese Weise genügt es, wie in 18 dargestellt, in dem Fall, wo die Referenzlinie L2 gegenüber der Referenzlinie L1 in der Aufwärtsrichtung verschoben ist, den linken und den rechten Lenkungsschalter 1110a nach unten zu betätigen, um die Referenzlinie L2 zu einer Position zu bewegen, die die Referenzlinie L1 überlagert. Ferner kann, da die Bewegungsbeträge des linken und des rechten Endes der Referenzlinie L2 in der vertikalen Richtung durch das Ausmaß an Betätigung des linken und des rechten Lenkungsschalters 1110a unabhängig justiert werden können, die Justierung so vorgenommen werden kann, dass die Referenzlinie L2 die Referenzlinie L1 sogar in dem Fall überlagert, wo die Referenzlinie L2 nicht parallel zur Referenzlinie L1 liegt, sondern bezüglich der Referenzlinie L1 gekippt und verschoben ist. Das heißt, eine Roll-Korrektur kann durchgeführt werden.
Der oben beschriebene Justiervorgang der Anzeigeposition des virtuellen Bildes wird durchgeführt, wenn ein Anzeigepositionsjustiermodus des virtuellen Bildes durch den Fahrer durch eine Betätigung an einem Bedienungsteil (nicht dargestellt), wie etwa einem vorgegebenen Bedienungsknopf, eingestellt ist. Zum Beispiel ist es vorzuziehen, dass der Fahrer den Justiermodus der Anzeigeposition des virtuellen Bildes bei Fahrtbeginn einstellt, um die Fahrt zu beginnen, nachdem die Anzeigeposition des virtuellen Bildes justiert ist. Das heißt, da sich der Lagewinkel des Automobils gemäß der Sitzposition des Fahrgasts ändert, ist es vorzuziehen, die Fahrt zu beginnen, nachdem die Änderung der Position des virtuellen Bildes aufgrund der Änderung des Lagewinkels mit der Projektionspositions-Justierbedienungseinheit 1110 korrigiert wurde.
Ferner kann eine Justierposition eines virtuellen Bildes als Kalibrierwert gespeichert sein. Auf diese Weise kann beispielsweise, wenn ein Fahrgast in derselben Position sitzt wie in dem Fall, wo eine Korrektur unter Verwendung der Projektionspositions-Justierbedienungseinheit vorgenommen wurde, die Projektionsposition des virtuellen Bildes durch ein Auslesen des in der Projektionseinheit 1101 gespeicherten Kalibrierwerts korrigiert werden. Als Ergebnis ist es möglich, die Anzahl manueller Justierungen mit der Projektionspositions-Justierbedienungseinheit 1110 zu reduzieren.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der Ausführungsform 3 mit der Projektionseinheit 1101, die ein virtuelles Bild auf ein Anzeigemedium, wie etwa eine Frontscheibe 1210, projiziert und eine Referenzlinie L2 des virtuellen Bildes projiziert, der Abstandsmesseinheit 1103, die den Abstand zu der in einem realen Bild enthaltenen Referenzlinie L1 misst, und der Projektionspositions-Justierbedienungseinheit 1110, die die Projektionsposition des virtuellen Bildes in der vertikalen Richtung am Anzeigemedium auf Grundlage des Betätigungsbetrags durch den Benutzer justieren kann, eine Abweichung eines angezeigten virtuellen Bildes aufgrund einer Änderung des Lagewinkels des Automobils 1200 exakt korrigiert werden.
Abwandlung der Ausführungsform 3
Die Ausführungsform 3 ist nur eine beispielhafte Ausführungsform zum Umsetzen der Erfindung, und der technische Geltungsbereich der Erfindung darf nicht als durch diese Beispiele eingeschränkt ausgelegt werden. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung kann in dem Ausmaß auf verschiedene Weisen umgesetzt werden, dass sie nicht von ihrem Kerngedanken oder ihren Hauptmerkmalen abweichen.
Während bei der Ausführungsform 3 die Einstrahleinheit 1102 vorgesehen ist und die Referenzlinie L1 des realen Bildes durch die Einstrahleinheit 1102 erzeugt wird, ist die Anordnung zum Erzeugen der Referenzlinie L1 unter Verwendung der Einstrahleinheit 1102 nicht einschränkend. Zum Beispiel kann eine Haltelinie auf der Straße und dergleichen die Referenzlinie L1 sein. In diesem Fall kann die Einstrahleinheit 1102 weggelassen sein, wie in 20 dargestellt. Anzumerken ist, dass „Weglassen“ nicht bedeutet, dass die Einstrahleinheit 1102 bei dem Automobil weggelassen ist, sondern bedeutet, dass die Einstrahleinheit 1102 beim Justieren der Anzeigeposition des virtuellen Bildes nicht verwendet ist.
Anzumerken ist, dass, während die Einstrahleinheit 1102 und die Abstandsmesseinheit 1103 in 16 zur besseren Darstellung voneinander getrennt sind, eine Abstandsmesseinheit zum Zweck des Abstrahlens von Licht in einen festen Abstand im Fall eines Frontscheinwerfers mit einer Projektorfunktion und dergleichen vorgesehen sein kann. In diesem Fall brauchen die Abstandsinformationen nicht von der Abstandsmesseinheit 1103 zur Projektionseinheit 1101 gesendet zu werden. Der Grund dafür ist es, dass es ausreicht, vorab so einzustellen, dass die Referenzlinie L1 durch die Einstrahleinheit 1102 an einem ersten Abstand (z.B. 50 m) erzeugt wird, und dass die Projektionseinheit 1101 die Referenzlinie L2 an einer Position projiziert, die dem ersten Abstand entspricht,
Abschluss
Wie bei der Ausführungsform 3 beschrieben, ist ein Fahrzeug (1200) gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Fahrzeug (1200), in dem eine Anzeigevorrichtung montiert ist, die ausgelegt ist, ein virtuelles Bild einem realen Bild der Außenwelt, wie es vom Benutzer gesehen wird, überlagert anzuzeigen, und das Fahrzeug (1200) enthält: eine Projektionseinheit (1101), ausgelegt, auf ein Anzeigemedium (1210) das virtuelle Bild zu projizieren und die Referenzlinie (L2) des virtuellen Bildes zu projizieren; eine Abstandsmesseinheit (1103), ausgelegt, den Abstand zu der in dem realen Bild enthaltenen Referenzlinie (L1) zu messen; und eine Projektionspositions-Justierbedienungseinheit (1110), ausgelegt, die Projektionsposition des virtuellen Bildes in der vertikalen Richtung am Anzeigemedium (1210) auf Grundlage des Betätigungsbetrags des Benutzers zu justieren.
Ferner projiziert in dem Fahrzeug (1200) gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung die Projektionseinheit (1101) eine Referenzlinie (L2) des virtuellen Bildes an eine vertikale Position, die dem durch die Abstandsmesseinheit (1103) gemessenen Abstand entspricht.
Ferner wird in dem Fahrzeug (1200) gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung die durch die Projektionspositions-Justierbedienungseinheit (1110) justierte Projektionsposition als Kalibrierwert gespeichert.
Ferner enthält das Fahrzeug (1200) gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weiter eine Einstrahleinheit (1102), ausgelegt, sichtbares Licht, das als Referenzlinie (L1) des realen Bildes dient, auf eine Straße vor dem eigenen Fahrzeug abzustrahlen.
Ferner ist in dem Fahrzeug (1200) gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung die Einstrahleinheit (1102) ein Frontscheinwerfer mit einer Projektorfunktion.
Diese Anmeldung ist berechtigt zu dem und beansprucht den Nutzen der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-059468 und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-059194 , eingereicht am 26. März 2019, deren Offenbarung jeweils einschließlich der Beschreibung, der Zeichnung und der Zusammenfassung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist nutzbar als eine Technik zum Beseitigen einer Abweichung eines angezeigten virtuellen Bildes in einer Anzeigevorrichtung, die ein virtuelles Bild einem realen Bild einer Umgebung, wie es vom Fahrer aus zu sehen ist, überlagert anzeigt, wie etwa mit einem Head-Up-Display.
Bezugszeichenliste

10: Bildanzeigesystem
30: Bildprojektionseinheit
43: Lagewinkelberechnungseinheit
51: Anzeigesteuereinheit
52: Beschleunigungsaufnehmer
100: Sich bewegender Körper
101: Anzeigeobjekt
700: Bild
1100: Anzeigevorrichtung
1101: Proj ektionseinheit
1102: Einstrahleinheit
1103: Abstandsmesseinheit
1110: Projektionspositions-Justierbedienungseinheit
1110a: Lenkungsschalter
1200: Fahrzeug
1210: Frontscheibe
1220: Armaturenbrett
Ax: Vorn-Hinten-Achse
Az: Vertikale Achse
Ay: Horizontale Achse
G: Beschleunigungsmesswert
Gx, Gz: Beschleunigungskomponente
K1: Schwellenwertbereichs-Überschreitungszeitraum
L1: Referenzlinie des realen Bildes
L2: Referenzlinie des virtuellen Bildes
S1: Schwellenwertbereich
Q1: Winkelgeschwindigkeitsmesswert
W1: Verhältnis
K3, K4: Zusätzlicher Zeitraum
β: Lagewinkel
Vi: Virtuelles Bild

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

JP H1293239 [0003]
JP 2019059468 [0142]
JP 2019059194 [0142]

Claims

Bildanzeigesystem, ausgelegt, in einem sich bewegenden Körper montiert zu sein, das Bildanzeigesystem umfassend: eine Bildprojektionseinheit, ausgelegt, ein Bild durch ein Projizieren des Bildes an ein Anzeigeobjekt des sich bewegenden Körpers anzuzeigen; eine Lagewinkelberechnungseinheit, ausgelegt, einen Lagewinkel des sich bewegenden Körpers auf Grundlage von Zeitreihendaten eines Beschleunigungsmesswerts einer Beschleunigung des sich bewegenden Körpers in einem vorgegebenen Zeitraum zu berechnen; und eine Anzeigesteuereinheit, ausgelegt, gemäß dem durch die Lagewinkelberechnungseinheit berechneten Lagewinkel eine Position zu steuern, wo das Bild auf dem Anzeigeobj ekt angezeigt wird, wobei der Beschleunigungsmesswert Komponenten von zwei Richtungen enthält, und wobei die Lagewinkelberechnungseinheit den Beschleunigungsmesswert, der in einem Ausschlusszeitraum enthalten ist, in dem ein Verhältnis der Komponenten von zwei Richtungen in dem vorgegebenen Zeitraum außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, aus den Zeitreihendaten ausschließt, die für die Berechnung des Lagewinkels benutzt werden.
Bildanzeigesystem nach Anspruch 1, wobei die Lagewinkelberechnungseinheit weiter den Beschleunigungsmesswert, der in einem Ausschlusszeitraum enthalten ist, in dem ein Winkelgeschwindigkeitsmesswert einer Winkelgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, aus den Zeitreihendaten ausschließt, die für die Berechnung des Lagewinkels benutzt werden.
Bildanzeigesystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die beiden Richtungen eine vertikale Richtung des sich bewegenden Körpers und eine rechtwinklige Richtung rechtwinklig zu der vertikalen Richtung enthalten.
Bildanzeigesystem nach Anspruch 3, wobei die rechtwinklige Richtung eine Vorn-Hinten-Richtung des sich bewegenden Körpers ist.
Bildanzeigesystem nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei die beiden Richtungen sind: eine vertikale Richtung des sich bewegender Körpers und eine Richtung entlang einer Beschleunigungskomponente, erhalten durch ein vektorielles Kombinieren einer Beschleunigungskomponente in einer Vorn-Hinten-Richtung des sich bewegenden Körpers und einer Beschleunigungskomponente in der horizontalen Richtung des sich bewegenden Körpers im Beschleunigungsmesswert.
Bildanzeigesystem nach Anspruch 2, wobei die Winkelgeschwindigkeit mindestens eine aus einer Winkelgeschwindigkeit um eine vertikale Achse des sich bewegenden Körpers, einer Winkelgeschwindigkeit um eine Vorn-Hinten-Achse des sich bewegenden Körpers und einer Winkelgeschwindigkeit um eine horizontale Achse des sich bewegenden Körpers ist.
Bildanzeigesystem nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lagewinkelberechnungseinheit einen Beschleunigungsmesswert, der in einem zusätzlichen Zeitraum angrenzend an den Ausschlusszeitraum enthalten ist, aus den Zeitreihendaten ausschließt, die für die Berechnung des Lagewinkels verwendet werden.
Bildanzeigesystem nach Anspruch 7, wobei der zusätzliche Zeitraum zumindest bei einem aus den Zeiträumen vor oder nach dem Ausschlusszeitraum vorgesehen ist.
Bildanzeigesystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei, je länger der Ausschlusszeitraum ist, der zusätzliche Zeitraum umso länger ist.
Bildanzeigesystem, ausgelegt, in einem sich bewegenden Körper montiert zu sein, das Bildanzeigesystem umfassend: eine Bildprojektionseinheit, ausgelegt, ein Bild durch ein Projizieren des Bildes an ein Anzeigeobjekt des sich bewegenden Körpers anzuzeigen; eine Lagewinkelberechnungseinheit, ausgelegt, einen Lagewinkel des sich bewegenden Körpers auf Grundlage von Zeitreihendaten eines Beschleunigungsmesswerts einer Beschleunigung des sich bewegenden Körpers in einem vorgegebenen Zeitraum zu berechnen; und eine Anzeigesteuereinheit, ausgelegt, gemäß dem durch die Lagewinkelberechnungseinheit berechneten Lagewinkel eine Position zu steuern, wo das Bild auf dem Anzeigeobjekt angezeigt wird, wobei die Lagewinkelberechnungseinheit den Beschleunigungsmesswert, der in einem Ausschlusszeitraum enthalten ist, in dem ein Winkelgeschwindigkeitsmesswert einer Winkelgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, aus den Zeitreihendaten ausschließt, die für die Berechnung des Lagewinkels benutzt werden.
Sich bewegender Körper, umfassend: das Bildanzeigesystem nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 10; und einen Aufbau des sich bewegenden Körpers, in dem das Bildanzeigesystem montiert ist, wobei das Anzeigeobjekt eine Windschutzscheibe des Aufbaus des sich bewegenden Körpers ist.
Bildanzeigeverfahren des Steuerns eines Bildanzeigesystems, das ausgelegt ist, in einem sich bewegenden Körper montiert zu sein, das Verfahren umfassend: einen Bildprojektionsvorgang des Anzeigens eines Bildes durch ein Projizieren des Bildes an ein Anzeigeobj ekt des sich bewegenden Körpers; einen Lagewinkelberechnungsvorgang des Berechnens eines Lagewinkels des sich bewegenden Körpers auf Grundlage von Zeitreihendaten eines Beschleunigungsmesswerts einer Beschleunigung des sich bewegenden Körpers in einem vorgegebenen Zeitraum; und einen Anzeigesteuervorgang des Steuerns einer Position, wo das Bild auf dem Anzeigeobjekt angezeigt wird, gemäß dem durch den Lagewinkelberechnungsvorgang berechneten Lagewinkel, wobei der Beschleunigungsmesswert Komponenten von zwei Richtungen enthält, und wobei der Lagewinkelberechnungsvorgang den Beschleunigungsmesswert, der in einem Ausschlusszeitraum enthalten ist, in dem ein Verhältnis der Komponenten von zwei Richtungen außerhalb eines vorgegebenen Bereichs in dem vorgegebenen Zeitraum liegt, aus den Zeitreihendaten ausschließt, die für die Berechnung des Lagewinkels benutzt werden.
Bildanzeigeverfahren des Steuerns eines Bildanzeigesystems, das ausgelegt ist, in einem sich bewegenden Körper montiert zu sein, das Verfahren umfassend: einen Bildprojektionsvorgang des Anzeigens eines Bildes durch ein Projizieren des Bildes an ein Anzeigeobj ekt des sich bewegenden Körpers; einen Lagewinkelberechnungsvorgang des Berechnens eines Lagewinkels des sich bewegenden Körpers auf Grundlage von Zeitreihendaten eines Beschleunigungsmesswerts einer Beschleunigung des sich bewegenden Körpers in einem vorgegebenen Zeitraum; und einen Anzeigesteuervorgang des Steuerns einer Position, wo das Bild auf dem Anzeigeobjekt angezeigt wird, gemäß dem durch den Lagewinkelberechnungsvorgang berechneten Lagewinkel, wobei der Lagewinkelberechnungsvorgang den Beschleunigungsmesswert, der in einem Ausschlusszeitraum enthalten ist, in dem ein Winkelgeschwindigkeitsmesswert einer Winkelgeschwindigkeit des sich bewegenden Körpers außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, aus den Zeitreihendaten ausschließt, die für die Berechnung des Lagewinkels benutzt werden.
Programm, ausgelegt, ein Computersystem zu veranlassen, das Bildanzeigeverfahren nach Anspruch 12 oder 13 auszuführen.