JP2014194565A - 車両表示装置又は自動車の投射ディスプレイ及び較正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】風防窓ガラスに投射された仮想画像の歪みを補正する。
【解決手段】車両表示装置１０は、ユーザ６０への仮想画像を生成する表示装置３０及び光学装置４０を有し、光学装置４０を経た後で低減された歪みの仮想画像を表示するため、画像情報は補正手段を用いて歪められ、光学装置４０は仮想画像の位置を変化させるために調整される少なくとも１つの構成要素を有し、歪みは調整要素４７の調整の機能として提供され、車両表示装置１０は補正データを格納するメモリ装置を有し、補正データは調整要素４７の選択された調整の機能として補正手段の歪みを決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車に用いる車両表示装置又は投射ディスプレイ、及び表示装置に関する。これらの装置は、いわゆるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）として設計され、換言すると、その画像生成器の場合、反射手段及び投射面が協力し、特に投射面は、表示装置の残りの構造的に組み合わされた構成要素とは別個に提供される。動作原理は、画像生成器によって生成された画像は、風防窓ガラスのある領域として設計される投射面に偏向する働きの１以上の反射手段を介して伝えられる。

本発明の目的が、風防窓ガラスへの投射を調整することを可能にすることであるとすると、風防窓ガラスの（適切であれば空間的に変化し得る）曲率によって、又は製造又は組立による公差によって生じ、ディスプレイを設計する時点では考慮することができない、画像歪みの問題が現れる。情報ディスプレイにおける詳細が豊富になるにつれ、風防窓ガラスへの投射の調整の機能としてこれらの画像歪みを取り除く必要が大きくなる。独国特許出願公開第１００４６０１９号明細書は、コンピュータが生成した画素からなり、特に車両の風防窓ガラスのような湾曲した反射面で反射される画像要素を表示する方法及び装置を既に開示している。この文献では、このような表示装置の視聴者又はユーザの領域にカメラ装置を配置する好ましくない必要があることという不利益がある。

したがって、本発明の１つの目的は、改良された車両表示装置であって、ユーザ又は視聴者の領域において快適さの制限及び／又は障害ができる限り回避され、さらなる目的は、車両表示装置が、費用に関しても好ましく製造することが可能であることである。

この目的は、特に、ユーザに仮想画像を生成するため、表示装置を有し、光学装置を有し、順番に、光学装置を経た後、歪みを低減して使用する仮想画像を表示するために画像情報を歪める補正手段を用い、さらに、光学装置は、仮想画像の位置を変化させるために調整することができる少なくとも１つの構成要素を有し、歪みは調整要素の調整の機能として提供され、車両表示装置は、調整要素の選択された調整の機能として補正手段の歪みを決定する補正データを格納するメモリ装置を有する。

したがって、本発明によると、車両表示装置は、移動可能な反射手段（調整要素）、例えば投射面が変化できるように調整することができる鏡、さらに投射面で知覚できる収差を補償するために使用することができる補正手段（例えば、画像を生成するときに予め歪める過程において、又はビーム経路に位置する光学要素を介する）、補正手段の動作は変化させることができ、動作に影響するパラメータは、測定方法によって補正手段について決定される。このような過程により、測定は反射手段の複数の位置、したがって投射面の多くの位置について実行され、決定された補正パラメータは表示装置に備えられたメモリに格納される。測定は、自動車の運転手の様々な頭部の位置であって、体の大きさ又は座席の調整に伴うものを表す高さを調整できるカメラを使用して行われる。このように、車両に用いる個別に調整可能な投射表示装置は、例えば製造のばらつきにより車両に個別に発生するようなものに対し、調整の機能として変化する収差補償を提供することが明らかになり、補償パラメータを決定して格納することは、車両の製造の間に既に進められているという利益を有する。

本発明によると、仮想画像の位置を変化させるときは、仮想画像の垂直軸に沿った変化であることが特に好ましい。これによると、（例えば、異なった体の大きさ及び／又は体の姿勢によって生じる）運転手及び／又は車両表示装置のユーザの眼の異なった位置に適応するため、仮想画像の高さの適応を達成するための簡単な方法であり得る。

また、本発明によると、仮想画像の位置を変化させるときは、仮想画像の垂直軸及び水平軸に沿った変化であることが特に好ましい。これによると、仮想画像の位置についてより柔軟性を達成するため、したがって快適さを増すための簡単な方法であり得る。

さらに、本発明によると、ユーザの見る位置を検出するため、センサ手段が提供されることが好ましい。本発明によると、この見る位置を決定し、車両表示装置を例えばユーザの頭部のような異なった位置に適応又は調整させることができるという利益がある。このように、光学装置の歪み特性に基づいて発生する収差は、頭部の位置に依存し、換言すると、特に見る角度に依存するが、予め（及び車両表示装置の高さ調整の機能として、及び／又は車両表示装置の高さ調整及び横方向調整の機能として）調整された補正データによって特に効果的に補償することができる。ユーザの頭部の位置又は眼の位置の決定は、本発明によって受動的又は他の能動的のいずれかによって実行することができる。頭部の位置の受動的な決定は、例えば、ユーザの顔の一部として、特に眼の形状又はコントラストから同定されるパターンの相対的な位置について、検出装置又はカメラによって供給される画像を検査することによって可能になる。これに代わって、又はこのような頭部の位置の受動的な決定に対して累積的に、本発明によって頭部の位置を能動的に決定することができ、例えば、赤外光源を視聴者又は運転手に対して照射し、このような手順によって、眼に由来し、カメラに記録された画像において容易に検出することができる反射光が得られる。また、運転手を観測する手段としてのカメラの他の使用方法は、このようなセンサ手段のさらなる利益と見なすことができる。特に、赤外光を対象とした測定技術の場合、標的面がビーム経路に挿入されていないときには、例えばまばたき又は特徴的な目の動きが遅くなる疲労の兆候が現れると、カメラによって検出することができる。適切であれば、画像要素が光学的な警告表示を生成し、この表示が運転手に注意を与えることもできる。したがって、本発明によると、ユーザの頭部の位置又は眼の位置を決定することによって、ユーザの過労状態において眠り込む危険を低減するという利益を有する。これは、ユーザが眠り込む又は眠り込んだという結論は、検出された頭部の位置の特定の変化に基づくためである。したがって、本発明によると、目の動き、目の位置及び／又はまぶたを閉じることを検出することによっても、例えば、その結果、現状のヘッドレストを最適に調整することによって、ユーザが眠り込む恐れを低減することができる。本発明によると、このようなセンサ手段がない場合、代わって、ユーザは車両表示装置の高さ適用機能（及び／又は車両表示装置によって提供される高さ適応及び横方向適応の機能）を手動で調整することができる。

また、本発明によると、好ましくは、調節可能な構成要素は移動可能な鏡要素であり、特に回転可能な鏡要素、及び／又は並進可能な鏡要素である。したがって、簡単で堅牢な方法で、仮想画像の位置の変化を機械的に実現することができる。

さらに、本発明によると、好ましくは、仮想画像を生成するために、表示装置に由来する画像情報の項目が風防窓ガラスに投射され、仮想画像の歪みは風防窓ガラスにおける反射によって生じるが、補正手段によって生じた歪みが実質的に相殺する。

本発明によると、特に好ましくは、ディスプレイ装置の表示の変化は、補正手段の歪みをもたらすために提供され、及び／又は光学装置の歪み特性、特に光学要素及び／又は鏡及び／又はレンズの形状（Kontur）の変化は、補正手段の歪みをもたらすために提供される。歪みは、特に、ここでは簡単な方法によって補正することができる。

本発明のさらなる内容は、本発明に係る車両表示装置の較正方法であり、検出手段は仮想画像の異なる位置について仮想画像の歪みを測定するために用いられ、これによって位置に依存する補正データが補正手段を調整するために決定され、車両表示装置のメモリ装置に格納される。

本発明は、以下では、図面に描かれた説明のための実施形態の助けによってより詳細に説明される。

図１は、本発明による車両表示装置の概略図である。

図１は、本発明による投射装置１０又は車両表示装置１０の実施形態を断面により示すものである。車両表示装置１０は、表示装置３０及び光学装置４０を含んでいる。本発明によると、特に、表示装置３０を照射するため、光源（図示なし）が備えられている。発光ダイオード（高性能発光ダイオード）又は複数の発光ダイオード（ダイオードアレイ又はダイオードパネル）が光源として備えられることができる。光源２０は、車両表示装置１０の一部であるか、又はこれとは別個に提供されるかのいずれかである。第１のステップは、表示装置３０からの光が担う又は光が含む情報が第１の方向４１に発せられるものである。本発明によると、第１の方向４１に発せられた光又は第１の方向に伝播する光は、特に、光学装置４０によって複数回にわたって偏向される。この点については、図１に示す例は、第１の偏向鏡４５は、第１の方向４１に入射する光を第２の方向４２に偏向している。第２の方向４２に伝播する光は、次に第２の偏向鏡４７によって反射され、第３の方向に偏向される。第３の方向４３に伝播する光は、次に、風防窓ガラス４８によって反射され、第４の方向４４に偏向される。ここで、第４の方向４４は、視聴者６０の眼の方向である。本発明による表示装置は、視聴者に、風防窓ガラスを介して見える車両の外の風景に重ね合わせた仮想画像を生成する。したがって、仮想画像を用い、ユーザに特定の情報について、特に車両の運転状態に関するものを、注意を妨げることなく、特に外の風景から眼を離す必要がなく伝えることができる。これは、この情報は、仮想画像によって表示されるからである。

第２の偏向鏡４７は、図１に示される説明のための実施形態の文脈においてはいわゆる調整要素４７として設計されている。このことは、仮想画像の調整された高さの変化は、調整要素４７を動かすことによってなされることを意味している。しかし、本発明によると、第１の鏡又は第１の偏向鏡４５を調整要素４７として設計することも同様に可能である。しかし、調整要素４７は、以下では常に参照番号４７によって示される。本発明の文脈においては、調整要素４７は、光学装置４０、又は表示装置３０の構成要素のどれかと理解され、これによって、仮想画像が、風防窓ガラスへの差動（異なる）投射（換言すると、例えば異なる角度で投射が行われる）、及び／又は（「変化なし」、換言すると同一の角度で行われる）風防窓ガラスの異なる領域への投射のいずれかによって、仮想画像の高さ（又は仮想画像の高さ及び横方向の位置）を調整し、仮想画像を投射することができるようになる。

通例、構成要素４７の異なる調整は、光学装置４０の一部としての補正手段による異なる補正の投射画像における作業を必要とする。調整要素４７の異なる調整について行われる異なる適応及び／又は補正は、車両表示装置のメモリ装置に補正データとして格納される。例えば、異なる離散的な調整された位置についての補正データの複数の組を格納することができる。調整要素４７のどの離散的な調整された位置（したがって、仮想画像の利用できる又は調整できる高さの位置（又は高さ及び横方向の位置））が選択されたかに応じて、補正データの異なった組が画像の補正に用いられる。これに代わって、本発明によると、調整要素４７、したがって仮想画像の離散的な調整された位置を提供しないことができるが、このため、仮想画像の高さ（又は高さ及び横方向の位置）を連続的に調整することができる。例えば、複数の補正データの組がメモリ装置に存在し、様々な補正データの組の間で、仮想画像の選択された調整の機能として、内挿が行われ、又は、（例えば大部分は関連する）補正データの組（例えば、いわゆるルックアップテーブルの形式）の変化しない形式が使用される。

補正手段は、仮想画像の表示を変化させる。これは、例えば、画像要素３０又は表示装置３０に影響を及ぼすことによって行われる。この点で、補正手段は、表示装置３０の一部であるか、又は補正手段は少なくとも表示装置に影響を及ぼすかのいずれかである。表示装置３０に表示するために伝送される画像情報の予め設けられた歪みについての代替案として、又はこのような信号として、提供される本発明（これは、図示されていない）によると、補正手段によってもたらされる補正又は歪みは、光学装置４０の構成要素の制御可能に変化できる特徴に影響を及ぼすことによって達成することができる。例えば、このことは、例えば、望遠鏡の製造から原則として天文学で知られている方法によって鏡面及び／又はレンズ面のような、光学装置４０のそのような構成要素の形状表面に制御可能な様々な影響を及ぼすことによって行なわれる。しかしながら、これらの代替案は、光学装置の構成要素の表面に排他的に影響を及ぼす必要はなく、例えばその伝送特性にも関係することができる。本発明によると、画像要素３０又は表示装置３０と、光学装置４０の要素の制御可能に変化できる様々な要素との両方に影響を及ぼすこともできる。

１０ 車両表示装置／投射装置
３０ 画像要素／表示装置
４０ 光学装置
４１、４２、４３、４４ 光の伝播方法
４５ 第１の鏡
４７ 第２の鏡／調整要素
６０ ユーザ／ユーザの眼

Claims (7)

1. 表示装置（３０）及び光学装置（４０）を有し、ユーザ（６０）に仮想画像を生成する車両表示装置（１０）であって、順番に、前記光学装置（４０）を経た後、歪みを低減した仮想画像を表示するために画像情報を歪める補正手段を用い、
   前記光学装置（４０）は、前記仮想画像の位置を変化させるために調整される少なくとも１つの調整要素（４７）を有し、前記歪みは前記調整要素（４７）の調整の機能として提供され、前記車両表示装置（１０）は、前記調整要素（４７）の選択された調整の機能として、前記補正手段の歪みを決定する補正データを格納するメモリ装置を有することを特徴とする車両表示装置（１０）。
2. 前記仮想画像の位置の変化は、垂直軸に沿った前記仮想画像の変化であることを特徴とする請求項１記載の車両表示装置（１０）。
3. 前記仮想画像の位置の変化は、垂直軸及び水平軸に沿った前記仮想画像の変化であることを特徴とする請求項１記載の車両表示装置（１０）。
4. 前記調整要素（４７）は、移動可能な鏡要素であり、特に、回転可能な鏡要素、及び／又は並進可能な鏡要素であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両表示装置（１０）。
5. 前記仮想画像を生成するため、風防窓ガラス（４８）に前記表示装置（３０）に由来する画像情報の項目を投射し、前記仮想画像の歪みは前記風防窓ガラス（４８）における反射によって生じ、前記風防窓ガラス（４８）における反射によって生じる歪みと前記補正手段の生成する歪みは、実質的に相殺することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両表示装置（１０）。
6. 前記表示装置（３０）の表示の変化は、前記補正手段の歪みを生成するために提供され、及び／又は前記光学装置（４０）に特徴的な歪みの変化は、前記補正手段の歪みを生成するために提供され、及び／又は項前記光学装置（４０）に特徴的な歪みの変化は、特に光学要素及び／又は鏡及び／又はレンズの形状の変化であり、前記補正手段の歪みを生成するために提供されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車両表示装置（１０）。
7. 前記仮想画像の異なる位置について、前記仮想画像の歪みの測定に検出装置が用いられ、前記検出装置からの位置に依存する補正データが、前記補正手段を調整するために決定され、前記車両表示装置（１０）のメモリに格納されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車両表示装置（１０）の較正装置。