JP2019014474A - 動的焦点面を備える立体ヘッドアップディスプレイ - Google Patents
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Abstract
【課題】運転者の利便性を改善するため運転者に対して情報を表示するヘッドアップディスプレイを車両に設けること。【解決手段】ユーザがディスプレイ画面を通して環境を見ている間にユーザの視界にグラフィック要素を表示するためのヘッドアップディスプレイ装置である。ヘッドアップディスプレイ装置は、ユーザがディスプレイ画面を通して環境を見ている間にユーザの視界の前方焦点面にグラフィック要素を投影する少なくとも1つのプロジェクタと、ユーザがディスプレイ画面を通して環境を見ている間にユーザの視界の地面平行焦点面にグラフィック要素を投影する少なくとも1つのプロジェクタと、を備える。前方焦点面にグラフィック要素を投影するプロジェクタは、ユーザの視線の方向に前方焦点面を移動させるようにプロジェクタを線形移動させるアクチュエータに取り付けられている。地面平行焦点面に投影するプロジェクタは、地面平行焦点面が静止するように固定して配置されている。【選択図】図1
Description
本発明はヘッドアップディスプレイ(HUD)に関する。
運転者の利便性を改善するため、車両には、運転者に情報を表示するHUDが設けられる。HUDによって表示される情報は、運転者が運転している間に運転者の視界に情報を提示するように、車両のフロントガラスに投影される。運転者の視界に情報を表示することによって、運転者は、提示された情報を見るために(たとえば中央ダッシュボード上の機器表示を見るために)、運転中にフロントガラスから視線をそらす必要がなくなる。
HUDは、車両の速度、燃料レベル、エンジン温度などに関連する情報など、車両の中央ダッシュボードに一般的に表示される車両情報を提示する。加えて、HUDは、また、地図情報および通信事象(たとえば、ナビゲーション指示、警告および警報など)も運転者に提示する。車両HUDは、フロントガラス上にグラフィック要素として現れる計器およびテキストボックスを表示することなどによって、車両ダッシュボードによって採用される場合と類似のやり方で、運転者に情報を提示する。加えて、車両HUDは、リアルタイム情報を用いて車両の周囲の物理的環境を拡張する拡張現実グラフィック要素を提示できる。
しかしながら、車両に使用される既存のHUD装置は、一貫性のある奥行き手掛かりを用いて拡張現実グラフィック要素を提示できないおそれがある。静止基体に設けられたHUD装置においても、類似の欠点があり得る。したがって、既存の(車両)HUDによって提示される拡張現実グラフィック要素は表面的なオーバレイ表示される。
本発明の一の概念によれば、ユーザの視界にグラフィック要素を表示するヘッドアップディスプレイ装置は、第1プロジェクタおよび第1アクチュエータを備える。第1プロジェクタは、ユーザの視界の第一焦点面に第1グラフィック要素を投影するように構成されている。第一焦点面は、ユーザの視線に対して実質的に直交する方向に向けられている。第1プロジェクタは第1アクチュエータに取り付けられている。第1アクチュエータは、第1プロジェクタを線形移動させるように構成されている。第1プロジェクタを線形移動させることによって、第1グラフィック要素の第一焦点面をユーザの視線の方向に移動させる。
本発明の別の概念によれば、車両のヘッドアップ・ディスプレイ・システムは、車両ヘッドアップディスプレイ装置およびコントローラを備える。車両ヘッドアップディスプレイ装置は、車両の運転者の視界にグラフィック要素を表示し、第1プロジェクタおよび第2プロジェクタを備える。第1プロジェクタは、運転者の視界の第一焦点面に第1グラフィック要素を投影するように構成されている。第一焦点面は、運転者の視線に対して実質的に直交する方向に向けられている。第1プロジェクタは、運転者の視線の方向に第一焦点面を移動させるように構成されている。第2プロジェクタは、運転者の視界の第二焦点面に第2グラフィック要素を投影するように構成されている。第二焦点面は、静止しており、地面に対して実質的に平行する方向に向けられている。コントローラは、少なくとも1つの関連する車両制御システムと通信して、少なくとも1つの関連する車両制御システムとの通信に基づいて第1および第2グラフィック要素を表示するように、車両ヘッドアップディスプレイ装置を制御するように構成されている。
本発明の更なる別の概念によれば、ヘッドアップディスプレイに拡張現実グラフィック要素を提示する方法は、ユーザの視界の第一焦点面に第1グラフィック要素を投影し、ユーザの視界の第二焦点面に第2グラフィック要素を投影するステップを含む。第一焦点面はユーザの視線に対して実質的に直交する方向に向けられており、第二焦点面は、静止していて、地面に対して実質的に平行な方向に向けられている。該方法は、また、ユーザの視線の方向に第一焦点面を移動させるステップも含む。
HUD装置によってユーザの直接視界の環境要素上に視覚的に配置されたグラフィック要素は、コンタクトアナログまたは等角拡張現実グラフィック要素と称される。HUD装置のユーザにコンタクトアナログ拡張現実グラフィック要素をうまく提示することは、奥行き手掛かりを正確に再生するHUD装置の能力に依存する。奥行き手掛かりは、調節および輻輳を含む。調節は、異なる距離で焦点を変更するために眼球運動において筋肉が屈折力を変更する、奥行き手掛かりである。輻輳は、物体を見ているときに両眼単視を維持するために両目が相互に向かって同時に内向きに回転することである。
HUD装置がディスプレイ画面(たとえば、HUD装置が車両に設けられているときの車両のフロントガラス)上にグラフィック要素を表示するとき、調節によって人間の目は環境要素とHUD装置によって表示された情報との間で推移することになる。輻輳は、ディスプレイ画面(フロントガラス)を越えて環境中の点に視点を集中させ、これによってディスプレイ画面(フロントガラス)上に表示されたHUDグラフィック要素の二重像の出現を招くことができる。したがって、正確に再生された奥行き手掛かりを備えるコンタクトアナログ拡張現実グラフィック要素を描画するには、グラフィック要素は、ディスプレイ画面(車両のフロントガラス)上ではなく、現実の環境と同じ空間内に描画されるべきである。
図1を参照すると、正確に再生された奥行き手掛かりを備える立体コンタクトアナログ拡張現実グラフィック要素(すなわち、現実の環境と同じ空間内に描画された3次元グラフィック要素)を描画することが可能な立体ヘッドアップ・ディスプレイ・システム100(HUDシステム100)が示されている。HUDシステム100は、ヘッドアップディスプレイ装置102(HUD装置102)、およびコントローラ104を備える。図2を参照すると、HUDシステム100は車両106内に設けられてもよく、車両は、運転席108、ダッシュボード筐体110、およびフロントガラス112を備える。HUDシステム100は、ユーザが運転者であってディスプレイ画面がフロントガラス112である車両のHUDシステム100として以下に記載されるが、HUDシステム100は、静止基体(たとえば部屋の中など)に設けられてもよいことは、理解されたい。このような構成において、図2はHUDシステム100の静止基体を示すと見なすことができ、参照番号106は(運転席ではない)座席を指し、要素112は(フロントガラスではない)ディスプレイ画面を指す。
車両106の構成、具体的には運転席108、ダッシュボード筐体110、およびフロントガラス112の相対位置は、従来通りであってもよい。本明細書記載のHUDシステム100を収容するために、ダッシュボード筐体110は、HUDシステム100が収容される収容空間を画成する。さらに、ダッシュボード筐体110は、その上面を通るように画定されたHUD出射孔114を有する。ダッシュボード筐体110に収容されたHUDシステム100は、コンタクトアナログ拡張現実グラフィック要素などのグラフィック要素を、HUD出射孔114を通じてフロントガラス112に投影し、これがHUDシステム100のディスプレイ画面として使用することができる。以下により詳細に説明されるように、拡張現実グラフィック要素は、現実の環境としてあたかも同じ空間内にあるかのように、運転者に対して描画される。
車両106の運転者は、運転席108に着座したまま車両106を運転する。したがって、運転者は車両106内の運転席108上の着座位置に姿勢が拘束されるだろう。この姿勢の拘束を考慮して、HUDシステム100は、運転者の視界が車両内のアイボックス116を起点にするという仮定を用いて設計してもよい。アイボックス116は、運転者が運転席108に着座している間に運転者の目が位置する車両106の内側領域を含むと見なすことができる。
アイボックス116は、運転席108の位置および姿勢にかかわらず、運転者のすべての可能な頭部位置を包含するサイズであってもよく、HUDシステム100は、運転席108の位置および姿勢を検出し、それに基づいてアイボックス116の位置およびサイズを調整するように構成されてもよい。さらなる代替例として、HUDシステム100は、アイボックス116が固定サイズを有し固定位置にあると仮定して設計されてもよい。たとえば、アイボックスは、20cm×10cm×10cmの寸法を有する。いずれにせよ、HUDシステム100は、運転者の目がアイボックス116内にあり、運転者が車両106のフロントガラス112を通じて前方に向いて/見ているときに、コンタクトアナログ拡張現実グラフィック要素を運転者に提示するように構成されている。
HUD装置102は、運転者が車両106のフロントガラス112を通じて環境を見ている間、車両106の運転者の視界にグラフィック要素を表示する。運転者の目がアイボックス116内にあって運転者がフロントガラス112を通じて前方を向いて/見ている間にフロントガラス112を通じて運転者によって視認されるいかなるグラフィックまたは環境要素も運転者の視界にあると見なしてよい。本明細書において、運転者が車両106のフロントガラス112を通じて環境を見ている間の車両106の運転者の視界は、車両106の内部に位置するダッシュボードディスプレイを除いて、フロントガラス112を通じて見られる領域を含むものとする。言い換えると、HUD装置102は、運転者が道路から目をそらすことなくグラフィック要素を視認できるようにグラフィック要素を提示する。
図1に戻ると、HUDシステム100のHUD装置102は、第1プロジェクタ118、第2プロジェクタ120、第3プロジェクタ122、および第4プロジェクタ124を備える。第1プロジェクタ118および第3プロジェクタ122は、第1ビームスプリッタ126および第一対物レンズ128を共有し、その一方で第2プロジェクタ120および第4プロジェクタ124は、第2ビームスプリッタ130および第二対物レンズ132を共有する。その結果、第1プロジェクタ118および第3プロジェクタ122の出力は、第1ビームスプリッタ126で受け取られて単一出力として結合され、第一対物レンズ128に向かう(そして、第一対物レンズ128を通過する)。同様に、第2プロジェクタ120および第4プロジェクタ124の出力は、第2ビームスプリッタ130で受け取られて単一出力として結合され、第二対物レンズ132に向けう(そして、第二対物レンズ132を通過する)。
HUD装置102は、第一および第二対物レンズ128、132からの出力を受けるように、第一および第二対物レンズ128、132より下流に設けられた第3ビームスプリッタ134を更に備える。第一および第二対物レンズ128、132からの出力は、第3ビームスプリッタ134で結合されて単一出力となるが、これは第1、第2、第3、および第4プロジェクタ118、120、122、124のすべての出力の結合であり、HUD出射孔114を出てHUDシステム100用のディスプレイ画面として使用されるフロントガラス112に向かう前に、第三対物レンズ136および接眼レンズ138に向かう(そしてレンズ136、138を通過する)。
第1プロジェクタ118、第2プロジェクタ120、第3プロジェクタ122、および第4プロジェクタ124の各々は、プロジェクタユニット140、142、144、146と、プロジェクタユニット140、142、144、146から一定距離で固く固定され、プロジェクタユニット140、142、144、146から放射された光がディフューザ画面148、150、152、154を通過するようにプロジェクタユニット140、142、144、146に対して配置されたディフューザ画面148、150、152、154と、を備える。プロジェクタユニット140、142、144、146は、それぞれ、関連するディフューザ画面148、150、152、154を通過する画像またはグラフィック要素を投影する発光ユニットである。ディフューザ画面148、150、152、154は、HUD装置102の残りの光学系統に対する発光画像源であり、また、ディフューザ画面148、150、152、154は、ディフューザ画面148、150、152、154を離れた光の大部分がディフューザ画面148、150、152、154に続く光学素子(すなわち、第1ビームスプリッタ126、第一対物レンズ128、第2ビームスプリッタ130、第二対物レンズ132、第3ビームスプリッタ134、第三対物レンズ136、および接眼レンズ)に照射されることを保証し、その一方で、運転者の頭部がアイボックス116内で運動する間に画像またはグラフィック要素の輝度が一定となるように最終的にアイボックス116を満たすように光を拡散させる。したがって、ディフューザ画面148、150、152、154の使用は、画像またはグラフィック要素のそれぞれの部分がアイボックス116内の異なる点から視認可能となることを実質的に防止することによって、わずかな頭部運動によって異なる視覚挙動の発生を実質的に防止する。
プロジェクタユニット140、142、144、146は、本明細書に記載される使用に適した発光ユニットの形態を取っていればよい。具体的には、プロジェクタユニット140、142、144、146は、本明細書に記載される使用に従って画像またはグラフィック要素を投影することが可能な発光ユニットの形態を取っていればよい。同様に、ディフューザ画面148、150、152、154は、本明細書に記載される使用に適した光拡散画面の形態を取っていればよい。
第1プロジェクタ118は、HUD装置102内の第1アクチュエータ156に取り付けられている。第1アクチュエータ156は、第1ビームスプリッタ126に対して接近及び離れるように第1プロジェクタ118を直線方向に移動させることが可能な線形アクチュエータである。加えて、第3プロジェクタ122は、HUD装置102内の第2アクチュエータ158に取り付けられている。第2アクチュエータ158は、第1ビームスプリッタ126に対して接近及び離れるように第3プロジェクタ122を直線方向に移動させることが可能な線形アクチュエータである。第1および第2アクチュエータ156、158は、本明細書に記載される使用に適した線形アクチュエータの形態を取っていればよい。第1プロジェクタ118および第3プロジェクタ122の線形移動能力により、第1プロジェクタ118および第3プロジェクタ122は、動的または可動の焦点面上にグラフィック要素を投影することができる。第1および第3プロジェクタ118、122とは対照的に、第2および第4プロジェクタ120、124は、HUD装置102内に固定して配置されているので、静的な焦点面上にグラフィック要素を投影する。
第1、第2、第3、および第4プロジェクタ118、120、122、124を使用して、HUD装置102は、フロントガラス112を通じて運転者によって視認される環境中の4つの異なる焦点面にグラフィック要素(コンタクトアナログ拡張現実グラフィック要素など)を描画してもよい。この点に関して、第1プロジェクタ118は、第一焦点面162に第1グラフィック要素160を投影するように構成されており、第2プロジェクタ120は、第二焦点面166に第2グラフィック要素164を投影するように構成されており、第3プロジェクタ122は、第三焦点面170に第3グラフィック要素168を投影するように構成されており、第4プロジェクタ124は、第四焦点面174に第4グラフィック要素172を投影するように構成されている(図3および図4参照)。第1、第2、第3、および第4グラフィック要素160、164、168、172ならびにこれらの関連する第一、第二、第三、および第四焦点面162、166、170、174のすべては、運転者が車両106を運転していて、運転者がフロントガラス112を通じて前方を見ている間に運転者の目がアイボックス116内にあるときに、運転者の視界にある環境中に描画される。
図3および図4を参照して、第一、第二、第三、および第四焦点面162、166、170、174上の第1、第2、第3、および第4グラフィック要素160、164、168、172の投影を地面176および運転者の視線178に関連して説明する。この点に関して、地面176は、車両106の前方の道路の表面である。説明の便宜上、地面176は、実質的に平坦な表面であると仮定する。運転者の視線178は、アイボックス116から前方に向かって実質的に地面176と平行に延在する直線である。本明細書において、視線178の方向は、視線178に沿って運転者および車両106に対して接近及び離れるように延在する方向である。
第一焦点面162は、運転者の視線178に対して実質的に直交する方向に向けられている前方焦点面である。第三焦点面170もまた、運転者の視線178に対して実質的に直交する方向に向けられている前方焦点面である。第一および第三焦点面162、170は、前方向(車両106から離れる方向)および後方向(車両106に向かう方向)の両方で、視線178の方向に移動可能な動的焦点面である。第二焦点面166は、地面176と実質的に平行な方向に向けられている地面平行焦点面であり、第二焦点面166が地面焦点面となるように地面176と一致してもよい。第四焦点面174もまた、地面176と実質的に平行な方向に向けられている地面平行焦点面であり、地面176の上方に設けられている。第四焦点面174は、空、または内部建造物内であれば天井に位置するように(空中焦点面または天井焦点面であり)、地面176および運転者の視線178よりも上に設けられてもよい。第二および第四焦点面166、174は、静的焦点面である。
第2および第4プロジェクタ120、124は本明細書においてHUD装置102内に固定して配置されるように記載されているが、この第2および第4プロジェクタ120、124は、第2および第4プロジェクタ120、124を移動させることが可能なアクチュエータ上に取り付けられていてもよいことは理解されたい。アクチュエータは、第二および第四焦点面166、174の高さを動的に調整する目的で第2および第4プロジェクタ120、124を移動させるために使用してもよい。車両106内に取り付けられているとき、HUD装置102および運転者の高さは地面に対して固定されている可能性があるので、第二および第四焦点面166、174の高さを動的に調整する必要はないだろう。しかしながら、車両106内に取り付けられていたとしても、アクチュエータは、第二および第四焦点面166、174の初期の高さを調整するために第2および第4プロジェクタ120、124を移動させるために使用してもよい。さらに、アクチュエータは、運転席の検出された垂直運動に基づいて第二および第四焦点面166、174の高さを調整するために第2および第4プロジェクタ120、124を移動させるために使用してもよい。
図4を参照すると、第1、第2、第3、および第4グラフィック要素160、164、168、172は、運転者に対して異なる情報を提示するために使用してもよい。第1、第2、第3、および第4グラフィック要素160、164、168、172によって表示される情報の正確な種類は異なってもよい。例示目的のため、第1グラフィック要素160および第3グラフィック要素168は、運転者が危険物または障害物を回避するように指示する警告を運転者に提示してもよく、あるいは交通規制に関する運転指示(たとえば、止まれの標識、譲れの標識など)を提示してもよい。第2グラフィック要素164および第4グラフィック要素172は、地面176にオーバーレイ表示で提示されたグラフィックとして運転者にナビゲーション指示を提示してもよく、あるいは車両周辺指標を運転者に提示してもよい。第1、第2、第3、および第4グラフィック要素160、164、168、172は、本明細書に記載されるものとは異なる情報またはグラフィック要素を運転者に提示してもよいこと、ならびに第1、第2、第3、および第4グラフィック要素160、164、168、172の小集合のみがいかなるときでも提示されてよいことは、理解されたい。
図1に戻ると、コントローラ104は、1つ以上のコンピュータ、(演算)プロセッサ、または少なくとも1つの車両制御システム180と通信してHUD装置102を制御することが可能なその他いずれかの装置であってもよい。少なくとも1つの車両制御システム180(以下、「車両制御システム180」と称す)は、車両106の制御を能動的または受動的に容易にするために使用される車両制御システム180の形態を取っていればよい。車両制御システム180は、車両106の動作に関連する運転および環境条件を検出する1つ以上のセンサ(図示せず)を含むか、またはこれと通信してもよい。
HUDシステム100の動作を全般的に参照すると、コントローラ104は、車両制御システム180と通信し、車両制御システム180との通信に基づいて、車両106の運転者に提示されるグラフィック要素の型および位置を決定する。具体的には、コントローラ104は、第1、第2、第3、および第4プロジェクタ118、120、122、124によって第1、第2、第3、および第4グラフィック要素160、164、168、172として提示されるグラフィック要素の型を決定し、第1、第2、第3、および第4グラフィック要素160、164、168、172を決定されたグラフィック要素として投影するように第1、第2、第3、および第4プロジェクタ118、120、122、124を制御する。コントローラ104は、また、第1および第3グラフィック要素160、168が運転者に対して環境中に描画されるべき目標位置として、目標第1グラフィック要素位置および目標第3グラフィック要素位置をも決定する。コントローラ104は、その後、第一および第三焦点面162、170が目標第1および第3グラフィック要素位置にそれぞれ移動させられるように、第1および第3プロジェクタ118、122を線形移動させるために第1および第2アクチュエータ156、158を制御する。
したがって、第1プロジェクタ118は、第1グラフィック要素160を第一焦点面162上に投影するが、この第一焦点面は、運転者の視線に対して実質的に直交する方向に向けられており、第1アクチュエータ156による第1プロジェクタ118の線形運動を通じて運転者の視線178の方向に、車両106に対して接近及び離れるように移動可能である。第2プロジェクタ120は、第2グラフィック要素164を第二焦点面166上に投影するが、この第二焦点面は、静止しており、地面176と平行な方向に向けられており、地面176上に設けられている。第3プロジェクタ122は、第3グラフィック要素168を第三焦点面170上に投影するが、この第三焦点面は、運転者の視線に対して実質的に直交する方向に向けられており、第2アクチュエータ158による第3プロジェクタ122の線形運動を通じて運転者の視線178の方向に、車両106に対して接近及び離れるように移動可能である。第4プロジェクタ124は、第4グラフィック要素172を第四焦点面174上に投影するが、この第四焦点面は、静止しており、地面176と平行な方向に向けられており、運転者の視線178の上方に設けられている。コントローラ104は、第一および第三焦点面162、170を移動させるように第1および第3プロジェクタ118、122を移動させるため、第1および第2アクチュエータ156、158を制御する。
運転者の視線178に対して実質的に直交する方向に向けられた移動可能な第一および第三焦点面162、170上に第1および第3グラフィック要素160、168が第1および第3プロジェクタ118、122によって投影されることによって、車両106から異なる距離にある物体の焦点を調整することができる。これによって、特に車両106を移動プラットフォームとする車両106にHUDシステム100が使用されるため、第1および第3グラフィック要素160、168について運転者に正確な奥行き手掛かりを提供しやすくなる。
第2および第4プロジェクタ120、124が静的第二および第四焦点面166、174上に第2および第4グラフィック要素164、172を投影している間、第二および第四焦点面166、174は連続している。第二および第四焦点面166、174を地面176と平行にするために、第2および第4プロジェクタ120、124のディフューザ画面150、154は傾斜してもよい。HUD装置102の光学系は非常に低い歪みを有し、地面平行焦点面の画像に関してほぼテレセントリックなので、光線は光軸とほぼ平行であり、これによって、第二および第四焦点面166、174が傾斜している間、歪んだり倍率を変更したりすることなく、投影された第2および第4グラフィック要素164、172を表示することができる。したがって、結果として得られる第2および第4グラフィック要素164、172は、地面176と平行な連続焦点面(第二および第四焦点面166、174)上に現れる。この点に関して、第2および第4グラフィック要素164、172は、奥行き知覚を強化するために単眼手掛かりを追加するため、線分としてではなく、実際の3次元立体形状によって描画されてもよい。
連続的で静的な第二および第四焦点面166、174は、第2および第4グラフィック要素164、172に対する運転者の奥行き知覚を促進する。より具体的には、連続的で静的な第二および第四焦点面166、174は、3次元空間における前後方向(すなわち、運転者の視線178の方向)を通る実像の正確な生成を可能にし、適切な運動視差手掛かりの生成を可能にする。したがって、運転者の頭部が左右または上下に移動すると、第2および第4グラフィック要素164、172は周囲を移動するのではなく環境中の所定位置に固定されているように運転者には見える。結果的に、HUDシステム100は、運転者の頭部の動きを補う頭部追跡機能を必要としない。
運転者に対して提示される先に挙げられた例示的情報に関して、車両制御システム180は、危険または障害物検出、ナビゲーション、運転指示、および車両周囲(死角)監視といった機能を実行することが可能な処理およびセンサを備える。車両制御システム180は、その他の車両制御機能(たとえば、道路合流支援など)を実行することが可能な処理およびセンサも備えてもよく、これは代替的にまたは付加的に、HUDシステム100を用いて運転者に提示される情報に結びつけられてもよいことは、理解されたい。車両制御システム180によって実行される機能にかかわらず、関連するセンサおよび処理を含め、機能を実行するための車両制御システム180の正確な動作方法は、HUDシステム100の動作と必ずしも関連しなくてもよいことは、理解されたい。したがって、車両制御システム180の動作の説明は、HUDシステム100の動作に関連する場合を除いて、本明細書内では行わない。
コントローラ104は、車両制御システム180と通信し、車両106の動作に関係して上記(またはその他の)機能に関連付けられた入力を車両制御システム180から受信する。コントローラ104は、その後、車両制御システム180から受信した入力に基づいて、HUD装置102を制御する。この点に関して、コントローラ104および車両制御システム180の一方または両方は、第1、第2、第3、および第4グラフィック要素160、164、168、172として表示されるグラフィック要素の型、第1、第2、第3、および第4グラフィック要素160、164、168、172の位置、および第1、第2、第3、および第4グラフィック要素160、164、168、172のうちのいずれが表示されるべきかを決定する。この決定は、また、運転者がナビゲーション機能を使用するか否か等の運転者によって採用される車両機能に基づいてもよい。
これらの決定を行うためにコントローラ104および車両制御システム180のうちのどちらが使用されるかにかかわらず、コントローラ104は、適切なグラフィック要素を適切な位置に表示するように、HUD装置102を制御する。これは、適切な第1、第2、第3、および第4グラフィック要素160、164、168、172を投影するように、第1、第2、第3、および第4プロジェクタ118、120、122、124を制御するステップを含む。これはまた、第一および第三焦点面162、170を適切な(目標)位置に移動させるように、第1および第3プロジェクタ118、122を線形移動させるように第1および第2アクチュエータ156、158を制御するステップも含む。
第1、第2、第3、および第4グラフィック要素160、164、168、172に関連して先に挙げられた例示的情報を考慮して、危険物または障害物検出および警告機能;ナビゲーション機能;運転指示機能;および車両周囲(死角)監視機能といった機能を可能にする車両制御システム180を有する車両106に関連させてHUDシステム100の動作を説明する。車両106はこれらの機能の小集合および/または追加機能を有してもよいこと、ならびにHUDシステム100は小集合または追加機能に関連して採用されてもよい。これらの機能に関するHUDシステム100の説明は単に例示的であり、これらの機能はHUDシステム100の説明を容易にするためにのみ使用される。コントローラ104および車両制御システム180の一方または両方がHUDシステム100の動作に関連する決定を行ってもよいものの、以下の説明においてコントローラ104は、車両制御システム180から受信した入力に基づいてすべての決定を行うように構成されるものとして記載されている。
障害物検出および警告機能に関する情報は、HUD装置102の第1プロジェクタ118によって投影されるコンタクトアナログ拡張現実グラフィック要素として運転者に提示できる。この点に関して、車両制御システム180は、車両106が走行している道路において様々な障害物を検出してもよい。障害物は、道路を横断している歩行者、別の車両、動物、路上のがれき、穴などを含んでもよい。これらの障害物の検出は、車両106に設けられたセンサ(図示せず)によって感知された環境からの情報を処理することによって、行われてもよい。障害物検出は、いずれの方法で実行されてもよい。
障害物が検出されると、車両制御システム180はコントローラ104に障害物情報を送信する。コントローラ104は、車両制御システム180から障害物情報を受信し、受信した障害物情報に基づいて第1グラフィック要素160および目標第1グラフィック要素位置として提示するために、グラフィック要素の型を決定する。様々な型のグラフィック要素を使用してもよいが、例示目的のため、本記載では、障害物が検出されたときに「譲れ」の標識が提示されるものと仮定する。
検出された障害物の位置を運転者が認識しやすくするために、「譲れ」の標識は、検出された障害物上に現れるように提示されてもよい。この点に関して、目標第1グラフィック要素位置は、車両106に対する検出された障害物の位置に基づいて第1グラフィック要素160が運転者の視界に描画されるべき位置として、決定されてもよい。コントローラ104は、その後、適切なグラフィック要素を第1グラフィック要素160として投影するように第1プロジェクタ118を制御し、目標第1グラフィック要素位置に位置する第1グラフィック要素160が第一焦点面162上に投影されるように、第1プロジェクタ118を線形移動させるように第1アクチュエータ156を制御する。コントローラ104は、また、たとえば車両106が検出された障害物に向かって走行及び/又は検出された障害物が車両106に対して移動した結果として、車両106と検出された障害物(すなわち、目標第1グラフィック要素位置)との間の距離が変化するにつれて(車両制御システム180によって検出されてコントローラ104に送信)、第一焦点面162が移動するように第1プロジェクタ118を連続的に線形移動させるべく第1アクチュエータ156を制御してもよい。
図4を参照すると、車両制御システム180によって検出された障害物は、車両106が走行している道路を横断している歩行者182であってもよい。具体的には、図4に示される運転者の例示的な視界において、車両106は、歩行者182が横断している道路を走行している。したがって、車両制御システム180は、歩行者182に関する障害物情報をコントローラ104に送信する。障害物情報に基づいて、コントローラ104は、第1グラフィック要素160として表示されるグラフィック要素の型を決定する。この場合には「譲れ」の標識である。コントローラ104は、その後、第1グラフィック要素160が運転者によって歩行者182と同じ奥行きにあると知覚されるように投影および描画されるように目標第1グラフィック要素位置を決定する。
コントローラ104は、その後、第1グラフィック要素160として「譲れ」の標識を投影するように第1プロジェクタ118を制御し、また、コントローラ104は、第1アクチュエータ156を制御して、第1プロジェクタ118を線形移動させて、第1グラフィック要素160を投影および描画し、(運転者の目がアイボックス116内にあって運転者がフロントガラス112を通じて前方を見ている間に)第1グラフィック要素160が歩行者182と同じ奥行きにあると運転者が知覚できるようにする。具体的には、第1アクチュエータ156は、第1グラフィック要素160が第一焦点面162上に投影されるように制御され、第一焦点面は、目標第1グラフィック要素位置にあり、視線178に対して実質的に直交する方向に向けられている。
車両106および歩行者182が道路上を移動するにつれて、二者の間の相対距離は変化することになる。この距離の変化は、車両制御システム180によってコントローラ104に伝達されてもよく、目標第1グラフィック要素位置は相応に変更してもよく、そして、第1アクチュエータ156は、(変更済み/変更中の)目標第1グラフィック要素位置に残留するように第一焦点面162を移動させるようにコントローラ104によって制御されてもよい。したがって、運転者の視線178の方向に移動可能な第一焦点面162上に第1グラフィック要素160を投影すると、第1グラフィック要素160に関連付けられた奥行き手掛かりは、運転者が第1グラフィック要素160、すなわち検出された障害物の位置を正確に判断するように正しく再生される。
ナビゲーション機能に関する情報は、HUD装置102の第2プロジェクタ120によって投影されたコンタクトアナログ拡張現実グラフィック要素として運転者に対して提示できる。この点に関して、車両制御システム180は、運転者からナビゲーション要求(たとえば、所望の場所の入力)を受け付けると、所望の場所に到達するために運転手が辿るナビゲーション経路を生成する。ナビゲーション経路は、たとえば所望の場所への経路上の特定の通りに曲がる指示を含む、運転者が従うべき一連の運転指令を含む。ナビゲーション機能を実行する方法はいかなるやり方でもよい。ナビゲーション機能が起動されると、車両制御システム180は、ナビゲーション機能に関連付けられた運転指令をコントローラ104に送信する。
コントローラ104は、車両制御システム180から運転指令を受信して、第2グラフィック要素164として提示すべきグラフィック要素の型を決定する。ナビゲーション機能に関連付けられたグラフィック要素の型は、運転者に現在の道路を進み続けるように(たとえば直線または矢印)、次の交差点で左折または右折するように(たとえば、左/右矢印、または適切な方向に曲がる線)、幹線道路に進入、合流、またはそこから出るように(たとえば、適切な進路を示す線または矢印)などの指示をするグラフィック要素を含んでもよい。コントローラ104は、車両制御システム180から受信した運転指令に基づいて、第2グラフィック要素164として提示すべき適切なグラフィック要素を選択する。
図4に示される運転者の例示的な視界を参照すると、車両制御システム180のナビゲーション機能によって決定される運転経路の運転指令は、次の通りへの左折を含む。したがって、コントローラ104は、第2グラフィック要素164として左折グラフィック要素を生成して第二焦点面166に投影するように、第2プロジェクタ120を制御する。図4に示されるように、第二焦点面166は、地面176と平行な方向に向けられているとともに地面176上に設けられている。上述のように、第2プロジェクタ120は、第二焦点面166が静止するように、HUD装置102内に固定して配置されている。上述のように、第二焦点面166は、第2グラフィック要素164が運転者に対して適切な奥行き手掛かりを備えて3次元画像として描画されるように、連続的となっている。
運転指示機能に関する情報は、HUD装置102の第3プロジェクタ122によって投影されたコンタクトアナログ拡張現実グラフィック要素として、運転者に提示できる。この点に関して、車両制御システム180は、車両106が走行している道路を監視するため及びその道路の走行に関連付けられた次の運転指示を決定するために、センサおよび/またはデータベースに記憶されてマップに関連付けられた情報を使用してもよい。たとえば、車両制御システム180は、車両106が走行している道路で後に求められる停止、回避、またはその他の条件(以下、まとめて「道路条件」と称す)を検出してもよい。車両制御システム180は、また、その後、検出された道路条件に関連付けられた運転指示(たとえば、停止の道路条件に関連付けられた停止指示)をも決定してよい。運転指示機能はどのようなやり方で実行されてもよく、その仕様はHUDシステム100の動作に関連していない。
車両制御システム180は、道路条件および/または道路条件に関連付けられた運転指示、ならびに道路条件の位置に関連付けられた情報もコントローラ104に送信する。するとコントローラ104は、道路条件および/または関連する運転指示に関する情報を運転者に知らせるために、第3グラフィック要素168を投影するように第3プロジェクタ122を制御する。コントローラ104は、道路条件および/または運転指示情報、ならびに位置情報も車両制御システム180から受信して、第3グラフィック要素168および目標第3グラフィック要素位置として提示するためのグラフィック要素の型を決定する。
たとえば「止まれ」の標識、「譲れ」の標識、「一方通行」の標識、「赤信号時右折不可」の標識など、運転指示機能と合わせて様々なタイプのグラフィック要素を使用してもよい。グラフィック要素の型は、道路条件に関連付けられた運転指示を送信するために選択されてもよい。コントローラ104が決定したいずれの型のグラフィック要素も第3グラフィック要素168として使用されるべきであり、そのグラフィック要素は、運転条件の箇所に表せるように投影されてよい。この点に関して、第3グラフィック要素位置は、検出された道路条件の車両106に対する位置に基づいて、第3グラフィック要素168が運転者の視界に描画されるべき位置として決定されてもよい。
その後コントローラ104は、第3グラフィック要素168として適切なグラフィック要素を投影するように、第3プロジェクタ122を制御する。コントローラは、また、第2アクチュエータ158を制御して、第3プロジェクタ122を線形移動させ、第3グラフィック要素168を投影および描画し、(運転者の目がアイボックス116内にあり、運転者がフロントガラス112を通じて前方を見ている間に)第3グラフィック要素168が道路条件と同じ奥行きにあると運転者が知覚するようにする。具体的には、第2アクチュエータ158は、目標第3グラフィック要素位置に位置して視線178に対して実質的に直交する方向に向けられた第三焦点面170上に第3グラフィック要素168が投影されるように、制御される。コントローラ104は、また、たとえば車両106が検出された道路条件に向かって走行した結果として、車両106と検出された道路条件(すなわち、目標第3グラフィック要素位置)との間の距離が変化するにつれて(車両制御システム180によって検出されてコントローラ104に送信)、第三焦点面170が移動するように第3プロジェクタ122を連続的に線形移動させるべく第2アクチュエータ158を制御してもよい。
図4に示される運転者の例示的な視界において、車両106は、車両106が停止すべき十字路に接近している。したがって、車両制御システム180は、交差点の入口の位置で停止の道路条件を検出し、停止の道路条件に関連付けられた運転指示を停止指示として決定する。停止の道路条件および/または指示、ならびに停止の道路条件の位置はコントローラ104に送信され、コントローラは、「止まれ」の標識が第3グラフィック要素168として提示されるべきであると決定する。コントローラ104は、また、第3グラフィック要素168(すなわち「止まれ」の標識)が十字路の入口の位置に現れるべきであるという決定もする。したがって交差点の入口の位置は、目標第3グラフィック要素位置であると判断される。
コントローラ104は、その後、「止まれ」の標識を第3グラフィック要素168として投影するように第3プロジェクタ122を制御し、また、コントローラ104は、第2アクチュエータ158を制御して第3プロジェクタ122を移動させ、第3グラフィック要素168を投影および描画し、(運転者の目がアイボックス116内にあり、運転者がフロントガラス112を通じて前方を見ている間に)第3グラフィック要素168が十字路の入口と同じ奥行きにあると運転者が知覚するようにする。具体的には、第2アクチュエータ158は、目標第3グラフィック要素位置に位置して視線178に対して実質的に直交する方向に向けられた第三焦点面170上に第3グラフィック要素168が投影されるように、制御される。車両106が道路上を走行するにつれて、車両106と十字路の入口との間の相対距離が変化する。この距離の変化は、車両制御システム180によってコントローラ104に伝達されてもよく、目標第3グラフィック要素位置も相応に変化してもよく、そして、第2アクチュエータ158は、(変化した/変化している)目標第3グラフィック要素位置に残るように第三焦点面170を移動させるようにコントローラ104によって制御されてもよい。したがって、運転者の視線178の方向に移動可能な第三焦点面170上に第3グラフィック要素168を投影すると、第3グラフィック要素168に関連付けられた奥行き手掛かりは、運転者が第3グラフィック要素168の位置、すなわち検出された道路条件の位置を正確に判断できるように、正確に再生される。
車両周囲(死角)監視機能に関する情報は、HUD装置102の第4プロジェクタ124によって運転者に提示できる。この点に関して、車両制御システム180は、車両106を直接包囲する領域内の別の車両の存在を検出できる。車両106を直接包囲する別の車両の検出は、車両106に設けられたセンサ(図示せず)によって感知された車両106の周囲に関する情報を処理することによって、行われてもよい。車両周囲判定は、いずれの方法で実行されてもよい。
車両周囲情報は、車両制御システム180によって決定されてコントローラ104に送信される。コントローラ104は、車両制御システム180から車両周囲情報を受信して、該当する場合には、第四焦点面174上に投影された第4グラフィック要素172を修正する方法を決定する。この点に関して、車両周囲(死角)監視機能を容易にするために第4グラフィック要素172として使用されるグラフィック要素は、図4に示される車両周囲表示器であってもよい。
車両周囲表示器は、車両106を表す中央マーカと、車両106を直接包囲する位置を表す8つの周囲マーカとを含む。車両制御システム180は、車両106のすぐ周囲にある車両の位置に関する情報を送信し、コントローラ104は、8つの周囲マーカのうちの関連する1つ以上を強調するように第4グラフィック要素172を変化させるよう、第4プロジェクタ124を制御する。8つの周囲マーカを強調することによって、車両106のすぐ周囲にある他の車両の位置が運転者に対して表示される。
図4に示されるように、第4グラフィック要素172は第四焦点面174上に投影されるが、第四焦点面は、地面176と平行な方向に向けられているとともに地面176および視線178より上方に設けられている。上述のように、第4プロジェクタ124は、第四焦点面が静止するように、HUD装置102内に固定して配置されている。上述のように、第四焦点面174は、第4グラフィック要素172が運転者に対して適切な奥行き手掛かりを備えて3次元画像として描画されるように、連続的になっている。
第4グラフィック要素172は、図4に示される車両周囲表示器とは異なる形態で提示されてもよいことは、理解されたい。いずれにせよ、第4グラフィック要素172は、第四焦点面174上に投影され、第四焦点面は、地面176と平行する方向に向けられているとともに地面176および運転者の視線178より上方に設けられている。したがって、第4グラフィック要素172は、空中焦点面に提供されてもよく、第4グラフィック要素172によって送られる情報は環境に影響を及ぼす必要がないので、空中焦点面に第4グラフィック要素を提供することは適切である。
上述のHUDシステム100は、連続的に変化する焦点距離で運転者の視線178の方向で前後に焦点を連続的に変化させながら地面平行焦点面内で、グラフィック要素を投影することができ、そのうちのいくつかはコンタクトアナログ拡張現実グラフィック要素として投影される。したがって、奥行き知覚手掛かりを改良して、合焦を容易にするとともに、運転者がその視界にあるグラフィック要素を通じて提示される情報も同時に(またはほぼ同時に)観察しながら環境に対して払う注意を増加させることができる。この点に関して、実験を通じて、本発明者らは、空間認知が焦点手掛かりによって大いに影響を受けることと、本明細書に記載されるHUDシステム100の焦点面調整能力は、連続的な静的地面平行焦点面上にグラフィック要素を表示する能力と同様に、空間認知を改善することとを、究明した。この点において、グラフィック要素のサイズを調整するときに観察されるよりも、本明細書に記載されるように焦点手掛かりを調整するときの方が、空間認知においてより大きな改善が見られる。
HUD装置102の構成、具体的にはビームスプリッタ126、130、134およびレンズ128、132、136、138の使用により、HUD装置102は比較的小さいサイズを有することができる。さらに、レンズ128、132、136、138は、奥行きの範囲を、車両106の前方数メートルからHUD装置102の光学素子用に割り当てられた物理的空間の範囲内で無限大まで、拡大できるようにしている。さらにまた、ビームスプリッタ126、130、134は、個別の画像を第1、第2、第3、および第4プロジェクタ118、120、122、124から運転者の視界に投影された1つのまとまった画像にまとめるように、レンズ128、132、136、138を通じて第1、第2、第3、および第4プロジェクタ118、120、122、124から投影された異種組み合わせの光線のすべてを統合するための光結合器として、使用される。
上記で開示された特徴及び機能またはその他の特徴および機能、またはその修正例または変形例のいくつかは、その他多くの異なるシステムまたは用途に望ましく組み合わせられてもよいことは、理解されたい。また、特許請求の範囲によって包含されるように意図される様々な現時点で予測または予想されていない代替、修正、変形、または改善もまた、当業者によって引き続きなされてもよい。
たとえば、より少ないか又は多いグラフィック要素を投影するために、より少ないかまたは多いプロジェクタをHUDシステム100に使用してもよい。さらに、HUDシステム100は、前方焦点面にグラフィック要素を投影する2つのプロジェクタおよび地面平行焦点面にグラフィック要素を投影する2つのプロジェクタを有するように記載されているが、前方および地面平行焦点面の割合を変更してもよい。上述のようにHUD装置102のすべてのプロジェクタ(4つより少ないまたは多いプロジェクタが提供されたとしても)を、焦点面の位置(奥行きまたは高さ)を動的に調整することができるアクチュエータを介して、HUD装置102に取り付けてもよい。HUDシステム100に関連付けられた上述の車両機能は例示的であり、変更または修正されてもよい。
さらにまた、前方焦点面を移動させる機構は、上述のものから変更されてもよい。たとえば、プロジェクタ全体(たとえば、第1および第2アクチュエータ156、58を用いて第1および第3プロジェクタ118、122)を移動させる代わりに、ディフューザ画面のみ(たとえば、第1および第3プロジェクタ118、122のディフューザ画面148、152)が、それぞれのプロジェクタユニット(たとえば、プロジェクタユニット140、144)に対して移動してもよい。
加えて、屋外で使用するための四輪自動車である車両106を参照してHUDシステム100を説明したが、HUDシステム100を異なる型の車両で使用してもよい。たとえば、HUDシステムは、船舶(ボート)、航空機(飛行機またはジェット機)、または室内で使用するための車両(たとえば、運搬用台車、原材料取り扱いに使用されるフォークリフトなどの車両など)に設けられてもよい。
HUDシステム100はまた、室内の三次元立体視覚装置を提供するための固定された装置の一部として提供されてもよい(HUDシステム100は、移動プラットフォーム上に存在する必要はない)。この点において、図2に示される構成は、車両106ではなくむしろ静止基体と見なすことができる。このような構成において、上記で言及された「運転者」は「ユーザ」となり、「フロントガラス112」はディスプレイ画面となる。さらに、コントローラ104は、車両制御システム180ではなく、いずれの関連する制御システムと通信してもよい。HUDシステム100が車両の外側に設けられていたとしても、ユーザの目の位置(すなわち、アイボックス116)がディスプレイ画面に対して拘束されていると見なすことができる。たとえば、HUDシステム100は、ディスプレイ画面に対して実質的に固定された(あるいは所定のまたは周知の範囲内で移動可能な)座席を含む、静止基体内に設けられてもよい。
グラフィック要素は、上記において静止画像として記載されている。しかしながら、グラフィック要素は動画であってもよい。具体的には、グラフィック要素は、位置、サイズ、色、透明度などにおいて、動画化されてもよい。
Claims (20)
- ユーザがヘッドアップディスプレイ装置のディスプレイ画面を通して環境を見ている間に前記ユーザの視界にグラフィック要素を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
第1プロジェクタと、
前記第1プロジェクタが取り付けられている第1アクチュエータと、
を備えており、
前記第1プロジェクタは、前記ユーザが前記ディスプレイ画面を通して前記環境を見ている間に前記ユーザの視界の第一焦点面に第1グラフィック要素を投影するように構成されており、前記第一焦点面は、前記ユーザの視線に対して実質的に直交する方向に向けられており、
前記第1アクチュエータは、前記第1プロジェクタを線形移動させるように構成されており、前記第1プロジェクタを線形移動させることによって前記第1グラフィック要素の前記第一焦点面は前記ユーザの前記視線の方向に移動することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記ユーザが前記ディスプレイ画面を通して前記環境を見ている間に前記ユーザの視界の第二焦点面に第2グラフィック要素を投影するように構成された第2プロジェクタを更に備えており、前記第二焦点面は、地面に対して実質的に平行する方向に向けられており、
前記第2プロジェクタは、前記第2グラフィック要素の前記第二焦点面が静止するように固定されて配置されている請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記ユーザが前記ディスプレイ画面を通して前記環境を見ている間に前記ユーザの視界の第三焦点面に第3グラフィック要素を投影するように構成された第3プロジェクタと、
前記第3プロジェクタが取り付けられている第2アクチュエータと、
前記ユーザの視界の第四焦点面に第4グラフィック要素を投影するように構成された第4プロジェクタと、
を更に備えており、
前記第三焦点面は、前記ユーザの前記視線の方向に対して実質的に直交する方向に向けられており、
前記第2アクチュエータは、前記第3プロジェクタを線形移動させるように構成されており、前記第3プロジェクタを線形移動させることによって前記第3グラフィック要素の前記第三焦点面は前記ユーザの前記視線の方向に移動し、
前記第四焦点面は、前記地面に対して実質的に平行する方向に向けられているとともに前記地面の上方に設けられており、前記第4プロジェクタは、前記第4グラフィック要素の前記第四焦点面が静止するように固定されて配置されており、前記第2プロジェクタは、前記第二焦点面が前記地面に設けられるように前記第2グラフィック要素を投影するように構成されている請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータは、それぞれ独立して動作して前記第1プロジェクタおよび前記第3プロジェクタを移動させ、もって、前記第一焦点面および前記第三焦点面が互いに独立して移動可能となる請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記第1プロジェクタ、前記第2プロジェクタ、前記第3プロジェクタ、および前記第4プロジェクタの各々からの投影を受けて組み合わせて単一の投影出力にする中央ビームスプリッタと、
前記中央ビームスプリッタから前記単一の投影出力を受けるとともに前記ユーザの視界の前記ディスプレイ画面に向かって前記単一の投影出力を出すように配設された少なくとも1つのレンズと、
を更に備えている請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記第1プロジェクタおよび前記第2プロジェクタの各々からの投影を受けて組み合わせて単一の投影出力にする中央ビームスプリッタと、
前記中央ビームスプリッタから前記単一の投影出力を受けるとともに前記ユーザの視界の前記ディスプレイ画面に向かって前記単一の投影出力を出すように配設された少なくとも1つのレンズと、
を更に備えている請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記グラフィック要素は少なくとも1つのコンタクトアナログ拡張現実グラフィック要素を含む請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- コントローラを更に備えており、前記コントローラは、
少なくとも1つの関連する制御システムと通信し、
前記少なくとも1つの関連する制御システムとの通信に基づいて目標第1グラフィック要素位置を決定し、
前記第一焦点面が前記目標第1グラフィック要素位置まで移動するように前記第1プロジェクタを線形移動させるよう前記第1アクチュエータを制御するように構成されている請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 車両のヘッドアップ・ディスプレイ・システムであって、
運転者が前記車両のフロントガラスを通じて環境を見ている間に前記車両のユーザの視界にグラフィック要素を表示する車両ヘッドアップディスプレイ装置と、
コントローラと、
を備えており、
前記ヘッドアップディスプレイ装置は、
前記運転者の視界の第一焦点面に第1グラフィック要素を投影するように構成されている第1プロジェクタと、
前記運転者の視界の第二焦点面に第2グラフィック要素を投影するように構成されている第2プロジェクタと、
を備えており、
前記第一焦点面は、前記運転者の視線に対して実質的に直交する方向に向けられており、前記第1プロジェクタは、前記運転者の前記視線の方向に前記第一焦点面を移動させるように構成されており、
前記第二焦点面は、静止しており、地面と実質的に平行する方向に向けられており、
前記コントローラは、
少なくとも1つの関連する車両制御システムと通信し、前記少なくとも1つの関連する車両制御システムとの通信に基づいて第1および第2グラフィック要素を表示するように前記車両ヘッドアップディスプレイ装置を制御するように構成されていることを特徴とする車両のヘッドアップ・ディスプレイ・システム。 - 前記コントローラは、前記少なくとも1つの関連する車両制御システムとの通信に基づいて目標第1グラフィック要素位置を決定し、
前記第一焦点面を前記目標第1グラフィック要素位置まで移動させるように前記第1プロジェクタを制御するように構成されている請求項9に記載の車両のヘッドアップ・ディスプレイ・システム。 - 前記車両ヘッドアップディスプレイ装置は、プロジェクタが取り付けられているアクチュエータを更に備えており、前記アクチュエータは、前記第1プロジェクタを線形移動させるように構成されており、前記第1プロジェクタを線形移動させることによって前記第一焦点面は前記運転者の前記視線の方向に移動し、
前記コントローラは、前記第一焦点面が前記目標第1グラフィック要素位置まで移動するように、前記第1プロジェクタを線形移動させるよう前記アクチュエータを制御するように構成されている請求項10に記載の車載ヘッドアップ・ディスプレイ・システム。 - 前記車両ヘッドアップディスプレイ装置は、更に、
前記運転者の視界の第三焦点面に第3グラフィック要素を投影するように構成された第3プロジェクタと、
前記運転者の視界の第四焦点面に第4グラフィック要素を投影するように構成された第4プロジェクタと、
を備えており、
前記第三焦点面は、前記運転者の前記視線に対して実質的に直交する方向に向けられており、前記第3プロジェクタは、前記運転者の前記視線の方向に前記第三焦点面を移動させるように構成されており、
前記第四焦点面は、静止しており、前記地面に対して平行する方向に向けられているとともに前記地面の上方に設けられており、
前記第2プロジェクタは、前記第二焦点面が前記地面上に設けられた状態で前記第2グラフィック要素を投影するように構成されており、
前記コントローラは、前記少なくとも1つの関連する車両制御システムとの通信に基づいて、前記第1、第2、第3および第4グラフィック要素を表示するように前記車両ヘッドアップディスプレイ装置を制御するように構成されている請求項9に記載の車両のヘッドアップ・ディスプレイ・システム。 - 前記コントローラは、
前記少なくとも1つの関連する車両制御システムとの通信に基づいて目標第1グラフィック要素位置を決定し、
前記少なくとも1つの関連する車両制御システムとの通信に基づいて目標第3グラフィック要素位置を決定し、
前記第一焦点面を前記目標第1グラフィック要素位置まで移動させるように前記第1プロジェクタを制御し、前記第三焦点面を前記目標第3グラフィック要素位置まで移動させるように前記第3プロジェクタを制御するように構成されている請求項12に記載の車両のヘッドアップ・ディスプレイ・システム。 - 前記車両ヘッドアップディスプレイ装置は、更に、
前記第1プロジェクタが取り付けられている第1アクチュエータと、
前記第3プロジェクタが取り付けられている第2アクチュエータと、
を備えており、
前記第1アクチュエータは、前記第1プロジェクタを線形移動させるように構成されており、前記第1プロジェクタを線形移動させることによって前記第一焦点面は前記運転者の前記視線の方向に移動し、
前記第2アクチュエータは、前記第3プロジェクタを線形移動させるように構成されており、前記第3プロジェクタを線形移動させることによって前記第三焦点面は前記運転者の前記視線の方向に移動し、
前記コントローラは、前記第一および第三焦点面がそれぞれ前記目標第1グラフィック要素位置および前記目標第3グラフィック要素位置まで移動するように、前記第1および第3プロジェクタを線形移動させるよう前記第1および第2アクチュエータを制御するように構成されており、前記コントローラは、前記第1および第2アクチュエータを互いに独立して制御するように構成されている請求項13に記載の車両のヘッドアップ・ディスプレイ・システム。 - 前記車両ヘッドアップディスプレイ装置は、更に、
前記第1プロジェクタが取り付けられている第1アクチュエータと、
前記第3プロジェクタが取り付けられている第2アクチュエータと、
を備えており、
前記第1アクチュエータは、前記第1プロジェクタを線形移動させるように構成されており、前記第1プロジェクタを線形移動させることによって前記第一焦点面は前記運転者の前記視線の方向に移動し、
前記第2アクチュエータは、前記第3プロジェクタを線形移動させるように構成されており、前記第3プロジェクタを線形移動させることによって前記第三焦点面は前記運転者の前記視線の方向に移動し、
前記コントローラは、前記第一および第三焦点面がそれぞれ移動するように前記第1および第3プロジェクタを線形移動させるよう前記第1および第2アクチュエータを制御するように構成されており、前記コントローラは、前記第1および第2アクチュエータを互いに独立して制御するように構成されている請求項12に記載の車両のヘッドアップ・ディスプレイ・システム。 - 前記車両ヘッドアップディスプレイ装置は、更に、前記第1プロジェクタが取り付けられている第1アクチュエータを備えており、前記第1アクチュエータは、前記第1プロジェクタを線形移動させるように構成されており、前記第1プロジェクタを線形移動させることによって前記第一焦点面は前記運転者の前記視線の方向に移動し、
前記コントローラは、前記第一焦点面が移動するように、前記第1プロジェクタを線形移動させるよう前記第1アクチュエータを制御するように構成されている請求項9に記載の車両のヘッドアップ・ディスプレイ・システム。 - ヘッドアップディスプレイに拡張現実グラフィック要素を提示する方法であって、
ユーザの視界の第一焦点面に第1グラフィック要素を投影するステップと、
前記ユーザの視界の第二焦点面に第2グラフィック要素を投影するステップと、
前記ユーザの前記視線の方向に前記第一焦点面を移動させるステップと、
を含んでおり、
前記第一焦点面は、前記ユーザの視線に対して実質的に直交する方向に向けられており、
前記第二焦点面は、静止しており、地面に対して実質的に平行する方向に向けられていることを特徴とする方法。 - 前記ヘッドアップディスプレイは車両に設けられており、前記ユーザは運転者であり、
少なくとも1つの関連する車両制御システムから入力を受信するステップと、
前記少なくとも1つの関連する車両制御システムから受信した前記入力に基づいて、前記第1グラフィック要素の目標位置を決定するステップと、
前記第一焦点面が前記第1グラフィック要素の前記目標位置まで移動するように、前記運転者の前記視線の方向に前記第一焦点面を移動させるステップと、
を更に含む請求項17に記載の方法。 - 前記ユーザの前記視線の方向に前記第一焦点面を移動させるステップは、前記第1グラフィック要素を投影するプロジェクタを線形移動させるステップを含み、前記プロジェクタが線形移動することによって前記第一焦点面が前記ユーザの前記視線の方向に移動する請求項17に記載の方法。
- 前記ユーザの前記視界の第三焦点面に第3グラフィック要素を投影するステップと、
前記ユーザの視界の第四焦点面に第4グラフィック要素を投影するステップと、
前記ユーザの前記視線の方向に前記第三焦点面を移動させるステップと、
を更に含み、
前記第三焦点面は、前記ユーザの前記視線に対して実質的に直交する方向に向けられており、
前記第四焦点面は、静止しており、前記地面に対して実質的に平行する方向に向けられているとともに前記地面より上に設けられており、前記第2グラフィック要素は、前記第二焦点面が前記地面上に設けられた状態で投影され、
前記第一焦点面および第三焦点面は互いに独立して移動させられる請求項17に記載の方法。
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