JP2008102518A - ヘッドアップディスプレイ、ヘッドアップディスプレイシステムを有する乗り物、非平坦面に歪みの無い画像を提供することができるディジタル方式のヘッドアップディスプレイシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムを有する乗り物を提供する。
【解決手段】ヘッドアップ・ディスプレイシステムは、乗り物の乗員の視野内にある非平
坦面に、歪んだ画像表示を提供するように構成された画像レンダリングデバイスを含む。
ヘッドアップ・ディスプレイシステムには、画像レンダリングデバイスに供給される歪ん
だ表示を生成するために画像データへと適用すべきオフセット値を記憶するワープ画像回
路が含まれる。オフセット値は、画像データ中の画素の一部の座標を移動させるそれぞれ
の距離を表すものであり、オフセット値はワープ画像回路のメモリ領域中に記憶されてい
る。該画素の一部は、ポリゴンの頂点に対応している。オフセット値は、ワープ画像回路
へと供給される校正データから取得される。この校正データは、乗員の複数視点のうちの
１つから選択されたものである。
【選択図】図３

Description

本発明はヘッドアップディスプレイ、ヘッドアップディスプレイシステムを有する乗り
物、非平坦面に歪みの無い画像を提供することができるディジタル方式のヘッドアップデ
ィスプレイシステムに関する。

自動車の安全機能を高めようと、一部の自動車モデルは購入時のオプションとしてヘッ
ドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を提供している。仮想画像は計器パネルからフロントガ
ラスへと投影される。フロントガラスは平坦でもドライバの目に対して垂直でもないこと
から、画像は歪まないように、そして読みやすいように確実に修正されなければならない
。一部のソリューションにおいては、特殊なくさび形の中間層の利用を用いてガラスの形
状を変えることにより、画像反射に必要な光学的修正が提供される。他のソリューション
においては、自動車の製造中に技術者が光学レンズを手動で調節することにより、知覚さ
れる画像が歪まないように投影画像が修正される。

米国特許出願公開第２００２００６３８０２号明細書

しかしながら現在あるソリューションはいずれも、プロジェクタや鑑賞者視点の変化、
またはフロントガラスの変化にあわせて調節する能力を欠いている。従って元の設定から
何かが変化した場合、車の所有者はその変化に適応させるために自分の車をシステム再調
整に出さなければならないのである。これらの制約により、現在利用可能なヘッドアップ
ディスプレイシステムは柔軟性に乏しくコストの高いものとなっている。

従って、消費者に広く受け入れられるようになるには、コスト効率の良い方法で調節す
ることができるヘッドアップディスプレイシステムが提供されるように、従来技術の問題
を解決する必要がある。

広義的に言えば、本発明はヘッドアップディスプレイ用の柔軟なディジタルソリューシ
ョンを提供することによりこれらの必要性を満たすものである。本発明が、プロセス、装
置、システム、デバイスまたは方法を含む多数の態様で実施可能であることは、言うまで
もない。本発明のいくつかの発明実施例を以下に説明する。

一実施例においては、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムを有する乗り物が
提供される。ヘッドアップディスプレイシステムは、画像データの歪んだ表示を乗り物の
乗員の視野中にある非平坦面へと供給するように構成された画像レンダリングデバイスを
含む。ヘッドアップディスプレイシステム中には、画像レンダリングデバイスへと供給さ
れる歪んだ表示を生成するために画像データへと適用されるオフセット値を記憶するよう
に構成されたワープ画像回路が含まれている。オフセット値とは、画像データ中の画素の
一部の座標を移動させるそれぞれの距離を表すもので、オフセット値はワープ画像回路の
メモリ領域中に格納されている。その画素の一部とは、ポリゴンの頂点に対応する。オフ
セット値は、ワープ画像回路へと供給される校正データを通じて得られる。校正データは
、乗員の複数ある視点の１つから選択される。

他の実施例においては、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が提供される。ヘッドア
ップディスプレイは、画像データの歪んだ表示を生成するために画像データへと適用され
るオフセット値を記憶するメモリを含む。ヘッドアップディスプレイはさらに、画像デー
タを非平坦面へとマッピングし、非平坦面上における画像データのポリゴン部分へと導入
される歪み量を計算するワープ画像ロジックを含む。ワープ画像ロジックはさらに、非平
坦面により導入される歪み量を軽減するために画像データへと適用される、その歪み量の
逆数を決定するように構成されている。逆数を適用し、歪ませた画像データの表示を非平
坦面へと向けるように構成された画像レンダリングデバイスは、ヘッドアップディスプレ
イに含まれている。

さらに他の実施例においては、非平坦面上に非歪み画像を表示することができるディジ
タル式ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムが提供される。ディジタル式ヘッド
アップディスプレイシステムは、デワーピング処理用の一群の入力を生成するように構成
された校正モジュールを含む。ヘッドアップディスプレイシステムはさらに、デワーピン
グ処理を実行するように構成されたワープ画像回路も含む。ワープ画像回路は、画像デー
タの一部に適用されるべき一群のオフセット値を生成するものであり、ここでオフセット
値は校正モジュールの入力群から生成される。ワープ画像回路はさらに、画像データの歪
み量の逆数を生成するために、画像データが非平坦面から経験した歪み量を決定するよう
に、そしてその歪み量の逆数を画像データへと適用するように構成されている。歪み量の
逆数を適用された画像データを受ける画像レンダリングデバイスは、ヘッドアップディス
プレイシステム中に含まれている。画像レンダリングデバイスは、歪み量の逆数を有する
画像データを非平坦面へと向けるものであり、ここでは歪み量の逆数が非平坦面により導
入された歪みを無効化し、見る者には画像データに歪みがないものと認識させるのである
。

本発明の一態様である、乗り物の乗員の視野中にある非平坦面へと画像データの歪んだ
表示を送るように構成された画像レンダリングデバイスと、そして前記画像レンダリング
デバイスへと供給される前記歪んだ表示を生成するために前記画像データに適用されるべ
きオフセット値を記憶するように構成されたワープ画像回路とを含んだヘッドアップディ
スプレイ（ＨＵＤ）システムを有する乗り物は、前記オフセット値が、前記画像データ中
の画素の一部の座標を移動させるそれぞれの距離を表すもので、前記ワープ画像回路のメ
モリ領域中に格納されており、前記画素の一部がポリゴンの頂点に対応し、前記オフセッ
ト値が前記ワープ画像回路へと供給される校正データから得られたものであり、前記校正
データが前記乗員の複数視点の１つから選択されたものである。

また、前記非平坦面が前記乗り物のフロントガラスであってもよい。

また、前記画像レンダリングデバイスが、前記乗員の視線の下部に位置するものであっ
てもよい。

また、前記画像レンダリングデバイスが、前記乗員の視線の上部に位置するものであっ
てもよい。

また、前記画像データが、前記乗り物の計器パネルからデータを表示するものであって
もよい。

また、前記画像データが、前記計器パネル上にはないが、前記乗り物が追跡する処理情
報を含むものであってもよい。

また、前記乗り物が、陸上の乗り物、水上の乗り物、または空上の乗り物の１つであっ
てもよい。

本発明の一態様である、ヘッドアップディスプレイは、画像データの歪んだ表示を生成
するために、前記画像データに適用されるべきオフセット値を記憶するメモリと、前記画
像データを非平坦面へとマッピングし、前記非平坦面上における前記画像データのポリゴ
ン部へと導入される歪み量を計算するように構成されたワープ画像ロジックであって、さ
らに、前記非平坦面により導入される前記歪み量を軽減するために前記画像データへと適
用される前記歪み量の逆数を判定する前記ワープ画像ロジックと、そして前記画像データ
の、逆数を適用して歪ませた表示を、前記非平坦面へと送るように構成された画像レンダ
リングデバイスとを含む。

また、前記メモリと前記ワープ画像ロジックとの間の通信を可能とするインターフェー
スモジュールをさらに具備し、前記インターフェースモジュールが、画素位置を計算する
ために前記メモリからオフセットデータを読み出すのか、またはワープ画像ロジックを通
じて前記画素位置を補間するのかの、いずれか一方に決定するためのカウンタを含むもの
であってもよい。

また、画像サイズおよび前記ポリゴン部に関するサイズを提供するデータを記憶するレ
ジスタブロックをさらに含むものであってもよい。

また、前記非平坦面が、乗り物のフロントガラスであってもよい。

また、前記非平坦面が、ヘルメットのバイザーまたは眼鏡のレンズのいずれかであって
もよい。前記メモリが、前記オフセット値の生成に用いられる校正データを記憶するもの
であってもよい。

また、複数セットの前記校正データが記憶され、前記複数セットの前記校正データの各
々が、前記ヘッドアップディスプレイを含む装置内における１視点に対応するものであっ
てもよい。

また、前記ヘッドアップディスプレイを含む前記装置が、乗り物であってもよい。

本発明の一態様である、非平坦面に歪みの無い画像を提供することができるディジタル
方式のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムは、デワーピング処理用に一セット
の入力を生成するように構成された校正モジュールと、前記デワーピング処理を実行する
ように構成されたワープ画像回路であって、画像データの一部に適用されるべき一セット
のオフセット値を生成するものであり、前記オフセット値が前記校正モジュールの一セッ
トの入力から生成されることを特徴とし、前記画像データが前記非平坦面から経験した歪
み量を決定して前記歪み量の逆数を生成し、前記歪み量の逆数を前記画像データへと適用
するように、さらに構成されていることを特徴とする前記ワープ画像回路と、そして前記
歪み量の逆数を適用された画像データを受ける画像レンダリングデバイスであって、前記
歪み量の逆数を持つ前記画像データを前記非平坦面へと向ける前記画像レンダリングデバ
イスと、を含む。

また、前記ワープ画像回路および前記画像レンダリングデバイスが乗り物に組み込まれ
たものであり、前記校正モジュールが前記乗り物とは別個の、前記一セットの入力を供給
する着脱可能なモジュールであってもよい。

また、前記校正モジュールが、複数セットの入力を生成するものであり、前記複数セッ
トの入力の各セットが、前記非平坦面を通じた１つ対応視点に結び付けられているもので
あってもよい。

本発明の利点は、例示により本発明の原理を説明する添付図を参照しつつ以下の詳細説
明を読むことにより明らかとなる。

本発明は、添付図の参照と共に以下の詳細説明から容易に理解することができるもので
あり、同様の符号は同様の構成要素を指すものである。以下の説明においては、本発明の
完全な理解を得るために多数の特定の詳細が説明されている。しかしながら当業者には明
らかなように、本発明はこれらの特定の詳細の一部を含まずとも実施可能である。他の例
においては、本発明を不必要に不明瞭化することを避けるために周知のプロセス処理およ
び実施の詳細についての詳しい説明はしていない。

以下にヘッドアップディスプレイシステムを詳しく説明する。ヘッドアップディスプレ
イシステムは、相対的に低コストで柔軟性を提供するディジタルソリューションである。
反り（ワープ）のある表面上に反りを排除（デワープ）した画像を作るために、以下に説
明する実施例に基づいたワンタイム校正プロセスが実施される。この校正プロセスは、投
影、表面および鑑賞者の視点のインスタンス毎に実施される。つまり、プロジェクタ、即
ち画像生成装置が変更された、または移動した場合、または表面が変更された、または移
動した場合、または鑑賞者の視点が移動した場合、新たな校正プロセスを要するというも
のである。一実施例においては、複数の校正プロセスのデータを保存することができる。
この実施例においては、保存されたデータは、例えばプロジェクタや鑑賞者の視点などに
生じる変化に応じてアクセスすることができる。従って、手動で光学レンズを調節するこ
とにより変化した条件に合わせるのではなく、保存された校正データをアクセスすること
により、大幅により効率の良い方法でディジタルソリューションが提供されるのである。

校正プロセスの概要としては、以下の処理が実施される。校正画像が通常通りにワープ
した表面上に投影される。ワープした表面上に投影された校正画像が、鑑賞者視点からデ
ィジタル撮影される。次にディジタル写真のデータが、以下により詳細を説明する機能性
を持つソフトウェアにより解析および処理される。この処理から得られた結果は、デワー
ピングソフトウェア（逆ワーピングソフトウェアとも呼ばれる）への入力データとなり、
デワーピングソフトウェアは校正結果に基づいてデータを意図的に操作することで、デワ
ーピングソフトウェアにより変更された投影画像は、鑑賞者から見ると歪んでいないよう
に見えることになる。この校正機能をヘッドアップディスプレイシステムへと組み込むこ
とができることは言うまでもない。代わりに校正機能を実施する校正モジュールを、ヘッ
ドアップ・ディスプレイシステムとは別個のモジュールとしても良い。本実施例において
は、データはヘッドアップディスプレイシステムに付随するメモリへと記憶される。当業
者には明らかなように、スタンドアロンの校正モジュールは、本願に記載の機能を実施す
るために、その中に校正ロジックを有するいずれのコンピューティングシステムであって
も良い。

ヘッドアップディスプレイシステムはさらに、非平坦面上に当たる画像をレンダリング
するロジックを含み、そのロジックとは、複数の離間した平坦なセルを非平坦面の座標へ
とマッピングするものであり、各セルは画像の複数画素を含むものである。複数セルの各
々の表面座標に対する距離が最少化されると共にセル間の距離が最少化され、そしてそれ
ら複数の平坦なセルが非平坦面上に当てられる。従って、非平坦面上に当たることで歪み
を生じる画像を、見る者が認識する歪みを最少化しつつレンダリングすることができる。
画像は、画像レンダリングデバイスにより非平坦面上で、または非平坦面から離間させて
、歪みを最少化しつつレンダリングされるように投影することで、レンダリングすること
ができる。非平坦面から離間してレンダリングされた場合、レンダリング領域は非平坦面
と画像レンダリングデバイスの間に配置すること、または画像レンダリングデバイスとレ
ンダリングされた画像との間に非平坦面が来ることになるように配置することができる。

本願において使用した場合、マッピングとは、画像の画素を複数のポリゴンへと関連付
けることを含み、ポリゴンの各々は複数の離間したセルの１つを画定するものであり、最
初の空間関係を有する複数の頂点を含んでいる。頂点は非平坦面の座標へとマッピングさ
れ、マッピングされたポリゴンが作られる。マッピングされたポリゴンの頂点から歪み係
数のマトリクスが生成される。歪み係数とは、非平坦面上における画素間の相対的空間関
係を定義するものである。歪みマトリクスからは、それらに関わる複数の逆係数を有する
逆数マトリクスが作られる。画像レンダリングデバイスは、マッピングされた各ポリゴン
の画素間の、逆係数により定義された相対的な空間関係で、画素を非平坦面上に当て、逆
数を適用したポリゴンを作る。このように、非平坦面へと導入された歪みは、非平坦面上
に逆数を適用したポリゴンに基づいてマッピングされた画像を当てることにより、実質的
に無効化、または軽減されるのである。

ヘッドアップディスプレイシステムに含まれるワープ画像回路は、上述した逆ワーピン
グ、即ちデワーピングを実施するように機能する。ワープ画像回路は乗り物用のヘッドア
ップディスプレイ（ＨＵＤ）中に組み込むことができる。本願において述べたように、ワ
ープ画像回路の中に記憶されるオフセット値は、例えば画像データの画素の一部の座標を
変更するなど、画像データの操作に利用することができ、従って画像を非平坦面に投影し
ても歪みなく観ることが可能である。以下に説明する実施例は自動車用ヘッドアップディ
スプレイに関するものであるが、これに限定することを意図したものではない。即ち、本
願に説明する実施例は、ボート、ジェットスキーなどのような海上の乗り物、飛行機やヘ
リコプターなどのような空上の乗り物、そして自動車、オートバイなどのような地上の乗
り物を含む、モーター式であるなしにかかわらない、あらゆる乗り物に組み込むことがで
きるものである。加えて、ヘッドアップディスプレイシステムはヘルメットまたは眼鏡な
どの、他の頭に装着するものにも組み込むことができる。

図１は、本発明の一実施例にもとづくヘッドアップディスプレイシステムを含む乗り物
を描いた概略図である。乗り物１００は、その中にヘッドアップディスプレイモジュール
１０２を含む。当然のことながら、本実施例におけるヘッドアップディスプレイモジュー
ル１０２とは、非平坦面上に当たることにより導入される効果を無効化する、または軽減
するためにディジタル処理で画像を歪ませ、操作するディジタルシステムである。このよ
うに、非平坦面により導入された歪みは、打ち消され、ヘッドアップディスプレイシステ
ムを有する乗り物の運転手または他の乗員は、歪みの無い画像を観ることになるのである
。当業者には明らかなように、図１に描かれているのは自動車ではあるが、本願に説明す
る実施例の利用はモーター式であるなしにかかわらず、いずれの乗り物においても可能で
あるため、本発明は自動車に限られたものではない。加えて、本願に記載の実施例は、ヘ
ルメットや眼鏡などの乗り物以外の物へと広げることが可能である。

図２は、乗り物へと搭載された本発明の一実施例に基づくシステムアーキテクチャ全体
の概略図であり、ヘッドアップディスプレイシステムを組み込んだものである。システム
２００はヘッドアップディスプレイモジュール１０２およびカメラモジュール２０２を含
む。上述したように、ヘッドアップディスプレイモジュール１０２がカメラまたはプロジ
ェクタを含んでいても良く、代わりに図示のようにカメラモジュール２０２をヘッドアッ
プディスプレイモジュール１０２とは別の独自のモジュールとしても良い。システム２０
０にさらに含まれているのは、ＳＤＲＡＭモジュール２１０用のＤＲＡＭコントローラ２
０４ａおよびメモリコントローラ２０４ｂである。システム２００中には、ディスプレイ
パネル２０８と通信する液晶ディスプレイコントローラ（以降、ＬＣＤＣという）２０６
がある。ＬＣＤＣ２０６およびディスプレイパネル２０８のアプリケーションの一例とし
て、ナビゲーションシステムおよびディスプレイパネルが挙げられる。

例えばシステム２００は、ＯＮＳＴＡＲシステムのような、申し込み加入式の通信、監
視および追跡サービスの通信が可能である。ＤＲＡＭコントローラ２０４ａおよびメモリ
コントローラ２０４ｂ、ＬＣＤＣ２０６、ヘッドアップディスプレイモジュール１０２お
よびカメラモジュール２０２は、バス２２０上で通信している。システム２００にさらに
含まれているのは、インターＩＣサウンドモジュール（以降、Ｉ２Ｓモジュールという）
２２２およびシリアルフラッシュインターフェース２２４である。当業者には明らかなよ
うに、Ｉ２Ｓモジュール２２２とは、ディジタルオーディオデバイス用の、そしてコンパ
クトディスクプレイヤーやディジタル音声処理装置およびディジタルＴＶ音声といった技
術用のシリアルバス（経路）デザインである。Ｉ２Ｓデザインは、音声データをクロック
信号とは別に取り扱う。データ信号とクロック信号を切り離すことにより、ジッタの原因
となる時間付随エラーが生じることはなくなり、これによってアンチジッタデバイスの必
要性が無くなる。Ｉ２Ｓバスデザインは、代表的には、２つの時分割多重化データチャネ
ルを持つ線、ワード選択線、およびクロック線、の３つのシリアルバス線から成る。

引き続き図２を見ていくと、ブリッジ２１２およびブリッジ２３４はバス２２０，２２
８，２４４間の通信を提供する機能を果たしている。さらにスプライトエンジン２３０、
埋め込み型ＣＰＵおよびコプロセッサ２３２、そしてホストインターフェース２４２がシ
ステム２００中に描かれている。キーボード２１４は、キーボードインターフェース２１
４ａを介したシステム２００への通信を実現する入力装置の一例である。タッチスクリー
ンや音声認識などの一般に入手可能な他の入力装置ももちろん利用可能である。音声増幅
を提供するように機能する内部レジスタブロック２３６およびパルス幅変調ブロック（以
降、ＰＷＭブロックという）２３８も、システム２００に含まれるさらなるモジュールで
ある。

システム２００はリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）／フラッシュメモリ２４０と通信す
ることができる。加えて、システム２００はホストインターフェース２４２を介してホス
ト中央演算装置と通信することもできる。バス２２８に接続されているのは、シリアルフ
ラッシュインターフェース２２４、Ｉ２Ｓモジュール２２２、スプライトエンジン２３０
、埋め込み型ＣＰＵおよびコプロセッサ２３２、ブリッジ２１２，２３４、そしてホスト
インターフェース２４２である。バス２４４はキーボードインターフェース２１４ａ、Ｐ
ＷＭブロック２３８、内部レジスタブロック２３６、ＬＣＤＣ２０６、ヘッドアップディ
スプレイモジュール１０２、カメラモジュール２０２、シリアルフラッシュインターフェ
ース２２４およびＩ２Ｓモジュール２２２と通信状態にある。

上述したように、ヘッドアップディスプレイモジュール１０２が校正モジュール１０３
を含んでいても良く、あるいは図２に示したように校正モジュール１０３を別個の外部モ
ジュールとしても良い。加えて、ヘッドアップディスプレイモジュール１０２は一実施例
においてはデワーピングモジュールを組み込んだものとすることができる。この実施例に
おいては、デワーピングモジュールは、メモリやプロセッサリソースなど、ヘッドアップ
ディスプレイモジュール１０２のリソースを共用する。留意すべきは、ヘッドアップディ
スプレイモジュール１０２中に校正モジュールが組み込まれている場合、これらのリソー
スは校正モジュール１０３とも共用される場合があるという点である。

他の実施例においては、デワーピングモジュール１０５はコード／ロジックを用い、校
正モジュール１０３の出力を取得してワープ画像回路へのオフセット値などの入力値を生
成するスタンドアロンモジュールである。従ってこの実施例においては、校正モジュール
１０３が「オフライン」で作動する実施例のように、デワーピングモジュール１０５は「
オフライン」で、ワーピング回路外部の、例えばパーソナルコンピュータ上で作動する。
当業者には明らかなように、システム２００はホストインターフェース２４２を通じて中
央処理装置と通信することができる。加えて、例えばヘッドアップディスプレイモジュー
ル１０２およびカメラモジュール２０２といったシステム２００の一部分は、ＬＣＤＣ２
０６のような液晶ディスプレイコントローラ中に組み込まれていても良い。

図３は、本発明の一実施例に基づくワープ画像回路の機能ブロックをさらに描いた概略
図である。ワープブロック１１は、ホストインターフェース１２０、ランダムアクセスメ
モリ（以降、ＲＡＭという）１３０およびディスプレイパネル等よりなるビューブロック
１２４と通信する。ワープブロック１１中には、表示されるべき対応画素に対するオフセ
ットを表す値を記憶するワープオフセットテーブル１２２が含まれている。従って、ワー
プオフセットテーブル１２２はアービターと、オフセット値を記憶するための例えばＲＡ
Ｍであるメモリ領域を含む。当然のことながら、ワープオフセットテーブル１２２は表示
されるべき画像の一部の対応する画素値からの距離と考えることができる相対値を含んで
いるものである。一部の対応する画素値とは、一実施例においてはブロックの頂点に対応
するものである。

他の実施例においては、オフセット値ではなく実際の座標値が記憶される。ワープレジ
スタ１２６はワープブロック１１中に含まれるもので、ホストインターフェース１２０と
通信している。ワープレジスタ１２６とは、一実施例においては、画像サイズおよび／ま
たはブロックサイズを設定し、双線形補間を実行するレジスタ群のブロックである。当業
者には明らかなように、実際のデザインにおいては、レジスタ群を１つのレジスタブロッ
クとするのではなく、ワープブロック１１内全体に分散させることが可能である。ワープ
オフセットテーブルインターフェース１２８はワープオフセットテーブル１２２と通信し
、ワープオフセットテーブル１２２のインターフェースとして機能する。ワープオフセッ
トテーブルインターフェース１２８はカウンタを含み、追跡されている対応画素位置に基
づいてワープオフセットテーブル１２２からオフセット値を読み出す。例えば、各画素位
置に対してカウンタが増分することでレンダリング順序に従って表示されて行く画像中の
表示／処理されている位置を追跡するのである。ワープコア１３４はワープオフセットテ
ーブルインターフェース１２８、ワープＲＡＭインターフェース１３２およびワープビュ
ーインターフェース１３６と通信する。

図３のワープコア１３４は、ワープ回路における主要演算ブロックである。従って、ワ
ープコア１３４は、ワープオフセットテーブルインターフェース１２８が供給するオフセ
ットテーブル中の値から、画像における位置に基づいて座標を計算する。一実施例におい
ては、ワープオフセットテーブルインターフェース１２８は、ワープコア１３４からワー
プコアがレディ状態にあることを知らせる信号を受信すると、要求されたデータをワープ
コアへと伝送する。ワープコア１３４がデータを読み出し、アクノレッジ信号をワープオ
フセットテーブルインターフェース１２８へと送り返すと、ワープオフセットテーブルイ
ンターフェース１２８はワープオフセットテーブル１２２から次のオフセット値セットの
読み出しを開始する。

ワープコア１３４は、画像を複数の分離した平坦なセルとして非平坦面の座標へとマッ
ピングするように機能するもので、各セルは画像の複数画素を含んでいる。セル間の距離
を最少化しつつ複数セルの各々の面座標に対する距離を最少化し、複数の平坦セルを非平
坦面へと当てる。ワープブロック１１、より具体的にはワープコア１３４が提供する機能
性の簡単な概要として、複数の離間セルとしての画像のマッピングが画像の画素を複数の
ポリゴンへと関連付けることを含み、ポリゴンの各々は複数の離間セルの１つを画定して
おり、初期の空間的関係を持つ複数の頂点を含むものである。校正画像の校正位置に対応
する頂点、即ち角（かど）は、非平坦面の座標へとマッピングされてマッピングされたポ
リゴンが作られる。マッピングされたポリゴンの頂点から歪み係数のマトリックスが生成
される。歪み係数は、非平坦面上における画素間の相対的な空間関係を定義するものであ
る。歪みマトリクスから作られるのは、複数の逆係数を有する逆数マトリクスである。元
の画像データは、その画像データが非平坦面に当てられた場合に導入される歪みを打ち消
すために、逆数を適用したポリゴンとして表示される。

さらに図３を見ると、ワープＲＡＭインターフェース１３２がＲＡＭ１３０およびワー
プコア１３４と通信状態にある。さらにワープＲＡＭインターフェース１３２はワープビ
ューインターフェース１３６とも通信状態にある。ワープＲＡＭインターフェース１３２
は、外部のＲＡＭ１３０とのインターフェースとして機能する。ワープＲＡＭインターフ
ェース１３２は、必要に応じてワープコア１３４から取得した新たな座標を評価し、ＲＡ
Ｍ１３０から画素データを読み出す。その座標が画像サイズの外にあるなど、ＲＡＭ１３
０からの読み出しが必要ない場合、ワープＲＡＭインターフェース１３２はワープビュー
インターフェース１３６と通信してビューブロック１２４へとバックグラウンド画像を出
力する。

一実施例においては、その座標がオフセットデータを持つ頂点の１つではない場合、双
線形補間が起動すると、ワープＲＡＭインターフェース１３２は、ＲＡＭ１３０から必要
な画素データを読み出す。例えばワープコア１３４は、一実施例においては４つの座標に
基づいて双線形補間を適用するか否かを、ワープレジスタ１２６により提供されるレジス
タ設定から決定する。ワープＲＡＭインターフェース１３２はこの補間に必要なデータを
ＲＡＭ１３０から読み出し、新たな画素を計算する。ワープビューインターフェース１３
６は先入れ先出し（ＦＩＦＯ）バッファを含み、ディスプレイパネル等よりなるビューブ
ロック１２４用インターフェースのような外部ブロックと同期通信を実現するように機能
するものである。よってワープビューインターフェース１３６は、ワープビューインター
フェース１３６が空ではない場合、アクノレッジ信号と共に画素データを外部ブロックへ
と送出する。

図４（Ａ）は、本発明の一実施例に基づく乗り物用ヘッドアップディスプレイシステム
の応用例を描いた概略図である。ヘッドアップディスプレイモジュール１０２は、プロジ
ェクタモジュール１２、プロセッサモジュール１４、メモリ１６およびワープブロック１
１を含む。投影された画像は、一実施例においては乗り物のフロントガラス２４である表
面２８へと向けられる。この実施例においては、見る者１８はフロントガラス２４に当た
った画像を認識するものであり、画像がヘッドアップディスプレイシステムを通じて逆数
を適用されると、見る人はその画像を歪んでいないものとして認識する。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）とは別の実施例を描いた概略図である。ここでは、見る者１
８はフロントガラス２４の表面２８に当たった画像を認識している。しかしながら、ヘッ
ドアップディスプレイシステムおよびプロジェクタは見る者の頭の上および／または後に
位置している。本発明の一実施例に基づく実際のヘッドアップディスプレイシステム用回
路は、プロジェクタとは離間して配置されていても良い。代わりに、プロジェクタはユー
ザーが装着した眼鏡上に画像を投影するもので、これにより眼鏡の小さな部分が投影され
た画像を表示するようになっていても良い。留意すべきは、図４（Ａ）に描いた実施例に
おいては、プロジェクタは見る者１８の視野中にある視線の下に位置している点である。
図４（Ｂ）においては、プロジェクタは見る者１８の視野中にある視線の上に位置してい
る。また、非平坦面をフロントガラスとして説明したが、当業者には明らかなように、他
の表面を利用することも可能である。一実施例においては、見る者１８が装着した眼鏡を
非平坦面の１つとして利用することができる。この実施例においては、プロジェクタは図
４（Ｂ）に示すように見る者の頭の上、できれば見る者の背後からずれた位置に配置して
眼鏡レンズへのアクセスがある状態とする。もちろん、プロジェクタはドライバと乗客の
間に位置していても、ドライバと乗客の両者がデワーピングされた画像を見ることができ
るようにドライバと乗客の間の位置に画像を向けるように構成されていても良い。

図５は、本発明の一実施例に基づくヘッドアップディスプレイシステムの他の実施例の
概略図である。ヘルメット３００がヘッドアップディスプレイモジュール１０２を含んで
いる。この実施例においては、画像はヘルメットのシールド／バイザー３０２に当たり、
ユーザーはそのユーザーが乗車する乗り物に関する情報を見ることができる。よって校正
画像はヘルメット３００のシールド／バイザー３０２の内表面のものが取得される。校正
画像はヘッドアップディスプレイモジュール１０２により表示される画像データとは別の
画像であると理解されたい。さらに、この校正技術により生成されたデータが一度取得さ
れると、一実施例においてはその校正画像を維持する必要はない。

上述した実施例を考慮すると、本発明はコンピュータシステム中に記憶されたデータを
用いた、さまざまなコンピュータ実行型の作業を利用することができる。これらの作業は
、物理量の物理的操作を要するものである。必ずしもそうではないものの、通常は、これ
らの量は、記憶、転送、併合、比較および他の操作が可能な電気または磁気信号の形態を
とる。さらに実施される操作とは、生成、識別、決定または比較などのような語で呼ばれ
ることが多い。

本発明の一部を構成する本願に説明した操作は、有用な機械操作である。本発明はさら
にこれらの操作を実行するためのデバイスまたは装置にも関する。装置は、必要とされる
用途に応じて特別に構築したものであっても、コンピュータ中に記憶されたコンピュータ
プログラムにより選択的に起動またはコンフィギュレーションされる汎用コンピュータで
あっても良い。具体的には、本願の教示内容に従って書かれたコンピュータプログラムと
一緒にさまざまな汎用機械を使って良い場合もあれば、要する作業を実行するためにより
特殊な装置を構築する方が好都合な場合もある。

本発明はさらにコンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとして実現すること
もできる。コンピュータ可読媒体とは、データを記憶することができ、その後コンピュー
タシステムによりそれを読み出すことができるいずれのデータ記憶デバイスであっても良
い。コンピュータ可読媒体はさらに、コンピュータコードを表す電磁搬送波をも含む。コ
ンピュータ可読媒体の例としては、ハードドライブ、ネットワークアタッチストーレージ
（ＮＡＳ）、リードンリーメモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、
ＣＤ−ＲＷ、磁気テープおよび他の光学式／非光学式データ記憶装置が含まれる。コンピ
ュータ可読媒体はまた、コンピュータ可読コードが配信方式にて保存、記憶および実行さ
れるように、ネットワークで接続されたコンピュータシステム上で配信されるものであっ
ても良い。

より明確な理解を得る目的で本発明の一部を詳細に説明したが、請求の範囲において特
定の変更および改変を実施することが可能である。よってこれらの実施例は限定的なもの
ではなく説明的なものと考慮されるべきものであり、本発明は本明細書に記載した詳細に
限定されるものではなく、請求項およびこれに相当するものの範囲において変更を加える
ことができるものである。

本発明の一実施例に基づくヘッドアップディスプレイシステムを搭載した乗り物を描いた概略図。 乗り物中に搭載された本発明の一実施例に基づくヘッドアップディスプレイシステムを組み込んだシステムアーキテクチャ全体の概略図。 本発明の一実施例に基づくワープ画像回路の機能ブロックをさらに説明する概略図。 （Ａ）は、本発明の一実施例に基づく乗り物用ヘッドアップディスプレイシステムの一応用例を描いた概略図、（Ｂ）は、異なる実施例を描いた概略図。 本発明の一実施例に基づくヘッドアップディスプレイシステムの他の実施例の概略図。

符号の説明

２００…システム、１０２…ヘッドアップディスプレイモジュール、２０２…カメラモ
ジュール、２１０…ＳＤＲＡＭモジュール、２０４ａ…ＤＲＡＭコントローラ、２０４ｂ
…メモリコントローラ、２０６…液晶ディスプレイコントローラ、２０８…ディスプレイ
パネル、２２０…バス、２２２…インターＩＣサウンドモジュール、２２４…シリアルフ
ラッシュインターフェース、２１２…ブリッジ、２３４…ブリッジ、２２０…バス、２２
８…バス、２４４…バス、２３０…スプライトエンジン、２３２…埋め込み型ＣＰＵおよ
びコプロセッサ、２４２…ホストインターフェース、２１４…キーボード、２１４ａ…キ
ーボードインターフェース、２３６…内部レジスタブロック、２３８…パルス幅変調ブロ
ック、１０３…校正モジュール、１０５…デワーピングモジュール。

Claims (18)

1. 乗り物の乗員の視野中にある非平坦面へと画像データの歪んだ表示を送るように構成さ
   れた画像レンダリングデバイスと、そして前記画像レンダリングデバイスへと供給される
   前記歪んだ表示を生成するために前記画像データに適用されるべきオフセット値を記憶す
   るように構成されたワープ画像回路とを含んだヘッドアップディスプレイシステムを有す
   る乗り物であって、
   前記オフセット値が、前記画像データ中の画素の一部の座標を移動させるそれぞれの距
   離を表すもので、前記ワープ画像回路のメモリ領域中に格納されており、前記画素の一部
   がポリゴンの頂点に対応し、前記オフセット値が前記ワープ画像回路へと供給される校正
   データから得られたものであり、前記校正データが前記乗員の複数視点の１つから選択さ
   れたものである、
   ことを特徴とする乗り物。
2. 前記非平坦面が前記乗り物のフロントガラスであることを特徴とする請求項１に記載の
   乗り物。
3. 前記画像レンダリングデバイスが、前記乗員の視線の下部に位置することを特徴とする
   請求項１に記載の乗り物。
4. 前記画像レンダリングデバイスが、前記乗員の視線の上部に位置することを特徴とする
   請求項１に記載の乗り物。
5. 前記画像データが、前記乗り物の計器パネルからデータを表示するものであることを特
   徴とする請求項１に記載の乗り物。
6. 前記画像データが、前記計器パネル上にはないが、前記乗り物が追跡する処理情報を含
   むことを特徴とする請求項５に記載の乗り物。
7. 前記乗り物が、陸上の乗り物、水上の乗り物、または空上の乗り物の１つであることを
   特徴とする請求項１に記載の乗り物。
8. 画像データの歪んだ表示を生成するために、前記画像データに適用されるべきオフセッ
   ト値を記憶するメモリと、
   前記画像データを非平坦面へとマッピングし、前記非平坦面上における前記画像データ
   のポリゴン部へと導入される歪み量を計算するように構成されたワープ画像ロジックであ
   って、さらに、前記非平坦面により導入される前記歪み量を軽減するために前記画像デー
   タへと適用される前記歪み量の逆数を判定する前記ワープ画像ロジックと、そして
   前記画像データの、逆数を適用して歪ませた表示を、前記非平坦面へと送るように構成
   された画像レンダリングデバイスと、を含む、
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
9. 前記メモリと前記ワープ画像ロジックとの間の通信を可能とするインターフェースモジ
   ュールをさらに具備し、前記インターフェースモジュールが、画素位置を計算するために
   前記メモリからオフセットデータを読み出すのか、またはワープ画像ロジックを通じて前
   記画素位置を補間するのかの、いずれか一方に決定するためのカウンタを含むことを特徴
   とする請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ。
10. 画像サイズおよび前記ポリゴン部に関するサイズを提供するデータを記憶するレジスタ
    ブロックをさらに具備する請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ。
11. 前記非平坦面が、乗り物のフロントガラスであることを特徴とする請求項８に記載のヘ
    ッドアップディスプレイ。
12. 前記非平坦面が、ヘルメットのバイザーまたは眼鏡のレンズのいずれかであることを特
    徴とする請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ。
13. 前記メモリが、前記オフセット値の生成に用いられる校正データを記憶することを特徴
    とする請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ。
14. 複数セットの前記校正データが記憶され、前記複数セットの前記校正データの各々が、
    前記ヘッドアップディスプレイを含む装置内における１視点に対応することを特徴とする
    請求項１３に記載のヘッドアップディスプレイ。
15. 前記ヘッドアップディスプレイを含む前記装置が、乗り物であることを特徴とする請求
    項１４に記載のヘッドアップディスプレイ。
16. 非平坦面に歪みの無い画像を提供することができるディジタル方式のヘッドアップディ
    スプレイシステムであって、
    デワーピング処理用に一セットの入力を生成するように構成された校正モジュールと、
    前記デワーピング処理を実行するように構成されたワープ画像回路であって、画像デー
    タの一部に適用されるべき一セットのオフセット値を生成するものであり、前記オフセッ
    ト値が前記校正モジュールの一セットの入力から生成されることを特徴とし、前記画像デ
    ータが前記非平坦面から経験した歪み量を決定して前記歪み量の逆数を生成し、前記歪み
    量の逆数を前記画像データへと適用するように、さらに構成されていることを特徴とする
    前記ワープ画像回路と、そして
    前記歪み量の逆数を適用された画像データを受ける画像レンダリングデバイスであって
    、前記歪み量の逆数を持つ前記画像データを前記非平坦面へと向ける前記画像レンダリン
    グデバイスと、を含む、
    ことを特徴とするヘッドアップディスプレイシステム。
17. 前記ワープ画像回路および前記画像レンダリングデバイスが乗り物に組み込まれたもの
    であり、前記校正モジュールが前記乗り物とは別個の、前記一セットの入力を供給する着
    脱可能なモジュールであることを特徴とする特許請求の範囲第１６項に記載のディジタル
    方式ヘッドアップディスプレイシステム。
18. 前記校正モジュールが、複数セットの入力を生成するものであり、前記複数セットの入
    力の各セットが、前記非平坦面を通じた１つ対応視点に結び付けられていることを特徴と
    する請求項１６に記載のディジタル方式ヘッドアップディスプレイシステム。

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