JP2017531212A - 小型ヘッドアップディスプレイシステム - Google Patents
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Abstract
車両のダッシュボード上に配置されるポータブルヘッドアップディスプレイデバイスである。デバイスは、表面への取り付けまたは配置に適しており、システム電子部品およびプロジェクタを含むハウジングを含む。ハウジング上にプロジェクタの後方に配置される湾曲した高ゲイン反射スクリーンは、プロジェクタによって生成される画像を受け、その画像を、ハウジングの前部付近に配置される半透明の湾曲コンバイナに反射する。虚像がコンバイナに現れ、それは、コンバイナを越える距離の焦点を有する。1つまたは複数の後方向きセンサおよび制御電子部品は、ドライバによるハンドジェスチャを検出し、画像の表示におけるデバイスの動作を制御する。デバイスは、ダッシュボードの形状に適合される整合可能フットを介してダッシュボードに取り付けられる。ハウジングとフット内に保持されるパック要素との間を結合する磁石は、デバイスの取り外しおよび再配置を容易にする。【選択図】図3a
Description
[0001]本発明は、車両の操縦者に、「ヘッドアップ」ディスプレイ画像とよく呼ばれる画像のような半透明画像を表示する分野にある。
[0002]ヘッドアップディスプレイ(「HUD」)の基本概念は、(自動車の状況における)ドライバが前方の道路から目を離さずに、またはそうではなくて前方の道路から焦点を合わせなおすことなくその情報を見ることができるように、自動車、航空機または他の車両の操縦者に、操縦者の前方に画像が表示される形態で関連情報を提供することである。典型的には、ヘッドアップディスプレイは、半透明であり、したがって、表示画像を通して道路をだいたい見ることができる。
[0003]従来の自動車用HUDデバイスおよびシステムは、比較的大きなフォームファクタを有する。例えば、従来の内蔵式HUDシステムの光学素子および電子部品は、自動車の計器盤内に2リットル程度の体積を占める。これらの大きな物理的体積は、従来のアフターマーケットHUDシステムの成功を限定してきた。従来のアフターマーケットHUDの他の制限は、日光の当たる状態における読み取りにくさ、限定された表示能力、ならびに処理の能力およびフレキシビリティを含む。
[0004]開示の実施形態は、操縦者の前方の眺めを遮ることなく、ほとんどの最近の自動車の計器盤の上への配置に適する小型のポータブルヘッドアップディスプレイ(「HUD」)システムを提供する。
[0005]開示の実施形態は、車両が太陽の方向に向けられるときを含む強烈な日差しから夜間までの範囲の状態下で、表示画像がだいたい透明であるようなシステムを提供する。
[0006]開示の実施形態は、例えば、ネットワークで結ばれたデバイスから伝えられる宛先アドレスにナビゲートすることによって、例えば、近くにあるスマートフォンなどのネットワークで結ばれたコンピューティングデバイスから受けるデータ上で動作する、自立動作することができる全処理演算システム(full processing and computing system)として動作することができるようなシステムを提供する。
[0006]開示の実施形態は、例えば、ネットワークで結ばれたデバイスから伝えられる宛先アドレスにナビゲートすることによって、例えば、近くにあるスマートフォンなどのネットワークで結ばれたコンピューティングデバイスから受けるデータ上で動作する、自立動作することができる全処理演算システム(full processing and computing system)として動作することができるようなシステムを提供する。
[0007]開示の実施形態は、画像を表示するための要素が、画像の歪曲を最小限にして簡単に調節され得るようなシステムを提供する。
[0008]開示の実施形態は、多種多様な車両のダッシュボードおよびウインドシールドの幾何形状に対して容易に取り外し可能かつ取り付け可能なようなシステムを提供する。
[0008]開示の実施形態は、多種多様な車両のダッシュボードおよびウインドシールドの幾何形状に対して容易に取り外し可能かつ取り付け可能なようなシステムを提供する。
[0009]開示の実施形態は、ネットワークで結ばれたデバイスまたは他のシステムからの情報を視覚的に表示することができ、現在の状況(例えば、車速)に従ってその情報をフィルタリングすることができるようなシステムを提供する。
[0010]開示の実施形態は、操縦者のジェスチャを検出するための1つまたは複数のセンサ、オーディオ入出力、無線通信、環境センサ、運動センサおよび位置センサなどを含む、1つまたは複数の補助的な入出力デバイスを含むことができ、そうしたデバイスから受けた入力において動作することができるようなシステムを提供する。
[0011]開示の実施形態は、投影される光を効果的に使用することによって電力消費レベルを非常に低くし、それによって電池の使用量が最小になり、さらに、構造の小型化および製造コストの削減が可能になるようなシステムを提供する。
[0012]開示の実施形態の他の目的および利点は、図面と併せて以下の明細書を参照すれば当業者には明らかになるであろう。
[0013]本発明の実施形態は、表面への取り付けまたは配置に適しシステム電子部品およびプロジェクタを含むハウジングを含む、ヘッドアップディスプレイデバイスに実装される。ハウジングのプロジェクタの後方に配置される湾曲した高ゲイン反射スクリーンは、プロジェクタによって生成される画像を受け、それをハウジングの前部付近に配置される半透明の湾曲コンバイナに反射する。
[0013]本発明の実施形態は、表面への取り付けまたは配置に適しシステム電子部品およびプロジェクタを含むハウジングを含む、ヘッドアップディスプレイデバイスに実装される。ハウジングのプロジェクタの後方に配置される湾曲した高ゲイン反射スクリーンは、プロジェクタによって生成される画像を受け、それをハウジングの前部付近に配置される半透明の湾曲コンバイナに反射する。
[0014]他の態様によれば、本発明の実施形態は、ハウジング内のシステム電子部品によって制御されるプロジェクタのためのハウジングと、プロジェクタによって投影される画像を受ける付属スクリーンと、赤外線発光体と、赤外光に感光性を有するカメラとを含み、赤外線発光体およびカメラがともに、投影される画像を見る操縦者の方向に向けられてデバイス内に一体に取り付けられる、ヘッドアップディスプレイデバイスに実装され得る。カメラは、操縦者によるジェスチャを認識する処理能力を含むシステム電子部品に接続される。カメラの赤外光の動作によって、ディスプレイデバイスは、周囲光が最小の状態下でのジェスチャでも制御され得るようになる。
[0015]他の態様によれば、本発明の実施形態は、ハウジングの底部に結合され車両のダッシュボードに対して適合可能な「フット」と組み合わせられる、ハウジングおよび半透明のビューイングスクリーンと、ハウジング内の磁石に磁気作用によって結合されハウジング内の制御電子部品に電気接続をもたらすパックとを含む、ヘッドアップディスプレイデバイスに実装され得る。フットは、パックを受けるための開口を含む補強部と、補強部から延び広範な車両ダッシュボードに整合し接着可能な屈曲可能部分とを有する。屈曲可能部分は、その曲がった形状を保持する、アルミニウム合金のような材料からなるコアを含む。そうしたいくらか粘性の整合可能材料(conformable material)は、屈曲可能プレートの下面に取り付けられ、それによってデバイスは、配置されると計器盤のところに留まることになる。ハウジングと電子部品および光学構成要素は、フット内に配置されるパックに結合する磁石によって容易に分離される。
[0034]本明細書に記載の1つまたは複数の実施形態は、ヘッドアップディスプレイ(HUD)デバイスおよび自動車のドライバによって使用されるようなシステムに実装される。というのも、そうした実装は、その状況において特に有利であると企図されるからである。しかし、本発明の概念は、例えば航空用途および船舶用途である他の用途、ならびに、これらに限定されるわけではないが、ビデオゲーム、広告ディスプレイ、アミューズメントパークディスプレイ、シミュレーションシステム、および透明ディスプレイが有用な他の用途にも有利に適用され得ることが企図される。したがって、以下の説明は、一例に過ぎず、特許請求されるような本発明の真の範囲を限定する意図はないと理解すべきである。
[0035]この説明および上述から明らかなように、本明細書に記載の本発明の実施形態は、「ヘッドアップディスプレイ」または「HUD」としてよく知られるシースルーディスプレイデバイスに関する。図1は、自動車の状況におけるこれらの実施形態によるデバイスの一般的な適用を示している。図1に示されるように、この状況でのHUDデバイス2は、車のダッシュボードDSH上に、ダッシュボードDSH内に設けられている速度計および他の計器類または操作ディスプレイ(図示せず)よりも上であり、かつステアリングホイールSWHよりも上に、典型的にはドライバDRVの視界内に置かれる。HUDデバイス2は、車両の運転中に、ウインドシールドWSHからの道路の眺めを遮ることなく、ドライバDRVに関連する情報を表示する、シースルー画像を提供する。
[0036]以下の説明から明らかになるように、この実施形態によるHUDデバイス2は、持ち運ぶことができ、様々な車両のダッシュボードDSHの上に簡単に配置され、他の車両での使用またはドライバDRVが公共の駐車場に車を停めたときなどのセキュリティ目的で簡単に取り外し可能なように構築される。したがって、これらの実施形態では、HUDデバイス2は、ドライバの視界を大きく遮ることなく、ダッシュボードDSHの上に置くことができるように、コンパクトなサイズを有するように構築される。
[0037]図2aの断面図は、いくつかの実施形態によるHUDデバイス2の様々な構成要素を概略的に示している、図2aに示されるように、ハウジング4は、例えば、以下に説明されるようなHUDデバイス2の操作に関わるデータおよび画像の処理を実行する1つまたは複数のプリント回路基板上に取り付けられ得るような制御電子部品6を取り囲む。いくつかの実施形態による制御電子部品6のアーキテクチャおよび機能は、以下に詳細に説明される。
[0038]ハウジング4は、さらに、説明のために映写システムを参照する、プロジェクタエンジン10を取り囲む。プロジェクタエンジン10は、これらの実施形態によるHUDデバイス2における使用に適した画像の投影に必要な光学素子、光変調素子および光源デバイスを含む。プロジェクタエンジン10に含まれる光学素子は、適切なレンズ、鏡、光均一化デバイス、偏光デバイス、光を組み合わせるダイクロイックフィルタのようなフィルタ、および、当業界で既知であり最新のプロジェクタの構造に含まれるような他の光学デバイスのうちのいくつかまたはすべてを含むように企図される。プロジェクタエンジン10に含まれる光変調デバイスは、Texas InstrumentsからのDLP(商標)デバイスなどのデジタル・マイクロミラー・アレイ・デバイス(DMD)、リキッド・クリスタル・オン・シリコン(LCOS)光変調器、LCDプロジェクタまたは他のタイプの空間光変調器に使用されているもののような透過型LCDディスプレイのような当業界で既知のものを含む、いくつかのタイプのうちのうちのいずれかであってよい。いくつかの実施形態での使用に適した他のタイプの光変調デバイスは、レーザ光走査(LBS)プロジェクタを含み、そこにおいて、レーザ光源は、電子的または別のやり方で変調され、レーザ光線は、画像、および任意の他の形態の画像投影を走査する1つまたは複数の可動鏡によって走査される。プロジェクタエンジン10に含まれる光源は、1つもしくは複数のLED、1つもしくは複数のレーザ、または他の光源であってよい。例えば、赤、緑および青色のLEDまたはレーザは、「フルカラー」ディスプレイとして知られているものをサポートするように、DMDおよびLCOS変調器によく使用されているが、もちろん、それに加えて、または別法として、他の色の光も使用することができる。これらの技術のいずれにおいても、プロジェクタエンジン10は、当業界で既知のように、これらの素子を制御するための適切な電子部品も含むように企図される。
[0039]プロジェクタエンジン10は、この実施形態では、ハウジング4の後縁近くに取り付けられるスクリーンエンクロージャ13内の湾曲スクリーン12に向けて、後方に(すなわち、ドライバDRVの方に向けて)画像を投影する。以下に詳細に説明されるように、スクリーン12は、プロジェクタエンジン10によって投影される光が、スクリーン12上に「実」像を形成するように、プロジェクタエンジン10に対して位置決めされる、反射面、例えば高ゲインの湾曲反射面である。スクリーン12の構造は、以下により詳細に説明される。
[0040]これらの実施形態によれば、スクリーン12は、この実像をコンバイナ14に向けて前方に(すなわち、ウインドシールドの方に向けて)反射する。これらの実施形態によるコンバイナ14は、半透明の湾曲要素であり、二方向からの光、すなわち、ウインドシールドWSHを透過する光、およびスクリーン12からの反射光を組み合わせて、図1の配置でのドライバDRVに見えるような、組み合わせられた「虚」像を形成する。コンバイナ14は、車両の前方の道路状況および他の視覚情報(すなわち、ウインドシールドを通って入ってくる光)をコンバイナ14を通してドライバDRVが見ることができるようにするだけでなく、プロジェクタエンジン10によって投影されスクリーン12によって反射されるコンバイナ14上の画像もドライバDRVが見ることができるという意味で、半透明である。コンバイナ14の構造は、以下により詳細に説明される。
[0041]図2bは、後方から、すなわち図1のドライバDRVの観察点からのHUDデバイス2を示している。図2bから明らかなように、ドライバDRVは、スクリーンエンクロージャ13の背面を見ることになる。スクリーンエンクロージャ13内には、スクリーン12(図2a)が(図2bにおいて影で示される)プロジェクタエンジン10に向かい合うように配置される。以下に詳細に説明されるようなスクリーン12およびコンバイナ14の構造および配置により、プロジェクタエンジン10によって投影される光によってもたらされる画像は、スクリーン12に画像IMG_12を形成する。画像IMG_12は、スクリーン12から反射され、図2bに示されるように、画像IMG_14としてコンバイナ14上に現れる。このように、画像IMG_14は、実行される特定の機能に応じてハウジング4内の制御電子部品6によって生成されるグラフィックスおよびその他の視覚情報を、ドライバDRVに見えるように提供する。スクリーンエンクロージャ13は、図2bから明らかなように、プロジェクタエンジン10によって発せられる光が直接ドライバDRVに届かないようにする働きをする。上述し以下により詳細に説明されるように、これらの実施形態によるコンバイナ14は半透明なので、ドライバDRVは、IMG_14が道路の眺めに効果的に重ね合わせられて、コンバイナ14を通して前方の道路を見ることができる。
[0042]図2aおよび図2bは、さらに、様々な実施形態に実装可能なHUDデバイス2の様々な補助構成要素を示している。この実施形態では、ドライバDRVに向けて照準が定められる後方向きカメラ18Rがスクリーンエンクロージャ13のドライバ側に取り付けられる。以下により詳細に説明されるように、後方向きカメラ18によって取得される画像データは、制御電子部品6に伝えられ、そこで、これらのデータは、ドライバDRVによるジェスチャを識別し、これらの識別されたジェスチャに応答して様々な制御機能を実行するように処理される。夜間にこの機能を可能にするために、後方向きカメラ18Rは、赤外光に感光性を有し、スクリーンエンクロージャ13のドライバ側の面には、赤外線発光体19(例えば、赤外光を発するLED)がドライバDRVに向かい合うように取り付けられる。これらの実施形態によれば、赤外線発光体19は、カメラ18Rで撮影される画像におけるステアリングホイールSWH(図1)の影の影響を減少させるために、後方向きカメラ18の上に取り付けられることが好ましいことが発見された。あるいは、後方向きカメラ18の代わりに、またはそれに加えて、他のジェスチャ検出技術が実装されてもよく、その例は、奥行きセンサ、光度立体視センサ(photometric stereo sensor)および2つのカメラ配置を含む。
[0043]いくつかの実施形態では、スクリーンエンクロージャ13の上縁には、ダイレクトレンズ光ブロック(direct lens light block)17が取り付けられる。ダイレクトレンズ光ブロック17は、不透明な構造体であり、プロジェクタエンジン10によって発せられた光が、特に高身長のドライバの場合、ドライバDRVの目に直接入るのを遮る。例えば、ダイレクトレンズ光ブロック17は、不透明のプラスチック板として構築されてよく、様々な設置においてこの光ブロック機能を果たすように、ドライバDRVによってスクリーンエンクロージャ13の上縁に対して上下にスライドされて調節され得る。
[0044]いくつかの実施形態では、コンバイナ14の上縁には、ウインドシールドWSHの方向に照準が定められる前方向きカメラ18Fが設けられ得る。これらの実施形態では、前方向きカメラ18Fは、ウインドシールドWSHを通して見える道路の車線内もしくは間の車両の位置、道路状況または他の環境パラメータに関連する画像データを制御電子部品6に伝え、制御電子部品6は、その情報に応答して、コンバイナ14に表示されるための情報を生成する。図2aは、さらに、ハウジング4上に取り付けられる周辺光センサ21を示している。周辺光センサ21は、いくつかの実施形態では、周辺光レベルを制御電子部品6に伝える。必要に応じて、1つ以上のそうした周辺光センサ21がHUDデバイス2内に実装されてもよい。周辺光センサ21が実装される場合、制御電子部品6は、典型的には周囲が明るい状態では表示画像の輝度を上げ、夜間は輝度を下げるように、プロジェクタエンジン10によって投影される光の輝度および他の特性を調節することができる。
[0045]図2aは、ヒンジ16Cによってハウジング4に物理的に連結されるコンバイナ14、および、ヒンジ16Sによってハウジング4に物理的に連結されるスクリーン12を示している。ヒンジ16Cによって、コンバイナ14の角度が、その軸周りに回転的に調節可能になり、ヒンジ16Sによって、スクリーン12の角度が、その軸周りに回転的に調節可能になる(各軸は、図2aのページに出入りする)。調節することができることで、様々なダッシュボードDSHの幾何形状について(すなわち、ダッシュボードDSHの上面の平坦さに関わらず)、画像の最小限の歪曲で、ドライバDRVに対して表示される画像の良好な可視性が確実になる。これについては、以下により詳細に説明される。
[0046]図2cは、いくつかの実施形態による、自動車の状況における様々な機能と組み合わされる通信システムへのHUDデバイス2の実装形態を示している。この例では、HUDデバイス2は、近く(すなわち、車内)のデバイスとのローカル通信のためのBluetothまたは他の近距離無線通信(NFC)タイプ、セルラーおよび人工衛星などのより長距離の通信機能など、従来の技術による無線送受信を実行するように動作可能な、制御電子部品6の一部として、またはそれと接続される無線通信機能を含む。それに加えて、または別法として、FMおよび他のラジオ通信が実装されてもよい。この例では、システムは、一般的にはドライバDRV個人のものでありHUDデバイス2との通信のための適切なソフトウェアが入っているスマートフォンSPHを含む。このスマートフォンSPHとの通信により、HUDデバイス2は、交通、天気、テキストメッセージおよび電子メールなどに関するオンラインアクセス可能な情報を表示することができるようになる。図2cに示される実施形態のシステムは、さらに、1つまたは複数の後部カメラRCMを含む。後部カメラRCMは、自動車の車内に配置されてよく、例えば、車両の外側後部、天井または運転席の後ろなどの車内に配置されてよく、HUDデバイス2と後部カメラRCMとの通信によって、HUDデバイス2は、車両後部からの眺めまたはドライバDRVの後部車内の眺めを写した画像をコンバイナ14上に表示することが可能になり、場合によっては、ドライバDRVが振り向く、または道路から目を離さす必要がなくなる。やはりまた図2cに示されるように、HUDデバイス2のUSBポート21は、HUDデバイス2が設置されている車両のオンボード診断ポートOBDPとの有線通信のために設けられ、この接続によって、運転パラメータまたは車両の状態に関する情報が、直接またはナビゲーション情報(次の補給ステーションまでの距離)と併せて、ドライバDRVに対してコンバイナ14に表示され得るようになる。本明細書を参照する当業者は、これらの機能を容易に実装することができ、それに加えて、または別法として、過度の実験なくして、要望通りに図2cに示されるもの以外の他の機能を簡単に実装することができることが企図される。
[0047]図3aおよび図3bは、それぞれ、本発明のいくつかの実施形態による基本的な光経路の測面図および上面図である。図3aおよび図3bのそれぞれに示されるように、プロジェクタエンジン10は、画像経路IMG_10に沿って光をスクリーン12に向かって投影し、スクリーン12上に実(人間が見ることができる)像を形成する。その画像は、スクリーン12によって反射されて画像経路IMG_12を経てコンバイナ14へと向かい、その一部がコンバイナ14によって反射され、中心視線CLOSに沿って進みドライバDRVに見えるようになる。上述したように、コンバイナ14は、ウインドシールドWSHを通して入ってくるような外部光に対して半透明に構築される。この半透明ということには、コンバイナが、スクリーン12によって反射される光を部分的に反射することが含まれる。これらの特性は、コンバイナ14の表面のコーティングによって達成され得る。例えば、コンバイナ14の表面は、30%反射コーティングを有し、その場合、スクリーン12から反射してくる光の30%がドライバDRVの方に向けて反射され、その一方で、ウインドシールドWSHを通して受ける外部光の約70%がコンバイナ14を透過してドライバDRVに見えることになる。これらの実施形態によるコンバイナ14の具体的な構造は、以下により詳細に説明される。
[0048]プロジェクタエンジン10によってスクリーン12上に投影される画像は「実」像なので、スクリーン12に焦点が合うように画像を投影するようにプロジェクタエンジン10を構築し配置すると便利である。この例では、スクリーン12は、プロジェクタエンジン10のレンズの焦点面内に配置される。プロジェクタエンジン10のレンズの焦点距離が約100mmの一例では、スクリーン12は、プロジェクタエンジン10から約100mmの距離に配置される。DMDまたはLCOS光変調器タイプのプロジェクタとして構築されるプロジェクタエンジン10の場合、製造業者における焦点の調整が必要であり、その後、システムの使用のために所定位置に固定された状態にされ得る。しかし、レーザ照射を用いたプロジェクタ10の場合、焦点深度は、追加の焦点調整が必要ないほど十分である。レーザは、所与の中心周波数において非常に狭い帯域幅/線幅を有するので、レーザの使用は、スクリーン12における帯域通過フィルタなどのような光学素子と相まってより良好なパフォーマンスをもたらすことができることが当業者には理解されよう。
[0049]いくつかの実施形態によれば、スクリーン12は、プロジェクタエンジン10からの光を受ける略球状の内側湾曲面を有するように構築される。スクリーン12の湾曲の程度は、その面からコンバイナ14へと反射されコンバイナ14で反射される光線がドライバDRVの瞳に焦点が合うように選択される。ドライバDRVの瞳がコンバイナ14から通常約76.2センチメートル(約30インチ)のところにあると予想される自動車の状況におけるダッシュボードHUDデバイス2の一例では、スクリーン12の内側表面の曲率半径が約440mm程度の場合、良好な結果をもたらす。さらに、当業界で既知のように、球面は、球体の表面の一セクションに近似した凹面である。この説明のための用語「略球状」は、完全な球状ではないが球状に限りなく近い面を示し、したがって、これらの実施形態の状況では、完全な球面と同様に作用する。図2bのドライバからの眺めを参照すると、プロジェクタエンジン10から投影される画像は、映写レンズのオフセットのないフラットスクリーンについて設計される場合、画像は、スクリーン12の傾斜により若干「キーストーン形」(底部よりも上部が幅広)になり、スクリーン12の湾曲により若干樽形に歪んで(スクリーンの中央よりも外側の方が小さく)、スクリーン12に現れることになる。コンバイナ14へと反射されそれに現れるとき、湾曲スクリーン12の外面がスクリーン12の中心よりもコンバイナ14からさらに離れているので、コンバイナ14の湾曲の光学的影響によって、現れる樽形歪曲がさらに増すことになる。しかし、いくつかの実施形態では、スクリーン12は、表面が本発明の実施形態の目的のために完全に球状なものと同様の作用をするが、完全には球状でないことを意味する「略球状の」面を有するように、具体的には、ともにスクリーン12の内面の傾きおよび湾曲の結果として生じるキーストーン形歪曲または樽形歪曲を補正する助けとなるように若干非球状であることにより構築される。
[0050]あるいは、またはそれに加えて、これらの歪曲は、光学的にプロジェクタエンジン10の映写レンズの設計によって、または(上記で定義したような「略球状」を残しつつ)コンバイナ14を若干非球状にすることによって、またはドライバDRVが見るときにコンバイナ14において正しく見えるように画像を予歪させて投影するように画像をデジタル処理することによって、またはこれらの技術を組み合わせることによって、補正されてもよい。
[0051]これらの実施形態によれば、スクリーン12は、光学的な意味での、高スクリーン「ゲイン」を有するように構築される。当業界で既知のように、スクリーンゲインは、スクリーン面に垂直な方向に反射される光のピーク輝度の指標である。映写スクリーンの業界で一般的に理解されるように、スクリーンゲインは相対的な尺度であり、一般的に、ゲイン1.0は、すべての視野角から完全に均一にスクリーンに投影されるのと同じ輝度の光を反射し、光の吸収がなくすべての光が再放射される、スクリーンを指している。ゲインは、一般的に、スクリーンが最も明るい観測点であるスクリーンの真正面からその点におけるスクリーンの接線に対して垂直に測定される。したがって、この点におけるゲインの測定値は、「ゼロ度視野軸(viewing axis)におけるピークゲイン」として知られている。1.0のゲインを有する表面は、炭酸マグネシウム(MgCO3)塊、およびマットホワイトスクリーンを含む。1.0を上回るゲインを有するスクリーンは、投影される光よりも反射される光が明るく、例えば、ゲイン1.5と評価されたスクリーンは、ゲイン1.0と評価されたものよりも、スクリーンに垂直な方向に50%より明るい光を反射する。しかし、ゲインが1.0を上回るスクリーンは、すべての視野角において同じ輝度の光を反射するわけではない。むしろ、スクリーンを見ようとある角度に横に動くと、投影画像の輝度が低下することになる。
[0052]図4aおよび図4bは、プロジェクタエンジン10が光をスクリーンに投影するHUDデバイス2の光学装置の状況における、光がスクリーンから湾曲コンバイナ14に向かって反射されるときの、1(1.0)ゲインおよび高ゲインのフラットスクリーンの相対的な反射輝度をそれぞれ示している。図4aおよび図4bは、図3bに示されるのと同じ向きにおける「上−下」の眺めであり、それぞれのスクリーン112、112’の中心点および中心から外れた2つの点に投影された同一の白色画像の光の光パターンを示しており、また、それぞれのスクリーン112、112’の表面に反射されてコンバイナ14に向かう光線のプロファイルを示している。図4aのスクリーン112は、従来の1ゲインのフラットスクリーンであり、そこで反射されるプロジェクタエンジン10からの光は、プロジェクタエンジン10の真正面の中心位置から(すなわち、スクリーン112に垂直な方向の光を受ける点)であろうと、プロジェクタエンジン10からある角度にある中心から外れた点であろうと、スクリーン112上の各点から全方向に均一に反射する。スクリーン112が1ゲインでありフラット面なので、反射光は、図4aの左手側のプロットに示されるように、コンバイナ14の表面に沿ったすべての点で受けられるものについて、均一光度(すなわち、1.0の相対光度)の光になる。しかし、反射光はスクリーン112の表面から180°にわたって広がり、その一方でコンバイナ14はその180°に広がった光のほんの一部だけしかカバーしないことを考えると、スクリーン112からの反射光の大半は、コンバイナ14を外れることになる。プロジェクタエンジン10によって投影される均一白色画像の場合について、コンバイナ14を見ている者は、均一白色であるが薄暗い画像を見ることになる。
[0053]図4bは、同じ状況における、高ゲイン(Gx>1のゲイン)のフラットスクリーン112’の反射特性を示している。図4bに示されるスクリーン112’から反射する光線は、反射光の振幅がより高く(すなわち、光線の長さが図4aに示されるよりも長く)、それは、スクリーン112’が、スクリーン112よりも反射性がより高いが、反射光の方向性は、図4aのスクリーン112からのものに比べて中心プロファイルへとより限定されることを示している。反射光の振幅は、最も明るい点から遠ざかるにつれて、比較的急激に低下する光度を有する。スクリーン112’の中心位置からの反射光は、コンバイナ14に集中スポットとして受けられ、スクリーン112’の中心から外れた位置からの反射光は、コンバイナ14から遠ざかるように反射する傾向にある。したがって、図4bの例にあるコンバイナ14を見る者は、中心に「ホットスポット」を見ることになり、そのホットスポットは、見る者がコンバイナ14を見る角度に合わせて(例えば、図4bに点線プロットによって示されるプロファイルへと)動き、したがって、任意の視野角において、画像の一部は非常に明るいスポットを有し、その一方で画像の残りの部分は暗くなる。
[0054]図4cは、これらの実施形態による、HUDデバイス2に使用されるような略球状の高ゲインスクリーン12によって反射される光の性質を示している。この例では、上述したように、プロジェクタエンジン10が、スクリーン12が鏡だった場合の焦点により近づくように、スクリーン12の曲率半径は、プロジェクタエンジン10とスクリーン12との間の距離の約2倍ある。この曲率によって、中心から外れた位置からの反射光線束は、コンバイナ14を外れる角度に大部分が反射されるのではなく、スクリーンの中心位置から反射される光に概ね平行に反射される。図4cの左手側にある光プロファイルのプロットに示されるように、ゲインGxおよびスクリーン12の曲率の結果、コンバイナ14の全範囲にわたって、ゲインGxにほぼ相当する光度の非常に均一な明るさの画像になる。実際、この高ゲインの略球状に湾曲した表面のスクリーン12構造は、図4bにおけるスクリーン112’の高ゲインの利点と、図4aにおけるゲイン1のスクリーン112の近均一性の利点の両方をもたらす。
[0055]これらの実施形態によれば、略球状のスクリーン12は、1ゲインのフラットスクリーンによってもたらされるものと同じくらいの明るさとして知覚され得る画像を、しかしながら低電力の(すなわち、ゲインGxのスクリーン12について、1/Gx輝度の光を投影する)プロジェクタエンジン10から、コンバイナ14での画像の輝度の均一性が良好な状態で生成することができる。プロジェクタエンジン10によって出力される光度を減少させることができることは、HUDデバイス2の消費電力およびそこから発生する熱を減少させ、結果的に、システム全体のコストをより低くする。さらに、高ゲインのスクリーン12は、プロジェクタエンジン10以外の方向からの光、特に周辺光を含むような光がコンバイナ14へと反射されないことを高める。
[0056]これらの実施形態によれば、スクリーン12のゲインは、必ずしも、達成可能な最高ゲインとは限らない。スクリーン12が高反射鏡である場合(純粋の鏡は無限ゲインを有する)、コンバイナ14における画像は、スクリーン12に投影される画像と同じサイズの明るい長方形としてしか現れず、したがって自動車の状況では、ドライバDRVが簡単に見るには小さすぎる。したがって、スクリーン12が、その表面において反射される光を幾分拡散させ、反射される画像がスクリーン12自体におけるよりも幅広になるように広げられることが有用である。
[0057]これらの実施形態によれば、スクリーン12は、鏡のゲインに近い非常に高いゲインを有するが、画像が目に見えるようにする十分な拡散または他の光散乱特性を有する(すなわち、「鏡」ではなく「スクリーン」として機能を果たす)ように構築される。例えば、スクリーン12は、少なくとも4.0、好ましくは6.0以上、少なくとも約20.0までのゲインを有するように構築され得ることが企図される。スクリーン12についてのこれらのゲインは、従来の映写スクリーンのゲインが0.7〜2.5であることと比較すると非常に高い。これらの非常に高いゲインにおいて、スクリーン12は、若干拡散させる鏡として作用し、それが良好な画像を生成するのに寄与する。スクリーン12の表面における拡散は、スクリーン12の内側反射面にいくらか粗い材料を選択することによって、または表面をいくらか粗面化することによって、または表面にコーティングを施すことによって、具現化され得る。さらに、上述したように、キーストーン形および樽形の歪曲の補正の助けとなるように、上述したように実質的な球状を残しつつ、スクリーン12を若干非球状にすることが望ましいことがある。これらの効果によって、結果的に、光のプロファイルが若干異なるようになり、反射光がやや広がり、コンバイナ14の中央領域における反射光の強度が幾分不均一になる。このスクリーン12の表面の拡散性によって、結果的に、スクリーン12の表面に反射光が極端に集中しなくなり、それが本発明により発見され、それによって、スクリーン12の光学特性が向上される。
[0058]次に、図4dを参照すると、一実施形態によるスクリーン12の構造がより詳細に説明される。上述したように、スクリーン12の機能は、「実」(すなわち、目に見える)像を結像するようにプロジェクタエンジン10によってスクリーン12に投影される光を、コンバイナ14に拡散することである。この実施形態では、スクリーン12の形状、具体的には、その内側(すなわち凹形の)反射面の形状は、上述したように、略球状である。これらの実施形態によるHUDデバイス2では、スクリーン12は、不透明であることが好ましく、したがって、スクリーン12の内面に入射するプロジェクタエンジン10からの光は、スクリーン12によってドライバDRVに届かなくされる。したがって、この実施形態によるスクリーン12は、ガラス、プラスチック、またはそれ自体が不透明(すなわち、光吸収性)であるもしくは(例えば、鏡の背面に類似した)光吸収材料でコーティングされる構造的観点から適当である他の支持材料から形成される、支持構造30を含む。スクリーンは、さらに、上述したように、高ゲインで入射光を反射するように滑らかなまたはそうではない内側反射(凹)面32を有する。内面32は、その材料次第では単純に支持構造30自体の表面として、または支持構造30に施されるアルミニウムもしくはステンレス鋼などの材料として、または特別なスクリーンプラスチックフィルム、金属フィルムもしくはホイルとして、または支持構造30の表面に施される他のタイプの反射コーティングとして構築され得る。いずれの場合も、スクリーン12の内面32は、その材料固有であるにしても、内面32の粗面化または内面32へのコーティングの塗布により達成されるにしても、拡散特性を有さなければならなない。
[0059]図4dの実施形態では、スクリーン12は、光源が比較的狭い帯域の光を発するLEDまたはレーザであるプロジェクタエンジン10を有利に活用するように構築される。この実施形態によれば、これらの狭帯域は、図4dに示されるようにスクリーン12の内面32に二色性コーティング34を施すことによって、HUDデバイス2の光学性能および特性をさらに向上させるのに活用され得る。二色性コーティング34は、LEDおよびレーザ光源の波長に合わせられる。一実施形態によれば、二色性コーティング34は、プロジェクタエンジン10によって発せられる光の3つ色(赤、緑および青)を中心とする特定の波長域を通すが、スクリーン12に当たることがある周辺光の大半を含む他の波長の光を(例えば、吸収または透過により)除く、「三帯域通過フィルタ」を構成することができる。したがって、コンバイナ14へと反射されドライバDRVに見える画像のコントラストが向上されることになる。
[0060]他のコーティングは、例えば、引っ掻き抵抗性など、その機械的な特性を向上させるように、スクリーン12の内面32に施されてもよい。
[0061]略球状形のスクリーン12は、その高いスクリーンゲインにより、高指向性である。したがって、これらの実施形態では、スクリーン12は、図3aに示されるように、プロジェクタエンジン10からの投影される光の方向に対して上方に傾けられる。輝度の最適化のため、この上方傾斜の角度は、投影される光とコンバイナ14の中心との間の角度θ未満であり、例えば、約θ/2の上方傾斜である。いくつかの実施形態では、スクリーン12の位置および傾斜角度(例えば、θ/2)は、固定されてよく、他の実施形態では、スクリーン12は、コンバイナ14への照準を調節するために、または保管のためにスクリーン12を閉じるために、傾けることができる。
[0061]略球状形のスクリーン12は、その高いスクリーンゲインにより、高指向性である。したがって、これらの実施形態では、スクリーン12は、図3aに示されるように、プロジェクタエンジン10からの投影される光の方向に対して上方に傾けられる。輝度の最適化のため、この上方傾斜の角度は、投影される光とコンバイナ14の中心との間の角度θ未満であり、例えば、約θ/2の上方傾斜である。いくつかの実施形態では、スクリーン12の位置および傾斜角度(例えば、θ/2)は、固定されてよく、他の実施形態では、スクリーン12は、コンバイナ14への照準を調節するために、または保管のためにスクリーン12を閉じるために、傾けることができる。
[0062]いくつかの実装形態では、スクリーン12の傾斜によって、反射画像が若干「キーストーン形」になる、すなわち、コンバイナ14で見える反射画像は底部よりも上部が幅広になる。上述したように、このキーストーン形の影響は、例えば、プロジェクタエンジン10のレンズを用いて光学的に、または若干非球面の内面を有するようにスクリーン12を構築することによって、または例えばキーストーン形になるのを補償しコンバイナ14に歪んでいない画像をもたらすように画像データを予めデジタル処理することによって、または光学とデジタルでの補正を組み合わせることによって、減少され得る。必要ならば、「キーストーン形になる」のを補正するそうした事前処理は、コンバイナ14における画像の見た目のサイズがドライバの目とコンバイナ14との間の距離に従って変わることを考慮してデジタル調節および予歪にドライバの目の位置の変化が考慮に入れられるように、後方向きカメラRCMからの情報の一部に基づいてなされ得る。
[0063]他の実施形態によれば、図4eから図4gの垂直(すなわち、図3aと同じ方向に沿った)断面図に示されるように、スクリーン12は、その内側凹面に様々な変化を有するように構築され得る。まず、図4eを参照すると、図面には、区分的(piece−wise)セグメントのように形成される内面を有するようなスクリーン12eが示されている。各セグメントは、投影画像を上方傾斜によりコンバイナ14の方に向けて反射する。この区分的傾斜の1つの目的は、スクリーン12全体を上方に傾けることを減少させるまたはなくすことであり、それによって、キーストーン形に画像が歪むことおよび画像の焦点が変動することが減少されるまたはなくなる。図4eから図4gに示されるこれらの区分的セクションの相対長さは、説明のみを目的としており、これらの区分的セクションは、コンバイナ14における目に見える画像上の区分的セクションの境界のアーチファクトを減少させるように、極めて小さく作られることが企図される。図4fのスクリーン12fに示されるように、区分的に分けられた内面は、全体的な球状湾曲と組み合わせられてもよい。
[0064]図4gに示されるような他の実施形態によれば、スクリーン12gは、「フレネルスクリーン」として構築され、その場合、スクリーンの湾曲部は、フレネルレンズおよびミラーについて当業界で既知のように、(図4gに破線によって示される)球状スクリーンのオリジナルの湾曲を区分的に平坦化することによって具現化される。しかし、フレネルミラーとは異なり、スクリーン12gの内面は、上述したように若干散乱性であり、したがって、光がその上に投影されると「実」像が現れることになる。フレネルスクリーン12gの区分的セグメントの寸法は、反射画像におけるあらゆる目に見える顕著な影響を減少させるように、(顕微鏡的な寸法と同じくらい)極小を含む任意の寸法であってよい。
[0065]上述したように、コンバイナ14は、ウインドシールドWSHからの光とスクリーン12からその内面に反射される画像を組み合わせてドライバDRVに知覚可能な組み合わせられた画像を形成する、半透明の湾曲要素である。さらに、コンバイナ14は、これらの実施形態では、スクリーン12に投影される画像を拡大するので、したがって、スクリーン12が、垂直方向により短くされ、スクリーン12の上越しのドライバDRVのコンバイナ14の可視性が向上される。さらに、以下により詳細に説明されるように、コンバイナ14の配置および形状は、実際の位置よりもドライバDRVからさらに遠くに知覚画像の焦点を動かす効果がある。その結果、これらの実施形態におけるコンバイナ14は、画像をドライバDRVの遠くの視界に入れるので、道路、交通および車両前方の遠い外界の眺めにある他のものと一緒にHUDデバイス2によってもたらされる画像に彼の焦点がより容易に合いやすくなる。
[0066]図5aの断面図に示される一実施形態によれば、コンバイナ14は、その主要な構造的要素として、いずれも光学的品質のものが好ましい、ポリカーボネート(例えば、UV安定化ポリカーボネート)もしくは他の透明プラスチックまたはガラス材料から形成される透明な光学素子40を含む。光学素子40は、典型的には、数ミリメートル程度の厚さであることが企図される。この説明より明らかなように、外部の光と反射画像を組み合わせる機能を実施するために、光学素子40は、例えば図3aの配置におけるウインドシールドWSHを通る光など、そこで受ける入射光を透過する外面(すなわち凸面)、および、スクリーン12からのその上に反射される入射光を反射する内面(すなわち凹面)を画成する。
[0067]図5aに示される実施形態によれば、光学素子40は、ドライバDRVがスクリーン12上に投影される画像を見るのに必要な反射特性をもたらするように、その内面に反射コーティング42を有する。ほとんどの波長をほぼ等しく反射する、蒸着アルミニウムまたは他の金属などのミラーコーティングを含むコーティング42には、様々な材料が適する。コーティング42は、好ましくはスクリーン12からの(すなわち、コンバイナ14の凹面の方に向かう)光をまったく反射しないわけではなく、例えば、一例では、蒸着アルミニウムのコーティング42は、スクリーン12からの光を約30%反射し、反対方向(すなわち、図3aの配置におけるウインドシールドWSH)からくる光を約70%を透過する。他の実装形態によれば、コーティング42は、プロジェクタエンジン10によって発せられる光の色を反射し、その一方で、ウインドシールドWSHを通過しコンバイナ14の外面に当たる外部の可視光に対しては概ね透過性がある三帯域通過フィルタを実装するように、スクリーン12に対して上述したような従来の二色性反射コーティングとして実装され得る。例えば、プロジェクタエンジン10が光源としてレーザを含む場合、コーティング42は、車両の前方からの外部光を通すように比較的狭い反射波長帯域、したがって非常に広い通過帯域を有するように選択され得る。この構造によって、結果的に、後部から車両に入るわずかな日光しか反射されてドライバDRVの目に入らなくなり、したがって、日差しが明るい状況下での、コンバイナ14に見える画像のコントラストが向上される。
[0068]HUDデバイス2のこの構成では、スクリーン12上の実像は、拡大され、虚像としてコンバイナ14によってドライバDRVの方向に反射される。したがって、コンバイナ14の焦点距離および配置は、虚像の倍率および見掛の画像焦点距離を決定することになる。当業界で良く理解されるように、凹球面鏡(この場合、コンバイナ14)において見える物体(この場合、スクリーン12における画像)は、拡大されることになり、見掛の焦点ポイントは、鏡の焦点距離、鏡から対象物までの距離、および鏡から観測者までの距離の関数として変わる。そうした鏡では、焦点と反射凹面との間にある対象物の反射画像は、拡大され、焦点および位置の両方の観点からも、物体が物理的にあるところよりも目から遠く離れて「仮想的に」現れる。一般的に、物体が鏡の焦点距離に近づくにつれて拡大が増大し、物体は、位置および焦点ともに、鏡のさらに後ろに現れる。上述したように、コンバイナ14における虚像は、ドライバDRVからコンバイナ14を越えた距離(例えば、光学的には「無限」)のところに現れることが好ましく、それによって彼が道路から目を離さずに表示情報を簡単に見ることができるようになる。
[0069]スクリーン12からコンバイナ14の湾曲部までの距離、およびコンバイナ14の曲率半径は、これらの概念に従って選択され、次にそれについて本発明のこの実施形態に関連して説明する。物理的なこととして、半径「R」の略球状の反射面は、R/2の焦点を有する。この説明の目的のため、コンバイナ14の半径は、光学素子40の内面の一般曲率(general curvature)として定義され、一般的に、コンバイナ14の外側は、光学素子40のほぼ厚さ分その内側とは異なる曲率半径を有することになる。光学素子40のような同様の曲率半径の内面および外面を有する透明な球状素子を通過する光は、歪みが最小限に抑えられ、その拡大が受ける影響が最小限に抑えられることが観察された。コンバイナ14における反射虚像が遠くに現れるその距離は、スクリーン12とコンバイナ14との間の距離がコンバイナ14の焦点距離に近づくにつれて増加するので、コンバイナ14からスクリーン12までの距離は、コンバイナ14の焦点距離を超えない範囲で可能な限り大きくするべきである。その逆に、この距離がコンバイナ14の焦点距離を超えると、画像は不安定になる。一実装形態では、例えば、光学素子40の内面の曲率半径が約300mm程度に選択された場合、結果的に、コンバイナ14の焦点距離は約150mmになる。この実装形態では、コンバイナ14とスクリーン12との間の距離は、具体的に以下に説明されるようにスクリーン12とコンバイナ14の能力を考慮してこの不安定さの可能性を回避するように45mmのマージンをもたらすように、約115mmに選択された。この構成において、スクリーン12とコンバイナ14との間の距離がコンバイナ14の曲率半径の1/2未満である場合、コンバイナ14によって最小の歪曲および拡大にされたコンバイナ14を通したウインドシールドWSHの外の眺めと、コンバイナ14が実際あるところよりもドライバDRVの前方のより遠くの距離に現れるコンバイナ14の内面上のスクリーン12からの拡大反射虚像とが合わされて、ドライバDRVに提供される。これらの実施形態では、光学素子40、したがってコンバイナ14は、完全に球状ではないが球状に限りなく近く、したがってこれらの実施形態の状況では完全な球面と同様の作用をすることを意味する、「略球状」面になるように湾曲されることが好ましい。これらの実施形態により、コンバイナ14の内面を略球状にしつつ若干非球状にすることが、スクリーン12からそこに反射される画像におけるキーストーン形および樽形の歪曲の補正の助けとなり得ることが発見された。
[0070]図5aに示される実施形態では、コンバイナ14は、さらに、光学素子40を通る両方向における光透過を向上させ、ドライバDRVの方に二重画像が現れるのを減少させるように、その外側、すなわち凸面に配置される反射防止コーティング44を有する。反射防止コーティング44は、当業界で既知のそうしたコーティングについての従来の材料から形成され、従来のやり方で光学素子40に適用され得ることが企図される。
[0071]図5bおよび図5cは、他の実施形態による、「マルチレンジ」コンバイナ114を示している。マルチレンジコンバイナ114は、1つ以上の焦点距離を有するように構築され、この実装形態では、下側部分144nとは異なる曲率半径したがって焦点距離の上側部分114fを有し、2つの部分間に急な移行部がある。あるいは、コンバイナ114は、例えば、累進焦点眼鏡と同様に焦点距離が徐々に移り変わって、異なる焦点距離部分間に穏やかな移行部を有するように構築されてもよい。曲率半径の違いは、コンバイナ部分114f、114nの凹面側および凸面側の両方に実施されてよく、あるいは、凸面側だけに(すなわち、光学素子の厚さを変えることによって外面において一定の曲率半径を維持することで)実施されてもよい。図5bおよび図5cの例では、上側部分114fは、下側部分114nよりも曲率半径が小さく、したがって焦点距離が短い。その結果、部分114f、114nは、本質的に、スクリーン12から同じ距離にあるので、より短い焦点距離の上側部分114fにおけるスクリーン12からの反射画像は、下側部分114nにおけるものよりも、さらに遠くに現れより拡大されることになる。この代替構造における変形形態も企図され、例えば、追加の部分を設けることによって2つ以上の倍率が具現化されてもよく、さらに代替実施形態では、図5bおよび図5cの上側および下側構成ではなく、異なる倍率部分が横に並ぶように具現化されてもよい。
[0072]次に、図3aに戻って参照して、この実施形態によるHUDデバイス2におけるプロジェクタエンジン10、スクリーン12およびコンバイナ14の構成の全体的な機能について説明する。上述したように、プロジェクタエンジン10は、光を画像経路IMG_10に沿ってスクリーン12の方に投影し、例えばドライバDRVの要求を受けて、または別のやり方で車両の運転に関連するような、制御電子部品6によって生成される情報に対応する実(人が見ることのできる)像をスクリーン12に形成する。スクリーン12が上方(例えば、角度θ/2)に傾けられ上述したような内側反射面を有するので、画像は、画像経路IMG_12に沿ってコンバイナ14へと反射される。コンバイナ14は、上述したように半透明であり、「虚」像をその内面から反射するだけでなく、ウインドシールドWSHを通して受ける外部光を透過し、それらが組み合わされて、結果的に、中心視線CLOSに沿ってドライバDRVに見える画像になる。
[0073]上述したように、スクリーン12は、プロジェクタエンジン10からの距離の約2倍の曲率半径の略球状の内面を有する。したがって、実像がスクリーン12に現れるように、プロジェクタエンジン10は、スクリーン12からだいたいその湾曲反射内面の焦点に当たる距離のところに置かれる。例えば、この実施形態によるHUDデバイス2の一実装形態は、プロジェクタエンジン10から約100mmに配置される曲率半径約200mmの内側高ゲイン反射面を有するスクリーン12を含む。スクリーン12の内面は、例えば粗面化されるまたはコーティングが施されることによって、実像を若干拡散させ、それによってスクリーン12におけるこの実像が、しっかりとは焦点が合わないが見ることができるようになる。しかし、スクリーン12の内面は高ゲインを有するので、それが反射する光は、優れた輝度のものになり、スクリーン12が上方に傾けられるので、コンバイナ14の大部分にわたって比較的均一に向けられるようになる。投影される光の成分についての帯域通過フィルタをもたらすようなその内面における二色性コーティング34、および、図4eから図4gに記載されるようなその内面を区分的な形状にすることなど、スクリーン12の追加の機能は、この実施形態によるHUDデバイス2の構成において、スクリーン12の光学性能をさらに向上させるように、適宜もたらされてよい。
[0074]コンバイナ14は、図3aの経路IMG_12に沿って、半透明のコンバイナ14の内面の曲率半径の半分未満の距離に配置され、プロジェクタエンジン10よりも上に位置決めされる。コンバイナ14のこの位置決めおよび形状によって、スクリーン12によって反射される画像が拡大されてコンバイナ14に現れ、その拡大された画像が、コンバイナ14自体の物理的な位置よりもドライバDRVの前方遠くにある見掛の焦点で反射する。スクリーン上の画像は、使用者には拡大されより遠くにあるように見え、それは、当業者には「虚像」と考えられ、したがって、ドライバDRVの頭部の動きが、やはりまた、コンバイナ14の画像を「動かす」ことになり、したがって、広い角度にわたる表示画像の良好な視認性がもたらされる。スクリーン12における実像に対してコンバイナ14における虚像が拡大されることによって、スクリーン12の垂直方向の寸法を物理的に短くすることが可能になり、それによってドライバDRVがスクリーン12の上越しにコンバイナ14上の画像をより見やすくなる。コンバイナ14の半透明の性質により、この拡大され焦点が遠くにされた画像は、ドライバDRVの観測点から、コンバイナ14の前方すなわち外面から透過される外の眺めと組み合わされる。したがって、この実施形態によるHUDデバイス2のこの構成の結果、好都合には、情報を見るためにドライバDRVが彼の焦点を前方の道路から大きく合わせなおす必要なくして、制御電子部品6によって生成されるような関連情報がドライバDRVに提供されるようになる。この実施形態による有益な結果は、簡単に移動させることができ、取り外すことができ、多種多様な自動車、トラックおよび他の車両に配置することができる、従来の餅はポータブルダッシュボード・トップ・モジュールに収められ得るHUDデバイス2によって提供される。
[0075]本発明に関連して、プロジェクタエンジン10を、HUDデバイス2の背面近く(すなわち、ドライバDRVから最も遠く)に、コンバイナ14よりも下、制御電子部品6よりも上のところに配置するといくつかの利点をもたらすことが発見された。プロジェクタエンジン10を、ハウジング4の境界内でスクリーン12から可能な限り遠くに配置することによって、スクリーン12の必要な傾斜角度が減少され、それによってキーストーン形歪曲が減少され得る。さらに、プロジェクタエンジン10をスクリーン12の焦点近くにするためには、スクリーン12の曲率半径はプロジェクタエンジン10とスクリーン12との間の距離の約2倍になるようにするのが最適であるので、この距離を最大限にすることによって、スクリーン12の曲率半径が可能な限り大きくされ、それによってスクリーン12からコンバイナ14に反射される画像における歪曲が最小限に抑えられる(プロジェクタエンジン10をより近くに配置すると、スクリーン12の湾曲部がより小さい半径を有することが必要となり、それによって画像の歪曲が増すことになる)。プロジェクタエンジン10を制御電子部品6の上に配置することによって、制御電子部品6が上に配置されるプリント回路基板が、プロジェクタエンジン10とスクリーン12との間の光経路に干渉しなくなり、それによって、制御電子部品6内の構成要素についての形成因子の束縛が緩和され、やはりまた、よりコンパクトな製品設計が実現されることが確実になる。
[0076]さらに、図3aは、プロジェクタエンジン10の上を越えてドライバDRVの方に向かって後方に延びる「ライトフード」4Hを有するようなハウジング4を示している。ライトフード4Hは、ドライバDRVがスクリーン12の上越しに、目には不快なほど眩しく見えるプロジェクタエンジン10のレンズを直接見るのを防止する助けとなる。ライトフード4Hは、当然ながら、スクリーン12に投影される画像も、スクリーン12からコンバイナ14へと反射される画像の光も遮ってはならない。いくつかの実装形態では、これらの制約によって、特に、傾斜角度θしたがって上述したようなキーストーン形歪曲を制限するように可能な限り短いスクリーン12を有することが望ましいことを考慮すると、プロジェクタエンジン10のレンズが直接見えることを完全にブロックするライトフード4Hの能力が制限されることがある。したがって、それらの実装形態では、スクリーンハウジング13の背面(ドライバ側)近くに「ダイレクト光レンズブロック」17が設けられてよく、特定の設置に応じて、光を遮るように上下される得ることが好ましい。ダイレクト光レンズブロック17は、スクリーンハウジング13のすべてまたは一部だけであってよい。
[0077]この実施形態では、ヒンジ16C、16Sは、それぞれ、コンバイナ14およびスクリーン12をハウジング4に結合し、それによって、ダッシュボードDSH上の特定の配置に便利であり得るようにそれらの要素のそれぞれの回転が可能になり、見える画像における歪曲が減少される。いくつかの実施形態は、設置の範囲にわたる使用者による調節プロセスを簡単にするように、ヒンジ16Cだけしか含まないが、ヒンジ16Cおよび16Sの両方を含めば、図6aおよび図6bに関連して一例として次に説明されるように、画像忠実度を最適化する追加の能力がもたらされ得る。図6aにおいて、コンバイナ14およびスクリーン12は、HUDデバイス2の特定の配置についてドライバDRVに最適な眺めをもたらすように、ヒンジ16Cおよびヒンジ16Sによってそれぞれ傾けられる。図6aにそれぞれ示されるコンバイナ14およびスクリーン12の光軸OXCおよびOXSは、当業界で既知のやり方で、それぞれの略球状面の旋回軸になる。HUDデバイス2におけるコンバイナ14およびスクリーン12のこの構成において、光軸OXCおよびOXSが互いに平行でなくなるにつれて、スクリーン12からコンバイナ14に反射される画像における歪曲および収差が増すことになる。したがって、コンバイナ14に見える画像における最適な忠実度は、光軸OXCおよびOXSが最大限に平行になるように、ヒンジ16Cおよび16Sによってコンバイナ14およびスクリーン12を回転させることによって達成される。図6bは、図6aのものとは異なる、ダッシュボードDSHがより低いような車両にHUDデバイス2を設置する一例を示しており、したがって可視画像を得るのにコンバイナ14が回転されなければならない。この例では、コンバイナ14およびスクリーン12は、両方とも、それぞれのヒンジ16Cおよび16Sによって回転的に傾けられ、それによって、プロジェクタエンジン10からの直接光がスクリーン12からコンバイナ14のドライバDRVの可視位置へと適切に反射されるようになるだけでなく、画像の忠実度が最適にされることが確実になる。図6bに示されるように、ヒンジ16Cによるコンバイナ14の回転と共にそれに対応してヒンジ16Sによるスクリーン12を回転させることによって、それぞれの光軸OXSおよびOXCが互いに対して最大限に平行方向になり、それによって画像における歪曲および収差が最小限に抑えられる。したがって、この実施形態によれば、コンバイナ14に表示される画像の忠実度は、多種多様な車両、ダッシュボードの高さおよび形状にわたって維持され得る。
[0078]図7は、HUDデバイス2の特定の具現形態に、個別に、いくつかを組み合わせて、または適宜含まれ得る、機能構成要素および機能を含む、これらの実施形態による制御電子部品6の一般化された機能アーキテクチャを示すブロック図である。したがって、すべての実装形態が、これらの構成要素および機能を一つ一つ含むように企図されるわけではなく、むしろこの説明およびアーキテクチャは、システムデザイナおよびシステムインテグレータによって必要に応じて含まれ得る多くのタイプの機能を例示するためだけにもたらされる。さらに、図示の機能のうちの多くのものは、必要に応じて他の機能と一緒に単一の集積回路に組み込まれてよい。いずれの場合でも、本明細書を参照する当業者なら、過度の実験なしに、特定の実装のために必要に応じて所望の機能を適切な集積回路およびディスクリート構成要素に簡単に実装することができることが企図される。
[0079]このアーキテクチャに示されるように、HUDデバイス2の基本機能を実行する制御電子部品6における主な機能は、システムCPU200と、ディスプレイサブシステム202とを含む。それらは、適切なバスコネクションによって互いに接続される。システムCPU200は、1つまたは複数の「コア」、キャッシュメモリ、ならびに、これらに限定されないがビデオコントローラおよび他の可能な機能を含むオンボード周辺機器を含む、ARM CPUのようなフルフレッジド(full−fledged)プロセッサシステムによって具現化され得る。これらの実施形態におけるシステムCPU200に適したプロセッサタイプの一例は、Freescale Semiconductorから市販されている、ARM CORTEX−A9i.MX6シリーズのマルチコアプロセッサである。システムCPU200と通信するメモリリソース201は、典型的には、当業界で既知のような、メインデータメモリとしての従来のランダムアクセスメモリ(RAM)と、プログラム記憶ためのフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置と、不揮発性データメモリとを含む。
[0080]ディスプレイサブシステム202は、プロジェクタエンジン10によって表示される画像を生成する適当な電子部品を含む。ディスプレイサブシステム202のアーキテクチャの一例が本明細書において提供されるが、的確なディスプレイシステムは、当業者には理解されるようなディスプレイデバイス要件に従って変わる。図7の例では、ディスプレイ電子部品202は、ディスプレイASIC204を含む。ディスプレイASIC204は、メモリ205に記憶されているプログラム命令を実行する、または照明管理制御207を介して光源206(例えば、レーザもしくはLED)の出力を制御するおよび空間光変調器(SLM)208を制御する制御ロジックを実行する。上述したように、この実施形態での使用に適したSLM208の例は、従来のやり方で光源206によって発せられる光を変調する1つまたは複数のDMD、LCOSまたはLBSデバイスを含むことができる。メモリ205は、RAM、または、SLM要件に合うように画像を処理し再フォーマットする他のワーキングメモリを含むことができる。さらに、メモリ205は、SLMのための解像度、およびホワイトバランシングのためによく使用されるような様々な輝度レベルにおけるLEDに関するデータなどの制御情報の不揮発性記憶装置を含むことができる。
[0081]ディスプレイサブシステム202は、さらに、それ自体の対応するプログラムおよびデータメモリリソース211と共に、例えば図7に示される任意選択のディスプレイCPU210によってもたらされるような、SLM208および光源206を制御するためのそれ自体の追加の計算能力を含むことができる。例えば、HUDデバイス2の多くの実装形態は、外部の明るい日光から夜間の暗闇にわたる、車内で経験し得る広範な周囲光に対応するディスプレイのための広範な調光範囲を必要とすることが企図される。この広い範囲にわたって、LED光源206を制御することは難しいことがあり、したがって、光センサフィードバックをシステムに組み入れることが望ましいことがある。図7の例では、ディスプレイCPU210は、1つまたは複数の周辺光センサ21(図2cおよび図7)からの信号を受信し、それらの信号に応答して、システムCPU200に負荷を掛けずに、予め選択された使用者の好みの輝度と併せて、光源206による照明のレベル、場合によってSLM208の動作を制御する。任意選択で、周辺光センサ21は、図7に提案されているように、システムCPU200に直接接続されてもよい。
[0082]図7に示されるように、特定の実装形態に応じて、いくつかの任意選択機能が制御電子部品6内にもたらされてもよい。典型的には、ハードウェア入力/出力215は、フラッシュ/SDカードポート、USB接続、オーディオイン、オーディオアウトおよび最新のコンピューティングシステムで見られるような同様のものなど、1つまたは複数のポートをもたらすことができることが企図される。ハードウェア入力/出力215は、さらに、車両のオンボード診断ポート(OBD)との有線通信のためにもたらされ得る。無線トランシーバ216は、スマートフォンSPH、車載オーディオシステム、車両のオンボード診断ポートおよび他の車載機能、車両内外の他のところにある近接検出器などの無線センサ、ならびに車載カメラなど、近くのデバイスとの通信のためにもたらされ、Bluetooth(登録商標)、NFC、赤外線(IR)など、1つまたは複数の従来の近距離無線通信手段により動作することができる。
[0083]HUDデバイス2は、スピーカ218かマイクロフォン219のどちからまたは両方を含む、それ自体のオーディオ機能を含むことができ、そうだとしても、または車載オーディオシステムを介してオーディオ信号を受信生成するとしても、オーディオDSP220は、適切なデジタル処理、音声認識および音声合成などを実行するようにもたらされ得る。GPS受信機213は、やはりまた、制御電子部品6の一部として設けられてよく、位置情報の処理のためにシステムCPU200に接続される。いくつかの実施形態では、ハウジング4内には、ジャイロスコープ223が実装され、やはりまたハウジング4内またはハウジング4をダッシュボードDSHに取り付ける取り付け構造内に配置される1つまたは複数のモータを用いた1つまたは複数の方向における振動および他の運動からのHUDデバイス2の安定化を助ける。モータは、HUDデバイス2全体の動きまたはプロジェクタエンジン10のレンズもしくは鏡のような光学構造のうちの1つもしくは複数だけの動きを減少させ、ドライバDRVに見える画像の移動を減少させる。この場合、制御電子部品6内のシステムCPU200に接続されそれによって制御され得るモータコントロール22は、これらの振動補償モータまたはコンバイナ14を傾けるもしくは動かすように実装され得るような1つもしくは複数の他の任意選択のモータを制御するようにもたらされ得る。
[0084]電力管理機能224は、制御電子部品6の電力を制御し、電圧を、様々な機能を動作させるのに適切なものに変換するのにもたらされる。電力管理機能224は、車両もしくは家庭の電源、USB接続もしくは他の有線による電源、1つもしくは複数の電池、1つもしくは複数のソーラーデバイス、またはデバイスを動かすもしくはある種の電池を充電するのに電力を供給する誘導接続(inductive connection)などの他のデバイスを含む、1つまたは複数の電源からシステム電力の供給を受けることができることが企図される。そうした電力管理機能224は、典型的には、関連の充電回路を含む。電池が設けられる場合、この電源は、電力が中断してもある時間の間システムのすべてまたはその一部に電力を供給し続けるのに使用され、電力管理機能224は、車両に障害が起こったことを検出するように加速度計227(または、他のタイプの運動センサ)からの情報を用いるなどして、イベントに応答して制御電子部品6を「起こす」ことができる。
[0085]制御電子部品6の1つまたは複数の場所またはHUDデバイス2内の他のところにある1つまたは複数の温度センサ226は、システム温度を感知するのにもたらされ得る。この温度情報は、警告を出す、場合によってはシステムの諸部品をそれらの保護のためにシャットダウンさせることに使用され得る、または、温度の影響を補償するために光源206のLEDおよび/もしくはレーザの1つもしくは複数の色の輝度を調節することに使用され得る。例えば、高温の日に炎天下に置かれると、HUDデバイス2は、非常に高温になり、ディスプレイサブシステム202または光源206などのデバイスのうちのいくつかは、操作されるとダメージを受ける恐れがあり、その場合、システムCPU200は、ファンの電源をオンにするか、温度が許容可能なレベルまで下がるまでディスプレイサブシステム202および光源206の電源がオンにされないようにするかを決定するソフトウェアを実行することができる。
[0086]いくつかの実施形態によれば、HUDデバイス2は、ドライバDRVからの入力に応答して、プロジェクタエンジン10によって投影されコンバイナ14に現れる画像を生成する。安全性から考えて、ドライバDRVが、運転中に車両を制御し損なわないように、またはドライバDRVが前方の道路から目を離さないように、HUDデバイス2に入力をもたらすことができることが好ましい。図7に示される制御電子部品6のアーキテクチャを含む上述したHUDデバイス2の実施形態では、これらの入力は、図2aおよび図2bに示されるような後方向きカメラ18Rによって検出されるようなドライバDRVによるジェスチャを含む。あるいは、静電容量センサ、電磁センサ、超音波センサおよびジェスチャ認識分野で理解されている他のセンサなどの他のタイプのセンサが、後方向きカメラ18Rに追加される、またはそれに取って代わってもよい。奥行きの知覚を向上させることによってジェスチャ認識を助けるように、多数の後方向きカメラ18Rが実装されてもよい。さらに、多数の後方向きカメラ18Rは、日中使用する間にジェスチャを検出するように可視光に対する感光性のある1つのカメラ、および夜間に使用する間にジェスチャを捉えるように赤外線(IR)に対する感光性のある他のカメラを含むこともできる。ドライバDRVによるこれらのジェスチャは、マイクロフォン219を介して受け取る、あるいはスマートフォンSPHまたは車載オーディオシステムなどに接続されHUDデバイス2と無線で接続されるデバイスを介して受け取る、ボイスコマンドと組み合わせられて、コンバイナ14にそれについてのビジュアルコンテンツが表示され得る広範な機能を提供する。
[0087]本明細書に具体的に述べられるもの以外の他のカメラおよびセンサが、追加的に、または別法として、必要に応じて実装されてよい。
[0088]次に、図8、9aおよび9bを参照して、一実施形態による、プロジェクタエンジン10およびスクリーン12によってコンバイナ14にビジュアルコンテンツを投影するときの制御電子部品6の動作、および後方向きカメラ18Rによって検出されるようなドライバDRVによるジェスチャに応答するコンバイナ14の動作の一例について説明する。
[0088]次に、図8、9aおよび9bを参照して、一実施形態による、プロジェクタエンジン10およびスクリーン12によってコンバイナ14にビジュアルコンテンツを投影するときの制御電子部品6の動作、および後方向きカメラ18Rによって検出されるようなドライバDRVによるジェスチャに応答するコンバイナ14の動作の一例について説明する。
[0089]図8は、ドライバのジェスチャおよびコマンドに対する応答を含むHUDデバイス2の一般化された動作を示す流れ図である。電源オンシーケンス50は、HUDデバイス2の電源をオンにすることから始まり、システムCPU200による適切な初期化ルーチンの実行、および電源オンセルフテストシーケンスなどの実行を含む。プロセス52では、システムCPU200は、スマートフォンSPH、ならびに、場合によっては、車載オーディオシステム、オンボード診断ポート(OBDP)、後部取り付け車載カメラRCMおよびこの設備に利用可能および使用可能な同様のものを含む車両のいくつかの機能を含む、それに近接する様々なデバイスとその通信をペアにするように適切なルーチンを実行する。電源オンシーケンス50およびペアリングプロセス52に続いて、プロセス54において、制御電子部品6は、HUDデバイス2をデフォルト状態にし、コンバイナ14における表示のためにプロジェクタエンジン10に対応する画像データを送る。このデフォルト状態は、ドライバDRVの視野内にあるコンバイナ14に、現在の車速、またはナビゲーションシステムマップ上での現在位置、または単なる「スプラッシュ」スクリーンを表示することであってよいことが企図される。この動作の時点で、HUDデバイス2は、ドライバDRVからのコマンドを受けるまたは入り通信に応答する準備をする。このデフォルト状態において、必要に応じて、後方向きカメラ18Rおよび制御電子部品6に関連する他の機能が、ドライバDRVからの入力または通信ネットワークを通した入力を受けるように動作することができることが企図される。
[0090]この実施形態によれば、プロセス55において、ドライバDRVは、所定のハンドジェスチャを行い、それが後方向きカメラ18Rによって検出されることによってHUDデバイス2による機能を呼び出すことができる。この「ホーム」ジェスチャは、「親指を立てる」ジェスチャ、「2本の指を立てる」ジェスチャまたはその他の別の手の位置もしくは動きであってよく、後方向きカメラ18Rの視界に入るようにステアリングホイールSWH(図1)の上でドライバDRVによって行われることが好ましい。図7に示されるアーキテクチャでは、プロセス55において、後方向きカメラ18Rは、画像をシステムCPU200に送り、システムCPU200がドライバDRVがHUDデバイス2に対してコマンドを与えたいことを示すための所定の「ホーム」ジェスチャを検出するように画像認識ルーチンを実行する。この動作の一例は図9aに示されており、そこにおいて、プロセス54において表示されるデフォルト状態が画像65である。画像65は、現在の車速、移動方向などの情報を含み、図示されるように、いくつかの保留リマインダ(pending reminder)が表示される。プロセス55において所定の「ホーム」ジェスチャ、この例では「親指を立てる」ジェスチャが検出されると、システムCPU200によって、オーディオ・コマンド・リスナー・ルーチンを起動するプロセス57が実行される。このプロセス57では、制御電子部品6が、例えば図9aの画像67によって示されるような「リスニング」メッセージをコンバイナ14に表示するように、データをプロジェクタエンジン10に出す。次いで、マイクロフォン219、スマートフォンSPHまたは適切なオーディオ入力機器から受けるボイスコマンドの内容を検出する適切な音声認識ルーチンがCPU200によって実行される。
[0091]この実施形態によれば、プロセス59において、比較的広範なオーディオコマンドがシステムCPU200による実行に利用可能である。図9bは、一例として、ビジネスタイプ(例えば、「ピッツァ」)のインターネット検索を実行する「検索」、スマートフォンSPHからTWITTERソーシャルネットワークに投稿するショートテキストメッセージを作成する「ツイート」、電話通信網を通して連絡を取るようにテキストメッセージを作成する「テキスト」、スマートフォンSPHで電話を掛けるための「コール」、およびナビゲーション機能の呼び出しを含む他のそうしたコマンドを含む、そうしたいくつかのコマンドを示している。これらのオーディオコマンドのうちの1つの受信に応答して、例えば、図9aの例において、コンバイナ14に表示される画像69a〜69dのうちの1つを押すことによって、プロセス59において、システムCPU200は、対応するコマンドを実行し対応するコンテンツを表示する。当然、プロセス59のコマンド実行には、追加のボイスコマンドまたはハンドジェスチャが必要とされ得る(例えば、ハンドジェスチャまたは「センド」ボイスコマンドによってテキストもしくはツイートを確定する)。本明細書を参照する当業者なら、必要に応じて特定の実装形態のためのそうした機能を簡単に実装することができることが企図される。
[0092]プロセス59におけるコマンドの実行後、制御電子部品6は、さらなる命令を待つまたは入り通信に応答することに戻り、場合によっては、その時点での画像がコンバイナ14に表示された状態になる。これらのその時点での画像は、図9aの画像65のように、デフォルト状態であってもよく、または、例えば、図9bの画像71によって示されるような、所望の目的地に向かうために次に曲がるところに関するナビゲーション情報である、プロセス59で実行されたコマンドの結果であってもよい。
[0093]例えば通信の受信に応答して、接続デバイス(スマートフォンSPH)によって伝えられるようなプロセス56における外部通信の受信に応答して、制御電子部品6は、プロセス58において、外部通信に対応する通知を生成しコンバイナ14に表示する。図9bは、外部通信の受信に応答して、HUDデバイス2によって表示される通知の例を示している。画像73aは、「ツイータ」のプロフィール写真およびスクリーン名を含むTWITTERソーシャルネットワークから受ける「ツイート」の通知を示しており、画像73b、73cは、発信者の連絡先名または「発信者ID」のインジケーションおよび彼らの電話番号をそれぞれ含む、着信電話および着信テキストメッセージの通知を示している。これらの通知は、画像73a’のような、通知画像73aと一緒にすぐに表示されないがコマンドにより入手可能な二次情報を含むことができる。
[0094]この実施形態によれば、ドライバDRVからのハンドジェスチャまたはボイスコマンドは、受け取った通知に対する応答を制御する入力をもたらす。これらのジェスチャおよびコマンドは、例えば、プロセス60において、後方向きカメラ18Rおよびマイクロフォン219からの入力に応答してシステムCPU200によって実行されるルーチンを用いて検出される。例えば、画像73a’のような二次通知が利用可能な場合、ドライバDRVは、1本の指を立てて左方向にスワイプさせることによって二次通知を見たいという要求を示す。このハンドジェスチャが、プロセス60においてシステムCPU200によって検出されると、それに応答して、プロセス62において、制御電子部品6は、画像73a’を表示する。(画像73a’における「リスニング」アイコンによって示されるような)この時点において、ドライバDRVにより出されるボイスコマンド(例えば、「リツイート」、「リプライ」など)が、プロセス60の他の段階において検出され、プロセス62において制御電子部品6によって適切なアクションが取られる。あるいは、図9bに示される例では、プロセス60において検出されるドライバDRVによる1本の指を立てて右方向にスワイプするハンドジェスチャによって、制御電子部品が、プロセス62において通知を「取り下げ」、それによってディスプレイはその前の状態(例えば、ナビゲーション画像71)に戻る、またはデフォルト画像(例えば、速度計画像65)に戻り、次のジェスチャ、コマンドまたは入り通信を待つ。
[0095]本明細書を参照する当業者には、それ自体かスマートフォンSPHなどの接続デバイスのどちらかを介してHUDデバイス2およびその制御電子部品6によってもたらされ得るような追加の機能を容易に理解でき、また、過度の実験なしに、特定の実装形態においてそれらの機能を容易に具現化することができることが企図される。
[0096]そうした追加の機能の1つのタイプは、ディスプレイサブシステム202による二次画像の生成である。例えば、HUDデバイス2は、さらに、ハウジング4内に、またはハウジング4外にあるがディスプレイサブシステム2によって制御可能な、紫外線(UV)波長LEDまたはレーザを含むことができ、コンバイナ14のウインドシールド側は、UV光による刺激を受ける薄膜蛍光体または他の層でコーティングされ得る。この代替構成では、ディスプレイサブシステム202は、例えば、他のドライバまたは通行人に見えるロゴまたは他のシンボル画像を投影するように、コンバイナ14の外側可視面に画像を生成しそれを輝かせるようにUV LEDまたはレーザを制御することができる。
[0097]いくつかの実施形態では、HUDデバイス2は、主に、図2cのシステム図におけるスマートフォンSPHのような、付属のコンピューティングデバイスのための単純なディスプレイデバイスとして機能することができ、その場合、制御電子部品6は、付属のコンピューティングデバイス上で動くアプリケーションのためのディスプレイとして機能するように適当なグラフィックデータを生成する。その場合、この構成では、HUDデバイス2は、インターネット、GPSまたは他の通信形態への接続を含むことができる付属のコンピューティングデバイスに実装されている機能を活用し、したがって、例えば輝度を調節するように周辺光センサ21に応答してプロジェクタエンジン10を制御する機能である、ディスプレイの動作に関わる機能だけを最小限維持する、コンピュータ的により有能な実装形態の回路よりも劣る回路によって具現化されてよい。他の実施形態では、HUDデバイス2自体が、図7に対して上述したようにそれ自体上のコンプリート・コンピューティング・プラットフォームであってよく、または、中間レベルの機能を有することもでき、その場合、演算のうちのいくつかが、付属のコンピューティングデバイスにおいて実施される他の動作と共に、制御電子部品6によって実行される。
[0098]上述したように、後方向きカメラ18Rの追加またはその代わりのセンサは、これらの実施形態によるジェスチャ検出に使用可能であり、そうしたセンサには、当業界で既知のような、デジタルカメラ、赤外線カメラ、ならびに静電容量、電磁気(例えば、レーダ)、紫外線および他のメカニズムを使用したセンサがある。一実施形態では、後方向きカメラ18Rは、夜間の使用中にジェスチャを捉えるのに使用可能な赤外線(IR)カメラである。この実施形態では、図2bに示されるIR発光体19(例えば、赤外線発光LED)の一例は、夜間の状態の間、ドライバDRVを照明するようにもたらされる。この実施形態によれば、IRカメラ18Rの上にIR発光体を配置することによって、ジェスチャにステアリングホイールSWHの影が映る可能性が大幅に減少することが観察された。さらに、この実施形態によれば、減少されたデューティサイクル(例えば、約15%未満)におけるIR発光体19による照明は、より高いIRデューティサイクルで起こり得るドライバの不快さを引き起こすことなく、ジェスチャ検出に十分であることが観察された。
[0099]いくつかの実施形態によれば、前方向きカメラ19Fは、HUDデバイス2に組み込まれてよく、例えば図2aに示されるようなコンバイナ14の上部に取り付けられ得る。前方向きカメラ19Fは、可視光および/または不可視光を検出し処理するために、制御電子部品6にとっての可視性を、CPU200に対して直接もたらすか、光学画像プロセッサ225(図7)によって処理されるようにもたらす。前方向きカメラ19Fは、例えば、画像プロセッサ225またはシステムCPU200(または両方)が、車線マーカおよび境界を検出するために解釈することができる画像を撮影することができる。画像プロセッサまたはシステムCPU200(または両方)は、その情報を用いて、車両が現在いる車線を含む車両が道路に対してどこに位置するか、または車両が道路を外れているかどうか、またはジグザグに走行しているかを検出し、それに従ってドライバDRVに警告を出すことができる。前方向きカメラ19Fによって取得される画像の他の情報は、交通情報、標識からの情報、道路脇に停まっている車両などの危険情報などを含むことができる。前方向きカメラ19Fによって取得される画像情報は、画像プロセッサ225またはシステムCPU200のどちらかまたは両方によって処理され、さらに、例えばコンバイナ14に表示するための位置、方向、速度および他の結果を得るために、GPS受信機213、集積回路ジャイロスコープセンサ223、加速度計227またはHUDデバイス2内の他のセンサからの信号と組み合わされ得る。さらに、車線変更の安全性および駐車の補助などの情報を提供するために、外部または接続されている後部カメラRCM(図2c)からの情報がシステムCPU200によって組み合わされ得る。さらに、後方向きカメラRCMからの画像は、ドライバが長時間にわたって間を閉じているかどうかを検出するために、画像プロセッサ25またはシステムCPU200によって処理され、もしそうなら、例えば、予め選択された時間内に目が開いていることが検出されない場合、HUDデバイス2は、可聴の、視覚の(閃光)、または振動による警告を発することができる。
[0100]これらの実施形態によれば、HUDデバイス2は、取り外しおよび再設置の著しい時間および労力の必要なしに、簡単にある車両のダッシュボードの上から取り外されて他の車両に設置可能な、ポータブルデバイスとして構築される。次に、図10を参照すると、図10は、3つの主な物理的構成要素である、ハウジング4と、「フット」90と、「パック」95とを有するようなHUDデバイス2の分解図である。上述したように、プロジェクタエンジン10の光学素子、スクリーン12およびコンバイナ14ならびに制御電子部品6の大部分は、カメラ18F、18Rなどの付属構成要素と共に、ハウジング4内に具現化される、またはそれに取り付けられる。
[0101]図11は、ハウジング4の構造の分解図である。ハウジング4は、上部シェル104と腹部106とを含み、その両方が、ポリカーボネートまたは他のプラスチックで形成されてよく、腹部106は、必要なら、エラストマーの外側コーティング付きで形成され得る。コンバイナヒンジ102は、コンバイナ14をシェル104に取り付ける別個のピンを含む押出成形のアルミニウムヒンジであり、HUDデバイス2の使用のときおよび収納のときに、コンバイナ14をそれぞれ開けるまたは閉じるのに使用される。図6aおよび図6bに対して上述したように、コンバイナヒンジ16Cは、トルクが低く、ヒンジの安定性が高い、当業界で既知のハヤナ(Hayana)ヒンジのようなヒンジであり、それによって、振動下での望ましくない回転を阻止しつつコンバイナ14の細かい調節が可能になる。コンバイナヒンジ16Cは、この実施形態では、ヒンジブラケット108を介して腹部106に取り付けられる。図11において明らかなように、スクリーン12は、ハウジング4が組み立てられるときにシェル104の開口を通って延びるように、ヒンジ16S(図11には示されない)によって腹部206に取り付けられる。ライトブロック17は、プロジェクタエンジン10(図11には示されない)からの光がドライバDRVの目に届くのを遮るように、シェル104または直接スクリーン12に取り付けられる。この実施形態では、くぼみ110は、腹部106の中央に形成され、パック95と対合しパック95と制御電子部品6(図11には示されない)との間の電気接続を通す磁石を受容する。その両方については、以下に詳細に説明する。
[0102]図10を再び参照すると、この実施形態におけるパック95は、2つの主な機能である、HUDデバイス2への外部電気接続をもたらす機能、およびフット90がそれに取り付けられる取り付けプラットフォームとしての機能、を果たす成形プラスチック本体である。パック95を介してもたらされる電気接続は、ケーブル96を介した電源(例えば、車内のシガレットライタ)および通信機器(例えば、車両のオンボード診断ポートODP、またはスマートフォンSPHなどの接続デバイス)のどちらかまたは両方への電気接続であってよい。当業界で既知のように、オンオード診断ポートOBDPは、典型的には、HUDデバイス2に電力と車両情報を伝達する信号の両方を提供する。ケーブル96は、典型的な車両における様々な電源およびデータ信号源に差し込まれる適切なアダプタを支持することができる。パック95の上部にあるコネクタ98は、それが(例えば、以下に説明されるように、磁石によって)ハウジング4に対合されるとパック95の上に位置することになる制御電子部品6の対応するコネクタに、ケーブル96を接続する。パック95の取り付けプラットフォーム機能は、図10に示されるように、フット90の対応する開口100に嵌合する、その外周によって具現化される。
[0103]図12aおよび図12bは、(明確にするためにフット90のない状態の)ハウジング4に対するパック95の対合を示している。図12aの上から下に沿った断面図に示され、図11に対して上述したように、パック95は、コネクタ98が腹部106の対応する開口を通って上方に延びる状態で、腹部106の中央位置を占める。コネクタ98は、(図12aの線図および図12bの断面図に示される)回路基板124の端子(例えば、ポゴピン)と対合する。回路基板124上には、制御電子部品6が、プロジェクタエンジン10の下に取り付けられる。腹部106は、図12bにおいて明らかなように、パック95内の対応する磁石120Pと対合し、パック95に対してハウジング4を自己整列させ固定する、対応するくぼみ110(図11)内の磁石120Hを含む。フット90は、次に説明されるように、パック95に固定されるので、ハウジング4は、この構成によってダッシュボードDSH上の所定位置に固定されるようになる。
[0104]図10に示されるように、この実施形態のフット90は、パック95が上述したようにその中に嵌合される若干堅いが屈曲可能な要素であり、様々な形状のダッシュボードに整合するように使用者によって曲げられ得る。この実施形態では、フット90は、特定のダッシュボードDSHに整合するように折られた後、所定位置に残ることができ、その一方で、ハウジング4は、取り外され得る。パック95は、フット90の下の所定位置にあるままでもなくてもよい。このように、フット90がダッシュボードDSH上の所定位置に残ったまま、ハウジング4およびその中身(典型的にはシステムのより高価な構成要素)が、迅速かつ簡単に取り外され、収納または他の車両へと動かされ得る。
[0105]この実施形態では、フット90は、屈曲可能かつ適合可能なセクションと組み合わされる「補強」コアを含むように構築される。例えば、図10を参照すると、補強コアは、開口100の周りに延びるフット90の内側(例えば、図10の若干より厚くなって見えるフット90の部分)を示し、その一方で、フット90の屈曲可能かつ適合可能なセクションは、開口100から後ろに延びるウイング132とキックスタンド片130とを含む。この屈曲可能セクションは、屈曲可能かつ適合可能であるが、屈曲後にその形状を維持する傾向のあるような「復原力」を有するコア材料から構築され得る。この点で「復原力」のある屈曲可能セクションの材料に適当な材料の例は、様々なアルミニウム合金を含み、フット90の***部分を形成する補強コア部分は、より堅い鋳造金属から形成され得る。フット90のコアのこれらのコア部分は、フット90の少なくとも下面がその表面に若干粘着性のある整合可能材料を有して、より軟質なコーティング材料、例えば、プラスチックまたはゴム材料で覆われてよい。この外側整合可能材料は、粘りのあるエラストマーおよびいくつかの既知のシリコン材料など、本質的に粘着性であってよく、または、整合可能コアと、その整合可能コア上に塗布またはテープで付けられる粘着性材料との合成であってもよい。
[0106]この実施形態によれば、様々な形状のフット90の多数のバージョンがHUDデバイス2にもたらされてよく、フット90の各バージョンは、車両のダッシュボードの特定のタイプに合うように適している。図13aから図13dは、若干傾斜したダッシュボード、「ピーク」のあるダッシュボード、およびドライバから遠ざかるにつれて中度から極端に傾斜するダッシュボードを含む、車の広範なダッシュボードに適するような、図10のフット90の「標準」バージョンのHUDデバイス2の実装形態を示している。図13aおよび図13bは、フラット面上において、パック95(図示せず)に対合されるときの、フット90の上部のハウジング4の配置を示している。図13cは、中−低プロファイルを有するウインドシールドWSHの比較的標準的なダッシュボードDSHにおけるHUDデバイス2の配置を示している。図13cの正面図および側面図の両方から明らかなように、ウイング132およびキックスタンド130は、ダッシュボードDSHの湾曲に相似的に整合し、コンバイナ14は、ウインドシールドWSHに当たらないように上述したように調節可能である。図13dは、標準的なフット90を含むが、ステアリングホイールSWHのプロファイルよりも上のピークからドライバDRVから遠ざかるように傾斜するダッシュボードDSH上に配置されている、HUDデバイス2を示している。この設置では、フット90のウイング132は、ダッシュボードDSHのピークに整合し、その一方で、キックスタンド130は、ダッシュボードDSHの遠ざかるように傾斜する面の上にハウジング4の後部を上に支えるように折られ、それによって、コンバイナ14が、傾斜を隔てるにもかかわらずドライバDRVの視界に入る状態が確実になる。
[0107]図13eは、フット90MINの「最小」バーションのHUDデバイス2を示している。最小フット90MINは、ダッシュボードDSHが高く、ダッシュボードDSHとウインドシールドWSHとの間のスペースが狭いスポーツカーに最も良く適することが企図される。したがって、フット90MINの厚さは、図13eの側面図に示されるように、可能な程度まで最小化される。
[0108]図13fは、ジンバル式バージョンのフット90GMBのHUDデバイス2を示している。ジンバル式フット90GMBは、ステアリングホイールSWHに対して比較的低い、または極端に傾斜しているダッシュボードDSHに最も良く適することが企図され、バン、いくつかのハイブリッドカー、および「ミニ」がこのプロファイルの車の例である。図13fに示されるように、ジンバル式フット90GMBは、比較的平坦なプロファイルを有するが、ダッシュボードDSH上に配置されるときにハウジング4がフット90GMB自体の取る角度とは著しく異なる角度に傾斜され得るようにするジンバル式玉継手(gimbaled ball joint)135を含む。
[0109]HUDデバイス2についての取り付け構成をもたらすこれらの各実施形態は、広範な車両タイプおよび構造において、具体的には様々な形状のダッシュボードおよびウインドシールドにわって使用可能である。さらに、これらの実施形態によって、そうしたハウジング4がフット90およびパック95から簡単に取り外され、後で簡単に再び取り付け可能になる。したがって、HUDデバイス2は、持ち運び可能デバイスとして具現化され、多数の車両の間で迅速かつ簡単に設置可能および移動可能であり、それによって使用者は、公共の場所に車両を駐車するときに盗難に遭う危険がなくなる。
[0110]さらに、これらの実施形態において、フット100は、例えば鋳造金属の補強コアと、さらに、アルミニウム合金などの「復原力」のある屈曲可能材料のコアをそれ自体含みプラスチックまたはゴム材料で覆われ、少なくとも下面に整合可能な若干粘着性のあるまたは粘りのある材料を有する屈曲可能部分(例えば、ウイング130およびキックスタンド部分132)とを含む、として上述されている。特にフット100の屈曲可能部分にコア部分を含む構造は、ダッシュボードDSH上におけるHUDデバイス2の安定した配置を可能にするだけでなく、ダッシュボードDSHからのプロジェクタエンジン10、スクリーン12およびコンバイナ14の機械的な隔離をもたらし、したがって、道路を走行するときの車両の振動からコンバイナ14に表示される画像を安定化させる。そうした機械的な隔離をもたらす他の従来のデバイスも、必要に応じてHUDデバイス2に任意選択でもたらされてよい。
[0111]別法としてまたはそれに加えて、いくつかの実施形態において、表示画像を安定化させる他のアプローチが実装されてもよい。そうした1つのアプローチによれば、「姿勢センサ」、例えばジャイロスコープ223(あるいは、傾斜計、または、十分に高い帯域幅もしくはリフレッシュレートの他のタイプの姿勢センサ)が、HUDデバイス2内、例えばハウジング4内において、制御電子部品6が実装されるプリント回路基板に取り付けられて含まれてもよい。この姿勢センサ(例えば、ジャイロスコープ223)によって検出される振動は、システムCPU200に伝えられ、システムCPU200が、1つまたは複数の振動補償モータを制御して、ハウジング4の動きまたはプロジェクタエンジン10内のレンズもしくは鏡、スクリーン12およびコンバイナ14などの光学構造のうちの1つまたは複数の動きを、従来の能動サーボ制御技術を用いて減少させることができる。これらの振動補償モータの別法として、またはそれに加えて、システムCPU200(または、実装されていればディスプレイCPU210)は、姿勢センサ(例えば、ジャイロスコープ223)からの信号に応答して、コンバイナ14の表示画像を効果的に安定化させるように、姿勢センサからの信号に応答して投影画像を「予歪」するソフトウェアルーチンを実行することができる。
[0112]1つまたは複数の実施形態が本明細書に記載されているが、当然のことながら、これらの実施形態に対する修正形態および代替形態も企図され、そうした修正形態および代替実施形態は、本発明の利点および利得の1つまたは複数を得ることができ、それらは本明細書および図面を参照する当業者には明らかであろう。そうした修正形態および代替形態は、本明細書において以下に特許請求されるような本発明の範囲内にあることが企図される。
Claims (49)
- ハウジングと、
前記ハウジング内に配置されるプロジェクタエンジンと、
高ゲインの内面を有し、前記プロジェクタエンジンからの光が前記内面に入射するように前記ハウジングに結合される、湾曲スクリーンと、
凹面を有し、前記スクリーンから反射される光が前記凹面に入射するように前記ハウジングに結合される、半透明の湾曲コンバイナと
を含む、ポータブルヘッドアップディスプレイデバイス。 - 前記スクリーンを前記ハウジングに回転可能に結合するための第1のヒンジと、
前記コンバイナを前記ハウジングに回転可能に結合するための第2のヒンジと
をさらに含む、請求項1に記載のデバイス。 - 前記スクリーンの前記内面が、略球状凹面である、請求項1に記載のデバイス。
- 前記スクリーンが、前記プロジェクタエンジンからの入射光の方向から上方に傾けられるように前記ハウジングに結合され、
前記コンバイナが、前記スクリーンからの反射光の方向から上方に傾けられるように前記ハウジングに結合される、
請求項3に記載のデバイス。 - 前記スクリーンの前記凹面が、歪曲を補償するように非球状であり、
前記コンバイナの前記凹面が、歪曲を補償するように非球状である、
請求項4に記載のデバイス。 - 前記スクリーンを前記ハウジングに回転可能に結合するための第1のヒンジと、
前記コンバイナを前記ハウジングに回転可能に結合するための第2のヒンジと
をさらに含む、請求項5に記載のデバイス。 - 画像を前記スクリーンの前記内面に投影するように前記プロジェクタエンジンを制御する制御電子部品
をさらに含み、
前記制御電子部品が、前記コンバイナに現れる画像における歪曲を補償するように、投影される画像を予歪するように前記プロジェクタエンジンを制御する、
請求項4に記載のデバイス。 - 前記スクリーンの前記内面のゲインが、少なくとも約4.0である、請求項1に記載のデバイス。
- 前記スクリーンの前記内面が、若干拡散するように光を反射するように、粗面化面およびコーティングからなる群から選択される表面処理を有する、請求項8に記載のデバイス。
- 前記スクリーンの前記内面が、区分的セグメントに構築される、請求項1に記載のデバイス。
- 前記区分的セグメントが、フレネル面として構成される、請求項10に記載のデバイス。
- 前記プロジェクタエンジンが、複数の光源素子を含み、前記複数の光源素子が、それらのうちの他のものによって発せられるのとは異なる選ばれた色の狭波長の光をそれぞれ発し、
前記スクリーンの前記内面が、前記光源によって発せられる光の波長に対応する選ばれた波長の光を反射する二色性コーティングを含む、
請求項1に記載のデバイス。 - 前記コンバイナの前記凹面が、前記光源によって発せられる光の波長に対応する選ばれた波長の光を反射する二色性コーティングを含む、請求項12に記載のデバイス。
- 前記コンバイナの前記凹面が、前記光源によって発せられる光の波長に対応する選ばれた波長の光を反射する二色性コーティングを含む、請求項1に記載のデバイス。
- 前記コンバイナの前記凹面が、前記コンバイナと前記スクリーンとの間の距離の2倍を上回る曲率半径を有する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記デバイスの使用者によるハンドジェスチャに応答して信号を生成する後方向きセンサと、
前記センサおよび前記プロジェクタエンジンに接続され、前記センサによって生成される信号から使用者によるハンドジェスチャを検出し前記ジェスチャに応答して画像を投影するように前記プロジェクタエンジンを制御する、制御電子部品と
をさらに含む、請求項1に記載のデバイス。 - マイクロフォン
をさらに含み、
前記制御電子部品が、前記マイクロフォンに接続され、さらに、前記マイクロフォンを通じて受け取るオーディオコマンドに応答して画像を投影するように前記プロジェクタエンジンを制御する、
請求項16に記載のデバイス。 - 前記後方向きセンサが、カメラを含む、請求項16に記載のデバイス。
- 前記カメラが、赤外光に対する感光性を有し、
前記デバイスは、
赤外線発光体
をさらに含み、
前記スクリーンが、前記ハウジングに取り付けられるスクリーンクロージャ内に配置され、前記カメラが、前記スクリーンクロージャに取り付けられ、前記赤外線発光体が、前記カメラの上の位置において前記スクリーンクロージャに取り付けられる、
請求項18に記載のデバイス。 - 前記コンバイナの凸面に紫外光を投影する第2のプロジェクタ
をさらに含み、
前記制御電子部品が、前記第2のプロジェクタに接続され、画像を投影するように前記第2のプロジェクタを制御し、
前記コンバイナの前記凸面が、前記第2のプロジェクタによって投影される画像が見えるように紫外光に対する感光性を有する、
請求項16に記載のデバイス。 - 画像を撮影する前方向きカメラ
をさらに含み、
前記制御電子部品が、前記前方向きカメラに接続され、前記前方向きカメラによって撮影される画像上の道路位置インジケーションに応答して画像を投影するように前記プロジェクタエンジンを制御する、
請求項16に記載のデバイス。 - 前記ハウジング内に配置される1つまたは複数の振動補償モータと、
前記ハウジング内に配置される、振動を感知するための姿勢センサと、
前記姿勢センサに接続され、前記姿勢センサからの信号に応答して前記1つまたは複数の振動補償モータを制御する制御電子部品と
をさらに含む、請求項1に記載のデバイス。 - 前記1つまたは複数の振動補償モータが、前記スクリーンおよび前記コンバイナのうちの1つまたは複数に接続される、請求項22に記載のデバイス。
- 前記ハウジング内に配置される、振動を感知するための姿勢センサと、
前記姿勢センサに接続され、前記姿勢センサによって感知される振動を補償するように、投影のときに前記画像が予歪されるように、前記姿勢センサからの信号に応答して、前記スクリーンの前記内面に画像を投影するように前記プロジェクタを制御する、制御電子部品と
をさらに含む、請求項1に記載のデバイス。 - 前記ヘッドアップディスプレイデバイスの付近にある外部コンピューティングデバイスと通信するためのトランシーバと
前記トランシーバに接続され、前記外部コンピューティングデバイスにおいて実行されるアプリケーションからのグラフィックデータを表す画像を前記スクリーンの前記内面上に投影するように前記プロジェクタエンジンを制御する、ディスプレイサブシステムと
を含む、制御電子部品
をさらに含む、請求項1に記載のデバイス。 - 車両のドライバに見える画像を生成する方法であって、
ヘッドアップディスプレイデバイスを車両の運転席の前にあるダッシュボード上に配置するステップと、
前記ヘッドアップディスプレイデバイスに取り付けられる湾曲スクリーンの内面に向けて、後方に画像を投影するように前記ヘッドアップディスプレイデバイス内のプロジェクタエンジンを動作させるステップであって、前記スクリーンの前記内面が、高ゲインを有しドライバから逸れた方を向く、ステップと、
投影画像を、前記スクリーンから前記ヘッドアップディスプレイデバイスに取り付けられる半透明の湾曲コンバイナの、前記ドライバの方に向く凹面に反射するステップと
を含む、方法。 - 前記スクリーンが、前記プロジェクタエンジンからの入射光の方向から上方に傾けられるように、前記ハウジングに結合され、
前記コンバイナが、前記スクリーンからの反射光の方向から上方に傾けられるように、前記ハウジングに結合され、
前記プロジェクタエンジンを動作させるステップが、前記コンバイナに現れる画像におけるキーストーン形歪曲を補償するように、投影のときに前記画像を予歪するステップを含む、
請求項26に記載の方法。 - 前記プロジェクタエンジンを動作させるステップが、複数の光源素子のそれぞれからの光を変調するステップを含み、各光源素子が、前記複数の光源素子のうちの他のものによって発せられるのとは異なる選ばれた色の狭波長の光を発する、
請求項26に記載の方法。 - ドライバによるハンドジェスチャを検出するステップと、
第1のハンドジェスチャに応答して第1の画像を投影するように前記プロジェクタエンジンを動作させるステップと
をさらに含む、請求項26に記載の方法。 - 前記第1の画像を投影するようにプロジェクタエンジンを動作させるステップの後にオーディオコマンドを検出するステップと、
前記オーディオコマンドに応答して第2の画像を投影するように前記プロジェクタエンジンを動作させるステップと
をさらに含む、請求項29に記載の方法。 - 前記第1の画像を投影するようにプロジェクタエンジンを動作させるステップの後に第2のハンドジェスチャを検出するステップと、
前記第2のハンドジェスチャに応答して第3の画像を投影するように前記プロジェクタエンジンを動作させるステップと
をさらに含む、請求項29に記載の方法。 - 前記ハンドジェスチャを検出するステップが、カメラ、赤外線カメラ、静電容量センサ、電磁センサおよび超音波センサからなる群から選択される1つまたは複数のセンサによって実施される、請求項29に記載の方法。
- 前記ハンドジェスチャを検出するステップが、赤外線カメラによって実施され、
赤外光によりドライバを照明するステップ
をさらに含む、請求項29に記載の方法。 - 前記ヘッドアップディスプレイデバイスにおいて外部通信を受信するステップと、
次いで、前記外部通信に応答して画像を投影するように前記プロジェクタエンジンを動作させるステップと、
ドライバによるハンドジェスチャを検出するステップと、
次いで、第3のハンドジェスチャに応答して、異なる画像を投影するように前記プロジェクタエンジンを動作させるステップと
をさらに含む、請求項26に記載の方法。 - 前記ヘッドアップディスプレイデバイスの近くにある通信デバイスとペアになるように前記ヘッドアップディスプレイデバイス内のトランシーバを動作させるステップ
をさらに含み、
前記外部通信が、前記通信デバイスによって受信され前記トランシーバに伝えられる、
請求項34に記載の方法。 - 前記ヘッドアップディスプレイデバイスにおいて周辺光の状態を感知するステップ
をさらに含み、
前記プロジェクタエンジンを動作させるステップが、前記感知された周辺光の状態に応答して、投影される光の輝度を調節するステップを含む、
請求項26に記載の方法。 - ハウジングと、
前記ハウジング内に配置されるプロジェクタエンジンと、
前記ハウジングに結合されるスクリーンであって、前記プロジェクタエンジンからの光が前記スクリーンの表面に入射される、スクリーンと、
前記スクリーンから反射される光を受けるように前記ハウジングに結合される半透明コンバイナと、
前記ハウジングに取り付けられる、前記デバイスの使用者によるハンドジェスチャに応答して信号を生成する少なくとも1つの後方向きセンサと、
前記センサおよび前記プロジェクタエンジンに接続され、前記センサによって生成される信号から使用者によるハンドジェスチャを検出し、前記ジェスチャに応答して画像を投影するように前記プロジェクタエンジンを制御する、制御電子部品と
を含む、ポータブルヘッドアップディスプレイデバイス。 - ハウジングに取り付けられるマイクロフォン
をさらに含み、
前記制御電子部品が、さらに、前記マイクロフォンに接続され、前記マイクロフォンを通して受けるオーディオコマンドに応答して画像を投影するように前記プロジェクタエンジンを制御する、
請求項37に記載のデバイス。 - 前記少なくとも1つの後方向きセンサが、カメラ、赤外線カメラ、静電容量センサ、電磁センサおよび超音波センサからなる群から選択される、請求項37に記載のデバイス。
- 前記少なくとも1つの後方向きセンサが、赤外光に対する感光性を有し、
デバイスは、
赤外線発光体
をさらに含む、請求項37に記載のデバイス。 - 前記スクリーンが、前記ハウジングに取り付けられるスクリーンエンクロージャ内に配置され、
前記カメラが、前記スクリーンエンクロージャに取り付けられ、前記赤外線発光体が、前記カメラの上の位置において前記スクリーンエンクロージャに取り付けられる、
請求項37に記載のデバイス。 - ハウジング本体と、
前記ハウジング本体内に配置されるプロジェクタエンジンと、
前記プロジェクタエンジンから投影される光を受けるように前記ハウジングに取り付けられるディスプレイスクリーンと、
前記ハウジング本体の下面近くに配置される第1の磁石と、
第2の磁石を含むパック要素と、
フット要素と
を含み、
前記フット要素が、
前記パック要素を受けるための開口の周りに配置される補強部分と、
前記開口から離れるように前記補強部分から延びる屈曲可能部分と
を含み、
前記フット要素の前記屈曲可能部分は、前記パック要素が前記補強部分の前記開口内にあり前記第1および第2の磁石が互いに対合した状態で、湾曲面に整合可能である、
ヘッドアップディスプレイデバイス。 - 前記フット要素の前記屈曲可能部分が、
屈曲後にその形状を維持することができる屈曲可能コア材料と、
前記フット要素の下面における整合可能材料とを含む、
請求項42に記載のデバイス。 - 前記整合可能材料が、粘着面を有する、請求項43に記載のデバイス。
- 前記屈曲可能コア材料が、アルミニウム合金を含む、請求項43に記載のデバイス。
- 前記フット要素の前記屈曲可能部分は、前記パック要素が前記補強部分の前記開口内にあり前記第1および第2の磁石が互いに対合した状態で、前記ハウジング本体を越えて横方向に延びる、請求項43に記載のデバイス。
- 前記フット要素が、ジンバル式玉継手をさらに含み、
前記バジル式玉継手は、前記パック要素が前記補強部分の前記開口内にあり前記第1および第2の磁石が互いに対合した状態で、前記ハウジング本体の下に配置され、前記フット要素に対して前記ハウジング本体を傾けることができるようにする、
請求項43に記載のデバイス。 - 前記フット要素の前記屈曲可能部分が、
前記フット要素の第1および第2の側から横方向に延びる第1および第2のウイングと、
前記フット要素の第3の側から延びるキックスタンドテール片とを含む、
請求項43に記載のデバイス。 - 前記パック要素が、
前記第2の磁石を含み、前記フット要素の前記補強部分の前記開口に対応する形状を有する、本体と、
前記本体の上面にある電気コネクタと、
前記電気コネクタに電気的に接続され前記パック要素からプラグまで延びるケーブルとを含む、
請求項42に記載のデバイス。
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