(57)【要約】【課題】動的焦点面を有する立体ヘッド・アップ・ディスプレイによる３次元ナビゲーション・システムの提供。【解決手段】ＨＵＤコンポーネントは、グラフィック要素を、乗り物周囲環境全体に渡る焦点面上に、投影する。このＨＵＤコンポーネントは、焦点面の移動又は、焦点面と乗り物との間の距離の調整により、グラフィック要素が立体的に見えるようにし、さらに、グラフィック要素の目標位置を調整する。これによって、前記ＨＵＤコンポーネントは、グラフィック要素を移動するアバターとして投影することが可能になる。つまり、焦点面の距離と目標位置を調整して、グラフィック要素をｘ、ｙ、ｚ軸に沿って３次元に投影できる。さらに、移動するアバターを、異なる焦点面に順次投影することによって、アニメーション化する。これにより、アバターが乗り物に近づくまたは、離れて行く感覚を乗員に与えることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
起点位置と目的位置を受信して、該起点位置から該目的位置へ至る経路を生成するように構成され、前記経路の１つ又は複数の部分は、１つ又は複数の道路区間、又は該道路区間の１つ又は複数の交差点に対応する１つ又は複数のナビゲーション命令を含み、１つの乗り物に対応づけられているナビゲーション・コンポーネントと、
１つ又は複数のグラフィック要素を、該乗り物を囲む環境の周囲にある１つ又は複数の焦点面上に投影するヘッド・アップ・ディスプレイ・コンポーネントと、
１つ又は複数の該グラフィック要素の１つ又は複数の該焦点面と該乗り物との間の距離を、該経路の１つ又は複数の部分に対応する１つ又は複数の道路状況及び、該乗り物の現在位置に基づいて調整する制御コンポーネントと、
を含むことを特徴とする、３次元ナビゲーション・システム。
【請求項２】
前記制御コンポーネントは、１つ又は複数の前記グラフィック要素の目標位置を、１つ又は複数の前記道路状況及び前記乗り物の現在位置に基づいて調整すること、を特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
１つ又は複数の道路状況を受信する乗り物制御コンポーネントを含み、該１つ又は複数の道路状況のうちの１つは、１つ又は複数の該道路区間の交通情報又は、１つ又は複数の該道路区間に対応する速度制限情報を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
１つ又は複数の前記道路状況を検出し、該１つ又は複数の道路状況のうちの１つには障害状況、障害物、歩行者、破片又は、窪みが含まれるセンサ・コンポーネントを含むこと、を特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記乗り物を囲む前記環境の奥行きマップを構築する奥行きマップ・コンポーネントと、該環境の奥行きマップに基づいて１つ又は複数の前記グラフィック要素を投影する前記ＨＵＤコンポーネントと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記乗り物を囲む前記環境から奥行き情報を検出するセンサ・コンポーネントを含み、前記奥行きマップ・コンポーネントは、該奥行き情報に基づき、前記奥行きマップを構築すること、を特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記奥行きマップ・コンポーネントは、前記奥行きマップを、テレマティックス・チャネルを介して受信すること、を特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
１つ又は複数の前記グラフィック要素の１つ又は複数の部分のレンダリングを、前記奥行きマップに基づいて、有効化又は無効化する奥行きバッファ・コンポーネントを含むこと、を特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
前記ＨＵＤコンポーネントは、１つ又は複数のグラフィック要素を、移動するアバターとして投影すること、を特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＨＵＤコンポーネントは、前記グラフィック要素の１つ又は複数を、表示位置確保記号として投影することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
起点位置から目的位置へ至る経路を乗り物に対して生成するステップであって、前記経路の１つ又は複数の部分には、１つ又は複数の道路区間、又は該道路区間の１つ又は複数の交差点に対応する１つ又は複数のナビゲーション命令が含まれるステップと、
１つ又は複数のグラフィック要素を、該乗り物を囲む環境の周囲にある１つ又は複数の焦点面上に投影し、１つ又は複数の該グラフィック要素を、該経路に基づき、該乗り物の乗員の視野内に投影するステップと、
１つ又は複数の該グラフィック要素の１つ又は複数の焦点面と該乗り物との間の距離を、該経路の１つ又は複数の部分に対応する１つ又は複数の道路状況及び、該乗り物の現在位置に基づいて調整するステップと、を含み、
該生成するステップ又は調整するステップは、処理ユニットを介して実行されること、を特徴とする３次元ナビゲーション方法。
【請求項１２】
１つ又は複数の前記グラフィック要素の目標位置を、１つ又は複数の前記道路状況及び前記乗り物の前記現在位置に基づいて調整するステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
１つ又は複数の前記道路状況を受信又は検出するステップを含み、該１つ又は複数の道路状況のうちの１つの道路状況は、１つ又は複数の前記道路区間の交通情報又は、１つ又は複数の該道路区間に対応する速度制限情報、障害状況、障害物、歩行者、破片又は、窪みを含むこと、を特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記乗り物を取り囲む前記環境の奥行きマップを構築するステップと、該環境の該奥行きマップに基づいて１つ又は複数の前記グラフィック要素を投影するステップと、を含むこと、を特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記乗り物を囲む前記環境から奥行き情報を検出するステップと、
該検出した奥行き情報に基づき、前記奥行きマップを構築するステップと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
１つ又は複数の前記グラフィック要素の１つ又は複数の部分のレンダリングを、前記奥行きマップに基づいて、有効化又は無効化するステップを含むこと、を特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
起点位置から目的位置へ至る経路を乗り物に対して生成するステップであって、該経路の１つ又は複数の部分は、１つ又は複数の道路区間、又は該道路区間の１つ又は複数の交差点に対応する１つ又は複数のナビゲーション命令を含むステップと、
１つ又は複数のグラフィック要素を、該乗り物を囲む環境の周囲にある１つ又は複数の焦点面上に投影し、１つ又は複数の該グラフィック要素を、該経路に基づき、該乗り物の乗員の視野内に投影するステップと、
１つ又は複数の該グラフィック要素の１つ又は複数の該焦点面と該乗り物との間の距離を、該経路の１つ又は複数の部分に対応する１つ又は複数の道路状況及び、該乗り物の現在位置に基づいて調整するステップと、を含む動作を、
コンピュータの処理ユニットを介して実行されるときに、実行するコンピュータ実行可能命令を含む、ことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１８】
１つ又は複数のグラフィック要素を投影するステップは、ラスタ・ベースのグラフィックスを利用すること、を特徴とする請求項１７に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１９】
１つ又は複数の前記グラフィック要素を、移動するアバターとして投影することにより、１つまたは複数のナビゲーション命令を提示するステップを含むこと、を特徴とする請求項１７に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２０】
前記移動するアバターを１つ又は複数の異なる焦点面上に順次投影することによって、該移動するアバターをアニメーション化するステップを含むこと、を特徴とする請求項１９に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１３年３月１５日に出願された「動的焦点面を有する立体ヘッド・アップ・ディスプレイ」と題する、シリアル番号：１３／８３２９１８（代理人整理番号：ＨＲＡ−３６３３２．０１）の係属中の米国非仮特許出願の一部継続（ＣＩＰ）出願である。上記出願の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
運転者の利便性を向上するために、運転者に情報を表示するヘッド・アップ・ディスプレイ（ＨＵＤ）を乗り物に具備することができる。該ＨＵＤにより表示される情報は、運転者が運転している間、乗り物のフロント・ガラスに投影されて、運転者の視界に提示することができる。運転者の視界に情報を表示することで、運転者は、提示された情報を運転中に見るために、フロント・ガラスから目を離す（たとえば、センター・ダッシュボード上の計器表示の方を向く）必要がなくなる。
【０００３】
ＨＵＤは、通常乗り物のセンター・ダッシュボードに表示される乗り物情報、例えば、乗り物の速度、燃料レベル、エンジン温度等に関する情報を表示することができる。さらに、ＨＵＤは、地図情報及び通信イベント（例えば、ナビゲーションの指示、運転の指示、警告、警報等）を運転者に提示することができる。乗り物用ＨＵＤは、乗り物のダッシュボードで用いた方法と同様の方法で、例えば、グラフィック要素として現われるゲージやテキスト・ボックスをフロント・ガラス上に表示することによって、運転者に情報を表示することができる。さらに、乗り物用ＨＵＤは、リアル・タイム情報で乗り物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表示することもできる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、乗り物に使用される既存のＨＵＤデバイスでは、拡張現実グラフィック要素を、一貫性のある奥行き手がかりで表示することができない場合がある。したがって、既存の乗り物用ＨＵＤが表示する拡張現実グラフィック要素は、表面的な重なりとして提示される可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本節の簡単な説明は、以降の詳細な説明に記載されている概念を選択して簡略化した形で紹介するために提供する。この簡単な説明は、特許請求範囲の主題事項を広範囲に渡って外観する意図はなく、特許請求範囲の主題事項の主要な要素又は本質的な特徴を特定するものでもなく、特許請求範囲の主題事項の範囲を限定するために用いることを意図するものでもない。
【０００６】
１つの実施態様によれば、乗り物の運転者の視野にグラフィック要素を表示するための乗り物用ヘッド・アップ・ディスプレイ・デバイスは、第１のプロジェクタ及び第１のアクチュエータを有する。第１のプロジェクタは、運転者の視野内の第１の焦点面上に第１のグラフィック要素を投影するように構成することができる。第１の焦点面は、運転者の視線に略垂直に、かつ、乗り物から離れた距離に配向することができる。第１のプロジェクタは、第１のアクチュエータ上に設置することができる。第１のアクチュエータは、第１のプロジェクタを直線的に移動するように構成することができる。第１のプロジェクタを直線的に移動することにより、第１のグラフィック要素の第１の焦点面を運転者の視線方向に移動することができる。
【０００７】
別の実施態様によれば、乗り物用ヘッド・アップ・ディスプレイ・システムは、乗り物用ヘッド・アップ・ディスプレイ・デバイス及び、制御部を含む。乗り物用ヘッド・アップ・ディスプレイ・デバイスは、乗り物運転者の視野内にグラフィック要素を表示し、第１のプロジェクタと第２のプロジェクタを有する。第１のプロジェクタは、第１のグラフィック要素を運転者の視野内の第１の焦点面上に投影するように構成することができる。第１の焦点面は、運転者の視線に対してほぼ垂直に配向させることができる。第１のプロジェクタは、運転者の視線の方向に第１の焦点面を移動させるように構成することができる。第２のプロジェクタは、第２のグラフィック要素を運転者の視野内の第２の焦点面上に投影するように構成することができる。第２の焦点面は、静止し、かつ、地面に対して略平行に配向することができる。前記制御部は、１つ又は複数の対応する乗り物制御システムと通信し、乗り物用ヘッド・アップ・ディスプレイ・デバイスを制御して、１つ又は複数の該対応する乗り物制御システムとの通信に基づいて前記第１及び第２のグラフィック要素を表示するように構成することができる。
【０００８】
さらに別の実施態様によれば、乗り物用ヘッド・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、運転者の視野内の第１の焦点面に第１のグラフィック要素及び運転者の視野内の第２の焦点面上に第２のグラフィック要素を投影することを含む。第１の焦点面は、運転者の視線に対して略垂直に配向することができ、第２の焦点面は、静止して、地面に対して略平行に配向することができる。該方法には、第１の焦点面を運転者の視野の方向に移動させること又は合わせることを含むことができる。
【０００９】
３次元（３−Ｄ）ナビゲーションのための技術やシステムの１つ又は複数の実施形態が本明細書において開示される。例えば、３Ｄナビゲーション・システムは、移動するように見えるグラフィック要素又はアバターを、乗り物の乗員の視野に投影することができる。１つ又は複数の実施形態において、ヘッド・アップ・ディスプレイ（ＨＵＤ）コンポーネントは、該グラフィック要素又はアバターを乗り物周囲の環境内の１つ又は複数の焦点面上に投影するように構成することができる。言い換えれば、該ＨＵＤコンポーネントは、複数のグラフィック要素又は複数のアバターを複数の調整可能な距離つまり複数の焦点調整可能な焦点面に投影して、１つのアバター又はグラフィック要素が移動、飛行、アニメーション等をしているという感覚を乗り物の乗員に与えることができる。
【００１０】
例えば、前記ＨＵＤコンポーネントは、１つのアバターを１つ又は複数の異なる焦点面上に連続的に投影することにより該アバターに「アニメーション」させる又は動きを与えるように構成することができる。これら複数の焦点面上への投影は、例えば、ＨＵＤコンポーネントのプロジェクタを移動させるアクチュエータを用いて実現してもよい。この結果、グラフィック要素やアバターに対応した焦点調節や輻輳などの奥行き手がかりが、大体において維持される。１つの経路が第１の位置から第２の位置に向かって生成される場合、前記ＨＵＤコンポーネントは、乗り物の運転者や乗員が「追跡」するべき１つ又は複数のグラフィック要素を生成することができる。該ＨＵＤコンポーネントは、複数の焦点面上に投影又は、投影された複数のグラフィック要素を１つの焦点面から別の焦点面に移動することができるので、グラフィック要素又は投影された画像は、より現実的で、鏡に映った画像と同じように見える。
【００１１】
乗り物の乗員がナビゲーション案内を要求すると、アバター等のグラフィック要素を提示することができる。該アバターは、例えば、仲間の乗り物を追跡している場合に乗員や運転者の目に入るものと同じように、乗り物の前で移動、滑空、飛行等をするように見える。さらに、該アバターは、実際の乗り物のように、障害状況、障害物、歩行者、物の破片、窪み、等の周りをナビゲートするように見えてもよい。１つ又は複数の実施形態では、アバターは、実時間の交通に応じて、「運転」し、移動し、移動するように見える。例えば、運転者や乗り物が線路を横切る必要のある経路の場合、アバターは、列車が横切るときには線路で停止する。別の例では、アバターは、車線変更を、他の乗り物に「衝突」又は、その他、交通妨害のように見えないようにして、行う。
【００１２】
以下の説明及び添付の図面では、いくつかの例示的な実施態様及び実装について説明する。これらは、１つ又は複数の実施態様を用いるさまざまな方法の説明であるが、そのうちの幾つかに過ぎない。本発明の他の実施態様、利点又は新規な特徴は、以下の詳細な説明から、添付の図面と併せて考慮すると明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明の実施態様は、添付の図面と合わせてみると以下の詳細な説明から理解できる。図面の要素、構成等は、必ずしも同じ縮尺で描かれていない場合がある。したがって、例えば、議論の明確化のために、同一のものの寸法が、任意に、拡張又は縮尺されていることがある。
【００１４】
【図１】１つ又は複数の実施形態による、乗り物用ヘッド・アップ・ディスプレイ・システムの一例の模式図である。
【００１５】
【図２】１つ又は複数の実施形態による、乗り物用ヘッド・アップ・ディスプレイ・システムを具備する乗り物の一例の模式図である。
【００１６】
【図３】１つ又は複数の実施形態による、乗り物用ヘッド・アップ・ディスプレイ・システムによってグラフィック要素が投影される乗り物及び４焦点面の一例の側面図である。
【００１７】
【図４】１つ又は複数の実施形態による、乗り物を運転しながらフロント・ガラスから見た運転者の視野と、乗り物用ヘッド・アップ・ディスプレイ・システムによって投影された例示的なグラフィック要素と、の１例の説明図である。
【００１８】
【図５】１つ又は複数の実施形態による、３Ｄナビゲーション・システムの構成図の１例の説明図である。
【００１９】
【図６】１つ又は複数の実施形態による、３−Ｄナビゲーションの方法のフロー図の１例の説明図である。
【００２０】
【図７Ａ】１つ又は複数の実施形態による、３−Ｄナビゲーション用アバターの１例の  説明図である。
【００２１】
【図７Ｂ】１つ又は複数の実施形態による、３−Ｄナビゲーション用アバターの１例の  説明図である。
【００２２】
【図８Ａ】１つ又は複数の実施形態による、３−Ｄナビゲーション用アバターの１例の  説明図である。
【００２３】
【図８Ｂ】１つ又は複数の実施形態による、３−Ｄナビゲーション用アバターの１例の  説明図である。
【００２４】
【図９Ａ】１つ又は複数の実施形態による、３−Ｄナビゲーション用アバターの１例の  説明図である。
【００２５】
【図９Ｂ】１つ又は複数の実施形態による、３−Ｄナビゲーション用アバターの１例の  説明図である。
【００２６】
【図１０】１つ又は複数の実施形態による、本明細書に記載された１つ又は複数の条件を統合して実装するように構成されたプロセッサ実行可能命令を格納する、コンピュータ可読媒体又はコンピュータ可読デバイスの１例の説明図である。
【００２７】
【図１１】１つ又は複数の実施形態による、本明細書に記載された条件の１つ又は複数が実装された、コンピューティング環境の１例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図面に示された実施態様又は実施例を、特定の用語を用いて以下に開示する。しかしながら、開示された実施態様又は実施例は限定を意図するものではないことは理解されたい。開示された実施態様における任意の変更、修正及び、本明細書に開示された原理のさらなる応用は、関連技術の当業者には通常想到できると考えられる。
【００２９】
本明細書の１つ又は複数の図面に関して、１つ又は複数の境界線、例えば、図２の境界線１１６等は、単に説明のために、互いに異なる高さ、幅、周囲長、アスペクト比、形状等で描かれており、かつ、必ずしも縮尺が合うように描かれていない。例えば、破線又は点線は異なる境界を表すために使用されるので、もし、破線や点線がお互いの上に引かれるとすると、これらの線は図面中では識別できない。このため、１つ又は複数の図で、互いに異なる寸法で少し離れて描かれ、相互に区別可能にしている。別の例として、境界が不規則な形状に対応している場合、破線や点線等で描かれたボックスのような境界は、１つ又は複数の例において、必ずしも１つのコンポーネント全体を含むとは限らない。逆に、描かれたボックスは、必ずしも、１つ又は複数の例において、単に対応する１つのコンポーネントのみを含むとは限らず、また、１つ又は複数の他のコンポーネントの一部を含むことがありうる。
【００３０】
運転者の直接視野内の環境要素の上に、乗り物用ＨＵＤデバイスによって視覚可能に配置されたグラフィック要素は、視野相似拡張現実要素又は等角拡張現実グラフィック要素と呼ばれることが多い。視野相似拡張現実グラフィック要素を乗り物の運転者に正常に提示することは、正確に奥行き手がかりを再現するための乗り物用ＨＵＤデバイスの能力に依存することがある。この奥行き手がかりには、焦点調節や輻輳が含まれる。焦点調節とは、目の筋肉が活発に屈折力を変化させて、焦点を種々の距離に変化させる奥行き手がかりである。輻輳とは、両眼の互いの方向への同時的又は並行的な内向き回転であり、１つのオブジェクトを見る際に両眼単一像を維持するために行われる。
【００３１】
本明細書で説明する実施例では、乗り物の運転者１人について述べることがあるが、乗客など、１人又は複数の他の乗員の視野内に、グラフィック要素を投影、提示、レンダリングすることができる。このため、これらの実施例は限定を意図するものではなく、単に、例示的な応用の１つ又は複数の実施形態を説明するために開示されている。
【００３２】
ＨＵＤデバイスが、乗り物のフロント・ガラス上にグラフィック要素を表示するとき、焦点調節によって、人間の目が環境要素とＨＵＤデバイスによって表示された情報との間を移動することが起きる。輻輳によって、両眼がフロント・ガラスの向こうの環境の中の点へ集中し、これによってフロント・ガラスに表示されたＨＵＤグラフィック要素が二重の像に見える可能性がある。したがって、視野相似拡張現実グラフィック要素を正しく再現された奥行き手がかりでレンダリングするためには、グラフィック要素は、乗り物のフロント・ガラス上というよりむしろ、実環境と同じ空間（例えば、対応する焦点面）上にレンダリングする必要がある。
【００３３】
乗り物の運転者がフロント・ガラスを通して環境を見ている間、運転者の視野にグラフィック要素を表示するために、乗り物用ヘッド・アップ・ディスプレイ・デバイスが提供される。該ヘッド・アップ・ディスプレイ・デバイスには、運転者がフロント・ガラスを通して環境を見ている間、運転者の視野内の前方焦点面上にグラフィック要素を投影する１つ又は複数のプロジェクタと、運転者がフロント・ガラスを通して環境を見ている間、運転者の視野内の地表に平行な焦点面上にグラフィック要素を投影する、１つ又は複数のプロジェクタと、を含む。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、運転者の視線の方向に前方焦点面を移動させるように、該プロジェクタを直線的に移動させるアクチュエータに搭載することができる。該地表に平行な焦点面に投影するプロジェクタは、地表に平行な焦点面が静止するように固定して配置することができる。
【００３４】
図１を参照して、正しく再現された奥行き手がかりで、立体的視野相似拡張現実グラフィック要素（例えば、実環境と同じ空間にレンダリングされた、３次元又は「３−Ｄ」グラフィック要素）をレンダリングすることができる乗り物用の立体ヘッド・アップ・ディスプレイ・システム１００（「ＨＵＤシステム１００」又は「ＨＵＤコンポーネント１００」）について説明する。ＨＵＤシステム１００は、乗り物用ヘッド・アップ・ディスプレイ・デバイス１０２（「ＨＵＤデバイス１０２」）と制御部１０４又は（又は「制御コンポーネント１０４」）とを含む。図２を参照すると、ＨＵＤシステム１００は乗り物１０６に設けることができ、運転席１０８、ダッシュボード筐体１１０及び、フロント・ガラス１１２を有する。
【００３５】
乗り物１０６の構成は、例えば、運転席１０８、ダッシュボード筐体１１０及びフロント・ガラス１１２の相対位置に関しては、従来のものでよい。本明細書に記載のＨＵＤシステム１００を収容するために、ダッシュボード筐体１１０によって、ＨＵＤシステム１００が収容される収容空間が画定される。さらに、ダッシュボード筐体１１０は、ダッシュボード筐体１１０の上面によって確定されるＨＵＤの出射孔１１４を有する。ダッシュボード筐体１１０内に収容されるＨＵＤシステム１００は、視野相似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を介してフロント・ガラス１１２に投影する。フロント・ガラス１１２は、ＨＵＤシステム１００用の表示画面として使用することができる。以下でさらに詳細に説明するように、拡張現実グラフィック要素は、実環境と同じ空間にあるかのように運転者に対してレンダリングすることができる。
【００３６】
乗り物１０６の運転者は運転席１０８に着座したまま乗り物１０６を運転する。したがって、運転者は、乗り物１０６内の運転席１０８の着座位置に位置的制約を受ける。この位置的制約を考慮して、ＨＵＤシステム１００は、運転者の視野が、乗り物内のアイ・ボックス１１６から出ているという仮定を用いて設計することができる。アイ・ボックス１１６は、運転者が運転席１０８に着座している間、運転者の眼が置かれる乗り物１０６の内部の領域を含むと考えることができる。
【００３７】
アイ・ボックス１１６は、運転席１０８の位置及び形勢に関係なく、運転者のあらゆる可能な頭の位置を包含するように大きさを決めることができる。又は、ＨＵＤシステム１００は、運転席１０８の位置及び形勢を検出して、これに基づきアイ・ボックス１１６の位置とサイズを調整するように構成することができる。１つ又は複数の実施形態では、ＨＵＤシステム１００は、アイ・ボックス１１６が固定したサイズを有し、固定位置にあると仮定して設計することができる。たとえば、該アイ・ボックスは、２０  ｃｍ  ｘ  １０  ｃｍ×１０  ｃｍのサイズを持つことができる。いずれにしても、ＨＵＤシステム１００は、運転者の目がアイ・ボックス１１６内にあり、運転者が乗り物１０６のフロント・ガラス１１２を介して前方に向いている／見ているときに、運転者に視野相似拡張現実グラフィック要素を表示するように構成することができる。図２のアイ・ボックス１１６は、乗り物１０６の運転者用に図示されているが、アイ・ボックス１１６は、乗り物の他の乗員を１人又は複数含むように設定してもよい。１つ又は複数の実施形態において、１つ又は複数の追加のアイ・ボックス又はＨＵＤデバイスは、例えば、乗客や他の乗員用に具備され得る。
【００３８】
ＨＵＤデバイス１０２は、運転者が乗り物１０６のフロント・ガラス１１２を通して環境を見ている間、乗り物１０６の運転者の視野に１つ又は複数の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内にあり、運転者がフロント・ガラス１１２を介して前方を向いている／見ている間、運転者がフロント・ガラス１１２を介して見ている任意のグラフィック要素や環境要素は、運転者の視野内にあると考えることができる。本明細書で使用される場合、乗り物１０６の運転者の視野は、運転者が乗り物１０６のフロント・ガラス１１２を通して環境を見ている間、乗り物１０６内にあるダッシュボード・ディスプレイを除いて、フロント・ガラス１１２を通して見える領域を含むように意図されている。言い換えれば、ＨＵＤデバイス１０２は、運転者が道路から目を逸らせて見なくてもグラフィック要素を見ることができるようにグラフィック要素を提示する。
【００３９】
図１に戻って、ＨＵＤシステム１００のＨＵＤデバイス１０２には、第１のプロジェクタ１１８、第２のプロジェクタ１２０、第３のプロジェクタ１２２及び第４のプロジェクタ１２４が含まれる。第１のプロジェクタ１１８及び第３のプロジェクタ１２２は、第１のビーム・スプリッタ１２６と第１の対物レンズ１２８とを共有し、第２のプロジェクタ１２０及び第４のプロジェクタ１２４は第２のビーム・スプリッタ１３０及び第２の対物レンズ１３２とを共有する。この結果、第１のプロジェクタ１１８と第３のプロジェクタ１２２の出力は、第１のビーム・スプリッタ１２６で受信され、かつ、第１の対物レンズ１２８に向けられ、かつ第１の対物レンズ１２８を通って、単一の出力に統合される。同様に、第２のプロジェクタ１２０及び第４のプロジェクタ１２４の出力は、第２のビーム・スプリッタ１３０で受信され、かつ、第２の対物レンズ１３２に向けられ、かつ、第２の対物レンズ１３２を通って単一の出力に統合される。
【００４０】
ＨＵＤデバイス１０２は、さらに、第１及び第２の対物レンズ１２８、１３２からの出力を受信するように構成されて、第１及び第２の対物レンズ１２８、１３２の下流に配置された第３のビーム・スプリッタ１３４を有する。第１及び第２の対物レンズ１２８、１３２からの出力は、第３のビーム・スプリッタ１３４で単一出力に統合され、該単一出力は第１、第２、第３及び第４のプロジェクタ１１８、１２０、１２２、１２４の全ての出力の組み合わせにすることができ、第３の対物レンズ１３６と接眼レンズ１３８の方へ向けられ、かつ通って、次に、ＨＵＤ出射孔１１４から出てフロント・ガラス１１２に向けられる。フロント・ガラス１１２は、ＨＵＤシステム１００用の表示画面として使用することができる。
【００４１】
第１のプロジェクタ１１８、第２のプロジェクタ１２０、第３のプロジェクタ１２２及び第４のプロジェクタ１２４のそれぞれは、プロジェクタ・ユニット１４０、１４２、１４４、１４６及び、拡散スクリーン１４８、１５０、１５２、１５４を含む。該拡散スクリーン１４８、１５０、１５２、１５４は、プロジェクタ・ユニット１４０、１４２、１４４、１４６からの設置距離に確実に固定されて、かつ、プロジェクタ・ユニット１４０、１４２、１４４、１４６から出射された光が拡散スクリーン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に対して配置される。プロジェクタ・ユニット１４０、１４２、１４４、１４６は、対応する拡散スクリーン１４８、１５０、１５２、１５４を通過する画像要素又はグラフィック要素を投影する発光ユニットにすることができる。拡散スクリーン１４８、１５０、１５２、１５４は、ＨＵＤデバイス１０２の光学系の他の部分に対して発光画像ソース又は（又は、オブジェクト）として働き、かつ、拡散スクリーン１４８、１５０、１５２、１５４を出た光の大部分が、拡散スクリーン１４８、１５０、１５２、１５４の後の光学系（例えば、第１のビーム・スプリッタ１２６、第１の対物レンズ１２８、第２のビーム・スプリッタ１３０、第２の対物レンズ１３２、第３のビーム・スプリッタ１３４、第３の対物レンズ１３６及び接眼レンズ１３８）に確実に進むようにする。同時に、拡散スクリーン１４８、１５０、１５２、１５４は、運転者の頭がアイ・ボックス１１６内で動いていても、画像要素やグラフィック要素の明るさが一定のままであるように、最終的には光がアイ・ボックス１１６を満たすように光を拡散する。このようにして、拡散スクリーン１４８、１５０、１５２、１５４を用いることで、画像要素やグラフィック要素（複数可）の異なる部分がアイ・ボックス１１６内の異なる点から見えることを実質的に防ぎ、これによって、わずかな頭の動きに伴って異なる視覚動作が発生することを防止する。
【００４２】
プロジェクタ・ユニット１４０、１４２、１４４、１４６は、本明細書記載の用途に適した、任意の発光ユニットの形をとることができる。プロジェクタ・ユニット１４０、１４２、１４４、１４６は、本明細書記載の用途に従って画像要素やグラフィック要素の投影が可能な任意の光発光ユニットの形をとることができる。同様に、拡散スクリーン１４８、１５０、１５２、１５４は、本明細書記載の用途に適した任意の光拡散スクリーンの形をとることができる。
【００４３】
第１のプロジェクタ１１８は、ＨＵＤデバイス１０２の第１のアクチュエータ１５６に取り付けることができる。第１のアクチュエータ１５６は、第１のプロジェクタ１１８を、第１のビーム・スプリッタ１２６に向かう又は、第１のビーム・スプリッタ１２６から離間する、直線的な方向に移動させることが可能なリニア・アクチュエータであり得る。さらに、第３のプロジェクタ１２２は、ＨＵＤデバイス１０２の第２のアクチュエータ１５８に取り付けることができる。第２のアクチュエータは、第３のプロジェクタ１２２を、直線方向に、第１のビーム・スプリッタ１２６に向かう又は第１のビーム・スプリッタ１２６から離間する方向に移動させることが可能なリニア・アクチュエータであり得る。第１及び第２のアクチュエータ１５６、１５８は、本明細書記載の用途に適した任意のリニア・アクチュエータの形をとることができる。第１のプロジェクタ１１８及び第３のプロジェクタ１２２の直線的な移動能力によって、第１のプロジェクタ１１８及び第３のプロジェクタ１２２が動的焦点面又は可動焦点面上にグラフィック要素を投影することが可能になる。第１及び第３のプロジェクタ１１８、１２２とは対照的に、第２及び第４のプロジェクタ１２０、１２４はＨＵＤデバイス１０２内に固定配置され、したがって、静止焦点面上にグラフィック要素を投影することができる。
【００４４】
第１、第２、第３及び第４のプロジェクタ１１８、１２０、１２２、１２４を用いて、ＨＵＤデバイス１０２は、グラフィック要素（視野相似拡張現実グラフィック要素又はそれ以外のグラフィック要素）を、フロント・ガラス１１２を介して運転者が見る環境内の４つの異なる焦点面にレンダリングすることができる。この点に関して、第１のプロジェクタ１１８は第１のグラフィック要素１６０を第１の焦点面１６２に投影するように構成することができ、第２のプロジェクタ１２０は第２のグラフィック要素１６４を第２の焦点面１６６に投影するように構成することができ、第３のプロジェクタ１２２は第３のグラフィック要素１６８を第３の焦点面１７０に投影するように構成することができ、第４のプロジェクタ１２４は第４のグラフィック要素１７２を第４の焦点面１７４に投影するように構成することができる（図３及び図４を参照して後述する）。第１、第２、第３及び第４のグラフィック要素１６０、１６４、１６８、１７２及び対応する第１、第２、第３及び第４の焦点面１６２、１６６、１７０、１７４のすべてを、運転者がフロント・ガラス１１２を介して前方をみながら乗り物１０６を運転し、かつ、運転者の目がアイ・ボックス１１６内にあるとき、運転者の視野内の環境にレンダリングすることができる。
【００４５】
図３及び図４を参照して、第１、第２、第３及び第４のグラフィック要素１６０、１６４、１６８、１７２の第１、第２、第３及び第４の焦点面１６２、１６６、１７０、１７４への投影に関して、地表面１７６と運転者の視線１７８とを参照しながら説明する。ここで、地表面１７６は、乗り物１０６の前方の道路の表面である。説明を簡略にするため、地表面１７６は、ほぼ平坦な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、地表面１７６に対して略平行に延びる線である。本明細書で使用するとき、視線１７８の方向は、視線１７８に沿って運転者と乗り物１０６に向かう又は運転者と乗り物１０６から離間して延びる方向である。
【００４６】
第１の焦点面１６２は、運転者の視線１７８に対して略垂直に配向することができる前方焦点面である。第３の焦点面１７０もまた、運転者の視線１７８に対して略垂直に配向可能な前方焦点面である。第１及び第３の焦点面１６２、１７０は、視線１７８の方向で、前向き（乗り物１０６から離間する方向）及び後ろ向き（乗り物１０６に向かう方向）の両方に移動可能な動的焦点面とすることができる。第２焦点面１６６は、地表面１７６に略平行に配向可能な、地表に平行な焦点面であり、かつ、地表面１７６上に配置して第２焦点面１６６が地表焦点面になるようにすることができる。第４の焦点面１７４もまた、地表面１７６に略平行に配向可能な、地表に平行な焦点面であり、かつ、地表面１７６の上方に配置することができる。第４の焦点面１７４は、地表面１７６及び運転者の視線１７８の上方に配置して、空や天井の焦点面にすることができる。その結果、第２、第４の焦点面１６６、１７４は静止焦点面にすることができる。
【００４７】
図４を参照すると、第１、第２、第３及び第４のグラフィック要素１６０、１６４、１６８、１７２は、異なる情報を運転者に提示するために使用することができる。第１、第２、第３及び第４のグラフィック要素１６０、１６４、１６８、１７２によって表示される情報の細かな種類は、変更することができる。例えば、第１のグラフィック要素１６０及び第３のグラフィック要素１６８は、危険状況や障害物を迂回するように指示する警告を運転者に提示することができる。また、道路交通法規（例えば、停止標識、譲れ（ＹＩＥＬＤ）標識、等）に対応するナビゲーション命令や運転の命令を表示することができる。第２のグラフィック要素１６４及び第４のグラフィック要素１７２は、地表面１７６上に提示されるグラフィカルな重ね書きとして運転者に対してナビゲーション命令を提示することができ、また、運転者に乗り物周辺標識を提示することができる。第１、第２、第３及び第４のグラフィック要素１６０、１６４、１６８、１７２は、本明細書に記載したものとは異なる情報又はグラフィック要素を運転者に提示してもよく、かつ、第１、第２、第３及び第４のグラフィック要素１６０、１６４、１６８、１７２の部分的な組を提示してもよい。
【００４８】
図１に戻って、制御部１０４には、１つ又は複数の乗り物制御システム１８０と通信してＨＵＤデバイス１０２を制御することができる、１つ又は複数のコンピュータ、（例えば、算術計算用の）プロセッサ又は、他の任意のデバイスを含むことができる。１つ又は複数の乗り物制御システム１８０（本明細書中では「乗り物制御システム１８０」又は「乗り物制御コンポーネント１８０」）は、任意の乗り物制御システム１８０の形態（複数可）をとって、乗り物１０６の制御を主導的又は受動的に円滑化するために用いることができる。乗り物制御システム１８０は、乗り物１０６の操作に関係する運転条件及び環境条件を検知する１つ又は複数のセンサ（図示せず）を含むか又は該センサと通信することができる。
【００４９】
ＨＵＤシステム１００の動作を概略的にみると、制御部１０４は、乗り物制御システム１８０と通信し、乗り物制御システム１８０との通信に基づいて、乗り物１０６の運転者に提示するグラフィック要素の種類及び位置を決定する。制御部１０４  は、第１、第２、第３及び第４のプロジェクタ１１８、１２０、１２２、１２４によって第１、第２、第３及び第４のグラフィック要素１６０、１６４、１６８、１７２として提示されるべきグラフィック要素の種類を決定し、かつ、第１、第２、第３及び第４のプロジェクタ１１８、１２０、１２２、１２４を制御して、第１、第２、第３及び第４のグラフィック要素１６０、１６４、１６８、１７２を決定されたグラフィック要素として投影させる。制御部１０４は、第１のグラフィック要素の目標位置と第３のグラフィック要素の目標位置を、第１及び第３のグラフィック要素１６０、１６８が前記環境内で運転者に対してレンダリングされるべき目標位置として決定することができる。制御部１０４は、次に、第１及び第２のアクチュエータ１５６、１５８を制御して、第１及び第３のプロジェクタ１１８、１２２を直線的に移動させ、第１及び第３の焦点面１６２、１７０を、それぞれ第１及び第３のグラフィック要素の目標位置に移動させることができる。
【００５０】
このようにして、第１のプロジェクタ１１８は、第１のグラフィック要素１６０を第１の焦点面１６２上に投影する。第１の焦点面１６２は、運転者の視線に対して略垂直に配向させることができ、第１のアクチュエータ１５６による第１のプロジェクタ１１８の直線運動を通して運転者の視線１７８の方向を、乗り物１０６へ向かう方へ又は乗り物１０６から離れる方へ、移動することができる。第２のプロジェクタ１２０は、第２のグラフィック要素１６４を第２の焦点面１６６へ投影する。第２の焦点面１６６は、静止させ、地表面１７６に平行に配向させ、かつ、地表面１７６の上に配置することができる。第３のプロジェクタ１２２は、第３のグラフィック要素１６８を第３の焦点面１７０上投影する。第３の焦点面１７０は運転者の視線に対して略垂直に配向され、第２のアクチュエータ１５８による第３のプロジェクタ１２２の直線運動を通して、運転者の視線１７８の方向を乗り物１０６へ向かう方へ又は乗り物１０６から離れる方へ移動可能又は調整可能である。第４のプロジェクタ１２４は、第４のグラフィック要素１７２を第４の焦点面１７４上に投影することができる。第４の焦点面１７４は、静止しており、地表面１７６に平行に配向され、運転者の視線１７８の上方に配置することができる。制御部１０４は、第１及び第２のアクチュエータ１５６、１５８を制御して、第１及び第３のプロジェクタ１１８、１２２を移動させ、第１及び第３の焦点面１６２、１７０を移動させる。
【００５１】
第１及び第３のプロジェクタ１１８、１２２に、第１及び第３のグラフィック要素１６０、１６８を、運転者の視線１７８に略垂直に配向された第１及び第３の焦点面１６２、１７０上に投影させることによって、乗り物１０６から異なる距離にあるオブジェクトの焦点を調整することができる。これによって、運転者に対する、第１及び第３のグラフィック要素１６０、１６８の正確な奥行き手がかりの提供が容易になり、特に、ＨＵＤシステム１００を乗り物用アプリケーションとすることができるので、移動プラットフォームとして働く乗り物１０６に具備することができる。
【００５２】
第２及び第４のプロジェクタ１２０、１２４は、第２及び第４のグラフィック要素１６４、１７２を第２及び第４の静的焦点面１６６、１７４上に投影すると同時に、第２及び第４の焦点面１６６、１７４を、切れ目なく連続させることができる。第２及び第４の焦点面１６６、１７４を地面１７６に平行にするために、第２及び第４のプロジェクタ１２０、１２４の拡散スクリーン１５０、１５４は傾斜させることができる。ＨＵＤデバイス１０２の光学系は、歪みが非常に小さく、地面に平行な焦点面にある画像に対してほぼテレセントリックであるので、光線が光軸と平行に近い。このことによって、第２及び第４の焦点面１６６、１７４が傾いている間、投射された第２及び第４のグラフィック要素１６４、１７２を歪みなく又は倍率を変えずに投影又はレンダリングすることが可能になる。したがって、この結果生じる第２及び第４のグラフィック要素１６４、１７２は、地表面１７６に平行で連続した焦点面（第２及び第４の焦点面１６６、１７４）上に表示される。この点で、第２及び第４のグラフィック要素１６４、１７２は、線分の代わりに実際の３次元（３−Ｄ）の立体形状でレンダリングして、奥行き知覚を強めるために単眼手がかりを追加することもできる。
【００５３】
連続し、静止した第２及び第４の焦点面１６６、１７４によって、第２及び第４のグラフィック要素１６４、１７２  に対する運転者の奥行き知覚が容易になる。連続し、静止した第２及び第４の焦点面１６６、１７４によって、３−Ｄ空間における前後方向（例えば、運転者の視線１７８の方向）全体に渡って実際の像又はグラフィック要素の正しい生成が可能になり、適切な運動視差手がかりの生成が可能になる。したがって、運転者の頭が、横から横へ又は上下に移動しても、運転者には、第２及び第４のグラフィック要素１６４、１７２が動き回ることなく、むしろ、環境内での位置が固定されているように見える。したがって、ＨＵＤシステム１００は、運転者の頭部の動きを補償するための、頭部追跡機能を必要としない。
【００５４】
前記の、運転者に提示可能な例示的な情報に関して、乗り物制御システム１８０は、危険状況や障害物の検出、ナビゲーション、ナビゲーション命令、乗り物周辺（例えば、死角）モニタ等の機能を実行可能な処理及びセンサを有することができる。乗り物制御システム１８０は、他の乗り物制御機能（例えば、高速道路合流支援等）を実行可能な処理及びセンサを含むことができる。該他の乗り物制御機能は、ＨＵＤシステム１００を用いて運転者に提示される情報に代替的又は追加的に結合することができる。乗り物制御システム１８０によって実行される機能に関係なく、前記機能を実行するための乗り物制御システム１８０の細かな動作形態は、関連するセンサ及び処理を含めて、ＨＵＤシステム１００の動作と関連付けられなくてよい。
【００５５】
制御部１０４は、乗り物制御システム１８０と通信し、乗り物制御システム１８０から、乗り物１０６の動作に関連する、上記又は（又は、他の）機能に対応する入力を受信する。制御部１０４は、次に、ＨＵＤデバイス１０２を、乗り物制御システム１８０から受信した入力に基づいて制御する。ここで、制御部１０４と乗り物制御システム１８０の一方又は両方が、第１、第２、第３及び第４のグラフィック要素１６０、１６４、１６８、１７２として表示されるグラフィック要素の種類、第１、第２、第３及び第４のグラフィック要素１６０、１６４、１６８、１７２の位置及び、第１、第２、第３及び第４のグラフィック要素１６０、１６４、１６８、１７２のどれを表示するかを決定する。上記の決定は、運転者がナビゲーション機能を用いているかどうかなど、運転者によって用いられる１つ又は複数の乗り物機能に基づくこともできる。
【００５６】
制御部１０４又は乗り物制御システム１８０のどちらを使用して前記決定を行うかに関わらず、制御部１０４は、ＨＵＤデバイス１０２を制御して適切なグラフィック要素を適切な位置に表示させる。このような制御には、第１、第２、第３及び第４のプロジェクタ１１８、１２０、１２２、１２４を制御して、第１、第２、第３及び第４のグラフィック要素１６０、１６４、１６８、１７２を適切に投影する処理を含んでもよい。該制御には、第１及び第２のアクチュエータ１５６、１５８を制御して、第１及び第３のプロジェクタ１１８、１２２を直線的に移動させ、第１及び第３の焦点面１６２、１７０を適切な位置（例えば、目標位置）に移動させるようにする処理を含んでもよい。例えば、１５６、１５８のような１つ又は複数のアクチュエータが、１６２、１７０のような、１つ又は複数の焦点面を移動させるように構成することができる。第３の焦点面１７０に関しては、例えば、第３の焦点面１７０と乗り物１０６のフロント・ガラス（例えば、３０２）の間の距離は、距離１７０’の調整によって調整することができる。同様に、距離１６２’  を調整して、焦点面１６２の目標位置を変えることができる。
【００５７】
第１、第２、第３及び第４のグラフィック要素１６０、１６４、１６８、１７２に関連する、前記の例示的な情報を参照して、ＨＵＤシステム１００の動作が、乗り物制御システム１８０を有する乗り物１０６に言及しながら説明する。該乗り物制御システム１８０では、以下の機能、危険状況や障害物の検出と警告機能、ナビゲーション機能、ナビゲーション命令機能及び、乗り物周辺（例えば、死角）モニタ機能等が可能になる。再度述べるが、乗り物１０６は、上記機能の一部又は追加機能を有することができ、ＨＵＤシステム１００を上記機能の一部又は追加的な機能に関連して用いてもよい。上記機能に関するＨＵＤシステム１００の説明は単なる例示であり、ＨＵＤシステム１００の説明を容易にするために用いている。制御部１０４と乗り物制御システム１８０のうちの１つ又は両方が、ＨＵＤシステム１００の動作に関連する決定を行うことができるが、以下の説明では、制御部１０４が、乗り物制御システム１８０から受け取った入力に基づいて決定を行うように構成されているものとして説明する。
【００５８】
障害物検知及び警告機能に関する情報は、ＨＵＤデバイス１０２の第１のプロジェクタ１１８によって投影される視野相似拡張現実グラフィック要素として、運転者に提示することができる。この点に関して、乗り物制御システム１８０は、乗り物１０６が走行している道路上のさまざまな障害物を検出することができる。例えば、障害物には、道路を横断する歩行者、他の乗り物、動物、車道上の破片、窪み、等がある。これらの障害物の検出は、乗り物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なされる。また、障害物検出は任意の方法で行うことができる。
【００５９】
障害物を検出すると、乗り物制御システム１８０は、障害物の情報を制御部１０４に伝達する。制御部１０４は、乗り物制御システム１８０からの障害物情報を受信すると、第１のグラフィック要素１６０として提示するグラフィック要素の種類及び第１のグラフィック要素の目標位置を、受信した障害物情報に基づいて決定する。フラッシュ・アイコン、その他の表示等、さまざまな種類のグラフィック要素を用いることができるが、本明細書の例では、障害物を検出したときに提示される「譲れ（ＹＩＥＬＤ）」標識に関して説明する。
【００６０】
図４を説明すると、乗り物制御システム１８０が検出した障害物は、乗り物１０６が走行中の道路を横断する歩行者１８２である場合がある。図４の運転者の例示の視野では、乗り物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、乗り物制御システム１８０は、歩行者１８２に関する障害物情報を制御部１０４に送信することができる。前記障害物情報に基づいて、制御部１０４は、第１のグラフィック要素１６０として表示するべきグラフィック要素の種類を決定することができる。この場合、例えば、該グラフィック要素は「譲れ（ＹＩＥＬＤ）」標識とすることができるが、他の図形を用いてもよい。制御部１０４は、第１のグラフィック要素の目標位置を、第１のグラフィック要素１６０が投影されレンダリングされて、運転者によって、歩行者１８２と同じ奥行き（例えば、焦点面）にあると知覚されるように、決定することができる。また、制御部１０４を、例えば、歩行者１８２が歩くときに、第１のグラフィック要素１６０が歩行者１８２を「追跡」又は「追尾」するように第１のグラフィック要素の目標位置を調整するように、構成することができる。
【００６１】
制御部１０４は、次に、第１のプロジェクタ１１８を制御して、「譲れ（ＹＩＥＬＤ）」標識を第１のグラフィック要素１６０として投影し、かつ、第１のアクチュエータ１５６を制御して直線的に第１のプロジェクタ１１８を移動させ、第１のグラフィック要素１６０が投影、レンダリングされて、運転者によって（例えば、運転者の目はアイ・ボックス１１６内にあり、運転者がフロント・ガラス１１２越しに前方を見ている間）歩行者１８２と同じ奥行きにあると知覚されるようにすることができる。第１のアクチュエータ１５６は、第１のグラフィック要素１６０を第１の焦点面１６２上に投影するように制御される。第１の焦点面１６２は、第１のグラフィック要素の目標位置に配置され、視線１７８に対して略垂直に配向することができる。
【００６２】
乗り物１０６と歩行者１８２が道路を通行するとき、両者間の相対的距離が変化する。この距離の変化は、乗り物制御システム１８０によって制御部１０４に伝達することができ、これに応じて第１のグラフィック要素の目標位置を変えることができ、かつ、第１のアクチュエータ１５６を制御部１０４によって制御して第１の焦点面１６２を移動させて、（例えば、変化した／変化している）目標位置にとどまるようにすることができる。このようにして、第１のグラフィック要素１６０を運転者の視線１７８の方向に沿って移動可能な第１の焦点面１６２上に投影し、第１のグラフィック要素１６０に対応する奥行き手がかりを正しく再生して、運転者が正確に第１のグラフィック要素１６０（例えば、検出された障害物）の位置を判定できるようにすることができる。
【００６３】
さらに、前記ナビゲーション機能に関する情報を、運転者に、ＨＵＤデバイス１０２の第２のプロジェクタ１２０によって投影された視野相似拡張現実グラフィック要素として提示することができる。この点に関して、乗り物制御システム１８０は、運転者からのナビゲーション要求（例えば、所望の場所の入力）を受信すると、所望の場所に到達するために運転者が通るべきナビゲーション経路を生成する。該ナビゲーション経路には、運転者が従うべき一連の運転指図が含まれ、該指図には、所望の場所に至る経路上の道路に至るための命令等が含まれる。ナビゲーション機能は任意の方法で実行することができる。ナビゲーション機能が起動されると、乗り物制御システム１８０は、ナビゲーション機能に関する運転指図を制御部１０４に伝達する。
【００６４】
制御部１０４  は、乗り物制御システム１８０から運転指図を受信し、第２のグラフィック要素１６４として提示するグラフィック要素の種類を決定する。ナビゲーション機能に関連するグラフィック要素の前記種類には、現在の道路を進み続ける（例えば、直線や矢印等）、左折又は右折して次の交差道路に入る（例えば、左／右向きの矢印又は適切な方向に曲がった線）、高速道路に入る、合流する又は高速道路から出る（例えば、適切な通路を示す線又は矢印）等を、運転者に指示するグラフィック要素を含まれる。制御部１０４は、乗り物制御システム１８０から伝達された運転指図に基づいて、第２のグラフィック要素１６４として提示するべき適切なグラフィック要素を選択する。
【００６５】
図４の運転者の視野の例を参照すると、乗り物制御システム１８０のナビゲーション機能によって決定された運転経路のための運転指図には、左折して次の道路に入る指示を含んでいる。したがって、制御部１０４は、第２のプロジェクタ１２０を制御して、左折のグラフィック要素を第２のグラフィック要素１６４として第２の焦点面１６６上に生成・投影する。図４に示すように、第２焦点面１６６は、地表面１７６に平行に配向され、地表面１７６上に置くことができる。上述のように、第２のプロジェクタ１２０は、ＨＵＤデバイス１０２に固定的に配置して、第２の焦点面１６６が静止するようにできる。上述のように、第２の焦点面１６６は切れ目なくつなぐことができ、第２のグラフィック要素１６４を、運転者に対して適切な奥行き手がかりで３−Ｄ画像としてレンダリングすることができる。
【００６６】
同様に、ナビゲーション命令機能に関する情報は、運転者に対して、ＨＵＤデバイス１０２の第３のプロジェクタ１２２によって投影された視野相似拡張現実グラフィック要素として提示される。ここで、乗り物制御システム１８０は、センサ又は、データベースに格納されて地図と関連付けられた情報を用いて、乗り物１０６が走行している道路をモニタし、かつ、該道路上の走行に関する次のナビゲーション命令を決定することができる。例えば、乗り物制御システム１８０は、乗り物１０６が走行している道路上の次に必要になる停止、譲れ（ＹＩＥＬＤ）又は他の状況（本明細書では、「道路状況」と総称する）を検出することができる。乗り物制御システム１８０は、検出された道路状況に関連するナビゲーション命令（例えば、停止の道路状況に対応付けられた停止命令等）を決定する。ナビゲーション命令機能は任意の方法で実行することができるが、実行方法の詳細は、必ずしもＨＵＤシステム１００の動作に関係しない。また、道路状況には、他の事柄の中では、道路区間の交通量、障害事象、障害物、気象状況、道路区間の表面の状況又は、道路又は道路区間の一部に関連した制限速度、等が含まれる。つまり、道路状況は、概して言えば、例えば、運転中の、加速、減速、迂回、停止、警戒等を行うための理由を含むことができる。
【００６７】
乗り物制御システム１８０は、道路状況又は道路状況に対応するナビゲーション命令、ならびに道路状況の位置に関する情報を、制御部１０４に伝達する。したがって、制御部１０４は、第３のプロジェクタ１２２を制御して、第３のグラフィック要素１６８を投影し、道路状況又は対応するナビゲーション命令に関する情報を運転者に伝達することができる。制御部１０４は、道路状況又はナビゲーション命令情報、ならびに位置情報を、乗り物制御システム１８０から受信して、第３のグラフィック要素１６８として表示するべきグラフィック要素の種類及び第３のグラフィック要素の目標位置を決定することができる。
【００６８】
さまざまな種類のグラフィック要素を、ナビゲーション命令機能と組み合わせて使用することができる。例えば、：ＳＴＯＰ（停止）標識、譲れ（ＹＩＥＬＤ）標識、ＯＮＥ  ＷＡＹ（一方通行）標識、ＮＯ  ＴＵＲＮ  ＯＮ  ＲＥＤ（赤で旋回禁止）標識等がある。グラフィック要素の種類は、道路状況に対応付けられたナビゲーション命令を伝達するために選択することができる。どのような種類のグラフィック要素を、制御部１０４が、第３のグラフィック要素１６８として使用するかを決定しても、該グラフィック要素は、運転状況の位置に表示されるように投影することができる。この点において、第３のグラフィック要素の目標位置は、第３のグラフィック要素１６８を運転者の視野の中でレンダリングするべき位置として、検出された道路状況の乗り物１０６に対する位置に基づいて、決定する必要がある。
【００６９】
制御部１０４は、第３のプロジェクタ１２２を制御して、適切なグラフィック要素を第３のグラフィック要素１６８として投影するように構成することができる。該制御部は、第２のアクチュエータ１５８を制御して第３のプロジェクタを直線的に移動させ、第３のグラフィック要素１６を、運転者が（例えば、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を通して前方を覗き込んでいる間）、道路状況と同一の奥行きにある（例えば、同一の焦点面を有する）と知覚するように、投影、かつレンダリングすることができる。第２のアクチュエータ１５８を制御して、第３のグラフィック要素１６８を第３の焦点面１７０上に投影するようにできる。該第３の焦点面１７０は、第３のグラフィック要素の目標位置に配置して、視線１７８に略垂直に配向することができる。制御部１０４は、第２のアクチュエータ１５８を制御して、第３のプロジェクタ１２２を連続的、直線的に移動させ、第３の焦点面１７０が、乗り物１０６と検出された道路状況（例えば、第３のグラフィック要素の目標位置）の間の距離の変化（乗り物制御システム１８０によって検出され、制御部１０４に伝達される）に応じて移動するようにできる。該変化は、例えば、検出された道路状況に向かって乗り物１０６が走行する結果、発生する。
【００７０】
図４における運転者の視点からの視野の例では、乗り物１０６は、乗り物１０６が停止すべき十字路に近づいている。従って、乗り物制御システム１８０は、交差点入り口の位置に停止の道路状況を検出し、停止道路状況に対応するナビゲーション命令が停止命令であるべきだと判断する。停止道路状況又は命令、ならびに停止道路状況の位置が制御部１０４に伝達される。制御部１０４は、ＳＴＯＰ標示を第３のグラフィック要素１６８として表示すべきであると判断する。制御部１０４は、第３のグラフィック要素１６８（例えば、ＳＴＯＰ標示）が、十字路の入り口の位置に表示されるべきであると判断する。こうして、交差点の入り口の位置を、第３のグラフィック要素の目標位置であると判断することができる。
【００７１】
制御部１０４は、第３のプロジェクタ１２２を制御して、「ＳＴＯＰ」標示を第３のグラフィック要素１６８として投影することができ、かつ、第２のアクチュエータ１５８を制御して第３のプロジェクタ１２２を移動し、第３のグラフィック要素１６８を、運転者が（例えば、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を通して前方を見ている間）、十字路の入り口と同一の奥行きにあると知覚するように投影し、かつレンダリングすることができる。第２のアクチュエータ１５８は、第３のグラフィック要素１６８が第３の焦点面１７０上に投影されるように、制御することができる。第３の焦点面１７０は、第３のグラフィック要素の目標位置におかれ、視線１７８に略垂直に配向することができる。乗り物１０６が道路を走行しているとき、乗り物１０６と十字路の入り口との相対距離が変化する。この距離の変化は、乗り物制御システム１８０によって制御部１０４に伝達することができ、したがって第３のグラフィック要素の目標位置を変えることができ、かつ、第２のアクチュエータ１５８を制御部１０４が制御して、第３の焦点面１７０を移動させ、第３の焦点面１７０が（例えば、変更された／変更中の）第３のグラフィック要素の目標位置に留まるようにすることができる。このように、第３のグラフィック要素１６８を、運転者の視線１７８の方向に沿って移動可能な第３の焦点面１７０上に投影して、第３のグラフィック要素１６８に対応する奥行き手がかりを正確に再現し、運転者が正確に第３のグラフィック要素１６８（例えば、検出された道路状況）の位置を判定できるようにすることができる。
【００７２】
乗り物周囲（例えば、死角）のモニタ機能に関連する情報は、運転者に対して、ＨＵＤデバイス１０２の第４のプロジェクタ１２４によって提示することができる。この点に関して、乗り物制御システム１８０は、他の乗り物の存在を、乗り物１０６のすぐ周り又は周辺の領域において検出することができる。乗り物１０６のすぐ周りの他の乗り物の検出は、乗り物１０６に具備されたセンサが検知する、周囲に関する情報を処理することによって行うことができる。乗り物周辺の判定は任意の方法で行うことができる。
【００７３】
乗り物周囲の情報は、乗り物制御システム１８０によって決定され、制御部１０４に伝達される。制御部１０４は、乗り物周辺情報を乗り物制御システム１８０から受信し、もし行うなら、どのように第４の焦点面１７４に投影された第４のグラフィック要素１７２を変更するかを決定する。この点で、第４のグラフィック要素１７２として、乗り物周辺（例えば、死角）モニタ機能を支援するために使用されるグラフィック要素は、図４に示す乗り物周辺標識とすることができる。
【００７４】
乗り物周辺標識には、乗り物１０６を表す中央のマーカーと、乗り物１０６を直接取り囲む場所を表す８つの周囲マーカーとが含まれる。乗り物制御システム１８０は、乗り物１０６の直近にある乗り物の位置に関する情報を伝達し、かつ、制御部１０４は、第４のプロジェクタ１２４を制御して、第４のグラフィック要素１７２を変更し、１つ又は複数の対応する８つの周囲マーカーを強調表示させる。８つの周囲マーカーの強調表示によって、乗り物１０６を直接取り囲む領域にある他の乗り物の位置を運転者に示す。
【００７５】
図４において、第４のグラフィック要素１７２は、第４の焦点面１７４上に投影することができる。第４の焦点面１７４は、地表面１７６に平行に配向することができ、かつ、地表面１７６及び視線１７８の上方に配置することができる。上述のように、第４のプロジェクタ１２４は、ＨＵＤデバイス１０２内に固定的に配置して、第４の焦点面１７４が静止しているようにすることができる。上述のように、第４の焦点面１７４は、切れ目なく連続するようにでき、第４のグラフィック要素１７２を、３−Ｄ画像として適切な奥行き手がかりで運転者にレンダリングするようにできる。
【００７６】
第４のグラフィック要素１７２は、図４の乗り物周辺標識とは異なる形で提供することができる。任意の事象において、第４のグラフィック要素１７２は第４の焦点面１７４上に投影することができる。該第４の焦点面１７４は、地表面１７６に平行に配向することができ、地表面１７６と運転者の視線１７８の上方に配置することができる。したがって、第４グラフィック要素１７２は空の焦点面上に提示することができる。これは、第４のグラフィック要素１７２によって伝達される情報が、環境と相互作用する必要がないので、適切であろう。
【００７７】
上記のＨＵＤシステム１００は、グラフィック要素を、そのうちのいくつかは視野相似拡張現実グラフィック要素として、連続的に変化する焦点距離に、かつ、運転者の視線１７８の方向に沿って前から後ろに連続的に変化する焦点を有する、地表に平行な焦点面に、投影できる。したがって、奥行き知覚の手がかりが改善され、焦点調節を容易にし、同時に又は並行して又は（又は、ほぼ同時に）、運転者が環境に払う注意を増すことができる。これによって、運転者が、グラフィック要素を介して提示された情報だけでなく、環境を観測することが可能になる。この点で、実験を通して、本願発明者は、空間認知が焦点手がかりに大きく影響され得ること及び、本明細書に記載のＨＵＤシステム１００の、焦点面調整機能と共に、グラフィック要素を、連続し、かつ静止した、地表に平行な焦点面上に表示する機能が、空間認知を改善すると判断した。この目的に対して、空間認知の大幅な改善は、本明細書に記載した、焦点手がかりを調整するときの方が、グラフィック要素のサイズを調整するときよりも、観察される。
【００７８】
ＨＵＤデバイス１０２の構成では、ビーム・スプリッタ１２６、１３０、１３４及び、レンズ１２８、１３２、１３６、１３８を含めて、ＨＵＤデバイス１０２のサイズを比較的コンパクトにすることができる。さらに、レンズ１２８、１３２、１３６、１３８によって、奥行きの範囲は、乗り物１０６の前方数メートルから、ＨＵＤデバイス１０２の光学系に割り当てられた物理空間内で無限遠まで拡大することができる。さらにまた、ビーム・スプリッタ１２６、１３０、１３４は光結合器として使用することができ、第１、第２、第３及び第４のプロジェクタ１１８、１２０、１２２、１２４からの異なる投射光線の組のすべてを、レンズ１２８、１３２、１３６、１３８を介して合流させて、第１、第２、第３及び第４のプロジェクタ１１８、１２０、１２２、１２４からの個別の画像を、運転者の視野に投影される１つの統合画像又は（又は、例えば、グラフィック要素）に結合することができる。
【００７９】
１つ又は複数の実施形態において、上に開示した及びその他の、特徴及び機能のうちのいくつか又は、その代替又は変形を所望のように組み合わせて、多くの他の異なるシステム又は応用とすることができる。また、該システム又は応用における、現在予見できない又は予期できない多様な代替、修正、変形又は改良が、以下の特許請求の範囲によって包含することを意図した技術の当業者によって、後になされてもよい。
【００８０】
例えば、より少ない又はより多いプロジェクタを、ＨＵＤシステム１００において用いて、より少ない又はより多いグラフィック要素を投影してもよい。さらに、ＨＵＤシステム１００は、前方の焦点面にグラフィック要素を投影する２つのプロジェクタと地面に平行な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ものとして記載されているが、前方の焦点面と地面に平行な焦点面の割合は変えることができる。ＨＵＤシステム１００に対応する上述の乗り物の機能は代表的な事例であり、変更又は修正することができる。
【００８１】
さらにまた、前方焦点面を移動するしくみは、上述したものから変更することができる。例えば、プロジェクタ全体（例えば、第１及び第２のアクチュエータ１５６、１５８を用いて、第１及び第３のプロジェクタ１１８、１２２）を移動させるのではなく、単に拡散スクリーン（例えば、第１及び第３のプロジェクタ１１８、１２２の拡散スクリーン１４８、１５２）を、各々のプロジェクタ・ユニット（例えば、プロジェクタ・ユニット１４０、１４４）に対して相対的に移動させるようにしてもよい。
【００８２】
さらに、ＨＵＤシステム１００は乗り物１０６を参照して説明し、該乗り物１０６は屋外用四輪自動車であったが、ＨＵＤシステム１００は、異なる種類の乗り物で使用することができる。例えば、該ＨＵＤシステムは、海上の乗り物（例えば、ボート）、空中の乗り物（例えば、飛行機又はジェット機）又は屋内使用を意図した乗り物（例えば、輸送用カート、フォークリフトなどの資材取り扱い用乗り物等）に設けてもよい。
【００８３】
図５は、１つ又は複数の実施形態による、３Ｄナビゲーション・システム５００の構成の１例の説明図である。システム５００は、ＨＵＤコンポーネント１００と、乗り物制御コンポーネント１８０と、制御コンポーネント１０４と、ナビゲーション・コンポーネント５４０と、奥行きマップ・コンポーネント５５０と、奥行きバッファ・コンポーネント５６０と、１つ又は複数のセンサ・コンポーネント５７０と、１つ又は複数の制御エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）５８０とを含むことができる。ＨＵＤコンポーネント１００は、図１のＨＵＤシステム１００のような乗り物用立体ＨＵＤシステムとすることができ、前述のコンポーネントを含むことができる。１つ又は複数の実施形態において、ＨＵＤコンポーネント１００は、特に、３−Ｄ・ＨＵＤ、距離可変ＨＵＤ、拡張現実ＨＵＤ（ＡＲ−ＨＵＤ）等とすることができる。
【００８４】
ナビゲーション・コンポーネント５４０は、起点位置（例えば、点Ａ）と１つ又は複数の目的位置（例えば点Ｂ）を受信又は識別するように構成することができる。該ナビゲーション・コンポーネント５４０は、例えば、点Ａから点Ｂへ至る１つ又は複数の経路群を計算又は決定するように構成することができる。一般に、ナビゲーション・コンポーネント５４０は、１つの乗り物に対応する。例えば、ナビゲーション・コンポーネント５４０は、乗り物に搭載し、該乗り物の１つ又は複数のシステム又は１つ又は複数のコンポーネントと統合し、乗り物内に収容し、乗り物の１つ又は複数のコンポーネントと連結又は通信接続し又は、乗り物内に配置する、等が可能である。いずれの場合においても、ナビゲーション・コンポーネント５４０は、起点位置と目的位置を特定するか又は受信することができる。１つ又は複数の実施形態において、ナビゲーション・コンポーネント５４０は、乗り物の現在位置又は現在座標を決定するように構成できるテレマティックス・コンポーネント（図示せず）を含むことができる。
【００８５】
さらに、ナビゲーション・コンポーネント５４０は、起点位置から１つ又は複数の目的位置までの１つ又は複数の経路群を生成するように構成することができる。１つ又は複数の実施形態においては、ナビゲーション・コンポーネント５４０は、乗り物の現在位置又は現在座標から１つ又は複数の目的位置までの１つ又は複数の経路群を生成するように構成することができる。前記１つ又は複数の経路群の中のある１つの経路には、１つ又は複数の部分又は経路の１つ又は複数の部分を含むことができる。例えば、該１つの経路の１つ又は複数の部分には、１つ又は複数の道路区間又は道路区間の１つ又は複数の交差点に対応する１つ又は複数のナビゲーション命令又はナビゲーション操作を含むことができる。言い換えれば、該経路の１つ又は複数の部分には、１つ又は複数の旋回、ナビゲーション操作、道路区間、交差点、目印又は該経路に沿った他の要素を含むことができる。ナビゲーション・コンポーネント５４０は、これらの旋回、ナビゲーション操作、目印等のうちの１つ又は複数を識別し、かつ、それに応じて１つ又は複数のナビゲーション指示又は１つ又は複数のナビゲーション命令を、乗り物の運転者等へ発行するように構成することができる。
【００８６】
ナビゲーション・コンポーネント５４０は、前記１つ又は複数のナビゲーション指示やナビゲーション命令を、音声プロンプト、視覚プロンプト、触覚プロンプト等を介して発行することができる。例えば、ナビゲーション・コンポーネント５４０は、１つ又は複数のプロンプトを１つ又は複数の制御エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）５８０を経由して送信することにより、１つ又は複数の周辺コンポーネント（図示せず）とインタフェース接続することができる。ナビゲーション・コンポーネント５４０は、「メインストリートで左折」のような可聴命令の再生、表示部の左側部分の光のフラッシュ又は、ステアリング・ホイールの振動等を起こして、運転者に運転動作をとる必要があることを示すことができる。ナビゲーション・コンポーネント５４０は、１つ又は複数の他のコンポーネントと協調して１つ又は複数の運転命令の送信又は配信を円滑に行うことができる。
【００８７】
例えば、ＨＵＤコンポーネント１００は、１つ又は複数のナビゲーション命令又は１つ又は複数のナビゲーション操作を、１つ又は複数のグラフィック要素又はアバターとして、乗り物の乗員又は運転者の視野に投影するように構成することができる。これらのナビゲーション命令は、ナビゲーション・コンポーネント５４０から（例えば、直接的又は間接的に）受信することができる。ＨＵＤコンポーネント１００は、連続する複数の焦点面上にアバターを投影して、該アバターが、図２のアイ・ボックス１１６からの視野を持つ、運転者等の乗員には、動いて見えるようにすることができる。このようにして、ＨＵＤコンポーネント１００は、運転者が該運転者の視野内の立体画像を認識できるようにする。ここで、該立体画像は、乗り物の運転者が追従するべき「仮想的」誘導用乗り物として働くことができる。言い換えれば、乗り物の運転者には、彼又は彼女が、単に、例えば、目的位置までの誘導用乗り物に追従しているように見える。加えて、本明細書中に後で記載されるように、１つ又は複数の他のナビゲーション指示やナビゲーション命令が、立体的な表示位置確保記号（ｐｌａｃｅｈｏｌｄｅｒ）、マーカー又は旗竿として投影されることがある。
【００８８】
ＨＵＤコンポーネント１００は１つ又は複数のグラフィック要素を投影するように構成することができる。該グラフィック要素は、視野相似拡張現実グラフィック要素、等角拡張現実グラフィック要素、アバター、アイコン等とすることができる。これらのグラフィック要素は、ＨＵＤコンポーネント１００により、立体的に投影することができる。この結果、該グラフィック要素に対応する１つ又は複数の視覚的手がかり又は１つ又は複数の奥行き手がかりをほぼ維持することができる。これらの１つ又は複数の視覚的な手がかり又は奥行き手がかりの維持は、グラフィック要素を動的焦点面又は可動焦点面上に投影又はレンダリングすることにより実現することができる。すなわち、ＨＵＤコンポーネント１００は、１つ又は複数のグラフィック要素を移動可能又は調整可能な焦点面上に投影又はレンダリングするように構成することができる。動的焦点面又は可動焦点面は、例えば、図１及び図３を参照して説明したように、乗り物の乗員の視線のような通路や線路に沿って移動又は調節することができる。言い換えれば、該動的な焦点面は、乗り物又はフロント・ガラスに向かう方向に又は離反する方向に移動可能にすることができる。
【００８９】
１つ又は複数の実施形態において、焦点面は、例えば、ＨＵＤコンポーネント１００のプロジェクタ又はスクリーンの、アクチュエータの使用による移動の結果として、動的にすることができる。すなわち、ＨＵＤコンポーネント１００の１つ又は複数のプロジェクタを直線的に移動するように構成することができ、それによって、各々のプロジェクタが、１つ又は複数のグラフィック要素を、動的、移動可能又は調節可能な焦点面上に投影することが可能になる。該焦点面は、プロジェクタの動きに合わせて移動する。他の実施形態では、１つ又は複数の他の手段又は代替え手段を調整のために用いることができる。
【００９０】
別のし方で説明すると、グラフィック要素を、動的な、可動な又は調節可能な焦点面に投影したときに、該グラフィック要素は、乗り物との間の距離（例えば、図３の距離１６２’又は距離１７０’）を調整している焦点面上に投影することができる。ＨＵＤコンポーネント１００のプロジェクタは、グラフィック要素を可動焦点面上に投影又はレンダリングすることができるので、投影されるグラフィック要素の焦点を、乗り物からさまざまな距離に調整することができる。上述のように、１つ又は複数の焦点面を、乗り物の乗員の視線に略垂直又は略平行に配向することができる。つまり、焦点面は地面に垂直又は地面に並行にすることができる。また、前記焦点面の１つ又は複数が乗員の視線又は地面に対して可動に又は静止することができる。これによって、グラフィック要素に対応付けられた奥行き手がかりを、運転者等の乗り物の乗員に対して、乗り物が移動又は走行する（従って、例えば、移動プラットフォームとして働く）ときに、正確に提示することができる。
【００９１】
図５のＨＵＤコンポーネント１００は、立体的視野相似拡張現実グラフィック要素を投影又はレンダリングするように構成することができる。この意味は、これらのグラフィック要素が、さまざまな距離で表示されるように投影することができるということである。言い換えれば、ＨＵＤコンポーネント１００は、グラフィック要素を複数の焦点面に又は焦点調節可能な方法で投影することができる。さらに別のし方で説明すると、ＨＵＤコンポーネント１００によって投影されるグラフィック要素の焦点面は、歩道上の歩行者の隣のように、フロント・ガラスの向こう側に延びる距離に調整することができ、これによって、乗員が操作環境や運行環境に集中できるようになり、乗り物のフロント・ガラス又はインストルメント・パネルと運転環境の間で目の焦点を切り替えるようなことは必要なくなる。このように、３Ｄナビゲーション・システム５００によって安全性を増すことができる。
【００９２】
したがって、グラフィック要素は、乗員の直接視野内の環境に（例えば、ＨＵＤコンポーネント１００によって）投影又は視覚的に配置することができる。これは、該グラフィック要素を、実環境と同じ空間にレンダリングすることができることを意味し、フロント・ガラス上へのレンダリングを意味しない。そして、該グラフィック要素に対応する奥行き手がかりを、正確に正しく再現することを可能にする。その結果、グラフィック要素は実世界のオブジェクト（例えば、道路）と同じ焦点面に投影することができ、乗り物の乗員が、例えば、道路から離れた方に目をやらないでグラフィック要素を見ることができるようにする。
【００９３】
これらの複数の焦点面又は調節可能な焦点面を実現できる理由は、ＨＵＤコンポーネント１００のプロジェクタが移動するとき、光線を再成又は変形して、投影されるグラフィック要素又は仮想オブジェクトがフロント・ガラスより遠くに見える又は、フロント・ガラス上にない焦点面を持つようにすることができるからである。つまり、投影されたグラフィック要素又は仮想オブジェクトは、遠く（例えば、１０メートル先）にある実在のオブジェクト（例えば、歩行者、乗り物、標識等）と同様の焦点特性を持つことができる。光線は、フロント・ガラスで反射され、出射光線は発散するので、これによって「反射」画像、すなわち実像が生成され、該画像はグラフィック要素として投影される。
【００９４】
前記光線はフロント・ガラスで反射されるのであり、（例えば、特別なコーティングを施したような）フロント・ガラスから放出される又は、出現するということではないので、乗員が頭を動かしたときにグラフィック要素を再レンダリングする必要はない。例えば、図３の連続した静止焦点面によって、光学的に「正しい」つまり実像を３次元空間内の前後方向（例えば、乗員の視線の方向）に沿って生成することが可能になる。それにより適切な運動視差手がかりの生成が可能になる。したがって、乗員の頭部が動いたとき、これらの焦点面に対応したグラフィック要素は、環境内の位置が固定して見え、揺動するようには見えない。上述のように、これは、ＨＵＤコンポーネント１００が、乗員の頭部の動を補償するための頭部追跡機能を必要としないことを意味する。
【００９５】
ＨＵＤコンポーネント１００はベクトル・ベースではなく、ラスタ・ベースにすることができる。この意味は、ＨＵＤコンポーネント１００によって投影されるグラフィック要素がビット・マップであるか、ドット・マトリクス構造を有するか又は矩形状格子の画素であるということである。さらに、ＨＵＤコンポーネント１００は、異なる陰影、透明度、色、明るさ等を持つ１つ又は複数のグラフィック要素の１つ又は複数の部分を投影するように構成することができる。
【００９６】
このように、ＨＵＤコンポーネント１００は、グラフィック要素又はアバターを、さまざまな自由度でレンダリング又は投影するように構成することができる。すなわち、焦点調節を維持して、乗員の両目が能動的に屈折力を変化させ、焦点面に投影されたグラフィック要素に集中するようにできる。同様に、グラフィック要素が「より近く」に移動するように投影されるとき（例えば、連続的に近くなる焦点面上に投影することによって）、輻輳を維持して、乗員がグラフィック要素の同時並行的な内向き回転を得ることができるようにすることができる。
【００９７】
１つ又は複数の実施形態では、ＨＵＤコンポーネント１００は、グラフィック要素を、乗り物の運転者又は搭乗者が、ナビゲーション命令、ナビゲーション操作、又は、ナビゲーション指示として従うべき、アバター又は移動アバターとして投影することができる。例えば、ＨＵＤコンポーネント１００は、１つ又は複数のグラフィック要素を、移動アバター、表示位置確保記号、識別子、フラグポール、マーカー等として投影又はレンダリングするように構成することができる。これらのグラフィック要素は、乗り物の周囲環境の周りの１つ又は複数の焦点面上に投影され、乗り物の乗員の視野に投影することができる。ＨＵＤコンポーネント１００によって投影されたアバター又はグラフィック要素は、乗り物の運転者を経路の１つ又は複数の部分に渡って誘導し、かつ、障害物の周りを、縫うように進む、ナビゲート、移動、又は走行するように投影されることによって、障害物、障害状況又は道路状況との衝突を回避させることができる。センサ・コンポーネント５７０は、１つ又は複数の障害物や道路状況を感知するように構成され、制御コンポーネント１０４は、ＨＵＤコンポーネント１００にグラフィック要素を投影するように指示して、例えば、交通規制用樽を回避するため車線変更すること等によって、道路状況の周りを走行又は迂回するようにすることができる。
【００９８】
１つ又は複数の実施形態では、センサ・コンポーネント５７０は、乗り物周囲の又は乗り物を取り囲む環境内の１つ又は複数の道路状況を感知、識別、又は検出するように構成することができる。センサ・コンポーネント５７０は、道路区間、歩道、オブジェクト、歩行者、他の乗り物、障害状況、障害物、破片、窪み、路面状況（例えば、氷、雨、砂、砂利など）、交通状況又は交通標識（例えば、赤信号、制限速度標識、停止標識、踏切、列車など）を検出又は識別することができる。これらの道路状況は、制御コンポーネント１０４又は乗り物制御コンポーネント１８０に送信される。例えば、１つ又は複数のＣＡＮ５８０は、センサ・コンポーネント５７０と、制御コンポーネント１０４又は乗り物制御コンポーネント１８０との間の通信を容易にするために用いることができる。１つ又は複数の実施形態において、センサ・コンポーネント５７０は、１つ又は複数の撮像デバイス、マイクロフォン、死角モニタ、駐車場センサ、近接センサ、対物センサ、赤外線センサ、動きセンサ等を含むことができる。
【００９９】
乗り物制御コンポーネント１８０は、１つ又は複数の道路状況に関するデータ又は、乗り物周囲の環境（例えば、操作環境、運転環境、周辺環境等）に関連するデータを受信するように構成することができる。１つ又は複数の実施形態では、乗り物制御コンポーネント１８０は、１つ又は複数の道路状況をセンサ・コンポーネント５７０から受信することができる。さらに、乗り物制御コンポーネント１８０は、１つ又は複数の道路状況を、１つ又は複数の他のソース、例えば、サーバ（図示せず）又はデータベース（図示せず）から受信することができる。乗り物制御コンポーネント１８０は、サーバ、サード・パーティ、データベース又は他のものに、テレマティクス・コンポーネント（図示せず）を介して起動されたテレマティックス・チャネルを介して、通信接続することができる。このように、乗り物制御コンポーネント１８０は、起点位置から目的位置に至る経路の１つ又は複数の部分に関する情報を収集することができる。
【０１００】
例えば、乗り物制御コンポーネント１８０は、道路区間の交通情報を含む道路状況情報（例えば、道路上の事故があった場合に交通が混雑しているかどうか、等）を受信することができる。さらに、乗り物制御コンポーネント１８０は、経路の１つ又は複数の道路区間に対応する速度制限情報を受信することができる。この情報は、１つ又は複数のグラフィック要素を乗り物の運転者や乗員に投影する方法を決定するために使用する。すなわち、ある道路区間が毎時６５マイル（１０４．６０５ｋｍ）の速度制限に対応しているが、（例えば、センサ・コンポーネント５７０によって検出される）乗り物の現在速度が毎時２５マイル（４０．２３３ｋｍ）である場合、乗り物制御コンポーネント１８０は、ＨＵＤコンポーネント１００に指示してアバターを投影させ、該アバターが該道路区間に入るときに加速するように表示する。
【０１０１】
別の例として、センサ・コンポーネント５７０が、乗り物が走行している現在車線の交通規制用樽を検出した場合、乗り物制御コンポーネント１８０はこの情報を受信し、車線変更のナビゲーション命令がＨＵＤコンポーネント１００によって投影される必要があるという決定を行うことができる。該指示は１つ又は複数のＣＡＮ５８０を通ってＨＵＤコンポーネント１００に送信することができる。該ＨＵＤコンポーネント１００は、車線変更又は位置移動のアバター又はグラフィック要素を、検出された交通規制用樽に対応して投影、レンダリング、又はアニメーション化することができる。言い換えれば、ＨＵＤコンポーネント１００は、交通規制用樽を縫うように進む又は該交通規制用樽の周りを通過するように表示されるアバター又はアイコンを投影することができる。該交通規制用樽は、該乗り物を囲む操作環境の中で該乗り物の前方に位置している。また、乗り物制御コンポーネント１８０を構成して、ＨＵＤコンポーネント１００に、実際の乗り物が車線変更する際に表示するように、該乗り物のアバターの上に方向指示灯を投影させることができる。さらに、乗り物制御コンポーネント１８０は、アバターが交通規制用樽に近づくにつれて、アバターの知覚速度を調整することができる。これは、アバター又はグラフィック要素を、より近い焦点面に連続的に投影することによって又はグラフィック要素の動的焦点面を調整することによって、該動的焦点面と乗り物又は乗り物のフロント・ガラスとの間の距離が減少するようにして実現することができる。（逆に、アバターを、加速するように投影することが望ましい場合、動的焦点面を、該動的焦点面と乗り物又は該乗り物のフロント・ガラスとの間の距離が増加するように調整することができる）。
【０１０２】
言い換えれば、乗り物制御コンポーネント１８０は１つ又は複数の道路状況を受信するように構成することができる。該１つ又は複数の道路状況のうちの１つには、１つ又は複数の道路区間の交通情報又は１つ又は複数の道路区間に対応する速度制限情報が含まれる。さらに、乗り物制御コンポーネント１８０は、ＨＵＤコンポーネント１００を起動して、１つ又は複数のグラフィック要素を、１つ又は複数の道路状況、例えば、道路区間の制限速度及び該乗り物の現在速度、に基づいて、投影させるように構成することができる。このように、乗り物制御システム１８０は、１つ又は複数の適切なアクション（例えば、停止、加速、車線変更、減速等）又は、ナビゲーション命令を決定して、ＨＵＤコンポーネント１００によって投影されるようにすることができる。
【０１０３】
１つ又は複数の実施形態において、システム５００は、ＨＵＤコンポーネント１００によって投影される１つ又は複数のグラフィック要素の１つ又は複数の側面を管理する視野管理コンポーネント（図示せず）を含むことができる。１つ又は複数の実施形態において、制御コンポーネント１０４は、該側面の１つ又は複数又は乗り物制御コンポーネント１８０に関連する機能を管理するように構成することができる。たとえば、制御コンポーネント１０４は、１つ又は複数の道路状況を受信するように構成することができる。
【０１０４】
制御コンポーネント１０４は、ＨＵＤコンポーネント１００によって表示、投影、アニメーション化又はレンダリング等がなされるグラフィック要素の種類を決定するように構成することができる。例えば、乗り物が比較的直線的な道路区間を含む経路の１つ又は複数の部分に沿って走行しているとき、制御コンポーネント１０４は、アバターであるグラフィック要素を投影する。該アバターは、乗り物や誘導用乗り物として表示又は投影される。乗り物が、１つ又は複数の曲がり角又は他のナビゲーション操作を含む経路の１つ又は複数の部分に沿って走行している場面では、制御コンポーネント１０４は、ＨＵＤコンポーネント１００に指示して、１つ又は複数の曲がり角に対応する場所にマーカーであるグラフィック要素を投影させることができる。例えば、経路に第１の通りから第２の通りへの右折が含まれる場合、制御コンポーネント１０４は、ＨＵＤコンポーネント１００に指示して、マーカー又は識別子を、第１の通りと第２の通りの交差点に、該交差点に向かって又は該交差点の周り等に、投影させることができる。このように、制御コンポーネント１０４は、表示されるべきグラフィック要素の１つ又は複数の種類（例えば、マーカー、識別子、旗竿、誘導用アバター等）を決定するように構成することができる。
【０１０５】
さらに、制御コンポーネント１０４は、グラフィック要素を投影する位置を１つ又は複数決定するように構成することができる。言い換えれば、制御コンポーネント１０４は、いつ、どこにグラフィック要素を投影するか、又はどのようにグラフィック要素を表示するかを決定することができる。グラフィック要素の位置には、焦点面、乗り物又は乗り物のフロント・ガラスから該焦点面までの距離、例えば、ｘ、ｙ、ｚ軸のｘ座標、ｙ座標、ｚ座標等を含まれる。該場所は、１つ又は複数のグラフィック要素に対する目標位置と呼ぶことができる。１つ又は複数の実施形態においては、制御コンポーネント１０４は、１つ又は複数のグラフィック要素の１つ又は複数の焦点面と乗り物（又は、例えば、乗り物のフロント・ガラス）との間の距離を、経路の１つ又は複数の部分に対応する１つ又は複数の道路状況、乗り物の現在位置、乗り物の現在速度、等に基づいて、調整するように構成することができる
【０１０６】
すなわち、道路区間（例えば、乗り物が現在配置されている又は位置している経路の部分）が毎時６５マイル（１０４．６０５ｋｍ）の速度制限（例えば、道路状況）に対応し、該乗り物の（例えば、センサ・コンポーネント５７０によって検出される）現在速度が毎時２５マイル（４０．２３３ｋｍ）（例えば、乗り物の現在速度）である場合、制御コンポーネント１０４は、ＨＵＤコンポーネント１００に指示して、毎時約６５マイル（１０４．６０５ｋｍ）で走行しているように表示されるアバター又はグラフィック要素を投影するように構成することができる。１つ又は複数の実施形態においては、該アバターを、毎時２５マイル（４０．２３３ｋｍ）から毎時６５マイル（１０４．６０５ｋｍ）への漸次的加速を表すように投影することができる。これは、該アバターの焦点面と該乗り物との間の距離を適宜調整することができることを意味する。例えば、該乗り物がほぼ同じペースで加速する場面では、該焦点面と該乗り物との間の距離は、ほぼ同じままであってよい。該乗り物が、該アバターよりも遅いペースで加速する場合、該焦点面と乗り物との間の距離が大きくなるように、制御コンポーネント１０４によって調整することができる。いずれの場合にも、上記調整は、該乗り物の現在位置又は該乗り物の現在速度、ならびに関連する経路の道路状況に基づいて行うことができる。
【０１０７】
さらに、制御コンポーネント１０４は、グラフィック要素のサイズを、該グラフィック要素の焦点面と該乗り物の距離に従って又は基づいて、ＨＵＤコンポーネント１００と連携して、調整又は決定するように構成することができる。これは、制御コンポーネント１０４が、グラフィック要素、誘導用アイコン又はアバターの高さ、サイズ、幅、奥行き、等を、目標とする知覚像に基づいて調整することができることを意味する。例えば、アバターが加速してみえるようにするために、制御コンポーネント１０４は、アバターのサイズを収縮又は縮小するように調整しながら、同時に、アバターを連続的に遠ざかる焦点面上に投影するか、又は、動的焦点面を該乗り物から次第に遠ざかるように調整することができる。
【０１０８】
１つ又は複数の実施形態においては、該グラフィック要素のサイズは、ナビゲーション命令又はメッセージの重要度の表示として用いることができる。言い換えれば、メッセージやナビゲーション命令がより重要になるほど、より大きなアバター、アイコン又はグラフィック要素を投影する。
【０１０９】
制御コンポーネント１０４は、１つ又は複数のグラフィック要素に対する１つ又は複数の動作を、ＨＵＤコンポーネント１００が投影することを決定するように構成することができる。例えば、制御コンポーネント１０４は、ＨＵＤコンポーネント１００に指示を出して、アバターを投影させ、該アバターが加速、減速、停止、車線変更、車線変更前の方向指示灯の始動、フラッシュ、点滅、アバターの向きや角度の変更、アバターの色の変更等を行うようにすることができる。さらに、制御コンポーネント１０４は、１つ又は複数のグラフィック要素の目標位置を、道路状況、乗り物の現在位置、乗り物の現在速度又は、その他の属性、特性、又は測定結果に基づいて、調整することができる。１つ又は複数の実施形態において、制御コンポーネント１０４は、１つ又は複数のＣＡＮ５８０を介して、ナビゲーション・コンポーネント５４０とインタフェース接続又は通信することができる。
【０１１０】
制御コンポーネント１０４は、乗り物の運転者又は乗員の妨害になる可能性のある障害状況、混乱又は他の状況を緩和するように構成することができる。１つ又は複数の実施形態において、制御コンポーネント１０４は、水平位置をセンサ・コンポーネント５７０等から受信して、かつ、グラフィック要素を水平面又は空の面に投影するように構成することができる。該制御コンポーネントは、１つ又は複数のグラフィック要素の色、透明度又は陰影を、一日の時間帯、該経路に関連する交通混雑度、該経路に対する運転者の熟知度、等に基づいて、決定又は調整するように構成することができる。
【０１１１】
奥行きマップ・コンポーネント５５０は、操作環境のような、乗り物の周囲又は乗り物を取り囲む環境の奥行きマップを構築する又は受信するように構成することができる。ＨＵＤコンポーネント１００は、該奥行きマップを用いて、これに従って、１つ又は複数のグラフィック要素を投影することができる。これは、仮にアバターが角を曲がり、建物に隠れている（例えば、建物が、乗り物の乗員の視線と、グラフィック要素やアバターの知覚位置又は目標位置の間にある）場合、ＨＵＤコンポーネント１００が、見えるべきものの線上にあるアバター又はグラフィック要素の１つ又は複数の部分の投影を有効化又は無効化することができることを意味する。
【０１１２】
奥行きマップ・コンポーネント５５０は、奥行きマップを、サーバ又はサード・パーティのサーバから受信するように構成することができる。例えば、奥行きマップ・コンポーネント５５０は、奥行きマップを、サーバから、テレマティックス・コンポーネント（図示せず）を介して起動したテレマティックス・チャネルを介してダウンロードすることができる。他の実施形態では、センサ・コンポーネント５７０は、奥行きマップを構築するために奥行きマップ・コンポーネント５５０が使用できる奥行き情報を検出するように構成することができる。すなわち、奥行きマップ・コンポーネント５５０は、１つ又は複数のセンサとインタフェース接続又は通信して、奥行きマップを構築する又は、事前構築された奥行きマップをデータベースから受信することができる。いずれにしても、奥行きマップ・コンポーネント５５０は、奥行き情報に基づいた奥行きマップを構築するか又は受信することができる。奥行きマップは、乗り物周囲の環境又は領域内の１つ又は複数の表面、オブジェクト、障害状況、空間的形状等の距離を表している。
【０１１３】
奥行きマップは、制御コンポーネント１０４に渡す又は送信することができる。該制御コンポーネント１０４は、これに応じて、ＨＵＤコンポーネント１００に指示して、１つ又は複数のグラフィック要素をレンダリングすることができる。例えば、ＨＵＤコンポーネント１００は、グラフィック要素を、乗り物の乗員に対応するアイ・ボックスの高さ、乗り物の位置、かつ、前記領域の奥行きマップに基づいて、投影又はレンダリングする。該奥行きマップは、主導的に感知又は、データベースから受信することができる。ＨＵＤコンポーネント１００は、１つ又は複数のグラフィック要素を奥行きマップに基づいて投影して、乗り物の１人又は複数の乗員に対して一つの遠近図を表示することができる。
【０１１４】
奥行きバッファ・コンポーネント５６０は、乗り物の１人又は複数の乗員の遠近制御を、奥行きマップ・コンポーネント５５０が生成又は受信した奥行きマップを用いて、容易化するように構成することができる。すなわち、該奥行きバッファ・コンポーネントは、グラフィック要素が乗員に視覚的に「正確に」見えるように、グラフィック要素のレンダリングを容易化するように構成することができる。例えば、グラフィック要素が実世界のオブジェクトの背後に投影される必要がある場合、奥行きバッファ・コンポーネント５６０は、グラフィック要素の一部を投影又はレンダリングしないで、該グラフィック要素の一部を乗員から「隠す」ことができる。言い換えれば、奥行きバッファ・コンポーネント５６０は、グラフィック要素のどの部分（例えば、画素）を、描画、投影又はレンダリングするか、及びどの部分をしないかを制御することができる。この目的のために、奥行きバッファ・コンポーネント５６０は、１つ又は複数の該グラフィック要素の１つ又は複数の部分のレンダリングを、奥行きマップに基づいて、有効化又は無効化するように構成することができる。
【０１１５】
さらに、奥行きバッファ・コンポーネント５６０は、実世界のオブジェクトを不鮮明にし、それにより、乗り物の乗員が見ることができるものを隠すように構成することができる。例えば、奥行きバッファ・コンポーネント５６０は、ＨＵＤコンポーネント１００に白色のグラフィック要素を投影するように指示して、該グラフィック要素が、看板等のような実世界のオブジェクト（例えば、センサ・コンポーネント５７０によって検出される）を覆うようにすることができる。その結果、乗員には該看板が見えないか又は、不鮮明に見えることになる。このように、該奥行きバッファ・コンポーネントは、減損現実を可能にするグラフィック要素を提供することにより、乗り物の運転者や乗員の混乱を緩和するように構成することができる。
【０１１６】
ＨＵＤコンポーネント１００によって投影することができるナビゲーション命令の例としては、誘導車への追従、加速（例えば、動的焦点面を、該焦点面から乗り物までの距離が増加するように変化させ、それにより、運転者又は乗員が該グラフィック要素に持ち得る遠近感を調整する）、減速（例えば、焦点面と乗り物との間の距離が減少するように調整する）、車線変更（例えば、グラフィック要素の目標位置を調整する）、障害状況の迂回、旋回、到着、場所のマーキング等がある。１例として、制御コンポーネント１０４は、歩行者が道路区間、道路、横断歩道等に足を踏み入れた場合、ＨＵＤコンポーネント１００に指示して、アバターが減速するように投影させることができる。別の例として、制御部１０４は、ＨＵＤコンポーネント１００に指示して、旋回の角度、道路区間に対応する制限速度、氷等の道路状況に基づいてアバターを減速するように投影することができる。すなわち、氷が路面にある場合、制御部１０４はＨＵＤコンポーネント１００に指示して、氷が路面に存在しない場合よりも遅く進むアバターを投影させることができる。
【０１１７】
１つ又は複数の実施形態では、制御コンポーネント１００は、次の曲がり角又は交差点をマーカー、旗の柱、旗竿、識別子等でマーク又は識別することができる。例えば、ＨＵＤコンポーネント１００は、表示位置確保記号又はマーカーを、乗り物の乗員の眺望に沿って、レンダリング又は投影することができる。奥行きマップ・コンポーネント５５０は、建物、樹木等の複数の現実のオブジェクトが、表示位置確保記号の１つ又は複数の部分に対する視線の妨げとして作用するような奥行きマップを提供するように構成することができる。１例として、表示位置確保記号が１００フィート（３０．４８ｍ）の知覚されるべき高さを有し、かつ５０フィート（１５．２４ｍ）の高さの建物が表示位置確保記号の前にある場合、奥行きバッファ・コンポーネント５６０は、表示位置確保記号のグラフィック要素の下部のレンダリング又は投影を無効化することによって、視線を妨げるように補正することができ、このようにして、運転者又は乗員の視点に応じて表示位置確保記号をレンダリングすることができる。
【０１１８】
１つ又は複数の実施形態において、１つ又は複数のグラフィック要素が、乗り物の乗員の視野に、前記経路（例えば、誘導車追従モード）に基づいて投影される。１つ又は複数の実施形態で、グラフィック要素を、アバター又は他の誘導用アイコンとして投影することができる。アバターは、乗り物周囲の現実世界の環境に向かって、飛んでいるように見え、かつ、表示される。アバターは、３−Ｄ空間内または３次元の中で移動、運行又は、「飛ぶ」ことができる。このため、アバターやグラフィック要素は３−Ｄ内で移動するように見え、それによって、アバターに追従する乗員又は運転者に対して、より直感的な感覚や安心感を与えることができる。一例として、アバター、グラフィック要素又は誘導用アイコンを、高さやサイズが乗り物の乗員からの知覚距離に基づいて変化して見えるように投影することができる。該アバターは、移動するアバターを１つ又は複数の異なる焦点面上に順次投影することによって、アニメーション化することができる。さらに、該アバターは、実際の乗り物がするように、障害状況、障害物、歩行者、破片、窪み、等の周りを迂回するように見えてもよい。１つ又は複数の実施形態において、アバターは、実時間の交通状況に則して、「運転する」、移動する、移動するように見えることがある。アバターは、他の乗り物と「衝突」する、または、交通を妨害するようには見えないような形で、車線を変更することができる。別の例としては、ある経路で運転者や乗り物が線路を横切る必要がある場合、該アバターは列車が交差するときに該線路で停止することができる。他の実施形態では、ＨＵＤコンポーネント１００は、一時停止の標識又は赤信号で停止する、又は、交通法規を遵守するアバター又はグラフィック要素を投影するように構成することができる。目的地に到着した場合、ＨＵＤコンポーネント１００は、例えば、休息のポーズをしたアバターをレンダリング又は投影するように構成することができる。
【０１１９】
このように、３Ｄナビゲーション・システム５００は、直感的なメッセージ、命令又は指示を、運転者等の乗り物の乗員に対して生成することができる。該命令は遠近に関する１つ又は複数の属性に基づくことができ、該遠近は立体的な３−Ｄグラフィック要素を１つ又は複数の調整可能な焦点面に沿って投影又はレンダリングするＨＵＤコンポーネントの性能によって決まる。例えば、３−Ｄ効果は、距離、遠近、知覚距離、道路状況等に基づいて決めることができる。
【０１２０】
図６は、１つ又は複数の実施形態による、３−Ｄナビゲーションの方法のフロー図の１例６００の説明図である。６０２において、経路を、起点位置から目的位置まで生成する。１つ又は複数の実施形態において、該起点位置又は目的位置は、例えば全地球測位システム（ＧＰＳ）ユニットから、テレマティックス・チャネルを介して受信することができる。６０４において、１つ又は複数のグラフィック要素を、乗り物の乗員の視野内の１つ又は複数の焦点面に投影する。ここで、グラフィック要素は、アバター、画像、アイコン、識別子、マーカー等として表示することができる。さらに、これらのグラフィック要素は、前記経路の１つ又は複数の部分に基づくことができる。この意味は、これらのグラフィック要素を、乗り物が位置する可能性のある前記経路の一部（例えば、乗り物の現在位置）に応じてさまざまな距離に投影することができると言うことである。
【０１２１】
６０６において、焦点面と該乗り物との間の距離を、前記経路の１つ又は複数の部分に対応する道路状況に基づいて調整する。さらに、前記距離は、また、該乗り物の現在速度に基づいて調整することができる。例えば、乗り物が時速６５マイル（１０４．６０５ｋｍ）の速度制限がつけられた経路の一部に沿って走行し、かつ、該乗り物の現在速度が毎時２５マイル（４０．２３３ｋｍ）である場合、投影されたグラフィック要素とアバターの焦点面の間の距離を増加させる（例えば、運転者や乗員に加速するよう指示するため）。言い換えれば、該グラフィック要素を、毎時約６５マイル（１０４．６０５ｋｍ）で走行して見えるように投影することができ、それによって、乗員又は運転者に、加速してアバターに「追いつく」ように促すことができる（例えば、誘導用乗り物への追従に似せて又は、それをシミュレーションして）。
【０１２２】
図７Ａは、１つ又は複数の実施形態による、３−Ｄナビゲーション用のアバターの１例７００の説明図である。図７Ａのアバター７００は、乗り物の前方に表われ、要素、障害状況、通行物、道路状況等の周りで、飛行、滑空、移動、操縦等をすることができる。図７Ｂは、１つ又は複数の実施形態による、３−Ｄナビゲーション用のアバター（複数可）の１例７１０の説明図である。図７Ｂのアバター（複数可）７１０は高い視野から見えるもので、例えば、アバター７１０の若干後方からの鳥瞰図で見えるようなものである。１つ又は複数のアバター７１０が１つ又は複数の異なる焦点面又は目標位置に投影され、それによって、運転者又は乗員に、実際の乗り物を追尾しているような感覚を与えることがわかる。
【０１２３】
図８Ａは、１つ又は複数の実施形態による、３−Ｄナビゲーション用のアバターの１例８００の説明図である。図８Ａのアバター８００は、反時計回りに回転して、左折を示している。図８Ｂは、１つ又は複数の実施形態による、３−Ｄナビゲーション用のアバターの１例８１０の説明図である。１つ又は複数の実施形態において、図８Ｂのアバター８１０は、点滅、フラッシュ、色の変更等によって、左折を指示することができる。例えば、紙飛行機のアバター８１０の左の翼は、光る又は明るさが変わって、次に左折することを示すことができる。１つ又は複数の実施形態において、アバターを該乗り物に近い焦点面に投影して、該アバターが旋回する前に「減速」して見えるようにすることができる。
【０１２４】
図９Ａは、１つ又は複数の実施形態による、３−Ｄナビゲーション用のアバターの１例９００の説明図である。図９Ｂは、１つ又は複数の実施形態による、３−Ｄナビゲーション用のアバターの１例９１０の説明図である。図９Ａのアバター９００は、例えば、乗り物の運転者が減速するためのナビゲーション命令として投影することができる。図９Ｂにおいて、アバター９１０は地平の上又は空の面に投影されて、該アバター９１０が、運転者又は乗員が該乗り物の周囲環境の１つ又は複数の部分を見る邪魔にならないようにする。
【０１２５】
さらに別の実施形態では、本明細書で開示する技術の１つ又は複数の実施形態を実装するように構成された、プロセッサ実行可能命令を含むコンピュータ可読媒体が含まれる。前記方法で考案されたコンピュータ可読媒体、又は、コンピュータ可読デバイスの実施形態を図１０に示す。図１０では、実装１０００には、コンピュータ可読データ１００６が符号化されて記録されているＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ、フラッシュ・ドライブ、ハード・ディスク・ドライブのプラッタのような、コンピュータ可読媒体１００８が含まれる。１００６に示すような、複数の０又は１を含むバイナリ・データ等のコンピュータ可読データ１００６には、本明細書に記載の原理の１つ又は複数に従って動作するように構成されたコンピュータ命令のセットを順に含んでいる。このような一実施形態１０００では、プロセッサ実行可能なコンピュータ命令１００４が、図６の方法６００のような方法１００２を実行するように構成されている。別の実施形態では、図５のシステム５００のようなシステムを実装するように、プロセッサ実行可能命令１００４を構成している。上記のようなコンピュータ可読媒体の多くは、本明細書で紹介した技術に従って動作するように、本技術分野の当業者によって考案される。
【０１２６】
本願で使用されるように、「コンポーネント」、「モジュール」、「システム」、「インタフェース」等の用語は、一般に、コンピュータに関連する実体、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア又は実行中のソフトウェアのどれかを指すように意図されている。例えば、一つのコンポーネントは、プロセッサ上で実行中のプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、プログラム又は、コンピュータである可能性があるが、これに限定されない。説明によっては、制御部で実行中のアプリケーション及び、該制御部の両方ともがコンポーネントであり得る。プロセス又は、実行スレッド内に存在する１つ又は複数のコンポーネント及び、１つのコンポーネントが１台のコンピュータに局在又は、２台以上のコンピュータ間に分散することができる。
【０１２７】
さらに、特許請求された主題は、開示された主題を実装するコンピュータを制御するソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア又は、それらの任意の組み合わせを製造するために標準プログラミング又はエンジニアリングの技術を用いた、方法、装置又は製造物品として実現される。本明細書で使用される用語「製造物品」は、任意のコンピュータ可読デバイス、コンピュータ可読キャリア又はコンピュータ可読媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムを包含することを意図している。もちろん、特許請求された主題の範囲又は思想から逸脱することなく、該構成に多くの改変を加えることができる。
【０１２８】
図１１及び、以下の議論では、本明細書に記載された１つ又は複数の条件の実施形態の実施に適したコンピューティング環境について説明する。
図１１の動作環境は、適切な動作環境の単なる一例であり、動作環境の使用範囲又は機能範囲に関して何ら限定を示唆するものではない。例示のコンピューティング・デバイスには、パーソナル・コンピュータ、サーバ・コンピュータ、ハンドヘルド・デバイス又はラップトップ・デバイス、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、メディア・プレーヤ等のモバイル機器、マルチプロセッサ・システム、消費者向け電子機器、ミニ・コンピュータ、メインフレーム・コンピュータ、任意の上記システム又はデバイスを含む分散コンピューティング環境、等がある。
【０１２９】
一般に、実施形態は、１つ又は複数のコンピューティング・デバイスによって実行される「コンピュータ可読命令」の概略的な流れで説明されている。コンピュータ可読命令は、後述するように、コンピュータ可読媒体によって配布される。コンピュータ可読命令は、１つ又は複数のタスクを実行するか又は、１つ又は複数の抽象データ型を実装するような、関数、オブジェクト、アプリケーション・プログラミング・インタフェース（ＡＰＩ）、データ構造等のプログラム・モジュールとして実装される。通常、コンピュータ可読命令の機能は、さまざまな環境に望ましいように組み合わせられているか又は、分散されている。
【０１３０】
図１１は、本明細書で提供される１つ又は複数の実施形態を実装するように構成されたコンピューティング・デバイス１１１２を含むシステム１１００の説明図である。一つの構成では、コンピューティング・デバイス１１１２は、１つ又は複数の処理ユニット１１１６及びメモリ１１１８を含む。メモリ１１１８は、コンピューティング・デバイスの詳細な構成及び種類に応じて、ＲＡＭのような不揮発性にすることができ、ＲＯＭ、フラッシュ・メモリのような揮発性にすることができ、又はその２つの組み合わせにすることができる。該構成は、図１１では、破線１１１４で示されている。
【０１３１】
他の実施形態において、デバイス１１１２は、追加の特徴又は機能を有する。例えば、デバイス１１１２は、着脱可能な記憶装置又は、着脱不可能な記憶装置を有することができる。これには、磁気記憶装置、光学記憶装置等の付加的な記憶装置を含むが、これらに限定されない。このような付加的な記憶装置は、図１１では、記憶部１１２０で示されている。１つ又は複数の実施形態では、本明細書で提供される１つ又は複数の実施形態を実装するコンピュータ可読命令は、記憶部１１２０に格納されている。記憶部１１２０には、オペレーティング・システム、アプリケーション・プログラム等を実装する他のコンピュータ可読命令を格納することができる。コンピュータ可読命令は、例えば、処理ユニット１１１６による実行の為にメモリ１１１８にロードされる。
【０１３２】
本明細書で使用される用語「コンピュータ可読媒体」には、コンピュータ記憶媒体を含む。コンピュータ記憶媒体には、コンピュータ可読命令又は他のデータのような情報を記憶するための任意の方法又は技術が実装された、揮発性及び不揮発性の、着脱可能及び着脱不可能な媒体を含む。メモリ１１１８と記憶部１１２０は、コンピュータ記憶媒体の例である。コンピュータ記憶媒体には、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ・メモリ又は他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）又は他の光記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置又は他の磁気記憶装置又は、所望の情報を格納するために使用することができ、かつ、デバイス１１１２によってアクセスすることができる、その他の任意の媒体が含まれるが、これに限定されない。上記のような任意のコンピュータ記憶媒体が、デバイス１１１２の一部である。
【０１３３】
用語「コンピュータ可読媒体」には、通信媒体が含まれる。通信媒体には、通常、コンピュータ可読命令又は他のデータが、搬送波又は他の伝送機構のような「変調データ信号」の形で取り込まれ、かつ、任意の情報配信媒体が含まれる。用語「変調データ信号」には、情報を信号に符号化するように設定又は変更された１つ又は複数の特性を有する信号が含まれる。
【０１３４】
デバイス１１１２には、キー・ボード、マウス、ペン、音声入力装置、タッチ入力装置、赤外線カメラ、ビデオ入力装置又は他の任意の入力デバイスのような、入力デバイス（複数可）１１２４が含まれる。１つ又は複数のディスプレイ、スピーカ、プリンタ又は他の任意の出力デバイスのような出力デバイス（複数可）１１２２を、デバイス１１１２に含むことができる。入力デバイス（複数可）１１２４と出力デバイス（複数可）１１２２は、有線接続、無線接続又はそれらの任意の組み合わせを介してデバイス１１１２と接続される。１つ又は複数の実施形態において、別のコンピューティング・デバイスからの入力デバイス又は出力デバイス（複数可）が、コンピューティング・デバイス１１１２用の入力装置（複数可）１１２４又は出力デバイス（複数可）１１２２として使用される。デバイス１１１２は、１つ又は複数の他のデバイスとの通信を容易にするために、通信接続部（複数可）１１２６を含むことができる。
【０１３５】
１つ又は複数の実施形態によれば、起点位置と目的位置を受信するように構成されたナビゲーション・コンポーネントを具備する、３次元（３−Ｄ）ナビゲーション・システムが提供される。該ナビゲーション・コンポーネントは、一つの乗り物に対応付けられ、起点位置から目的位置への経路を生成するように構成することができる。該経路の１つ又は複数の部分には、１つ又は複数の道路区間又は該道路区間の１つ又は複数の交差点に関連する１つ又は複数のナビゲーション命令を含むことができる。該システムは、乗り物の周囲環境の周りの１つ又は複数の焦点面上に１つ又は複数のグラフィック要素を投影するように構成されたヘッド・アップ・ディスプレイ（ＨＵＤ）コンポーネントを含むことができる。該ＨＵＤコンポーネントは、該経路に基づいて、該乗り物の乗員の視野に１つ又は複数のグラフィック要素を投影するように構成することができる。該システムは、１つ又は複数のグラフィック要素の１つ又は複数の焦点面と該乗り物との間の距離を、該経路の１つ又は複数の部分に対応する１つ又は複数の道路状況及び該乗り物の現在位置に基づいて、調整するように構成された制御コンポーネントを含むことができる。
【０１３６】
１つ又は複数の実施形態では、該制御コンポーネントは、１つ又は複数の道路状況や乗り物の現在位置に基づいて、１つ又は複数のグラフィック要素の目標位置を調節するように構成することができる。前記システムは、１つ又は複数の道路状況を受信するように構成された乗り物制御コンポーネントを含むことができる。さらに、該システムは、１つ又は複数の道路状況を検出するように構成されたセンサ・コンポーネントを含むことができる。該１つ又は複数の道路状況のうちのある一つの道路状況には、１つ又は複数の道路区間の交通情報、又は、１つ又は複数の該道路区間に対応する速度制限情報を含むことができる。さらに、道路状況には、例えば、障害状況、障害物、歩行者、破片又は窪みを含むことができる。
【０１３７】
前記システムは、乗り物の周囲環境の奥行きマップを構築するように構成された奥行きマップ・コンポーネントを含むことができる。該ＨＵＤコンポーネントは、該環境の奥行きマップに基づいて、１つ又は複数のグラフィック要素を投影するように構成することができる。奥行きマップ・コンポーネントは、奥行き情報に基づく奥行きマップを構築するように構成することができる。１つ又は複数の実施形態において、該システムは、乗り物の周囲環境からの奥行き情報を検出するように構成されたセンサ・コンポーネントを含むことができる。該奥行きマップ・コンポーネントは、テレマティックス・チャネルに基づく奥行きマップを受信するように構成することができる。該システムは、該奥行きマップに基づいて、１つ又は複数のグラフィック要素の１つ又は複数の部分のレンダリングを有効又は無効にするように構成された奥行きバッファ・コンポーネントを含むことができる。
【０１３８】
該ＨＵＤコンポーネントは、旗竿、マーカー、識別子のような１つ又は複数のグラフィック要素を、移動アバター又は表示位置確保記号として投影するように構成することができる。
【０１３９】
１つ又は複数の実施形態によれば、乗り物に対して起点位置から目的位置に至る経路を生成することを含む、３次元（３−Ｄ）ナビゲーションのための方法が提供される。該経路の１つ又は複数の部分には、１つ又は複数の道路区間又は該道路区間の１つ又は複数の交差点に関連する１つ又は複数のナビゲーション命令を含むことができる。該方法は、乗り物の周囲の環境の周りの１つ又は複数の焦点面上に、１つ又は複数のグラフィック要素を投影することを含むことができる。１つ又は複数のグラフィック要素を、該経路に基づいて該乗り物の乗員の視野に投影することができる。該方法は、１つ又は複数のグラフィック要素の１つ又は複数の焦点面と該乗り物との間の距離を、該経路の１つ又は複数の部分に関連する１つ又は複数の道路状況と乗り物の現在位置とに基づいて、調整することを含むことができる。該方法の１つ又は複数の部分は、処理ユニットを介して実行することができる。
【０１４０】
該方法は、１つ又は複数のグラフィック要素の目標位置を、１つ又は複数の道路状況と乗り物の現在位置に基づいて調整することを含むことができる。該方法は、１つ又は複数の道路状況の受信又は検出を含むことができる。該１つ又は複数の道路状況のうちのある１つの道路状況には、１つ又は複数の該道路区間の交通情報、１つ又は複数の該道路区間に対応する速度制限情報、障害状況、障害物、歩行者、破片又は窪みを含むことができる。
【０１４１】
前記方法は、特に、乗り物の周囲環境の奥行きマップを構築すること、該環境の奥行きマップに基づいて１つ又は複数のグラフィック要素を投影すること、乗り物の周囲環境から奥行き情報を検出すること、該検出した奥行き情報に基づいて奥行きマップを構築すること、奥行きマップに基づいて１つ又は複数のグラフィック要素の１つ又は複数の部分のレンダリングを有効化又は無効化することを含むことができる。
【０１４２】
１つ又は複数の実施態様によると、コンピュータ可読記憶媒体には、コンピュータの処理ユニットを介して実行されるときに複数の動作を行うコンピュータ実行可能命令が含まれる。該動作に含まれるステップには、乗り物に対して起点位置から目的位置に至る経路を生成するステップであって、該経路の１つ又は複数の部分が１つ又は複数の道路区間、又は道路区間の１つ又は複数の交差点に関連する１つ又は複数のナビゲーション命令を含むようなステップ、１つ又は複数のグラフィック要素を該乗り物の周囲環境の周りの１つ又は複数の焦点面に投影するステップであって、該グラフィック要素の１つ又は複数を該経路に基づいて該乗り物の乗員の視野に投影するようなステップ又は、該経路の１つ又は複数の部分に関連する１つ又は複数の道路状況と乗り物の現在位置とに基づいて、１つ又は複数のグラフィック要素の１つ又は複数の焦点面と乗り物との間の距離を調整するステップが含まれる。
【０１４３】
１つ又は複数の実施形態においては、１つ又は複数のグラフィック要素を投影するステップは、ラスタ・ベースのグラフィックスを利用する。さらに、１つ又は複数の実施態様では、移動するアバターとして１つ又は複数のグラフィック要素を投影するステップ又は、１つ又は複数の異なる焦点面上に移動アバターを順次投影することによって、移動アバターをアニメーション化するステップを介して、１つ又は複数のナビゲーション命令を提供することを含む。
【０１４４】
本願特許請求の範囲の主題は、構造的特徴又は方法論的作用を特定の言語で説明したが、本願主題は、必ずしも、上述の特定の特徴又は作用に限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、上述の特定の特徴及び作用は、例示的な実施形態として開示している。
【０１４５】
実施形態の各種動作が、本明細書に示されている。該動作の１つ又は複数又は全てが説明される順序は、これらの動作が順序に依存していることを意味すると必ずしも解釈されるべきではない。代替えの順序は、本明細書の説明に基づいて理解できるであろう。さらに、必ずしも、全ての動作を、本明細書で提供される各実施形態に示すことができているわけではない。
【０１４６】
本出願で使用される場合、「又は」は、包括的な「又は」を意味し、排他的な「又は」を意味することを意図していない。また、本出願で使用される冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、特に断りがない限り、又は、文脈から単数形を指示していることが明らかでない限りは、一般的に、「１つ又は複数」と解釈されたい。さらに、少なくともＡとＢの一方、及び／又は同様の表現は、一般的には、Ａ又はＢ、又はＡとＢ両方を意味する。さらに、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「持つ（ｗｉｔｈ）」又は、これらの変形が、前記の詳細な説明又は、特許請求の範囲で使用される限りでは、該用語は、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様に包含することを意味している。
【０１４７】
さらに、特に断りがない限り、「第１」、「第２」等は、一時的な、態様、空間的な態様、順序付け、等を意味する意図はない。むしろ、このような用語は、単に、特徴、要素、項目等に対する、識別子、名前等として使用されている。例えば、第１のチャネル及び第２のチャネルは、一般に、チャネルＡ及びチャネルＢ又は、２つの異なるチャネル又は２つの等しいチャネル又は、同一のチャネルに対応する。
【０１４８】
本開示では１つ又は複数の実装に関して図示及び説明してきたが、同等の変更及び修正が、本明細書及び添付図面の読書及び理解に基づいて行われ得るであろう。本発明は、そのような修正及び変更を全て含み、以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【０１４９】
１００    ヘッド・アップ・ディスプレイ・システム、ＨＵＤシステム、ＨＵＤコンポーネント
１０２    ヘッド・アップ・ディスプレイ・デバイス、ＨＵＤデバイス
１０４    制御部、制御コンポーネント
１０６    乗り物
１０８    運転席
１１０    ダッシュボード筐体
１１２    フロント・ガラス
１１４    ＨＵＤ出射孔
１１６    アイ・ボックス
１１８、１２０、１２２、１２４    第１、第２、第３、第４のプロジェクタ
１２６、１３０、１３４    第１、第２、第３のビーム・スプリッタ
１２８、１３２、１３６    第１、第２、第３の対物レンズ
１３８    接眼レンズ
１４０、１４２、１４４、１４６    プロジェクタ・ユニット
１４８、１５０、１５２、１５４    拡散スクリーン
１５６、１５８    第１、第２のアクチュエータ
１６０、１６４、１６８、１７２    第１、第２、第３及び、第４のグラフィック要素
１６２、１６６、１７０、１７４    第１、第２、第３及び第４の焦点面
１６２’、１７０’    距離
１７６    地表面
１７８    運転者の視線
１８０    乗り物制御システム、乗り物制御コンポーネント
１８２    歩行者
２００    ＨＵＤシステムを具備する乗り物
３００    乗り物及び４焦点面の一例の側面図
３０２    フロント・ガラス
４００    運転者の視野及び、グラフィック要素の１例
１０００    コンピュータ可読媒体／デバイスの実施形態
１００２    方法
１００４    プロセッサ実行可能命令
１００６    コンピュータ可読データ
１００８    コンピュータ可読媒体
１１００    コンピューティング・デバイスを含むシステム
１１１２    コンピューティング・デバイス
１１１４    処理ユニッ及びメモリ
１１１６    処理ユニット
１１１８    メモリ
１１２０    記憶部
１１２２    出力デバイス
１１２４    入力デバイス
１１２６    通信接続部
１１２８    ネットワーク
１１３０    コンピューティング・デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
2015069656000001.pdf