(57)【要約】  ディスプレイシステムのための完全性モニタが提供され、ディスプレイシステムは、画像源及びディスプレイを備える。完全性モニタは、ディスプレイシステムの画像エリア内の１つ又は複数の所定の位置における感知された特性を分析し、感知された特性を、システムに注入されたときの刺激の所定の特性に関連させ、それによって、システム内の障害の存在を決定するように構成されたコントローラを備える。感知された特性は、光学的又は非光学的に感知され得る。刺激は、光学的又は非光学的であり得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイシステムのための完全性モニタであって、前記ディスプレイシステムは、画像源及びディスプレイを備え、前記完全性モニタは、前記ディスプレイシステムの画像エリア内の１つ又は複数の所定の位置における感知された特性を分析し、前記感知された特性を、前記ディスプレイシステムに注入されたときの刺激の所定の特性に関連させ、それによって、前記システムディスプレイにおける障害の存在を決定するように構成されたコントローラを備える、完全性モニタ。
【請求項２】
前記刺激は、前記ディスプレイシステムの光センサへの注入のための、所定の特性を有する光学的刺激を含む、請求項１に記載の完全性モニタ。
【請求項３】
波長、輝度、及び持続時間の所定の特性を有する光を備える光学的刺激を生成するように配置された光学注入源を備える、請求項２に記載の完全性モニタ。
【請求項４】
前記光学注入源は、前記コントローラによって制御可能である、請求項３に記載の完全性モニタ。
【請求項５】
前記光学注入源からの光を前記光センサの画像感知エリア内の１つ又は複数の位置に導くための１つ又は複数の光ファイバを備える、請求項３又は４に記載の完全性モニタ。
【請求項６】
前記光センサに、光学的刺激を含む光を出力するように配置された光導波路を備える、請求項３又は４に記載の完全性モニタ。
【請求項７】
前記ディスプレイシステムは、表示のための記号の生成器を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の完全性モニタ。
【請求項８】
前記記号の生成器は、前記システムの画像エリア内の所定の位置に各々、１つ又は複数の記号を備える刺激を生成するように構成される、請求項７に記載の完全性モニタ。
【請求項９】
前記刺激が、前記システム内の画像エリアを表すデータの操作を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の完全性モニタ。
【請求項１０】
前記刺激は、前記システムの画像エリアを表すデータに、前記システムの構成要素によって生成される固有ノイズ成分を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の完全性モニタ。
【請求項１１】
前記ディスプレイの画像エリア内の１つ又は複数の所定の位置に放出された光の特性を感知し、前記感知された特性を示すデータを前記コントローラに出力するための光検出器を備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の完全性モニタ。
【請求項１２】
前記１つ又は複数の所定の位置に放出された光を前記光検出器に導くための１つ又は複数の光ファイバを備え、ここにおいて、前記１つ又は複数の所定の位置は、前記ディスプレイのユーザの視野の外側にある、請求項１１に記載の完全性モニタ。
【請求項１３】
前記ディスプレイの前記画像エリアにおけるコリメートされた光の一部分を捕捉し、前記捕捉された光をイメージセンサに導き、それによって、分析のために前記コントローラに画像データを提供するために、前記ディスプレイの画像プロジェクタ内に配置された光導波路を備える、請求項１１に記載の完全性モニタ。
【請求項１４】
前記コントローラは、所定の時間期間にわたる前記ディスプレイの前記画像エリア内の前記１つ又は複数の所定の位置から放出された光に対する感知された変化から、前記ディスプレイがフリーズしたかどうか、又は表示されている画像要素が望ましくない振動を受けているかどうかを識別するように構成される、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の完全性モニタ。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記システム内の画像エリアを表すデータを受信し、前記ディスプレイの前記画像エリア内の前記１つ又は複数の所定の位置に対応する、前記データ内に表された位置を決定するように構成され、その結果、前記決定された位置についての前記データの操作を備える刺激は、前記ディスプレイの前記画像エリア内の前記１つ又は複数の所定の位置における感知された特性の変化をもたらすことが予期される、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の完全性モニタ。
【請求項１６】
前記コントローラは、前記システム内の画像エリアを表すデータを受信し、光学的刺激が注入され得る前記光センサの前記画像感知エリア内の前記１つ又は複数の位置に対応する、前記データ内に表された位置を決定するように構成される、請求項５に記載の完全性モニタ。
【請求項１７】
前記コントローラは、前記システム内の画像エリアを表すデータの操作によって、刺激を注入するように、又は注入された刺激を方向転換させるように構成され、その結果、前記注入された刺激は、前記ディスプレイの前記画像エリア内の前記１つ又は複数の所定の位置における感知された特性の変化をもたらすことが予期される、請求項１５又は１６に記載の完全性モニタ。
【請求項１８】
前記ディスプレイは、カラー又は複数の波長の画像を表示するように配置され、前記コントローラは、前記ディスプレイの前記画像エリア内の前記１つ又は複数の所定の位置において感知された注入された刺激の予期されるカラー又は波長特性から、前記ディスプレイの画像プロジェクタ内のＬＥＤの故障があるかどうかを決定するように構成される、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の完全性モニタ。
【請求項１９】
前記ディスプレイは、ヘッド又はヘルメットマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ、又はヘッドダウンディスプレイのうちの１つ又は複数を備える、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の完全性モニタ。
【請求項２０】
ディスプレイシステムの完全性をモニタリングするための方法であって、前記ディスプレイシステムの画像エリア内の１つ又は複数の所定の位置における感知された特性を分析することと、前記感知された特性を、前記システムに注入されたときの刺激の所定の特性に関連させ、それによって、前記ディスプレイシステム内の障害の存在を決定することとを備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、完全性モニタリングに関し、排他的ではないが、特にディスプレイシステムの完全性モニタリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
アビオニクスディスプレイ、特にセーフティクリティカル情報を表示するために必要とされるものは、非常に高いレベルの完全性で動作すること、及び完全性に関連する非常に高い基準に進展していることが必要とされる。そのようなシステムの認証は、非常に費用と時間がかかることもある。
【発明の概要】
【０００３】
本明細書に開示される第１の態様によれば、ディスプレイシステムのための完全性モニタであって、ディスプレイシステムは、画像源及びディスプレイを備え、完全性モニタは、ディスプレイシステムの画像エリア内の１つ又は複数の所定の位置における感知された特性を分析し、感知された特性を、システムに注入されたときの刺激の所定の特性に関連させ、それによって、システムにおける障害の存在を決定するように構成されたコントローラを備える、完全性モニタが提供される。
【０００４】
一例では、刺激は、ディスプレイシステムの光センサへの注入のための、所定の特性を有する光学的刺激を備える。光学的刺激を注入することにより、光センサの完全な機能を働かせることが可能となる。
【０００５】
一例では、完全性モニタは、波長、輝度、及び持続時間の所定の特性を有する光を備える光学的刺激を生成するように配置された光学注入源を備える。光学注入源は、所定の特性を有する光学的刺激を生成するように動作し得る。代替的に、一例では、光学注入源は、コントローラによって制御可能である。
【０００６】
一例では、完全性モニタは、光学注入源からの光を光センサの画像感知エリア内の１つ又は複数の位置に導くための１つ又は複数の光ファイバを備える。代替の例では、完全性モニタは、光センサに光学的刺激を含む光を出力するように配置された光導波路を備える。
【０００７】
一例では、ディスプレイシステムは、表示のための記号の生成器を備える。任意選択的に、記号の生成器は、システムの画像エリア内の所定の位置に各々、１つ又は複数の記号を備える刺激を生成するように構成される。記号は、英数字又は様々な方法で表されるデータと共に、三角、丸、又は四角などの形状及び線を備え得る。
【０００８】
一例では、刺激が、システム内の画像エリアを表すデータの操作を備える。システムの画像エリアを表すデータは、例えば、ディスプレイの画像エリア内の画素ごとの画素輝度又はカラーを規定する画像データを備え得る。
【０００９】
一例では、刺激は、システムの画像エリアを表すデータに、システムの構成要素によって生成される固有ノイズ成分を備える。ノイズ成分は、例えば、ディスプレイシステムの光センサ又はディスプレイシステムの電子機器に固有のノイズにより、若しくは誘導ノイズにより生じ得る。
【００１０】
一例では、完全性モニタは、ディスプレイの画像エリア内の１つ又は複数の所定の位置に放出された光の特性を感知し、感知された特性を示すデータをコントローラに出力するための光検出器を備える。
【００１１】
一例では、完全性モニタは、１つ又は複数の所定の位置に放出された光を光検出器に導くための１つ又は複数の光ファイバを備え、ここにおいて、１つ又は複数の所定の位置は、ディスプレイのユーザの視野の外側にある。このようにして、ユーザのディスプレイの通常使用を妨げることなく、完全性モニタリングが行われ得る。
【００１２】
一例では、完全性モニタは、ディスプレイの画像エリアにおけるコリメートされた光の一部分を捕捉し、捕捉された光をイメージセンサに導き、それによって、分析のためにコントローラに画像データを提供するために、ディスプレイの画像プロジェクタ内に配置された光導波路を備える。光導波路及び関連するイメージセンサの使用により、ディスプレイの画像エリア内の固定位置にのみ放出される光を感知することによって制約されることなく、ディスプレイの画像エリア内の特定の位置に放出される感知光のより高度な分析が可能となる。
【００１３】
一例では、コントローラは、所定の時間期間にわたるディスプレイの画像エリア内の１つ又は複数の所定の位置から放出された光に対する感知された変化から、ディスプレイがフリーズしたかどうか、又は表示されている画像要素が望ましくない振動を受けているかどうかを識別するように構成される。
【００１４】
一例では、コントローラは、システム内の画像エリアを表すデータを受信し、ディスプレイの画像エリア内の１つ又は複数の所定の位置に対応する、データ内に表された位置を決定するように構成され、その結果、決定された位置についてのデータの操作を備える刺激は、ディスプレイの画像エリア内の１つ又は複数の所定の位置における感知された特性の変化をもたらすことが予期される。この技法によって、例えば、ディスプレイの画像エリア内の固定位置に放出された光を捕捉するための光ファイバの正確な配置が回避され得る。代わりに、コントローラ、又はディスプレイシステム内で実施される機能は、データを操作することによって、データ内に表されたどの位置が、ディスプレイの画像エリア内の１つ又は複数の所定の位置に放出される光の特性の感知される変化をもたらすと予期されるかを決定することができる。
【００１５】
一例では、コントローラは、システム内の画像エリアを表すデータを受信し、光学的刺激が注入され得る光センサの画像感知エリア内の１つ又は複数の位置に対応する、データ内に表された位置を決定するように構成される。この技法によって、例えば、光センサの画像感知エリア内の固定位置に光学的刺激を注入するための光ファイバの正確な配置が回避され得る。代わりに、コントローラは、システム内の画像エリアを表すデータを分析することによって、光学的刺激が感知された画像エリア内の位置を決定することができる。
【００１６】
一例では、コントローラは、刺激を注入するように、又はシステム内の画像エリアを表すデータの操作によって、注入された刺激を方向転換させるように構成され、その結果、注入された刺激は、ディスプレイの画像エリア内の１つ又は複数の所定の位置における感知された特性の変化をもたらすことが予期される。このようにして、コントローラは、光学的に注入された刺激の供給源又はディスプレイの画像エリア内の特定の位置に放出された光の検出器のいずれかの正確でない配置を調整することができる。
【００１７】
一例では、ディスプレイは、カラー又は複数の波長の画像を表示するように配置され、コントローラは、ディスプレイの画像エリア内の１つ又は複数の所定の位置において感知された注入された刺激の予期されるカラー又は波長特性から、ディスプレイの画像プロジェクタ内のＬＥＤの故障があるかどうかを決定するように構成される。カラーは、赤外線ＬＥＤによって生成される赤外線成分を含み得る。
【００１８】
例示的な適用例では、ディスプレイは、ヘッド又はヘルメットマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ、若しくはヘッドダウンディスプレイのうちの１つ又は複数を備える。
【００１９】
本明細書に開示される第２の態様によれば、ディスプレイシステムの完全性をモニタリングするための方法であって、ディスプレイシステムの画像エリア内の１つ又は複数の所定の位置における感知された特性を分析することと、感知された特性を、システムに注入されたときの刺激の所定の特性に関連させ、それによって、システム内の障害の存在を決定することとを備える方法が提供される。
【００２０】
本発明の例示的な実施形態は、ここから、以下の付随する図面を参照して、単に実施例として説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本明細書に開示される一例による完全性モニタリングシステムを組み込んだディスプレイシステムの例示的な構成要素を示す。
【図２ａ−２ｅ】本明細書に開示される一例による、入力センサの例示的な画像エリアが表示画面の画像エリアにどのように関連し得るかを示す。
【図３ａ−３ｂ】本明細書に開示される一例による、光学的又は非光学的刺激の一例、及びそれが図２に示される画像エリアにどのように配置され得るかを示す。
【図４】本明細書に開示される一例による、ヘルメットマウントディスプレイのための例示的な画像プロジェクタの構成要素の断面図を概略的に示す。
【図５ａ−５ｂ】本明細書に開示される一例による、画像プロジェクタの表示画面に適用される例示的な光捕捉技法の断面図を概略的に示す。
【図６】本明細書に開示される一例による、代替的な光捕捉技法を組み込んだ、図４のようなヘルメットマウントディスプレイのための例示的な画像プロジェクタの構成要素の断面図を概略的に示す。
【図７】本明細書に開示される実施例が適用され得る例示的なＨＵＤの構成要素の断面図を概略的に示す。
【詳細な説明】
【００２２】
アビオニクスディスプレイ、特にセーフティクリティカル情報を表示するために必要とされるものの認証は、非常に高い水準の完全性への進展についての証拠及び非常に高いレベルの完全性への動作についての証拠を必要とする。
【００２３】
アビオニクスディスプレイが少なくとも必要なレベルの完全性まで動作することを保証するためのアプローチは、独立した完全性モニタリング機能を提供することである。完全性モニタリング機能は、必要とされる最高レベルの完全性にしたがって進展し得、動作し得る。しかしながら、典型的なエンドツーエンドディスプレイシステムと比較して比較的単純な構成であるので、最高水準への完全性モニタリング機能の証明は、達成するのがより容易であろう。
【００２４】
完全性モニタの実施例については、ディスプレイシステムへの例示的な適用において以下で説明される。特定の実施例では、暗視カメラ（ＮＶＣ）によって出力された画像を、ＮＶＣ画像上にオーバーレイされて表示される記号又は他のディスプレイアーチファクトと組み合わせて表示するように構成されたディスプレイシステムの完全性をモニタリングするための完全性モニタが説明される。しかしながら、説明される原理が、当業者であれば明らかであるように、他のタイプのディスプレイシステム又は他のタイプのセーフティクリティカルシステムの完全性をモニタリングすることに適用され得ることが明らかとなる。
【００２５】
説明される完全性モニタの実施例は、特定の既知のタイプの完全性障害又は他の危険の検出に合わせて、既知の刺激がディスプレイシステムに初期段階で注入され得るという原理に基づいて動作する。次いで、刺激を注入した結果が、ディスプレイシステムにおいて後期段階で検出され、その結果は、予期され得るものと比較され得る。加えて、刺激の効果は、完全性障害又は他の危険の証拠を探すときにディスプレイシステムの出力を分析するための根拠を提供し得る。
【００２６】
既知の刺激の注入の代替として、システム内で生じるノイズ信号などの未知の形態の既存の刺激が、以下で説明されるように、少なくともいくつかの形態のディスプレイシステムの故障又は潜在的に危険な動作モードを検出するために利用され得る。
【００２７】
画像入力の１つとしてＮＶＣを有する上述の例示的なディスプレイシステムでは、エンドツーエンドシステムのすべての光学及び電子構成要素を働かせるために、既知の刺激が、理想的には、ＮＶＣに光学的に注入され、システムのディスプレイ出力において光学的に検出され得る。また、ディスプレイシステムによって表示されている画像をユーザが正常に見ることを妨げることなく、既知の刺激が注入され、効果がその後に検出され得る場合も有益である。それにより、ディスプレイシステムの正常動作中に完全性モニタリング機能が連続的に動作することが可能となる。
【００２８】
センサ入力における光学的に注入された刺激と、ディスプレイ出力における光学的に検出された効果との直接の関係を維持するには、代替形態がない場合、光学注入位置（単数又は複数）及び光学検出位置（単数又は複数）における高精度の位置合わせが必要とされる。しかしながら、光学注入及び光学検出構成要素の高精度な位置合わせ及び組立ての必要性を回避する、例示的な代替アプローチが、以下で説明される。
【００２９】
検出され得る完全性障害又は他の安全上の危険の例は、カラーディスプレイでは、赤、緑、又は青のＬＥＤのうちの１つ又は複数のＬＥＤの故障、フリーズしたディスプレイ、画像スケーリングエラー、画像振動、配置エラー、及び画像輝度障害を含む。そのような故障又は危険が検出され得るディスプレイタイプの例は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、ヘッドダウンディスプレイ（ＨＤＤ）、及びヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）を含む。そのようなシステムによって表示される画像は、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）デバイス、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイス、又は他のデジタルディスプレイデバイスタイプなどのディスプレイデバイスによって出力され得る。
【００３０】
以下、本発明の一実施形態による完全性モニタリング構成を組み込んだ例示的なヘルメットマウントディスプレイシステムが、図１を参照して説明される。以下で説明される別の例示的なディスプレイシステムでは、ディスプレイシステムは、ヘルメットマウントディスプレイに加えて又はその代わりに、ＨＵＤを含み得る。
【００３１】
図１を参照すると、外部夜間シーン１２を感知するための暗視カメラ（ＮＶＣ）１０と、センサ画像プロセッサ１４と、表示画像プロセッサ／ドライバ１６と、画像プロジェクタ１８とを備えるヘルメットマウントディスプレイシステムの構成要素の構成が概略的に示されている。画像プロジェクタ１８は、ユーザ２２が見るために部分的に反射型のバイザー２０による反射のために、当該バイザーに向けて画像を投影するように構成される。
【００３２】
ディスプレイシステムはまた、表示のために表示画像プロセッサ／ドライバ１６にも入力され得る記号及び他のデータなどの画像要素を生成するための記号生成器２４を含む。記号は、英数字又は様々な方法で表されるデータと共に、三角、丸、又は四角などの形状及び線を備え得る。生成された記号は、典型的には、使用時に、ＮＶＣ１０によって供給される画像上にオーバーレイされてユーザ２２にみえるように表示される。
【００３３】
このようなディスプレイシステムでは、構成要素１０、１４、１６、１８、及び２４のいずれか１つにおける構成要素の故障又は潜在的な設計の故障により障害が発生し得、潜在的に危険な状況につながる。ユーザ２２への画像の生成及び表示に干渉せずにそのような故障を検出する目的で、完全性モニタリング構成１が組み込まれてディスプレイシステムと共に機能し得る。しかしながら、故障又は他の危険な動作モードを検出すると、完全性モニタは、例えば、ユーザ２２が見る表示されているものに故障が最初に影響を及ぼす所定の時間期間内、例えば０．５秒以内にディスプレイシステムをディスエーブルにする措置をトリガし得る。
【００３４】
この目的のために、完全性モニタリング構成１は、構成１の完全性モニタリング機能を実施するために設けられた高完全性プロセッサ３０を備える。光学注入源３２が、所定の特性を有する光を生成するために設けられる。光学注入源３２は、所定の特性を有する光学的刺激の生成のために予め構成されたシーケンスに完全にしたがって動作し得、高完全性プロセッサ３０へのリンクを必要としない。代替的に、光学注入源３２は、光学的刺激をトリガするように、又は特定の特性を有する刺激を生成するように、高完全性プロセッサ３０によって制御可能であり得る。生成された光は、ＮＶＣ１０に光ファイバ３４によって光学的刺激として注入され得る。例えば、光ファイバ３４は、光学注入源３２によって生成された光を、ＮＶＣ１０の光学系内の適切な位置に注入し得る。理想的には、光ファイバ３４は、ＮＶＣ１０内のセンサに近い地点から光を注入し得、その結果、光は、ＮＶＣ１０の光学系によって許容される視野の外側の、その感知エリアの縁部にあるセンサによって検出され得る。そのようにして、注入された光が、画像プロジェクタ１８によって表示されユーザ２２が見得る外部シーン１２のビューと干渉する見込みはない。生成された光についての例示的な特性は、以下でより詳細に説明される。
【００３５】
光学注入源３２からＮＶＣ１０に注入された光学的刺激は、外部シーン１２からＮＶＣ１０の光学系を介して受け取られた光についてと同様に、ＮＶＣ１０内のセンサによって検出され、対応する信号又は画像データがＮＶＣ１０によってセンサ画像プロセッサ１４に出力される。信号又は画像データは次いで、対応する画像を出力するように画像プロジェクタ１８のディスプレイデバイスを制御する、表示画像プロセッサ／ドライバ１４に渡される。外部シーン１２のビューを含む画像の少なくともその部分が、ユーザ２２が見るために画像プロジェクタによってバイザー２０上に投影される。光学的刺激がＮＶＣ１０内のセンサの感知エリアの縁部に注入された場合、画像プロジェクタ１８内のディスプレイデバイスによって生成される光は、そのディスプレイデバイスの画像エリア内の対応する位置から検出可能であるべきである。
【００３６】
完全性モニタリング構成１は、好ましくは画像が画像プロジェクタ１８の光学系内で形成された地点から、画像プロジェクタ１８内で捕捉された光の特性を感知するように構成された光検出器３６を含む。光は、例えば、適切に配置された光ファイバ３８又は他の光学構成を使用して捕捉され、ファイバ３８によって光検出器３６に導かれ得る。光検出器３６は、感知された光を表すデータを、分析のために高完全性プロセッサ３０に出力し、これの更なる詳細は以下に提供される。
【００３７】
ＮＶＣ１０に光学的刺激を適用することで、ＮＶＣ１０のすべての機能及びハードウェアがテストされることが可能となるという利点を有する。同様に、光出力を検出することにより、画像プロジェクタ１８の機能及びハードウェアが、ＮＶＣ１０と画像プロジェクタ１８との間にあるすべての構成要素１４、１６と共にテストされることが可能となる。
【００３８】
高完全性プロセッサ３０はまた、信号若しくはデータ、又はディスプレイシステム内の様々な地点におけるデータの操作を備える非光学的刺激を導入し、モニタリング目的でそのような地点からのデータを受信するように構成され得る。例えば、高完全性プロセッサ３０は、画像エリアの縁部にある１つ又は複数の画素グループを規定するデータを上書きするように、システム内の画像エリアを表す、ＮＶＣ１０によって出力されたデータを修正し得る。修正された画素は次いで、表示画像プロセッサ／ドライバ１６によって処理される画像データに現れ、その後、画像プロジェクタ１８内のディスプレイデバイスによって生成される画像に現れるはずである。この技法によれば、例えば、光学的刺激を注入することが実際的でない場合に、ディスプレイシステムの異なる部分の追加のより具体的なテストが提供される。
【００３９】
高完全性プロセッサ３０はまた、表示画像プロセッサ／ドライバ１６及び画像プロジェクタ１８のうちの一方又は両方内のインターフェースにある画像エリアを表す信号又はデータを受信するように構成される。高完全性プロセッサ３０は、導入された刺激又はその効果がこれらの構成要素の各々から検出及び分析されることを可能にするために、受信された信号又はデータを分析するように構成される。加えて又は代替的に、注入された刺激に関連する任意の結果として生じる光学効果が、光検出器３６によって検出され得る。非光学的刺激の特性は、以下でより詳細に説明される。
【００４０】
光信号及び非光信号又はデータは、既知で検出可能な刺激を、ディスプレイシステムの入力段階の選択された構成要素に導入することが意図される。導入された刺激は、次いで、ディスプレイシステムからの出力に関連する選択された構成要素で検出されて、様々なタイプの潜在的故障のうちのいずれか１つ又は複数を明らかにし得る。
【００４１】
ＮＶＣ１０又はディスプレイシステムの他の構成要素における既存のノイズ源も、導入される刺激の一例と考えられ得、その効果は、表示画像プロセッサ／ドライバ１６又は画像プロジェクタ１８によって、表示される画像又は処理されるデータにおいて検出され得る。ノイズは、例えば、画素輝度を制御する画像データの最下位ビットにおける変動によって認識可能な、ランダムに変化する刺激を、選択された画素に提供し得る。選択された画素に対するノイズの効果は、刺激が、モニタリングの時点でシステムについての予想ノイズレベルを超えるかどうかを決定するために使用することができる。例えば、これは、フリーズしたディスプレイが検出されたかどうかを決定するために適切な閾値を利用して高完全性プロセッサ３０によって非光学的に検出され得る。閾値及びデータ上で使用される任意のフィルタリングは、ノイズの変動により、障害が検出されないままとなること、又はシステムが誤って障害を検出することが可能とならないことを保証するために適切に設定されなければならない。
【００４２】
図１に示される例示的なディスプレイシステムは、ヘルメットマウントディスプレイシステムである。しかしながら、当業者であれば明らかなように、完全性モニタリング構成は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ)、ヘッドダウンディスプレイ（ＨＤＤ)、又は他の形態のヘッドマウントディスプレイを含む、他のタイプのディスプレイシステムに適用され得る。異なるディスプレイシステムには、ディスプレイシステムの入力関連段階において光学的又は非光学的刺激を注入し、ディスプレイシステムの出力関連段階において刺激の効果を検出する異なる機会が提供される。図２をさらに参照してここから説明されるように、すべての場合において、ユーザが画像を正常に見るのを妨げることを回避することを意図している。
【００４３】
最初に図２ａを参照すると、ＮＶＣ１０内のセンサの実質的に矩形のアクティブセンサエリア４０の例示的な表現が示されている。
【００４４】
図２ｂを参照すると、アクティブセンサエリア４０上にオーバーレイされた、外部シーン１２のＮＶＣ１０の視野４２から光を受け取り得るアクティブセンサエリア４０の部分の例示的な表現が示されている。視野は、例えば、ＮＶＣ１０のレンズ系によって制約される。本開示の完全性構成１を考慮すると、ＮＶＣ１０のレンズ系を通して注入される任意の光学的刺激は、ＮＶＣ１０の視野を表す部分４２内のどこかのセンサに必ず到達する。しかしながら、上述のように、ＮＶＣ１０のレンズ系とセンサとの間の地点からの光学的刺激の注入は、領域４２の外側にあるエリア４０に光を注入する機会を提供する。
【００４５】
図２ｃを参照すると、画像プロジェクタ１８内の、又はＨＵＤなどの別のタイプのディスプレイの画像プロジェクタ内の画面エリア４４の例示的な表現が示されており、そこに、コリメートされた画像が形成され得る。
【００４６】
図２ｄを参照すると、画面エリア４４上にオーバーレイされた、画像プロジェクタ１８内のディスプレイデバイスのアクティブ画像エリア４６から出力された光を受け取り得る画面内のエリアの例示的な表現が示されている。
【００４７】
図２ｅを参照すると、画面４４のエリア４６上にオーバーレイされた、バイザー２０から反射された投影画像を見るときにユーザ２２が見ることになる画像エリア４８の例示的な表現が示されている。エリア４８は、ディスプレイデバイスによって放出された光の、ユーザ２２が利用可能な視野を表す。すなわち、ユーザ２２は、画面４４上に形成された画像のうちエリア４８内にある部分を見ることができる。ユーザに見える視野４８は、画像プロジェクタ１８の投影光学系とバイザー２０との組合せによって決定される。
【００４８】
図１に示されるものなどのヘルメットマウントディスプレイは、湾曲したバイザー２０を用いる。画像プロジェクタ１８からの光が、湾曲したバイザー２０からの反射後に歪んでいないようにみえるために、ディスプレイデバイスによって出力される画像光は、バイザー２０及び画像プロジェクタ１８の他の任意の光学系の既知の光学特性を補償するように表示画像プロセッサ／ドライバ１６によって予め歪められる。したがって、適切に予め歪めることで、予め歪められた画像が画像プロジェクタ１８におけるユーザの視野を表す画面エリア４４の部分４８から出力された場合に、歪められていない完全な画像をユーザ２２が見ることになる。
【００４９】
ＮＶＣ１０において外部シーン１２の視野４２から受け取られた任意の光が、システムを通してデータ中で伝達されて画面４４のエリア４８内から表示され得る画像として、ＮＶＣセンサによって感知され得るように構成され得る。しかしながら、図２ｅに見ることができるように、ユーザ２２が利用可能な視野を表すエリア４８の外側にある画面４４の領域５０が残っている。領域５０にある画面４４上に形成された画像の部分からの光をユーザ２２は見ることができないが、図１に示されるように、例えば適切に位置付けられた光ファイバ３８によって捕捉され得る。したがって、光学注入源３２が、領域５０内の画面４４上に形成された画像において検出可能であるＮＶＣセンサの感知エリア内の位置においてＮＶＣ１０に光学的刺激を注入することが好ましいが、ただし必須ではない。この特性は、ディスプレイシステムのユーザの通常使用を妨げることなく、ディスプレイシステムの動作完全性をテストするために、完全性構成１によって利用され得る。
【００５０】
光学注入源３２及び光検出器３６の高精度の物理的位置合わせが必要なことを回避するために、システムは、各光学注入源３２及び／又は光検出器３６の配置を予め決定することができ、その結果、高完全性プロセッサ３０は、これらの実際の位置を決定するためにこの情報を使用することができる。高完全性プロセッサ３０は、次いで、光学注入源３２の実際の位置をチェックし、注入源（単数又は複数）の関連する検出される画素エリアをコピーすることによって、修正された非光学注入源（単数又は複数）を生成し得るか、又は代替的に、光検出器３６と正しく位置が合うように完全に新しい非光学注入源（単数又は複数）を生成し得る。
【００５１】
図１に示されるシステムでは、適切に配置された光ファイバ３４を使用してＮＶＣ１０に光学的刺激を注入するための１つの例示的な技法が、図２ｅを参照して示され、上述された。しかしながら、他の技法が、ＮＶＣ１０に光学的刺激を注入するために使用され得る。
【００５２】
例えば、光学的刺激は、以下のうちの１つ又は複数によって、ＮＶＣ１０のセンサエリア内の特定の位置に方向付けられ得る。  
・例えばＮＶＣレンズ系の外部に取り付けられた１つ又は複数の小型光学系による、ＮＶＣレンズ系を通したコリメートされた光源の注入  
・ＮＶＣレンズ系の一部又は全部の要素をバイパスして、光ファイバ結合によるＮＶＣセンサ上の選択された位置への直接注入  
・適切に配置された１つ又は複数のテスト点のコリメートされた画像を提供するために、ＮＶＣレンズ系の外側に位置付けられた導波路を使用する注入  
・適切に位置する１つ又は複数のテスト点のコリメートされた画像を提供するために、ＮＶＣレンズ系の内部（絞り内）に位置付けられた導波路を使用する注入
【００５３】
光学的刺激を使用して図２ｅを参照して上述された特性を利用するために、１つの実施例では、１つ又は複数の光ファイバが、センサの感知エリアの縁部に近い１つ又は複数の領域に光学的刺激を注入することを可能にする位置においてＮＶＣ１０内に位置付けられる。代替的に、実質的に透明な光導波路がＮＶＣレンズ系の内部に位置付けられてもよく、テストパターンのコリメートされた画像の形態の光学的刺激が、導波路によってＮＶＣ１０のセンサへと注入されてもよい。光導波路には、導波路上又は導波路内に形成された回折格子が設けられ、導波路からセンサに向かって光を結合する。ここで、図３を参照して、光学的刺激の例示的な配置が説明される。
【００５４】
図３ａを参照すると、１つの実施例では、光学的刺激は、光の形状を備える１つ又は複数のマーカ６０、６２、６４、６６を備え得る。各マーカ６０〜６６は、ＮＶＣ１０の通常の視野４２の外側だがアクティブセンサエリア４０の縁部に近い位置においてＮＶＣセンサによって感知されるように配置され得る。
【００５５】
図３ｂを参照すると、画像プロジェクタ１８内の画面４４の領域５０は、１つ又は複数のマーカ７０、７２、７４、７６が表示及び検出され得るエリアを提供する。そのようなマーカは、システムに以前に非光学的刺激として注入され得るか、又はそれらは、ＮＶＣ１０に注入された光学的刺激の結果であり得、例えば、マーカ６０〜６６のうちの１つ又は複数は、領域５０内に表示される対応するマーカ７０〜７６をもたらすように配置され得る。これら４つのマーカ７０〜７６のいずれかは、図４及び図５をさらに参照してここで説明されるように、例えば、それぞれ配置された光ファイバ３６を使用して、完全性構成１によって検出され得る。
【００５６】
さらに図４を参照すると、ヘルメットマウントカラーディスプレイのための画像プロジェクタ１８の構成要素の例示的なセットの断面図が概略的に示されている。構成要素は、画像担持光を出力し、及びレンズ構成８２を含む光学系を通して折り返しミラー８６に光を方向付けるように構成されたディスプレイデバイス８０を備え、当該折り返しミラーにおいて、光は、最終光学系８８を通して方向転換されて画面４４上に画像を形成する。画面４４上に形成された画像は、次いで、バイザー２０を介してユーザ２２に投影され得る。
【００５７】
図５を参照して、図２ｅを参照して上述されたような、画面４４の領域５０からの光を捕捉するための２つの技法がここから説明される。
【００５８】
最初に図５ａを参照すると、画面４４の例示的な概略断面図が提供されており、当該画面４４に、プリズム９４が、図２ｅに示される領域５０に対応する画面４４の縁部において光学的に結合されて、光を受け取り、実質的に９０°通して光ファイバ９６のセクション内に光を方向転換させる。方向転換した光は、光検出器９８に到達するまで光ファイバ９６を通って伝搬し、当該光検出器において、光が感知され、対応するセンサデータが高完全性プロセッサ３０（図５ｂには図示せず）に渡され得る。
【００５９】
図５ｂを参照すると、図５ａのプリズムの代わりに、実質的に４５°傾斜した研磨端部１０２を有する光ファイバ１００のセクションが設けられて、領域５０から出力された光を受け取り、それを光ファイバ１００に沿って、高完全性プロセッサ３０にリンクされた光検出器１０４に同様に方向転換させる。
【００６０】
図５に示されるような光ファイバを使用した画面４４の領域５０からの光の捕捉の代替として、図６を参照してここから説明されるような導波路が使用され得る。
【００６１】
図６を参照すると、図４のようなヘルメットマウントカラーディスプレイのための画像プロジェクタ１８の構成要素の例示的なセットの断面図が概略的に示されている。実質的に透明な光導波路１１０が、画像が実質的にコリメートされる位置において画像プロジェクタ１８内に挿入される。導波路１１０には、コーティング、例えば回折格子（図６には図示せず）が設けられており、これは、コリメートされた光のごく一部を、光が捕捉されるのに十分な角度で導波路１１０内に結合させ、内部全反射によって導波路１１０に沿って伝搬させるように構成される。伝搬光は、出力要素（図６には図示せず)、例えば、別の回折格子に到達し、当該出力要素は、導波路１１０からの伝搬光を結合し、光１１２を光学系１１４を通して光学イメージセンサ１１６に渡すように構成される。光センサ１１６からの画像データは、分析のために、特に、システムに以前に注入された光学的刺激又は非光学的刺激に対応する感知画像の部分を認識するために、高完全性プロセッサ３０に渡され得る。
【００６２】
上述されたように、光が画面４４において検出されるか又はＮＶＣ１０のイメージセンサに注入される物理的位置が正確に知られる必要はない。例示的な方法では、これから説明されるように、注入された光学的刺激と画面４４における１つ又は複数の検出位置との位置合わせは、高完全性プロセッサ３０によってデータ内で行われることができる。
【００６３】
図１及び図３ａを参照して上述された構成では、光ファイバ３４は、例えばマーカ６０〜６６の１つ又は複数の位置でＮＶＣ１０のイメージセンサに光を注入するように配置され得る。マーカ６０〜６６の位置は、製造／較正プロセス中に予め決定されるか、又は当業者に明らかな方法を使用したシステムの初期化中に動的に予め決定される。一旦決定されると、これらの位置は、正しく動作しているシステムにおいて注入光がどこに発生するべきかについての基準として使用される。
【００６４】
図１及び図５を参照して上述された構成では、光ファイバ３８は、画面４４の周辺部周りの１つ又は複数の固定位置からの光を結合するように構成される。光検出器の位置は、製造／較正プロセス中に予め決定されるか、又は当業者に明らかな方法を使用したシステムの初期化中に動的に予め決定される。一旦決定されると、これらは、光検出器が光刺激をどこで測定するかについての基準位置として使用される。
【００６５】
光学的刺激のデータ内の位置及び／又は光が画面４４から結合される地点のデータ内の位置を確立しているので、高完全性プロセッサ３０は、イメージセンサの決定された位置から画面４４上の対応する決定された位置に光学的刺激の効果を、データ内で方向転換させることができる。ディスプレイシステムに適用される唯一の刺激が非光学的刺激である場合、高完全性プロセッサ３０の方向転換機能は必要とされない。
【００６６】
上述されたように、完全性モニタリング構成１は、図７を参照して簡単にここから説明されるように、ＨＵＤなどの他のタイプのディスプレイシステムに適用され得る。
【００６７】
図７を参照すると、画像プロジェクタ１２０をハウジング１２２内に収容したＨＵＤの断面図が概略的に示されている。画像プロジェクタ１２０は、ヘルメットマウントディスプレイのための画像プロジェクタ１８の画面４４と目的が同等である画面１２４を組み込んでいる。ＨＵＤの画面１２４上に形成された画像は、窓１２６を介してコンバイナ１２８に向かって投影され、当該コンバイナ１２８は、投影された画像をユーザ１３０に向かって方向転換させるために、窓１２６の平面に対して約４５°傾斜している。
【００６８】
画面４４上に形成された画像の位置で光を感知するためにヘルメットマウントディスプレイの画像プロジェクタ１８に適用される、図２、図３、図５、及び図６を参照して上述された様々な技法は、原則として、ＨＵＤの画像プロジェクタ１２０内の画面１２４上の同等の位置で光を感知することに適用され得る。
【００６９】
光学的刺激を注入することの表示結果の光検出は、画像の表示に関与するディスプレイシステムのすべての構成要素を働かせるが、高完全性プロセッサ３０は、例えば、表示画像プロセッサ／ドライバ１６又は画像プロジェクタ１８からの画像データを受信及び分析するようにも構成され得る。受信された画像データには、注入された刺激の結果を含む最終的な意図された画像の領域内の画素の状態についての情報が含まれる。したがって、画像データは、措置を必要とする故障の証拠を探すために、高完全性プロセッサ３０によって分析され得る。
【００７０】
ディスプレイシステムに光学的刺激又は非光学的刺激を注入し、注入された刺激の結果をヘルメットマウントディスプレイの画像プロジェクタ１８において検出するための例示的な技法が上述された。しかしながら、高完全性プロセッサ３０の制御下で注入される光学的刺激又は非光学的刺激は、検出されるシステムの故障又は危険のタイプにしたがって異なる特性を有し得る。同様に、高完全性プロセッサ３０によって行われる、注入された刺激の光学的に検出又は非光学的に検出された効果の分析は、ディスプレイシステムの故障又は潜在的な危険のタイプごとに異なる。ここで、いくつかの例示的な刺激特性及び分析技法が、例示的な範囲の様々なタイプのディスプレイシステムの故障又は危険について説明される。
【００７１】
（１）フリーズしたディスプレイ  
「フリーズしたディスプレイ」は、ディスプレイがリフレッシュに失敗し、変化する画像コンテンツの表示に失敗したときに発生する。この事象を検出するために、高完全性プロセッサ３０は、例えば図３ａに示されるマーカ６０〜６６の構成を備える光学的刺激の注入をトリガする。高完全性プロセッサ３０は、次いで、ディスプレイシステムが所定の時間期間内、例えば２０ｍｓの２つのディスプレイフレーム期間内に刺激の結果を表示することを保証するために、光学的に検出された反応を分析する。完全性システムがディスプレイシステムのフレーム期間に同期されている場合、より短い期間が設定され得る。
【００７２】
代替の技法では、ＮＶＣ１０において生じるノイズの形態の既存の刺激が、ディスプレイからの画素のサンプルにわたる画素輝度の対応する小規模変動を検出するために利用され得る。例えば、マーカ６０〜６６は各々、マーカ６０〜６６によって表される画素のサンプルが、フリーズしたディスプレイを検出するのに十分な大きさのディスプレイの画素のサンプルを提供するように、少なくとも所定のサイズの画素のブロックに影響を及ぼすように構成される。例えば２０ｍｓの２つ以上のフレーム期間にわたるマーカ６０〜６６から形成される画像７０〜７６における画素輝度の小さい変化は、図１に示される構成の光検出器３６から出力されたデータにおいて、図５の検出器９８又は１０４若しくは図６に示される構成の検出器１１６によって識別可能であり得る。代替的に、高完全性プロセッサ３０は、例えば、表示画像プロセッサ／ドライバ１６又は画像プロジェクタ１８から画像データを受信し、同じ時間期間にわたって、表示されたマーカ７０〜７６のための画像データ内の最下位ビットに対する変化を探し得る。
【００７３】
（２）画像スケーリングエラー  
画像スケーリングエラーの症状は、通常とは異なるサイズで外部シーン１２の画像を表示し、その結果、その表示された画像内の特徴の上に記号生成器２４によってオーバーレイされた任意の記号が誤って位置付けられて現れることを含み得る。高完全性プロセッサ３０は、図３ａのマーカ６０〜６６などの既知の間隔の２つ以上のマーカを備える刺激の注入をトリガし、画面４４上のこれらのマーカの正しく配置された画像７０〜７６から予期される光レベル又は他の特性を検出することによって、画像スケーリングエラーを検出することができる。スケーリングエラーにより誤って配置されたマーカは、正しく配置されたマーカのものと比較して、各位置において異なる感知光レベル又は特性をもたらすことになる。
【００７４】
完全性システムのための較正段階中、光学的刺激又は非光学的刺激におけるマーカ６０〜６６の位置は、例えば、図５に示される光カプラ９４、１０２の位置に位置合わせされ、検出可能な特性が確立されるように調整され得る。配置エラーは、光カプラ９４、１０２の位置における異なる特性の感知から明らかとなる。
【００７５】
画像スケーリングエラーの検出は、例えば、上記（１）のフリーズしたディスプレイの検出に使用されるものと同じ注入刺激を使用して行われ得る。
【００７６】
（３）画像振動  
画像振動は、画素輝度（オン／オフ)、グレースケールレベル、画素のカラー又は位置の意図しない振動変化によって特徴付けられ得る。これらの症状のいずれかは、高完全性プロセッサ３０によって、例えば図３ａのマーカ６０〜６６を備える注入された刺激に起因することが意図される、例えばカプラ９４、１０２の位置で検出された光の感知された特性を分析することによって検出され得る。マーカ６０〜６６は、画像振動の証拠が検出されることを可能にするために、いくつかのフレーム期間、例えば２０ｍｓの時間期間にわたって、位置、カラー、及び輝度が固定されてよい。
【００７７】
（４）配置エラー  
配置エラーは、意図しない位置における画像要素の表示によって特徴付けられる。スケーリングエラーの検出についてと同様に、例えば、較正段階中に決定されたマーカ６０〜６６の正しく配置された画像７０〜７６についての画面４４において予期される位置における光の特性の感知された差が、配置エラーの証拠を提供する。マーカ７０〜７６の実際の表示位置は、図６を参照して上述された構成のイメージセンサ１１６からの画像データの分析によって決定することができる。
【００７８】
（５）画像輝度障害  
画像輝度障害は、ディスプレイの画像エリアの異なる部分において生じる絶対輝度エラー又は相対輝度エラーによって特徴付けられ得る。画像輝度エラーは、既知の輝度又は既知の相対輝度の１つ又は複数のマーカ、例えばマーカ６０〜６６を備える刺激を注入し、マーカ７０〜７６の検出された表示輝度又は相対輝度を、それらが画面４４に形成された画像に現れたときに、予期される輝度（単数又は複数）と比較することによって検出することができる。
【００７９】
（６）カラーディスプレイにおける赤、緑、又は青のＬＥＤのうちの１つ又は複数のＬＥＤの故障  
カラーディスプレイのための画像プロジェクタ１８内の赤、緑、及び青のＬＥＤの各々は、高完全性プロセッサ３０によって、光学的であろうが非光学的であろうが１つ又は複数の刺激の注入をトリガし、１つ又は複数の赤、緑、及び青のマーカを規定し、ＬＥＤが駆動されている画像プロジェクタ１８から情報を受信することによってテストされ得る。代替的に、光検出器３６は、別個の検出器を有するカラーフィルタの構成を備え得、当該検出器は、赤、緑、又は青のＬＥＤのいずれか１つが故障しているかどうかを識別するために、各カラーフィルタを通過する光の輝度を検出するためのものである。
【００８０】
（７）記号体系の完全性  
記号生成器２４によって生成される記号の完全性もモニタリングされ得る。１つの例示的な技法では、記号生成器２４は、その記号セット中に１つ又は複数の「完全性記号」を含み、記号生成器の画像エリア内の所定の位置に完全性記号を生成するように構成され得る。実際的には、「完全性記号」は、例えば図３ａに示されるマーカ６０〜６６のうちの１つなどの、立体形状の光のみを備える。完全性モニタリング構成１の構成段階中に、生成された完全性記号を位置付けるための所定の位置は、光が画面４４において検出可能である対応する記号の表示をもたらすように決定され得る。代替的に、同様の方法が高完全性プロセッサ３０によって適用されて、記号生成器２４によって生成された完全性記号のデータ内の位置を検出し、データ内の完全性記号を、それが画面４４において光を検出する位置で領域５０に表示されるように方向転換させ得る。
【００８１】
ディスプレイシステムの故障又は潜在的に危険なディスプレイシステム問題の他の例は、当業者であれば明らかであるように、高完全性プロセッサ３０の制御下で検出され得る。適切に構築された光学的刺激又は非光学的刺激を注入し、その刺激の表示された、又は表示される結果を検出することによって、各々が検出され得る。かかる実施例は、本発明の範囲内に入ることが意図される。
【００８２】
高完全性プロセッサ３０は、デジタルプロセッサに上述の完全性モニタリング機能を実施させるコンピュータプログラムを実行するように構成された従来のデジタルプロセッサを使用して実装され得る。代替的又は追加的に、高完全性プロセッサ３０の機能は、１つ又は複数の構成可能なハードウェア論理デバイス、又は１つ又は複数の構成可能なハードウェア論理デバイスとコンピュータプログラムを実行するデジタルプロセッサとの組合せを使用して実施され得る。
【００８３】
本明細書で説明される実施例は、本発明の実施形態の例示的な実施例として理解されるべきである。さらなる実施形態及び実施例が想定される。任意の１つの実施例又は実施形態に関連して説明される任意の特徴は、単独で、又は他の特徴と組み合わせて使用され得る。加えて、任意の１つの実施例又は実施形態に関連して説明される任意の特徴はまた、実施例又は実施形態の任意の他のもの、若しくは実施例又は実施形態の任意のほかのものの任意の組合せの１つ又は複数の特徴と組み合わせて使用され得る。さらに、本明細書で説明されていない同等物及び改変物もまた、特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内で用いられ得る。
【図１】
2021506191.tif 000003
【図２ａ】
2021506191.tif 000004
【図２ｂ】
2021506191.tif 000005
【図２ｃ】
2021506191.tif 000006
【図２ｄ】
2021506191.tif 000007
【図２ｅ】
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【図３ａ】
2021506191.tif 000009
【図３ｂ】
2021506191.tif 000010
【図４】
2021506191.tif 000011
【図５ａ】
2021506191.tif 000012
【図５ｂ】
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【図６】
2021506191.tif 000014
【図７】
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【国際調査報告】
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