(57)【要約】【課題】非球面状平面に当たる画像を表示する方法および装置。【解決手段】本発明は非平面状表面に当てられる画像を表示する方法およびシステムで、表面により導入されるゆがみを排除しないまでも緩和させるシステムに向けられ、画像を間隔をあけた複数の、各々画像の複数ピクセルを含む平面セルとして非平面状表面の座標にマップすること、複数のセル各々の表面座標に対する距離の変化を最小化する際セル間の距離を最小化し、複数の平面セルを非平面状表面に当てることを特長とする。【選択図】図２
2008108251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非平面状表面に画像を表示する表示方法であって、
前記画像を間隔をあけた複数の平面状セルとして前記非平面状表面の表面の座標にマッ
ピングするステップで、前記複数の平面状セル各々は前記画像の複数のピクセルを含んで
いるステップと、
前記表面の座標に対する前記複数の平面状セル間の距離の変化を最小化すると共に、前
記複数の平面状セル間の距離を最小化するステップと、
前記複数の平面状セルを前記非平面状表面に当てるステップと、を含む、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項２】
請求項１に記載の表示方法において、
前記マッピングするステップが、さらに、
各々前記間隔をあけた複数の平面状セルに対応し初期の空間関係を有する複数の頂点を
含む、複数の多角形に前記画像のピクセルを結び付けるステップと、
前記頂点を前記非平面状表面の座標にマッピングしてマップされた多角形を形成し、前
記マップされた多角形の前記頂点からゆがみ係数の行列を生成するステップで、前記ゆが
み係数は前記非平面状表面における前記ピクセル間の相対的な空間関係を定義するステッ
プと、
前記ゆがみ行列からそれに結び付いた複数の逆転係数を有する逆行列を形成するステッ
プを含む、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項３】
請求項１に記載の表示方法において、
最小化するステップは、さらに前記複数の平面状セルの隣接する平面状セルのエッジを
、前記エッジに位置する線形関数に最小二乗合わせを用いて合わせることを含む、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項４】
請求項２に記載の表示方法において、
前記マッピングはさらに前記ゆがみ係数をキュービック・フィルタを通してフィルタし
、ノイズの存在を最小化する、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項５】
請求項１に記載の表示方法において、
前記画像が複数のピクセルを含み、各々前記画像の残りのピクセルに対し初期の相対的
位置を有し、
前記マッピングするステップが、さらにピクセルの第１および第２のサブグループ間の
前記初期位置のオフセットを定義する較正行列を得、前記較正行列の逆を生成するステッ
プで、複数の逆転係数を結び付け逆行列を定義するステップを含み、
前記当てるステップが、さらに前記逆転係数により定義される前記複数の平面状セル各
々のピクセル間の相対的空間関係を定義するステップを含む、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項６】
請求項１に記載の表示方法において、
さらに前記画像を前記非平面状表面に当てるステップと、前記画像を前記非平面状表面
から間隔をあけて表示するステップを含む、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項７】
請求項１に記載の表示方法において、
さらに前記画像を前記非平面状表面に当てるステップと、前記画像を前記非平面状表面
上に表示するステップを含む、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項８】
請求項１に記載の表示方法において、
さらに前記非平面状表面を通して前記画像を伝送するステップを含む、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項９】
請求項１に記載の表示方法において、
さらに前記画像を前記非平面状表面から反射させるステップを含む、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項１０】
画像を表示する表示方法であって、
前記画像のピクセルを、各々初期空間関係を有する複数の頂点を含む複数の多角形に結
び付けるステップと、
前記頂点を非平面状表面の座標にマップしてマップされた多角形を形成するステップと
、
前記マップされた多角形の前記頂点からゆがみ係数の行列を生成するステップで、前記
ゆがみ係数は前記非平面状表面上の前記ピクセル間の相対的な空間関係を定義するステッ
プと、
前記ゆがみ行列から、それに結び付いた複数の逆転係数を有する逆行列を生成するステ
ップと、
前記マップされた多角形各々の前記ピクセル間の相対的空間関係は前記逆転係数により
定義されて、前記マップされた多角形のピクセルを前記非平面状表面に当て、逆多角形を
生成するステップと、を含む、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の表示方法において、
さらに隣接する逆多角形のエッジを前記エッジ間に位置する線形関数に最小二乗合わせ
を用いて合わせるステップを含む、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の表示方法において、
前記結び付けるステップが、さらに前記画像のピクセルを複数の正方形に結び付けるこ
とを含み、前記マッピングするステップはさらに前記複数の正方形各々のピクセルを四辺
形に結び付けるように前記頂点を前記非平面状表面の座標にマッピングすることを含む、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の表示方法において、
ノイズの存在を最小化するために前記ゆがみ係数をキュービック・フィルタを通してフ
ィルタするステップを含む、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の表示方法において、
前記当てるステップは、さらに前記画像を前記非平面状表面から反射させ、前記画像を
前記非平面状表面から間隔をあけた領域に表示することを含む、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の表示方法において、
前記結び付けるステップが、さらに前記画像のピクセルを複数の正方形に結び付けるこ
とを含み、
前記マッピングするステップが、さらに前記頂点を、前記複数の正方形各々のピクセル
が四辺形に結び付けられるように前記非平面状表面の座標にマップすることを含み、
前記非平面状表面がそれに結び付いた曲率半径を有し、前記四辺形は前記四辺形各々に
結び付いた前記画像の部分が当てられ前記部分において前記曲率半径において最小変動を
有する前記非平面状表面の領域にマップされ、
前記当てるステップはさらに前記逆転係数により前記四辺形各々の前記ピクセル間の相
対的な空間関係を定義し、逆転四辺形を生成することを含み、
さらに最小二乗合わせを用いて隣接する逆転四辺形のエッジを前記エッジ間に位置する
線形関数に合わせることを含む、
ことを特徴とする表示方法。
【請求項１６】
画像を表示するシステムであって、
画像表示装置と、
前記画像表示装置とデータ通信するプロセッサと、
前記プロセッサとデータ通信し、前記プロセッサが処理するコンピュータ読み取り可能
な命令を格納するメモリと、を含み、
前記コンピュータ読み取り可能な命令が、前記画像のピクセルを各々初期の空間関係を
有する複数の頂点を含む複数の多角形に結び付けるコードと、
前記頂点を非平面状表面の座標にマップしてマップされた多角形を生成するコードと、
前記マップされた多角形の前記頂点から前記非平面状表面上の前記ピクセル間の空間関
係を定義するゆがみ係数の行列を生成するコードと、
前記ゆがみ行列からそれに結び付いた複数の逆転係数を有する逆行列を生成するコード
と、
前記マップされた多角形各々の前記ピクセル間の相対的な空間関係を前記逆転係数によ
り定義し前記マップされた多角形のピクセルを前記非平面状表面に当てることで逆転多角
形を生成するコード、を含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のシステムにおいて、
前記コンピュータ読み取り可能な命令が最小二乗合わせを用いて隣接する逆転多角形の
エッジを前記エッジ間に位置する線形関数に合わせるコードを含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１６に記載のシステムにおいて、
前記結び付けるコードが、さらに前記画像のピクセルを複数の正方形に結び付ける第１
のサブルーチンを含み、
前記マップするコードが、さらに前記複数の正方形各々のピクセルを四辺形に結び付け
るように前記頂点を前記非平面状表面の座標にマップする第２のサブルーチンを含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１６に記載のシステムにおいて、
さらにノイズの存在を最小化するために前記ゆがみ係数をフィルタするキュービック・
フィルタを含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１６に記載のシステムにおいて、
前記結び付けるコードが、さらに前記画像のピクセルを複数の正方形に結び付ける第１
のサブルーチンを含み、
前記マップするコードがさらに前記複数の正方形各々のピクセルを四辺形に結び付ける
ように前記頂点を前記非平面状表面の座標にマップする第２のサブルーチンを含み、
前記非平面状表面がそれに結び付いた曲率半径を有し、前記四辺形は前記四辺形各々に
結び付いた前記画像の部分が当てられ前記部分において前記曲率半径において最小変動を
有する前記非平面状表面の領域にマップされ、
前記当てるコードがさらに前記逆転係数により前記四辺形各々の前記ピクセル間の相対
的な空間関係を定義し、逆転四辺形を生成することを含み、
前記コンピュータ読み取り可能な命令が最小二乗合わせを用いて隣接する逆転四辺形の
エッジを前記エッジ間に位置する線形関数に合わせるコードを含む、
ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に車両内で用いる表示装置に関し、より具体的には自動車で用いるヘッ
ドアップ・ディスプレー（ＨＵＤ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像が当たる基体の光学特性により生じるゆがみは長年画像業界にとって問題となって
いる。その結果利用されたレンダリング技術により生じるゆがみを補正するために多くの
先行技術の試みが提示されている。
【０００３】
米国特許第３４２２３０６号明細書は磁気偏向型ブラウン管のゆがみ補正回路を開示し
ている。関連する部分で、未補正の偏向信号はブラウン管によるゆがみと逆の形で予めゆ
がめられ、補正された偏向信号をもたらす。偏向増幅器に適用すると補正された偏向信号
はブラウン管において糸巻形および非線形ゆがみのない偏向をもたらす。
【０００４】
米国特許第４６５８２４６号明細書は液晶セルのマトリクスまたは他のマトリクス要素
による視覚的画像の表示をシミュレートし、要素サイズ、アクティブ領域比、および信号
ノイズ内容など表示特性の選択に自由度を提供するシステムを開示している。表示はブラ
ウン管を用い、ソフトウェアの信号処理を利用する。
【０００５】
米国特許第５３０２９６４号明細書は航空機用のヘッドアップ・ディスプレーで、デジ
タル画像ジェネレータ、ブラウン管（ＣＲＴ）、およびＣＲＴ画面に形成され、航空機操
作の状態を示す画像をホログラフィ・ミラー・コンバイナに傾斜角をもって投影する光学
システムを含むヘッドアップ・ディスプレーを開示している。コンバイナは航空機の風防
ガラスを通した操縦士の直接視野に対し透明であるが、直接視野に重ねられたＣＲＴ画面
の反映画像をもたらす。ＣＲＴにおける糸巻形ゆがみおよび傾斜投影角による幾何学的ゆ
がみは当初直交するＣＲＴの水平および垂直偏向信号を、コンバイナ上の画像を操縦士が
見た場合ゆがみがないよう、ゆがみの逆の形で変更させるデジタル・ルックアップ表メモ
リにより補正される。
【０００６】
米国特許第６５３２１１３号明細書は画像が車両のフロント・ガラスに投影される車両
用の表示装置で、座席の位置および運転手の体型が変わった場合、およびフロント・ガラ
スの形状が変わった場合でも車両の前景および重ね合わされる画像の虚像が正確に合わせ
て見られる表示装置を開示している。車両内のダッシュボードにおける表示装置の表示表
面に表示される重ね合わせ用逆画像の光がフロント・ガラスに投影され、運転手はフロン
ト・ガラスを通して目に見える前景と共に重ね合わせ用逆画像の虚像が視点前方のフロン
ト・ガラスに反射されるのを見、これは重ね合わせ用原画像の虚像である。重ね合わせ用
逆画像の光がフロント・ガラスに反射される際に生じるゆがみを相殺するために、表示装
置に表示される重ね合わせ用逆画像は制御装置に備わる外付きＲＯＭに格納される内容に
応答して予めゆがめられ、このＲＯＭは異なった内容を格納する別のＲＯＭで置き換える
ことができる。
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２００６３８０２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、画像が当たる光学特性により導入されるゆがみが排除されないまでも緩和され
る、改善された光学的画像化手法を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は非平面状表面に当たる画像を表示する表示方法およびシステムに向けられ、画
像を間隔をあけた複数の平面セルとして非平面表面の座標にマップすることを特長とし、
各セルは画像の複数のピクセルを含んでいる。セル間の距離は複数のセル各々の距離を表
面座標に関し最小化する際に最小化される。これらの処置により非平面状表面に当たる結
果ゆがみを受ける画像は見る者が感知するゆがみを最小化して表示することができる。画
像は画像表示装置を用い、最小限のゆがみをもって非平面状表面上に、または非平面状表
面から間隔をあけて画像を投影することにより表示される。非平面状表面から間隔をあけ
て表示される場合、表示領域は非平面状表面と画像表示装置との間に位置するか、または
画像表示装置と表示される画像との間に非平面状表面があるように位置するよう配置する
ことができる。そのために、マッピングは画像のピクセルを複数の多角形と結び付けるこ
とを含み、各多角形は間隔をあけた複数のセルの１つを定義し、初期の空間関係を有する
複数の頂点を含む。頂点は非平面状表面の座標にマップされ、マップされた多角形を形成
する。マップされた多角形の頂点からゆがみ係数の行列が生成される。ゆがみ係数は非平
面状表面上のピクセル間の相対空間関係を定義する。ゆがみ行列からは複数の逆転係数が
結び付けられた逆行列が生成される。画像表示装置はマップされた多角形のピクセルを非
平面状表面に当て、その際マップされた各多角形のピクセル間の相対的空間関係は逆転係
数で定義され、逆多角形を生成する。このように、逆多角形に従ってマップされた画像を
非平面状表面に当てることにより非平面状表面により導入されたゆがみは実質的に取り消
される。第１の異なった実施形態で、表示される画像の質は最小二乗合わせを用い隣接す
る逆多角形のエッジをエッジ間に位置する１つ以上の線形関数に合わせることにより向上
させることができる。第２の異なった実施形態で、多角形は多角形の１つに結び付いた画
像部分にかかる曲率が最小限である非平面状表面の領域にマップされる。
【００１０】
本発明の一態様である、画像を表示する方法は、画像を間隔をあけた複数の平面状セル
として非平面状表面の表面の座標にマッピングするステップで、複数の平面状セル各々は
画像の複数のピクセルを含んでいるステップと、表面の座標に対する複数の平面状セル間
の距離の変化を最小化すると共に、複数の平面状セル間の距離を最小化するステップと、
複数の平面状セルを非平面状表面に当てるステップとを含む。
【００１１】
また、マッピングするステップは、さらに、各々間隔をあけた複数の平面状セルに対応
し初期の空間関係を有する複数の頂点を含む、複数の多角形に画像のピクセルを結び付け
るステップと、頂点を非平面状表面の座標にマッピングしてマップされた多角形を形成し
、マップされた多角形の頂点からゆがみ係数の行列を生成するステップで、ゆがみ係数は
非平面状表面におけるピクセル間の相対的な空間関係を定義するステップと、ゆがみ行列
からそれに結び付いた複数の逆転係数を有する逆行列を形成するステップを含むものでも
よい。
【００１２】
また、最小化するステップは、さらに複数の平面状セルの隣接する平面状セルのエッジ
を、エッジに位置する線形関数に最小二乗合わせを用いて合わせることを含むものでもよ
い。
【００１３】
また、マッピングはさらにゆがみ係数をキュービック・フィルタを通してフィルタし、
ノイズの存在を最小化するものでもよい。
【００１４】
また、画像は複数のピクセルを含み、各々画像の残りのピクセルに対し初期の相対的位
置を有し、マッピングするステップは、さらにピクセルの第１および第２のサブグループ
間の初期位置のオフセットを定義する較正行列を得、較正行列の逆を生成するステップで
、複数の逆転係数を結び付け逆行列を定義するステップを含み、当てるステップは、さら
に逆転係数により定義される複数の平面状セル各々のピクセル間の相対的空間関係を定義
するステップを含むものでもよい。
【００１５】
また、さらに画像を非平面状表面に当てるステップと、画像を非平面状表面から間隔を
あけて表示するステップを含むものでもよい。
【００１６】
また、さらに画像を非平面状表面に当てるステップと、画像を非平面状表面上に表示す
るステップを含むものでもよい。
【００１７】
また、さらに画像を非平面状表面を通して伝送するステップを含むものでもよい。
【００１８】
また、さらに画像を非平面状表面から反射させるステップを含むものでもよい。
【００１９】
本発明の一態様である、画像を表示する方法は、画像のピクセルを、各々初期空間関係
を有する複数の頂点を含む複数の多角形に結び付けるステップと、頂点を非平面状表面の
座標にマップしてマップされた多角形を形成するステップと、マップされた多角形の頂点
からゆがみ係数の行列を生成するステップで、ゆがみ係数は非平面状表面上のピクセル間
の相対的な空間関係を定義するステップと、ゆがみ行列から、それに結び付いた複数の逆
転係数を有する逆行列を生成するステップと、マップされた多角形各々のピクセル間の相
対的空間関係は逆転係数により定義されて、マップされた多角形のピクセルを非平面状表
面に当て、逆多角形を生成するステップとを含む。
【００２０】
また、さらに隣接する逆多角形のエッジをエッジ間に位置する線形関数に最小二乗合わ
せを用いて合わせるステップを含むものでもよい。
【００２１】
また、結び付けるステップは、さらに画像のピクセルを複数の正方形に結び付けること
を含み、マッピングするステップはさらに複数の正方形各々のピクセルを四辺形に結び付
けるように頂点を非平面状表面の座標にマッピングすることを含むものでもよい。
【００２２】
また、ノイズの存在を最小化するためにゆがみ係数をキュービック・フィルタを通して
フィルタするステップを含むものでもよい。
【００２３】
また、当てるステップは、さらに画像を非平面状表面から反射させ、画像を非平面状表
面から間隔をあけた領域に表示することを含むものでもよい。
【００２４】
また、結び付けるステップは、さらに画像のピクセルを複数の正方形に結び付けること
を含み、マッピングするステップは、さらに頂点を、複数の正方形各々のピクセルが四辺
形に結び付けられるように非平面状表面の座標にマップすることを含み、非平面状表面は
それに結び付いた曲率半径を有し、四辺形は四辺形各々に結び付いた画像の部分が当てら
れ部分において曲率半径において最小変動を有する非平面状表面の領域にマップされ、当
てるステップはさらに逆転係数により四辺形各々のピクセル間の相対的な空間関係を定義
し、逆転四辺形を生成することを含み、さらに隣接する逆転四辺形のエッジを最小二乗合
わせを用いてエッジ間に位置する線形関数に合わせることを含むものでもよい。
【００２５】
本発明の一態様である、画像を表示するシステムは、画像表示装置と、画像表示装置と
データ通信するプロセッサと、プロセッサとデータ通信するメモリで、メモリはプロセッ
サが処理するコンピュータ読み取り可能な命令を格納するメモリを含み、コンピュータ読
み取り可能な命令は、画像のピクセルを各々初期の空間関係を有する複数の頂点を含む複
数の多角形に結び付けるコードと、頂点を非平面状表面の座標にマップしてマップされた
多角形を生成するコードと、マップされた多角形の頂点から非平面状表面上のピクセル間
の空間関係を定義するゆがみ係数の行列を生成するコードと、ゆがみ行列からそれに結び
付いた複数の逆転係数を有する逆行列を生成するコードと、マップされた多角形のピクセ
ルを非平面状表面に当てるコードで、マップされた多角形各々のピクセル間の相対的な空
間関係は逆転係数により定義され、逆転多角形を生成するコードを含む。
【００２６】
また、コンピュータ読み取り可能な命令はさらに隣接する逆転多角形のエッジを最小二
乗合わせを用いてエッジ間に位置する線形関数に合わせるコードを含むものでもよい。
【００２７】
また、結び付けるコードは、さらに画像のピクセルを複数の正方形に結び付ける第１の
サブルーチンを含み、マップするコードは、さらに複数の正方形各々のピクセルを四辺形
に結び付けるように頂点を非平面状表面の座標にマップする第２のサブルーチンを含むも
のでもよい。
【００２８】
また、さらにノイズの存在を最小化するためにゆがみ係数をフィルタするキュービック
・フィルタを含むものでもよい。
【００２９】
また、結び付けるコードは、さらに画像のピクセルを複数の正方形に結び付ける第１の
サブルーチンを含み、マップするコードはさらに複数の正方形各々のピクセルを四辺形に
結び付けるように頂点を非平面状表面の座標にマップする第２のサブルーチンを含み、非
平面状表面はそれに結び付いた曲率半径を有し、四辺形は四辺形各々に結び付いた画像の
部分が当てられ部分において曲率半径において最小変動を有する非平面状表面の領域にマ
ップされ、当てるコードはさらに逆転係数により四辺形各々のピクセル間の相対的な空間
関係を定義し、逆転四辺形を生成することを含み、コンピュータ読み取り可能な命令はさ
らに隣接する逆転四辺形のエッジを最小二乗合わせを用いてエッジ間に位置する線形関数
に合わせるコードを含むものでもよい。これらおよび他の実施形態は以下により詳細に説
明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は他の目的や利点とともに、次の添付図面と併せて以下の説明を参照することに
より最も良く理解されよう。
【００３１】
図１において、本発明の一実施形態によるシステム１０は汎用プロセッサ、有限状態機
械、または本明細書で説明されるように画像データを操作できる他の任意の回路であり得
るプロセッサ１４とデータ通信する映写機などの画像表示装置１２を含む。メモリ１６が
プロセッサ１４とデータ通信している。画像表示装置１２は自動車、オートバイ、航空機
等々の車両にあり、ユーザ１８はそれにより生み出される画像を表示領域２０において視
覚的に知覚することができる。画像表示装置１２はヘッドアップ・ディスプレー（ＨＵＤ
）として機能する。そのために、画像表示装置１２が機能して望ましい計器の画像、すな
わち通常ダッシュボード２２に存在する計器のクラスタ（図示せず）の画像、を車両の通
常操作においてユーザ１８の視野に位置する表示領域２０に表示する。通常、表示領域２
０に表示される画像内容は標準的な手法を用いて得られる自動車操作のリアルタイム表示
である。
【００３２】
そのために、スピードメータ（図示せず）、タコメータ（図示せず）、時計（図示せず
）、コンパス（図示せず）、油圧計（図示せず）等々、の画像が表示領域２０に表示され
ることができる。計器クラスタにより提示される情報は計器クラスタ（図示せず）または
その中に含まれる個々の計器の画像を表示せずに表示することができる。あるいは、表示
領域２０に表示される画像は計器クラスタ（図示せず）により提示されない車両の操作上
の特性に関する情報を含むことも可能である。例えば、自動車によってタコメータ（図示
せず）を備えていないが、車両内にタコメータ信号は存在し得る。本発明はタコメータ信
号に対応する画像を表示領域２０において表示するために用いることができる。その結果
、本発明は車両の操作上の特性に関しユーザ１８が知覚できる情報を増やす機能を提供す
るという点で既存の自動車に対する遡及的適合に理想的である。
【００３３】
本例において、ユーザ１８および表示領域２０はフロント・ガラス２４から間隔があい
ており、ユーザ１８がフロント・ガラス２４を通して眺めた場合、表示領域２０は視野に
はいるように位置される。これは画像表示装置１２が光線２６で示される複数のピクセル
として画像をフロント・ガラス２４に当たるよう投影することにより達成され、画像表示
装置１２、プロセッサ１４、およびメモリ１６はフロント・ガラス２４が延長としてある
ダッシュボード２２内に実装される。図示されるように、画像表示装置１２はフロント・
ガラス２４の表面２８からピクセルを反射させることにより表示領域２０に画像を生成し
、光線３０が表示領域２０に原画像の虚像を形成することにより示される。
【００３４】
図１および図２の双方を参照して、虚像であれ他であれ、画像を表示領域２０に表示す
る場合に直面する問題は表面２８によるものである。周知のとおり、自動車、オートバイ
、航空機、ボート等々の風防ガラスは非平面状で通常湾曲しており、表面２８の場合もそ
うである。表面２８の非平面性は、表面２８上に表示された画像のゆがみ、および／また
は表面２８から反射し、表示領域２０に表示された画像のゆがみを導入する。表面２８に
より導入されるゆがみを排除しないまでも緩和させるために、本発明の一実施形態は光線
２６で表される画像を間隔をあけた複数のセルとしての逆転多角形３１〜３９を表面２８
の座標４０にマップし、各複数のセルとしての逆転多角形３１〜３９は画像の複数のピク
セル２３を含む。複数のセルとしての逆転多角形３１〜３９の各々は座標４０が対応する
区域または表面２８で現されるゆがみの逆転を表す。
【００３５】
画像表示装置１２は複数のセルとしての逆転多角形３１〜３９を表面２８に当て、それ
により表面２８が呈するゆがみを除去し、表示領域２０に結果として表示される画像に存
在するゆがみを緩和させる。異なった実施形態で、隣接する複数のセルとしての逆転多角
形３１〜３９間の距離は座標４０に関し複数のセルとしての逆転多角形３１〜３９各々の
空間的位置の変化を最小化する際に最小化される。これらの実施形態双方は以下でさらに
考察される。
【００３６】
図２および図３の双方を参照して、画像のピクセル２３を複数のセルとしての逆転多角
形３１〜３９にマップすることは画像のピクセル２３を複数の多角形、例えば正方形の多
角形４１〜４９に結び付けることを含む。本例において考察を明確にするために９つの正
方形が間隔をあけているように図示される。正方形の多角形４１〜４９各々は複数の頂点
５０〜５３、すなわち４つの頂点、を有する。頂点５０〜５３は正方形の多角形４１〜４
９の形状で定義される初期の相対的空間関係を有する。正方形の多角形４１に関すると、
初期の空間関係は隣接頂点の各対が同一線上にあり、のこりの頂点の対各々の頂点が間隔
をあけている距離に等しい距離で互いに間隔をあけていると説明できる。正方形の多角形
４１〜４９各々における頂点５０〜５３は図４に示す複数のマップされた多角形６１〜６
９を定義する頂点５４〜５７として表面２８にマップされる。
【００３７】
図３、図４、および図５を参照すると、正方形の多角形４１〜４９各々における頂点５
０〜５３はマップされた多角形６１〜６９と正方形の多角形４１〜４９との間に一対一の
対応があるように表面２８にマップされる。その結果、正方形の多角形４１〜４９の各々
は残りの正方形の多角形４１〜４９が対応する多角形６１〜６９とは異なる１つの多角形
６１〜６９に対応する。従って、頂点５０〜５３と頂点５４〜５７との間に一対一の対応
があり、頂点５０は頂点５４にマップ、頂点５１は頂点５５にマップ、頂点５２は頂点５
６にマップ、および頂点５３は頂点５７にマップされる。しかし表面２８の形状により、
マップされた多角形６１〜６９各々の頂点５４〜５７間の空間関係が対応する正方形の多
角形４１〜４９の頂点５０〜５３間の初期の空間関係とは異なるようになる。これは画像
のゆがみと呼ばれ表面２８の非平面性、すなわち湾曲、によりもたらされ、頂点５０〜５
３の相対的空間関係とはオフセットされた相対的空間関係を有する頂点５４〜５７を提供
する。頂点５４〜５７の各対は同一線上にあるので、頂点５４〜５７の相対的位置におけ
る前記オフセットは各正方形の多角形４１〜４９が四辺形の形状を有するようにマップさ
れる表面２８の区域をもたらす。本例において、マップされた多角形６１〜６９は四辺形
である。しかし多角形６１〜６９は任意の多角形の形状であり得ることが理解されよう。
【００３８】
頂点５４〜５７のオフセット値が得られると、任意の四辺形の多角形６１〜６９に結び
付いたピクセル２３の、対応する正方形の多角形４１〜４９におけるピクセル２３の初期
の相対的位置と比較した、オフセットが判定される。これは「デジタル画像のワーピング
」（「Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｅ Ｗａｒｐｉｎｇ」）、ＩＥＥＥ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｒ
ｅｓｓ Ｍｏｎｏｇｒａｐｈ、１９９０年、においてＧｅｏｒｇｅ Ｗｏｌｂｅｒｇが説明
する周知の手法を用いて達成される。具体的に、各四辺形の多角形６１〜６９に結び付い
た頂点５４〜５７について線形方程式のシステムを解くことにより各四辺形の多角形６１
〜６９に対しゆがみ行列が判定される。
【００３９】
【数１】
2008108251.tif 000003
【００４０】
ここでｘ0とｙ0は頂点５４のｘとｙ座標、ｘ1とｙ1は頂点５５のｘとｙ座標、ｘ2とｙ2
は頂点５７のｘとｙ座標で、ｘ3とｙ3は頂点５６のｘとｙ座標である。係数ａ11，ａ12，
ａ13，ａ21，ａ22，ａ23，ａ31，ａ32，ａ33はピクセル２３が結び付いた１つの四辺形に
おけるピクセル２３の相対的な空間的位置を定義する行列の係数で、行列Ｍは以下のとお
りである。
【００４１】
【数２】
2008108251.tif 000004
【００４２】
方程式（１）〜（６）を用いて係数ａ11，ａ12，ａ13，ａ21，ａ22，ａ23，ａ31，ａ32
，ａ33の行列を得た後、標準的な手法を用いて逆行列Ｍ-1が得られる。
【００４３】
図２および図４の双方を参照して、各四辺形の多角形６１〜６９に対し行列Ｍの逆行列
Ｍ-1を得る際、複数の逆転四辺形の逆転多角形３１〜３９が得られ、各々は四辺形の多角
形６１〜６９に結び付いた画像の小部分各々におけるピクセル２３の逆の配置またはマッ
ピングである。具体的に、逆転四辺形の逆転多角形３１に結び付いた画像の小部分は、正
方形の多角形４１に結び付いた画像の小部分に対応し、四辺形の多角形６１に結び付いた
画像の小部分のマッピングと比較した場合逆転してマップされた画像に対応する。逆転四
辺形の逆転多角形３２に結び付いた画像の小部分は、正方形の多角形４２に結び付き、四
辺形の多角形６２に結び付いた画像の小部分のマッピングと比較した場合逆転してマップ
された画像の小部分に対応する。逆転四辺形の逆転多角形３３に結び付いた画像の小部分
は、正方形の多角形４３に結び付き、四辺形の多角形６３に結び付いた画像の小部分のマ
ッピングと比較した場合逆転してマップされた画像の小部分に対応する。
【００４４】
逆転四辺形の逆転多角形３４に結び付いた画像の小部分は、正方形の多角形４４に結び
付き、四辺形の多角形６４に結び付いた画像の小部分のマッピングと比較した場合逆転し
てマップされた画像の小部分に対応し、逆転四辺形の逆転多角形３５に結び付いた画像の
小部分は、正方形の多角形４５に結び付き、四辺形の多角形６５に結び付いた画像の小部
分のマッピングと比較した場合逆転してマップされた画像の小部分に対応する。逆転四辺
形の逆転多角形３６に結び付いた画像の小部分は、正方形の多角形４６に結び付き、四辺
形の多角形６６に結び付いた画像の小部分のマッピングと比較した場合逆転してマップさ
れた画像の小部分に対応する。逆転四辺形の逆転多角形３７に結び付いた画像の小部分は
、正方形の多角形４７に結び付き、四辺形の多角形６７に結び付いた画像の小部分のマッ
ピングと比較した場合逆転してマップされた画像の小部分に対応する。
【００４５】
逆転四辺形の逆転多角形３８に結び付いた画像の小部分は、正方形の多角形４８に結び
付き、四辺形の多角形６８に結び付いた画像の小部分のマッピングと比較した場合逆転し
てマップされた画像の小部分に対応し、逆転四辺形の逆転多角形３９に結び付いた画像の
小部分は、正方形の多角形４９に結び付き、四辺形の多角形６９に結び付いた画像の小部
分のマッピングと比較した場合逆転してマップされた画像の小部分に対応する。
【００４６】
複数のセルとしての逆転多角形３１〜３９各々に対し逆行列Ｍ-1で表され、表示される
画像の小部分の逆転マッピングは図１に示されるメモリ１６に格納される。このように、
画像表示装置１２が表示領域２０に画像を表示する場合、プロセッサ１４はメモリ１６内
のコンピュータ読み取り可能な命令とともに、その中に含まれ表示領域２０に表示される
画像を構成するデータを処理し、逆転四辺形の逆転多角形３１〜３９を定義する情報に従
って画像をマップする。このように、画像は表面２８に投影され、表面２８当たる画像の
各小部分は四辺形の多角形６１〜６９により定義されるマッピングに比較すると逆転され
ているピクセル２３のマッピングを有する。表面２８の呈するゆがみは逆行列Ｍ-1に従っ
て各逆転四辺形の逆転多角形３１〜３９をマップすることにより呈されるゆがみを無効に
しないまでも実質的に緩和させる効果がある。表示領域２０に表示される画像はビデオ画
像のストリームからなり得ることが特記され、各フレームは表面２９の非平面性が存在す
るゆがみを実質的にすべてではなくとも幾分か取り除くように予めゆがめられた表面２８
にマップされる。
【００４７】
図６を参照すると、異なった実施形態に従い、逆転四辺形の逆転多角形３１〜３９のエ
ッジ８５間に位置する１つ以上の線形関数８１，８２，８３，８４に隣接する逆転四辺形
の逆転多角形３１〜３９のエッジを合わせることにより表示領域２０に表示される画像に
存在するゆがみを向上させることができる。具体的に、最小二乗合わせの解を用い逆転四
辺形の逆転多角形３１に結び付いた画像の小部分を、そのピクセル間の空間関係を変える
ことにより四辺形のエッジが線形関数８１の方向に移動しそこで終わるように変化させる
ことができる。同様に、逆転四辺形の逆転多角形３２に結び付いた画像の小部分を、その
ピクセル間の空間関係を変えることにより四辺形のエッジが線形関数８１の方向に移動し
そこで終わるように変化させることができる。同様に、逆転四辺形の逆転多角形３１に結
び付いた画像の小部分を、そのピクセル間の空間関係を変えることにより四辺形のエッジ
が線形関数８４の方向に移動するように変化させ、逆転四辺形の逆転多角形３４に結び付
いた画像の小部分を、そのピクセル間の空間関係を変えることにより四辺形のエッジが線
形関数８４の方向に移動するように変化させることができる。逆転四辺形の逆転多角形３
２に結び付いた画像の小部分を、そのピクセル間の空間関係を変えることにより四辺形の
エッジが線形関数８２の方向に移動するように変化させ、逆転四辺形の逆転多角形３５に
結び付いた画像の小部分を、そのピクセル間の空間関係を変えることにより四辺形のエッ
ジが線形関数８２の方向に移動するように変化させることができる。これは隣接する逆転
四辺形の逆転多角形３１〜３９に結び付いた画像の小部分の間に存在する隙間が排除され
ないまでも緩和されるまで続けられる。このように、逆転四辺形の逆転多角形３１〜３９
のエッジ８５は表面の座標４０に対するピクセル２３または複数のセルとしての逆転多角
形３１〜３９の位置の変化を最小化しながら線形関数に合わせる。
【００４８】
図１および図４の双方を参照すると、第２の異なった実施形態に従い、各多角形４１〜
４９を表面２８で非平面性、例えば曲率の半径、が最小限の変化を有する区域に結び付け
ることにより画像の質を向上させることができる。さらに、９つの多角形４１〜４９が考
察されるが、画像は、多角形４１〜４９の形状をなす任意数の多角形にマップすることが
できる。いずれかのセルに結び付けられたピクセル数は表面２８の曲率半径の関数で、曲
率半径が大きいほど、多角形４１〜４９毎のピクセル２３が少なくなると理解される。従
って、非平面状の表面２８とユーザ１８間に配置される表示領域２０に画像を表示するの
により多数の多角形４１〜４９が必要となる。しかし本発明の第３の異なった実施形態に
従い図７に示すように、フロント・ガラス２４を通してピクセル１３０を伝播させて画像
を視界領域１２０に表示し、非平面状の表面２８が視界領域１２０とユーザ１８の間に位
置するようにもできる。
【００４９】
本発明の第４の異なった実施形態において図８を参照すると、システム１１０は自動車
の天井１２４などユーザ１８の頭上に実装することができる。発明はプロセッサ１４とデ
ータ通信するプロジェクタなどの画像表示装置１１２を含む。メモリ１１６がプロセッサ
１１４とデータ通信する。非平面状の表面２８とユーザの間に配置される視界の表示領域
２０に装置により生成された画像をユーザ１８が視覚的に知覚できるよう、画像表示装置
１１２が設けられる。そのために、画像表示装置１１２は表示領域２０に表示される画像
のピクセル１２６を表面２８に向けて投影し、ピクセルは表面から反射され表示領域２０
に画像を表示する。しかしフロント・ガラス２４を通してピクセル１２６を伝播させて画
像を視界の表示領域２０に表示し、非平面状の表面２８が表示領域２０とユーザ１８の間
に位置するようにもできる。
【００５０】
本例は例示的とみなされ、限定的ではない。例えば、本考察は非平面状表面を通して画
像を投影することおよび非平面状表面から画像を反射させることに係わっていた。本発明
は電子ダッシュボードとして用いられる湾曲液晶ディスプレー上に画像を表示する場合な
ど非平面状表面に表示することに適用できることが理解されよう。さらに、アンチエイリ
アシング手法の使用など、キュービック・フィルタを実施することにより高解像度信号の
中に存在しより低い解像度の信号として表されるノイズを最小限にする発明の他の実施が
予想できる。従って、本発明は本明細書に叙述される詳細に限定すべきでなく、添付クレ
ームの範囲内で変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態によるシステムの図。
【図２】セルの平面図で、セルの各々は本発明の一実施形態により非平面状表面にマップされる画像の異なった小部分に対応する情報を含む。
【図３】本発明により画像を複数のセルに結び付ける平面図。
【図４】本発明により図２に示すセルの頂点を非平面状表面にマップする平面図。
【図５】図３に示す１つのセルの頂点を図４に示す非平面状表面にマップする詳細な平面図。
【図６】本発明における第２の異なった実施形態により図２に示すセルを非平面状表面にマップされたグリッドに合わせる平面図。
【図７】本発明における第３の異なった実施形態による画像表示システムの図。
【図８】本発明における第４の異なった実施形態による画像表示システム。
【符号の説明】
【００５２】
１０，１１０…システム、１２，１１２…画像表示装置、１４，１１４…プロセッサ、
１６，１１６…メモリ、１８…ユーザ、２０…表示領域、２２…ダッシュボード、２３，
１２６，１３０…ピクセル、２４…フロント・ガラス、２６，３０…光線、２８，２９…
表面、３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９…複数のセルとしての逆
転多角形、４０…座標、４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９，６１
，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８，６９…多角形、５０，５１，５２，５３
，５４，５５，５６，５７…頂点、８１，８２，８３，８４…線形関数、８５…エッジ、
１２０…視界領域、１２４…天井、ａ11，ａ12，ａ13，ａ21，ａ22，ａ23，ａ31，ａ32，
ａ33…係数、Ｍ…行列、Ｍ-1…逆行列。
【図１】
2008108251.tif 000005
【図２】
2008108251.tif 000006
【図３】
2008108251.tif 000007
【図４】
2008108251.tif 000008
【図５】
2008108251.tif 000009
【図６】
2008108251.tif 000010
【図７】
2008108251.tif 000011
【図８】
2008108251.tif 000012