-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung von Kinetose-Störungen bei
Passagieren von Kraftfahrzeugen sowie eine Vorrichtung zur Verwendung
des Verfahrens zur Verhinderung von Kinetose-Störungen bei Passagieren von
Kraftfahrzeugen.
-
Im
Zusammenhang mit Fahrten in Straßenfahrzeugen sind hauptsächlich Kinder
und Jugendliche sowie Passagiere auf den Fondsitzen von Kinetose-Störungen betroffen.
Primärer
Auslöser
für Kinetose-Störungen ist
ein Konflikt sensorischer Wahrnehmungen. Bei den auslösenden Fortbewegungssituationen
werden vom Gesichtssinn einerseits und vom Gleichgewichtssinn andererseits
widersprüchliche
Reize zum Gehirn des betroffenen Passagiers gesandt, die dort zu
widersprüchlichen
Wahrnehmungen hinsichtlich Lage, Bewegung und Beschleunigung des
eigenen Körpers
führen.
Unter Gesichtssinn wird in diesem Zusammenhang die Fähigkeit verstanden,
sich mit Hilfe der vom Sehapparat ausgehenden Reize im Raum zu orientieren.
Die Krankheit äußert sich
in Form von Kopfschmerzen, Schwindel, Pulsanstieg und Übelkeit
bis hin zu erbrechen. Im Zusammenhang mit Straßenfahrzeugen sind bisher kaum
Lösungen
bekannt, welche sich mit dieser Problematik beschäftigen.
-
DE 201 16 469 U1 zeigt
ein System zur Unterdrückung
von Kinetose-Störungen
in Fahrzeugen. Es werden dabei mittels Sensorik die Fahrsituation beschreibende
Größen, wie
die Geschwindigkeit, Beschleunigung und Fahrzeugabstände erfasst.
Mittels einer Steuereinrichtung wird anhand dieser Größen die
Fahrsituation errechnet und anschließend auf optischen Anzeigeeinrichtungen
dargestellt. Dadurch soll den Passagieren ein Eindruck über die
Fahrsituation vermittelt werden, wenn diesen der Blick nach vorne
bzw. nach außen
verwährt
ist, um damit Kinetose-Störungen
zu unterdrücken.
Die Darstellungen auf den optischen Anzeigeeinrichtungen können dabei
unterschiedliche Farben für
Beschleunigungen, Abbremsen oder Richtungsänderungen, Linienanimationen
durch unterschiedliche Strichstärken
oder Bewegungen, Pfeile und grafische Animationen (z.B. Filmsequenzen)
umfassen.
-
In
der
DE 101 56 219
C1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduzierung
von Kinetose-Störungen
gezeigt. Dabei werden während
der Fahrt über
optische Anzeigeeinrichtungen Bildinformationen bereitgestellt.
Bei den Bildinformationen handelt es sich dabei um Bildinformationen
aus der realen Fahrzeugumgebung, welche mittels Bildsensorik erfasst
werden. Die erfassten Bildinformationen werden in Abhängigkeit
von Fahrtspezifischen Bewegungsdaten so modifiziert, dass für die Passagiere der
visuelle Eindruck der betrachteten Bilder mit aktuell subjektiv
wahrgenommenen Lage- und Bewegungswerten korreliert ist. Hierzu
werden Signale von Bewegungs- und Positionssensoren ausgewertet
und die Bildinformationen entsprechend abgewandelt. Fahrtbedingte
Lageveränderungen
führen so
beispielsweise zu entsprechenden Veränderungen der Bildlage und Änderungen
der Beschleunigung zu einer Veränderung
der Bildgröße.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren zur Verhinderung
von Kinetose-Störungen
bei Passagieren von Kraftfahrzeugen sowie eine Vorrichtung zur Verwendung
des Verfahrens gemäß den Oberbegriffen
der Patentansprüche
1 und 9 zu schaffen, womit Kinetose-Störungen auf einfache und zuverlässige Weise
verhindert werden.
-
Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und
9 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen werden in den Unteransprüchen aufgezeigt.
-
Gemäß der Erfindung
werden ein Verfahren zur Verhinderung von Kinetose-Störungen bei
Passagieren von Kraftfahrzeugen und eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst dabei im Wesentlichen
einen Bildsensor, womit während
der Fahrt Bildinformationen aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs
erfasst werden sowie wenigstens eine optische Anzeige, auf welcher
die erfassten Bildinformationen sogleich im Fahrzeuginnenraum wiedergegeben
werden. Im Rahmen des Verfahrens wird in einer erfinderischen Weise
der Inhalt der Bildinformationen für diejenigen Passagiere die
zumindest teilweise keine freie Sicht auf die Umgebung haben auf
der wenigstens einen optischen Anzeige unverändert wiedergegeben. Auf diese
Weise können
mit der Erfindung Kinetose-Störungen
auf einfache und zuverlässige
Weise verhindert werden. In vorteilhafter Weise wird den Passagieren,
trotz dass diese in die Umgebung schauen können, die Bildinformationen
unverändert
auf der optischen Anzeige wiedergegeben. Die Erfindung zeichnet
sich besonders durch ihre Einfachheit aus, wobei zur Vermeidung
von Kinetose-Störungen
neben dem Bildsensor zur Erfassung von Bildinformationen keine zusätzlichen
Sensoren benötigt
werden, welche die Fahrsituation beschreibende Größen, wie z.B.
Geschwindigkeit und Beschleunigung, erfassen. Auch ist im Zusammenhang
mit der Erfindung keine aufwändige
Anpassung der Bildinformationen an die Fahrsituation erforderlich,
wozu sonst eine Rechnereinheit mit geeigneter Algorithmik erforderlich
wäre und
wodurch die Zeitdauer von der Bildaufnahme bis zur Wiedergabe auf
der optischen Anzeige unnötig verzögert würde.
-
In
einer besonders vorteilhaften Weise ist die Darstellungsform bei
der Wiedergabe derart gewählt, dass
der Horizont unter demselben Winkel verläuft, wie dies in der realen
Szene beim Blick durch die Windschutzscheibe der Fall ist. Dadurch
erhalten Passagiere selbst dann, wenn diese keine freie Sicht auf
die Fahrzeugumgebung haben, denselben visuellen Eindruck von der
Fahrsituation wie dies beim Blick durch die Windschutzscheibe der
Fall ist. Gerade Kinder und Jugendliche haben aufgrund ihrer Körpergröße häufig keine
freie Sicht auf die Fahrzeugumgebung. Gleichsam wird den Passagieren
auf den Fondsitzen häufig
der Blick in die Fahrzeugumgebung zumindest teilweise durch die
auf den Vordersitzen befindlichen Personen oder durch die Kopfstützen der
Vordersitze verdeckt. Indem der Horizont in den Bildinformationen
unter demselben Winkel verläuft
wie in der realen Szene, entstehen beim Passagier keine widersprüchlichen
Reize zwischen den visuell erfassten Bewegungsinformationen und
den aktuell auf den Passagier einwirkenden und mit dem Gleichgewichtssinn
wahrgenommenen Bewegungsgrößen. Durch
eine Darstellungsform auf der optischen Anzeige, bei welcher der
Horizont unter demselben Winkel verläuft wie dies in der realen
Szene der Fall ist, können
Kinetose-Störungen
auf besonders zuverlässige
Weise verhindert werden.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Weise ist die Darstellungsform bei
der Wiedergabe derart gewählt, dass
die Grenzlinie zwischen dem Boden und dem Horizont im Bild in horizontaler
Richtung in einer Höhe
verläuft,
welche der Höhe
in der realen Szene beim Blick durch die Windschutzscheibe entspricht. Dadurch
wird den Passagieren in einer gewinnbringenden Weise ein möglichst
realistischer visueller Eindruck der Fahrsituation auf der optischen
Anzeige wiedergegeben. Die Grenzlinie zwischen dem Boden und dem
Horizont kann dabei in einer weiteren vorteilhaften Weise individuell
an die Körpergröße bzw. an
die Augen- oder Kopfposition des jeweiligen Passagiers angepasst
sein, sodass die Höhe
der die Grenzlinie verläuft,
der Höhe
in der realen Szene beim Blick durch die Windschutzscheibe entspricht. Falls
z.B. mehrere Passagiere dieselbe optische Anzeige nutzen und daher
eine individuelle Anpassung des Höhenverlaufs der Grenzlinie
nicht möglich
ist, wird die Höhe
in der die Grenzlinie verläuft
fest vorgegeben. Dabei hat es sich bewährt eine Einstellung zu wählen, bei
welcher der Horizont in etwa die obere Hälfte des Bildes und der Boden
in etwa die untere Hälfte
des Bildes ausfüllen.
Durch eine Darstellungsform auf der optischen Anzeige, bei welcher
die Grenzlinie zwischen dem Boden und dem Horizont im Bild in einer
Höhe verläuft, welche
der Höhe
in der realen Szene beim Blick durch die Windschutzscheibe entspricht,
können
Kinetose-Störungen
auf besonders zuverlässige
Weise verhindert werden.
-
Weiterhin
ist es besonders vorteilhaft, falls die Darstellungsform aufgrund
von Parametern des Bildsensors und/oder der Lage des Bildsensors
gewählt
wird. Für
den Einsatz im Zusammenhang mit dieser Erfindung sind grundsätzlich unterschiedlichste
Arten von Bildsensoren geeignet, welche sowohl im sichtbaren als
auch im Infraroten Wellenlängenbereich
empfindlich sein können.
Hierzu ist aus dem Stand der Technik eine Vielfalt an Bildsensoren
bekannt, welche für
den Einsatz im Fahrzeugumfeld geeignet sind. Im Folgenden wird davon
ausgegangen, dass es sich bei dem Bildsensor um eine Standard-Videokamera
handelt. Dabei kann die Darstellungsform in gewinnbringender Weise
sowohl anhand optischer als auch elektronischer Kameraparameter
beeinflusst werden, beispielsweise durch die Auswahl eines geeigneten
Objektivs mit einer bestimmten Brennweite. Auch können im
Zusammenhang mit der Erfindung elektronische Parameter, wie z.B.
die Zoom-Einstellung, herangezogen werden, um damit eine bestimmte
Darstellungsform auszuwählen.
Derartige Parametereinstellungen sind bei gängigen Kameras bereits Standardmäßig möglich, weshalb
im Zusammenhang mit dieser Erfindung keine zusätzlichen Sensoren oder spezielle
und aufwändige
Ausgestaltungen benötigt
werden. Aufgrund der Kameraparameter kann die Darstellungsform derart
gewählt
werden, dass sich keine widersprüchlichen
Reize zwischen der von der optischen Anzeige visuell erfassten Bewegungsinformation
und den mittels des Gleichgewichtssinns wahrgenommenen Bewegungsgrößen ergeben.
Alternativ oder zusätzlich besteht
auch die Möglichkeit,
dass die Darstellungsform anhand der Lage des Bildsensors gewählt wird. Dabei
kann es sich z.B. bei einer fest installierten Kamera um eine einmalig
ausgewählte
Kameraposition und Kameraorientierung handeln. Gleichsam kann die
Kamera aber auch beweglich angeordnet sein und bei Bedarf die Position
und/oder die Orientierung ändern.
Dabei steht die Kamera mit einer Steuereinheit und mit der optischen
Anzeige in Verbindung. Durch die Auswahl geeigneter Kameraparameter und/oder
einer geeigneten Kameralage können
Kinetose-Störungen auf
zuverlässige
Weise verhindert werden.
-
Auch
ist es im Zusammenhang mit der Erfindung von besonderem Vorteil,
falls die Darstellungsform gewählt
wird, indem die Skalierung und/oder Perspektive der Bildinformationen
angepasst wird. Die Bildinhalte bleiben dabei unverändert, es
werden insbesondere keine zusätzlichen
Linien oder Farben in den Bildern eingezeichnet. Auch findet dabei
keine aufwändige
Anpassung an die jeweilige Fahrsituation statt, wozu z.B. die aus
dem Stand der Technik bekannten Systeme zusätzliche Sensoren umfassen. Im
Rahmen dieser Erfindung wird eine Anpassung der Skalierung und/oder
Perspektive im Sinne einer möglichst
realistischen Darstellung der Fahrsituation vorgenommen. Dabei verläuft der
Horizont in der optischen Anzeige Idealerweise unter demselben Winkel
wie in der realen Szene beim Blick durch die Windschutzscheibe.
Die Anpassung kann dabei einzig mittels einer Rechnereinheit vorgenommen
werden, es ist hierzu keine bewegliche Bildsensorik oder eine Parameteranpassung
der Bildsensorik erforderlich. Durch die Anpassung der Skalierung
und/oder Perspektive werden bei der Wiedergabe der Bildinformationen
widersprüchlichen
Reize zwischen visuell erfassten Bewegungsinformationen und den
aktuell auf den Passagier einwirkenden und mit dem Gleichgewichtssinn
wahrgenommenen Bewegungsgrößen vermieden
und somit Kinetose-Störungen auf zuverlässige Weise
verhindert.
-
In
vorteilhafter Weise handelt es sich im Zusammenhang mit der Erfindung
um erfasste Bildinformationen wenigstens eines im Fahrzeuginnenraum
angeordneten Bildsensors. Dabei ist der Bildsensor vorzugsweise
an einer Position angeordnet, auch der eine Erfassung der dem Straßenfahrzeug
vorausliegenden Umgebung möglich
ist und wodurch dem Fahrer die Sicht auf die dem Straßenfahrzeug
vorausliegende Umgebung nicht versperrt wird. Hierbei ist für den Bildsensor
insbesondere eine Anordnung hinter dem Innenrückspiegel geeignet, z.B. eine
hinter dem Innenrückspiegel
angeordnete Funkkamera. Es besteht im Zusammenhang mit der Erfindung
aber auch die Möglichkeit
mehrere Bildsensoren einzusetzen, wobei wahlweise zwischen den einzelnen
Bildsensoren umgeschaltet werden kann oder Bildinformationen mehrerer Bildsensoren
gemeinsam auf einer optischen Anzeige wiedergegeben werden. Weiterhin
kann es sich auch um erfasste Bildinformationen von einem oder mehreren
auf Bildinformationen basierenden Fahrzeugsystem(en) handeln. Dazugehören beispielsweise
Bildinformationen eines Nachtsichtsystems, einer Verkehrszeichenerkennung
oder eines Spurerkennungssystems.
-
Die
Bildinformationen werden in bevorzugter Weise mittels einer Projektion
auf eine Fahrzeugscheibe und/oder eine im Fahrzeuginnenraum befindliche
Fläche
wiedergegeben werden. Damit können
auf einfache Weise an beliebigen Positionen im Fahrzeuginnenraum
die Bildinformationen aus der Umgebung des Straßenfahrzeugs unverändert wiedergegeben
werden. Beispielsweise an den Rückenlehnen
der Vordersitze oder an der Rückseite
der vorderen Kopfstützen.
Dabei ist es von Vorteil, falls solche Positionen gewählt werden,
welche sich im üblichen
Blickfeld des Passagiers bei der Mitfahrt in einem Straßenfahrzeug
befindet, um einer Ermüdung der
Nackenmuskulatur vorzubeugen. Darüber hinaus kann die Projektionsfläche auch
in bestimmten Zeitintervallen variieren. Alternativ dazu besteht
die Möglichkeit,
dass für
den Einsatz der Erfindung im Fahrzeuginnenraum handelsübliche Bildanzeigen (z.B.
LCD, TFT, ...) angeordnet sind.
-
Weiterhin
ist in einer gewinnbringenden Weise ein Mittel zur Anpassung des
Horizonts der auf der wenigstens einen optischen Anzeige wiedergegebenen
Bildinformationen vorgesehen. Damit kann der Passagier die Position
und Orientierung der in den wiedergegebenen Bildinformationen enthaltenen Grenzlinie
zwischen Horizont und Boden individuell anpassen und erhält somit
eine Darstellungsform, bei welcher der Horizont unter demselben
Winkel wie in der realen Szene beim Blick durch die Windschutzscheibe
wiedergegeben wird. Bei dem Mittel zur Anpassung des Horizonts kann
es sich dabei um ein Bedienelement handeln, welches an der wenigstens
einen optischen Anzeige angeordnet ist. Beispielsweise sind als
Bedienelement ein Rändelrad
und/oder ein Drehregler vorgesehen, womit die Position und/oder
Orientierung des Horizonts variiert wird. Zusätzlich oder Alternativ dazu
kann ein Mittel zur Bestimmung der Augen- und/oder Kopfposition
von Passagieren vorgesehen sein. Aufgrund der Information über die
Augen- und/oder Kopfposition kann die Darstellungsform der optischen
Anzeige automatisch gewählt
werden. Dabei wird die Position und Orientierung des Horizonts dynamisch
derart angepasst, sodass der Horizont unter demselben Winkel verläuft, wie
dies in der realen Szene beim Blick durch die Windschutzscheibe
der Fall ist. Bei dem Mittel zur Bestimmung der Augen- und/oder
Kopfposition von Passagieren handelt es sich in einer besonders
bevorzugten Ausgestaltung um einen Bildsensor. Aus dem Stand der
Technik sind dem Fachmann der Bildverarbeitung hierzu bereits etliche
Bildsensoren und Verfahren zum Erfassen der Augen- und/oder Kopfposition
von Passagieren bekannt.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der
Figur. Dabei zeigt die Figur die erfindungsgemäße Vorrichtung beim Einsatz
in einem Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen
aus einer Anzeigeeinheit (1) die vorzugsweise im Blickfeld
der Fondpassagiere angeordnet ist und welche eine optische Anzeige
(2) umfasst. Mittels des Funktionsschalters (6)
wird die Anzeigeeinrichtung aus einem ausgeschalteten Zustand in der
Schaltstufe (0) durch eine der beiden Schaltstufen (I)
oder (II) aktiviert und sodann die dem Kraftfahrzeug vorausliegende
Umgebung auf der optischen Anzeige (2) wiedergegeben. Der
Inhalt der Bildinformationen, also die mittels einer hier nicht
gezeigten Kamera erfasste, dem Kraftfahrzeug vorausliegende Umgebung
wird dabei unverändert
auf der optischen Anzeige (2) wiedergegeben. Die Umgebung
ist durch eine Grenzlinie (5) im Wesentlichen in zwei Bereiche
unterteilt, einen Horizont (3) und einen Boden (4).
Mittels eines Rändelrades (7)
ist es dem Passagier dabei möglich
die Darstellungsform anzupassen, insbesondere wird damit die Höhe (h) entlang
der die Grenzlinie (h) verläuft
individuell angepasst, so dass der Horizont (3) unter demselben
Winkel verläuft,
wie dies in der realen Szene beim Blick durch die Windschutzscheibe
der Fall ist. Im Bild ist dabei die Höhe (h) auf die Höhe der Grenzlinie
(5) am äußersten
rechten Bildrand bezogen. Es ist aber gleichsam auch möglich, dass
sich die Höhe (h)
auf einen mittleren Höhenwert
aus mehreren einzelnen Höhenwerten
bezieht, dies ist insbesondere dann von Vorteil, falls die Grenzlinie
(5) starke Höhenunterschiede
aufweist. Zusätzlich
besteht mittels des Lagereglers (8) die Möglichkeit
die Darstellungsform dahingehend anzupassen, sodass die Grenzlinie
(5) vorzugsweise um die horizontale Bildmitte in einer
vorbestimmten Höhe
rotiert wird, sodass der Horizont (3) unter demselben Winkel
verläuft,
wie dies in der realen Szene beim Blick durch die Windschutzscheibe
der Fall ist. Mittels der Schaltstufen (I, II)
des Funktionsschalters (6) kann dabei zwischen einem manuellen
und einem automatischen Modus gewählt werden. Im manuellen Modus
in der Schaltstufe (I) erfolgt dabei die Auswahl der Darstellungsform
anhand des Rändelrades
(7) sowie des Lagereglers (8). Im automatischen
Modus in der Schaltstufe (II) wird dagegen die Darstellungsform
automatisch gewählt,
wobei eine hier nicht gezeigte Innenraumkamera die Kopfposition
des Passagiers erfasst und aufgrund dieser Information sodann die
die Darstellungsform derart gewählt
wird, dass der Horizont unter demselben Winkel verläuft wie
dies in der realen Szene beim Blick durch die Windschutzscheibe der
Fall ist. Außerdem
kann ein zusätzlicher
Schalter vorgesehen sein, welcher die Art mit der die Darstellungsform
ausgewählt
wird festlegt. Dabei erfolgt in einer ersten Schaltstufe die Auswahl
der Darstellungsform anhand von Parametern des Bildsensors und/oder
der Lage des Bildsensors und in einer zweiten Schaltstufe wird die
Darstellungsform ausgewählt,
indem mittels einer Rechnereinheit die Skalierung und/oder die Perspektive
der Bildinformationen angepasst werden. Mit einer dritten Schaltstufe
ist sogar eine Kombination der beiden zuvor genannten Auswahlmöglichkeiten
für die
Darstellungsform einstellbar. Mit der Erfindung wird es dadurch
möglich, eine
Darstellungsform auf der optischen Anzeige zu wählen, bei welcher der Horizont
unter demselben Winkel verläuft
wie dies in der realen Szene der Fall ist und womit Kinetose-Störungen auf
besonders zuverlässige
Weise verhindert werden.
-
- 1
- Anzeigeeinheit
- 2
- optische
Anzeige
- 3
- Horizont
- 4
- Boden
- 5
- Grenzlinie
- 6
- Funktionsschalter
- 7
- Rändelrad
- 8
- Lageregler
- 0,
I, II
- Schaltstufen
- h
- Höhe für den Verlauf
der Grenzlinie