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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Lichtleistung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigevorrichtung zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes, auf eine entsprechende Vorrichtung, auf eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes sowie auf ein entsprechendes Computerprogramm.
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Windschutzscheiben- oder Combiner-Head-up-Displays werden derzeit von mehreren Autoherstellern in Serie eingesetzt. Ein nächster Schritt ist die Serieneinführung von kontaktanalogen Head-up-Displays (HUD). Diese benötigen einen vergrößerten Bauraum zur Unterbringung der zur Realisierung der kontaktanalogen Darstellung erforderlichen großen optischen Elemente. Gleichzeitig nimmt die Anforderung an die Oberflächengüte dieser Optiken deutlich zu. Ein weiterer Ansatz ist die Realisierung eines autostereoskopischen HUD. Dabei werden zwei separate Darstellungsbereiche bzw. Eye-Boxen für das jeweils linke und rechte Auge des Fahrers generiert. Auf diese Weise kann eine 3D-Bilddarstellung erzeugt werden. Hierbei kann der Tiefeneindruck eines kontaktanalogen HUD unter Verwendung einer reduzierten Abbildungsoptik erzeugt werden. Kopf- bzw. Augenbewegungen des Fahrers werden durch ein Tracking-System erfasst und die Position der Eye-Boxen so verstellt, dass sie den Augen des Fahrers innerhalb eines vordefinierten Raums folgen.
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Die
US 20030123027 A1 beschreibt ein Nachführungsverfahren für eine Bilddarstellung, bei dem ein Blickwinkel eines Betrachters auf Basis eines gemappten Bildes der Augenhornhaut des Betrachters berechnet wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Steuern einer Lichtleistung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigevorrichtung zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Gemäß dem hier vorgeschlagenen Konzept kann eine Lichtleistung einer autostereoskopischen Bilddarstellung so gesteuert werden, dass das Bild simultan für das linke und rechte Auge eines Betrachters abgedunkelt oder aufgehellt werden kann, wenn eine Kopfbewegung des Betrachters einen Rand eines möglichen Nachführungsbereichs für das linke und/oder rechte Auge erreicht.
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Mit dem hier vorgestellten Konzept zur Steuerung der Lichtleistung in der 3D-Darstellung kann eine Wahrnehmung von Bildsprüngen beim Verlassen des Nachführungsbereichs wirksam unterbunden werden. Damit einhergehend kann – z. B. beim Einsatz der 3D-Darstellung im Fahrzeug – eine Ablenkung des Fahrers vom Straßenverkehr durch eine unerwünschte Darstellung und ein mögliches Unwohlsein des Fahrers aufgrund von Bildsprüngen in Verbindung mit Kopfbewegungen reduziert oder ausgeschaltet werden. Ferner kann das Head-up-Display stromsparender betrieben werden, da ein Bildgeber des HUD nur Licht abstrahlt, wenn sich beide Augen eines Betrachters in einer für die autostereoskopische Darstellung nutzbaren Zone des Displays befinden.
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Es wird ein Verfahren zum Steuern einer Lichtleistung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigevorrichtung zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Einlesen einer Information über eine Randzonenposition eines Auges eines Betrachters einer virtuellen Leinwand der Blickfeldanzeigevorrichtung, wobei die Randzonenposition eine Position des Auges in einer Randzone eines auf die virtuelle Leinwand bezogenen Nachführungsbereichs für eine Darstellung eines Bildanteils des stereoskopischen Bildes für das Auge repräsentiert; und
Steuern der Lichtleistung basierend auf der Information.
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Unter der Blickfeldanzeigevorrichtung zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes kann ein Head-up-Display bzw. HUD, insbesondere ein autostereoskopisches Head-up-Display, verstanden werden, d. h. ein Anzeigesystem, das einen Nutzer bzw. Betrachter mit Informationen versorgen kann, ohne dass der Nutzer dafür seine Kopfhaltung bzw. Blickrichtung zu ändern braucht, weil die Informationen in sein Blickfeld projiziert werden. Derartige Anzeigesysteme sind aus der Luftfahrt bekannt und werden immer häufiger auch in straßengebundenen Fahrzeugen wie Personen- oder Lastkraftwägen eingesetzt. Die Blickfeldanzeigevorrichtung kann als ein kontaktanaloges und/oder autostereoskopisches HUD ausgeführt sein. Das stereoskopische Bild kann auch stellvertretend für ein autostereoskopisches Bild oder ein dreidimensionales Bild angesehen werden.
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Bei dem Bildgeber kann es sich um ein elektronisches Gerät zum Erzeugen des stereoskopischen Bildes handeln, das dann über eine Abbildungsoptik und über die Windschutzscheibe oder eine zusätzliche Combinerscheibe eines Fahrzeugs projiziert werden kann, wo der Nutzer es als virtuelles Bild betrachten kann. Über die Steuerung der Lichtleistung des Bildgebers kann eine Leuchtkraft der Darstellung im virtuellen Bild eingestellt werden, wobei bei hoher Lichtleistung das stereoskopische Bild stark leuchtend und sehr gut sichtbar angezeigt werden kann und bei niedriger Lichtleistung die Leuchtkraft des stereoskopischen Bildes so weit heruntergeregelt sein kann, dass das stereoskopische Bild für die Augen des Betrachters nicht oder kaum mehr wahrnehmbar ist.
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Ein wahrgenommener Bildabstand des stereoskopischen Bildes kann erzeugt werden, indem ein Bild bzw. ein Bildanteil für ein Auge des Betrachters und ein weiteres Bild bzw. ein weiterer Bildanteil für das andere Auge des Betrachters versetzt auf der virtuellen Leinwand projiziert werden.
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Unter dem Nachführungsbereich, der auch als Nutzbereich oder Tracking-Bereich bezeichnet werden kann, kann ein Bewegungsbereich für ein Auge des Nutzers bzw. Betrachters gegenüber der virtuellen Leinwand der Blickfeldanzeigevorrichtung verstanden werden, in dem das stereoskopische Bild dem Betrachter ohne Darstellungsfehler, d. h. ohne Sprünge in der Darstellung und ohne Verlust des räumlichen Eindrucks des Bildes, angezeigt werden kann. Dies kann durch eine kontinuierliche Erfassung von Kopfbewegungen des Nutzers, beispielsweise mittels einer auf den Nutzer gerichteten Kamera, und eine den Kopfbewegungen entsprechende Anpassung bzw. Nachführung oder Regelung der Darstellungsparameter, insbesondere der Lichtleistung der Bildanteile des stereoskopischen Bildes für beide Augen erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens kann in dem Schritt des Steuerns die Lichtleistung reduziert werden, wenn in einem dem Schritt des Einlesens vorausgegangenen Schritt eines Einlesens eine Information über eine Nutzzonenposition des Auges eingelesen wurde. Die Nutzzonenposition kann eine Position des Auges in einer an die Randzone angrenzenden gemeinsamen Nutzzone des Nachführungsbereichs für eine Darstellung eines Bildanteils des stereoskopischen Bildes für das Auge und eines weiteren Nachführungsbereichs für eine Darstellung eines weiteren Bildanteils des stereoskopischen Bildes für ein weiteres Auge des Betrachters repräsentieren. Der dem Schritt des Einlesens vorausgegangene Schritt des Einlesens und der Schritt des Einlesens können identische Operationen umfassen. Mit dieser Ausführungsform kann basierend auf einer einfachen und schnellen Vergleichsoperation festgestellt werden, dass sich der Kopf des Benutzers aus einem Bereich einer fehlerfreien Darstellung des stereoskopischen Bildes herausbewegt und die Darstellung vorteilhaft rechtzeitig gedimmt werden, bevor der Betrachter eine fehlerhafte 3D-Darstellung wahrnimmt.
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Entsprechend kann in dem Schritt des Steuerns die Lichtleistung erhöht werden, wenn in einem dem Schritt des Einlesens vorausgegangenen Schritt eines Einlesens eine Information über eine Außenposition des Auges eingelesen wurde. Die Außenposition kann eine Position des Auges außerhalb des Nachführungsbereichs repräsentieren. Mit dieser Ausführungsform kann basierend auf einer einfachen und schnellen Vergleichsoperation festgestellt werden, dass sich der Kopf des Benutzers in den Bereich einer fehlerfreien Darstellung des stereoskopischen Bildes hineinbewegt, woraufhin mit keinem oder geringem Informationsverlust dem Betrachter das 3D-Bild fehlerfrei präsentiert werden kann.
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Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Bestimmens eines Wertes einer aktuellen Lichtleistung des Bildgebers aufweisen. Entsprechend kann in dem Schritt des Steuerns die Lichtleistung reduziert werden, wenn in dem Schritt des Bestimmens die aktuelle Lichtleistung als hohe Lichtleistung bestimmt wird, und alternativ in dem Schritt des Steuerns die Lichtleistung erhöht werden, wenn in dem Schritt des Bestimmens die aktuelle Lichtleistung als niedrige Lichtleistung bestimmt wird. Auch in dieser Ausführungsform des Verfahrens kann ohne Weiteres schnell und sicher festgestellt werden, ob sich der Kopf des Betrachters aus der Zone der fehlerfreien 3D-Darstellung herausbewegt oder in diese hineinbewegt und basierend darauf mit einer zum optimalen Zeitpunkt begonnenen Abdimmung oder Aufhellung der Darstellung einer Ermüdung der Augen des Betrachters entgegenwirken und die Verkehrssicherheit erhöhen, wenn die Blickfeldanzeigevorrichtung in einem Fahrzeug eingesetzt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform kann zur Steuerung der Lichtleistung in dem Schritt des Steuerns ein Steuersignal an eine Schnittstelle mit einer Stromversorgung eines Bildgebers der Bildfeldanzeigeeinrichtung ausgegeben werden. So kann die Lichtleistung schnell und mit geringem technischen Aufwand herauf- oder heruntergeregelt werden.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann in dem Schritt des Steuerns zur Steuerung der Lichtleistung das Steuersignal an eine Schnittstelle mit einem dem Bildgeber vorgeschalteten Filter zum Filtern eines von dem Bildgeber emittierten Lichts ausgegeben werden. In dieser Ausführungsform des Verfahrens kann die Lichtleistung besonders feinstufig geregelt werden, womit Ermüdungserscheinungen des Betrachters noch besser vorgebeugt werden können.
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Ferner kann das Verfahren einen Schritt des Definierens des Nachführungsbereichs und/oder des weiteren Nachführungsbereichs und/oder des gemeinsamen Nutzbereichs basierend auf in einer Datenbank hinterlegten Parametern für den Nachführungsbereich und/oder den weiteren Nachführungsbereich und/oder den gemeinsamen Nutzbereich aufweisen. Mit dieser Ausführungsform kann die Darstellung des stereoskopischen Bildes und damit eine optimale Steuerung der Lichtstärke in der Darstellung ohne Weiteres an unterschiedliche Nutzer der Bildfeldanzeigeeinrichtung angepasst werden.
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Es wird auch eine Vorrichtung zum Steuern einer Lichtleistung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigevorrichtung zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes vorgestellt, wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:
eine Einleseeinrichtung zum Einlesen einer Information über eine Randzonenposition eines Auges eines Betrachters einer virtuellen Leinwand der Blickfeldanzeigevorrichtung, wobei die Randzonenposition eine Position des Auges in einer Randzone eines Nachführungsbereichs für eine Darstellung eines Bildanteils des stereoskopischen Bildes für das Auge repräsentiert; und
eine Steuereinrichtung zum Steuern der Lichtleistung basierend auf der Information.
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Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in ihren Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Ferner wird eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes vorgestellt, wobei die Blickfeldanzeigevorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:
einen Bildgeber zum Erzeugen des stereoskopischen Bildes; und
eine mit dem Bildgeber gekoppelte oben beschriebene Vorrichtung zum Steuern einer Lichtleistung des Bildgebers.
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Bei der Blickfeldanzeigevorrichtung kann es sich um ein kontaktanaloges und/oder autostereoskopisches HUD handeln. Bei einem Einsatz in einem straßengebundenen Fahrzeug kann die Blickfeldanzeigevorrichtung eingesetzt werden, um einem Fahrer des Fahrzeugs relevante Verkehrsinformationen im Sicht- bzw. Blickfeld des Fahrers bereitzustellen, sodass der Fahrer die Verkehrsinformationen aufnehmen und gleichzeitig das Verkehrsgeschehen vor dem Fahrzeug im Blick behalten kann.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Steuern einer Lichtleistung eines Bildgebers der Blickfeldanzeigevorrichtung aus 1, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise der Blickfeldanzeigevorrichtung aus 1, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Nachführung bei einem herkömmlichen HUD;
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5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Nachführung unter Einsatz der Vorrichtung zum Steuern einer Lichtleistung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern einer Lichtleistung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigevorrichtung zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung 102 zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Fahrzeug 100 kann es sich um ein straßengebundenes Fahrzeug wie einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen handeln. Die Blickfeldanzeigevorrichtung 102 ist in einem Frontbereich des Fahrzeugs 100 installiert und umfasst einen Bildgeber 104, eine Abbildungsoptik 106 und eine mit dem Bildgeber 104 gekoppelte Vorrichtung 108 zum Steuern einer Lichtleistung des Bildgebers 104. Der Bildgeber 104 ist ausgebildet, um das stereoskopische Bild und eine Lichtleistung für eine Intensität einer Darstellung des stereoskopischen Bildes zu erzeugen. Über die mit dem Bildgeber gekoppelte Abbildungsoptik 106 wird das stereoskopische Bild in einer vordefinierten Lichtstärke über die Windschutzscheibe oder eine Combinerscheibe 110 – hier die Windschutzscheibe des Fahrzeugs 100 – projiziert. Die Bildanteile für rechtes und linkes Auge liegen dabei in deiner virtuellen Leinwanddistanz auf einer virtuellen Leinwand 112, welche der Fokusebene der Bildfeldanzeigevorrichtung 102 entspricht. Die Vorrichtung 108 ist ausgebildet, um die Lichtleistung des Bildgebers 104 so zu steuern, dass die Darstellung des stereoskopischen Bildes auf der virtuellen Leinwand 112 abhängig von einer Kopfposition eines Betrachters des stereoskopischen Bildes abgedimmt oder aufgehellt wird.
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Der Einsatz der Blickfeldanzeigevorrichtung 102 in einem straßengebundenen Fahrzeug 100 ist nicht zwingend. Auch ein Einsatz in Flugzeugen oder in der Unterhaltungselektronik ist denkbar.
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2 zeigt ein Blockschaltbild der Vorrichtung 108 zum Steuern einer Lichtleistung des Bildgebers 104 der Blickfeldanzeigevorrichtung zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes aus 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 108 weist eine Einleseeinrichtung 200 und eine Steuereinrichtung 202 auf. Die Einleseeinrichtung 200 ist ausgebildet, um über eine geeignete Schnittstelle eine Information 204 über eine Position eines Auges eines Betrachters des stereoskopischen Bildes in einer Randzone eines Nachführungsbereichs für eine Darstellung eines Bildanteils des stereoskopischen Bildes für das Auge einzulesen. Die Steuereinrichtung 202 ist ausgebildet, um basierend auf der Information 204 zur Steuerung einer Lichtleistung des Bildgebers 104 ein Steuersignal 206 über eine geeignete Schnittstelle an den Bildgeber 104 auszugeben.
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3 erläutert anhand einer schematischen Darstellung einen beispielhaften Regelkreis der hierin vorgestellten kopfpositionsabhängigen Lichtstärkeregelung des Bildgebers 104 eines Ausführungsbeispiels der Blickfeldanzeigevorrichtung bzw. des HUD 102 aus 1. Auch hier wird die Blickfeldanzeigevorrichtung 102 im Fahrzeug eingesetzt. Gezeigt ist neben dem Bildgeber 104, der Abbildungsoptik 106 und der Windschutzscheibe 110 eine Kamera 300 zur Aufzeichnung von Kopf- bzw. Augenbewegungen eines Betrachters 302 eines über die Windschutzscheibe 110 projizierten Bildes, hier eines Fahrers des das HUD 102 aufweisenden Fahrzeugs. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Blickfeldanzeigevorrichtung 102 als ein autostereoskopisches Head-up-Display ausgeführt, der Betrachter 302 ist also in der Lage, ohne zusätzliche Hilfsmittel vor den Augen ein stereoskopisches Bild auf einer virtuellen Leinwand wahrzunehmen, wie sie in 1 schematisch dargestellt ist. Die Kamera 300 ist auf den Kopf des Betrachters 302 gerichtet und ausgebildet, um eine Position 304 eines Auges des Betrachters 302 und eine Position 306 eines weiteren Auges des Betrachters 302 aufzuzeichnen.
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Blickfeldanzeigevorrichtung 102 wird aus der von der Kamera 300 erfassten Augenposition 304 und/oder der weiteren Augenposition 306 eine Kopfposition des Fahrers 302 ermittelt und an eine mittels Pfeilen in der Darstellung gekennzeichnete Nachführung 308, in diesem Fall des Bildgebers 104, übermittelt. Zur Nachführung können auch Komponenten der Abbildungsoptik dienen. Die Nachführung 308 sorgt für eine Bereitstellung und Anpassung eines Bildgeberlichts 310 für eine Darstellung von Bildanteilen eines stereoskopischen Bildes in je einer sogenannte Eye-Box der 3D-Darstellung für jedes Auge des Betrachters 302 innerhalb eines Nachführbereichs zur korrekten Darstellung des 3D-Bildes. Gemäß dem hier vorgestellten Konzept wird die Information 204 über die Augenposition 304 eingesetzt, um eine Lichtstärke des Bildgeberlichts 310 geeignet zu steuern und so den Fahrer 302 vor störenden, abrupten Bildwechseln im Rahmen der stereoskopischen Darstellung zu schützen.
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Als Stellelement zur Regelung der Lichtstärke des Bildgeberlichts 310 kann beispielsweise im Fall einer Verwendung von Laserprojektoren zur 3D-Darstellung ein Laserdiodenstrom genutzt und auf diese Weise zusätzlich Energie eingespart werden. Ähnliches gilt für die Steuerung einer Lichtquelle weiterer Bildgeber, z. B. einer LED-Beleuchtung mit LCoS. Gemäß Ausführungsbeispielen kann zusätzlich ein externes steuerbares Filter genutzt werden, um die Lichtleistung zu steuern.
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4 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Nachführungsbereiches bei einem herkömmlichen HUD ohne Steuerung der Lichtleistung. Gezeigt ist eine Bildabfolge zur Illustration einer – hier rechtsseitigen – Augen- bzw. Kopfbewegung eines Betrachters einer autostereoskopischen Bilddarstellung gegenüber einem maximalen Nachführbereich 400 zur kopfabhängig korrekten Darstellung des 3D-Bildes. In der autostereoskopischen Bilddarstellung ist es erforderlich, eine sogenannte „Eye-Box“ bzw. „Single-Eye-Box“ im Sinne eines Bildinformationsbereichs für jedes Auge in der 3D-Darstellung zu generieren und abhängig von der Kopfbewegung innerhalb des maximalen Nachführbereichs 400 nachzuführen.
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Wie die Darstellung in 4 zeigt, ist eine Single-Eye-Box 402 einem Auge 404 eines Betrachters zugeordnet und eine weitere Single-Eye-Box 406 einem weiteren Auge 408 des Betrachters zugeordnet. Dabei ist die Single-Eye-Box 402 ausgebildet, um ausschließlich für das Auge 404 einen Bildanteil eines stereoskopischen Bildes anzuzeigen, und die weitere Single-Eye-Box 406 ist ausgebildet, um ausschließlich für das weitere Auge 408 einen weiteren Bildanteil des stereoskopischen Bildes anzuzeigen. Im Gehirn des Betrachters werden die beiden Bildanteile gemäß dem menschlichen stereoskopischen Sehen so zusammengefügt, dass der Betrachter ein sich aus den Bildanteilen zusammensetzendes virtuelles stereoskopisches Bild wahrnimmt. In einem ersten bzw. oberen Bild 410 in der Darstellung in 4 befinden sich die Augen 404, 408 des Betrachters, z. B. des Fahrers eines Fahrzeugs, in der Mitte des möglichen maximalen Nachführbereichs 400 der stereoskopischen Darstellung. Gemäß einer Kopfbewegung nach rechts des Fahrers zeigt ein zweites Bild 412 eine Position des Auges 404 nahe einer rechten Begrenzung 414 des maximalen Nachführbereichs 400. In einem dritten bzw. unteren Bild 416 befindet sich das Auge 404 bereits außerhalb des maximalen Nachführbereichs 400.
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Gelangt der Fahrer an den Rand 414 der möglichen Nachführung der beiden Single-Eye-Boxen 402, 406, so erhält bei weiterer Kopfbewegung das eine Auge 404 keine Bildinformation mehr, während das weitere bzw. zweite Augen 408 in den Informationsbereich 402 des ersten Auges 404 hineinläuft. Die Folge ist ein abrupter Verlust der 3D-Bilddarstellung. Zudem erhält gegebenenfalls das zweite Auge 408 die Information für das erste Auge 404. Der Fahrer würde ein in der Entfernung springendes Bild sehen.
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5 zeigt eine weitere schematische Darstellung zur Veranschaulichung der hierin vorgestellten Lichtleistungsregelung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie bereits beschrieben, erhält jedes Auge 404, 408 eine eigene Bildinformation in der ihm zugeordneten Single-Eye-Box 402, 406, um ein stereoskopisches Bild für den Betrachter zu erzeugen. Die maximal mögliche Nachführung 400 der Single-Eye-Boxen 402, 406 ist begrenzt, in der Darstellung durch die Begrenzungslinie 414 kenntlich gemacht. Wiederum zeigt eine Bildabfolge dreier zeitlich aufeinanderfolgender Bilder Momentaufnahmen einer Kopfbewegung des Betrachters gegenüber dem maximalen Nachführbereich 400. Wiederum ist beispielhaft eine Kopfbewegung nach rechts gezeigt. In einem ersten Bild 500 befinden sich die Augen 404, 408 mittig innerhalb des maximalen Nachführbereichs 400. In einem zweiten Bild 502 befindet sich das Auge 404 nahe der rechten Begrenzung 414 des maximalen Nachführbereichs 400. In einem dritten Bild 504 befindet sich das Auge 404 außerhalb des maximalen Nachführbereichs 400.
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Der maximale Nachführbereich 400 setzt sich aus einem in der Darstellung in 5 mittels einer Strich-Punkt-Linie gekennzeichneten Nachführungsbereich 506 für eine Darstellung eines Bildanteils des stereoskopischen Bildes für das Auge 404 und einem mittels einer Punktlinie gekennzeichneten weiteren Nachführungsbereich 508 für eine Darstellung eines weiteren Bildanteils des stereoskopischen Bildes für das weitere Auge 408 zusammen. Sich in der Mitte des maximalen Nachführungsbereichs 400 überschneidende Abschnitte des Nachführungsbereichs 506 und des weiteren Nachführungsbereichs 508 bilden eine Nutzzone 510 des maximalen Nachführungsbereichs 400. In der Nutzzone 510 können beide Eye-Boxen 402, 406 ohne Darstellungsfehler nachgeführt werden, während in einer Randzone 512 des Nachführungsbereichs 506 eine Nachführung der weiteren Eye-Box 406 nicht mehr möglich ist und in einer weiteren Randzone 514 des weiteren Nachführungsbereichs 508 eine Nachführung der Eye-Box 402 nicht mehr möglich ist.
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In dem beispielhaften zweiten Bild 502 befindet sich das Auge 404 in der Randzone 512 des Nachführungsbereichs 506 für die Single-Eye-Box 402 des Auges 404. Wie die Darstellung zeigt, kann eine Breite der Randzone 512 in etwa einer Breite der Single-Eye-Box 402 für das Auge 404 entsprechen. Diese Breite kann aber auch kleiner sein. Diese Randzonenposition wird von einem Tracking- bzw. Nachverfolgungssystem des HUD, beispielsweise unter Einsatz der in 3 gezeigten Kamera, erfasst, und es wird eine entsprechende Information an die Nachsteuerung des Bildgebers des HUD ausgegeben, um die eine Lichtstärke des Bildgeberlichts zu steuern. Da sich bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel der Kopf des Betrachters aus dem maximalen Nachführungsbereich 400 herausbewegt, wird basierend auf der Information die Lichtleistung des Bildgeberlichts verringert und damit die Darstellung der Bildanteile für das Auge 404 und das weitere Auge 408 eines auf einer virtuellen Leinwand des HUD angezeigten 3D-Bildes abgedimmt. In der im dritten Bild 504 gezeigten Position des rechten Auges 404 außerhalb des Nachführungsbereichs 506 ist die Lichtleistung des Bildgebers abgeschaltet, in der Darstellung in 5 angedeutet durch das Fehlen der Linien zur Kennzeichnung der Single-Eye-Boxen 402, 406. Der Betrachter sieht jetzt gar keine Darstellung des 3D-Bildes auf der virtuellen Leinwand.
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Würde, anders als in 5 gezeigt, eine Kopfbewegung nach links stattfinden, sich der Kopf des Fahrers also in Richtung der Nutzzone 510 in den maximalen Nachführungsbereich 400 hineinbewegen, würde zum Zeitpunkt des zweiten Bildes 502 basierend auf der Augenpositionsinformation die Lichtleistung des Bildgeberlichts erhöht und damit eine Leuchtkraft der Darstellung der Bildanteile für das Auge 404 und das weitere Auge 408 des auf einer virtuellen Leinwand des HUD angezeigten 3D-Bildes erhöht. Entsprechend kann zum Zeitpunkt des ersten Bildes 500, dann dem letzten in der Zeitabfolge, die Lichtleistung maximal sein, da sich beide Augen 404, 408 in der Nutzzone 510 befinden. Die Lichtleistung kann dabei maximal in Bezug auf die gegebene Umgebungslichtsituation sein. Die Lichtleistung muss somit nicht maximal sein, da es noch eine globale Helligkeitsdimmung geben kann, die abhängig von der Umgebungslichtsituation des Fahrzeugs geregelt wird. Beispielsweise kann am Tag die Lichtleistung maximal sein. Bei Nachtfahrten ist der Leistungspegel dagegen weiter gedimmt. Die Entscheidung zur Herauf- oder Herunterregelung der Lichtstärke zum Zeitpunkt des zweiten Bildes 502 kann gemäß Ausführungsbeispielen eines in der hier vorgestellten Vorrichtung ausgeführten Regel- bzw. Steuerverfahrens abhängig sein von zumindest einer vorherigen Position des Auges 404 und/oder abhängig sein von einer vorher bestehenden bzw. aktuellen Lichtleistung des Bildgeberlichts.
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Mit der hierin vorgeschlagenen Lichtstärkensteuerung für autostereoskopische Bilddarstellungen werden das Bild bzw. der Bildanteil für das erste bzw. rechte Auge 404 und das Bild bzw. der Bildanteil für das zweite bzw. linke Auge 408 gemäß der beispielhaften Darstellung in 5 beim Erreichen bestimmter Kopfpositionen am Rand der möglichen Eye-Box-Nachführungen und außerhalb der Nutzzone simultan abgedunkelt bzw. aufgehellt. Dies geschieht durch einen Abgleich von durch das Tracking-System des HUD erfassten Kopfpositionen mit den festgelegten Zonen 510, 512, 514 des maximalen Nachführungsbereichs 400. Wird ausgehend von einer vorherigen Position in der Nutzzone 510 die festgelegte Zone bzw. der Randbereich 512 vom rechten Auge 404 erreicht oder die festgelegte Zone bzw. der weitere Randbereich 514 vom linken Auge 408 erreicht, wird, noch bevor die 3D-Bilddarstellung verloren geht, der Bildgeber, der die beiden Single-Eye-Boxen 402, 406 realisiert, gedimmt. Bewegt sich der Kopf über den Rand 414 des maximalen Nachführungsbereichs 400 in den nutzbaren Darstellungsbereich 510 zurück, so wird der Bildgeber wieder mit der anfänglichen Leuchtkraft betrieben. Eine Zuordnung, in welchem der Bereiche 510, 512, 514 sich die Augen 404, 408 des Fahrers befinden, kann über einen Abgleich mit einer vorher festgelegten Datenbank, in der die Zonen 510, 512, 514 definiert werden, durchgeführt werden.
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Selbstverständlich kann die anhand der Darstellung in 5 erläutere kopfpositionsabhängige Regelung der Bildgeberlichtstärke auch bei einer Aufwärts-Abwärts-Bewegung des Kopfes des Betrachters durchgeführt werden, also wenn der Kopf den maximalen Nachführungsbereich 400 oben oder unten über die Begrenzung 414 hinaus verlässt.
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Gemäß Ausführungsbeispielen kann im erfindungsgemäßen Verfahren neben der Information über eine Position eines der Augen 404, 408 stets auch eine Information über eine gleichzeitige Position des anderen der Augen 404, 408 eingelesen werden, beispielsweise, um eine Sicherheit bei der Bestimmung der Kopfposition zu erhöhen.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 600 zum Steuern einer Lichtleistung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigevorrichtung zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes. Das Verfahren kann in der anhand der 1 und 2 gezeigten Vorrichtung zum Steuern der Bildgeberlichtleistung einer Blickfeldanzeigevorrichtung ausgeführt werden. In einem Schritt 602 wird eine Information über eine Position eines Auges eines Betrachters einer virtuellen Leinwand der Blickfeldanzeigevorrichtung in einer Randzone eines dem Auge zugeordneten Nachführungsbereichs eingelesen. In einem Schritt 604 wird die Lichtleistung des Bildgebers basierend auf der Information gesteuert.
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Gemäß Ausführungsbeispielen erfasst ein Tracking-System eines das Verfahren 600 ausführenden HUD die Augen- bzw. Kopfposition des Betrachters. Diese Daten werden nach dem Schritt 602 des Einlesens in der Vorrichtung verarbeitet. Anschließend wird in dem Schritt 604 ein Regelsignal an die Nachregelung der Leuchtkraft des Bildgebers geschickt. Gemäß dem hier vorgestellten Konzept wird nach der Bestimmung der Kopfposition in einem dem Schritt 604 vorausgehenden Schritt 603 abgeglichen, ob der Kopf sich in dem vorher definierten Nutzbereich, im Randbereich oder außerhalb des Nachführbereiches befindet. Befindet er sich im Nutzbereich, so ist die Leuchtkraft des Bildgebers in Abhängigkeit von dem Außenlicht voll aufgedreht. Befindet sich der Kopf im Randbereich, so wird im Schritt 603 abgeglichen, ob die Leuchtkraft aufgedreht oder heruntergeschaltet ist, um festzustellen, ob sich der Kopf über den Randbereich aus dem Nachführbereich hinaus oder in diesen hinein bewegt. Ist die Lichtleistung aufgedreht, so wird sie im Schritt 604 im Randbereich heruntergefahren. War die Leuchtkraft aus, so wird sie im Schritt 604 wieder hochgefahren, da im Schritt 603 ermittelt wurde, dass sich der Kopf in den Nutzbereich hinein bewegt. Bleibt der Kopf im Randbereich oder bewegt er sich noch weiter weg, so bleibt der Bildgeber aus. Bewegt sich der Kopf über den Randbereich in die nutzbare Zone der beiden Single-Eye-Boxen, so wird die Leuchtstärke im Schritt 604 wieder hochgeregelt.
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Der Randbereich ist insbesondere für den linken und rechten Rand des Nachführungsbereichs notwendig, da die übliche Kopfbewegung bei Autofahrern nach links und rechts erfolgt. Optional kann für die selteneren Kopfbewegungen nach oben und unten der Rand des Nachführungsbereichs auch im oberen oder unteren Bereich des Nachführbereiches angelegt werden.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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