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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Die
US 6789901 B1 beschreibt ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen von Bildern für einen Bediener eines Fahrzeugs.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Betreiben eines Sichtfeldanzeigegeräts für ein Fahrzeug, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, ein Sichtfeldanzeigesystem sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Bei einem Sichtfeldanzeigesystem kann ein Bildgeber so groß ausgeführt werden, dass der komplette Bildgeber nur aus einem eingeschränkten, zentralen Betrachtungsbereich zur Gänze erfassbar ist. Außerhalb dieses zentralen Betrachtungsbereichs ist der Bildgeber nur teilweise erfassbar. Dabei bleibt jedoch ein Zentralbereich des Bildgebers über einen großen Betrachtungsbereich sichtbar. Wenn auf dem Bildgeber insbesondere kontaktanaloge Informationen dargestellt werden, die für einen Betrachter aufgrund seiner Betrachtungsposition unsichtbar oder verdeckt sind, kann ein Signal bzw. ein Symbol bereitgestellt werden, das den Betrachter dazu auffordert, seine Betrachtungsposition anzupassen.
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Durch den über den großen Betrachtungsbereich sichtbaren Zentralbereich können in dem Zentralbereich wichtige Informationen dargestellt werden, die aus vielen möglichen Betrachtungspositionen erfassbar sind.
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Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Sichtfeldanzeigegeräts für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Einlesen einer, eine Augenposition eines Betrachters des Sichtfeldanzeigegeräts repräsentierenden Augenpositionsinformation, und Einlesen eines auf einem Bildgeber des Sichtfeldanzeigegeräts darzustellenden Bilds;
Ermitteln eines momentan für den Betrachter sichtbaren Bereichs des Bildgebers unter Verwendung der Augenposition; und
Ausgeben eines Signals, wenn ein in dem Bild abgebildetes oder abzubildendes Symbol zumindest teilweise außerhalb des sichtbaren Bereichs darzustellen ist.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Unter einem Sichtfeldanzeigegerät kann ein Head up Display für ein Straßenfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen verstanden werden. Eine Augenposition kann eine aktuell erfasste Position zumindest eines Auges des Betrachters sein. Eine zweite Augenposition kann ebenfalls erfasst werden. Die zweite Augenposition kann unter Verwendung bekannter oder geschätzter Merkmale des Betrachters bestimmt werden. Das Bild kann als Bildinformation eingelesen werden. Das Bild kann Symbole umfassen, die einem bestimmten Bereich des Bildgebers zugeordnet sind. Mit anderen Worten kann einem Symbol ein Koordinatenwert zugewiesen sein, der einen Darstellungsort auf dem Bildgeber anzeigt. Wenn der Darstellungsort außerhalb des sichtbaren Bereichs angeordnet ist, wird das Signal ausgegeben.
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Das Signal kann unter Verwendung einer separaten Signalisierungseinrichtung für den Benutzer bereitgestellt werden. Beispielsweise kann eine Signalleuchte oder ein Symbol aktiviert werden, wenn der Benutzer das Bild unvollständig erfassen kann.
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Das Signal kann als optischer Marker innerhalb des sichtbaren Bereichs des Bildgebers ausgegeben werden. Ein Marker kann eine Grafik oder ein Symbol sein. Der Marker kann dem Bild überlagert werden. Durch die Integration in das Bild kann der Marker schnell und einfach erfasst werden.
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Der Marker kann eine Pfeilform aufweisen. Durch die Pfeilform kann der Marker eine Richtungsinformation übermitteln. Eine Pfeilform kann intuitiv von dem Betrachter erfasst werden.
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Der Marker kann kontaktanalog zu dem Symbol ausgegeben werden. Durch eine kontaktanaloge Ausgabe kann der Darstellungsort des verdeckten Symbols einen Darstellungsort des Markers beeinflussen. Der Marker kann beispielsweise eine direkte Verbindung zu dem Symbol signalisieren.
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Das Signal kann einen Richtungshinweis umfassen. Der Richtungshinweis kann eine Richtung von dem sichtbaren Bereich zu einem Darstellungsort des Symbols außerhalb des sichtbaren Bereichs abbilden. Der Richtungshinweis kann beispielsweise pfeilförmig sein. Durch einen Richtungshinweis kann die Richtung zu dem verdeckten Symbol einfach und schnell erfasst werden.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einem Steuergerät kann somit vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät 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 des Steuergeräts 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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In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung eines Bildausgabegerätes wie des Sichtfeldanzeigesystems, des Sichtfeldanzeigegeräts und/oder der Augenpositionserfassungseinrichtung. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Sensor- oder Datensignale wie die Augenpositionsinformation und das darzustellende Bild zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren oder Ausgabeeinheiten wie das Sichtfeldanzeigegerät.
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Weiterhin wird ein Sichtfeldanzeigesystem für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Sichtfeldanzeigesystem die folgenden Merkmale aufweist:
ein Sichtfeldanzeigegerät mit einem Bildgeber zum Darstellen eines Bilds für einen Betrachter;
eine Augenpositionserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Augenposition des Betrachters; und
ein Steuergerät gemäß dem hier vorgestellten Ansatz.
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Die Augenpositionserfassungseinrichtung kann zumindest eine Kamera umfassen, die auf den Kopf des Betrachters ausgerichtet ist. Insbesondere kann die Augenpositionserfassungseinrichtung ein Stereokamerasystem zum räumlichen Erfassen der Augenposition umfassen.
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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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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Sichtfeldanzeigesystem gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 eine Prinzipdarstellung eines Sichtfeldanzeigesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 eine Darstellung verschiedener Betrachtungsbereiche gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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4 ein Blockschaltbild eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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5 eine Darstellung einer Straße mit einer überlagerten Darstellung eines Markers gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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6 eine Darstellung einer Straße mit einer überlagerten Darstellung eines Symbols gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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7 eine Darstellung einer Straße mit einer überlagerten Darstellung eines auf ein Symbol gerichteten Markers gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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8 eine Darstellung einer Straße mit einer überlagerten Darstellung eines Hervorhebungssymbols gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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9 eine Darstellung einer Ausweichempfehlung in einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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10 eine Darstellung einer Fußgängermarkierung in einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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11 eine Darstellung einer Spurmarkierung in einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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12 eine Darstellung einer Abstandswarnung in einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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13 eine Darstellung einer Spurverlassenswarnung in einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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14 eine Darstellung einer Abstandseinstellung in einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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15 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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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 Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einem Sichtfeldanzeigesystem 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Sichtfeldanzeigesystem 102 ist dazu ausgebildet, ein virtuelles Bild 104 in ein Sichtfeld eines Betrachters 106, beispielsweise eines Fahrers 106 des Fahrzeugs 100, einzublenden. Das Sichtfeld kann als Field of View bezeichnet werden. Das Bild 104 wird von einem Bildgeber 108 eines Sichtfeldanzeigegeräts 110 des Fahrzeugs 100 ausgegeben und über eine Optik 112 des Sichtfeldanzeigegeräts 110 in das Sichtfeld des Betrachters 106 eingespiegelt. Die Optik 112 umfasst hier mehrere Spiegel. Das Sichtfeldanzeigegerät 110 kann als Head-Up-Display 110 bezeichnet werden. Hier wird das Bild 104 unter Verwendung der Frontscheibe 114 des Fahrzeugs 100 eingespiegelt. Das Bild 104 kann auch über einen Combiner in das Sichtfeld eingespiegelt werden.
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Das Sichtfeldanzeigesystem 102 umfasst ferner eine Erfassungseinrichtung 116 zum Erfassen einer Augenposition 118 des Betrachters 106. Die Erfassungseinrichtung 116 ist auf den Betrachter 106 ausgerichtet. Die Erfassungseinrichtung 116 stellt eine Augenpositionsinformation 120 für ein Steuergerät 122 zum Betreiben des Sichtfeldanzeigegeräts 110 bereit. Das Steuergerät 122 ist mit dem Sichtfeldanzeigegerät verbunden.
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Das Steuergerät 122 ist dazu ausgebildet, basierend auf der Augenpositionsinformation 120 einen für den Betrachter 106 sichtbaren Bereich des Bildgebers 108 zu bestimmen. Wenn die Augenposition 118 außerhalb eines Betrachtungsbereichs 124 liegt, kann der Betrachter 106 das Bild 104 nicht mehr sehen. Der Betrachtungsbereich 124 kann als Eyebox bezeichnet werden.
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Auf dem Bildgeber 108 wird eine Bildinformation 126 dargestellt, um das Bild 104 auszugeben. Die Bildinformation 126 wird von einem weiteren Steuergerät 128 des Sichtfeldanzeigegeräts 110 erzeugt. Dazu verarbeitet das weitere Steuergerät 128 Informationen des Fahrzeugs 100 sowie Umfeldinformationen 130, die beispielsweise von einem Umfelderfassungssystem 132 des Fahrzeugs 100 bereitgestellt werden. Die Bildinformation 126 beinhaltet beispielsweise kontaktanaloge Symbole. Kontaktanaloge Symbole sind in dem Bild 104 so dargestellt, dass sie für den Betrachter 106 an Objekten und/oder Strukturen in dem Umfeld ausgerichtet sind.
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Das Steuergerät 122 zum Betreiben liest die Bildinformation 126 ein und bestimmt unter Verwendung des sichtbaren Bereichs, welcher Teil des Bilds 104 innerhalb des sichtbaren Bereichs liegt und welcher Teil des Bilds 104 außerhalb des sichtbaren Bereichs liegt. Falls eines oder mehrere Symbole zumindest teilweise außerhalb des sichtbaren Bereichs liegen, gibt das Steuergerät 122 ein Signal 134 aus. Hier wird das Signal 134 für den Bildgeber 108 ausgegeben. Das Signal 134 wird zusätzlich zu dem Bild 104 als optischer Marker innerhalb des sichtbaren Bereichs auf dem Bildgeber 108 ausgegeben. Beispielsweise kann ein Pfeil in dem sichtbaren Bereich ausgegeben werden, der in Richtung des außerhalb liegenden Symbols zeigt.
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2 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Sichtfeldanzeigesystems 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Sichtfeldanzeigesystem 102 entspricht im Wesentlichen dem Sichtfeldanzeigesystem in 1. Das Sichtfeldanzeigesystem 102 ist in einer Draufsicht dargestellt. Hier weist die Erfassungseinrichtung 116 zwei auf den Betrachter 106 ausgerichtete Kameras 200, 202 auf. Die Kameras 200, 202 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Sichtfeldanzeigegeräts 110 angeordnet und erfassen den Betrachter 106 aus unterschiedlichen Erfassungswinkeln. Durch die zwei Kameras 200, 202 wird eine räumliche Erfassung des Betrachters 106 erreicht. Mit anderen Worten weist die Erfassungseinrichtung 116 hier ein Stereokamerasystem auf. Die erste Kamera 200 stellt ein erstes Videosignal 204 bereit. Die zweite Kamera 202 stellt ein zweites Videosignal 206 bereit. Die Videosignale 204, 206 werden in einem Mikrokontroller 208 verarbeitet. Der Mikrocontroller 208 erkennt das rechte Auge und alternativ oder ergänzend das linke Auge des Betrachters 106 in den Bildern der Kameras 200, 202 und bestimmt durch Triangulation eine rechte Augenposition und alternativ oder ergänzend eine linke Augenposition. Dabei können beide Augenpositionen parallel bestimmt werden. Ebenso kann eine der Augenpositionen bestimmt werden und die andere Augenposition unter Verwendung des Augenabstands bereitgestellt werden. Die Augenpositionen werden in der Augenpositionsinformation 120 abgebildet.
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Abhängig von der jeweiligen Augenposition ist ein Ausschnitt 210 des Bildgebers 108 sichtbar. Der Ausschnitt 210 wird durch das Steuergerät 122 unter Verwendung der Augenpositionsinformation 120 und bekannten Abmessungen des Sichtfeldanzeigegeräts 110 rechnerisch als der sichtbare Bereich ermittelt.
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Um bei gegebenem Bauraum ein möglichst großes Sichtfeld darstellen zu können, kann der Bildgeber 108 (Picture Generating Unit, PGU) größer ausgeführt werden, als das auf dem Hauptspiegel 212 über die gesamte Eyebox darstellbare Bild.
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Mit anderen Worten ist in 2 eine Sichtfeldanzeige 110 für Kraftfahrzeuge dargestellt. Bei der Sichtfeldanzeige 110 ist eine Begrenzung des sichtbaren virtuellen Bildes in der nutzbaren Eyebox nicht primär durch den Bildgeber 108 beziehungsweise das Display 108 begrenzt, sondern durch das, vom Fahrer 106 aus gezählt, erste optische Element 212 der Sichtfeldanzeige 110. Das erste optische Element 212 ist hier der Hauptspiegel 212. Dabei erfolgt eine dynamische Anpassung des Anzeigeinhaltes an den für den Fahrer 106 tatsächlich sichtbaren Teil 210 des potenziell auf dem Display 108 darstellbaren Bilds. Die Anpassung erfolgt durch eine laufende Erfassung der Kopfposition und der Position beider Augen durch Head-tracking mittels zumindest einer Kamera 200. Im Steuergerät 122 erfolgt eine Berechnung des für den Fahrer 106 aus der aktuellen Kopfposition wahrnehmbaren Teil 210 des Anzeigebildes beziehungsweise eines Beschnitts desselben aus der Augenposition und der bekannten Parameter des Sichtfeldanzeigen Bilds. Daraus wird eine optimierte Darstellung abgeleitet, die unter Berücksichtigung des sichtbaren Bildteils 210 und des Ziels einer möglichst kontaktanalogen Darstellung eine optimierte Grafik ermittelt. Optional erfolgt eine Anpassung des angezeigten Bilds auch an die Fahrsituation, wie Autobahn oder Stadtverkehr.
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Es ist schematisch vereinfacht eine Sichtfeldanzeige 110 im Fahrzeug in der Draufsicht dargestellt, wobei der Fahrer 106 über den wie eine Lupe wirkenden Hauptspiegel 212 einen Ausschnitt 212 des Bildgeber-Bildes beziehungsweise der aktiven Fläche (active area) des Bildgebers 108 vergrößert betrachtet.
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Die Skizze kann als Combiner-Sichtfeldanzeige 110 interpretiert werden, wobei der Hauptspiegel 212 dann der Combiner ist. Ebenso kann die Skizze als Windschutzscheiben-Sichtfeldanzeige 110 interpretiert werden, wobei der Hauptspiegel 212 im Gerät 110 integriert ist und die optischen Effekte der Windschutzscheibe vernachlässigt sind.
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In beiden Fällen erfolgt der Beschnitt des sichtbaren Bilds nicht durch die aktive Anzeigefläche (active area) des Bildgebers 108, sondern schon innerhalb der normalen Eyebox und beidseitig durch den Spiegel 212 beziehungsweise den Combiner 212.
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Dies hat den Vorteil, dass bei gegebener Größe des Hauptspiegels, der durch Bauraum-Gegebenheiten im Fahrzeug begrenzt ist, insgesamt ein größeres Bild dargestellt werden kann.
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Die Kopf- bzw. Augenposition des Fahrers 106 wird durch eine oder mehrere Kameras 200, 202 erfasst.
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Aus der bekannten Geometrie des Fahrzeugs, den Spiegeln 212 der Sichtfeldanzeige 110 und gegebenenfalls der Windschutzscheibe einerseits und der erfassten Augenposition andererseits wird dann in einem Mikroprozessor 122, der beispielsweise Teil der Sichtfeldanzeigenelektronik ist, berechnet, welchen Teil 210 des Bilds, der in folgenden Figuren als Sicht-Sichtfeld 210 bezeichnet wird, der Fahrer 106 in der aktuellen Position tatsächlich wahrnehmen kann. Dazu sind diese Geräte über eine Recheneinheit 208 verbunden.
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Soll nun wie in den 5 und 7 ein Symbol dargestellt werden, das ganz oder teilweise außerhalb des Sicht-Sichtfelds 210 liegt, so wird die Darstellung so modifiziert, dass die Darstellung für den Fahrer 106 besser wahrnehmbar wird. Das erfolgt beispielsweise durch eine zusätzliche Grafik innerhalb des Sicht-Sichtfelds 210 oder durch eine Erweiterung der Grafik in das Sicht-Sichtfeld 210 hinein. Besonders vorteilhaft ist der hier vorgestellte Ansatz für kontaktanaloge oder richtungsanaloge Darstellungen, die in der horizontalen Richtung mit der Szene übereinstimmenden.
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Diese verbesserte Darstellung kann abhängig von der im Regelfall sich ändernden Position des Symboles und der sich ändernden Kopfposition kontinuierlich aktualisiert und gegebenenfalls geändert werden.
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3 zeigt eine Darstellung verschiedener Betrachtungsbereiche gemäß einem Ausführungsbeispiel. Es ist ein kontaktanaloger Betrachtungsbereich 124 und ein Zentralbetrachtungsbereich 300 dargestellt. Der Zentralbetrachtungsbereich 300 ist größer als der kontaktanaloge Betrachtungsbereich 124. Der kontaktanaloge Betrachtungsbereich 124 entspricht dabei dem Betrachtungsbereich in 1. Wenn ein Auge des Betrachters innerhalb des kontaktanalogen Betrachtungsbereichs 124 angeordnet ist, kann mit dem Auge der ganze Bildgeber 108 und damit das ganze Bild 104 erfasst werden. Die Proportionen des Bildgebers 104 definieren dabei die Proportionen des Bilds 104.
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Wenn das Auge den kontaktanalogen Betrachtungsbereich 124 verlässt, jedoch innerhalb des Zentralbetrachtungsbereichs 300 angeordnet ist, können Teilbereiche des Bildgebers 108 nicht mehr erfasst werden. Dadurch ergibt sich ein sichtbarer Bereich 210, wie er beispielsweise in 2 dargestellt ist. Der sichtbare Bereich 210 kann auch als Sicht-Sichtfeld 210 bezeichnet werden. Symbole, die außerhalb des sichtbaren Bereichs 210 auf dem Bildgeber 108 abgebildet sind, können aus dieser Augenposition nicht gesehen werden.
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Solange das Auge innerhalb des Zentralbetrachtungsbereichs 300 angeordnet ist, kann sicher ein Zentralbereich 302 des Bildgebers 108 erfasst werden. In dem Zentralbereich 302 werden beispielsweise fahrzeugrelevante Informationen und Hinweise, wie eine Fahrzeuggeschwindigkeit abgebildet. Hier werden diese Informationen in einer Dockzeile 304 abgebildet. Die Dockzeile 304 erstreckt sich entlang eines unteren Rands des Zentralbereichs 302.
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Der Anzeigebereich 108 von kontaktanalogen Sichtfeldanzeigen kann in verschiedene Bereiche gegliedert werden. Beispielsweise kann eine Statuszeile 304 beziehungsweise Dockzeile 304 mit fahrzeugbezogenen Informationen, wie Geschwindigkeit oder Warnmeldungen verwendet werden. Ebenso kann ein kontaktanaloger Bereich 104 mit umgebungsbezogenen Informationen, wie kontaktanalogen Navigationshinweisen, einer Markierung von durch Hilfssysteme des Fahrzeugs, wie ACC erfassten Fahrzeugen und/oder Fahrspurbegrenzungen verwendet werden.
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Diese beiden Bereiche können auch in unterschiedlichem virtuellem Bildabstand dargestellt werden. Der kontaktanaloge Bereich 104 kann kontaktanalog mit Nickwinkelkompensation stabil auf der Straße dargestellt werden. Die Statuszeile 304 kann fahrzeugfest dargestellt werden. Inhalte der Sichtfeldanzeige können abhängig von der Kopfposition des Fahrers dynamisch verschoben werden.
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Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird ein solches Sichtfeldanzeigegerät so ausgeführt, dass die unvermeidlichen Einschränkungen bezüglich der Wahrnehmung durch den Fahrer durch den Beschnitt des virtuellen Bildes abhängig von der Kopfposition weitgehend minimiert werden.
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Dabei wird die Dockzeile 304 in einem ersten Bereich des Bildgebers derart dargestellt, dass sie im Bereich 300 der üblichen Eyebox (kurz EB) jederzeit voll und ohne Beschnitt sichtbar ist.
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Mit anderen Worten wird ein Extended FoV AR-HuD vorgestellt. Dabei weist die Eyebox 300 der Dockzeile 304 beispielsweise eine Breite von 125 mm auf. Dadurch findet der Fahrer diese wichtigen Informationen von jeder Kopfposition aus schnell und an derselben Position. Der kontaktanaloge Bereich 104 wird in einem größeren Bereich als erweitertes Sichtfeld, aber mit kleinerer Eyebox 124 dargestellt. Diese weist hier beispielsweise eine Breite von 82 mm auf. Dadurch kann mit der gegebenen Spiegelgröße, die durch den Bauraum begrenzt ist, ein größerer Bereich des Hintergrunds mit kontaktanalogen Informationen überlagert werden.
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Das Zentralsichtfeld 302 kann aus jeder Augenposition innerhalb der normalen Eyebox 300, die als Dock-Eyebox 300 bezeichnet werden kann, ohne Beschnitt eingesehen werden. Das kontaktanaloge Sichtfeld 104 kann je nach Kopfposition möglicherweise nicht voll oder nur mit einem Auge eingesehen werden. Dadurch kann das Bild eines oder beider Augen oben, unten oder seitlich beschnitten sein. Innerhalb der kontaktanalogen Eyebox 124 ist dagegen auch das kontaktanaloge Sichtfeld 104 stets ohne Beschnitt voll sichtbar. Das Sicht-Sichtfeld 210 repräsentiert den monokular sichtbaren Bildbereich für eine bestimmte Augenposition innerhalb der normalen Eyebox 300. Hier wird einheitlich der Begriff Eyebox benutzt. In der Praxis kann noch zwischen dem Eyebox-Fenster, das bei einer bestimmten Einstellung der Sichtfeldanzeige statisch zur Verfügung steht und der Gesamt-Eyebox unterschieden werden, die durch Erweiterung des Eyebox-Fensters entsteht, indem beispielsweise der Spiegel gekippt wird, wodurch eine Anpassung an die Höhe der Fahreraugen im Fahrzeug, analog zum Rückspiegel erfolgen kann.
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4 zeigt ein Blockschaltbild eines Steuergeräts 122 zum Betreiben eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Steuergerät 122 entspricht dabei im Wesentlichen einem Steuergerät, wie es in den 1 und 2 dargestellt ist. Das Steuergerät 122 weist eine Einleseschnittstelle 400, eine Ermittlungseinrichtung 402, eine Prüfeinrichtung 404 und eine Ausgabeschnittstelle 406 auf. Die Einleseschnittstelle 400 ist dazu ausgebildet, eine Augenpositionsinformation 120 und eine Bildinformation 126 einzulesen. Dabei repräsentiert die Augenpositionsinformation 120 eine Augenposition 118 eines Betrachters des Sichtfeldanzeigegeräts. Die Bildinformation 126 repräsentiert ein auf einem Bildgeber des Sichtfeldanzeigegeräts darzustellendes Bild 104. Die Ermittlungseinrichtung 402 ist dazu ausgebildet, einen momentan für den Betrachter sichtbaren Bereich 210 des Bildgebers unter Verwendung der Augenposition 118 zu ermitteln. Die Prüfeinrichtung 404 ist dazu ausgebildet, unter Verwendung des Bilds 104 und des sichtbaren Bereichs 210 zu überprüfen, ob ein in dem Bild 104 abgebildetes Symbol zumindest teilweise außerhalb des sichtbaren Bereichs 210 darzustellen ist. Die Ausgabeschnittstelle 406 ist dazu ausgebildet, ein Signal 134 auszugeben, wenn das Symbol zumindest teilweise außerhalb des sichtbaren Bereichs darzustellen ist.
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5 zeigt eine Darstellung einer Straße 500 mit einer überlagerten Darstellung eines Markers 502 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei ist die Straße 500 in einem Sichtfeld eines Betrachters dargestellt, der ein Sichtfeldanzeigegerät betrachtet. Das von dem Sichtfeldanzeigegerät in das Sichtfeld eingespiegelte Bild 104 ist der Straße 500 überlagert. Da der Betrachter hier seinen Kopf so angeordnet hat, dass zumindest ein Auge außerhalb des kontaktanalogen Betrachtungsbereichs, wie er in 3 dargestellt ist, angeordnet ist, kann der Betrachter nicht das komplette Bild 104 erfassen. Das Sicht-Sichtfeld 210 ist seitlich gegenüber dem Bild 104 verschoben. Hier ist der Kopf des Betrachters rechts angeordnet. Dadurch ist das Sicht-Sichtfeld 210 im Bild 104 nach links verschoben. Der Zentralbereich 302 mit der hier nicht dargestellten Dockzeile ist unabhängig von der Kopfposition sichtbar.
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Die Straße 500 weist im Sichtfeld eine Abbiegespur 504 nach rechts auf. Die Abbiegespur 504 ist großteils außerhalb des Sicht-Sichtfelds 210 angeordnet. Dadurch kann der Betrachter einen auf der Abbiegespur 504 kontaktanalog dargestellten Abbiegehinweis beziehungsweise ein Abbiegesymbol nicht erfassen. Durch den hier vorgestellten Ansatz wird erkannt, dass der Abbiegehinweis außerhalb des sichtbaren Bereichs 210 liegt. Daraufhin wird ein Signal ausgegeben. Hier wird das Signal innerhalb des Sicht-Sichtfelds 210 als Marker 500 dargestellt. Der Marker 500 ist hier aus drei übereinander angeordneten Symbolen zusammengesetzt. Die Symbole sind pfeilförmig und rechtsweisend. Der Marker 500 ist an einem rechten Rand des Sicht-Sichtfelds 210 angeordnet.
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Mit anderen Worten sind die Position und die Art der Grafik 502 beziehungsweise des Symbols 502 angepasst an die Kopfposition beziehungsweise das resultierende Sicht-Sichtfeld.
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6 zeigt eine Darstellung einer Straße 500 mit einer überlagerten Darstellung eines Symbols 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Darstellung entspricht im Wesentlichen der Darstellung in 5. Im Gegensatz dazu ist der Kopf des Betrachters hier so weit links angeordnet, dass die Abbiegespur 504 innerhalb des Sicht-Sichtfelds 210 liegt. Dadurch ist das Symbol 600 für den Betrachter sichtbar und wird kontaktanalog zu der Abbiegespur 504 als Abbiegepfeil 600 dargestellt. Der Marker ist hier unnötig.
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In den 5 und 6 ist eine beispielhafte Realisierung für den Anwendungsfall Navigation auf einer Abbiegespur 504 gezeigt. Die Darstellung im kontaktanalogen Bereich 104 kann in Verbindung mit Head-tracking so modifiziert werden, dass jeweils die bestmögliche Anpassung an die Umgebung erfolgt. Dabei können Randbereiche monokular erfasst werden und so mitgenutzt werden.
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In 5 ist die Kopfposition rechts in der Eyebox. Das tatsächlich sichtbare Sicht-Sichtfeld 210 liegt dadurch links im kontaktanalogen Sichtfeld 104. Die Grafik zeigt im Hintergrund eine reale Straße 500 mit Abbiegespur 504 und Ausfahrt. Gemäß Navigation soll der Fahrer rechts abbiegen. Im kontaktanalogen Sichtfeld 104 der Sichtfeldanzeige werden die roten Ecken 502 dargestellt und deuten an, dass der Fahrer weiter rechts fahren sollte, als es dem aktuellen Sicht-Sichtfeld 210 entspricht.
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In 6 ist die Kopfposition etwa am linken Rand der Eyebox. Das tatsächlich sichtbare Sicht-Sichtfeld 210 liegt dadurch rechts im kontaktanalogen Sichtfeld 104. Im kontaktanalogen Sichtfeld 104 der Sichtfeldanzeige werden die Abbiegepfeile 600 kontaktanalog auf der Abbiegespur 504 dargestellt beziehungsweise sind dort jetzt sichtbar.
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Technisch erfolg die Umsetzung so, dass eine Straßenkarte inklusive Abbiegespuren, eine Soll-Route des Navigationssystems, eine Eigenposition aus GPS und Navigation, gegebenenfalls unterstützende Kameradaten zum Spurverlauf, gegebenenfalls Daten von Odometer, Beschleunigungsinformationen und Drehrateninformationen sowie eine Head-Tracking-Information von einer Innenraumkamera zusammengeführt werden.
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Daraus wird rechnerisch ein Modell der Umgebung ermittelt, das die Basis für ein kontaktanaloges Sichtfeldanzeigen-Bild 104 darstellt. Aus der bekannten Geometrie der Sichtfeldanzeigenkomponenten und der Kopfposition des Fahrers wird ermittelt, welchen Ausschnitt 210 aus dem Modell Sicht-Sichtfeld 104 der Fahrer in der Sichtfeldanzeige aktuell sehen kann. Dies ist wahlweise monokular oder binokular auslegbar. Wenn nun die Abbiegespur 504 innerhalb des Sicht-Sichtfelds 210 liegt, wird eine kontaktanaloge Darstellung dargestellt, beispielhaft wie in 6. Wenn die Spur außerhalb des Sicht-Sichtfelds 210 liegt, wird eine Darstellung 502 gewählt, die den Fahrer aus dem Sicht-Sichtfeld 210 nach außen weist, wie in 5.
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Die 7 und 8 zeigen Darstellungen einer Straße 500 mit einer überlagerten Darstellung eines Hervorhebungssymbols 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Darstellung entspricht im Wesentlichen den Darstellungen in den 5 und 6. Im Gegensatz dazu ist hier keine Abbiegespur dargestellt. Hier ist ein vorausfahrendes Fahrzeug 700 dargestellt. Als Hervorhebungssymbol 600 ist eine U-förmige Markierung einer Unterkante des Fahrzeugs 700 dargestellt.
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In 7 ist wie in 5 der Kopf des Betrachters so weit rechts angeordnet, dass das Symbol 600 teilweise außerhalb des Sicht-Sichtfelds 210 angeordnet ist. Dadurch ist für den Betrachter nur ein geringer Teil des Symbols 600 sichtbar. Um Aufmerksamkeit auf das Symbol 600 zu lenken, ist hier ein pfeilförmiger, auf das Symbol 600 weisender Marker 502 innerhalb des Sicht-Sichtbereichs 210, neben dem Symbol 600 angeordnet.
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In 8 ist der Kopf wie in 6 links angeordnet. Dadurch kann der Betrachter das ganze Symbol 600 erfassen. Hier ist kein Marker eingeblendet.
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Analog kann für die kontaktanaloge Anzeige eines vorausfahrenden Fahrzeuges 700 innerhalb des Sicht-Sichtfelds 210 beispielsweise eine Klammer 600 unten um das Fahrzeug 700 gezeichnet werden, außerhalb nur eine halbe Klammer oder eine Linie in Höhe der Unterkante, wie in den 7 und 8. Alternativ können auch beide Darstellungen kombiniert werden.
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Hinweise auf Gefahrenpunkte oder Punkte von Interesse können, wenn sie innerhalb des Sicht-Sichtfelds liegen, umrahmt werden, und durch einen Pfeil 502 im Sichtfeld markiert werden, wenn sie außerhalb des Sicht-Sichtfelds liegen.
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Durch den hier vorgestellten Ansatz kann der Fahrer lernen, dass er durch geeignete Verlagerung des Kopfes das Sichtfeld 210 verschieben kann und diesen Effekt bewusst einsetzt, um das Sichtfeld dynamisch zu erweitern.
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In den 5 bis 8 sind die Darstellungen im kontaktanalogen Bereich abhängig von der Kopfposition derart modifiziert, dass angepasst an die jeweilige Kopfposition jeweils ein für den Fahrer schlüssiges und intuitiv wahrnehmbares Bild entsteht. Die dynamische Anpassung des erweiterten Sichtfelds erfolgt beispielsweise abhängig von der Fahrsituation.
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In einem Ausführungsbeispiel der hier vorgestellten kontaktanalogen Sichtfeldanzeige wird ein Sichtfeld von ca. 7 × 3° erzielt. Unter Nutzung der gesamten Displayfläche von 70 × 35 mm2 ergeben sich bis zu 10 × 5°. Das entspricht einer Erweiterung des horizontalen Sichtfelds und des vertikalen Sichtfelds um ca. 40%, wobei der Bereich der Dockzeile und darunter für kontaktanaloge Darstellungen mit genutzt wird. Die Kernvorteile der Sichtfeldanzeige bleiben erhalten. Eine Wahrnehmung der Umgebung und eine Ablesbarkeit bei Sonne sind weiterhin gewährleistet. Es ist keine Lesebrille erforderlich.
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9 zeigt eine Darstellung einer Ausweichempfehlung 900 in einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Ausweichempfehlung 900 ist wie in den 5 bis 8 in ein Sichtfeld eines Fahrers eines Fahrzeugs wie in 1 eingeblendet. Dabei besteht hier Kollisionsgefahr mit einem vorausfahrenden Fahrzeug 700. Die Kollisionsgefahr wird durch wie in den 7 und 8 durch ein Warnsymbol 902 und ein Hervorhebungssymbol 600 bildlich dargestellt. Die Ausweichempfehlung 900 ist kontaktanalog als an dem Fahrzeug 700 vorbeiführende Trajektorie 900 auf der Straße 500 dargestellt.
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10 zeigt eine Darstellung einer Fußgängermarkierung 1000 in einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Fußgängermarkierung 1000 ist wie in den 5 bis 9 in ein Sichtfeld eines Fahrers eines Fahrzeugs wie in 1 eingeblendet. Dabei ist hier bei Dunkelheit ein Fußgänger durch eine Umfeldüberwachungseinrichtung des Fahrzeugs erfasst worden. Fußgängermarkierung 1000 ist dem Fußgänger kontaktanalog überlagert.
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11 zeigt eine Darstellung einer Spurmarkierung 1100 in einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Spurmarkierung 1100 ist wie in den 5 bis 10 in ein Sichtfeld eines Fahrers eines Fahrzeugs wie in 1 eingeblendet. Dabei symbolisiert die Spurmarkierung 1100 hier einen Navigationshinweis, wie in 6. Die Spurmarkierung 1100 ist der Abbiegespur 504 kontaktanalog überlagert.
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12 zeigt eine Darstellung einer Abstandswarnung 1200 in einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Abstandswarnung 1200 ist wie in den 5 bis 11 in ein Sichtfeld eines Fahrers eines Fahrzeugs wie in 1 eingeblendet. Dabei zeigt eine ampelähnliche Anordnung von Signalpunkten 1200 kontaktanalog entlang einer Unterkante des vorausfahrenden Fahrzeugs 700 ein Warnsignal, wenn der Sicherheitsabstand zu dem Fahrzeug 700 unterschritten wird. Die Abstandswarnung 1200 kann in ihrer Gestalt proportional zu dem Abstand zu dem Fahrzeug 700 angepasst werden.
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13 zeigt eine Darstellung einer Spurverlassenswarnung 1300 in einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Spurverlassenswarnung 1300 ist wie in den 5 bis 12 in ein Sichtfeld eines Fahrers eines Fahrzeugs wie in 1 eingeblendet. Dabei ist die Spurverlassenswarnung 1300 als kontaktanaloge Linie der vorhandenen Straßenmarkierung überlegt.
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14 zeigt eine Darstellung einer Abstandseinstellung in einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Abstandseinstellung ist wie in den 5 bis 13 in ein Sichtfeld eines Fahrers eines Fahrzeugs wie in 1 eingeblendet. Dabei sind kontaktanaloge Striche 1400 in vordefinierten Entfernungen zu dem Fahrzeug auf der Straße 500 dargestellt. Der für die Abstandseinstellung ausgewählte Strich 1400 kann hervorgehoben dargestellt werden.
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In den 9 bis 14 sind zusätzlich zu den oben beschriebenen kontaktanalogen Informationen ferner weitere fahrzeugbezogene Informationen eingeblendet. Diese Informationen sind dabei in einer Dockzeile, wie in 3 dargestellt.
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Head-up Displays (HuDs) beziehungsweise Sichtfeldanzeigegeräte können in verschiedenen Ausprägungen eingesetzt werden.
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Sichtfeldanzeigen mit großem Sichtfeld (engl.: field of view, FOV) sind vorteilhaft. Dabei können im primären Sichtfeld des Fahrers durch die Technologie der sogenannten Kontaktanalogie beziehungsweise überlagerten Realität (engl.: "augmented reality", AR) zusätzliche Informationen in der realen Fahrszene über die Windschutzscheibe (WSS) eingeblendet werden.
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In den 9 bis 14 sind verschiedene typische Anwendungsbeispiele einer Sichtfeldanzeige mit Kontaktanalogie beziehungsweise kontaktanalogen Informationen dargestellt.
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15 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1500 zum Betreiben eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 1500 kann beispielsweise auf einem Steuergerät, wie es in 4 dargestellt ist, ausgeführt werden. Das Verfahren 1500 weist einen Schritt 1502 des Einlesens, einen Schritt 1504 des Ermittelns und einen Schritt 1506 des Ausgebens auf. Im Schritt 1502 des Einlesens werden eine, eine Augenposition eines Betrachters des Sichtfeldanzeigegeräts repräsentierende Augenpositionsinformation und ein auf einem Bildgeber des Sichtfeldanzeigegeräts darzustellendes Bild eingelesen. Im Schritt 1504 des Ermittelns wird ein momentan für den Betrachter sichtbarer Bereich des Bildgebers unter Verwendung der Augenposition ermittelt. Im Schritt 1506 des Ausgebens wird ein Signal ausgegeben, wenn ein in dem Bild abgebildetes oder abzubildendes Symbol zumindest teilweise außerhalb des sichtbaren Bereichs darzustellen ist.
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Die Aktivierung des "erweiterten Sichtfelds" kann über die jeweilige Funktion in Verbindung mit dem Fahrmodus erfolgen. Beispielsweise könnte bei langsamer Staufahrt und Internet-Aktivität eine automatische Aktivierung erfolgen. Optional kann die Erweiterung des Sichtfelds schrittweise oder stufenlos als Zoom-Funktion implementiert werden. So können Fahrer, die aufgrund ihrer Körpergröße nicht optimal im Zentrum der Eyebox sitzen, zumindest eine anteilige Vergrößerung des Sichtfelds erzielen. Bei optimaler Fahrergröße ist eine permanente Nutzung des gesamten Displays möglich. Dies kann den Kontrast verbessern, da keine ungenutzten Bildbereiche auf dem Display vorhanden sind. Weiterhin können die ergonomischen Eigenschaften verbessert werden, da ein größeres Bild ein besser ablesbares Bild ist.
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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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