DE102017214627A1

DE102017214627A1 - Head-up Display System für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102017214627A1
Application number: DE102017214627.3A
Authority: DE
Inventors: Julian Eichhorn; Jasper Stern
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2019-02-28

Abstract

Offenbart wird ein Head-up System, umfassend: Mittel zur Erkennung der Kopfpose des Nutzers des Head-up Systems; Einen Combinerspiegel; Eine Anzeige; Eine Haltevorrichtung, die den Combinerspiegel und die Anzeige hält; Wobei die Haltevorrichtung beweglich ist und Bewegungen entsprechend einer Ansteuerung ausführt; wobei das Head-up System dazu eingerichtet ist, Folgendes fortlaufend auszuführen: Erfassen der Kopfpose des Nutzers; Bestimmen der Head-up Pose, nämlich der Pose des Combinerspiegels und der Anzeige, so dass dem Nutzer ein das Umfeld überlagerndes Bild angezeigt wird; Verbringen des Combinerspiegels und der Anzeige mittels Ansteuerung der Haltevorrichtung in die bestimmte Head-up Pose.

Description

Die Erfindung betrifft ein Head-up System für Fahrzeuge, umfassend eine Anzeige und einen Combinerspiegel, wobei sowohl Anzeige als auch Combinerspiegel entsprechend der Kopfpose des Fahrers nachgeführt werden.
Es gibt in Cockpits, beispielsweise von Fahrzeugen oder Flugzeugen, sogenannte Head-Up-Displays (HUD), welche Informationen freischwebend in der Luft anzeigen. Head-up Displays umfassen eine Anzeige und einen Combinerspiegel. Die auf der Anzeige dargestellten Bilder reflektieren im Combinerspiegel und können so vom Nutzer wahrgenommen werden. Gleichzeitig kann bei Betrachtung des Combinerspiegels die dahinter liegende Umwelt wahrgenommen werden, so dass sich im Combinerspiegel die Bilder der Anzeige und die Umwelt für den Nutzer überlagert erscheinen, manchmal auch Augmented Reality genannt. In manchen Implementierungen in Fahrzeugen wird der Combinerspiegel durch die Frontscheibe des Fahrzeugs realisiert. Der Combinerspiegel kann jedoch auch eine eigenständiges Bauteil sein.
Derzeitige Head-up Displays benötigen signifikante Mengen an Bauraum und erzeugen eine relativ kleine „Eyebox“, also den Bereich, in dem die Augen des Nutzers verbleiben können, um das angezeigte Bild wahrzunehmen, und erzeugen eine relativ kleine Bildgröße (manchmal auch „Field of View“ genannt). Außerhalb der Eyebox ist es nicht möglich, das angezeigte Bild wahrzunehmen. Im Fall, dass der Combinerspiegel durch die Frontscheibe eines Fahrzeugs gebildet wird, muss auch die Frontscheibe spezielle Anforderungen erfüllen.
Eine größere „Eyebox“ lässt sich mit Datenbrillen (Head-mounted Displays) erreichen. Allerdings haben diese den Nachteil, dass eine Vorrichtung auf dem Kopf getragen werden muss, was für manche Nutzer unkomfortabel sein kann.
Dem Fachmann stellt sich somit die Aufgabe, für den Nutzer ein die Umwelt überlagerndes Bild mit großer Eyebox anzuzeigen, das wenig Bauraum einnimmt und den Nutzer nicht zwingt eine Vorrichtung auf dem Kopf zu tragen.
Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Erfindung betrifft ein Head-up System, umfassend: Mittel zur Erkennung der Kopfpose des Nutzers des Head-up Systems; Einen Combinerspiegel; Eine Anzeige; Eine Haltevorrichtung, die den Combinerspiegel und die Anzeige hält; Wobei die Haltevorrichtung beweglich ist und Bewegungen entsprechend einer Ansteuerung ausführt; wobei das Head-up System dazu eingerichtet ist, Folgendes fortlaufend auszuführen: Erfassen der Kopfpose des Nutzers; Bestimmen der Head-up Pose, nämlich der Pose des Combinerspiegels und der Anzeige, so dass dem Nutzer ein das Umfeld überlagerndes Bild angezeigt wird; Verbringen des Combinerspiegels und der Anzeige mittels Ansteuerung der Haltevorrichtung in die bestimmte Head-up Pose. Die Mittel zur Erkennung der Kopfpose des Nutzers können beispielsweise Kameras mit entsprechender Auswertelogik sein, die im Innenraum eines Fahrzeugs montiert sind und den Fahrer des Fahrzeugs aufnehmen. Eine Pose bezeichnet eine Position im Raum (3 Raumkoordinaten) und eine Ausrichtung im Raum (3 Raumrichtungen)
Hierin wird also vorgeschlagen, dass das Head-up System als mobile Vorrichtung ausgebildet wird. Der Combinerspiegel wird immer in eine Pose zu verbringen, die den Combinerspiegel in die Blickrichtung des Nutzers bringt. Auf diese Weise kann der Nutzer seinen Kopf frei bewegen und trotzdem in praktisch jeder Kopfpose die Anzeige wahrnehmen. Damit entsteht eine große Eyebox für Augmented Reality und es wird auch ein großer „Field of View“ ermöglicht. Gleichzeitig muss der Nutzer keine Datenbrille tragen und der Bauraum für das im Stand der Technik bekannte fest installierte Head-up Display entfällt. Ebenfalls entfallen die speziellen Anforderungen an die Combinerspiegel-Fähigkeit der Frontscheibe.
Die Haltevorrichtung umfasst vorteilhafterweise ein Gestell, an dem der Combinerspiegel und die Anzeige befestigt sind. Combinerspiegel und Anzeige befinden sich damit immer in derselben Konstellation zueinander und sind sozusagen „starr“ aneinander gekoppelt. Dies vereinfacht die Mechanik der Haltevorrichtung und sorgt gleichzeitig für eine schnelle Nachführbarkeit.
Die Haltevorrichtung umfasst vorteilhafterweise Mittel, die eine aktive Bewegung des Gestells ermöglichen. Dies ist typischerweise eine von Elektromotoren angetriebene Mechanik, die die Nachführbewegungen innerhalb kurzer Zeit ausführen kann. Dementsprechend muss das Gesamtgewicht aus Combinerspiegel, Anzeige und Gestell möglichst gering sein und die Elektromotorik ausreichend leistungsstark dimensioniert sein.
Beim Einsatz in der Umwelt können Situationen eintreten, in denen der Kontrast der Anzeige nicht ausreicht, um die gute Wahrnehmbarkeit des Bildes sicherzustellen. Für diese Fälle kann der Combinerspiegel dazu eingerichtet sein, abgedunkelt zu werden. Auf diese Weise wird die ausreichende Sichtbarkeit des Bildes der Anzeige für den Nutzer sichergestellt. Gleichzeitig kann der Combinerspiegel die Funktion einer Sonnenbrille übernehmen.
Figurenliste

1 zeigt ein Head-up System gemäß einem Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
1 zeigt ein Head-up System gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Head-up System umfasst eine Anzeige 1, die an einem Combinerspiegel 2 befestigt ist. Der Combinerspiegel kann entlang seiner ganzen Ausdehnung die Eigenschaft aufweisen, dass er das Bild der Anzeige 1 reflektieren könnte und gleichzeitig die Umwelt wahrnehmbar ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Eigenschaft, das Bild der Anzeige zu reflektieren, nur im Bereich 3, also im vorderen Abschnitt des Combinerspiegels 2 vorhanden ist.
Weiterhin umfasst das Head-up System die Haltevorrichtung 4, die aus Armen mit darin integrierten Elektromotoren (nicht dargestellt) und einer Grundplatte mit darin integrierten Elektromotoren (nicht dargestellt) besteht.
Die Haltevorrichtung 4 wird von einer Ansteuerung mit Befehlen beaufschlagt, in welche Position der Combinerspiegel und dementsprechend die Anzeige verbracht Im Betrieb erfasst eine Kamera, die im Cockpit bzw. Innenraum des Fahrzeugs angebracht ist, die Kopfpose des Nutzers. Diese wird ausgewertet, und es wird bestimmt, in welche Pose das Head-up System verbracht werden muss, damit der Nutzer das angezeigte Bild erkennen kann. Dieser Prozess wird fortlaufend ausgeführt, so dass dem Nutzer zu jeder Zeit eine Augmented Reality Darstellung angezeigt werden kann.
Als Augmented Reality Darstellungen bieten sich Fahrthinweise oder Gefahrenwarnungen an. Vorteilhafterweise werden diese Darstellungen auch kontaktanalog angezeigt, also an der Position von Objekten im Umfeld orientiert, was dem Nutzer eine leichte Zuordnung der dargestellten Information und dem Objekt im Umfeld ermöglicht.

Claims

Head-up System, umfassend: Mittel zur Erkennung der Kopfpose des Nutzers des Head-up Systems; Einen Combinerspiegel; Eine Anzeige; Eine Haltevorrichtung, die den Combinerspiegel und die Anzeige hält; Wobei die Haltevorrichtung beweglich ist und Bewegungen entsprechend einer Ansteuerung ausführt; wobei das Head-up System dazu eingerichtet ist, Folgendes fortlaufend auszuführen: Erfassen der Kopfpose des Nutzers; Bestimmen der Head-up Pose, nämlich der Pose des Combinerspiegels und der Anzeige, so dass dem Nutzer ein das Umfeld überlagerndes Bild angezeigt wird; Verbringen des Combinerspiegels und der Anzeige mittels Ansteuerung der Haltevorrichtung in die bestimmte Head-up Pose.
Head-up System nach Anspruch 1, wobei die Haltevorrichtung ein Gestell umfasst, an dem der Combinerspiegel und die Anzeige befestigt sind.
Head-up System nach Anspruch 2, wobei die Haltevorrichtung ferner Mittel umfasst, die eine aktive Bewegung des Gestells ermöglichen.
Head-up System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Combinerspiegel dazu eingerichtet ist, abgedunkelt zu werden.
Head-up System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mittel zur Erkennung der Kopfpose des Nutzers eine Kamera umfassen, die den Kopf des Nutzers aufnimmt.