DE102017217855A1 - Anzeige-Steuerungssystem für ein Fahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Anzeige-Steuerungssystem für ein Fahrzeug mit einer elektronischen Steuereinheit zur Steuerung einer aktivierbaren oder deaktivierbaren Anzeige, die im deaktivierten Zustand zumindest teilweise transparent schaltbar ist und/oder die im aktivierten Zustand in ihrer Position verschiebbar ist, wobei die zumindest teilweise Transparent-Schaltung oder Verschiebung der Anzeige zur Freigabe eines verdeckten Blickfeldes eines Nutzers abhängig von Signalen einer Nutzerwunschermittlungseinheit steuerbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Anzeige-Steuerungssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Rückblick-Anzeige-Steuerungssystem.
- Das bekannteste Rückblick-Anzeige-Steuerungssystem ist insbesondere der Innenspiegel mit automatischer Abblendfunktion.
- Das Gebrauchsmuster G 85 22 712.9 U1 offenbart einen Innenrückspiegel mit Frontdurchsicht und mit Sonnenblende für Fahrzeuge und Maschinen im Straßenverkehr.
- Aus dem Gebrauchsmuster
DE 299 08 072 U1 ist eine Monitor-Rücksichteinrichtung für Fahrzeuge bekannt. - Weiterhin ist aus der
DE 10 2013 009 217 A1 eine „eye-tracking“ abhängige Anzeige einer Fahrzeugumgebung bekannt. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anzeige-Steuerungssystem für ein Fahrzeug weiter zu verbessern.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst, während in den abhängigen Ansprüchen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind.
- Die Erfindung betrifft ein Anzeige-Steuerungssystem für ein Fahrzeug mit einer elektronischen Steuereinheit zur Steuerung einer aktivierbaren oder deaktivierbaren Anzeige, die im deaktivierten Zustand zumindest teilweise transparent schaltbar ist und/oder die im aktivierten Zustand in ihrer Position verschiebbar ist, wobei die zumindest teilweise Transparent-Schaltung oder Verschiebung der Anzeige zur Freigabe eines verdeckten Blickfeldes eines Nutzers abhängig von Signalen einer Nutzerwunschermittlungseinheit steuerbar ist.
- Der Erfindung liegen folgende Hintergrundüberlegungen zugrunde:
- Zum Stand der Technik:
-
- - Rückblickspiegel sind bekannt.
- - Elektrochrome Rückspiegel und Fenster sind bekannt.
- - Eye-Tracking ist bekannt.
- - Kameras und Monitore sind bekannt.
- Erkannte Nachteile des Standes der Technik:
- Der Rückblickspiegel, insbesondere der Innenspiegel, ist zur bequemen Verwendung nahe an der natürlichen Blickachse („geradeaus“) des Nutzers angebracht. Dadurch ist keine starke Blickabwendung notwendig, um diesen zu benutzen (kleiner Winkel zwischen natürlicher Blickachse und Blickrichtung auf den Innenspiegel).
- Nachteilig ist, dass der Innenspiegel einen prominenten Teil der Windschutzscheibe einnimmt und verdeckt und damit die Sicht auf einen für das Fahrgeschehen wichtigen Raumwinkel verhindert.
Besonders deutlich wird das, wenn bei einem linksgesteuerten Fahrzeug eine Rechtskurve gefahren wird, da dann der Fahrbahnverlauf (und damit das Nutzerinteresse) in Konflikt mit dem Innenspiegel gerät. Verschärft wird diese Situation in konvexer Fahrumgebung (also beispielsweise beim Durchfahren einer Senke): dort zwingt der Fahrbahnverlauf den Fahrerblick nach oben. Gewöhnlich ist der Nutzer deshalb in diesen Fahrsituationen gezwungen, seine Kopfposition so zu verändern, dass ein Blick um den Innenspiegel herum möglich ist. - Erfindungsgemäße Erkenntnisse:
- Dem Anwender soll durch die Erfindung insbesondere an der Position des Innenspiegels nicht nur der Rückblick ermöglicht werden, sondern situationsabhängig auch der Durchblick.
- Für die technische Umsetzung gibt es zwei Ansätze:
- - Elektrochrome Spiegel, die je nach Ansteuerung transparent oder reflektierend sein können.
- - Bildschirme (Display, Monitor), die je nach Ansteuerung das Vorwärtsbild (bzw. genauer gesagt den von der Position des Anwenders durch den Bildschirm verdeckten Raumwinkel) oder das Rückblickbild darstellen.
- Für die Entscheidung, welche Blickrichtung (vorwärts oder rückwärts) denn nun dargestellt werden soll, gibt es ebenfalls mehrere Möglichkeiten, die ergänzend oder alternativ eingesetzt werden können:
- - Bevorzugt kann dafür eine Blickrichtungserkennung („eye tracking“) eingesetzt werden: wird der Blick von einer anderen Richtung aus (beispielsweise von der natürlichen „geradeaus“-Achse) plötzlich auf den Ort des Innenspiegels gewechselt, dann ist davon auszugehen, dass der Rückblick gewünscht ist. Wandert die Blickrichtung jedoch langsam aus einem Blickwinkel in der Nähe des Innenspiegels über den Innenspiegel, so kann gefolgert werden, dass der Durchblick gewünscht ist.
- - Durch Sensorik zur Fahrumfelderfassung, bevorzugt durch Kamerasysteme mit Bildverarbeitungssystemen, kann ebenfalls eine Entscheidung erfolgen, welches Bild präsentiert wird: Befindet sich ein Objekt vor dem Fahrzeug, insbesondere im durch den Ort des Innenspiegels verdeckten Raumwinkel, so sollte der Durchblick gewährt bzw. dargestellt werden. Nähern sich dagegen Fahrzeuge von hinten oder ist der Rückwärtsgang eingelegt, so sollte der Rückblick dargestellt werden.
- - Im Fall einer durch Fahrumfelderfassung veranlassten Änderung des Innenspiegelstatus, könnte gegebenenfalls eine Fahreraufmerksamkeitslenkung durch Maßnahmen, wie sie in
DE 10 2009 050 764 beschrieben sind, erfolgen. Ob diese notwendig sind, kann wiederum mit der Blickrichtungserfassung entschieden werden. Wird der Blick bereits durch das Ändern des Bildes auf den Innenspiegel gelenkt, wird keine weitere Maßnahme benötigt. - - Der Anwenderwunsch bezüglich der Blickrichtung kann auch über konventionelle Bedienelemente (wie Tasten etc.), Audiokommandos, Gesten- oder Mimikerkennung erfolgen. Insbesondere die Aktivierung des „Musculus frontalis“, wie beispielsweise in der
DE 10 2015 222 682 A1 beschrieben, wäre dafür gut geeignet. - Durch die Erfindung werden der Komfort (keine Einnahme von unkomfortablen Kopf-Hals-Oberkörper-Positionen[„Halsverrenken“] mehr notwendig) und die Sicherheit (Vermeidung eines toten Winkels im Sichtbereich) verbessert.
- Die Erfindung betrifft also die Steuerung einer (abrupt oder graduell) aktivierbaren bzw. deaktivierbaren Anzeige. Die Anzeige verdeckt dabei, falls die Anzeige gerade aktiv ist (also eine Anzeigefunktion ausübt), einen für den Nutzer potenziell relevanten Blickwinkel (ähnlich, wie dies ein an der Frontscheibe angebrachter Rückblickspiegel in der Regel dauerhaft tut). Die Anzeige kann also (zumindest zeitweise) in Konkurrenz zu einem direkten freien Blick auf die Fahrumgebung stehen. Der freie Blick auf die Fahrumgebung soll insbesondere die Erfassung relevanter Objekte in der Fahrumgebung ermöglichen.
Diese können sein: andere Verkehrsteilnehmer, Fahrzeuge, Hindernisse, Verkehrszeichen, Straßenmarkierungen, Fahrbahngrenzen etc. - Die Erfindung soll bei der Aufgabe helfen zu entscheiden, den Nutzerwunsch in Bezug auf die Anzeige zu ermitteln und dann entsprechend zu erfüllen. Es soll konkret entschieden werden, ob der Nutzer den freien Blick auf die Fahrumgebung wünscht oder die Anzeige aktiv haben möchte.
- - Die Anzeige kann sich beispielsweise auf einer Frontscheibe befinden („Head-Up-Display“, „Augmented Reality“).
- - Die Anzeige kann dabei ortsfest sein oder „ortsflexibel“ an verschiedenen Orten erfolgen.
- Vorteil von „ortsfest“: Die Information kann dort abgeholt werden, wo sie erwartet wird. (Beispiel: will man die Geschwindigkeit wissen, blickt man auf das Tacho).
- Vorteil von „ortsflexibel“: Die Konkurrenz zwischen Anzeige und dem freien Blick auf die Fahrumgebung kann zum Teil aufgehoben werden. Nähern sich relevante Objekte in der Fahrumgebung der Anzeige (die Annäherung ist hierbei in Bezug auf den Blickwinkel gemeint), so kann diese auf einen Blickwinkel ausweichen, unter dem sie kein relevantes Objekt in der Fahrumgebung verdeckt.
- - Die Anzeige kann aber auch kopfgestützt sein (Virtual-Reality-Brille, „Google glass“).
- - Der Anzeigeinhalt kann aus Fahrzeuginformationen (Geschwindigkeit, Tankinhalt, Außentemperatur etc.) und/oder Bildinformationen (bspw. ein durch eine Rückblickkamera aufgenommener Rückblickwinkel) und/oder sonstiger (bearbeiteter) Sensorinformation bestehen.
- I. Das erfindungsgemäße Rückblick-Steuerungssystem für die Anzeige kann die Entscheidung über eine Aktivierung/Deaktivierung der Anzeige auf Basis der Winkelpositionen der relevanten Objekte in der Fahrumgebung relativ zur Anzeigeposition treffen.
- II. Ergänzend oder alternativ kann das erfindungsgemäße Rückblick-Steuerungssystem für die Anzeige die Entscheidung über eine Aktivierung/Deaktivierung der Anzeige auf Basis des Blickverhaltens des Nutzers treffen.
- Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele zu den beiden Alternative I. und II. eines erfindungsmäßen Rückblick-Steuerungssystem anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt
-
1 eine Übersicht über die Größen zur Bestimmung einer Blickrichtung, -
2 eine erste Fahrsituation, in der eine erfindungsgemäße Transparenz-Schaltung und/oder Verschiebung der Anzeige nicht zur Anwendung kommen muss, -
3 eine zweite Fahrsituation, in der eine Transparenz-Schaltung und/oder Verschiebung der Anzeige abhängig von einer Blickverdeckung zur Anwendung kommt, -
4 eine dritte Fahrsituation, in der eine Transparenz-Schaltung und/oder Verschiebung der Anzeige abhängig von einer Blickänderung und/oder Blickverdeckung nicht zur Anwendung kommen muss, -
5 eine vierte Fahrsituation, in der eine Transparenz-Schaltung und/oder Verschiebung der Anzeige abhängig von einer Blickänderung und/oder Blickverdeckung zur Anwendung kommt. - Durch
1 sollen die Begriffe Azimut und Elevation zur Beschreibung einer Blickrichtung erklärt werden, worauf in den folgenden2 bis5 im Hinblick auf die Achsenbezeichnungen Bezug genommen wird.
Der Azimut bestimmt also die Links-Rechts-Abweichung von einer Geradeaus-Richtung. Diese Geradeaus-Richtung wird insbesondere durch die Fahrzeuglängsachse beschrieben, da sowohl die Bewegung des Fahrzeugs als auch der Blick des Fahrzeugnutzers in der Regel der Fahrzeuglängsachse folgt.
Die Elevation bestimmt die Höhen-Abweichung von einer Horizontal-Ebene. Wurde der Blick gehoben, so dass er nach oben gerichtet ist wird die Elevation als positiv gezählt. Ein abgesenkter, nach unten gerichteter Blick wird dagegen als negative Elevation beschrieben. - Grundsätzlich zeigen die
2 bis5 Beispiele zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Anzeige-Steuerungssystem für ein Fahrzeug, wobei das Anzeige-Steuerungssystem insbesondere eine elektronische Steuereinheit1 mit einer NutzerwunschermittlungseinheitN und Funktionsmodulen zur zumindest teilweisen Transparent-SchaltungT oder VerschiebungV der Anzeige10 abhängig von Signalen der NutzerwunschermittlungseinheitN umfasst. Die NutzerwunschermittlungseinheitN erfasst Signale von FahrumgebungserfassungseinrichtungenK und/oder von BlickrichtungserfassungseinrichtungenB , die anschließend im Hinblick auf die Gefahr einer Überdeckung von relevanten Objekten22 ,23 ,24 und30 durch die Anzeige10 und/oder im Hinblick auf das Blickverhalten des Nutzers ausgewertet werden. - Bezugszeichenerläuterung für die
2 bis5 : - 1
- elektronische Steuereinheit
- 10
- Anzeige, hier an der Position eines Innenrückspiegels
- 12
- Grenzen der Frontscheibe
- 14
- Winkelabstand zwischen Anzeige und relevantem Objekt in der Fahrumgebung (
2 ) - 16
- Richtung der Blickrichtungsveränderung (
4 ) - 22
- Linke Grenze der Straße
- 23
- Mittelmarkierung der Straße
- 24
- Rechte Grenze der Straße
- 30
- Vorausfahrendes Fahrzeug (als ein Beispiel für ein relevantes Objekt in der Fahrumgebung)
- K
- Fahrumgebungserfassungseinrichtungen
- B
- Blickrichtungserfassungseinrichtungen
- T
- Funktionsmodul „Transparent-Schaltung“ der Anzeige
- V
- Funktionsmodul „Verschiebung“ der Anzeige
- N
- Nutzerwunschermittlungseinheit
-
2 (ebenso wie die folgenden Figuren) zeigt eine schematische Darstellung aus der Sicht eines Nutzers, hier in Form des Fahrers. Gezeigt ist ein linksgesteuertes (Ego-) Fahrzeug im Rechtsverkehr aus der Fahrerposition. - Alternative I.
- In der in
2 skizzierten Fahrsituation sind die relevanten Objekte die linke Grenze22 der Straße, die Mittelmarkierung23 der Straße, die rechte Grenze24 der Straße und das vorausfahrende Fahrzeug30 . Keines der relevanten Objekte22 bis30 wird durch die Position der Anzeige10 überdeckt und zu allen besteht ein ausreichend großer Winkelabstand14 (gezeigt am Beispiel von 30). - In dieser Situation kann also eine Aktivierung der Anzeige
10 erfolgen (bzw. eine Deaktivierung kann unterbleiben), ohne dass relevante Objekte22 bis30 in der Fahrumgebung aus der Perspektive des Nutzers verdeckt sind. - In
3 ist eine Fahrsituation gezeigt, in der bedingt durch den Straßenverlauf (Rechtskurve, ansteigende Straße, bzw. konkaver Straßenverlauf) relevante Objekte hinter der Position der Anzeige10 zu liegen kommen:
Sowohl ein Teil der Straße22 ,23 ,24 als auch ein voranfahrendes Fahrzeug30 liegen hinter der Position der Anzeige10 .
In diesem Fall ist es deshalb im Allgemeinen besser, die Anzeige10 nicht zu aktivieren bzw. diese zu deaktivieren. - Über Fahrumgebungserfassungseinrichtungen
K (Kameras mit Bildverarbeitung, Radar, Lidar, Ultraschall etc.) können die relevanten Objekte22 bis30 erfasst werden und - bevorzugt in Kombination mit einer Erfassung der Blickrichtung des Nutzers - deren Position (Elevation und Azimut) aus der Perspektive des Nutzers ermittelt werden. Ebenso kann für die Position der Anzeige10 die Position der relevanten Objekte22 bis30 aus der Perspektive des Nutzers ermittelt werden. Durch einen einfachen Vergleich dieser Datensätze können nun Überdeckungen bzw. Annäherungen erkannt werden. Insbesondere kann im Falle einer Überdeckung oder Annäherung bei einer nicht zwangsweise ortsfesten Anzeige10 entweder die Transparenz oder die Position der Anzeige10 verändert werden. - Alternative II.
- In
4 . ist schematisch die Perspektive des Nutzers dargestellt. Über eine BlickrichtungserfassungseinrichtungB wird nun die Blickrichtung des Nutzers erfasst und bevorzugt der zeitliche Verlauf der Blickrichtung verfolgt. In4 seien nun jeweils die erfassten Blickrichtungen des Nutzers zu den (äquidistanten) Zeitpunktent1 ,t2 ,t3 ,... angezeigt. Die Verbindung zwischen den direkt aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ist jeweils durch einen Pfeil gekennzeichnet. Der gesamte zeitliche Verlauf der erfassten Blickrichtungen ergibt also eine Pfeilkette. - Grundsätzlich gilt:
-
- - Liegt die erfasste Blickrichtung des Nutzers nicht auf der Position der Anzeige bzw. in deren Nähe, dann muss die Anzeige nicht aktiv sein bzw. sie kann dann inaktiv bleiben.
- - Liegt die erfasste Blickrichtung des Nutzers dagegen auf der Position der Anzeige bzw. in deren Nähe, so ist folgende Unterscheidung zu treffen, deren Einzelfälle in den
4 und5 dargestellt sind:- Wurde, wie in
4 , die Position der Anzeige10 mit einer starken Blickrichtungsänderung erreicht, dann kann davon ausgegangen werden, dass der Nutzer absichtlich direkt auf die Position der Anzeige10 geblickt hat, um dort Informationen angezeigt zu bekommen. Eine starke Blickrichtungsänderung ist erkennbar durch:
- Wurde, wie in
- - Große Veränderung der Blickrichtung pro Zeiteinheit. (In
4 durch einen langen Pfeil15 erkennbar). - - Große Winkelveränderung
18 gegenüber der bisherigen Richtung16 der Blickrichtungsveränderung. - - Ferner kann eine starke Blickänderung auch durch eine starke Änderung der Schärfenebene der Seheinrichtung des Nutzers erkannt werden. Die Schärfenebene ist dabei die Ebene, auf der von dort von einer punktförmigen Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahlen, sich auf der Netzhaut (Retina) des Nutzers wieder zu einem Punkt vereinen. Die Veränderung der Schärfenebene, die auch Akkomodation genannt wird, kann durch unterschiedliche Anspannungszustände des Musculus ciliaris bewirkt werden. Bei Nutzern mit Multifokalbrillen und Gleitsichtbrille bzw. Multifokalkontaktlinsen kann alternativ oder ergänzend auch noch die (winkelabhängig) unterschiedliche Brechkraft der Brille und/oder Kontaktlinse zur Akkomodation genutzt werden. Die Veränderung der Schärfenebene der Seheinrichtung des Nutzers kann im Prinzip über präzise Erfassung der optischen Eigenschaften, bzw. über die Erfassung der Aktivität des Musculus ciliaris erfolgen.
- Wurde dagegen, wie in
5 dargestellt, die Position der Anzeige10 mit einer graduellen Blickrichtungsänderung erreicht, dann kann davon ausgegangen werden, dass der Blick des Anwenders ein relevantes Objekt in der Fahrzeugumgebung verfolgt hat, beispielsweise ein voranfahrendes Fahrzeug bei Fahrt auf einer kurvigen und hügeligen Straße. - Die Alternativen I. und II. lassen sich bevorzugt in Kombination einsetzen. So lässt sich beispielsweise die Interpretation, dass der Anwender einem relevanten Objekt in der Fahrumgebung mit seinem Blick gefolgt ist, umso zuverlässiger bestätigen, wenn die Positionen der relevanten Objekte aus der Perspektive des Nutzers bekannt sind.
- Schließlich können diese Informationen auch genutzt werden, um (bei nicht ortsfester Position der Anzeige) diese um die relevanten Objekte in der Fahrumgebung herumzubewegen.
- Denkbar ist zusätzlich, dass die Anzeige zunächst an einer festen Position auf Aktivierung „wartet“. Diese Position kann auch optisch dezent gekennzeichnet sein, so dass sie einerseits zuverlässig identifizierbar ist, andererseits aber die freie Sicht auf die Fahrumgebung nur minimal beeinflusst. Beispielsweise ein dünner Rahmen oder Ecken eines Rahmens.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
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- DE 102013009217 A1 [0005]
- DE 102009050764 [0014]
- DE 102015222682 A1 [0014]
Claims (6)
- Anzeige-Steuerungssystem für ein Fahrzeug mit einer elektronischen Steuereinheit (1) zur Steuerung einer aktivierbaren oder deaktivierbaren Anzeige (10), die im deaktivierten Zustand zumindest teilweise transparent schaltbar ist und/oder die im aktivierten Zustand in ihrer Position verschiebbar ist, wobei die zumindest teilweise Transparent-Schaltung (T) oder Verschiebung (V) der Anzeige (10) zur Freigabe eines verdeckten Blickfeldes eines Nutzers abhängig von Signalen einer Nutzerwunschermittlungseinheit (N) steuerbar ist.
- Anzeige-Steuerungssystem nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzerwunschermittlungseinheit (N) eine Auswerteeinheit umfasst, durch die eine Entscheidung über eine Transparent-Schaltung (T) und/oder über eine Verschiebung (V) der Anzeige (10) auf Basis der Positionen der relevanten Objekte (22, 23, 24, 30) in der Fahrumgebung relativ zur Position der Anzeige (10) getroffen wird. - Anzeige-Steuerungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzerwunschermittlungseinheit (N) eine Auswerteeinheit umfasst, durch die eine Entscheidung über eine Transparent-Schaltung (T) und/oder über eine Verschiebung (V) der Anzeige (10) auf Basis des Blickverhaltens des Nutzers getroffen wird.
- Anzeige-Steuerungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transparent-Schaltung (T) der Anzeige (10) und/oder Verschiebung (V) der Anzeige (10) vorgenommen wird, wenn eine graduelle, im Unterschied zu einer abrupten, Blickänderung (t1, t2, t3 ...) des Nutzers hin zur Position der Anzeige (10) erfasst wird.
- Anzeige-Steuerungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transparent-Schaltung (T) der Anzeige (10) und/oder Verschiebung (V) der Anzeige (10) vorgenommen wird, wenn eine zumindest drohende Überdeckung mindestens eines relevanten Objektes (22, 23, 24, 30) von der Anzeige (10) in ihrer aktuellen Position aus Sicht des Nutzers erfasst wird.
- Anzeige-Steuerungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Transparent-Schaltung (T) der Anzeige (10) zumindest ihre aktuelle Position optisch gekennzeichnet ist.
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