DE102018200873A1 - Autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät für ein Fahrzeug, Fahrzeug mit einem autostereoskopischen Blickfeldanzeigegerät und Verfahren zum Erzeugen eines autostereoskopischen Bilds - Google Patents

Autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät für ein Fahrzeug, Fahrzeug mit einem autostereoskopischen Blickfeldanzeigegerät und Verfahren zum Erzeugen eines autostereoskopischen Bilds Download PDF

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Abstract

Der hier vorgestellte Ansatz betrifft ein autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät (105) für ein Fahrzeug (100). Das autostereoskopische Blickfeldanzeigegerät (105) weist zumindest eine Bildgebereinheit (110) mit einer Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen (115) und eine Abbildungsoptik (120) auf. Die zylinderförmigen Linsen (115) sind jeweils dazu ausgeformt, um ein von der Bildgebereinheit (110) abgestrahltes stereoskopisches erstes Teilbild (125) in eine erste Richtung zu lenken, die einem ersten Augenpositionsbereich (130) eines Fahrers des Fahrzeugs (100) zugeordnet ist und ein von der Bildgebereinheit (110) abgestrahltes stereoskopisches zweites Teilbild (135) in eine zweite Richtung zu lenken, die einem zweiten Augenpositionsbereich (140) zugeordnet ist. Die Abbildungsoptik (120) ist dazu ausgebildet, um das erste Teilbild (125) und das zweite Teilbild (135) nach dem Lenken durch die Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen (115), beispielsweise in gemeinsamer Wirkung mit einer Windschutzscheibe (107) oder einer Combinerscheibe zu vergrößern.

Description

  • Stand der Technik
  • Der Ansatz geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
  • Aktuelle Blickfeldanzeigegeräte, engl. „Head-Up Displays“, bilden eine Bildebene einer Bildgebereinheit, engl. kurz „PGU“ für „Picture Generating Unit“, mithilfe einer Optik (HUD-Optik) auf ein virtuelles, vor dem Fahrzeug befindliches Bild ab. Der Fahrer nimmt dadurch ein vergrößertes Bild wahr, das von der Bildgebereinheit erzeugt wurde. Dieses Bild ist mit der Fahrszene überlagert und befindet sich in definiertem Abstand von der Frontscheibe auf einer virtuellen Leinwand. Stand der Technik ist die Verwendung von LCD-Modulen als bildgebendes Element in der PGU.
  • Die DE 10 2009 054 232 A1 beschreibt ein autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät auf Basis eines direkt abgebildeten Lentikularlinsendisplays.
  • Die DE 102 24 016 A1 beschreibt ein autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät auf Basis eines Projektors mit integrierter Prismenstruktur zur stereoskopischen Bildtrennung.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät für ein Fahrzeug, weiterhin ein Fahrzeug mit einem autostereoskopischen Blickfeldanzeigegerät und ein Verfahren zum Erzeugen eines autostereoskopischen Bilds gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
  • Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass durch ein hier vorgestelltes autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät für einen Fahrer eines Fahrzeugs ein autostereoskopisches Bild bereitgestellt werden kann, deren stereoskopische Teilbilder durch eine Abbildungsoptik vergrößert auf einer weit entfernten virtuellen Leinwand für den Fahrer sichtbar ist und ein großer Tiefenbereich für den 3D Effekt genutzt und als angenehm empfunden werden kann. Das autostereoskopische Bild setzt sich aus zwei Teilbildern zusammen, die vom Nutzer zu einem Bild fusioniert werden. Einzelne Elemente im Bild können dadurch in verschiedenen Abständen (auch außerhalb der virtuellen Leinwand) wahrgenommen werden.
  • Ein autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät für ein Fahrzeug weist zumindest eine Bildgebereinheit mit einer Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen und eine Abbildungsoptik auf. Die zylinderförmigen Linsen sind jeweils dazu ausgeformt, um ein von der Bildgebereinheit abgestrahltes stereoskopisches erstes Teilbild in eine erste Richtung zu lenken, die einem ersten Augenpositionsbereich eines Fahrers des Fahrzeugs zugeordnet ist und ein von der Bildgebereinheit abgestrahltes stereoskopisches zweites Teilbild in eine zweite Richtung zu lenken, die einem zweiten Augenpositionsbereich zugeordnet ist. Die Abbildungsoptik ist dazu ausgebildet, um das erste Teilbild und das zweite Teilbild nach dem Lenken durch die Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen zu vergrößern.
  • Bei den zylinderförmigen Linsen kann es sich um Lentikularlinsen handeln, die zur Bereitstellung eines dreidimensionalen Linsenrasterbilds ausgebildet sind. Als die Augenpositionsbereiche sind jene zwei Bereiche in dem Fahrzeug zu verstehen, in denen jeweils eines der Augen eines in dem Fahrzeug angeordneten Fahrers erwartet wird. In diese Augenpositionsbereiche sollen die autostereoskopischen Teilbilder geführt werden. Ein solcher Augenpositionsbereich kann auch als „Eyebox“ bezeichnet werden.
  • Die vergrößernde Abbildungsoptik ermöglicht vorteilhafterweise, dass das autostereoskopische Bild in einem vergrößerten Abstand von beispielsweise 5 Metern zu dem Fahrer auf der virtuellen Leinwand abbildbar ist. Dies ermöglicht eine realistische Einbindung des autostereoskopischen Bilds in eine vom Fahrer beim Fahren wahrgenommene Fahrzeugumgebung. Bei der Abbildungsoptik kann es sich um ein im verbauten Zustand des Blickfeldanzeigegerät beabstandet zu der Windschutzscheibe angeordnetes Element handeln.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Abbildungsoptik dazu ausgebildet, um das erste Teilbild und das zweite Teilbild nach dem Lenken durch die Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen in gemeinsamer Wirkung mit einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs oder einer Combinerscheibe zu vergrößern. Beispielsweise kann die Frontscheibe des Fahrzeugs selbst geringfügig zur Vergrößerung beitragen. Gemäß einer Ausführungsform sind die Spiegel der Abbildungsoptik so designt, dass sie die Verzerrung durch die Frontscheibe kompensieren und die astigmatische Vergrößerung der Frontscheibe mit einbinden, sodass insgesamt die gewünschte Vergrößerung möglichst ohne Verzerrungen entsteht. Zusätzlich oder alternativ kann auf die Möglichkeit von Combiner-HUDs zurückgegriffen werden, bei denen statt der Frontscheibe eine Combinerscheibe, in Form einer separaten, vor der Frontscheibe aufgestellte Scheibe, zur Einspiegelung des Bildes genutzt wird.
  • Die Bildgebereinheit kann zum Abstrahlen des ersten Teilbilds im Bereich zumindest einer Linse der Mehrzahl von Linsen zumindest ein erstes Pixel aufweisen, das dem ersten Augenpositionsbereich zugeordnet oder zuordenbar ist und/oder zum Abstrahlen des zweiten Teilbilds im Bereich der zumindest einen Linse der Mehrzahl von Linsen zumindest ein zweites Pixel aufweisen, das dem zweiten Augenpositionsbereich zugeordnet oder zuordenbar ist.
  • Um ein Nachführen der Augenpositionsbereiche zu ermöglichen, wenn sich die Augen der Person beispielsweise aus den Augenpositionsbereichen herausbewegen, ist es von Vorteil, wenn das Blickfeldanzeigegerät eine elektronische Nachführungseinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, um das erste Teilbild auf einen einer aktuellen ersten Augenposition der Person zugeordneten Pixelbereich der Bildgebereinheit aufzuschalten und/oder das zweite Teilbild auf einen der aktuellen zweiten Augenposition der Person zugeordneten Pixelbereich der Bildgebereinheit aufzuschalten. Hierzu können die aktuellen Augenpositionen der Person beispielsweise mittels einer Kameraeinrichtung überwacht werden.
  • Eine Abstrahlrichtung des ersten Pixels und/oder des zweiten Pixels kann beispielsweise um +/- 5° veränderbar sein, um das Nachführen der Augenpositionsbereiche zu ermöglichen.
  • Um auch stereoblinden Personen ein Bild bereitstellen zu können, kann die Bildgebereinheit dazu ausgebildet sein, um ein Umschalten zwischen einer Ausstrahlung der stereoskopischen Teilbilder zu einer Ausstrahlung von zwei identischen Teilbildern zu ermöglichen.
  • Die Abbildungsoptik kann zumindest einen Spiegel und/oder eine weitere Linse und/oder ein Hologramm aufweisen. Somit kann auf bekannte Elemente zurückgegriffen werden.
  • Um auch ein mechanisches Nachführen der Augenpositionsbereiche zu ermöglichen, kann die Abbildungsoptik beweglich gelagert sein. Beispielsweise kann die Abbildungsoptik oder auch nur einzelne Elemente der Abbildungsoptik drehbar und/oder linear beweglich gelagert sein.
  • Die zylinderförmigen Linsen können schräg verlaufend angeordnet sein, um störende Streueffekte zu vermeiden, die dadurch entstehen können, dass die zylinderförmigen Linsen nicht ideal aneinandergrenzen. Die zylinderförmigen Linsen können hierbei beispielsweise an der Bildgebereinheit schräg verlaufend angeordnet sein, beispielsweise schräg bezogen auf Seitenkanten der Bildgebereinheit.
  • Die Bildgebereinheit kann ein Heizelement, beispielsweise ein aktives Heizelement wie einen Infrarotstrahler und/oder ein passives Heizelement wie eine Indium-Zinn-Oxid-Schicht und/oder Saphir-Scheibe aufweisen, um die Bildgebereinheit zu beheizen oder beheizbar zu machen. Wenn die Bildgebereinheit beispielsweise eine LCD-Zelle aufweist, kann ein solches Heizelement verhindern, dass bei geringen Temperaturen die Flüssigkristalle der LCD-Zelle träge werden. Insbesondere bei Verwendung von stark vergrößernden Abbildungsoptiken kann eingestrahltes Sonnenlicht fokussiert werden und die LCD-Zelle lokal aufheizen. Umgekehrt kann eine solche thermisch aktiv regulierbare Schicht genutzt werden, um die LCD-Zelle zu kühlen, sollte diese beispielsweise zu hohe Temperaturen erreichen. Somit kann die Bildgebereinheit ein Kühlelement aufweisen, das dazu ausgebildet ist, um die Bildgebereinheit zu kühlen oder kühlbar zu machen.
  • Das Blickfeldanzeigegerät kann auch eine angepasste Hinterleuchtungseinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, um die Bildgebereinheit zu hinterleuchten. Die Hinterleuchtungseinrichtung kann eine LED mit einer zusätzlichen Linse und/oder einen oder mehrere Laser aufweisen.
  • Die Bildgebereinheit kann zumindest eine LCD-Zelle und/oder einen Projektor aufweisen.
  • Das Blickfeldanzeigegerät kann auch einen Umlenkungsspiegel aufweisen, der zwischen der als ein Projektor ausgeformten Bildgebereinheit und einer zwischen dem Projektor und den zylinderförmigen Linsen angeordneten Projektionsfläche angeordnet sein kann. Der Umlenkungsspiegel kann hierbei angeordnet sein, um einen Bildteil des Projektorbilds auf eine Detektorfläche abzulenken, um so eventuelle Abweichungen der Position des vom Projektor projizierten Bildes auf der Projektionsfläche erkennen und ausgleichen zu können.
  • Ein Fahrzeug mit einer Windschutzscheibe weist eines der vorgestellten Blickfeldanzeigegeräte auf. Das Fahrzeug kann ferner eine Combinerscheibe aufweisen.
  • Ein Verfahren zum Erzeugen eines autostereoskopischen Bilds umfasst die folgenden Schritte:
    • Abstrahlen eines stereoskopischen ersten Teilbilds durch eine Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen, um das erste Teilbild in eine erste Richtung zu lenken, die einem ersten Augenpositionsbereich eines Fahrers des Fahrzeugs zugeordnet ist und eines zweiten stereoskopischen Teilbilds durch die Mehrzahl der zylinderförmigen Linsen, um das zweite Teilbild in eine zweite Richtung zu lenken, das einem zweiten Augenpositionsbereich des Fahrers zugeordnet ist; und
    • Vergrößern des ersten Teilbilds und des zweiten Teilbilds nach dem Lenken durch die Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen, beispielsweise vor einem Kontakt mit einer Fahrzeugscheibe, um das autostereoskopische Bild zu erzeugen. Die Fahrzeugscheibe kann dabei durch die Frontscheibe des Fahrzeugs oder durch eine zusätzliche, dem Anzeigesystem zugehörige Combinerscheibe realisiert sein.
  • Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 ein Fahrzeug mit einem autostereoskopischen Blickfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 2 bis 9 ein autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
    • 10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen eines autostereoskopischen Bilds gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes 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.
  • 1 zeigt ein Fahrzeug mit 100 einem autostereoskopischen Blickfeldanzeigegerät 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Das autostereoskopische Blickfeldanzeigegerät 105 ist in dem Fahrzeug 100 angeordnet, das eine Windschutzscheibe 107 aufweist. Das autostereoskopische Blickfeldanzeigegerät 105 weist eine Bildgebereinheit 110 mit einer Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen 115 und eine Abbildungsoptik 120 auf. Die zylinderförmigen Linsen 115 sind jeweils dazu ausgeformt, um ein von der Bildgebereinheit 110 abgestrahltes stereoskopisches erstes Teilbild 125 in eine erste Richtung zu lenken, die einem ersten Augenpositionsbereich 130 eines Fahrers des Fahrzeugs 100 zugeordnet ist und ein von der Bildgebereinheit 110 abgestrahltes stereoskopisches zweites Teilbild 125 in eine zweite Richtung zu lenken, die einem zweiten Augenpositionsbereich 140 zugeordnet ist. Die Abbildungsoptik 120 ist dazu ausgebildet, um das erste Teilbild 125 und das zweite Teilbild 135 nach dem Lenken durch die Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen 115 vor einem Kontakt mit der Windschutzscheibe 107 zu vergrößern. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Windschutzscheibe 107 um eine Fahrzeugscheibe des Fahrzeugs 100.
  • Der erste Augenpositionsbereich 130 und/oder der zweite Augenpositionsbereich 140 können jeweils auch als „Eyebox“ bezeichnet werden.
  • Ein mittels des autostereoskopischen Blickfeldanzeigegeräts 105 dargestelltes virtuelles Bild 145 ist eine vergrößerte Abbildung des von der Bildgebereinheit 110 erzeugten Displays. Daher ist es vorteilhaft, dass die Abbildungsoptik 120, die auch als „HUD-Optik“ bezeichnet werden kann, eine bestimmte Vergrößerung besitzt. Eine notwendige Vergrößerung nimmt mit einem Abstand der virtuellen Leinwand, auf der das virtuelle Bild 145 abgebildet zu werden scheint, zu, da die von der Bildgebereinheit 110 erzeugten Teilbilder 125, 135 stärker vergrößert werden müssen, um in größerem Abstand das gewünschte Sichtfeld des Fahrers einzunehmen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel liegt die virtuelle Leinwand lediglich beispielhaft in einem Abstand von etwa 5 Metern.
  • Das hier vorgestellte autostereoskopische Blickfeldanzeigegerät 105 arbeitet mit separaten Teilbildern 125, 135 für ein linkes und ein rechtes Auge des Fahrers. Durch diese Teilbilder 125, 135 wird ein 3D-Effekt erzeugt, der dem aus dem Kino bekannten 3D-Effekt ähnelt. Die Bildgebereinheit 110 erzeugt dazu bereits die beiden Teilbilder 125, 135, die jeweils durch die zylinderförmigen Linsen 115 in unterschiedliche Richtungen abgelenkt werden. Über die Abbildungsoptik 120 wird das Licht der Teilbilder 125, 130 dann dem jeweiligen Auge in einer kleineren Eyebox zur Verfügung gestellt.
  • Die beiden Teilbilder 125, 135 für linkes und rechtes Auge werden am Display der Bildgebereinheit 110 in unterschiedliche Richtungen abgestrahlt, um über die Abbildungsoptik 120 dem jeweiligen Auge zugeführt zu werden.
  • Somit zeigt 1 eine Darstellung einer Funktionsweise des hier vorgestellten autostereoskopischen Blickfeldanzeigegeräts 105. Um Bildinformationen zu trennen, ist das verwendete Display der Bildgebereinheit 110 in verschiedene Bereiche für die beiden Augen aufgeteilt. Jedes Auge sieht dann nur auf bestimmte Teile des Displays, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel streifenförmig auf der Displayfläche verteilt sind. Eine solche Aufteilung ist durch ein Array von auf einem LCD-Modul angebrachten zylinderförmigen Linsen 115 realisiert. Das jeweilige Auge sieht dabei über die zylinderförmigen Linsen 115 nur bestimmte, streifenförmige Bereiche des Displays. Durch diese räumliche Trennung können auf dem Display für die beiden Augen unterschiedliche Teilbilder 125, 135 dargestellt werden.
  • Anders als bei autostereoskopischen HUD-Systemen auf Basis eines direkt über die Frontscheibe eingespiegelten, autostereoskopischen Displays, realisiert das hier vorgestellte autostereoskopische Blickfeldanzeigegerät 105 dank der Abbildungsoptik 120 eine Vergrößerung der Teilbilder 125, 135 vor einem Kontaktieren der Windschutzscheibe 107 des Fahrzeugs. So kann die virtuelle Leinwand in einem Abstand von 5 Metern angeordnet sein. Der Fokus des Betrachterauges liegt dann ebenfalls bei 5 Metern. In größeren Distanzen von etwa ab 3 m ändert sich die Fokussierung des Auges nur noch geringfügig. Dadurch wird der Konflikt zwischen Akkommodation des Auges und durch den 3D Effekt wahrgenommener Distanz wesentlich verringert. Das stereoskopische Sehen wird dadurch im Vergleich zu in kurzer Distanz eingespiegelten Anzeigen wesentlich angenehmer und es kann ein größerer Tiefenbereich für den 3D Effekt genutzt werden, ohne Unwohlsein zu verursachen. Der Vorteil liegt somit im größeren, angenehm nutzbaren Tiefenbereich. Bei Betrachtung der Fahrszene wird das überlagerte virtuelle Bild durch den größeren Abstand außerdem weniger unscharf.
  • Wenn keine vergrößernde Abbildungsoptik 120 verwendet würde, spiegelt sich das Display in geringem Abstand vor der Windschutzscheibe 107 oder Frontscheibe ein. Es lassen sich damit lediglich virtuelle Leinwanddistanzen im Bereich von Im erreichen. Durch eine Scheibenkrümmung der Windschutzscheibe 107 erfolgt nur eine sehr geringe Vergrößerung der Displayfläche bei der Abbildung auf die virtuelle Leinwand. Die Größe der virtuellen Leinwand entspricht in etwa der Displayfläche. Die Abstrahlung des Displays zum Erzeugen von getrennten Eyeboxen ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel an die Frontscheibenform des Fahrzeugs 100 angepasst. Eine wesentliche Herausforderung bei der Umsetzung eines solchen Konzepts ist die Vermeidung eines an der Frontscheibe entstehenden Doppelbildes. Durch die große Leinwanddistanz kann das Doppelbild vorteilhafterweise durch das Einbringen einer keilförmigen Folie in die Windschutzscheibe 107 mit dem Nutzbild überlagert werden. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel weist die Windschutzscheibe 107 eine solche Keilfolie auf. Dies wäre bei einer kurzen Leinwanddistanz nicht möglich.
  • Zudem werden auch blendende Sonnenreflexionen an der Oberfläche des eingespiegelten Displays vermieden. In 7 ist außerdem eine Realisierung einer Hinterleuchtung für die große Displayfläche, welche das Licht des LC-Displays gezielt in den vom Fahrer genutzten Bereich leitet und dort ein gleichmäßig helles Bild anbietet, dargestellt.
  • Bei anderen HUD-Systemen, bei denen ein Prismenglas direkt nach dem Bildgeber eines Projektors platziert ist, wobei eine kammförmige Struktur des Prismenglases das zur Verfügung stehende Licht in unterschiedliche Abstrahlrichtungen aufteilt, strahlen bestimmte Pixelbereiche des Displays dann nur noch hin zu einem Auge. Eine solche Anordnung befindet sich zudem in einem gemeinsamen Komponententräger. Anders als im hier vorgeschlagenen System werden Prismenstrukturen verwendet. Weiterhin befindet sich die Prismenstruktur direkt vor dem Bildgeber des Projektors. Es findet keine Abbildung auf eine Projektionsebene als Zwischenbild statt, das über eine nachfolgende Optik vergrößert wird. Es besteht bei diesem System zudem keine Möglichkeit, die stereoskopischen, getrennten Strahlengänge mit einer Bewegung des Beobachters nachzuführen. Eine solche Möglichkeit des Nachführens wird in diesem Ansatz in 3 beschrieben.
  • 2 zeigt ein autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das anhand von 1 beschriebene autostereoskopische Blickfeldanzeigegerät 105 handeln, bei dem lediglich aus Gründen der Vereinfachung die Abbildungsoptik 120 nicht dargestellt ist. 2 zeigt verdeutlichend wie die Teilbilder 125, 135 mittels der zylinderförmigen Linsen 115, die als Lentikularlinsen ausgeformt sind, gelenkt werden.
  • Die Bildgebereinheit 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als eine LCD-Zelle 200 ausgeformt.
  • Anders ausgedrückt zeigt 2 eine schematische Darstellung eines Funktionsprinzips eines autostereoskopischen Displays. Dabei befindet sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Lentikularlinsenarray vor einem flachen LCD-Bildschirm in Form der LCD-Zelle 200. Durch die Lentikularlinsen sieht das jeweilige Auge nur noch auf bestimmte Bereiche des Displays, die dann das jeweilige Teilbild 125, 135 darstellen. Die Lentikularlinsen sind als Zylinderlinsen gemäß diesem Ausführungsbeispiel über die gesamte Displayfläche der LCD-Zelle 200 gelegt, wodurch sich streifenförmige Bereiche für das jeweilige Teilbild 125, 135 ergeben.
  • 3 zeigt ein autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das anhand von 2 beschriebene autostereoskopische Blickfeldanzeigegerät 105 handeln, bei dem im Unterschied zu 2 nun auch die Abbildungsoptik 120 wieder dargestellt ist.
  • Die Abbildungsoptik 120 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als eine weitere Linse ausgeformt. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel weist die Abbildungsoptik 120 zusätzlich oder alternativ zumindest ein Hologramm auf.
  • Die LCD-Zelle 200 weist zum Abstrahlen des ersten Teilbilds im Bereich zumindest einer der Mehrzahl von Lentikularlinsen 300 zumindest ein erstes Pixel 305 auf, das dem ersten Augenpositionsbereich 130 zugeordnet oder zuordenbar ist und/oder zum Abstrahlen des zweiten Teilbilds im Bereich der zumindest einen der Mehrzahl von Lentikularlinsen 300 zumindest ein zweites Pixel 310 auf, das dem zweiten Augenpositionsbereich 140 zugeordnet oder zuordenbar ist.
  • Die Bildgebereinheit ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, um ein Umschalten zwischen einer Ausstrahlung der stereoskopischen Teilbilder zu einer Ausstrahlung von zwei identischen Teilbildern zu ermöglichen.
  • Der erste Augenpositionsbereich 130 bildet zusammen mit dem zweiten Augenpositionsbereich 140 und einem dazwischen angeordneten weiteren Bereich eine sogenannte Gesamteyebox 315.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind in 3 die Lentikularlinsen 300 dargestellt, deren Pitch mindestens Faktor 4 größer ist als der horizontale Pitch der Subpixel des Displays.
  • Im Folgenden werden Details des autostereoskopischen Blickfeldanzeigegeräts 105 noch einmal mit anderen Worten genauer beschrieben:
    • So ist in 3 ein Funktionsprinzip eines vergrößert abgebildeten LC-Displays in Form der LCD-Zelle 200 mit Lentikularlinsen 300 zur Erzeugung von getrennten Eyeboxen in Form der Augenpositionsbereiche 130, 140 ersichtlich. Über die Abbildungsoptik 120 und die Lentikularlinsenstruktur sind aus den jeweiligen Augenpositionsbereichen 130, 140 heraus bestimmte Pixelbereiche 305, 310 sichtbar, auf die das dem entsprechenden Auge zugeordnete Teilbild aufgeschaltet wird.
  • Eine Aufgabe des hier vorgestellten Ansatzes liegt in einer Realisierung eines autostereoskopischen Head-up Displays, bei dem die beiden Teilbilder mit einem einzelnen, mit Lentikularlinsen 300 versehenen LCD, realisiert werden können und eine virtuelle Leinwanddistanz von mehreren Metern erreicht werden kann. Dazu wird ein mit Lentikularlinsen 300 versehenes LCD-Panel in Form der LCD-Zelle 200 über eine vergrößernde HUD-Optik in Form der Abbildungsoptik 120 auf die virtuelle Leinwandebene abgebildet.
  • Eine Nachführung von Kopfbewegungen des Fahrers oder Nutzers erfolgt teilweise oder rein elektronisch durch eine Aufschaltung des jeweiligen Teilbildes auf den Augenpositionen zugeordneten Pixeln 305, 310. Hierzu weist das Blickfeldanzeigegerät 105 eine elektronische Nachführungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, um das erste Teilbild auf einen einer aktuellen ersten Augenposition zugeordneten Pixelbereich der Bildgebereinheit aufzuschalten und/oder das zweite Teilbild auf einen der aktuellen zweiten Augenposition zugeordneten Pixelbereich der Bildgebereinheit aufzuschalten.
  • Im Vergleich zu Systemen, bei denen die Nachführung mechanisch über bewegliche Teile erfolgt, wird die Latenzzeit der Nachführung wesentlich reduziert. Durch die Abbildung des Lentikularlinsendisplays über die Abbildungsoptik 120 wird eine gegenüber einer direkten Einspiegelung vergrößerte virtuelle Leinwanddistanz erreicht. Das Auge fokussiert beim Betrachten der virtuellen Anzeige dadurch in einen größeren Abstand, was das Umfokussieren zwischen der Fahrszene und dem dargestellten Bild erleichtert. Bei der Zuordnung der Pixel 305, 310 zu den Augenpositionen ist ein Strahlengang über die Abbildungsoptik 120 und die Windschutzscheibe berücksichtigt, sodass die beiden Teilbilder am Ort des Fahrerauges jeweils in einer eigenen, schmalen Eyebox bereitgestellt werden können.
  • Ein Kern des hier vorgestellten Ansatzes ist demnach die Verwendung eines über eine HUD-Optik vergrößert abgebildeten LC-Displays, welches mit Lentikularlinsen 300 versehen ist, wodurch die Pixel 305, 310 des Displays jeweils nur noch aus bestimmten Augenpositionen heraus sichtbar sind. Den aus der jeweiligen Augenposition heraus sichtbaren Pixeln 305, 310 wird ein dem jeweiligen Auge zugeordnetes stereoskopisches Teilbild aufgeschaltet. Dadurch werden den beiden Augen unabhängige stereoskopische Teilbilder dargeboten. Das System bietet damit die Möglichkeit der stereoskopischen Verschiebung von Bildinhalten mittels des von Filmvorführungen bekannten 3D-Effekts. Durch die stereoskopische Verschiebung der Teilbilder können Bildinhalte dynamisch in der Raumtiefe angepasst werden. Es können dadurch beispielsweise mehrere Tiefenebenen genutzt, oder virtuelle Bildinhalte mit realen Objekten nachgeführt werden. Die Nachführung der Kopfbewegungen des Nutzers erfolgt gemäß diesem Ausführungsbeispiel rein elektronisch durch das Aufschalten der stereoskopischen Teilbilder auf die den momentanen Augenpositionen zugeordneten Pixel. Die Abstrahlrichtungen der einzelnen Pixel 305, 310 sind dabei über die Displayfläche variabel und an die nachfolgende, vergrößernde Optik angepasst, um Eyeboxen am Ort des Beobachters zu generieren. Ein Prinzip der variablen Abstrahlrichtungen der Pixel 305, 310 ist in 5 gezeigt. Dies führt unter anderem zu folgenden Vorteilen, die nun noch einmal zusammengefasst werden:
  • Durch die Abbildung des mit Lentikularlinsen 300 versehenen Displays über die vergrößernde Abbildungsoptik 120 wird eine virtuelle Leinwanddistanz im Bereich mehrerer Meter oder mehr erreicht. Das Auge fokussiert dadurch beim Betrachten der Anzeige in einen größeren Abstand, was den Wechsel zwischen dem Betrachten der Fahrszene und dem Betrachten der virtuellen Anzeige erleichtert. Beim Betrachten der realen Fahrszene erscheint das virtuelle Bild schärfer als bei Systemen mit kurzer Leinwanddistanz. Insbesondere wird durch die erhöhte Leinwanddistanz die Wahrnehmung des stereoskopischen Effekts erleichtert, da der von stereoskopischen Systemen bekannten Konflikt zwischen Akkommodation und Konvergenz entschärft wird. Dadurch ist ein größerer Tiefenbereich bei der Darstellung der 3D Inhalte nutzbar, ohne Unwohlsein zu erzeugen. Weiterhin erlaubt die stereoskopische Bilderzeugung ein Umschalten auf einen 2D-Betrieb, indem beiden Augen identische Teilbilder dargeboten werden. Das Blickfeldanzeigegerät 105 kann damit auch von stereoblinden Menschen genutzt werden. Der Bildinhalt kann weiterhin perspektivisch an die Augenpositionen des Nutzers angepasst werden. Durch die vergrößerte virtuelle Leinwanddistanz kann gegenüber einem direkt abbildenden System eine Doppelbildüberlagerung mittels einer Keilfolie vorgenommen werden.
  • Durch die Vergrößerung der HUD-Optik ist es ermöglicht, Leinwanddistanzen von einigen Metern zu realisieren, die im Bereich der Entfernung realer Objekte liegen. Dadurch kann das Auge sowohl die virtuelle Anzeige als auch die in größerer Entfernung befindlichen realen Objekte gleichzeitig fokussieren. Dadurch werden neue Use Cases eröffnet. Es können beispielsweise Objekte oder Personen besonders effektiv markiert werden.
  • Durch die rein elektronische Nachführung durch eine der momentanen Augenposition angepassten Pixelzuordnung der beiden stereoskopischen Teilbilder entfällt jegliche mechanische Latenzzeit. Dadurch wird vermieden, dass die Augen bei Kopfbewegungen den Bereich ihres Teilbildes verlassen, was beispielsweise zu einem Verlust des Bildes, einem Verlust des 3D-Eindrucks und einem Übersprechen des Teilbildes zum falschen Auge führen kann.
  • Durch die Aufteilung des Displays in dem jeweiligen Auge zugeordnete Pixelbereiche können die beiden stereoskopischen Teilbilder mit nur einer einzelnen LCD-Zelle 200 als Bildgeber realisiert werden, was zu einer Kostenersparnis gegenüber Systemen mit zwei Bildgebern führt.
  • Durch den stereoskopischen Effekt können dargestellte Bildinhalte in Bereiche größer der eigentlichen Leinwanddistanz verschoben werden. Dadurch können große Bilddistanzen bei geringerer Leinwanddistanz abgedeckt werden, was eine Augmented-Reality-Funktionalität bei geringerer Leinwanddistanz ermöglicht. Gegenüber anderen Augmented-Reality-Systemen kann sich bei geeigneter Auslegung dadurch ein Vorteil im benötigten Bauraum ergeben. Durch die Realisierung der Augmented-Reality-Funktionalität bei reduzierter Leinwanddistanz kann das Blickfeldanzeigegerät 105 mit einer geringeren Anzahl von Freiformflächen bei der Abbildung über die HUD-Optik realisiert werden, siehe hierzu auch die 4 und 6. Dadurch wird neben der Bauraumersparnis ebenfalls die Toleranzanfälligkeit des Blickfeldanzeigegeräts 105 im Hinblick auf Lage- und Formtoleranzen der optischen Elemente verbessert.
  • Durch die Vergrößerung der HUD-Optik kann ein gegenüber der direkten Einspiegelung einer LCD-Zelle verkleinertes Display verwendet werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das LC-Display lediglich beispielhaft eine Bildschirmdiagonale im Bereich von 3,1 Zoll auf, wobei die Bildschirmdiagonale bereits auf HUD-Anwendungen optimiert wurde.
  • Somit zeigt 3 mit anderen Worten ausgedrückt ein Prinzip eines vergrößert abgebildeten Lentikularlinsendisplays. Vor dem LC-Display werden darin Lentikularlinsen 300 platziert, durch die aus der jeweiligen Eyeboxposition heraus nur noch streifenförmige Bereiche der Displayfläche sichtbar sind. Diese streifenförmigen Bereiche verlaufen in Richtung der Lentikularlinsen 300 und sind entsprechend dem Linsenraster angeordnet.
  • 4 zeigt ein autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das anhand von 3 beschriebene autostereoskopische Blickfeldanzeigegerät 105 handeln, mit dem Unterschied, dass die Abbildungsoptik 120 anstelle der weiteren Linse zwei vergrößernde Freiformspiegel 400 aufweist.
  • Anderes ausgedrückt ist in 4 ein schematischer Aufbau eines autostereoskopischen HUD-Systems auf Basis eines vergrößert abgebildeten, zur Trennung der Displayfläche in Teilbildbereiche mit Lentikularlinsen 300 versehenes, LC-Displays dargestellt. Das Display wird durch die Abbildungsoptik 120 auf die vor dem Fahrzeug befindliche, virtuelle Leinwand als das virtuelle Bild 145 abgebildet. Die Abbildungsoptik 120 weist gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel nur einen Spiegel oder mehr als zwei Spiegel und/oder weitere optische Elemente wie z. B. eine Combinerscheibe, mehrere weitere Linsen und/oder zumindest ein Hologramm auf.
  • Beispielhaft weist die Bildgebereinheit eine rechteckige Form auf und die zylinderförmigen Linsen sind bezogen auf Seitenkanten der Bildgebereinheit schräg verlaufend angeordnet.
  • 5 zeigt ein autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das anhand von 3 beschriebene autostereoskopische Blickfeldanzeigegerät 105 handeln.
  • Abstrahlrichtungen 500 einer Mehrzahl von ersten Pixeln 305, die dem ersten Augenpositionsbereich 130 zugeordnet sind, sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterschiedlich eingestellt. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel sind alternativ oder zusätzlich Abstrahlrichtungen einer Mehrzahl von zweiten Pixeln 310, die dem zweiten Augenpositionsbereich 140 zugeordnet sind, unterschiedlich eingestellt.
  • Anders ausgedrückt zeigt 5 einen Systemaufbau eines autostereoskopischen HUD-Systems auf Basis eines vergrößert abgebildeten LC-Displays mit Lentikularlinsen 300, wobei realisierte Abstrahlrichtungen 500, die auch als Abstrahlwinkel bezeichnet werden können, der sichtbaren Pixelbereiche über das LC-Display variieren und an die nachfolgende Abbildungsoptik 120 angepasst sind, um eine gemeinsame Eyebox zu erzeugen.
  • Um über die abbildenden und umlenkenden Elemente der Abbildungsoptik 120 und unter Berücksichtigung der Frontscheibenform Eyeboxen am Ort des Beobachters zu formen, sind die Abstrahlrichtungen 500 der den beiden Teilbildern zugeordneten Lichtkegel an das System angepasst. 5 veranschaulicht das Prinzip. Es ist erkennbar, dass sich die zur Eyeboxformung notwendige Abstrahlrichtung 500 der dieser Eyebox zugeordneten Displaybereiche über die verschiedenen Displaypositionen ändert. Die Abstrahlrichtungen 500 variieren so im HUD-System gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einem lediglich beispielhaften Bereich von +/-15°. Die Abstrahlrichtung 500 der genutzten Displaybereiche ergibt sich durch die Position des jeweiligen Bereiches gegenüber den nachfolgenden Lentikularlinsen 300. In dem Blickfeldanzeigegerät 105 findet gemäß diesem Ausführungsbeispiel daher eine Anpassung in der Zuordnung der Displaybereiche zu den Eyeboxen statt, die auf dem optischen Design der Abbildungsoptik 120 beruht. Die Position der dem jeweiligen Augenpositionsbereich 130, 140 zugeordneten Bereiche auf dem LC-Display variiert dadurch relativ zur nachfolgenden Lentikularlinse 300.
  • Die Zwischenbereiche zwischen den Lentikularlinsen 300 können zu störenden Streueffekten führen, da die einzelnen Zylinderlinsen nicht ideal aneinandergrenzen. Bei einer vertikalen Ausrichtung des Lentikularlisenrasters können diese Effekte zu einem Übersprechen des einen Teilbildes in die dem anderen Auge zugeordneten Eyebox führen. Um diesen Effekt zu vermeiden, sind die Lentikularlinsen 300 gemäß diesem Ausführungsbeispiel schräg verlaufend angeordnet, wodurch diese Effekte am Ort des Beobachters hauptsächlich in vertikaler Richtung auftreten.
  • Durch die vergrößerte Abbildung kann ein hoher Abstand der virtuellen Leinwand zum Beobachter erreicht werden, wodurch sich die Fokusdistanz des Auges beim Betrachten der Anzeige erhöht und weniger von der Fokusdistanz beim Betrachten der eigentlichen Fahrszene abweicht. Durch die vergrößerte Abbildung kann auf ein sehr kleines LC-Display zurückgegriffen werden.
  • Die Kalibrierung des Blickfeldanzeigegeräts 105 kann in der Produktion beispielsweise anhand eines Frontscheibenmasters durchgeführt werden, welcher der Form des genutzten Frontscheibenbereiches im Fahrzeug nachempfunden ist. Alternativ kann eine Kalibrierung im Fahrzeug selbst und mit der eigentlichen Frontscheibe anhand des bereits verbauten Blickfeldanzeigegeräts 105 durchgeführt werden.
  • Insbesondere bei tiefen Temperaturen werden die Flüssigkristalle der LCD-Zelle 200 träge, wodurch eine realisierbare Framerate sinkt. Um den Betrieb der LCD-Zelle 200 auch unter Automotive-Bedingungen insbesondere bei tiefen Temperaturen zu gewährleisten, ist die LCD-Zelle 200 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einem aktiven Heizelement versehen. Hierzu wird ein auf die LCD-Zelle 200 gerichteter Infrarotstrahler verwendet, der bei Unterschreiten einer an der LCD-Zelle 200 gemessenen Temperatur oder bei Unterschreiten einer bestimmten Außentemperatur aktiviert wird. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die LCD-Zelle 200 mit einer Schicht aus ITO, kurz für Indium Zinn Oxid, beschichtet oder mit einer auf die LCD-Zelle 200 gebondeten Saphir-Scheibe versehen, über die elektrische Energie in Wärme umgesetzt werden und damit die LCD-Zelle 200 geheizt werden kann.
  • 6 zeigt ein autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das anhand von 4 beschriebene autostereoskopische Blickfeldanzeigegerät 105 handeln, bei dem die Freiformspiegel 400 drehbar gelagert sind.
  • Durch eine Drehung 600 zumindest eines der Freiformspiegel 400 kann das Strahlbündel umgelenkt werden, um den Ort der Eyeboxen in Form der Augenpositionsbereiche 130, 140 zu verschieben.
  • Die elektronische Nachführung des Blickfeldanzeigegeräts 105 durch Zuordnung der Displaybereiche zu den Augenpositionsbereichen 130, 140, aus denen heraus die Bereiche jeweils sichtbar sind, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einer mechanischen Nachführung kombiniert, welche die Position der Gesamteyebox insgesamt verschiebt. Dazu kann zumindest einer der abbildenden Spiegel 400 gedreht werden, um das Strahlbündel des Systems umzulenken und damit die Position der Gesamteyebox und damit auch der einzelnen Augenpositionsbereiche 130, 140 zu verschieben. Die Zuordnung der des jeweiligen Augenpositionsbereichs 130, 140 zugeordneten Teilbereiche ist dabei auf die jeweilige Spiegelposition abgestimmt. Durch die Möglichkeit der Verschiebung der Gesamteyebox kann ein größerer genutzter Bereich am Ort des Beobachters abgedeckt werden, wobei gleichzeitig das Licht innerhalb der Gesamteyeboxgröße konzentriert bleibt und eine hohe Bildhelligkeit liefert. Dadurch wird außerdem eine kleinere Gesamteyebox ermöglicht, was zu einem geringeren Volumen des das Blickfeldanzeigegerät 105 durchstrahlenden Strahlenbündels führt. Dadurch wird der notwendige Bauraum des Spiegelsystems reduziert.
  • Im Gegensatz zur direkten Abbildung eines LC-Displays über die Frontscheibe können zudem oder alternativ bei dem hier vorgestellten Blickfeldanzeigegerät 105 blendende Sonnenlichtreflexionen durch eine Schrägstellung des Displays vermieden werden. Auf der Displayoberfläche reflektierende Strahlen werden nach der Reflexion durch die Aperturen von Abbildungsspiegeln abgeschnitten.
  • 7 zeigt ein autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das anhand von 5 beschriebene autostereoskopische Blickfeldanzeigegerät 105 handeln, das eine Hinterleuchtungseinrichtung 700 aufweist.
  • Die Hinterleuchtungseinrichtung 700 ist dazu ausgebildet, um die Bildgebereinheit zu hinterleuchten.
  • Aufgrund der limitierten Abmessungen der Gesamteyebox 315, in der die Bildinformation bereitgestellt werden muss, ergibt sich am Display ein eingeschränkter, nutzbarer Abstrahlbereich. Die Hinterleuchtung der Hinterleuchtungseinrichtung 700 ist daher anpassbar, um die LCD-Zelle 200 nur unter einem eingeschränkten Winkel zu beleuchten, wodurch das zur Verfügung stehende Licht auf den Gesamteyeboxbereich eingeschränkt wird. Dadurch wird die Bildhelligkeit für einen Betrachter innerhalb der Gesamteyebox 315 wesentlich erhöht und die Systemeffizienz steigt.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist daher die Hinterleuchtung angepasst, um den die LCD-Zelle 200 durchstrahlenden Lichtkegel auf denjenigen Raum einzugrenzen, aus welchem die Lichtstrahlen nach Durchgang durch die Abbildungsoptik 120 in den Bereich der Gesamteyebox 315 gelangen. Eine solche angepasste Hinterleuchtung wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel erreicht, indem das Licht einer LED 705 mit einer weiteren Linse 710 umgelenkt und durch eine in den benötigten Raumwinkel streuende Streufläche 715 aufgefächert wird.
  • Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel wird das LC-Display mit Laserlicht hinterleuchtet. Durch die Verwendung von Laserlicht können holografisch optische Elemente in der Abbildungsoptik 120 sowie in der Hinterleuchtung der LCD-Zelle 200 eingesetzt werden. Insbesondere kann dadurch das Blickfeldanzeigegerät 105 mit holografischen Linsen kombiniert werden, durch die der Bauraum reduziert werden kann.
  • Eine Funktion der Hinterleuchtungseinrichtung 700 wird nun noch einmal mit anderen Worten beschreiben: Die angepasste Hinterleuchtungseinrichtung 700 in Form der LED 705, der weiteren Linse 710 und der Streufläche 715 beleuchtet die LCD-Zelle 200 nur aus denjenigen Winkeln, aus denen das Licht nach Durchgang durch das Display und die nachfolgenden Optiken in die Gesamteyebox 315 trifft. Um die Hinterleuchtung auf einen entsprechenden Winkelbereich einzugrenzen, wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine schwach streuende Streufläche 715 hinter der LCD-Zelle 200 verwendet, die wiederum mit dem durch die weitere Linse 710 geformten Licht der LED 705 beleuchtet wird.
  • 8 zeigt ein autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das anhand von 7 beschriebene autostereoskopische Blickfeldanzeigegerät 105 handeln, mit dem Unterschied, dass das Blickfeldanzeigegerät 105 die Hinterleuchtungseinrichtung nicht aufweist und die Bildgebereinheit keine LCD-Zelle, sondern einen Projektor 800 und eine Projektionsfläche 805 aufweist.
  • Das hier gezeigte Blickfeldanzeigegerät 105 realisiert Autostereoskopie mit nur einem Projektor 800.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Display statt der Verwendung der LCD-Zelle als eine mit den Lentikularlinsen 300 versehene Projektionsfläche 805 realisiert. Die Projektionsfläche 805 ist mit den Lentikularlinsen 300 zur Trennung der Projektionsfläche 805 in den beiden Augenpositionsbereichen 130, 140 zugeordneten Teilbereichen versehen.
  • 9 zeigt ein autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das anhand von 8 beschriebene autostereoskopische Blickfeldanzeigegerät 105 handeln, das einen Umlenkungsspiegel 900 aufweist.
  • Der Umlenkungsspiegel 900 ist zwischen dem Projektor 800 und der zwischen dem Projektor 800 und den Lentikularlinsen 300 angeordneten Projektionsfläche 805 angeordnet, wobei der Umlenkungsspiegel 900 angeordnet ist, um einen Bildteil des Projektorbilds 905 auf eine Detektorfläche 910 abzulenken.
  • Ein Teil des vom Projektor 800 projizierten Projektorbilds 905 wird mittels des Umlenkspiegels 900 auf die Detektorfläche 910 geleitet, um Verschiebungen der Projektion während des Betriebs zu erfassen und ausgleichen zu können.
  • Im Betrieb des Blickfeldanzeigegeräts 105 ist eine Positionierung der projizierten Pixel auf der Projektionsfläche 805 gegenüber den Lentikularlinsen 300 entscheidend. Um eventuelle Abweichungen der Position des vom Projektor projizierten Projektorbilds 905 auf der Projektionsfläche 805 ausgleichen zu können, wird ein Teil des Projektorbilds 905 mittels des Umlenkspiegels 900 oder gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel mittels eines Strahlteilers, auf die Detektorfläche 910 umgeleitet. Die Detektorfläche 910 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Kamerachips realisiert. Wird ein Abdriften des positionierten Bildes erkannt, verschiebt das System die Pixelzuordnungen entsprechend der Verschiebung durch den Drift mit. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel wird das System zusätzlich oder alternativ durch mechanische Aktoren auf eine bestimmte Bildposition geregelt.
  • 10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1000 zum Erzeugen eines autostereoskopischen Bilds gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um ein Verfahren 1000 handeln, das unter Verwendung eines der anhand einer der vorangegangenen Figuren beschriebenen autostereoskopischen Blickfeldanzeigegeräte ausführbar ist.
  • Das Verfahren 1000 weist zumindest einen Schritt 1005 des Abstrahlens und einen Schritt 1010 des Vergrößerns auf. Im Schritt 1005 des Abstrahlens wird ein Abstrahlen eines stereoskopischen ersten Teilbilds durch eine Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen bewirkt, um das erste Teilbild in eine erste Richtung zu lenken, die einem ersten Augenpositionsbereich eines Fahrers des Fahrzeugs zugeordnet ist und eines zweiten stereoskopischen Teilbilds durch die Mehrzahl der zylinderförmigen Linsen bewirkt, um das zweite Teilbild in eine zweite Richtung zu lenken, das einem zweiten Augenpositionsbereich des Fahrers zugeordnet ist. Im Schritt 1010 des Vergrößerns werden das erste Teilbild und das zweite Teilbild nach dem Lenken durch die Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen vor einem Kontakt mit einer Fahrzeugscheibe vergrößert, um das autostereoskopische Bild zu erzeugen.
  • 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.
  • 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
    • DE 102009054232 A1 [0003]
    • DE 10224016 A1 [0004]

Claims (16)

  1. Autostereoskopisches Blickfeldanzeigegerät (105) für ein Fahrzeug (100), wobei das Blickfeldanzeigegerät (105) die folgenden Merkmale aufweist: eine Bildgebereinheit (110), die eine Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen (115) aufweist, die jeweils dazu ausgeformt sind, um ein von der Bildgebereinheit (110) abgestrahltes stereoskopisches erstes Teilbild (125) in eine erste Richtung zu lenken, die einem ersten Augenpositionsbereich (130) eines Fahrers des Fahrzeugs (100) zugeordnet ist und ein von der Bildgebereinheit (110) abgestrahltes stereoskopisches zweites Teilbild (135) in eine zweite Richtung zu lenken, die einem zweiten Augenpositionsbereich (140) zugeordnet ist; und eine Abbildungsoptik (120), die dazu ausgebildet ist, um das erste Teilbild (125) und das zweite Teilbild (135) nach dem Lenken durch die Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen (115) zu vergrößern.
  2. Blickfeldanzeigegerät (105) gemäß Anspruch 1, bei der die Abbildungsoptik (120) dazu ausgebildet ist, um das erste Teilbild (125) und das zweite Teilbild (135) nach dem Lenken durch die Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen (115) in gemeinsamer Wirkung mit einer Windschutzscheibe (107) des Fahrzeugs (100) oder einer Combinerscheibe zu vergrößern.
  3. Blickfeldanzeigegerät (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Bildgebereinheit (110) zum Abstrahlen des ersten Teilbilds (125) im Bereich der zumindest einen Linse (115) der Mehrzahl von Linsen (115) zumindest ein erstes Pixel (305) aufweist, das dem ersten Augenpositionsbereich (130) zugeordnet oder zuordenbar ist und/oder zum Abstrahlen des zweiten Teilbilds (135) im Bereich der zumindest einen Linse (115) der Mehrzahl von Linsen (115) zumindest ein zweites Pixel (310) aufweist, das dem zweiten Augenpositionsbereich (140) zugeordnet oder zuordenbar ist.
  4. Blickfeldanzeigegerät (105) gemäß Anspruch 3, bei der eine Abstrahlrichtung (500) des ersten Pixels (305) und/oder des zweiten Pixels (310) veränderbar ist.
  5. Blickfeldanzeigegerät (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer elektronischen Nachführungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, um das erste Teilbild (125) auf einen einer aktuellen ersten Augenposition zugeordneten Pixelbereich der Bildgebereinheit (110) aufzuschalten und/oder das zweite Teilbild (135) auf einen der aktuellen zweiten Augenposition zugeordneten Pixelbereich der Bildgebereinheit (110) aufzuschalten.
  6. Blickfeldanzeigegerät (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Bildgebereinheit (110) dazu ausgebildet ist, um ein Umschalten zwischen einer Ausstrahlung der stereoskopischen Teilbilder (125, 135) zu einer Ausstrahlung von identischen Teilbildern zu ermöglichen.
  7. Blickfeldanzeigegerät (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Abbildungsoptik (120) zumindest einen Spiegel (400) und/oder eine weitere Linse und/oder ein Hologramm aufweist.
  8. Blickfeldanzeigegerät (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Abbildungsoptik (120) beweglich gelagert ist, um ein mechanisches Nachführen der Augenpositionsbereiche (130, 140) zu ermöglichen.
  9. Blickfeldanzeigegerät (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die zylinderförmigen Linsen (115) schräg verlaufend angeordnet sind.
  10. Blickfeldanzeigegerät (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Bildgebereinheit (110) ein Heizelement aufweist, das dazu ausgebildet ist, um die Bildgebereinheit (110) zu beheizen oder beheizbar zu machen.
  11. Blickfeldanzeigegerät (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Bildgebereinheit (110) ein Kühlelement aufweist, das dazu ausgebildet ist, um die Bildgebereinheit (110) zu kühlen oder kühlbar zu machen.
  12. Blickfeldanzeigegerät (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Hinterleuchtungseinrichtung (700), die dazu ausgebildet ist, um die Bildgebereinheit (110) zu hinterleuchten.
  13. Blickfeldanzeigegerät (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Bildgebereinheit (110) zumindest eine LCD-Zelle (200) und/oder einen Projektor (800) aufweist.
  14. Blickfeldanzeigegerät (105) gemäß Anspruch 13, mit einem Umlenkungsspiegel (900), der zwischen dem Projektor (800) und einer zwischen dem Projektor (800) und den zylinderförmigen Linsen (115) angeordneten Projektionsfläche (805) angeordnet ist, wobei der Umlenkungsspiegel (900) angeordnet ist, um einen Bildteil des Projektorbilds (905) auf eine Detektorfläche (910) abzulenken.
  15. Fahrzeug (100) mit einer Windschutzscheibe (107) und/oder einer Combinerscheibe, sowie mit einem Blickfeldanzeigegerät (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.
  16. Verfahren (1000) zum Erzeugen eines autostereoskopischen Bilds, wobei das Verfahren (1000) zumindest die folgenden Schritte umfasst: Abstrahlen (1005) eines stereoskopischen ersten Teilbilds (125) durch eine Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen (115), um das erste Teilbild (125) in eine erste Richtung zu lenken, die einem ersten Augenpositionsbereich (130) eines Fahrers eines Fahrzeugs (100) zugeordnet ist und eines stereoskopischen zweiten Teilbilds (135) durch die Mehrzahl der zylinderförmigen Linsen (115), um das zweite Teilbild (135) in eine zweite Richtung zu lenken, das einem zweiten Augenpositionsbereich (140) des Fahrers zugeordnet ist; und Vergrößern (1010) des ersten Teilbilds (125) und des zweiten Teilbilds (135) nach dem Lenken durch die Mehrzahl von zylinderförmigen Linsen (115), um das autostereoskopische Bild zu erzeugen.
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