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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur visuellen Darstellung computergenerierter Informationen in einem Kraftfahrzeug sowie eine entsprechende Vorrichtung.
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In Systemen zur Implementierung von Erweiterte-Realität-Funktionalitäten („Augmented Reality“, AR) in einem Kraftfahrzeug können insbesondere Umfelddaten oder Umfeldinformationen erfasst werden. Diese können ausgewertet oder verarbeitet werden, beispielsweise um Informationen zu generieren, die im Sichtfeld des Fahrers des Kraftfahrzeugs dargestellt werden.
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Im Dokument
US 2018/0373030 A1 wird ein Head-up-Display-System beschrieben. In einem oberen Teil der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs ist eine vorwärts gerichtete Kamera angeordnet, die die Umgebung des Kraftfahrzeugs aufzeichnen kann. Zudem ist dort auch eine Fahrerkamera angeordnet, die ein Bild des Fahrers aufnehmen kann. Die jeweiligen Kamerabilder werden an ein von den Kameras räumlich getrenntes Prozessorsystem übermittelt, welches die Kamerabilder auswertet, um mit einem optischen System, welches ebenfalls von den Kameras räumlich getrennt angeordnet ist, ein Bild auf die Windschutzscheibe zu projizieren.
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Durch die getrennte Anordnung von Kamera, Prozessoreinheit und optischem System sowie durch die entsprechende Signalführung und -verarbeitung kann eine unerwünscht hohe Latenzzeit zwischen der Aufzeichnung der Kamerabilder und der Projektion der Informationen auf die Windschutzscheibe entstehen. Zudem sind die Kameras an einer Innenseite der Windschutzscheibe angeordnet und daher für den Fahrer sichtbar.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zur visuellen Darstellung computergenerierter Informationen in einem Kraftfahrzeug anzugeben, mit dem die Latenzzeit verringert wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, mittels einer aktiven Oberfläche eines optischen Sensorsystems Licht zu erfassen, welches an einer Kantenfläche der Windschutzscheibe ausgekoppelt wird, um basierend auf dem Licht ein Bild zur Erzeugung auf der Frontscheibe abzubilden, wobei das Bild die computergenerierten Informationen enthält.
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Gemäß einem ersten unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird ein Verfahren zur visuellen Darstellung computergenerierter Informationen in einem Kraftfahrzeug angegeben. Dabei wird Licht an einer Kantenfläche einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs aus der Frontscheibe ausgekoppelt und das ausgekoppelte Licht wird von einer aktiven Oberfläche eines optischen Sensorsystems, insbesondere des Kraftfahrzeugs und/oder einer Vorrichtung zur visuellen Darstellung computergenerierter Informationen in einem Kraftfahrzeug, detektiert. Mittels des Sensorsystems wird wenigstens ein Sensorsignal abhängig von dem detektierten ausgekoppelten Licht erzeugt. Mittels einer Recheneinheit des Kraftfahrzeugs oder der Vorrichtung werden abhängig von dem wenigstens einen Sensorsignal Bilddaten erzeugt, welche die computergenerierten Informationen enthalten. Mittels eines Bildausgabesystems des Kraftfahrzeugs oder der Vorrichtung wird abhängig von den Bilddaten ein Bild auf die Frontscheibe abgebildet, insbesondere erzeugt und auf die Frontscheibe abgebildet.
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Die Frontscheibe kann auch als Windschutzscheibe bezeichnet werden.
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Dadurch, dass die Bilddaten die computergenerierten Informationen enthalten und somit auch das Bild diese enthält, werden die Informationen durch das Abbilden des Bildes auf die Frontscheibe visuell in dem Kraftfahrzeug dargestellt.
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Unter den computergenerierten Informationen können hier und im Folgenden Informationen verstanden werden, die beispielsweise abhängig von Umgebungsdaten oder Umgebungsinformationen, welche insbesondere in dem ausgekoppelten Licht enthalten sind, durch das Erzeugen der Bilddaten mittels der Recheneinheit generiert werden. Zum Erzeugen der Bilddaten kann die Recheneinheit insbesondere die Umgebungsdaten oder -informationen auswerten, aufbereiten oder verarbeiten und basierend darauf die Bilddaten erzeugen.
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Dadurch, dass das Bild auf die Frontscheibe abgebildet wird, werden die Informationen in das Sichtfeld eines Benutzers, insbesondere eines Fahrers, des Kraftfahrzeugs eingeblendet. Die visuelle Darstellung der computergenerierten Informationen entspricht daher einem Verfahren zur Darstellung Erweiterter Realität (englisch: „Augmented Reality“, AR). Bei der Vorrichtung handelt es sich somit insbesondere um ein AR-System, welches beispielsweise als Head-up-Display, HUD, ausgestaltet sein kann.
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Die Kantenfläche der Frontscheibe kann auch als Stoßseite, Stoßfläche, Stirnseite oder Stirnfläche der Frontscheibe bezeichnet werden. Bei der Kantenfläche handelt es sich insbesondere um eine Oberfläche der Frontscheibe, bei der es sich nicht um eine der Fahrerkabine des Kraftfahrzeugs zugewandte Innenseite der Frontscheibe handelt und ebenfalls nicht um eine der Innenseite gegenüberliegende Außenseite der Frontscheibe. Insbesondere handelt es sich bei der Kantenfläche um eine Oberfläche beziehungsweise Seite der Frontscheibe, welche die Innenseite mit der Außenseite verbindet.
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Dass die Bilddaten die Informationen enthalten, kann beispielsweise derart verstanden werden, dass die Informationen in den Bilddaten gespeichert oder kodiert vorliegen.
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Um die Bilddaten zu erzeugen, kann die Recheneinheit die Sensorinformationen, welche in Form des wenigstens einen Sensorsignals vorliegen, weiterverarbeiten, beispielsweise zu AR-Informationen. Das wenigstens eine Sensorsignal kann insbesondere ein Umgebungsbild oder ein Sensorbild beinhalten oder repräsentieren. Zum Erzeugen der Bilddaten kann die Recheneinheit beispielsweise das Umgebungsbild oder Sensorbild verarbeiten oder analysieren. Das Verarbeiten oder Analysieren kann beispielsweise eine Objekterkennung, eine Strukturerkennung oder eine Objektverfolgung oder jeweils Teile davon beinhalten.
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Beispielsweise kann die Recheneinheit gespeicherte Informationen zu in dem Umgebungs- oder Sensorbild erkannten Objekten oder Strukturen abrufen und diese gespeicherten Informationen als computergenerierte Informationen zur Erzeugung der Bilddaten heranziehen. Beispielsweise können auch abhängig von der Verarbeitung oder Analyse des Umgebungs- oder Sensorbilds vordefinierte grafische Objekte als computergenerierte Informationen herangezogen werden, um die Bilddaten zu erzeugen.
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Das Sensorsystem kann beispielsweise derart angeordnet sein, dass es ein Blickfeld aufweist, welches außerhalb oder wenigstens teilweise außerhalb des Kraftfahrzeugs liegt. Alternativ oder zusätzlich kann das Sensorsystem auch ein Blickfeld aufweisen, das innerhalb oder wenigstens teilweise innerhalb des Kraftfahrzeugs, insbesondere innerhalb der Fahrerkabine des Kraftfahrzeugs liegt.
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Licht, welches von außerhalb oder innerhalb des Kraftfahrzeugs auf die Außenbeziehungsweise Innenseite der Frontscheibe trifft, wird innerhalb der Frontscheibe, insbesondere zwischen der Außenfläche und der Innenfläche der Frontscheibe, reflektiert oder mehrfach reflektiert und kann dann auf die Kantenfläche treffen, insbesondere in einem Bereich, in dem die aktive Oberfläche des Sensorsystems der Kantenfläche zugewandt ist. In diesem Bereich kann das Licht wenigstens teilweise aus der Frontscheibe austreten und damit ausgekoppelt werden.
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Das Austreten des Lichts aus der Frontscheibe an der Kantenfläche kann beispielsweise durch Unebenheiten oder Rauigkeiten auf der Kantenfläche begünstigt oder verstärkt werden. Diese Rauigkeiten oder Unebenheiten können fertigungsbedingt auf der Kantenfläche vorhanden sein oder spezifisch zum Zwecke der Auskopplung des Lichts im Sinne des verbesserten Konzepts vorgesehen oder erzeugt werden.
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Dadurch, dass das Sensorsystem mit seiner aktiven Oberfläche der Kantenfläche der Frontscheibe zugewandt ist, ist es insbesondere möglich, das Sensorsystem vollständig außerhalb eines Bereichs der Innen- und Außenseite der Frontscheibe anzuordnen. Insbesondere kann das Sensorsystem derart angeordnet werden, dass es für den Benutzer oder Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht sichtbar ist oder jedenfalls nicht in einem Sichtbereich oder potentiellen Sichtbereich des Fahrers liegt.
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Dies hat neben ästhetischen Vorzügen auch eine erhöhte Sicherheit zur Folge, da der Sichtbereich des Fahrers weniger stark eingeschränkt oder gestört wird.
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Die Vorrichtung zur visuellen Darstellung computergenerierter Informationen erzeugt das Bild insbesondere in unmittelbarer Umgebung der Frontscheibe, um das Bild auf die Frontscheibe projizieren zu können.
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Die Vorrichtung, welche insbesondere als HUD ausgestaltet ist, ist insbesondere in einer unmittelbaren Umgebung der Unterkante, also der Kantenfläche, der Frontscheibe, an der das Sensorsystem angeordnet ist, angeordnet. Dadurch kann das Sensorsystem in unmittelbarer Umgebung der Recheneinheit angeordnet sein und direkt, also insbesondere ohne zusätzliche Steuergeräte oder Gateways des Kraftfahrzeugs, mit der Recheneinheit kommunizieren. Insbesondere kann das Sensorsystem direkt elektrisch mit der Elektronik des HUD, also der Vorrichtung, verbunden werden, also insbesondere mit der Recheneinheit.
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Analoges gilt für das Bildausgabesystem, welches ebenfalls direkt an die Recheneinheit gekoppelt sein kann.
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Dadurch ergeben sich zum einen kurze Signalwege von der aktiven Oberfläche des Sensorsystems bis zur Recheneinheit und der entsprechenden Auswertung des wenigstens einen Sensorsignals und weiter zu dem Bildausgabesystem bis hin zur Projektion des Bildes auf die Frontscheibe. Dadurch, dass das wenigstens eine Sensorsignal direkt mittels derselben Recheneinheit ausgewertet wird, die auch dazu verwendet wird ist, dem Bildausgabesystem die Bilddaten und/oder basierend auf den Bilddaten Steuerbefehle zur Verfügung zu stellen, kann die Latenzzeit zwischen Erfassung des ausgekoppelten Lichts durch das optische Sensorsystem bis zum Abbilden des Bildes auf die Frontscheibe weiter verringert werden.
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Dadurch, dass mittels des verbesserten Konzepts neben der Recheneinheit keinerlei weitere Recheneinheiten, wie Steuergeräte oder Gateways des Kraftfahrzeugs, involviert sind, um das wenigstens eine Sensorsignal auszuwerten, kann die Latenzzeit auf ein akzeptables Maß begrenzt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich bei der Kantenfläche um eine Fläche an einer Kante, beispielsweise einer Unterkante oder unteren Stirnseite, der Frontscheibe, insbesondere bei bestimmungsgemäßer Orientierung der Frontscheibe in dem Kraftfahrzeug.
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Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da HUDs, insbesondere das Bildausgabesystem eines HUDs, in der Regel an der Unterkante angeordnet sind, um die Darstellung des Bildes in dem Sichtbereich des Fahrers zu ermöglichen.
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Insbesondere sind das Sensorsystem und das Bildausgabesystem, insbesondere eine Optikeinheit des Bildausgabesystems, an derselben Kante der Frontscheibe, angeordnet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu eingerichtet, das wenigstens eine Sensorsignal zu verarbeiten, insbesondere eine Objekt- oder Strukturerkennung, basierend auf dem wenigstens einen Sensorsignal durchzuführen. Die Recheneinheit ist dazu eingerichtet, basierend auf einem Ergebnis der Verarbeitung ein Speichermedium, insbesondere eine Datenbank, auszulesen, um die Bilddaten derart zu erzeugen, dass sie die Informationen enthalten.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu eingerichtet, das wenigstens eine Sensorsignal zu verarbeiten und basierend auf einem Ergebnis der Verarbeitung ein Objekt oder einen Verkehrsteilnehmer in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erkennen. Die computergenerierte Information kann dann beispielsweise in einer Hervorhebung des erkannten Objekts oder Verkehrsteilnehmers bestehen, indem beispielsweise ein Rahmen oder ein Hinweissymbol in dem Bild angezeigt werden, welche auf das erkannte Objekt oder den erkannten Verkehrsteilnehmer hinweisen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu eingerichtet, dass Sensorsignal zu verarbeiten. Die Recheneinheit ist dazu eingerichtet, basierend auf einem Ergebnis der Verarbeitung eine Position des Kraftfahrzeugs bezüglich der Umgebung des Kraftfahrzeugs oder eine Verkehrssituation, in der sich das Kraftfahrzeug befindet, zu erkennen. Die Informationen können beispielsweise visuelle Anweisungen zur Routenplanung oder Routenführung, einen Warnhinweis oder eine Handlungsanweisung beinhalten.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das ausgekoppelte Licht mittels eines Lichtleiters des Kraftfahrzeugs oder der Vorrichtung von der Kantenfläche zu der aktiven Oberfläche geleitet.
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Der Lichtleiter kann beispielsweise eine oder mehrere Fasern, Röhren oder Stäbe beinhalten, um das Licht von einer Auskopplungsstelle an der Kantenfläche zu der aktiven Oberfläche zu leiten.
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Dadurch kann das Sensorsystem, insbesondere zusammen mit der Recheneinheit und den übrigen Bestandteilen der Vorrichtung, räumlich getrennt von der Auskopplungsstelle angeordnet sein. Dies kann beispielsweise bei direkt an der Frontscheibe beziehungsweise Kantenfläche eingeschränkt zur Verfügung stehendem Bauraum vorteilhaft sein. Da die räumliche Trennung lediglich der Übertragung des Lichts bedarf, nicht aber der Übertragung elektronischer Signale oder einer elektronischen Vorverarbeitung oder dergleichen, wird die Latenzzeit dadurch nicht signifikant beeinflusst.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das ausgekoppelte Licht von der Kantenfläche direkt auf die aktive Oberfläche geleitet.
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Dies bedeutet insbesondere, dass das ausgekoppelte Licht ohne ein weiteres optisches Element, wie beispielsweise einen Lichtleiter, eine Linse oder eine Objektivvorrichtung, zu passieren, von der Kantenfläche auf die aktive Oberfläche trifft.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das optische Sensorsystem als linsenlose Kamera ausgestaltet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden mittels der Recheneinheit abhängig von den Bilddaten Steuerbefehle für das Bildausgabesystem erzeugt. Mittels des Bildausgabesystems wird das Bild abhängig von den Steuerbefehlen auf die Frontscheibe abgebildet, insbesondere erzeugt und auf die Frontscheibe abgebildet.
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Das Erzeugen beziehungsweise Abbilden des Bildes abhängig von den Steuerbefehlen beinhaltet insbesondere das Erzeugen eines initialen Bildes basierend auf den Steuerbefehlen und das Abbilden oder Projizieren des initialen Bildes auf die Frontscheibe, insbesondere die Innenfläche der Frontscheibe. Das projizierte Bild entspricht dann dem auf die Frontscheibe abgebildeten Bild.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels einer Bilderzeugungseinheit des Bildausgabesystems abhängig von den Steuerbefehlen das initiale Bild erzeugt, wobei das initiale Bild insbesondere die Informationen enthält. Mittels einer Optikeinheit des Bildausgabesystems wird das initiale Bild auf die Frontscheibe projiziert, um das Bild auf die Frontscheibe abzubilden.
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Das initiale Bild kann insbesondere verstanden werden als Gesamtheit von Lichtsignalen, die, insbesondere mittels einer Lichtquelle der Bilderzeugungseinheit, abhängig von den Steuerbefehlen generiert werden.
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Die Lichtquelle kann beispielsweise eine oder mehrere Leuchtdioden oder Laserdioden beinhalten.
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Dadurch, dass sowohl das Erfassen des wenigstens einen Sensorsignals als auch das Erzeugen der Steuerbefehle durch die Recheneinheit der Vorrichtung erfolgt und auch sämtliche weitere Schritte zum Erzeugen des initialen Bildes und zum Projizieren des Bildes auf die Frontfläche in der Vorrichtung erfolgen, wird die Latenzzeit wie beschrieben gering gehalten.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Recheneinheit abhängig von dem wenigstens einen Sensorsignal ein Benetzungsgrad der Außenseite der Frontscheibe mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, bestimmt. Mittels der Recheneinheit wird abhängig von dem Benetzungsgrad ein erstes Ausgangssignal erzeugt.
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In einer beispielhaften Ausführung wird abhängig von dem wenigstens einen Sensorsignal bestimmt, ob die Außenseite der Frontscheibe mit der Flüssigkeit benetzt ist oder nicht. Alternativ kann bestimmt werden, wie stark die Außenseite der Frontscheibe mit der Flüssigkeit benetzt ist.
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Das Ausgangssignal kann beispielsweise als Schaltsignal oder Steuersignal für ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs ausgestaltet sein.
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Mittels solcher Ausführungsformen kann die Funktionalität eines Regensensors in die Vorrichtung beziehungsweise das HUD integriert werden, was zu entsprechenden Synergieeffekten, wie insbesondere Kosten- oder Bauraumeinsparung, führt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels einer Lichtquelle des Sensorsystems oder der Bilderzeugungseinheit Licht in die Frontscheibe eingekoppelt und reflektierte Anteile des eingekoppelten Lichts werden mittels des Sensorsystems detektiert. Mittels der Recheneinheit wird basierend auf den detektierten reflektierten Anteilen des eingekoppelten Lichts eine Reflektivität der Frontscheibe, insbesondere der Außenseite, bestimmt. Der Benetzungsgrad wird mittels der Recheneinheit abhängig von der bestimmten Reflektivität ermittelt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Recheneinheit abhängig von dem wenigstens einen Sensorsignal eine Augenposition des Benutzers, insbesondere des Fahrers, des Kraftfahrzeugs bestimmt. Mittels der Recheneinheit wird abhängig von der Augenposition des Benutzers ein zweites Ausgangssignal erzeugt.
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Anhand der Augenposition kann beispielsweise auf eine Verfassung oder Müdigkeit des Fahrers geschlossen werden. Dadurch können gemäß solcher Ausführungsformen Fahrerüberwachungsfunktionen in die Vorrichtung beziehungsweise das HUD integriert werden, was zu entsprechenden Synergieeffekten, insbesondere Kosten- oder Bauraumeinsparung, führen kann.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Recheneinheit abhängig von dem wenigstens einen Sensorsignal das Vorhandensein eines weiteren Benutzers, beispielsweise eines Beifahrers, des Kraftfahrzeugs bestimmt. Abhängig von dem Vorhandensein des weiteren Benutzers wird mittels der Recheneinheit ein drittes Ausgangssignal erzeugt.
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Die Recheneinheit kann beispielsweise die Bilddaten und/oder die Steuerbefehle abhängig von dem dritten Ausgangssignal erzeugen. Insbesondere können dadurch die computergenerierten Informationen oder weitere computergenerierte Informationen abhängig von dem dritten Ausgangssignal in einen Sichtbereich des Beifahrers projiziert und damit auch dem Beifahrer zur Verfügung gestellt werden.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird eine Vorrichtung zur visuellen Darstellung computergenerierter Informationen in einem Kraftfahrzeug angegeben. Die Vorrichtung weist ein optisches Sensorsystem mit einer aktiven Oberfläche, eine Recheneinheit und ein Bildausgabesystem auf. Das optische Sensorsystem ist dazu eingerichtet, abhängig von auf die aktive Oberfläche treffendem Licht wenigstens ein Sensorsignal zu erzeugen. Die Recheneinheit ist dazu eingerichtet, abhängig von dem wenigstens einen Sensorsignal Bilddaten zu erzeugen, welche die Informationen enthalten. Das Bildausgabesystem ist dazu eingerichtet, abhängig von den Bilddaten ein Bild auf die Frontscheibe abzubilden. Das Sensorsystem ist dazu eingerichtet, an einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs befestigt zu werden, so dass die aktive Oberfläche einer Kantenfläche der Frontscheibe zugewandt ist, insbesondere, um an der Kantenfläche aus der Frontscheibe ausgekoppeltes Licht zu detektieren.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Vorrichtung als HUD ausgeführt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Sensorsystem als linsenlose Kamera, insbesondere mit einem CMOS-Sensor, ausgebildet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die Vorrichtung die Frontscheibe des Kraftfahrzeugs, und das Sensorsystem ist derart an der Frontscheibe befestigt, dass die aktive Oberfläche der Kantenfläche der Frontscheibe zugewandt ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Vorrichtung Befestigungsmittel auf, um das Sensorsystem an der Frontscheibe zu befestigen, so dass die aktive Oberfläche der Kantenfläche zugewandt ist.
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Die Befestigungsmittel können beispielsweise eine Klemmvorrichtung oder eine Schraubvorrichtung und/oder einen Klebstoff beinhalten.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Sensorsystem ein Array, insbesondere einen CMOS-Sensor, mit wenigstens zwei optischen Detektoren auf, welche die aktive Oberfläche bilden.
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Dass die wenigstens zwei optischen Detektoren die aktive Oberfläche bilden, kann insbesondere derart verstanden werden, dass jeder der optischen Detektoren eine individuelle aktive Oberfläche aufweist und die Gesamtheit aller individuellen aktiven Oberflächen der wenigstens zwei optischen Detektoren die aktive Oberfläche des Sensorsystems bildet.
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Unter einem Array von wenigstens zwei optischen Detektoren kann hier und im Folgenden insbesondere eine ein- oder zweidimensionale Anordnung der wenigstens zwei optischen Detektoren verstanden werden. Insbesondere sind die wenigstens zwei optischen Detektoren in wenigstens einer Reihe mit jeweils wenigstens zwei Spalten oder in wenigstens zwei Reihen mit jeweils mindestens einer Spalte angeordnet. Vorzugsweise sind die wenigstens zwei optischen Detektoren in wenigstens zwei Reihen mit jeweils wenigstens zwei Spalten angeordnet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Lichtleiter auf, um an der Kantenfläche ausgekoppeltes Licht zu der aktiven Oberfläche zu leiten.
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In Ausführungsformen, in denen das Sensorsystem ein Array von wenigstens zwei optischen Detektoren aufweist, kann der Lichtleiter insbesondere für jeden der wenigstens zwei optischen Detektoren eine lichtleitende Faser aufweisen, um entsprechende Anteile des ausgekoppelten Lichts von der Kantenfläche zu der jeweiligen individuellen aktiven Oberfläche des entsprechenden Detektors zu leiten.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Sensorsystem dazu eingerichtet, derart an der Windschutzscheibe angeordnet zu werden, beispielsweise mittels der Befestigungsmittel, dass an der Kantenfläche ausgekoppeltes Licht direkt zu der aktiven Oberfläche geleitet wird.
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In einigen Ausführungsformen, in denen die Vorrichtung die Frontscheibe beinhaltet, ist das Sensorsystem, insbesondere mittels der Befestigungsmittel, derart an der Frontscheibe angeordnet, dass das an der Kantenfläche ausgekoppelte Licht direkt zu der aktiven Oberfläche des Sensorsystems geleitet wird.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu eingerichtet, abhängig von den Bilddaten Steuerbefehle für das Bildausgabesystem zu erzeugen, und das Bildausgabesystem ist dazu eingerichtet, das Bild abhängig von den Steuerbefehlen auf die Frontscheibe abzubilden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Bildausgabesystem eine Bilderzeugungseinheit und eine Optikeinheit auf. Die Bilderzeugungseinheit ist dazu eingerichtet, abhängig von den Steuerbefehlen, ein initiales Bild zu erzeugen, und die Optikeinheit ist dazu eingerichtet, das initiale Bild auf die Frontscheibe zu projizieren, um das Bild auf die Frontscheibe abzubilden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die Bilderzeugungseinheit eine Lichtquelle, wobei die Lichtquelle wenigstens eine Leuchtdiode und/oder eine Laserdiode beinhaltet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Bilderzeugungseinheit elektrisch direkt mit der Recheneinheit verbunden.
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Unter der direkten elektrischen Verbindung der Bilderzeugungseinheit mit der Recheneinheit kann dabei verstanden werden, dass ein Schaltungsträger der Recheneinheit ausschließlich über einen oder mehrere elektrische Leiter mit der Bilderzeugungseinheit verbunden ist. Insbesondere befinden sich zwischen der Bilderzeugungseinheit und der Recheneinheit keine weiteren elektronischen Komponenten, insbesondere befinden sich keine weitere Steuereinheit und keine Gateway-Einheit des Kraftfahrzeugs oder der Vorrichtung zwischen der Recheneinheit und der Bilderzeugungseinheit.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Sensorsystem, insbesondere das Array, elektrisch direkt mit der Recheneinheit verbunden.
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Die direkte elektrische Verbindung des Sensorsystems mit der Recheneinheit kann insbesondere derart verstanden werden, dass das Sensorsystem ausschließlich über einen oder mehrere weitere elektrische Leiter mit dem Schaltungsträger oder einem weiteren Schaltungsträger der Recheneinheit verbunden ist. Insbesondere befinden sich keine elektronischen Komponenten, wie beispielsweise eine Steuereinheit oder eine Gateway-Einheit, zwischen dem Sensorsystem und der Recheneinheit.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Gehäuse auf, wobei sich die Recheneinheit innerhalb, beispielsweise vollständig innerhalb, des Gehäuses befindet. Die Bilderzeugungseinheit ist auf dem und/oder teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet und mit diesem mechanisch verbunden. Das Sensorsystem ist ebenfalls auf dem und/oder teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet und mechanisch mit diesem verbunden.
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Damit bildet die Vorrichtung inklusive Recheneinheit und dem Sensorsystem eine Einheit, so dass die Latenzzeit entsprechend niedrig gehalten werden kann.
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Weitere Ausführungsformen der Vorrichtung nach dem verbesserten Konzept ergeben sich direkt aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen des Verfahrens nach dem verbesserten Konzept und umgekehrt. Insbesondere kann eine Vorrichtung nach dem verbesserten Konzept dazu eingerichtet oder programmiert sein, ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept durchzuführen, oder eine Vorrichtung nach dem verbesserten Konzept führt ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept durch.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird ein Kraftfahrzeug angegeben, welches eine Vorrichtung nach dem verbesserten Konzept beinhaltet.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird ein Computerprogramm mit Befehlen angegeben. Wenn das Computerprogramm durch eine Vorrichtung nach dem verbesserten Konzept, insbesondere durch die Recheneinheit der Vorrichtung, ausgeführt wird, veranlassen die Befehle die Vorrichtung dazu, ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept durchzuführen.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt des verbesserten Konzepts wird ein computerlesbares Speichermedium angegeben, auf welchem ein Computerprogramm nach dem verbesserten Konzept gespeichert ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als erfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von denen abweichen.
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In den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung nach dem verbesserten Konzept,
- 2 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung nach dem verbesserten Konzept,
- 3 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung nach dem verbesserten Konzept, und
- 4 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung nach dem verbesserten Konzept.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 gezeigt, welches ein Head-up-Display, HUD, 2 beinhaltet. Das HUD 2 weist eine Recheneinheit 4 auf, ein mit der Recheneinheit 4 elektrisch verbundenes optisches Sensorsystem 3 sowie eine mit der Recheneinheit 4 elektrisch verbundene Bilderzeugungseinheit 7. Außerdem weist das HUD 2 eine Optikeinheit 8 auf.
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Das HUD 2 ist im Inneren einer Fahrerkabine des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere an einer Unterkante einer Frontscheibe 5 des Kraftfahrzeugs 1, angeordnet.
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2 zeigt eine detailliertere Darstellung des HUD 2 sowie der Frontscheibe 5 der 1 aus einer Blickrichtung auf eine Innenseite 16 der Frontscheibe 5.
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In 3 sind das HUD 2 und die Frontscheibe 5 der 1 und 2 schematisch in einer seitlichen Schnittdarstellung gezeigt, also aus einer Blickrichtung, die um 90° zu der Blickrichtung der 2 gedreht ist.
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Das Sensorsystem 3 weist ein Array 10 von optischen Detektoren, beispielsweise Fotodioden, auf. Das Array 10 kann beispielsweise als CMOS-Bildsensor ausgestaltet sein.
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Eine aktive Oberfläche 11 des Arrays 10 ist insbesondere der Unterkante beziehungsweise einer unteren Kantenfläche 6 der Frontscheibe 5 zugewandt. Beispielsweise kann das Sensorsystem 3 beziehungsweise das Array 10 mit einer Klemmvorrichtung 9 an der Kantenfläche 6 beziehungsweise der Frontscheibe 5 befestigt sein.
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In 4 sind die Frontscheibe 5 und das Array 10 aus 3 nochmals separat dargestellt.
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Licht 12, das von einer Umgebung innerhalb oder außerhalb des Kraftfahrzeugs 1 auf die Frontscheibe 5 trifft, wird teilweise innerhalb der Frontscheibe 5, also zwischen der Innenseite 16 und einer der Innenseite 16 gegenüberliegenden Außenseite der Frontscheibe 5, beispielsweise mehrfach reflektiert und gelangt so in einen Bereich der Frontscheibe 5, an dem das Array 10 angeordnet ist. Das Licht 12 kann dann an der Kantenfläche 6 beispielsweise teilweise aus der Frontscheibe 5 ausgekoppelt werden, wie es schematisch in 4 dargestellt ist. Das ausgekoppelte Licht 13 kann dann von den Detektoren des Arrays 10 erfasst werden.
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Das Array 10 dient also insbesondere als linsenlose Kamera zur Erfassung von Umgebungsdaten beziehungsweise Umgebungsinformationen, die in dem Licht 12 und somit in dem ausgekoppelten Licht 13 enthalten sind.
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In alternativen Ausführungsformen (nicht gezeigt) befindet sich zwischen der Kantenfläche 6 und der aktiven Oberfläche des Arrays 10 ein Lichtleiter, um das ausgekoppelte Licht 13 zu der aktiven Oberfläche des Arrays 10 zu leiten.
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Optional kann die Kantenfläche 6 einen Bereich aufweisen, der eine unregelmäßige oder aufgeraute Oberfläche aufweist, um die Auskopplung des Lichts zu begünstigen.
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Das Sensorsystem 3 kann beispielsweise ein Gehäuse 14 aufweisen, innerhalb dessen die Recheneinheit 4 angeordnet ist. Die Bilderzeugungseinheit 7 ist mit dem Gehäuse 14 mechanisch verbunden und beispielsweise auf dem Gehäuse 14 oder teilweise innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet. Die Optikeinheit 8 ist mit dem Gehäuse 14 und/oder der Bilderzeugungseinheit 7 mechanisch verbunden und beispielsweise auf dem Gehäuse 14 oder auf der Bilderzeugungseinheit 7 und/oder teilweise innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet.
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Basierend auf dem detektierten ausgekoppelten Licht 13 erzeugt das Array 10 jeweilige Sensorsignale und übermittelt die Sensorsignale an die Recheneinheit 4.
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Die Recheneinheit 4 wertet die Sensorsignale aus und erzeugt basierend auf der Auswertung Bilddaten, welche computergenerierte Informationen enthalten, die dem Fahrer oder einem anderen Benutzer des Kraftfahrzeugs 1 mittels des HUD 2 angezeigt werden sollen. Die Recheneinheit 4 erzeugt insbesondere abhängig von den Bilddaten Steuerbefehle für die Bilderzeugungseinheit 7.
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Die Bilderzeugungseinheit 7 erhält die Steuerbefehle von der Recheneinheit 4 und erzeugt mittels der Lichtquelle ein initiales Bild in Form von Lichtsignalen.
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Die Optikeinheit 8 ist bezüglich der Bilderzeugungseinheit 7 derart angeordnet, dass sie die Lichtsignale, also das initiale Bild, erfassen und als Bild 15 auf die Innenfläche 16 der Frontscheibe 5 abbilden kann.
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Durch die Integration der Auswertung der Sensorsignale sowie der Erzeugung der Steuerbefehle und der Bilddaten in einer Recheneinheit, die direkt an die Bilderzeugungseinheit und das Sensorsystem angebunden ist, wird die Latenzzeit von der Erfassung der Umgebungsinformationen in Form des Lichts, welches von dem Sensorsystem detektiert wird, bis zur Erzeugung des Bildes auf der Frontscheibe reduziert.
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In verschiedenen Ausführungsformen beschreibt das verbesserte Konzept eine Integration einer linsenlosen Kamera in einem HUD. Die linsenlose Kamera wird beispielsweise in Form eines CMOS-Sensors direkt an der Unterseite der Windschutzscheibe angebracht. Dadurch, dass das Sensorsystem direkt an der HUD-Elektronik angebracht werden kann und die Auswertung im HUD erfolgen kann, kann die Latenzzeit auf ein Minimum reduziert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2018/0373030 A1 [0003]
