DE19802220A1

DE19802220A1 - Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE19802220A1
Application number: DE1998102220
Authority: DE
Inventors: Ian Faye
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 1999-07-29
Also published as: JPH11271666A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zur Informationsübermittlung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.

Stand der Technik

Es sind Systeme zur Projektion von Bilddarstellungen direkt in die Augennetzhaut von Benutzern bekannt. Diese Projektionen erfolgen meist mittels Laserdi oden, die an einem Gestell oder einer Tragevorrich tung, beispielsweise einer Brille, am Kopf des Benut zers befestigt sind. Solche Projektionseinrichtungen ermöglichen es, auf herkömmliche Monitore zur Infor mationsübertragung und als Schnittstelle zwischen Rechner und Benutzer zu verzichten.

Bekannt sind weiterhin Projektionssysteme in Kraft fahrzeugen, die mittels eines sogenannten Head-up- Displays Warnhinweise oder Anzeigen aus der Instru mententafel auf die Windschutzscheibe projizieren, die dem Fahrer und Benutzer als virtuelle Bilder meh rere Meter vor der eigentlichen Projektion erschei nen. Die für den Fahrzeugführer notwendigen und sinn vollen Anzeigen sind mit zunehmender Verkehrsdichte sowie mit der Zunahme der zu übermittelnden Informa tionen, beispielsweise durch satellitengestützte Na vigationssysteme, zunehmend schwerer zu erfassen und unübersichtlich. Hinzu kommen die ständig im Blick feld befindlichen und zu beachtenden Einrichtungen zur Beobachtung des rückwärtigen Verkehrs. In Perso nenkraftwagen sind dies meist herkömmliche Rückspie gel. Bekannt sind jedoch, beispielsweise in Kraftom nibussen, auch fahrzeugheckseitig angebrachte Video kameras, die über in der Armaturentafel angebrachte Monitore die Beobachtung des rückwärtigen Verkehrsge schehens erlauben.

Die bekannten Systeme weisen den gemeinsamen Nachteil auf, daß infolge einer steigenden Informationsdichte die Erfassung der wichtigsten Informationen für Kraftfahrzeuginsassen zunehmend schwieriger wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen weist den Vor teil auf, eine integrierte Informations- und Anzeige einrichtung für Insassen eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, die nur die jeweils gewünschten Informatio nen anzeigt und unerwünschte unterdrückt. Die Anzei gevorrichtung bietet den Vorteil, daß eine an sich bekannte Projektionsvorrichtung, die den Insassen und insbesondere dem Fahrer eines Kraftfahrzeuges alle wichtigen Informationen mittels Laserdioden als vir tuelles Bild direkt auf die Augennetzhaut projiziert, die herkömmliche Anzeigeeinrichtungen zumindest teil weise ersetzen kann und eine Integration aller Fahr zeuganzeigen in einer gemeinsamen Anzeige zusammen führen kann.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge sehen, wenn die Anzeigeflächen einer Projektions brille für jedes Auge eines Benutzers vorzugsweise jeweils an ihren äußeren linken und rechten Rändern in mehrere Fenster beziehungsweise Segmente unter teilt sind, in denen verschiedene Anzeigeinformatio nen einblendbar sind. Diese Einblendungen können je nach Priorität wechseln und/oder ihre Größe oder Farbe ändern. So ist es bei Fehlfunktionen im Fahr zeug vorteilhaft, deutliche Warnhinweise einzublenden und zur besseren Erkennbarkeit für den Fahrer unwich tigere Informationen auszublenden.

Da im Gehirn des Benutzers die in beide Augen proji zierten Bildinformationen zu einem Gesamtbild zusam mengefügt werden, können bei entsprechend aufbereite ten Bilddaten räumliche Bildeindrücke entstehen. Wichtig für eine einwandfreie Funktion ist die syn chrone Projektion der gleichen Informationen jeweils an gleicher Position in das linke und rechte Auge des Benutzers, damit diesem die Projektionen als virtu elle Bilder erscheinen können. Zur Erzielung eines räumlichen Seheindruckes für den Benutzer ist es wei terhin vorteilhaft, wenn die Informationen für das linke und rechte Auge so aufbereitet sind, daß sie geringfügige Unterschiede aufweisen, wie dies auch beim realen Sehen durch geringfügig unterschiedliche Perspektivansichten für das linke und das rechte Auge aufgrund deren endlichem Abstand voneinander der Fall ist. Ein anvisiertes Objekt sowie die beiden Augen des Betrachters bilden ein gleichschenkeliges Drei eck, das heißt, der Betrachter sieht das Objekt aus zwei leicht voneinander abweichenden Perspektiven, was ihm durch die entsprechende Zusammensetzung der beiden Bilder im Gehirn einen räumlichen Seheindruck vermittelt. Diese Zusammenhänge lassen sich auch hin sichtlich der Aufbereitung der projizierten Bilder in die beiden Augen ausnutzen, um räumliche Eindrücke zu erzeugen.

Die Anzeigevorrichtung eignet sich jedoch nicht nur für den Fahrer, sondern kann auch für den Beifahrer und die übrigen Fahrzeuginsassen Anzeigeinformatio nen, wie beispielsweise Richtungshinweise eines Navi gationssystems oder empfangene Fernseh- oder Video bilder, bereitstellen.

In einer Variante kann es vorteilhaft sein, die über die Projektionsbrille übermittelten Informationen durch den Benutzer beeinflußbar zu gestalten, bei spielsweise über einen Spracherkennungsrechner, so daß der Fahrer oder Beifahrer selbst die Gewichtung und die Auswahl der gewünschten Informationen beein flussen kann, ohne dazu manuelle Eingabegeräte bedie nen zu müssen. In einer weiteren vorteilhaften Vari ante sind auch Beeinflussungsmöglichkeiten der Anzei gevorrichtung durch Augenbewegungen des Fahrers oder Beifahrers möglich. Diese können durch geeignete an der Projektionsbrille angebrachte Sensoren und zuge hörige Auswerteeinrichtungen erfaßt und damit die Zu sammensetzung der eingeblendeten Informationen direkt durch den Fahrer oder Beifahrer beeinflußt und ge steuert werden.

In das vorhandene Informationssystem kann in einer vorteilhaften weiteren Ausbaustufe die Fahrersicht nach außen unterstützt und verbessert werden. So ist vorzugsweise am Fahrzeugheck eine Kamera vorzusehen, die einen Bildausschnitt an den Rechner liefert und je nach Fahrerwunsch in den Bildausschnitt der Pro jektionsbrille einblenden kann. Diese Heckansicht des Fahrzeugs kann ergänzt werden durch jeweils eine links und rechts am Fahrzeug angebrachte Kamera, die Ansichten nach schräg hinten liefert und beispiels weise durch eine geeignete Vorsatzoptik auch den seitlichen sogenannten toten Winkel vollständig ab decken kann. Je nach Blickrichtung oder sonstige Be einflussung durch den Fahrer können diese Kameras ei ne wesentlich verbesserte Fahrersicht nach außen lie fern, als dies bei mit herkömmlichen Rückspiegeln ausgerüsteten Fahrzeugen der Fall ist. Die Auswahl und die Zusammenstellung der von den Außenkameras ge lieferten Ansichten kann zusätzlich durch geeignete an der Projektionsbrille angebrachte Bewegungssenso ren beeinflußt werden, wodurch in Abhängigkeit von der Kopfstellung des Fahrers eine rückwärtige An sicht, eine linksseitige oder eine rechtsseitige Schrägsicht nach hinten geliefert wird. So kann bei spielsweise ein fahrzeugfest angebrachter Sensor die Informationen von zwei oder mehreren an der Projekti onsbrille angebrachter Infrarot-Leuchtdioden erfassen und auswerten, um auf diese Weise die Anzeigezusam mensetzung der Einblendung in der Projektionsbrille zu beeinflussen. Auch in dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn durch eine ge eignete Aufbereitung der Bilddaten im Rechner für die Projektionen in die beiden Augen des Fahrers bezie hungsweise der Fahrzeuginsassen eine räumliche Sicht ermöglicht wird. Dies wird vorzugsweise durch eine geeignete Aufbereitung der von dem linken beziehungs weise rechten Augen des Fahrers wahrgenommenen Bild anteile ermöglicht.

Es sind weitere Ergänzungen und Verbesserungen mög lich, wie beispielsweise eine frontseitige Ausrüstung des Fahrzeugs mit unterstützenden Einrichtungen zur Verbesserung der Sicht bei Nacht oder bei Schlecht wetter. So kann eine Infrarotkamera über eine Echt zeitbildverarbeitung im Rechner ohne spürbare Verzö gerung die Frontsicht für den Fahrer bei schlechten Sichtverhältnissen deutlich verbessern, indem die von der Kamera über den Rechner aufbereiteten Ansichten direkt in die Projektionsbrille eingeblendet werden.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn im Rechner zusätzli che Warnfunktionen implementiert sind, die den Fahrer vor plötzlich auftauchenden Hindernissen oder, bei spielsweise bei Spurwechseln, vor anderen seitlich auftauchenden Fahrzeugen warnen.

Die Stabilität und die Auswertegenauigkeit der gesam ten Informations- und Warneinrichtung kann verbessert werden, wenn der Rechner die erhaltenen Informationen mittels sogenannter Fuzzy-Verfahren auswertet, da hierbei eine gewisse Unschärfe der gesamten Auswer tung von eingehenden Informationen für eine erhöhte Betriebssicherheit und geringere Fehlerrate sorgen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten, Merkmalen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Verschaltung einer Anzeigevorrichtung;

Fig. 2 eine Projektionsbrille mit mehreren Informationsfeldern;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Variante der Anzeigevorrichtung und

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung einer Projek tionsbrille mit Informationsübertragung zu fahrzeugfesten Bewegungssensoren.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein beispielhaftes Blockschaltbild zur Verschaltung einer Anzeigevorrichtung für ein Kraft fahrzeug. Ein Benutzer, beispielsweise ein Fahrer 2 des Kraftfahrzeugs, trägt eine transparente Projek tionsbrille 4, in deren Gläser zusätzliche Informa tionen und Anzeigen eingeblendet werden können. Die Projektionsflächen der Projektionsbrille 4 weisen je weils mehrere Fenster 6, 8, 10 links und rechts auf. Die Projektionsbrille 4 ist weiterhin mit einem Rech ner 22 verbunden, der die Anzeigeinformationen lie fert. Der Rechner 22 ist zusätzlich mit Bedienelemen ten 24 des Fahrzeugs verbunden, die vom Fahrer 2 be tätigt werden. Bereits hier ist erkennbar, daß ein derartiges Fahrzeuginformationssystem auf herkömmli che Anzeigeinstrumente und -vorrichtungen in der Ar maturentafel verzichten und statt dessen alle notwen digen Informationen an die Projektionsbrille 4 lie fern kann, die der Fahrer 2 direkt vor seinen Augen hat. Der Rechner 22 kann zusätzliche Informationen, beispielsweise von einem Informationsempfänger 26, einem Navigationssystem 28, einem Radarsystem 30 oder zusätzlichen Videoeinrichtungen 32 erhalten und ver arbeiten. Das Navigationssystem 28 kann beispielswei se eine an sich bekannte GPS-Satelliten-Navigations einrichtung sein, die aktuelle Richtungsinformationen für den Fahrer 2 (und/oder den Beifahrer) über den Rechner 22, in Abstimmung mit den übrigen Informatio nen, direkt in die Projektionsbrille 4 einblenden kann.

Fig. 2 zeigt eine an sich bekannte Projektionsbrille 4 mit einer Anzeigefläche 5. Gleiche Teile wie in der Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert. Erkennbar sind weiterhin zwei Bügel 17 und 18, durch welche die Projektions brille 4 in bekannter Weise am Kopf des Fahrers 2 oder Benutzers festlegbar ist. Die Anzeigefläche 5 kann entweder über den über der Nase des Benutzers sitzenden Mittelbereich durchgehend ausgebildet sein oder auch in zwei gleichgroße Felder, entsprechend herkömmlicher Augengläser, unterteilt sein. Die bei spielhaft in der Fig. 2 dargestellte Aufteilung der Anzeigefläche 5 in mehrere Fenster 6, 8, 12, 14 je weils am Bildrand verdeutlicht das für den Benutzer sichtbare Blickfeld. Wird der für ein einzelnes Auge sichtbare Ausschnitt der Anzeigefläche 5 betrachtet, weist dieser Ausschnitt jeweils am linken und rechten Rand derartige Unterteilungen beziehungsweise Fenster 6, 8, 12, 14 auf. Auf diese Weise können dem Benutzer jeweils in den linken und in den rechten Ausschnitt der Anzeigefläche die gleichen Informationen einpro jiziert werden, wobei die einprojizierten Bildinfor mationen zweckmäßigerweise derart im Rechner 22 auf bereitet werden, daß für den Benutzer ein räumlicher Seheindruck entsteht. Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn der Rechner 22 Eingabemöglichkeiten auf weist, um zur Korrektur individueller Sehfehler ver schiedener Benutzer die projizierten Bildinformatio nen entsprechend zu korrigieren. Die Datenübertragung vom Fahrzeug beziehungsweise von dessen Rechner 22 zur Projektionsbrille 4 mit den daran fest angebrach ten Projektionslasern kann entweder über eine Kabel verbindung, beispielsweise über Lichtwellenleiter oder auch drahtlos, beispielsweise durch eine Infra rot- oder Funkwellenverbindung erfolgen.

Fig. 3 zeigt in einem Blockschaltbild eine weitere Variante eines Fahrzeugsteuerungs- und -informations systems, bei dem zusätzlich die Kopfbewegungen des Fahrers 2 erfaßt werden und davon abhängig die Infor mationen in die Projektionsbrille 4 eingeblendet wer den. Die Projektionsbrille 4 ist hier mit wenigstens zwei zusätzlichen Sendeeinrichtungen versehen, die von einem fahrzeugfesten Empfängermodul 34 erfaßt werden. Das Empfängermodul 34 liefert diese Bewe gungsinformationen an den Rechner 22, der neben den in Fig. 1 skizzierten Informationen zusätzlich die Kopfbewegungen des Fahrers 2 erfassen und davon ab hängig die Einblendungen in die Projektionsbrille 4 steuern kann.

Fig. 4 zeigt schließlich eine Prinzipdarstellung ei ner Projektionsbrille 4 mit zusätzlicher Informati onsübertragung zu einem fahrzeugfest angebrachten Be wegungssensor. Gleiche Teile wie in den vorangegange nen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal erläutert. An der Projektions brille 4 sind hierbei wenigstens zwei Sender ange bracht, in der dargestellten Ausführungsform bei spielsweise drei Infrarot-Leuchtdioden (LED) 36, 37, 38. Die von diesen LEDs 36, 37, 38 ausgesendeten Si gnale 48 werden von einem Infrarotempfänger 46 emp fangen und ausgewertet, wodurch eine Information über die Kopfbewegungen des Fahrers gewonnen werden. Die ser Infrarotempfänger 46 kann sich beispielsweise in einem Dachmodul 44 in der Nähe eines Innenspiegels unmittelbar oberhalb der Windschutzscheibe des Fahr zeugs befinden. An dieser Stelle ist ein durchgehend sicherer Empfang der von den LEDs 36, 37, 38 ausge sendeten Infrarotlicht-Signale 48, hier durch gestri chelte Pfeile angedeutet, gewährleistet. Die beiden Bewegungspfeile 40 und 42 verdeutlichen die möglichen Bewegungsrichtungen des Kopfes des Fahrers, nämlich eine vertikale Nickbewegung 42 und eine horizontale Drehbewegung 44. Alle möglichen Kopfbewegungen sind im wesentlichen aus Komponenten dieser beiden Haupt richtungen zusammengesetzt.

Claims

1. Anzeigevorrichtung, insbesondere zur Projektion von Bilddarstellungen direkt auf die Augennetzhaut eines Benutzers, mit einer Projektionsbrille, die we nigstens eine Laserdiode zur Projektion der Bilddar stellungen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung Teil eines Insasseninformations systems in einem Kraftfahrzeug ist.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Insasseninformationssystem fahrzeugspezifische Anzeigen, insbesondere für Fahr geschwindigkeit, Motor- und/oder Fahrzeugbetriebs parameter umfaßt.

3. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Insassen informationssystem nichtfahrzeugspezifische Anzeigen, insbesondere Fernseh- und Unterhaltungsinformationen und/oder Navigationsanzeigen, umfaßt.

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Insasseninformationssystem des Kraftfahrzeuges ein Fahrerinformationssystem ist.

5. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenüber tragung zwischen Fahrzeug und Projektionsbrille (4) über eine elektrische Kabelverbindung erfolgt.

6. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung zwischen Fahrzeug und Projektionsbrille (4) über Lichtwellenleiter erfolgt.

7. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung zwischen Fahrzeug und Projektionsbrille (4) drahtlos, insbesondere durch Infrarot- oder Funksignale, er folgt.

8. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige vorrichtung in ein Fahrzeugbedienungs- und Steue rungssystem integriert ist.

9. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung über eine Spracherkennungsvorrichtung durch den Benutzer, ins besondere durch den Fahrer (2), steuerbar ist.

10. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige vorrichtung mit wenigstens einem Sensor zur Erfassung von Augenbewegungen des Trägers der Projektionsbrille (4) ausgestattet ist.

11. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die von dem wenigstens einen Sensor erfaßten Augenbewegungen in einem Rechner (22) wei terverarbeitet und zur Fahrzeugsteuerung und -bedie nung verwendet werden.

12. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Au gennetzhaut des Benutzers, insbesondere des Fahrers (2), projizierte Information für jedes Auge jeweils in mehrere Fenster (6, 8, 10, 12, 14, 16) unterteilt ist, die je nach Steuerung durch den Benutzer unter schiedliche Informationen anzeigen.

13. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß in einen Teil des in die Augennetz haut des Fahrers (2) projizierten Bildausschnittes (8, 14) ein über wenigstens eine fahrzeugheckwärts gerichtete Kamera erfaßter Bildausschnitt des rück wärtigen Verkehrs einblendbar ist.

14. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß in einen Teil des in die Augennetz haut des Fahrers (2) projizierten Bildausschnittes (8, 10, 14, 16) ein über jeweils eine links und rechts am Fahrzeug montierte Kamera erfaßter, im to ten Winkel des Sehfeldes des Fahrers (2) liegender, Bildbereich einblendbar ist.

15. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug mit wenigstens einer in Fahrtrichtung gerichteten In frarotkamera ausgerüstet ist, wobei der Rechner (22) aus den von dieser gelieferte Informationen in Echt zeitbildverarbeitung bei Nacht und/oder Schlechtwet ter zusätzliche Sehinformationen in die Projektions brille (4) einblenden kann.

16. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug mit we nigstens einem in Fahrtrichtung gerichteten Radarsen der und -empfänger ausgerüstet ist, aus deren gelie ferten Informationen der Rechner (22) in Echtzeit bildverarbeitung bei Nacht und/oder Schlechtwetter zusätzliche Sehinformationen in die Projektionsbrille (4) einblenden kann.

17. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fahrer (2) eine automatische Warnfunktion bei auftauchenden Hindernissen oder bei Spurwechseln vorgesehen ist.

18. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über zusätzli che Sensoren die Kopfbewegungen des Fahrers (2) er faßt werden.

19. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 18, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sensoren (46) im Dachbereich (44) des Fahrzeugs, vorzugsweise oberhalb der Wind schutzscheibe, angeordnet sind.

20. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 19, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sensoren (46) Signale erfassen, die von wenigstens zwei an der Projektionsbrille (4) angebrachten Sendern (36, 37, 38) emittiert werden.

21. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 20, dadurch ge kennzeichnet, daß die an der Projektionsbrille (4) angebrachten Sender (36, 37, 38) Signale im infraro ten Lichtbereich aussenden.

22. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 20, dadurch ge kennzeichnet, daß die an der Projektionsbrille (4) angebrachten Sender (36, 37, 38) Signale Funkwellen bereich aussenden.

23. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Bildausschnitt der Projektionsbrille (4) ein geblendeten Informationen abhängig sind von der Kopf bewegung und der Blickrichtung des Fahrers (2).

24. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 23, dadurch ge kennzeichnet, daß bei einer Kopfbewegung des Fahrers (2) nach links eine Rücksicht nach schräg hinten links in die Projektionsbrille (4) eingeblendet wird und bei einer Kopfbewegung des Fahrers (2) nach rechts eine Rücksicht nach schräg hinten rechts ein geblendet wird.

25. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Blickrichtung des Fahrers (2) nach links oder rechts die zusätzlichen Einblendungen abgeschaltet werden.

26. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung der von den Sensoren (46) erfaßten Kopfbewegungen des Fahrers (2) über einen Fuzzy-Logik-Algorithmus er folgt.