DE19813300A1

DE19813300A1 - Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE19813300A1
Application number: DE19813300A
Authority: DE
Inventors: Winfried Koenig; Reinhold Fiess
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-10-07
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: DE19813300C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, insbesondere ein Insasseninformationssystem für Kraftfahrzeuge, mit einer Einrichtung zum Projizieren wenigstens eines virtuellen Bildes vor einer Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges (Head-up-Display). DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß eine Position des wenigstens einen virtuellen Bildes (1', 2') vor der Windschutzscheibe (20) in Abhängigkeit wenigstens eines Fahrzustandsparameters veränderlich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkma len.

Stand der Technik

Es ist bekannt, in Fahrzeugen, insbesondere in Kraft fahrzeugen, zur Fahrerinformation Anzeigevorrichtun gen einzusetzen, die eine sogenannte Head-up-Display- Vorrichtung aufweisen. Hierbei wird eine Anzeige bei spielsweise einer gefahrenen Geschwindigkeit, die von einer Anzeigevorrichtung geliefert wird, auf eine Projektionsfläche vor einem Fahrersitz projiziert und auf diese Weise ein virtuelles Bild der Anzeige der äußeren Landschaft vor der Windschutzscheibe visuell überlagert. Diese Anzeigevorrichtungen weisen in der Regel einen Projektor auf, der das von der Anzeige ausgesandte Licht gegen die Windschutzscheibe wirft, wobei diese als Kombinator wirkt und das Licht re flektiert und damit ein für den Fahrer sichtbares virtuelles Bild vor der Windschutzscheibe bereit stellt.

Diese eingespiegelten Informationen können am Rande eines Sichtfeldes des Fahrers in unterschiedlichen Höhen positioniert sein. Je nach Position des Bildes kann dieses vom Fahrer ohne beziehungsweise mit nur geringen Anpassungsleistungen des Auges an Bildent fernung und Helligkeit aufgenommen werden. Zur Ver meidung einer möglichen Verdeckung von verkehrswich tigen Informationen werden die Abbildungen bei Rechtsverkehr und linksseitig im Fahrzeug angeordne tem Lenkrad seitlich rechts angeordnet, was jedoch bei rechter Kurvenfahrt zu nachteiligen Überdeckungen des Straßenbildes führen kann.

Weiterhin sind Systeme bekannt, welche das Scheinwer ferlicht eines Fahrzeuges bei Kurvenfahrt in eine ge schätzte Blickrichtung des Fahrers lenken können. Bei einem solchen System, bekannt als sogenannte adaptive Lichtverteilung (ALV), werden ein Lenkeinschlag und eine Giergeschwindigkeit zur Ermittlung eines kurz fristigen Kurses und darüber hinaus Informationen aus einem Wegleitsystem zur Ermittlung eines mittelfri stigen Kurses ausgewertet, um mit diesen Informatio nen die Austrittsrichtung eines Scheinwerferlichtke gels dynamisch anzupassen.

Nachteilig bei bekannten Head-up-Display-Vorrichtun gen ist ein potentieller Zielkonflikt zwischen einer schnellen Erfaßbarkeit der optischen Informationen für den Fahrer ohne größere Kopf- und/oder Augenbewe gungen oder Akkomodationen der Augen und einer mögli chen Blickfeldverdeckung durch die Head-up-Anzeige auf der Windschutzscheibe.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung weist den Vorteil auf, durch die Möglichkeit einer Verarbeitung verschiedener Fahrzustands- beziehungsweise Betriebs parameter eines Kraftfahrzeuges eine dynamische Ver änderung und Anpassung, insbesondere einer Position, eines virtuellen Bildes einer Head-up-Darstellung vor einer Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges zu ermög lichen. So können die virtuellen Bilder je nach Be darf und insbesondere je nach einem für einen Fahrer zweckmäßigen Blickfeld mehr am Rand oder mehr zur Mitte der Windschutzscheibe positioniert werden.

Mit Hilfe verschiedener am Fahrzeug vorgesehener Sen soren, wie beispielsweise Lenkwinkel- und/oder Fahr geschwindigkeitssensor, kann eine Recheneinheit einer Ansteuerelektronik für ein optisches Abbildungssystem auf unterschiedliche Fahrsituationen schließen, die jeweils eine unterschiedliche Position der Head-up- Darstellung sinnvoll machen. Durch eine zusätzliche Auswertung von Signalen eines Giergeschwindigkeitssen sors ist eine sehr sichere und zuverlässige Abschät zung eines kurzfristigen Kurses des Kraftfahrzeuges möglich. Durch zusätzliche Berücksichtigung von In formationen eines Wegleitsystems kann auch ein mit telfristiger Kurs des Kraftfahrzeuges abgeschätzt werden.

So ist beispielsweise bei Fahrten mit niedrigen Ge schwindigkeiten im Stadtverkehr ein breites Blickfeld für den Fahrer notwendig, weshalb eine Positionierung eines Head-up-Bildes hierbei eher stören kann und darum sinnvollerweise am unteren Scheibenrand und au ßerhalb eines direkten Sehfeldes des Fahrers positio niert wird. Bei schnellerer Fahrt dagegen auf Schnellstraßen oder Autobahnen ist das typische Blickfeld für den Fahrer enger begrenzt, weshalb hier eine höhere Positionierung in Scheibenmitte, leicht außermittig rechts, sinnvoll sein kann. Besonders bei schnellerer Autobahnfahrt wird der Kopf des Fahrers kaum bewegt und das relevante Blickfeld wird im we sentlichen nur mit Augenbewegungen überstrichen. Ohne Anstrengungen kann mit Augenbewegungen ein Sichtkegel mit einem Öffnungswinkel von ungefähr 30° scharf er kannt werden, weshalb eine Positionierung der virtu ellen Bilder am Rand eines solchen 30°-Kegels sinn voll ist.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, eine Aufteilung in mehrere virtuelle Bilder links und rechts einer Seh achse vorzusehen. Insgesamt kann je nach Fahrsitua tion die gesamte Fläche der Windschutzscheibe zur Darstellung von virtuellen Bildern genutzt werden.

Besonders vorteilhaft ist die zusätzliche Verarbei tung von Informationen eines Wegleitsystems, das zweckmäßigerweise über eine genaue Ortungsfunktion mit Hilfe beispielsweise eines GPS(Global-Position ing-System)-Systems oder eines DGPS-Systems (differentielles GPS) verfügt, in der Recheneinheit der Ansteuerelektronik. Auf diese Weise können auch bei unsicheren Auswertungen der Signale der übrigen Sensoren in den meisten Fällen allein mittels der Or dungsfunktion eindeutige Zuordnungen und Bestimmungen der aktuellen Fahrsituationen getroffen werden.

Um die Ablenkung für den Fahrer zu minimieren, ist eine gewisse Trägheit der Verschiebung der virtuellen Bilder zweckmäßig, was durch eine Ausfilterung von geringen Schwankungen der von den Sensoren geliefer ten Signale sichergestellt werden kann. Besonders vorteilhaft kann zudem eine Implementierung eines Fuzzylogik-Algorithmus in der Ansteuerelektronik sein, die für eine gleichmäßige und für den Fahrer angenehme Anpassung an die jeweiligen Fahrsituationen sorgen kann.

Bei Auftreten einer kritischen Fahrsituation, erfaßt vorzugsweise mittels des Giergeschwindigkeitssensors, kann es auch sinnvoll sein, die Anzeige völlig abzu schalten und auf diese Weise die zusätzliche Ablen kung für den Fahrer zu minimieren. Eine derartige kritische Fahrsituation kann beispielsweise auch durch Ansprechen eines ABS(Antiblockiersystem)- Systems im Bremssystem des Kraftfahrzeug detektiert werden.

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

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispie len anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des prinzipi ellen Aufbaus;

Fig. 2a eine schematische Draufsicht auf eine erste mögliche Fahrsituation;

Fig. 2b eine schematische Draufsicht auf eine zweite mögliche Fahrsituation und

Fig. 2c eine schematische Draufsicht auf eine drit te mögliche Fahrsituation.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Schemadar stellung einen Fahrzeuginnenraum mit Bedienungsele menten und in einem Blockschaltbild Teile eines er findungsgemäßen adaptiven Fahrerinformationssystems. Erkennbar ist hinter einem Lenkrad 18 eines Kraft fahrzeuges ein Armaturenträger 16, davor ein das Kraftfahrzeug bedienender Fahrer 14, der durch eine Windschutzscheibe 20 das Verkehrsgeschehen beobachten und überwachen kann. Erkennbar ist weiterhin eine Bildquelle 1 zur Erzeugung von für den Fahrer 14 we sentlichen Informationen, wie Geschwindigkeit, Dreh zahl und weitere Fahrzustandsinformationen sowie op tional Fahrtrichtungsinformationen eines Navigations systems. Die Bildquelle 1 kann beispielsweise ein durchleuchteter LCD-Schirm oder eine Laserlichtquelle oder ähnliches sein.

Die Bildquelle 1 ist gekoppelt mit einer Ansteuer elektronik 2 mit einer darin enthaltenen Rechenein heit, die ein optisches Abbildungssystem 3 in Abhän gigkeit von verschiedenen Fahrzeugzustands- und/oder -betriebsparametern steuert und für wenigstens eine veränderliche und in ihrer Position auf der Wind schutzscheibe 20 variable Abbildung 1', 2' sorgt. Die Abbildung 1', 2' erscheint dem Fahrer 14 als virtuel les Bild in einiger Entfernung vor der Windschutz scheibe 20. Das optische Abbildungssystem 3 kann bei spielsweise ein Spiegelsystem mit einer x-y-Ablenk einheit zur flächigen Abbildung einer punktförmigen (Laser-)Lichtquelle oder ein Spiegelsystem zur varia blen Abbildungspositionierung der von der Bildquelle 1 gelieferten Anzeigeinformationen, sogenannter Head-up-Informationen, enthalten.

Als Fahrzeug- beziehungsweise Betriebsparameter kön nen unter anderem Werte eines Lenkwinkelsensors 8 verarbeitet werden, der Lenkausschläge am Lenkrad 18 quantitativ erfassen und entsprechende Signale an die Ansteuerelektronik 2 liefern kann. In Abhängigkeit von einem gemessenen Lenkwinkel sowie einer Geschwin digkeit der Lenkwinkeländerungen kann für eine Ver schiebung der Abbildung 1', 2' auf der Windschutz scheibe 20 gesorgt werden, wodurch eine für den Fah rer 14 günstige Positionierung je nach Erfordernissen hinsichtlich einer aktuellen Fahrsituation ermöglicht wird. So ist beispielsweise bei Stadtfahrten eine Abbildung 1', 2' im direkten Blickfeld des Fahrers 14 eher hinderlich, da dieser bei dort typischen Fahrsi tuationen permanent ein großes Blickfeld überstrei chen und überwachen muß. Bei schnellerer Fahrt, bei spielsweise auf Schnellstraßen, ist das für den Fah rer 14 relevante Blickfeld wesentlich eingeengter, weshalb hierbei zur Vermeidung unnötiger Augen- oder Kopfbewegungen eine Abbildung am Rand des Blickfel des, das heißt beispielsweise leicht außermittig rechts auf der Windschutzscheibe 20 und nach unten versetzt, sinnvoll ist.

Zusätzlich zum Lenkwinkel können weiterhin aktuelle Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugs verarbeitet wer den, was durch eine Verbindung eines Geschwindig keitssensors 6 zur Ansteuerelektronik 2 verdeutlicht ist. So kann beispielsweise bei einer gemessenen Fahrgeschwindigkeit von mehr als 60 km/h ausgeschlos sen werden, daß eine Fahrt durch Stadtgebiet statt findet und dementsprechend für eine Positionierung der Abbildung 1', 2' näher im Blickfeld des Fahrers 14 gesorgt werden.

Weiterhin können in der Ansteuerelektronik 2 Daten eines Giergeschwindigkeitssensor 12 verarbeitet und ausgewertet werden, der im Zusammenhang mit der ge messenen Fahrgeschwindigkeit und des gemessenen Lenk winkels eine recht genaue Information über den aktu ell befahrenen Straßentyp liefern kann. Die Informa tionen des Giergeschwindigkeitssensors 12 können zudem sehr vorteilhaft zur Erfassung von kritischen Fahrsi tuationen, beispielsweise eines Schleudervorganges, dienen und in derartigen Situationen für eine sofor tige Abschaltung des Head-up-Displays sorgen, um dem Fahrer 14 jegliche überflüssige Informationen, die ihn mehr ablenken könnte als ihn zu informieren, vor zuenthalten.

Zur Vermeidung einer unruhigen Abbildung 1', 2' und/oder ruckartigen Positionsverschiebungen bei schnell wechselnden Fahrzuständen kann weiterhin eine Implementierung einer Fuzzy-Logik-Schaltung in der Ansteuerelektronik dienlich sein. Um für den Fahrer eine dauerhaft angenehme Abbildung 1', 2' zu liefern, ist eine gewisse Trägheit der gesamten Steuerung er forderlich. Eine solche Trägheit kann durch eine Fuzzy-Logik-Implementierung in einfacher Weise auf künstlichem Wege hergestellt werden.

Fig. 2 zeigt in drei schematischen Draufsichten ty pische Straßenverläufe und diesen folgenden Fahrzeu gen, was für verschiedene Grundmuster von möglichen Fahrzuständen beispielhaft dargestellt wird.

Fig. 2a zeigt eine Fahrsituation mit geringer Ge schwindigkeit und geringem Abstand zweier Fahrzeuge 30, 31 voneinander, wie sie beispielsweise für Stadt fahrten typisch ist. Hierbei ist grundsätzlich mit umfangreicher verkehrsrelevanter optischer Informa tion in einem großen Blickwinkelbereich um die Fahr zeuglängsachse zu rechnen. Die Abbildung 1', 2' ist hierbei zweckmäßigerweise so angeordnet, daß mög lichst wenig vom Fahrerblickfeld verdeckt wird, bei spielsweise tief und seitlich rechts.

Fig. 2b zeigt einen Fahrzustand bei mittlerer Ge schwindigkeit außerorts und bei kurvenreicher Fahrt. Auch bei solchen Fahrzuständen überstreicht der Blick des Fahrers relativ große Winkel. Die Abbildung 1', 2' werden daher zweckmäßigerweise in mittlerer Höhe und relativ stark seitlich positioniert. Je nach Kur venrichtung kann auch ein Wechsel von rechter zu lin ker Windschutzscheibenseite sinnvoll sein.

Fig. 2c zeigt einen Fahrzustand mit höherer Ge schwindigkeit und größerem Abstand zweier Fahrzeuge 30, 31 voneinander, beispielsweise auf einer Schnell straße oder einer Autobahn. Bei diesem Fahrzustand ist der Blick des Fahrers geradeaus nach vorne ge richtet und überstreicht nur einen relativ kleinen Blickwinkel. Hier kann die Abbildung 1', 2' mehr nach oben und mehr zur Mitte hin positioniert werden, so daß zwar relevante Bildausschnitte verdeckt werden aber jederzeit eine schnelle Ablesbarkeit für den Fahrer ohne große Kopfbewegungen oder großem Augen schwenkwinkel ermöglicht ist.

Claims

1. Anzeigevorrichtung, insbesondere Insasseninforma tionssystem für Kraftfahrzeuge, mit einer Einrichtung zum Projizieren wenigstens eines virtuellen Bildes vor einer Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges (Head-up-Display), dadurch gekennzeichnet, daß eine Position des wenigstens einen virtuellen Bildes (1', 2') vor der Windschutzscheibe (20) in Abhängigkeit wenigstens eines Fahrzustandsparameters veränderlich ist.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Position des wenigstens einen virtuellen Bildes (1', 2') über eine gesamte Fläche der Windschutzscheibe (20) veränderlich ist.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß ein erster Fahrzustandsparameter ein von wenigstens einem Lenkwinkelsensor (8) erfaß ten Lenkwinkel eines Lenkrades (18) des Kraftfahrzeu ges ist.

4. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Fahrzu standsparameter eine von wenigstens einem Fahrge schwindigkeitssensor (6) erfaßte Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges ist.

5. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Fahrzu standsparameter eine von wenigstens einem Gierge schwindigkeitssensor (12) erfaßte Giergeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges ist.

6. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftfahrzeug we nigstens eine Bildquelle (1) und wenigstens ein opti sches Abbildungssystem (3) zur Projizierung des we nigstens einen virtuellen Bildes (1', 2') aufweist.

7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß eine von der wenigstens einen Bild quelle (1) erzeugte Anzeige mittels des wenigstens einen Abbildungssystems (3) als virtuelles Bild (1', 2') vor die Windschutzscheibe (20) projizierbar ist.

8. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Ansteuerung der wenigstens ei nen Bildquelle (1) und des wenigstens einen Abbil dungssystems (3) mittels einer Ansteuerelektronik (2) erfolgt.

9. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß das Kraftfahrzeug ein Navigations system (10) aufweist und daß dessen Informationen in der Ansteuerelektronik (2) auswertbar sind.

10. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß das Navigationssystem (10) mit ei nem GPS-Empfänger und/oder einem DGPS-Empfänger ver sehen ist.

11. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ansteuerelek tronik (2) eine Auswertung der vom wenigstens einen Lenkwinkelsensor (8) und/oder vom wenigstens einen Fahrgeschwindigkeitssensor (6) und/oder vom wenigstens einen Giergeschwindigkeitssensor (12) und/oder vom Na vigationssystem (10) gelieferten Informationen hin sichtlich verschiedener Fahrzustände vorgesehen ist und in Abhängigkeit davon die Positionierung des we nigstens einen virtuellen Bildes (1', 2') vorgesehen ist.

12. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß bei einer Fahrt mit geringer Fahr geschwindigkeit und/oder mit relativ großen Lenkwin keln und/oder mit relativ großer Giergeschwindigkeit eine Positionierung des wenigstens einen virtuellen Bildes (1', 2') an einem unteren Rand der Windschutz scheibe (20) vorgesehen ist.

13. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Positionierung des wenigstens einen virtuellen Bildes (1', 2') bei einem Kraftfahr zeug mit linksseitig positioniertem Lenkrad (18) auf der rechten Hälfte der Windschutzscheibe (20) vorge sehen ist.

14. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Positionierung des wenigstens einen virtuellen Bildes (1', 2') bei einem Kraftfahr zeug mit rechtsseitig positioniertem Lenkrad (18) auf der linken Hälfte der Windschutzscheibe (20) vorgese hen ist.

15. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Fahrt mit mittlerer Fahrgeschwindigkeit und/oder mit rela tiv kleinen Lenkwinkeln und/oder mit relativ geringer Giergeschwindigkeit eine Positionierung des wenig stens einen virtuellen Bildes (1', 2') beabstandet vom unteren Rand der und nahe zur Mitte der Wind schutzscheibe (20) vorgesehen ist.

16. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Fahrt mit hoher Fahrgeschwindigkeit und/oder mit sehr klei nen Lenkwinkeln und mit sehr geringer Giergeschwin digkeit eine Positionierung des wenigstens einen vir tuellen Bildes (1', 2') am äußeren Rand eines Blick winkelkegels eines geradeaus in Fahrtrichtung blickenden Fahrers (14) von 30° auf der Windschutzscheibe (20) vorgesehen ist.

17. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschwenk geschwindigkeit des wenigstens einen virtuellen Bil des (1', 2') mit konstanter und geringer Geschwindig keit vorgesehen ist.

18. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, daß bei der Auswertung der vom Lenkwin kelsensor (8) und/oder vom Fahrgeschwindigkeitssensor (6) und/oder vom Giergeschwindigkeitssensor (12) an die Ansteuerelektronik (2) gelieferten Signale ge ringe Schwankungen der Signalwerte ausfilterbar sind.

19. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 18, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Ansteuerelektronik (2) zur Positionierung des wenigstens einen virtuellen Bildes (1', 2') ein Fuzzy-Logik-Algorithmus vorgesehen ist.

20. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufteilung auf zwei voneinander beabstandete virtuelle Bilder (1', 2') auf der Windschutzscheibe (20) erfolgen kann.

21. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 20, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Abbildung eines virtuelles Bildes (1') links von einer Sehachse (22) des Fahrers (14) und eines virtuellen Bildes (2') rechts von der Sehachse (22) vorgesehen ist.

22. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennung einer kritischen Fahrsituationen durch die Ansteuer elektronik (2) die virtuellen Bilder (1', 2') ab schaltbar sind.

23. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 22, dadurch ge kennzeichnet, daß die Erkennung einer kritischen Fahrsituation durch Auswertung der Signale des Gier geschwindigkeitssensors (12) und/oder durch Auswertung von Signalen eines ABS-Systems in der Ansteuerelek tronik (2) vorgesehen ist.