DE202012000559U1

DE202012000559U1 - Vorrichtung zur Einblendung von Informationen

Info

Publication number: DE202012000559U1
Application number: DE201220000559
Authority: DE
Original assignee: SOLECTRIX GmbH
Current assignee: SOLECTRIX GmbH
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2012-04-03
Anticipated expiration: 2022-01-21

Abstract

Vorrichtung zur Einblendung von Informationen dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe auf der die Informationen eingeblendet werden, keine besonderen optischen Eigenschaften aufweisen muss, dass zur Anzeige der Informationen ein üblicher Monitor verwendet werden kann und dass an den Oberflächen der Scheibe auftretende Doppelbilder vor der Darstellung auf der Anzeigeeinheit rechnerisch kompensiert werden, so dass auf der Scheibe die Informationen ohne störendes Doppelbild sichtbar sind.

Description

Anwendungsgebiet
Zunehmend werden moderne Kraftfahrzeuge mit so genannten Head-Up-Displays versehen, welche optische Informationen in die Windschutzscheibe einblenden (s. EP 0 391 231 B1 ).
Stand der Technik
Zur Erzeugung der Informationen wird meistens eine Anzeigeeinheit wie bspw. TFT-Display oder LCD-Segmentanzeige genutzt welche unterhalb der Windschutzscheibe geeignet angeordnet ist.
Man macht sich bei Head-Up-Displays zunutze, dass eine Glasscheibe bei niedrigem Einfallswinkel Licht nicht nur durchlässt (Transmission) sondern Licht auch am Übergang von Luft zu Glas – der Scheibenoberfläche – spiegelt (Reflexion). Diese Reflexion tritt aber auch am anderen Übergang, d. h. auf der zweiten Oberfläche der Scheibe auf. Bedingt durch die Dicke der Scheibe kommt es zu zwei überlagernden Bildern (Doppelbild), was die Betrachtung stört.
Bei hochwertigen Head-Up-Displays wird die Überlagerung der Doppelbilder vermieden, indem die Scheibe keilförmig ausgeführt ist (s. DE 690 17 572 T2 ). Der Keilwinkel ist so berechnet, dass die Doppelbilder im Auge des Betrachters zusammenfallen und muss für jeden Anwendungsfall individuell bestimmt werden. Diese Lösung ist aber sowohl in der Entwicklung als auch in der Fertigung kostenintensiv und eignet sich nicht für die Anwendung auf bereits vorhandene Scheiben, bei denen aus Kosten- oder Stückzahlgründen eine keilförmige Ausführung nicht wirtschaftlich ist.
Desweiteren wird bei hochwertigen Head-Up-Displays die relativ kleine Fläche der Anzeigeeinheit mit optischen Elementen (bspw. Linsen, angepasst gekrümmte Spiegel) so vergrößert, dass das erzeugte virtuelle Bild in gut ablesbarer Größe vor der Windschutzscheibe zu liegen scheint. Bedingt durch den optischen Weg ist dieses Bild nur in einem relativ engem Winkelbereich für den Fahrer sichtbar. Diese Lösung führt ebenfalls zu einer kostenintensiven, anwendungsspezifischen Entwicklung der optischen Elemente, sowie Komplikationen bei der Fertigung, da enge Toleranzen beim Einbau der Anzeigeeinheit und der optischen Elemente in Verbindung mit der Windschutzscheibe eingehalten werden müssen.
Es sind auch kostengünstige Head-Up-Displays bekannt, die auf die Modifikation der Windschutzscheibe oder optische Elemente verzichten. Stattdessen wird der Bereich der Windschutzscheibe auf welchen die Information eingespiegelt werden soll mit einer verdunkelnden Folie abgeklebt. Damit werden die Doppelbilder reduziert, da die Reflexionen der zweiten Oberfläche optisch abgeschwächt werden. Diese Lösung ist nachteilig, da dieser Bereich der Windschutzscheibe nicht mehr die Transparenz gewährleistet, welche für ein freies Blickfeld erforderlich ist; ggf. wird gegen gesetzliche Auflagen verstoßen. Somit können meist nur kleinere Bereiche von einigen wenigen Quadratzentimetern am Rand der Windschutzscheibe genutzt werden. Eine störungsfreie Anzeige von großflächigen Informationen im Blickfeld des Fahrers ist somit nicht möglich.
Problem, Lösung und Merkmale
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, großflächige optische Informationen wie bei einem Head-Up-Display auf vorhandene, beliebig geformte Scheiben einzublenden, ohne dass diese für den Anwendungsfall modifiziert werden müssen, ohne dass mit optischen Elemente auf den Anwendungsfall angepasst werden müssen und ohne dass Bereiche der Scheibe verdunkelt.
Dieses Problem wird mit den in den Schutzansprüchen aufgeführten Merkmalen gelöst. Diese umfassen:

– Nutzung einer vorhanden Scheibe ohne spezielle optische Eigenschaften zur Einblendung von großflächigen optischen Informationen
– Nutzung eines handelsüblichen großflächigen Monitors oder eines Projektors mit Mattscheibe als Anzeigeeinheit unter Verzicht auf weitere optische Elemente.
– Kompensation von Doppelbildern, in dem der Abstand und das Ausmaß der Überlagerung bei einem Kalibriervorgang einmalig bestimmt werden, und mit diesen Kalibrierdaten das darzustellende Bild im Betrieb so verändert wird, dass ein störendes Überlagerungsbild vor der Darstellung auf der Anzeigeeinheit rechnerisch abgezogen wird. Zu diesem Zweck wird auf das Bildsignal ein geeignet geformter Helligkeitsverlauf aufgerechnet, und von diesem Summensignal das Störsignal wiederum abgezogen.

Mit der Erfindung wird erreicht, dass die störungsfreie Einspiegelung von großflächigen optischen Informationen in das Blickfeld einer Person auch für Anwendungen möglich wird, bei denen die Verwendung herkömmlicher Head-up-Displays wirtschaftlich nicht in Frage kämmt. Durch das ungerichtete, diffuse Licht der Anzeigeeinheit ist das in der Windschutzscheibe gespiegelte Bild in einem relativ großen Aufenthaltsbereich sichtbar.
Bevorzugte aber nicht ausschließliche Anwendungsbeispiele dieser Erfindung sind Sondernutzfahrzeuge (z. B. Mähdrescher, Traktoren), selbstfahrende Arbeitsmaschinen (z. B. Bagger, Kräne, Pistenraupen) aber auch Leitstände mit Fensterflächen bspw. von Maschinenanlagen.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der 1 bis 2 am Beispiel eines Sondernutzfahrzeugs erläutert. Es zeigen:
1 die Fahrerkabine des Sondernutzfahrzeugs mit beispielhaftem Einbauort der Anzeigeeinheit
2 die rechnerische Erzeugung des doppelbildfreien Bildsignals
In 1 ist 1 die Fahrerkabine des Sondernutzfahrzeuges, 2 der Fahrer, 3 die Windschutzscheibe, 4 die Anzeigeeinheit, 5 der Bereich in dem die eingeblendeten Informationen sichtbar sind, 6 das Blickfeld des Fahrers.
In 2 ist 7 ein Bild mit den darzustellenden Informationen, 8 ein Bild mit geeignetem Helligkeitsverlauf, 9 ein Datensatz mit Kalibrierdaten, 10 eine Bildverrechnungseinheit, 11 das von 10 erzeugte Bild welches auf der Anzeigeeinheit dargestellt wird, 12 das sichtbare Bild in der Windschutzscheibe.
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

EP 0391231 B1 [0001]
DE 69017572 T2 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Einblendung von Informationen dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe auf der die Informationen eingeblendet werden, keine besonderen optischen Eigenschaften aufweisen muss, dass zur Anzeige der Informationen ein üblicher Monitor verwendet werden kann und dass an den Oberflächen der Scheibe auftretende Doppelbilder vor der Darstellung auf der Anzeigeeinheit rechnerisch kompensiert werden, so dass auf der Scheibe die Informationen ohne störendes Doppelbild sichtbar sind.
Vorrichtung zur Einblendung von Informationen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass anstelle eines Monitors ein Projektor mit Mattscheibe als Anzeigeeinheit verwendet wird.
Vorrichtung zur Einblendung von Informationen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rechnerische Kompensation der Doppelbilder mit einem programmierbaren Prozessor durchgeführt wird.
Vorrichtung für eine Einblendung von Informationen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rechnerische Kompensation der Doppelbilder mit programmierbarer Logik (FPGA) durchgeführt wird.
Vorrichtung zur Einblendung von Informationen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kompensation der Doppelbilder ein Bild mit einem geeignetem Helligkeitsverlauf aufsummiert wird und von diesem Summensignal ein vorbestimmtes Störsignal abgezogen wird.
Vorrichtung zur Einblendung von Informationen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kompensation der Doppelbilder einmalig vor Betrieb ein Kalibriervorgang zur Bestimmung der optischen Eigenschaften der Scheibe vorgenommen wird und diese Kalibrierdaten in geeigneter Form währen des Betriebs zur Verfügung stehen.