DE102004034358B4

DE102004034358B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Darstellung von Informationen in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004034358B4
Application number: DE102004034358A
Authority: DE
Inventors: Arthur Schneider; Dr. Schmidt Rolf
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2024-07-14
Also published as: DE102004034358A1

Abstract

Vorrichtung zur Darstellung von Informationen in einem Kraftfahrzeug, umfassend mindestens eine optische Projektionseinrichtung mit einer Steuereinrichtung und einer Windschutzscheibe (4) zur Anzeige der Informationen, wobei die Projektionseinrichtung als mindestens eine lichtemittierende Einrichtung ausgebildet ist, die derart zu einer Konsole (5) ausgerichtet ist, dass der von der Konsole (5) reflektierte Lichtstrahl auf die Windschutzscheibe (4) im Sichtbereich des Kraftfahrzeugführers (1) trifft, wobei die Konsole (5) derart geformt ist, dass die Reflexionspunkte an der Konsole (5) für den Kraftfahrzeugführer (1) nicht sichtbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole mit einer Wölbung ausgebildet ist, die sich vom Kraftfahrzeugführer (1) wegneigt, sodass der Kraftfahrzeugführer die zur Windschutzscheibe geneigten Bereiche der Konsole nicht sehen kann und die Reflexionspunkte auf den weggeneigten Bereichen der Konsole liegen, wobei die Steuereinrichtung bei der Berechnung der geeigneten Reflexionspunkte auf der Konsole (5) die Form der Konsole (5) und der Windschutzscheibe (4) berücksichtigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Darstellung von Informationen in einem Kraftfahrzeug.
Neben den klassischen Informationen in einem Kraftfahrzeug wie beispielsweise Tankinhalt, Geschwindigkeit, Öltemperatur, Navigationsdaten etc. besteht ein zunehmendes Interesse auch daran, die Umgebung eines Kraftfahrzeuges informationstechnisch aufzubereiten, beispielsweise um den Kraftfahrzeugführer auf kollisionsgefährdende Objekte aufmerksam zu machen.
Bekannte Vorrichtungen zum Darstellen der Umgebung von Fahrzeugen werden meistens verwendet, um einen Fahrzeugführer bei schlechten Sichtverhältnissen, insbesondere bei Nacht, zu unterstützen. Dabei erfassen Restlichtverstärkerkameras oder Wärmebildkameras oder Nahbereichsinfrarotkameras in Fahrtrichtung die Umgebung eines Fahrzeugs, welche auf einem Monitor oder auf einem Head-Up-Display abgebildet wird.
Monitore als Anzeigeeinrichtung besitzen dabei den Nachteil, dass der Fahrzeugführer seinen Blick von der Fahrbahn abwenden muss, um die Darstellung der Umgebung auf dem Monitor zu erfassen.
Head-Up-Displays überwinden diesen Nachteil, indem ein Projektor ein virtuelles Bild auf die Frontscheibe eines Fahrzeugs projiziert, an welcher das virtuelle Bild an einen Rand des Sichtfelds des Fahrzeugführers reflektiert wird. Dabei kann das virtuelle Bild in Abhängigkeit von dessen Position ohne oder nur mit geringen Anpassungsleistungen des Auges an Entfernung und Helligkeit des Bildes wahrgenommen werden.
Ein derartiges Head-Up-Display ist beispielsweise aus der DE 39 04 401 C2 bekannt.
Aus der EP 0 686 865 B1 ist ein Nachtsichtsystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem eine Infrarot-Kamera am Fahrzeug befestigt ist, um eine Straßenszene vor dem Fahrzeug zu betrachten und ein Videosignal zu erzeugen, das ein Wärmemuster der Szene repräsentiert, wobei dieses Wärmemuster als virtuelles Bild mit einem Größenverhältnis von Eins-zu-Eins durch ein Head-Up-Display am Rande des Sichtbereichs des Fahrers dargestellt wird. Dieses System hat den Vorteil, dass Fußgänger, Tiere, vorausfahrende oder entgegenkommende Fahrzeuge auf der Fahrbahn bei schlechten Sichtverhältnissen durch den Fahrer schneller erkennbar sind. Ein technisches Problem solch eines Nachtsichtsystems besteht darin, dass der Fahrer häufig die vom Nachtsichtsystem erfassten Objekte im virtuellen Bild nicht richtig erfassen und einschätzen kann.
Aus der DE 102 57 484 A1 ist eine Vorrichtung zum Darstellen der Umgebung eines Fahrzeuges bekannt, umfassend eine Kameraeinrichtung zum Erfassen von Objekten der Umgebung des Fahrzeugs und Bereitstellen visueller Informationen, mindestens eine Auswerteeinrichtung zum Verarbeiten bereitgestellter Informationen und eine Anzeigeeinrichtung, welche mit der Auswerteeinrichtung gekoppelt ist, um ein virtuelles Umgebungsbild zu erzeugen, in welchem die von der Kameraeinrichtung erfassten Objekte perspektivisch korrekt dargestellt sind, wobei die Vorrichtung mindestens ein Mittel umfasst, welches zusätzliche Informationen bezüglich der Objekte bereitstellt, die von der Auswerteeinrichtung derart verarbeitbar sind, dass diese zusätzlichen Informationen im virtuellen Umgebungsbild, den entsprechenden Objekten zugeordnet, graphisch einblendbar sind. Dabei ist weiter vorgesehen, dass die Objekte in Abhängigkeit von den zusätzlich bereitgestellten Informationen im virtuellen Umgebungsbild graphisch hervorhebbar sind, beispielsweise mittels Kontrasterhöhung, Farbänderung, Einrahmung, Blinken und/oder Hinweispfeilen.
Aus der DE 100 36 570 A1 ist eine Anzeigevorrichtung in einem Kraftfahrzeug mit einer Projektionseinheit und einer Anzeigefläche bekannt, wobei die Projektionseinheit an einem Fahrzeugdach und/oder an einem Innenspiegel des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei von der Projektionseinheit ein reelles Bild auf die Anzeigefläche projizierbar ist. Dabei wird weiter vorgeschlagen, dass das projizierte Bild durch die Anzeigefläche in Richtung Windschutzscheibe umgelenkt wird.
Aus der DE 199 61 572 C2 ist eine Anzeigevorrichtung in einem Kraftfahrzeug mit einer bilderzeugenden Einheit und mit einem zweiten asphärischen Spiegel bekannt, wobei der zweite asphärische Spiegel in einem Bereich einer Instrumententafel des Fahrzeugs angeordnet ist und wobei Licht von dem zweiten asphärischen Spiegel auf die Windschutzscheibe projizierbar ist, wobei die bilderzeugende Einheit in einem Bereich eines Fahrzeugdachs oder in einem oberen Breich der Windschutzscheibe des Fahrzeugs angeordnet ist. Das von der bilderzeugenden Einheit ausgestrahlte Licht ist auf einen ersten asphärischen Spiegel gebbar, wobei der erste asphärische Spiegel in einem Bereich des Fahrzeugdaches angeordnet ist. Das Licht von dem ersten asphärischen Spiegel ist auf den zweiten aspährischen Spiegel projizierbar, wobei ein virtuelles Bild auf der Windschutzscheibe erzeugbar ist. Der zweite asphärische Spiegel ist dabei derart angeordnet, dass dieser für den Kraftfahrzeugführer nicht sichtbar ist.
Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen ist, dass diese im Aufbau relativ komplex sind und viel Bauraum benötigen.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Darstellung von Informationen in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, mittels derer bei kompakter und einfacher Bauweise eine gute Informationsdarstellung erreicht wird.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu ist die Projektionseinrichtung als mindestens eine lichtemittierende Einrichtung ausgebildet, der derart zu einer Konsole ausgerichtet ist, dass der von der Konsole reflektierte Lichtstrahl auf die Windschutzscheibe im Sichtbereich des Kraftfahrzeugführers trifft. Dadurch muss die Projektionseinrichtung nicht im Bereich der Konsole angeordnet werden, wo wenig Bauraum vorhanden ist. Vorzugsweise kommt die Vorrichtung zur Anwendung, wenn die darzustellenden Informationen möglichst einfach sind. So können beispielsweise einfache Warnhinweise oder Symbole dargestellt werden. Ein mögliches Anwendungsgebiet ist das Darstellen von Fahrtrichtungsanzeigen eines Navigationssystems.
Dabei ist die Konsole derart geformt, das die Reflexionspunkte an der Konsole für den Kraftfahrzeugführer nicht sichtbar sind, da diese ansonsten die Aufmerksamkeit des Kraftfahrzeugführers stören könnten. Dies wird durch eine Wölbung erreicht, die sich vom Fahrer wegneigt.
Die Steuereinrichtung muss zur Berechnung des geeigneten Reflexionspunktes auf der Konsole die Form der Konsole und der Windschutzscheibe berücksichtigen, was jedoch kein Problem darstellt, da diese a priori bekannt sind. Die Formen der Konsole und der Windschutzscheibe können hierzu beispielsweise in der Steuereinrichtung abgelegt werden. Des Weiteren ist es auch denkbar, durch Probemessungen die Form zu bestimmen. Hierzu sind beispielsweise verschiedene Konsolen- und Windschutzscheibenformen in der Steuereinrichtung abgelegt, wobei dann nach einer manuellen Eingabe oder einer Probemessung die Steuereinrichtung auf die entsprechenden Daten der verbauten Konsole zurückgreift.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die lichtemittierende Einrichtung als Laser ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung der Umgebung, wobei mittels einer Auswerteeinheit aus den Daten der Einrichtung zur Erfassung der Umgebung mindestens ein Objekt ermittelbar ist, wobei die Projektionseinrichtung derart nachführbar ist, dass die Reflexionen auf der Windschutzscheibe in Blickrichtung des Kraftfahrzeugführers auf das Objekt liegt. Somit ist es beispielsweise mit einfachen Mitteln möglich, ein Hindernis oder ein kollisionsgefährdendes Objekt zu erfassen und auf der Windschutzscheibe zu kennzeichnen. Die Kennzeichnung des Objektes erfolgt dabei beispielsweise mittels einfacher graphischer Symbole wie Kreise, Ovale, Kreuze etc. Der Vorteil einer Umrandung ist, dass zum einen ein Punkt die Sicht auf das Objekt teilweise verdeckt und zum anderen der Kraftfahrzeugführer durch die Umrandung ein besseres Gefühl für Größe und Abstand des Objektes erhält. Des Weiteren ist es auch möglich, Straßenführungen in einem Navigationssystem zu kennzeichnen, so dass der Kraftfahrzeugführer einen Hinweis erhält, in welche Straße er abbiegen soll.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Teil der Projektionseinrichtung im Dachhimmel und/oder im Rückspiegel angeordnet. Ein besonders bevorzugter Einbauort ist die Stoßstelle zwischen Windschutzscheibe und Dachhimmel. Dabei wird weiter vorzugsweise die Projektionseinrichtung mittig über dem Kraftfahrzeugführer angeordnet. Weiter vorzugsweise ist die Projektionseinrichtung dabei stiftförmig ausgebildet, wobei der senkrecht nach unten gerichtete Strahl durch mindestens einen schwenkbaren Ablenkspiegel auf die Konsole abgelenkt wird. Die Ablenkeinrichtung kann dabei beispielsweise durch zwei hintereinander angeordnete Ablenkspiegel gebildet werden, die jeweils entlang eines Freiheitsgrades verstellbar sind. Alternativ kann auch ein Schwingspiegel zur Anwendung kommen, wie dieser beispielsweise zur Projektion von Bildern bekannt ist. Derartige Schwingspiegel weisen eine langsame vertikale und eine schnelle horizontale Ablenkung auf. Erfindungsgemäß wird dann die Lichtquelle immer dann eingeschaltet, wenn der Spiegel gerade in der gewünschten Postition steht. Hierdurch kann auf vorhandene Technik zurückgegriffen werden, die sich relativ einfach implementieren lässt und mit der sich auch einfache geomtrische Figuren wie Ovale oder andere Umrandungen abbilden lassen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Augenposition des Kraftfahrzeugführers mittels einer Kamera erfasst und/oder aufgrund von Einstellungen von Kraftfahrzeugkomponenten ermittelt und/oder manuell eingegeben. Dabei wird vorzugsweise eine bereits vorhandene Kamera genutzt, beispielsweise von einem System zur Aufmerksamkeits-Kontrolle. Als Kraftfahrzeugkomponente, aus deren Einstellungen auf die Augenposition geschlossen werden kann, kommen insbesondere Außen- und/oder Rückspiegel oder Sitzaktuatoren in Betracht. Eine manuelle Einstellung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Nutzer auf Kalibrationspunkte der Projektionseinrichtung reagiert. Hierzu wird beispielsweise an einem Randbereich der Windschutzscheibe eine Eichmarkierung angebracht. Hat nun der Kraftfahrzeugführer seinen Sitz eingestellt, kann dieser die Projektionseinrichtung aktivieren, die dann einen Lichtpunkt auf die Konsole projeziert. Der Kraftfahrzeugführer kann dann mittels eines Bedienelementes die Projektionseinrichtung solange verstellen, bis der Lichtpunkt auf der Windschutzscheibe aufgrund seiner Blickposition mit der Eichmarkierung zusammenfällt. Nach Quittierung kann dann die Steuereinheit auf die Blickrichtung des Kraftfahrzeugführers zurückrechnen. Dabei kann weiter vorzugsweise vorgesehen sein, dass aufgrund der ermittelten Blickrichtung automatisch der Rück- und/oder die Außenspiegel verstellt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform emittiert mindestens ein Laser im roten Spektralbereich, da dieser hinsichtlich der optischen Wahrnehmung Vorteile gegenüber anderen Spektralbereichen aufweist. Der oder die Laser sind vorzugsweise als Laserdioden ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Darstellung von Informationen.
In der Figur ist schematisch ein Kraftfahrzeugführer 1 dargestellt, der in einem Kraftfahrzeugsitz 2 sitzt. Das Kraftfahrzeug umfasst einen Dachhimmel 3, eine Windschutzscheibe 4 und eine Konsole 5. Die Vorrichtung zur Darstellung von Informationen umfasst mindestens einen Laser 6, der in dem Dachhimmel 3 integriert ist und dessen Abstrahlrichtung verstellbar ist. Die Konsole 5 ist mit einer Wölbung ausgebildet, die vom Kraftfahrzeugführer 1 weggeneigt ist, so dass dieser die zur Windschutzscheibe 4 geneigten Bereiche der Konsole 5 nicht sehen kann. Der Laserstrahl ist nun derart ausgerichtet, dass dieser auf die weggeneigten Bereiche der Konsole trifft, an dieser reflektiert wird und auf die Windschutzscheibe 4 trifft. Aufgrund von Reflexionen an der Windschutzscheibe 4 ist dann dieser Laserstrahl für den Kraftfahrzeugführer sichtbar. Dadurch können einfache Informationen auf die Windschutzscheibe durch entsprechende Ausrichtung an einem gewünschten Ort auf der Windschutzscheibe 4 gespiegelt werden.
Die Vorrichtung zur Darstellung von Informationen umfasst nun weiter vorzugsweise eine nicht dargestellte Einrichtung zur Erfassung der Umgebung, die beispielsweise als Videokamera oder Infrarotkamera oder als Wärmebildkamera ausgebildet ist, wobei der Fahrschlauch und dessen benachbarten Gebiete erfasst werden. Mittels bekannter Algorithmen der Bildverarbeitung werden aus den Bildern Hindernisse und Objekte extrahiert, wobei nachfolgend nur noch von Objekten gesprochen werden soll. Vorzugsweise werden die Objekte klassifiziert, so dass nur Objekte betrachtet werden, die der Kraftfahrzeugführer vermutlich nicht so gut erkennen kann, da diese beispielsweise nicht beleuchtet sind (z. B. Menschen und Tiere). Ist nun vorab die Augenposition des Kraftfahrzeugführers 1 bekannt, so kann ein Punkt auf der Windschutzscheibe 4 bestimmt werden, der in der Blickrichtung des Kraftfahrzeugführers 1 auf das Objekt liegt. Die Steuereinheit des Lasers 6 ermittelt nun eine Koordinate auf der Konsole 5 unter Berücksichtigung der Wölbung der Konsole 5 und der Krümmung der Windschutzscheibe 4, so dass der reflektierte Laserstrahl von der Konsole auf den gewünschten Punkt auf der Windschutzscheibe fällt. Anstelle des Punktes kann auch ein Kreis oder ein Oval oder ähnliches projiziert werden, so dass gegebenenfalls die äußere Umrandung des Objektes dargestellt wird. Die Auswerteeinheit für die Bilder und die Steuereinheit für die Laser können dabei auch in eine gemeinsame Einheit integriert werden.
Der Laser 6 emittiert vorzugsweise im roten Spektralbereich, der besonders gut wahrnehmbar ist. Um nun den Kraftfahrzeugführer nicht zu irritieren, ist dabei der Reflexionspunkt an der Konsole 5 nicht sichtbar bzw. kaum wahrnehmbar.

Claims

Vorrichtung zur Darstellung von Informationen in einem Kraftfahrzeug, umfassend mindestens eine optische Projektionseinrichtung mit einer Steuereinrichtung und einer Windschutzscheibe (4) zur Anzeige der Informationen, wobei die Projektionseinrichtung als mindestens eine lichtemittierende Einrichtung ausgebildet ist, die derart zu einer Konsole (5) ausgerichtet ist, dass der von der Konsole (5) reflektierte Lichtstrahl auf die Windschutzscheibe (4) im Sichtbereich des Kraftfahrzeugführers (1) trifft, wobei die Konsole (5) derart geformt ist, dass die Reflexionspunkte an der Konsole (5) für den Kraftfahrzeugführer (1) nicht sichtbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole mit einer Wölbung ausgebildet ist, die sich vom Kraftfahrzeugführer (1) wegneigt, sodass der Kraftfahrzeugführer die zur Windschutzscheibe geneigten Bereiche der Konsole nicht sehen kann und die Reflexionspunkte auf den weggeneigten Bereichen der Konsole liegen, wobei die Steuereinrichtung bei der Berechnung der geeigneten Reflexionspunkte auf der Konsole (5) die Form der Konsole (5) und der Windschutzscheibe (4) berücksichtigt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtemittierende Einrichtung als Laser (6) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung der Umgebung umfasst, mittels einer Auswerteeinheit aus den Daten der Einrichtung zur Erfassung der Umgebung mindestens ein Objekt ermittelbar ist, wobei die Projektionseinrichtung derart nachführbar ist, dass die Reflexion auf der Windschutzscheibe (4) in Blickrichtung des Kraftfahrzeugführers (1) auf dem Objekt liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Projektionseinrichtung eine Umrandung des Objektes in Blickrichtung auf der Windschutzscheibe erzeugbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Konsole mit in Querrichtung verlaufenden Riefen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Projektionseinrichtung im Dachhimmel (3) und/oder im Rückspiegel angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Augenposition des Kraftfahrzeugführers (1) mittels einer Kamera erfassbar und/oder aufgrund von Einstellungen von Kraftfahrzeugkomponenten ermittelbar und/oder manuell eingebbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Laser (6) im roten Spektralbereich emittiert.
Verfahren zur Darstellung von Informationen in einem Kraftfahrzeug, mittels mindestens einer eine lichtemittierende Einrichtung umfassenden Projektionseinrichtung mit einer Steuereinrichtung, wobei die Projektionseinrichtung derart zu einer Konsole (5) ausgerichtet wird, dass der von der Konsole (5) reflektierte Lichtstrahl auf eine Windschutzscheibe (4) im Sichtbereich des Kraftfahrzeugführers (1) trifft, wobei die Konsole (5) derart geformt ist, dass die Reflexionspunkte an der Konsole (5) für den Kraftfahrzeugführer (1) nicht sichtbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole mit einer Wölbung ausgebildet ist, die sich vom Kraftfahrzeugführer (1) wegneigt, sodass der Kraftfahrzeugführer die zur Windschutzscheibe geneigten Bereiche der Konsole nicht sehen kann und die Reflexionspunkte auf den weggeneigten Bereichen der Konsole liegen, wobei die Steuereinrichtung bei der Berechnung der geeigneten Reflexionspunkte auf der Konsole (5) die Form der Konsole (5) und der Windschutzscheibe (4) berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 9, mittels einer Einrichtung zur Erfassung der Umgebung des Kraftfahrzeuges sowie einer Auswerteeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Auswerteeinheit aus den Daten der Einrichtung zur Erfassung der Umgebung mindestens ein Objekt ermittelt wird, wobei in Abhängigkeit der Position des erfassten Objektes die Projektionseinrichtung derart nachführbar ist, dass die Reflexionen auf der Windschutzscheibe (4) in Blickrichtung des Kraftfahrzeugführers (1) auf dem Objekt liegt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Augenposition des Kraftfahrzeugführers (1) mittels einer Kamera erfasst und/oder aufgrund von Einstellungen von Kraftfahrzeugkomponenten ermittelt und/oder manuell eingegeben wird.