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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung bezieht sich auf ein dreidimensionales Spiegelanzeigesystem für ein Fahrzeug und ein damit ausgestattetes Fahrzeug.
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Aus der
DE 10 2005 048 232 A1 ist beispielsweise ein Rückfahrkamerasystem für ein Fahrzeug mit zwei Kameras bekannt, die eine Szene hinter dem Fahrzeug aus zwei unterschiedlichen Blickwinkeln aufnehmen. Die von den beiden Kameras aufgenommenen Bilder werden derart verarbeitet und auf an eine Anzeigevorrichtung übertragen, das ein Betrachter ein stereoskopisches Bild wahrnimmt.
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Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik wird auf die Druckschriften
US 2005/0200700 A1 ,
W0 2006/064507 A2 ,
US 2006/0098281 A1 ,
US 5 945 965 A und
JP 2007-219486 A verwiesen.
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HINTERGRUND
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Die Betrachtung von Objekten hinter einem Fahrzeug wird typischerweise durch Blicken in einen Rückspiegel, der innerhalb des Fahrzeugs angebracht ist, durchgeführt. Die Fahrzeugkarosserie und der begrenzte Bereich des Spiegels können tote Winkel erzeugen. Der Fahrer muss die Seitenspiegel heranziehen und seinen Kopf körperlich drehen, um eine vollständigere Ansicht von Objekten hinter dem Fahrzeug zu erhalten. Überdies sind die reflektierten Bilder zweidimensional und erscheinen verkehrt (d. h. die linke Seite eines Objekts hinter dem Fahrzeug erscheint auf der rechten Seite des reflektierten Bildes des Objekts usw.) Einige Spiegelanordnungen sind dazu konfiguriert, das Problem von reflektierten Scheinwerfern bei Nacht zu verringern, indem sie einen Hebel aufweisen, der verwendet werden kann, um die Position des Spiegels geringfügig zu ändern, oder sind mit Sensoren ausgestattet, die den Spiegel automatisch abblenden, wenn von der Rückseite ein Licht detektiert wird, wodurch die Blendung verringert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Anzeigesystem zu schaffen, mittels dessen sich eine zu überwachende Szene, insbesondere eine Szene hinter einem Fahrzeug, je nach Bedarf in unterschiedlicher Art und Weise zuverlässig überwachen lässt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Aufgabe wird mit einem Anzeigesystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
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Das Anzeigesystem umfasst eine erste Kamera und eine zweite Kamera, die beide so ausgelegt sind, dass sie am Fahrzeug angebracht sind. Es ist eine Spiegelanordnung mit einem Anzeigebildschirm und einem Blickteiler wie z. B. einer Parallaxenbarriere vorgesehen. Ein Controller ist mit den Kameras und mit dem Anzeigebildschirm wirksam verbunden und ist betriebsfähig, um zu bewirken, dass die aufgezeichneten Bilder als einzelnes dreidimensionales Bild erscheinen, wenn die aufgezeichneten Bilder durch den Blickteiler hindurch betrachtet werden. Der Blickteiler kann eine Parallaxenbarriere oder irgendeine andere Komponente sein, die dazu konfiguriert ist zu bewirken, dass vom linken Auge ein anderes Bild gesehen wird als vom rechten Auge. Insbesondere ist der Controller betriebsfähig, um ein durch die erste Kamera aufgezeichnetes erstes Bild in erste mehrere Segmente zu unterteilen, ein durch die zweite Kamera aufgezeichnetes zweites Bild in zweite mehrere Segmente zu unterteilen und dann die ersten mehreren Segmente mit den zweiten mehreren Segmenten auf dem Anzeigebildschirm zu verschachteln. Dies bewirkt, dass die aufgezeichneten Bilder als einzelnes dreidimensionales Bild erscheinen, wenn die verschachtelten Segmente durch den Blickteiler hindurch betrachtet werden. Das Anzeigesystem ist auch dazu konfiguriert, aufgezeichnete Videos wie z. B. Filme als dreidimensionale Bilder anzuzeigen.
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Durch Schaffen eines dreidimensionalen Bildes erlangt der Fahrer eine bessere Abstandswahrnehmung von Objekten im Bild wie beispielsweise hinterem Verkehr und anderen Objekten hinter dem Fahrzeug. Da keine Struktur die doppelten Kameras stört, die die hinteren Objekte aufzeichnen, schafft das System eine Panoramarückansicht, die von toten Winkeln frei ist. Der Fahrer muss nicht sowohl den Rückspiegel als auch beide Seitenspiegel prüfen, um den weitreichenden Panoramablick zu erreichen. Das System ist auch für die Parkhilfe hilfreich. Ferner vermeidet das Betrachten des angezeigten Bildes anstatt des Verlassens auf ein Reflexionsbild die schlechten Effekte von Scheinwerfern, die am Spiegel von hinten reflektieren.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs mit einem Anzeigesystem, das ein dreidimensionales Bild von Objekten hinter dem Fahrzeug schafft;
- 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Spiegelanordnung in auseinandergezogener Anordnung, die im Anzeigesystem von 1 enthalten ist;
- 3 ist eine schematische Darstellung eines segmentierten ersten Bildes von einer ersten Kamera des Anzeigesystems von 1;
- 4 ist eine schematische Darstellung eines segmentierten zweiten Bildes von einer zweiten Kamera des Anzeigesystems von 1;
- 5 ist eine schematische Darstellung in einer teilweisen Querschnittsansicht der Spiegelanordnung von 2 bei den Pfeilen 5-5 und von einem in Durchsicht dargestellten Betrachter betrachtet gezeigt; und
- 6 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Schaffen eines dreidimensionalen Bildes eines Objekts hinter einem Fahrzeug.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen in allen verschiedenen Ansichten auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 ein Fahrzeug 10 mit einer Fahrzeugkarosserie 11 mit einem vorderen Abschnitt 12 und einem hinteren Abschnitt 14. Die Fahrzeugkarosserie 11 definiert einen inneren Fahrgastraum 16, in dem ein Fahrzeuginsasse 18 dem vorderen Abschnitt 12 zugewandt sitzt. Eine innere Rückspiegelanordnung 20 ist an der Fahrzeugkarosserie 11 wie z. B. an einer Frontwindschutzscheibe oder einem vorderen Abschnitt eines Fahrzeughimmels angebracht. Die Spiegelanordnung 20 ist ein Teil eines Anzeigesystems 22, das ermöglicht, dass der Insasse 18 Objekte 24, 26, 28 als dreidimensionales Bild auf der Spiegelanordnung 20 betrachtet, wie nachstehend weiter erläutert.
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Das Anzeigesystem 22 umfasst auch eine erste Kamera 23, die an der Fahrzeugkarosserie 11 in einem ersten Blickwinkel 25 angebracht ist, um ein erstes Blickfeld 27 festzulegen. Die erste Kamera 23 ist betriebsfähig, um ein erstes Bild der Objekte 24, 26, 28 aus dem ersten Blickwinkel 25 aufzuzeichnen. Das Anzeigesystem 22 umfasst ferner eine zweite Kamera 30, die an der Fahrzeugkarosserie 11 in einem zweiten Blickwinkel 32 angebracht ist, um ein zweites Blickfeld 34 festzulegen. Die zweite Kamera 30 ist betriebsfähig, um ein zweites Bild der Objekte 24, 26, 28 aus dem zweiten Blickwinkel 32 aufzuzeichnen. Die erste und die zweite Kamera 23, 30 können an der Fahrzeugkarosserie 11 im Innenraum 16 mit einem Blick aus der Heckscheibe des Fahrzeugs 10 angebracht sein oder können an der Fahrzeugkarosserie 11 außen angebracht sein. Die erste und die zweite Kamera 23, 30 sind beide über ein oder mehrere Kabel 36 mit einem Controller 38 verbunden. Der Controller 38 ist betriebsfähig, um ein Anzeigebild zur Spiegelanordnung 20 zu liefern, das als dreidimensionale Darstellung der Objekte 24, 26, 28 für den Insassen 18 erscheint. Obwohl in der gezeigten Ausführungsform die Kameras 23, 30 am Fahrzeug 10 angebracht sind, um Bilder von Objekten hinter dem Fahrzeug 10 aufzuzeichnen, können die Kameras 23, 30 alternativ irgendwo an der Außenseite oder Innenseite des Fahrzeugs 10 angebracht sein, um Objekte an anderen Stellen aufzuzeichnen. Wenn sie beispielsweise innerhalb des Fahrzeugs 10 angebracht sind, könnten die Kameras 23, 30 verwendet werden, um eine Fracht im Kofferraum des Fahrzeugs zu betrachten. Noch ferner könnten die Kameras 23, 30 verwendet werden, um Kinder in Fahrgastsitzen in der zweiten oder dritten Reihe zu betrachten. Kameras könnten für verschiedene Ansichten zur Verfügung stehen, wie z. B. hinter dem Fahrzeug, für den Kofferraum, oder für die Sitze der zweiten oder dritten Reihe. Ein Schalter könnte vom Fahrer betätigt werden, um die auf der Spiegelanordnung 20 gezeigte Ansicht zwischen den von den verschiedenen Kameras aufgenommenen Ansichten umzuschalten.
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Mit Bezug auf 2 ist die Spiegelanordnung 20 genauer gezeigt. Die Spiegelanordnung 20 umfasst ein Gehäuse 40 mit einem Anbringungsmerkmal 42, das an einem Gegenanbringungsmerkmal 44 an der Windschutzscheibe oder am Himmel des Fahrzeugs 11 von 1 befestigt. Das Gehäuse 40 bildet einen teilweisen Hohlraum 43, in dem ein Anzeigebildschirm 44, ein transparentes Element 46, ein Blickteiler, der in dieser Ausführungsform eine Parallaxenbarriere 48 ist, und ein Spiegel 50 abgestützt sind. Obwohl eine Parallaxenbarriere 48 gezeigt ist, können andere Typen von Blickteilungskomponenten verwendet werden, wie z. B. eine Reihe von kleinen Prismen, die bewirken, dass das rechte Auge einen Satz von Seiten der Prismen sieht und das linke Auge einen zweiten Satz von Seiten der Prismen sieht. Die Parallaxenbarriere 48 ist mehrere gleich beabstandete Lichtsperrbereiche 49 mit gleicher Größe. Unversperrte Bereiche 51 (d. h. Lücken) zwischen den Lichtsperrbereichen 49 weisen die gleiche Größe und Breite wie die Lichtsperrbereiche 49 auf. Zwei verschiedene Ausführungsformen des transparenten Elements 46 und der Parallaxenbarriere können verwendet werden. In einer ersten Ausführungsform ist die Parallaxenbarriere 48 Kunststoffmaterialstreifen 49 und das transparente Element 46 ist einfach Luft. In diesem Fall wäre das Gehäuse 40 dazu konfiguriert sicherzustellen, dass der Bildschirm 44 und die Parallaxenbarriere in einem Abstand 192 voneinander gehalten werden (nachstehend erörtert). In einer anderen Ausführungsform ist das transparente Element 46 eine Flüssigkristallanzeige und die Parallaxenbarriere 48 ist ein Polarisationsfilm mit Elektroden auf der Flüssigkristallanzeige. Wenn die Elektroden aktiviert werden, bilden sie Bereiche eines transparenten Elektrolyten 51, die bewirken, dass der Flüssigkristall des transparenten Elements 46 hinter dem transparenten Elektrolyten 51 sich in einer Richtung formt und transparent wird. Bereiche des Flüssigkristalls des transparenten Elements 46, die nicht hinter dem aktivierten transparenten Elektrolyten liegen, formen sich nicht in einer Richtung und sind folglich nicht transparent, was die Lichtsperrstreifen 49 erzeugt.
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Die durch die Kameras 23, 30 aufgezeichneten Bilder werden als elektronische Signale dem Controller 38 zugeführt und werden dann durch den Controller 38 von 1 modifiziert, wie nachstehend beschrieben, und durch ein Steuerkabel 52 vom Controller 38 zum Anzeigebildschirm 44 zugeführt, damit sie in verschachtelter Weise angezeigt werden. Der Spiegel 50 ist ein Einwegspiegel. Wenn der Anzeigebildschirm 44 eingeschaltet ist (d. h. wenn der Controller 38 ein Bild zum Anzeigebildschirm 44 zuführt), kann nur Licht vom Bildschirm 44 durch den Insassen 18 betrachtet werden, da das vom Spiegel 50 reflektierte Licht im Vergleich zum Licht des Anzeigebildschirms 44 vernachlässigbar ist. Wenn jedoch der Anzeigebildschirm 44 ausgeschaltet (d. h. durch den Controller 38 deaktiviert) ist, funktioniert der Einwegspiegel 50 wie ein gewöhnlicher Spiegel mit reflektiertem Licht von der Rückseite, das für den Insassen 18 im Spiegel 50 sichtbar ist.
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Mit Bezug auf 3 wird ein von der ersten Kamera 23 von 1 aufgezeichnetes erstes Bild 60 durch den Controller 38 von 1 in eine rechteckige Form und Größe mit der Breite 62 und Höhe 64 berichtigt. Das erste Bild 60 wird in eine erste Gruppe von Segmenten 66, 68, 70 und 72 unterteilt oder segmentiert. Jedes der Segmente 66, 68, 70 und 72 stellt einen Abschnitt des gesamten aufgezeichneten ersten Bildes 60 dar. Mit Bezug auf 4 wird ein durch die zweite Kamera 30 aufgezeichnetes zweites Bild 74 durch den Controller 38 in dieselbe rechteckige Form und Größe mit der Breite 62 und Höhe 64 wie das erste berichtigte Bild 60 berichtigt. Das zweite Bild 74 wird in eine zweite Gruppe von Segmenten 76, 78, 80 und 82 unterteilt oder segmentiert. Jedes der Segmente 76, 78, 80 und 82 stellt einen Abschnitt des gesamten aufgezeichneten zweiten Bildes 74 dar. Das erste Bild 60 und das zweite Bild 74 zeigen die Objekte 24, 26, 28 aus den verschiedenen Blickwinkeln 25 und 32 der jeweiligen Kameras 23, 30.
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Mit Bezug auf 1 und 2 werden, nachdem der Controller 38 das erste und das zweite Bild 60, 74 berichtigt und segmentiert, wie in 3 und 4 dargestellt, die berichtigten und segmentierten Bilder 60, 74 dann durch den Controller 38 rekonstruiert und als Steuersignale über das Steuerkabel 52 dem Anzeigebildschirm 44 zugeführt. Die Signale sind so konfiguriert, dass sich das angezeigte Bild 88 auf dem Anzeigebildschirm 44 aus einer Verschachtelung der Segmente des ersten und des zweiten Bildes 60, 74 und einer Größenänderung der verschachtelten Segmente ergibt, so dass das Anzeigebild 88 auch die Höhe 64 und Breite 62 aufweist. Daher ist jedes Segment des Anzeigebildes 88 eine Hälfte der Breite desselben Segments in 3 und 4. Segmente des ersten Bildes 60 wechseln mit Segmenten des zweiten Bildes 74 ab, so dass sie in der folgenden Reihenfolge von links nach rechts auf dem Anzeigebildschirm 44 angezeigt werden: Segment 66, Segment 76, Segment 68, Segment 78, Segment 70, Segment 80, Segment 72 und Segment 82.
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Die tatsächliche Anzahl von Segmenten auf dem Anzeigebildschirm 44 und die Anzahl von Lichtsperrbereichen 49 in der Parallaxenbarriere 48 können größer als in der Darstellung gezeigt sein; nur eine begrenzte Anzahl ist der Deutlichkeit halber in den Zeichnungen gezeigt.
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Mit Bezug auf 5 ist die Spiegelanordnung 20 so konfiguriert, dass das angezeigte Bild 88 auf dem Anzeigebildschirm 44 als dreidimensionales Bild der Objekte 24, 26, 28 von 1 für den betrachtenden Insassen 18 erscheint. Insbesondere ist die Parallaxenbarriere 48 mit einer Periode p der Lichtsperrbereiche 49 (d. h. der Abstand von der Kante eines Lichtsperrbereichs 49 zur gleichen Kante des nächsten benachbarten Lichtsperrbereichs 49) konfiguriert, die in 5 als Abstand 90 dargestellt ist. Ferner sind die Parallaxenbarriere 48 und der Anzeigebildschirm 44 in einem Abstand t voneinander beabstandet, der als Abstand 92 in 5 dargestellt ist. Die Spiegelanordnung 20 ist unter der Annahme konfiguriert, dass ein Insasse 18 einen vorbestimmten Abstand e zwischen den Augen aufweist, der in 5 als Abstand 94 dargestellt ist. Der Abstand e zwischen den Augen ist der Abstand zwischen den Blickpunkten des linken Auges 95 und des rechten Auges 97. Der vorbestimmte Abstand e zwischen den Augen kann ein durchschnittlicher Abstand zwischen den Augen auf der Basis einer Datenbank von Messungen einer repräsentativen Gruppe von Fahrzeugfahrern sein. Dieselbe Datenbank kann einen vorbestimmten Abstand d von den Augen 95, 97 des Insassen zur Parallaxenbarriere 48 bereitstellen, der als Abstand 96 in 5 dargestellt ist. Die Spiegelanordnung 20 ist so konfiguriert, dass das Verhältnis der Periode p (als 90 gezeigt) der Parallaxenbarriere 48 zum Abstand t (als 92 gezeigt) zwischen dem Anzeigebildschirm 44 und der Parallaxenbarriere 48 mit dem vorbestimmten Abstand e zwischen den Augen (als 94 gezeigt) und dem vorbestimmten Abstand d (als 96 gezeigt) von den Augen 95, 97 zur Parallaxenbarriere 48 in Beziehung steht.
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Insbesondere
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Wenn die Spiegelanordnung 20 konfiguriert ist, wie vorstehend dargelegt, bewirkt die optische Ablenkung des Blicks 100 des linken Auges 95 und des Blicks 102 des rechten Auges 97, dass das linke Auge 95 das erste Bild 60 der ersten Kamera 23 sieht und das rechte Auge 97 das zweite Bild 74 der zweiten Kamera 30 sieht. Die Parallaxenbarriere 48 verhindert, dass das linke Auge 95 das Bild 74 sieht, und verhindert, dass das rechte Auge 97 das Bild 60 sieht. Der Insasse 18 verarbeitet die zwei verschiedenen Bilder 60, 74 derart, dass sie als einzelnes dreidimensionales Bild erscheinen, wie für den Fachmann auf dem Gebiet in Bezug auf die visuelle Wahrnehmung verständlich ist.
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Mit erneutem Bezug auf 1 kann die Spiegelanordnung 20 auch verwendet werden, um dreidimensionales, vorab aufgezeichnetes Video wie z. B. Filme in einem Videoabspielmodus anzuzeigen. In 1 ist ein Videoabspielgerät 106 mit dem Controller 38 verbunden. Der Controller 38 ist betriebsfähig, um das aufgezeichnete Video zu decodieren und die Bilder im Video zu berichtigen. Für Erläuterungszwecke würden beispielsweise unter der Annahme, dass die Videobilder von den Objekten 24, 26, 28 stammen, die berichtigten Bilder 60, 74 durch den Controller 38 zum Anzeigebildschirm 44 in verschachtelter Form wie in 5 zugeführt werden. Wie bei den aufgezeichneten Bildern der Kameras 23, 30 erscheinen die verschachtelten Bilder vom Videoabspielgerät 106, die auf dem Anzeigebildschirm 44 angezeigt werden, als dreidimensionales Bild für den Betrachter 18.
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Mit Bezug auf 6 ist ein Verfahren 200 zum Schaffen eines Bildes eines Objekts, wie z. B. der Objekte 24, 26, 28, als Ablaufdiagramm gezeigt und wird wie folgt mit Bezug auf 1-5 beschrieben. Mit Bezug auf 1 zeichnet die erste Kamera 23 zuerst ein erstes Bild in Schritt 202 auf und die zweite Kamera 30 zeichnet ein zweites Bild in Schritt 204 auf. Der Controller 38 berichtigt dann die aufgezeichneten Bilder in Schritt 206, so dass sie in derselben Form und Größe erscheinen, wie in 3 und 4 gezeigt, wobei beide Bilder 60, 74 eine Höhe 64 und Breite 62 aufweisen. Sobald die aufgezeichneten Bilder berichtigt sind, werden sie auch in Schritt 208 segmentiert, wie auch in 3 und 4 durch den ersten Satz von Segmenten 66, 68, 70, 72 und den zweiten Satz von Segmenten 76, 78, 80 und 82 gezeigt. In Schritt 208 rekonstruiert der Controller 38 als nächstes die Bilder 60, 74 durch Verschachteln der segmentierten Bilder und dann Größenänderung der kombinierten verschachtelten Bilder in Schritt 210, so dass das Anzeigebild 88 auch dieselbe Höhe 64 und Breite 62 aufweist.
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Das Anzeigebild 88 ist nun bereit, damit es betrachtet wird, so dass es als dreidimensionales Bild erscheint. Wenn die Parallaxenbarriere 48 durch Elektroden auf dem transparenten Element 46 gebildet ist, das eine Flüssigkristallanzeige ist, dann werden die Elektroden in Schritt 212 aktiviert, um die Lichtsperrbereiche 49 zu erzeugen. Wenn die Parallaxenbarriere 48 aus Streifen aus Kunststoff oder einem anderen Lichtsperrmaterial ausgebildet ist, dann ist Schritt 212 nicht erforderlich. Schließlich ist das Bild 88 zur Anzeige auf dem Bildschirm 44 in Schritt 214 bereit und aufgrund der verschachtelten Segmente und der Parallaxenbarriere 44 nimmt der Betrachter das Anzeigebild 88 als dreidimensionales Bild wahr.
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Wenn die Spiegelanordnung 20 in einem Videoabspielmodus verwendet wird, dann beginnt das Verfahren 200 mit Schritt 216, wobei ein Video in das Videoabspielgerät 106 von 1 eingefügt wird. In Schritt 218 decodiert der Controller 38 dann das aufgezeichnete Video, so dass es in mehrere Bilder wie mehrere Bilder 60 und 74 von 3 und 4 berichtigt werden kann. Der Rest des Verfahrens 200 ist derselbe wie der vorstehend zum Anzeigen von aufgezeichneten Bildern für die Kameras 23, 30 beschriebene.
