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Die Erfindung betrifft eine Sichtvorrichtung für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, welche es ermöglicht die seitliche und hintere Umgebung eines Fahrzeugs zu erfassen.
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Fahrzeug (z.B. Kraftfahrzeuge) weisen derzeit physikalische Außenspiegel an der linken und rechten Seite des Fahrzeugs auf. Diese physikalischen Außenspiegel ermöglichen es einem Fahrer des Fahrzeugs Objekte (z.B. andere Verkehrsteilnehmer oder Gegenstände) zu sehen, die sich seitlich und/oder hinter dem Fahrzeug befinden.
DE 10 2011 115 961 A1 beschreibt ein dreidimensionales Spiegelanzeigesystem für ein Fahrzeug.
DE 10 2008 019 732 A1 beschreibt einen elektronischen Außenspiegel für ein Fahrzeug.
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Die physikalischen Außenspiegel sind jedoch nachteilig, da sie einen höheren Gesamt-Windwiderstandswert des Fahrzeugs zu Folge haben. Außerdem erhöhen die physikalischen Außenspiegel die Gesamt-Breite des Fahrzeugs was insbesondere beim Fahren in beengten Umgebungen (z.B. auf einem Parkplatz) nachteilig sein kann. Desweiteren führen physikalische Außenspiegel zu einer erhöhten Geräuschentwicklung des Fahrzeugs.
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Außerdem verfügen derzeitige Fahrzeuge typischerweise über einen physikalischen Innenspiegel, der es dem Fahrer ermöglicht, Objekte zu sehen, die sich hinter dem Fahrzeug befinden. Dabei ist jedoch das Blickfeld des Fahrers meist durch Objekte in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs gestört. Insbesondere kann durch Insassen auf der Rückbank des Fahrzeugs oder durch Gepäck das Blickfeld durch den physikalischen Innenspiegel reduziert sein.
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Die vorliegende Erfindung adressiert die oben angesprochenen technischen Probleme von physikalischen Außenspiegeln und physikalischen Innenspiegeln. Die Erfindung wird durch die einzelnen unabhängigen Ansprüche definiert.
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Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein System für ein Fahrzeug beschrieben, wobei das System eingerichtet ist, einem Fahrer des Fahrzeugs eine bildliche Darstellung einer seitlichen Umgebung und einer hinteren Umgebung des Fahrzeugs bereitzustellen. Das System kann insbesondere eingerichtet sein, die herkömmlichen Außenspiegel und den herkömmlichen Innenspiegel eines Fahrzeugs zu ersetzten und im Rahmen der bildlichen Darstellung der seitlichen Umgebung und der hinteren Umgebung zumindest die Informationen wiedergeben, welche anhand der herkömmlichen Außen- und Innenspiegel bereitgestellt werden. Dadurch wird es ermöglicht, dem Fahrer des Fahrzeugs in einer bildlichen Darstellung die gesamte seitliche und hintere Umgebung des Fahrzeugs bereitzustellen.
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Das System umfasst optische Sensoren, die eingerichtet sind, Bilddaten der seitlichen Umgebung und der hinteren Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Die optischen Sensoren können z.B. ein oder mehrere Kameras (z.B. eine 3D Kamera) umfassen, die eingerichtet sind, eine linke seitliche Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Außerdem können die optischen Sensoren z.B. ein oder mehrere Kameras (z.B. eine 3D Kamera) umfassen, die eingerichtet sind, eine rechte seitliche Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Desweiteren können die optischen Sensoren ein oder mehrere Kameras (z.D. eine 3D Kamera) umfassen, die eingerichtet sind, die hintere Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Darüber hinaus kann das System auch andere Sensoren (z.B. Laser oder Ultraschall) umfassen, die eingerichtet sind, Informationen der seitlichen und/oder hinteren Umgebung zu erfassen.
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Das System umfasst weiter eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, anhand der erfassten Bilddaten (und ggf. anhand weiterer Sensordaten) eine 3D Szene der seitlichen Umgebung und der hinteren Umgebung des Fahrzeugs zu ermitteln. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit eingerichtet sein, Computer Graphik Verfahren anzuwenden. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, einen darzustellenden Ausschnitt aus der 3D Szene zu ermitteln (z.B. auf Basis eines Blickwinkels des Fahrers des Fahrzeugs). Der darzustellende Ausschnitt der 3D Szene kann zumindest einen durch einen linken physikalischen Außenspiegel erfassbaren Teil, einen durch einen rechten physikalischen Außenspiegel erfassbaren Teil und einen durch einen Innenspiegel erfassbaren Teil der seitlichen Umgebung und/oder der hinteren Umgebung des Fahrzeugs umfassen.
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Das System umfasst eine Sichtvorrichtung, die eingerichtet ist, einen Ausschnitt der 3D Szene darzustellen. Die Sichtvorrichtung kann z.B. einen 3D Bildschirm umfassen. Der 3D Bildschirm kann eingerichtet sein, den Ausschnitt der 3D Szene (mit Tiefeninformationen) wiederzugeben. Die Sichtvorrichtung ist typischerweise in einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs angebracht. Bevorzugt ist die Sichtvorrichtung in einem frontalen Blickfeld des Fahrers angebracht ist. Insbesondere kann die Sichtvorrichtung im Bereich einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs angebracht sein. Dadurch wird des dem Fahrer des Fahrzeugs ermöglicht, mit minimalem Aufwand die vordere Umgebung des Fahrzeugs (durch die Windschutzscheibe) und die seitliche sowie hintere Umgebung des Fahrzeugs (durch die Sichtvorrichtung) zu erfassen. In einem Ausführungsbeispiel ist die Sichtvorrichtung anstelle und an der Stelle eines herkömmlichen Innenspiegels angebracht.
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Die Sichtvorrichtung kann weiter einen (möglicherweise halbdurchlässigen) Spiegel umfassen. Insbesondere kann die Sichtvorrichtung eine Kombination aus einem Spiegel und einem Bildschirm aufweisen, so dass ein vom Spiegel erfasstes Spiegelbild durch den Ausschnitt der 3D Szene ergänzt und/oder ersetzt werden kann.
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Der Spiegel kann eingerichtet sein, ein optisches Spiegelbild von ersten Teilen der seitlichen Umgebung und/oder der hinteren Umgebung wiederzugeben. Beispielsweise kann der Spiegel eine nach außen gewölbte Spiegeloberfläche aufweisen. Dadurch kann der Spiegel eingerichtet sein, sowohl Teile der seitlichen Umgebung als auch Teile der hinteren Umgebung wiederzugeben. Die vom Spiegel wiedergegebenen Teile der Umgebung können durch den wiedergegebenen Ausschnitt der 3D Szene ergänzt bzw. ersetzt werden.
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Das System kann eingerichtet sein, einen Blickwinkel des Fahrers auf die Sichtvorrichtung zu ermitteln. Zu diesem Zweck kann an der Sichtvorrichtung eine Kamera angebracht sein, die eingerichtet ist, den Kopf (und insbesondere die Augen) des Fahrers zu erfassen. Durch geeignete Bildanalyse (Eye-Tracking) kann der Blickwinkel des Fahrers auf die Sichtvorrichtung ermittelt werden. Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, den dargestellten Ausschnitt der 3D Szene derart auszuwählen, dass der dargestellte Ausschnitt mit dem optischen Spiegelbild korreliert. Insbesondere kann sichergestellt werden, dass das Spiegelbild und der dargestellte Ausschnitt der 3D Szene überlagert werden können und so eine durchgängige Ansicht der seitlichen Umgebung und der hinteren Umgebung des Fahrzeugs auf der Sichtvorrichtung ergeben.
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Der dargestellte Ausschnitt der 3D Szene kann zweite Teile der seitlichen Umgebung und/oder der hinteren Umgebung umfassen. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den dargestellten Ausschnitt derart zu bestimmen, dass die zweiten Teile zu den ersten Teilen komplementär sind.
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Die Sichtvorrichtung kann eingerichtet sein, das optische Spiegelbild als Spiegeldaten zu erfassen (z.B. anhand von einem oder mehrerer CCD Sensoren). Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, auf Basis der Spiegeldaten einen Bereich des optischen Spiegelbilds zu ermitteln, der nicht die seitliche Umgebung und/oder die hintere Umgebung des Fahrzeugs wiedergibt. Beispielsweise kann der ermittelte Bereich Objekte in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs wiedergeben. Zur Ermittlung dieses Bereichs (oder Bereiche) kann die Steuereinheit die zeitliche Entwicklung der Spiegeldaten und/oder Tiefeninformationen der Spiegeldaten analysieren. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Sichtvorrichtung anzuweisen, den Spiegel im ermittelten Bereich zu erblinden, so dass auf der Sichtvorrichtung nicht mehr der ermittelte Bereich des optischen Spiegelbilds wiedergegeben wird. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, anstelle des ermittelten Bereichs den Teil der Umgebung des Fahrzeugs auf der Sichtvorrichtung wiederzugeben (anhand eines Ausschnitts der 3D Szene), den das Spiegelbild wiedergeben würde, wenn es nicht zu Verdeckungen kommen würde.
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Zum Ausblenden der ermittelten Bereiche aus dem Spiegelbild kann die Sichtvorrichtung eine steuerbare optische Sperrschicht umfassen. Die steuerbare optische Sperrschicht kann eingerichtet sein, einen Spiegelungsanteil passieren zu lassen, abzuschwächen oder ganz abzudunkeln. Alternativ oder ergänzend kann die Sichtvorrichtung einen steuerbaren Spiegel (z.B. eine steuerbare Spiegelungsschicht) umfassen, bei dem einzelne Pixel zwischen einem Spiegelungsmodus und einem Transparenzmodus (oder einem Blindmodus) geschaltet werden können. Beispielsweise kann die Sichtvorrichtung zu diesem Zweck eine transparente LED (light emitting diode), z.B. Organische LED, Schicht umfassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z.B. ein Kraftfahrzeug) beschrieben. Das Fahrzeug umfasst ein System zur bildlichen Wiedergabe der seitlichen Umgebung und der hinteren Umgebung des Fahrzeugs. Das System kann die in diesem Dokument beschriebenen Merkmale umfassen. Das Fahrzeug umfasst keine Außenspiegel. Außerdem umfasst das Fahrzeug anstelle eines Innenspiegels die in diesem Dokument beschriebene Sichtvorrichtung.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt
- 1 ein beispielhaftes Fahrzeug;
- 2 ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem erweiterten Innenspiegel;
- 3 ein Blockdiagram eines Fahrzeugs mit einem erweiterten Innenspiegel;
- 4 eine Skizze zur Verdeutlichung von beispielhafter Bildverarbeitung für einen erweiterten Innenspiegel; und
- 5 ein Blockdiagram einer beispielhaften Sichtvorrichtung.
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Fahrzeuge (z.B. Kraftfahrzeuge) umfassen typischerweise Außenspiegel, um einem Fahrer des Fahrzeugs einen ausreichenden Überblick des seitlich / hinteren Fahrzeugumfeldes zu gewährleisten. Außerdem umfassen diese Fahrzeuge meist auch einen Innenspiegel, der einen Überblick über das hintere Fahrzeugumfeld des Fahrzeugs ermöglichen soll. 1 zeigt ein solches Fahrzeug 100 mit zwei seitlichen Außenspiegeln 105 und einem Innenspiegel 101 in der Fahrgastzelle 102 des Fahrzeugs 100. Der Innenspiegel 101 ist typischerweise im Bereich der Windschutzscheibe 104 des Fahrzeugs angebracht, um es dem Fahrer 121 des Fahrzeugs 100 zu ermöglichen, in kürzester Zeit (ggf. sogar gleichzeitig) das hintere Umfeld (durch den Innenspiegel 101) und das vordere Umfeld (durch die Windschutzscheibe 104) des Fahrzeugs 100 zu überblicken.
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Die Verwendung von Außenspiegeln 105 ist typischerweise nachteilig, da die Außenspiegel 105 zu einem höheren Windwiderstandswert des Fahrzeugs 100 führen. Desweiteren haben Außenspiegel 105 typischerweise einen toten Winkel, d.h. einen seitlichen Bereich des Fahrzeugs 100, der für den Fahrer 121 nicht einsehbar ist. Die Außenspiegel 105 könnten daher z.B. durch Kamera-Display Systeme in oder um die A-Säule des Fahrzeugs 100 ersetzt werden. Derartige Kamera-Display Systeme benötigen jedoch Bauraum, der in diesem Teil des Fahrzeugs 100 typischerweise nicht vorhanden ist.
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Die Verwendung von einem Innenspiegel 101, der es ermöglicht, durch die Fahrgastzelle 102 hindurch auf das Umfeld hinter dem Fahrzeug 100 zu blicken, ist nachteilig, da der Blick nach hinten meist durch Fahrzeugelemente (wie z.B. die B, C oder D Säulen, Verkleidungselemente, Kopfstützen), eine Ladung des Fahrzeugs und/oder durch Personen 122 im hinteren Bereich der Fahrgastzelle 102 behindert wird. 1 veranschaulicht den Blick des Fahrers 121 von der Fahrerposition 103 im Fahrzeug 100 über den Innenspiegel 101 auf das hintere Umfeld des Fahrzeugs 100. Der Fahrer 121 blickt mit einem bestimmten Winkel 111 auf den Innenspiegel 101 und das Blickfeld 112 des Fahrers 121 ist typischerweise von dem Blickwinkel 111 abhängig. Wie aus 1 ersichtlich werden Teile des Blickfeldes 112 verdeckt, so dass sich nur das gestrichelt dargestellte effektive Blickfeld 113 ergibt.
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In diesem Dokument wird vorgeschlagen, die physikalischen Außenspiegel 105 und den physikalischen Innenspiegel 101 durch eine Sichtvorrichtung 201 zu ersetzen, die eine Gesamtsicht auf die seitliche und hintere Umgebung des Fahrzeugs ermöglicht. Die Sichtvorrichtung 201 kann z.B. ein erweiterter Innenspiegel sein. 2 zeigt ein Fahrzeug 200 mit einer derartigen Sichtvorrichtung 201. Das Fahrzeug 200 umfasst keine externen physikalischen Außenspiegel 105, so dass der Windwiderstand des Fahrzeugs 200 reduziert wird. Die Sichtvorrichtung 201 ist eingerichtet, dem Fahrer 121 des Fahrzeugs 200 ein Blickfeld 212 darzustellen, das den seitlichen und den hinteren Bereich des Fahrzeugs 200 umfasst. Mit anderen Worten, ist die Sichtvorrichtung 201 eingerichtet, dem Fahrer 121 das typische Blickfeld von einem rechten und einem linken Außenspiegel 105 sowie von einem Innenspiegel 101 zu Verfügung zu stellen. Darüber hinaus, ist die Sichtvorrichtung 201 eingerichtet, Bereiche anzuzeigen, die bei klassischen Außenspiegeln 105 (z.B. den toten Winkel) oder beim klassischen Innenspiegel 101 (z.B. Verdeckungen) nicht sichtbar sind, so dass für den Fahrer 121 das gesamte Blickfeld 212 (in 2 der gestrichelt dargestellte Bereich 213) in die seitliche und hintere Umgebung des Fahrzeugs 200 sichtbar ist. Somit ist die Sichtvorrichtung 201 eingerichtet, dem Fahrer 121 einen Gesamtüberblick über die seitliche und/oder hintere Umgebung des Fahrzeugs 200 zu geben. Der Fahrer 121 muss somit nicht mehr in einen separaten rechten Außenspiegel 105 sehen, um die seitliche, rechte Umgebung des Fahrzeugs 200 zu sehen, in einen separaten linken Außenspiegel 105 sehen, um die seitliche, linke Umgebung des Fahrzeugs 200 zu sehen, und in den physikalischen Innenspiegel 101 sehen, um die hintere Umgebung des Fahrzeugs 200 zu sehen. Die Sichtvorrichtung 201 stellt dem Fahrer 121 auf einer Anzeige die seitliche und hintere Umgebung des Fahrzeugs 200 zu Verfügung.
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Die Sichtvorrichtung 201 ist bevorzugt im Bereich der Windschutzscheibe 104 des Fahrzeugs 200 angebracht. Insbesondere ist die Sichtvorrichtung 201 bevorzugt so in der Fahrgastzelle 102 des Fahrzeugs 200 angebracht, dass der Fahrer 121 möglichst gleichzeitig das vordere Umfeld des Fahrzeugs 200 (durch die Windschutzscheibe 104) und das seitlich/hintere Umfeld des Fahrzeugs 200 (anhand der Sichtvorrichtung 201) einsehen kann. In einem Ausführungsbeispiel ist die Sichtvorrichtung 201 an der Stelle (und anstelle) der heutigen Innenspiegel 101 angebracht.
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3 zeigt ein Blockdiagram eines beispielhaften Fahrzeugs 200 mit einer Sichtvorrichtung 201. Das Fahrzeug 200 umfasst ein oder mehrere Kameras 301, welche eingerichtet sind, den linken und rechten seitlichen Bereich des Fahrzeugs 200 zu erfassen. Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug 200 ein oder mehrere Kameras 302, welche eingerichtet sind, den hinteren Bereich des Fahrzeugs 200 zu erfassen. Bei den Kameras 301, 302 kann es sich z.B. um 3D Kameras (Stereo-Kameras) handeln, welche eingerichtet sind, Tiefeninformationen der aufgezeichneten Umgebung bereitzustellen. Alternativ oder ergänzend kann die Tiefeninformation auch aus der Bewegung des Fahrzeugs 200 und/oder der Bewegung von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs 200 ermittelt werden. Die Bilddaten der Kameras 301, 302 werden an eine Steuereinheit 303 geleitet, wobei die Steuereinheit 303 eingerichtet ist, die Bilddaten auszuwerten, um graphische Daten zu generieren, die durch die Sichtvorrichtung 201 dargestellt werden können. Die Steuereinheit 303 kann auf eine Speichereinheit 304 zugreifen, auf der z.B. Bilddaten der Kameras 301, 302 gespeichert werden können.
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Die Steuereinheit 303 kann eingerichtet sein, aus den Bilddaten der Kameras 301, 302 eine drei dimensionale (3D) Szene der von den Kameras 301, 302 erfassten Umgebung der Fahrzeugs 200 zu generieren. 4 stellt beispielhaft Bereiche 401, 402, 403 dar, die von den Kameras 301, 302 erfasst werden können. Die Bilddaten der Kameras 301, 302 repräsentieren diese erfassten Bereiche 401, 402, 403. Mit anderen Worten, die Bilddaten der Kameras 301, 302 enthalten Informationen, die es ermöglichen, eine 3D Szene der erfassten Bereiche 401, 402, 403 zu erzeugen. Die Steuereinheit 303 ist eingerichtet, eine derartige 3D Szene zu generieren. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit 303 verschiedene Computer-Graphik Verfahren verwenden, die es ermöglichen, aus den Bilddaten von 2D (zwei dimensionalen) und/oder 3D Kameras 301, 302 eine virtuelle 3D Szene zu generieren, die die von den Kameras 301, 302 erfassten Bereiche 401, 402, 403 darstellt.
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Die aufgrund der Bilddaten erstellte 3D Szene ermöglicht es, verschiedene Ansichten auf die 3D Szene (und damit verschiedene Ansichten auf die aufgezeichnete Umgebung des Fahrzeugs) zu ermitteln. Diese Ansichten können dem Fahrer 121 auf der Sichtvorrichtung 201 als Ausschnitte der 3D Szene dargestellt werden. D.h. aus der 3D Szene kann eine graphische Anzeige für die Sichtvorrichtung 201 erzeugt werden. Insbesondere kann eine Panoramadarstellung der 3D Szene als graphische Anzeige auf der Sichtvorrichtung 201 dargestellt werden. Diese Panoramadarstellung kann dem Fahrer 121 einen kompletten Blick in die Umgebung des Fahrzeugs 200, von seitlich links, über hinten, bis seitlich rechts, ermöglichen, so dass die gesamte Information von herkömmlichen Außenspiegeln 105 und Innenspiegel 101 in der Sichtvorrichtung 201 für den Fahrer 121 zu Verfügung steht. Darüber hinaus können auch Bereiche der Umgebung dargestellt werden (toter Winkel, Verdeckungen in der Fahrgastzelle 102), die von herkömmlichen Außenspiegeln 105 und Innenspiegel 101 nicht erfasst werden können.
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Durch die beschriebene Sichtvorrichtung 201 können somit die physikalischen Außenspiegel 105 entfallen. Die Sichtvorrichtung 201 kann z.B. ein 3D-Display oder Stereodisplay umfassen, das es ermöglicht, 3D graphische Ausgaben darzustellen, und so dem Fahrer 121 einen Tiefeneindruck der Umgebung des Fahrzeugs 200 zu vermitteln. Beispielsweise kann ein Innenspiegel 101 durch ein 3D-Display ersetzt werden, das eine 3D-gerenderte Szene (d.h. einen Ausschnitt der ermittelten 3D Szene) des Fahrzeugumfelds darstellt. Wie oben dargelegt, können Sensoren und/oder Kameras 301, 302 zur Erfassung der Seiten und des rückwärtigen Bereichs des Fahrzeugs 200 Daten zur Berechnung der 3D Szene liefern. Diese 3D Szene (auch virtuelles Panorama genannt) beinhaltet typischerweise alle relevanten Elemente der Umgebung des Fahrzeugs 200 - z.B. Straßenmarkierungen, Begrenzungen und Objekte (andere Fahrzeuge, Personen, Gegenstände etc.). Somit kann in der 3D Szene eine reale Situation in der Umgebung des Fahrzeugs 200 durch die relevanten Elemente optisch erfasst.
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Der Detaillierungsgrad der generierten 3D Szene kann variieren. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die 3D Szene alle erfassten Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs 200 in einer realistischen (d.h. naturgetreuen) Darstellung. Zur Reduzierung der Berechnungskomplexität und/oder zur Erhöhung des Kontrastes zwischen den erfassten Objekten (und damit zu einer verbesserten Sichtbarkeit) können die erfassten Objekte aber auch schematisch dargestellt werden. Desweiteren kann die Steuereinheit 303 eingerichtet sein, unwesentliche Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs 200 (z.B. Objekte, die einen Mindestabstand vom Fahrzeug 200 überschreiten; und/oder statische Objekte) aus der 3D Szene bzw. aus der graphischen Ausgabe für die Sichtvorrichtung 201 zu entfernen (oder nur schematisch anzudeuten).
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Andererseits kann die Steuereinheit 303 eingerichtet sein, wesentliche Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs 200 (z.B. Objekte, die einen Minimalabtand vom Fahrzeug 200 unterschreiten; und/oder Objekte, die sich bewegen; und/oder Objekte, die sich auf das Fahrzeug 200 zubewegen) hervorzuheben.
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Das Sichtfeld des Fahrers 121 kann durch eine Panoramadarstellung (von einer Seite des Fahrzeugs 200 - über den hinteren Bereich des Fahrzeugs 200 - zur anderen Seite des Fahrzeugs 200) erweitert werden. Dadurch wird es dem Fahrer 121 ermöglicht, den gesamten Bereich der Umgebung des Fahrzeugs 200, der nicht durch die Windschutzscheibe 104 erfassbar ist, über die Sichtvorrichtung 201 zu erfassen. Wenn die Sichtvorrichtung 201, wie oben beschrieben, im vorderen Blickfeld des Fahrers 121 angebracht ist, kann somit der Fahrer 121 mit minimalem Aufwand (und möglicherweise gleichzeitig) die vordere und die seitlich / hintere Umgebung des Fahrzeugs 200 überblicken.
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Die Sichtvorrichtung 201 ermöglicht somit den Entfall der Außenspiegel 105 und eine Erweiterung des Innenspiegels 101, um eine 3D-gerenderte Szene des Fahrzeugumfelds darzustellen und dadurch verdeckte Bereiche im Blickfeld 112 des Fahrers 121 zu kompensieren. 3D-Kameras 301, 302 zur Erfassung der Seiten und des rückwärtigen Bereichs des Fahrzeugs 200 liefern Bildmaterial, das auf der Sichtvorrichtung 201 dargestellt werden kann.
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Die Sichtvorrichtung 201 kann einen physikalischen gekrümmten Innenspiegel umfassen, wobei das optische Spiegelbild des gekrümmten Innenspiegels die Fahrbahnoberfläche seitlich der Fahrertür, über den Blick nach hinten bis zur Fahrbahnoberfläche neben der Beifahrertür in einer Panoramadarstellung wiedergibt. Mit anderen Worten, der physikalische gekrümmte Innenspiegel (wie in 2 dargestellt) ermöglicht dem Fahrer 121 einen Blick auf die seitliche und hintere Umgebung des Fahrzeugs 200 durch die Fahrgastzelle 102. Dabei verdecken alle im Sichtstrahl befindlichen Objekte an ihrer Stelle die Sicht des Fahrers 121. Andererseits wird durch die Verwendung eines physikalischen gekrümmten Innenspiegels sichergestellt, dass der Fahrer 121 auch bei Ausfall der Kameras 301, 302 (z.B. vor Start des Fahrzeugs 200) einen (wenn auch teilweise verdeckten) Blick auf die seitliche / hintere Umgebung des Fahrzeugs 200 hat.
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Desweiteren kann die Sichtvorrichtung 201 einen 3D-Bildschirm umfassen, der z.B. unterhalb eines halbdurchlässigen physikalischen gekrümmten Innenspiegels angebracht ist. Somit kann die Sichtvorrichtung 201 den teilweise verdeckten Blick auf die hintere / seitliche Umgebung des Fahrzeugs 200 ergänzen, um so dem Fahrer 121 ein vollständiges Blickfeld 212 zu ermöglichen. Insbesondere kann auf Basis der von den Kameras 201, 302 erfassten 3D Szene des Umfelds des Fahrzeugs 200 über den 3D-Bildschirm unterhalb des halbdurchlässigen Innenspiegels die fehlende Bild-Information des seitlichen / hinteren Umfelds ergänzt werden. So entsteht eine gesamthafte Darstellung der Außenwelt in transparenter Überlagerung.
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Die Sichtvorrichtung 201 kann eingerichtet sein, den Blickwinkel 214 des Fahrers 121 auf die Sichtvorrichtung 201 zu erfassen. Dazu kann die Sichtvorrichtung 201 eine Kamera umfassen, die auf die Fahrerposition 103 gerichtet ist und so die Position der Augen des Fahrers 121 erfassen kann. Die Kamera ist z.B. starr mit der Sichtvorrichtung 201 verbunden. Die Kamera kann ein Bild des Fahrers 121 (z.B. des Kopfes des Fahrers 121) erfassen und an die Steuereinheit 303 weiterleiten. Die Steuereinheit 303 kann eingerichtet sein, aus dem erfassten Bild des Fahrers 121 den Blickwinkel 214 des Fahrers (z.B. anhand von Eye-Tracking Verfahren) zu ermitteln. Desweiteren kann die Steuereinheit 303 eingerichtet sein, zu ermitteln, welches Blickfeld 213 der Fahrer 121 durch den physikalischen gekrümmten Innenspiegel einsehen kann. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das reale Spiegelbild des Innenspiegels und das virtuelle Bild auf Basis der 3D Szene optisch richtig überlagert werden. Außerdem kann die Steuereinheit 303 dadurch ermitteln, welche Bereiche eines gewünschten Blickfelds auf die seitliche / hintere Umgebung durch die graphische Anzeige auf dem 3D Bildschirm ergänzt werden müssen.
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Die Sichtvorrichtung 201 kann weiter einen optischen Sensor umfassen, der eingerichtet ist, das optische Bild des physikalischen, gekrümmten Innenspiegels aufzuzeichnen. Der optische Sensor kann z.B. einen oder mehrere CCD (Chargecoupled Device) Sensoren umfassen (z.B. eine 3D Kamera). Die aufgezeichneten Bilddaten können an die Steuereinheit 303 geleitet werden. Die Steuereinheit 303 kann eingerichtet sein, auf Basis der aufgezeichneten Bilddaten die Bereiche im Blickfeld 212 des Fahrers 121 zu ermitteln, die verdeckt sind, und somit keinen Blick auf die seitliche / hintere Umgebung des Fahrzeugs 200 ermöglichen. Die Bereiche können z.B. auf Basis der Tatsache ermittelt werden, dass sich die verdeckenden Bereiche mit dem Fahrzeug 200 bewegen. Alternativ oder ergänzend können Tiefeninformationen verwendet werden, um die verdeckten Bereiche zu ermitteln. Die Steuereinheit 303 kann dann eingerichtet sein, die verdeckten Bereiche durch die entsprechenden Ansichten aus der 3D Szene der Umgebung des Fahrzeugs 200 zu ersetzen, und so dem Fahrer 121 ein vollständiges Blickfeld 212 auf die Umgebung bereitzustellen. Dazu kann z.B. die Sichtvorrichtung 201 eingerichtet sein, das Spiegelbild in den ermittelten Bereichen abzudunkeln (z.B. durch Erblindung des Spiegels an entsprechenden Bereichen), und durch die graphische Anzeige auf dem 3D Bildschirm zu ersetzen.
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5 zeigt eine beispielhafte Sichtvorrichtung 201. Zur vereinfachten Darstellung ist die Sichtvorrichtung 201 in 5 mit gerader Oberfläche dargestellt. Wie in diesem Dokument beschrieben hat die Sichtvorrichtung 201 jedoch bevorzugt eine nach außen gewölbte Oberfläche, um auch ein optisches Spiegelbild der seitlichen Umgebung 401 des Fahrzeugs 200 erfassen zu können. Die Sichtvorrichtung 201 umfasst ein oder mehrere optische Sensoren 501 (z.B. Kameras), die eingerichtet sind, das Spiegelbild auf der Sichtvorrichtung 201 zu erfassen. Die Sensoren 501 können z.B. an den Seiten der Sichtvorrichtung 201 angebracht sein. Die Steuereinheit 303 kann eingerichtet sein, aus den Bilddaten der optischen Sensoren 501 und aus der Kenntnis der geometrischen Struktur der Sichtvorrichtung 201, das Spiegelbild auf der Sichtvorrichtung 201 zu ermitteln. Die Bilddaten der optischen Sensoren 501 können auch dazu verwendet werden, den Blickwindel 214 des Fahrers 121 auf die Sichtvorrichtung 201 zu ermitteln.
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Die Sichtvorrichtung 201 umfasst weiter eine Spiegelschicht 502, welche eine Vielzahl von Pixeln umfasst, wobei jede der Vielzahl von Pixeln einzeln zwischen einem Spiegelmodus und einem Blindmodus geschaltet werden können. Die Steuereinheit 303 kann eingerichtet sein, die Spiegelschicht 502 derart anzusteuern, dass die Pixel in den verdeckten Bereichen vom Spiegelmodus in den Blindmodus geschaltet werden. So kann sichergestellt werden, dass die Spiegelschicht 502 nur für die Umgebung des Fahrzeugs 200 ein optisches Spiegelbild wiedergibt.
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Darüber hinaus umfasst die Sichtvorrichtung 201 eine Bildschirmschicht 503. In dem dargestellten Beispiel liegt die Bildschirmschicht 503 über der Spiegelschicht 502 und ist bevorzugt transparent. Beispielsweise kann es sich bei der Bildschirmschicht 503 um eine transparente OLED Schicht handeln. Die Bildschirmschicht 503 umfasst eine Vielzahl von Pixeln, wobei die Vielzahl von Pixeln der Vielzahl von Pixeln der Spiegelschicht 502 entsprechen kann (z.B. eine eins-zu-eins Beziehung zwischen den Pixeln der Spiegelschicht 502 und der Bildschirmschicht 503). Die Steuereinheit 303 kann eingerichtet sein, auf der Bildschirmschicht 503 den ermittelten Ausschnitt der 3D Szene auszugeben. Die Bildschirmschicht 503 kann in denjenigen Bereichen, in denen die Spiegelschicht 502 im Spiegelmodus ist, transparent sein. So können das optische Spiegelbild und das virtuelle Bild der 3D Szene überlagert werden und für den Fahrer 121 einen vollständigen Überblick über die Umgebung des Fahrzeugs 200 bereitstellen.
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Zusammenfassend nutzt die vorliegende Erfindung verschiedene Technologien, um den Fahrer 121 eines Fahrzeugs 200 auf einer einzigen Sichtvorrichtung 201 einen vollständigen Überblick über die seitliche und hintere Umgebung des Fahrzeugs 200 bereitzustellen. Anhand von 3D-Kameras 301, 302 und/oder Umfeldsensoren (wie Laser, Radar und Ultraschall) werden Daten über die seitliche und hintere Umgebung des Fahrzeugs 200 erfasst. Diese werden in der Steuereinheit 303 verarbeitet, um eine 3D Szene der Umgebung zu erstellen. Ein Ausschnitt der 3D Szene kann dann auf der Sichtvorrichtung 201 (z.B. auf einem 3D Display und/oder auf einem (halb durchlässigen) Innenspiegel mit integriertem Display) dargestellt werden. Anhand von Eye-Tracking der Augen des Fahrers 121 kann der Blickwinkel 214 des Fahrers 121 auf die Sichtvorrichtung 201 ermittelt werden, so dass der darzustellende Ausschnitt der 3D Szene bestimmt werden kann.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ermöglicht die Sichtvorrichtung 201 eine Augmented Reality Darstellung. Dazu kann die Steuereinheit 303 eingerichtet sein, der 3D Szene Zusatzinformationen zuzufügen. Beispielsweise kann ein sich schnell näherndes Fahrzeug besonders hervorgehoben werden (z.B. durch eine blinkende Anzeige des sich nähernden Fahrzeugs auf der Sichtvorrichtung 201), um den Fahrer 121 auf ein Unfallrisiko hinzuweisen. In ähnlicher Weise kann der Fahrer 121 auf ein seitliches Kollisionsrisiko durch besondere Anzeige auf der Sichtvorrichtung 201 hingewiesen werden.
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Die in diesem Dokument beschriebene Sichtvorrichtung erlaubt den Entfall der Außenspiegel in einem Fahrzeug und reduziert damit den Windwiederstand und die Geräuschentwicklung des Fahrzeugs. Durch die zusammengefasste Darstellung der seitlichen und hinteren Umgebung des Fahrzeugs wird dem Fahrer nur noch ein zentraler Ort für den Blick nach hinten und zur Seite bereitgestellt. Die Sichtvorrichtung ermöglicht einen Panoramablick ohne tote Winkel und Verdeckungen des Blickfeldes. Darüber hinaus können zusätzliche Informationen über die Außenwelt in die virtuelle Spiegeldarstellung codiert werden (z.B. ein sich schnell näherndes Fahrzeug, ein drohender Aufprall von Hinten, eine Seitenwarnung etc.). Die in der Sichtvorrichtung dargestellte optische Information kann auf relevante Objekte reduziert werden (Information-Dimming), um so den Fahrer von Informationsüberflutung zu entlasten.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
