DE102013218085A1

DE102013218085A1 - Head-up-Display

Info

Publication number: DE102013218085A1
Application number: DE201310218085
Authority: DE
Inventors: Eckhard Finger
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2015-03-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Head-up-Display zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug 1 mit einer Bilderzeugungseinrichtung 2, die ein reales Bild erzeugt und wobei die Lichtstrahlen des realen Bildes zu einem Combiner gelangen und so einen Strahlengang SG bilden und von dort in Richtung eines Beobachters reflektiert werden, so dass der Beobachter ein virtuelles Bild I hinter dem Combiner außerhalb des Kraftfahrzeuges 1 wahrnehmen kann, wobei die Bilderzeugungseinrichtung 2 als 3d-Display ausgestaltet ist, wobei eine Einrichtung 3 zur Detektion der Blickrichtung des Beobachters vorhanden ist, wobei eine Einrichtung zur Vorverzerrung des realen Bildes vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Head-up-Display zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit einer Bilderzeugungseinrichtung, die ein reales Bild erzeugt und wobei die Lichtstrahlen des realen Bildes zu einem Combiner gelangen und so einen Strahlengang bilden und von dort in Richtung eines Beobachters reflektiert werden, so dass der Beobachter ein virtuelles Bild hinter dem Combiner außerhalb des Kraftfahrzeuges wahrnehmen kann.
Aus dem Stand der Technik sind Head-up-Displays bekannt, bei denen ein reales Bild erzeugt wird und über eine Anzahl von Spiegeln über die Windschutzscheibe oder einen sonstigen Combiner reflektiert werden, so dass der Beobachter außerhalb des Kraftfahrzeuges ein virtuelles Bild wahrnehmen kann. Damit dieses virtuelle Bild einen räumlichen Eindruck aufweist, ist es im Stand der Technik bekannt, mehrere Bilderzeugungseinrichtungen vorzusehen, deren Bilder alle zum Combiner reflektiert werden, wobei die Länge der Strahlengänge unterschiedlich lange ausgebildet ist und so ein virtuelles Bild in mehreren Ebenen realisierbar ist. Dieser vorgenannte Aufbau ist aufwändig und benötigt einen großen Bauraum, der in heutigen Kraftfahrzeugen kaum vorhanden ist und nur sehr schwer zur Verfügung gestellt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Head-up-Display anzugeben, welches ein virtuelles Bild mit räumlicher Wirkung ohne großen Bauraum realisiert.
Diese Aufgabe wird dadurch realisiert, dass die Bilderzeugungseinrichtung als 3d-Display ausgestaltet ist, dass eine Einrichtung zur Detektion einer Blickrichtung des Beobachters vorhanden ist und dass eine Einrichtung zur Vorverzerrung des realen Bildes vorhanden ist. Hierdurch kann auf eine aufwändigen, großen Bauraum beanspruchende Spiegeloptik verzichtet werden. Das 3d-Display erzeugt für das rechte und linke Auge eines Beobachters unterschiedliche Teilbilder, wobei die Einrichtung zur Detektion der Blickrichtung des Beobachters dafür verwendet wird, die einzelnen Teilbilder mittels der Bilderzeugungseinrichtung lagerichtig für das jeweils rechte und linke Auge zu erzeugen. Die Einrichtung zur Vorverzerrung des realen Bildes gleicht dann noch Verzerrungen aus, die beispielsweise durch eine gekrümmte Windschutzscheibe entstehen würde, so dass ein Beobachter des Head-up-Displays ein unverzerrtes virtuelles 3-dimensionales Bild wahrnehmen kann, da der Beobachter für sein rechtes und sein linkes Auge jeweils verschiedene Bilder angeboten bekommt, die zu einem vollständigen 3-dimensionalen Bild zusammengesetzt werden. Hierdurch ist es insgesamt möglich, die Lichtstrahlen der Bilderzeugungseinrichtung direkt ohne Zwischenschaltung von einem oder mehreren Spiegeln auf den Combiner zu senden. So wird der sonst für die Spiegel erforderliche Bauraum eingespart.
Wenn die Bilderzeugungseinrichtung als autosterioscopisches 3d-Display ausgestaltet ist, benötigt ein Beobachter keine spezielle Brille, um den dreidimensionalen Effekt wahrnehmen zu können.
Wenn der Combiner des Head-up-Displays Teil der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges ist, wird am wenigsten Bauraum benötigt, da die Windschutzscheibe schon vorhanden ist und daneben nur noch das relativ flach bauende 3d-Display beispielsweise liegend in das Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges eingepasst werden kann.
Wenn der Combiner zwischen der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges und dem Beobachter angeordnet ist, kann die Fläche des Combiners relativ plan ausgestaltet sein, so dass die Entzerrung des imaginären Bildes wenig Aufwand benötigt.
Wenn das Head-up-Display eine Auswerteeinrichtung aufweist, welche Informationen einer Erfassungsvorrichtung für vor dem Kraftfahrzeug befindlichen Objekte zur Generierung des realen Bildes verwendet, aufweist, ist es möglich, die darzustellenden imaginären Bilder Objekten außerhalb des Kraftfahrzeuges zuzuordnen und so die Informationen für den Beobachter des Head-up-Displays noch einfacher erfassbar sind. Diese Zuordnung kann noch verbessert werden, wenn Sensoren zur Bestimmung der Abstände des Kraftfahrzeuges zu den vor dem Kraftfahrzeug befindlichen Objekten vorhanden sind, da dann die Größe der Darstellung des imaginären Bildes an die Entfernung der Objekte angepasst werden kann. Diese Sensoren können beispielsweise als Lidar oder Radarsensoren ausgebildet sein. Es ist auch möglich, die Informationen einer Kamera oder einer Stereokamera zu verwenden, die das Gebiet vor dem Kraftfahrzeug erfassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figur näher erläutert.
In 1 erkennt man ein teilweise dargestelltes Kraftfahrzeug 1 mit einer Windschutzscheibe WS, ein autosterioscopisches Display 2, eine Einrichtung zur Detektion der Blickrichtung 3 eines Beobachters, dessen Auge E dargestellt ist. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 1 einen Sensor 4 zur Bestimmung der Abstände des Kraftfahrzeuges zu den vor dem Kraftfahrzeug befindlichen Objekten und eine Auswerteeinrichtung 5 auf. Die Einrichtung 3 zur Detektion der Blickrichtung des Beobachters erfasst die Blickrichtung des Beobachters, dessen Auge E dargestellt ist und übermittelt diese an das autosterioscopische Display 2. Das autosterioscopische Display 2 erzeugt daraufhin ein derartiges Bild, dass dem Beobachter des Bildes für sein rechtes und sein linkes Auge jeweils unterschiedliche Bilder dargestellt werden, so dass der Beobachter ein räumliches virtuelles Bild I wahrnehmen kann, welches sich in mehreren Ebenen vor der Windschutzscheibe zu befinden scheint. Das autosterioscopische Display 2 enthält auch eine Einrichtung, die das darzustellende Bild vorverzerrt, so dass die Verzerrung, die durch die Windschutzscheibe WS hervorgerufen wird, derart kompensiert wird, dass der Beobachter ein unverzerrtes Bild wahrnehmen kann. Mit dem Sensor 4, der beispielsweise als Stereokamera ausgebildet ist, wird die vor dem Kraftfahrzeug 1 befindliche Umgebung aufgenommen und die Entfernungen der erkannten Objekte in der Auswerteeinrichtung 5 bestimmt. Diese Entfernungen der einzelnen Objekte werden dann an das autosterioscopische Display weitergeleitet und bei der Darstellung der anzuzeigenden Bilder verwendet. So können Objekten, die sich vor dem Kraftfahrzeug befinden und von der Auswerteeinrichtung 5 erkannt werden, Informationen, die auf dem autosterioscopischen Display 2 dargestellt werden, zugeordnet werden. So können beispielsweise verschiedenen Gegenständen, die sich vor dem Kraftfahrzeug 1 befinden, verschiedene Informationen zugeordnet werden. So kann beispielsweise der jeweilige Abstand und/oder die Geschwindigkeit auf den vor dem Kraftfahrzeug 1 befindlichen sonstigen Kraftfahrzeugen im Bereich der jeweiligen Kraftfahrzeuge dargestellt werden. Auch ist es möglich, beispielsweise Fußgänger oder Objekte, die sich auf dem voraussichtlichen Fahrweg des Kraftfahrzeuges befinden, durch eine Darstellung eines virtuellen Bildes I derart hervorzuheben, dass der Beobachter des virtuellen Bildes I auf die Personen und/oder Objekte, die sich im Fahrweg des Kraftfahrzeuges 1 befinden, aufmerksam gemacht wird.
Die Erfindung kann leicht abgewandelt werden, beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung 5 ebenfalls in das autosterioscopischen Display 2 integriert sein. Als Sensoren 4 können beispielsweise auch Radar und/oder Lidar und/oder eine Kombination aller genannten Sensoren verwendet werden.

Claims

Head-up-Display zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug (1) mit einer Bilderzeugungseinrichtung (2), die ein reales Bild erzeugt und wobei die Lichtstrahlen des realen Bildes zu einem Combiner gelangen und so einen Strahlengang (SG) bilden und von dort in Richtung eines Beobachters reflektiert werden, so dass der Beobachter ein virtuelles Bild (I) hinter dem Combiner außerhalb des Kraftfahrzeuges (1) wahrnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderzeugungseinrichtung (2) als 3d-Display ausgestaltet ist, dass eine Einrichtung (3) zur Detektion der Blickrichtung des Beobachters vorhanden ist, dass eine Einrichtung zur Vorverzerrung des realen Bildes vorhanden ist.
Head-up-Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderzeugungseinrichtung als autostereoscopisches Display (2) ausgestaltet ist.
Head-up-Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Combiner Teil der Windschutzscheibe (WS) des Kraftfahrzeuges (1) ist.
Head-up-Display nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Combiner zwischen der Windschutzscheibe (WS) des Kraftfahrzeuges (1) und dem Beobachter angeordnet ist.
Head-up Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Auswerteeinrichtung (5) aufweist, welche Informationen einer Erfassungsvorrichtung (4) für vor dem Kraftfahrzeug befindliche Objekte zur Generierung des realen Bildes verwendet.
Head-up Display nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (4) zur Bestimmung der Abstände des Kraftfahrzeugs (1) zu den vor dem Kraftfahrzeug (1) befindlichen Objekten vorhanden sind.
Head-up-Display nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderzeugungsvorrichtung (2) das reale Bild in Abhängigkeit der bestimmten Abstände der vor dem Kraftfahrzeug (1) befindlichen Objekte zu dem Kraftfahrzeug (1) darstellt.