Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung und ein Verfahren zur augmentierten Darstellung eines Bildobjektes in einer realen Umgebung eines Fahrzeugs, umfassend mindestens eine Ausgabeeinheit nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 7.The invention relates to a display device and a method for the augmented display of an image object in a real environment of a vehicle, comprising at least one output unit according to the features of the preamble of patent claim 1 and of patent claim 7, respectively.
Aus der DE 20 2013 101 078 U1 , DE 10 2011 082 985 A1 und DE 10 2009 045 169 A1 sind verschiedene, als ein Head-Up-Display ausgebildete Anzeigeeinheiten bekannt. Ein Head-Up-Display projiziert dabei üblicherweise ein virtuelles Bild vor das Fahrzeug. Dies wird über eine Projektionseinheit hinter dem Lenkrad realisiert, welche das virtuelle Bild über die Windschutzscheibe (welche als teildurchlässiger Spiegel fungiert) in den Blick des Fahrers einblendet. Mit konventionellen Head-Up-Displays kann nur eine relativ kleine Größe des virtuellen Bildes realisiert werden, da der benötigte Bauraum für die Projektionseinheit mit steigender Bildgröße sehr groß wird.From the DE 20 2013 101 078 U1 . DE 10 2011 082 985 A1 and DE 10 2009 045 169 A1 are various, designed as a head-up display display units known. A head-up display usually projects a virtual image in front of the vehicle. This is realized via a projection unit behind the steering wheel, which fades the virtual image over the windscreen (which acts as a partially reflecting mirror) into the driver's gaze. With conventional head-up displays, only a relatively small size of the virtual image can be realized because the space required for the projection unit becomes very large with increasing image size.
Darüber hinaus gibt es alternative Technologien, welche ein Bild direkt in die Windschutzscheibe projizieren, z. B. mit Hilfe eines Lasers. Hierbei wird die Windschutzscheibe selbst als Projektionsfläche genutzt. Eine solche Technologie ist aber nicht für eine kontaktanaloge Markierung von z. B. Gefahrenstellen geeignet, da der Fahrer sowohl die Konvergenz als auch die Akkommodation seiner Augen entweder auf eine Gefahrenstelle vor dem Fahrzeug oder auf die Windschutzscheibe durchführen kann, jedoch nicht auf beides gleichzeitig.In addition, there are alternative technologies that project an image directly into the windshield, e.g. B. with the help of a laser. Here, the windshield itself is used as a projection screen. However, such a technology is not for contact-analogous marking of z. B. danger spots, since the driver can perform both the convergence and the accommodation of his eyes either on a danger spot in front of the vehicle or on the windshield, but not both at the same time.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Anzeigevorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Anzeige, insbesondere augmentierten Darstellung, mindestens eines virtuellen Bildobjekts in einer realen Umgebung eines Fahrzeugs anzugeben.The object of the invention is to disclose a display device which is improved over the prior art and an improved method for displaying, in particular augmented, representation of at least one virtual image object in a real environment of a vehicle.
Die Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst.The object with regard to the device is achieved by the features of claim 1. With regard to the method, the object is achieved by the features of claim 6.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung zur augmentierten Darstellung mindestens eines Bildobjektes in einer realen Umgebung vor einem Fahrzeug umfasst mindestens eine Ausgabeeinheit, die im Bereich einer Scheibe innen im Fahrzeug derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass das darzustellende virtuelle Bildobjekt an der Scheibe gespiegelt und als ein virtuelles Tiefenbild außerhalb des Fahrzeugs hinter der Scheibe in der realen Umgebung ausgegeben wird, wobei der Ausgabeeinheit ausgabeseitig eine Barrieren-Optik in einem vorgegebenen Barrierenabstand vorgeschaltet ist, wobei die Barrieren-Optik derart in Abhängigkeit von einer Augenposition eines Betrachters pixelweise steuerbar ist, dass diese bereichsweise transparent oder opak ist und Teilbereiche des ausgegebenen Bildobjektes für den Betrachter sichtbar oder unsichtbar sind.The display device according to the invention for augmented display of at least one image object in a real environment in front of a vehicle comprises at least one output unit which is arranged and configured in the region of a disk inside the vehicle such that the virtual image object to be displayed is mirrored on the disk and as a virtual depth image outside of the vehicle is outputted behind the pane in the real environment, wherein the output unit upstream of a barrier optics in a predetermined barrier distance, the barrier optics is controllable pixel by pixel depending on an eye position of a viewer that these partially transparent or opaque and portions of the output image object are visible or invisible to the viewer.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur augmentierten Darstellung mindestens eines Bildobjektes in einer realen Umgebung vor einem Fahrzeug wird mittels mindestens einer Ausgabeeinheit, die im Bereich einer Scheibe innen im Fahrzeug angeordnet ist, das darzustellende virtuelle Bildobjekt an der Scheibe gespiegelt und als ein virtuelles Tiefenbild außerhalb des Fahrzeugs hinter der Scheibe in der realen Umgebung ausgegeben, wobei eine Barrieren-Optik, die ausgangsseitig in einem vorgegebenen Barrierenabstand zu der Ausgabeeinheit vorgeschaltet ist, derart in Abhängigkeit von einer Augenposition eines Betrachters pixelweise ansteuerbar ist, dass Teilbereiche des ausgegebenen Bildobjektes für den Betrachter sichtbar oder unsichtbar sind, insbesondere das ausgegebene Bildobjekt für ein rechtes Auge eines Betrachters dargestellt wird und dieses Bildobjekt für das linke Auge des Betrachters unsichtbar ist oder umgekehrt.In the method according to the invention for the augmented display of at least one image object in a real environment in front of a vehicle, the virtual image object to be displayed on the pane is mirrored by means of at least one output unit, which is arranged in the region of a pane inside the vehicle, and behind the vehicle as a virtual depth image issued the disc in the real environment, wherein a barrier optics, the output side is preceded by a predetermined barrier distance to the output unit, in response to an eye position of a viewer pixel-wise controllable that portions of the output image object to the viewer are visible or invisible in particular the output image object is displayed for a right eye of a viewer and this image object is invisible to the viewer's left eye or vice versa.
Die Anzeigevorrichtung ist dabei in Art eines Head-Up-Displays ausgestaltet, welches ein virtuelles Bild vor das Fahrzeug projiziert. Dabei wird anstelle einer herkömmlichen Projektionseinheit hinter dem Lenkrad, welches das virtuelle Bild über die Windschutzscheibe (welche als teildurchlässiger Spiegel fungiert) in den Blick eines Betrachters, zum Beispiel eines Fahrers, einblendet, ein flacher Bildschirm, insbesondere ein LCD-Display in Kombination mit einer Barrieren-Optik, verwendet. Mit konventionellen Head-Up-Displays kann nur eine relativ kleine Größe des virtuellen Bildes realisiert werden, da der benötigte Bauraum für die Projektionseinheit mit steigender Bildgröße sehr groß wird. Die Erfindung beschreibt ein neuartiges Konzept für ein Head-Up-Display, mit welchem wesentlich größere virtuelle Bilder realisiert werden können, ohne dass jedoch ein übermäßig großer Bauraum benötigt wird.The display device is designed in the manner of a head-up display, which projects a virtual image in front of the vehicle. In this case, instead of a conventional projection unit behind the steering wheel, which the virtual image on the windshield (which acts as a partially transparent mirror) in the view of a viewer, such as a driver fades, a flat screen, in particular an LCD display in combination with a Barrier optics, used. With conventional head-up displays, only a relatively small size of the virtual image can be realized because the space required for the projection unit becomes very large with increasing image size. The invention describes a novel concept for a head-up display, with which much larger virtual images can be realized without, however, an excessively large space is required.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass konventionelle Head-Up-Displays nur ein kleines virtuelles Bild realisieren, da der Bauraumbedarf für größere Bilder im Fahrzeug hinter dem Lenkrad nicht darstellbar ist. Die Erfindung beschreibt eine neue Technologie, welche durch die Verwendung eines gewöhnlichen flachen Bildschirmes in Kombination mit einer transparenten und elektronisch ansteuerbaren Barrieren-Optik, insbesondere mit einer Maske, eine augmentierte Darstellung oder kontaktanaloge Markierung von darzustellenden Bildobjekten durch die Scheibe, insbesondere durch die Windschutzscheibe, ermöglicht. Ein ähnliches Konzept liegt autostereoskopischen Displays mit Lochrastermaske zu Grunde. Jedoch ist die Erfindung auf eine spezielle Anforderung von Head-Up-Displays ausgerichtet und ausgestaltet, wonach das darzustellende virtuelle Bildobjekt nur in einer sehr großen scheinbaren Entfernung vom Fahrer erscheinen muss, wohingegen ein gewöhnliches autostereoskopisches Display beliebige und auch nahe Tiefenebenen ermöglicht. Dies führt zu einer besonders einfachen und vorteilhaften Realisierungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung als Head-Up-Display.The invention is based on the consideration that conventional head-up displays realize only a small virtual image, since the space requirement for larger images in the vehicle behind the steering wheel is not displayed. The invention describes a new technology, which can be represented by the use of an ordinary flat screen in combination with a transparent and electronically controllable barrier optics, in particular with a mask, an augmented representation or contact-analogous marking of Image objects through the pane, in particular through the windshield, allows. A similar concept is based on autostereoscopic displays with a perforated grid mask. However, the invention is directed and configured to a specific requirement of head-up displays, according to which the virtual image object to be displayed only has to appear at a very large apparent distance from the driver, whereas a common autostereoscopic display allows any and also near depth levels. This leads to a particularly simple and advantageous embodiment of the display device according to the invention as a head-up display.
Durch die beschriebene Erfindung kann ein Head-Up-Display mit großem virtuellem Bild realisiert werden, welches sich gut für Augmented Reality mit kontaktanaloger Darstellung eignet. Gleichzeitig wird an einer sehr kritischen Stelle Bauraum eingespart, so dass die Konstruktion des Gesamtfahrzeuges erheblich erleichtert wird und dabei deutlich weniger Kompromisse eingegangen werden müssen. Insgesamt ergeben sich dadurch erhebliche Kostenvorteile.By the invention described, a head-up display can be realized with a large virtual image, which is well suited for augmented reality with contact-analogue representation. At the same time space is saved at a very critical point, so that the construction of the entire vehicle is considerably easier and significantly less compromise must be made. Overall, this results in significant cost advantages.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:Showing:
1 schematisch ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung zur augmentierten Darstellung eines Bildobjekts in der realen Umgebung vor dem Fahrzeug, 1 1 schematically shows a vehicle with a display device according to the invention for the augmented display of an image object in the real environment in front of the vehicle,
2 schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung als autostereoskopisches Head-Up-Display in Draufsicht, 2 schematically an embodiment of a display device according to the invention as an autostereoscopic head-up display in plan view,
3 schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung als autostereoskopisches Display, 3 schematically an embodiment of a display device according to the invention as an autostereoscopic display,
4 schematisch eine Prinzipdarstellung zur Ansteuerung einer Barrieren-Optik, die einer Ausgabeeinheit der Anzeigevorrichtung ausgangsseitig vorgeschaltet ist, 4 schematically a schematic diagram for the control of a barrier optics, which is connected upstream of an output unit of the display device on the output side,
5 schematisch ein Ausführungsbeispiel für zwei darzustellende Bildobjekte und eine entsprechende Ansteuerung der Barrieren-Optik, 5 schematically an embodiment of two image objects to be displayed and a corresponding control of the barrier optics,
6 schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein darzustellendes Bildobjekt in einem gesperrten Bereich der Barrieren-Optik, und 6 schematically an embodiment of an image to be displayed image object in a locked portion of the barrier optics, and
7 schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine augmentierte Darstellung von virtuellen Bildobjekten in einer realen Umgebung vor dem Fahrzeug. 7 schematically an embodiment of an augmented representation of virtual image objects in a real environment in front of the vehicle.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Anzeigevorrichtung 1 zur augmentierten Darstellung mindestens eines virtuellen Bildobjektes O in einer realen Umgebung U eines Fahrzeugs 2. 1 shows an embodiment of a display device 1 for augmented representation of at least one virtual image object O in a real environment U of a vehicle 2 ,
Die Anzeigenvorrichtung 1 stellt eine HUD-Anzeige (HUD = Head-Up-Display) dar.The ad device 1 represents a HUD (HUD = Head-Up Display).
Hierzu umfasst die Anzeigevorrichtung 1 mindestens eine bildgebende Ausgabeeinheit 3, die im Bereich einer Scheibe 4 innen im Fahrzeug 2 derart angeordnet und die derart ausgestaltet ist, dass zwei Teilbilder TB1, TB2 des darzustellenden virtuellen Bildobjekts O gleichzeitig getrennt voneinander, eines für das linke Auge und eines für das rechte Auge eines Betrachters 5, erzeugt werden und an der Scheibe 4 derart gespiegelt/reflektiert werden, dass das darzustellende virtuelle Bildobjekt O als ein virtuelles Tiefenbild T außerhalb des Fahrzeugs 2 hinter der Scheibe 4 in der realen Umgebung U überlagert ausgegeben wird, insbesondere in Blickrichtung R eines Betrachters 5. Somit sieht der Betrachter 5 in Blickrichtung R sowohl das gespiegelte virtuelle Bildobjekt O des virtuellen Tiefenbildes T der bildgebenden Ausgabeeinheit 3 in einer Entfernung r zur Position des Betrachters 5 in der realen Umgebung U und gleichzeitig die reale Umgebung U hinter der Scheibe 4.For this purpose, the display device comprises 1 at least one imaging output unit 3 in the area of a disk 4 inside the vehicle 2 arranged and configured such that two partial images TB1, TB2 of the virtual image object O to be displayed are simultaneously separated from each other, one for the left eye and one for the right eye of a viewer 5 , are generated and on the disc 4 mirrored / reflected such that the virtual image object O to be displayed as a virtual depth image T outside the vehicle 2 behind the disc 4 is superimposed in the real environment U output, especially in the direction R of a viewer 5 , Thus, the viewer sees 5 in the viewing direction R both the mirrored virtual image object O of the virtual depth image T of the imaging output unit 3 at a distance r to the position of the viewer 5 in the real environment U and at the same time the real environment U behind the disk 4 ,
Im Ausführungsbeispiel nach 1 fährt dem eigenen Fahrzeug 2 als reales Objekt F beispielsweise ein Fahrzeug im Sichtfeld und damit in Blickrichtung R des Betrachters 5 voraus. Dabei wird das virtuelle Tiefenbild T des virtuellen Bildobjekts O derart mittels der Anzeigevorrichtung 1 erzeugt, dass der Betrachter 5 in Blickrichtung R sowohl das erzeugte virtuelle Bildobjekt O als auch das reale Objekt F wahrnimmt, insbesondere derart wahrnimmt, dass das virtuelle Bildobjekt O lage- und/oder positionsgenau zum realen Objekt F in der realen Umgebung U liegt. Bei dem virtuellen Bildobjekt O kann es sich beispielsweise um eine grafische Markierung des realen Objekts F in Form einer Umrahmung handeln. Alternativ kann eine Textinformation, beispielsweise eine ermittelte Geschwindigkeit für das vorausfahrende Fahrzeug seitlich des vorausfahrenden Fahrzeugs (= reales Objekt F) ausgegeben werden.In the embodiment according to 1 drives your own vehicle 2 as a real object F, for example, a vehicle in the field of view and thus in the direction R of the observer 5 ahead. At this time, the virtual depth image T of the virtual image object O is so by means of the display device 1 that creates the viewer 5 in the direction R both the generated virtual image object O and the real object F perceives, in particular perceives such that the virtual image object O position and / or positionally accurate to the real object F in the real environment U is located. The virtual image object O may be, for example, a graphic marking of the real object F in the form of a framing. Alternatively, a text information, for example, a determined speed for the preceding vehicle side of the preceding vehicle (= real object F) are output.
In einer möglichen Ausführungsform dient zumindest ein Teilbereich der Scheibe 4, welcher spiegelnd und lichtdurchlässig ausgebildet ist als Reflexionsfläche 4.1 der Anzeigevorrichtung 1. Alternativ kann die Scheibe 4 vollständig spiegelnd und lichtdurchlässig ausgebildet sein, so dass die Größe der Reflexionsfläche 4.1 der Größe der Scheibe 4 entspricht.In one possible embodiment, at least a portion of the disc is used 4 which is designed to be reflective and translucent as a reflection surface 4.1 the display device 1 , Alternatively, the disc 4 be formed completely reflecting and translucent, so that the size of the reflecting surface 4.1 the size of the disc 4 equivalent.
Die bildgebende Ausgabeeinheit 3 ist in einer möglichen Ausführungsform als eine autostereoskopische Anzeigeeinheit ausgebildet. Insbesondere ist die bildgebende Ausgabeeinheit 3 kompakt und flach ausgeführt. Beispielsweise ist die bildgebende Ausgabeeinheit 3 als eine LCD-Anzeigeeinheit oder eine OLED-Anzeigeeinheit ausgebildet. Auch können andere geeignete flache Anzeigeeinheiten verwendet werden.The imaging output unit 3 In one possible embodiment, it is designed as an autostereoscopic display unit. In particular, the imaging output unit 3 compact and flat. For example, the imaging output unit 3 as an LCD display unit or an OLED display unit. Also, other suitable flat display units may be used.
Für eine binokulare Erfassung und Wahrnehmung des virtuellen Bildobjekts O durch den Betrachter 5 und somit ein stereoskopisches Sehen mit einem virtuellen dreidimensionalen Tiefeneindruck ist der bildgebenden Ausgabeeinheit 3 ausgabeseitig und somit strahlungsausgangsseitig in einem vorgegebenen Barrierenabstand a zumindest eine Barrieren-Optik 6 vorgeschaltet.For a binocular detection and perception of the virtual image object O by the viewer 5 and thus a stereoscopic vision with a virtual three-dimensional depth impression is the imaging output unit 3 on the output side and thus radiation output side in a predetermined barrier distance a at least one barrier optics 6 upstream.
In einer Ausführungsform beträgt der vorgegebene Barrierenabstand a zur Ausgabeeinheit 3 mindestens 0,1% eines Betrachtungsabstands b zum Betrachter 5.In one embodiment, the predetermined barrier spacing is a to the output unit 3 at least 0.1% of a viewing distance b to the viewer 5 ,
Alternativ kann der vorgegebene Barrierenabstand a zur Ausgabeeinheit 3 1% eines Betrachtungsabstands b zum Betrachter 5 betragen.Alternatively, the predetermined barrier distance a to the output unit 3 1% of a viewing distance b to the viewer 5 be.
Die Barrieren-Optik 6 ist derart in Abhängigkeit von einer Augenposition des Betrachters 5 pixelweise steuerbar, dass diese bereichsweise transparent oder opak ist und Teilbereiche des ausgegebenen virtuellen Bildobjektes O für den Betrachter 5 sichtbar oder unsichtbar sind.The barrier optics 6 is so dependent on an eye position of the viewer 5 controllable pixel by pixel that this is partially transparent or opaque and portions of the output virtual image object O for the viewer 5 are visible or invisible.
In einer möglichen Ausführungsform ist die Barrieren-Optik 6 als eine Parallaxenbarriere, insbesondere eine Lochrastermaske, ausgebildet und derart gestaltet, dass für das rechte Auge des Betrachters 5 sichtbare Pixel des virtuellen Tiefenbilds T (= Teilbild TB1) für das linke Auge des Betrachters 5 und für das linke Auge des Betrachters 5 sichtbare Pixel des virtuellen Tiefenbilds T (= Teilbild TB2) für das rechte Auge abgeschattet werden oder umgekehrt.In one possible embodiment, the barrier optics 6 as a parallax barrier, in particular a perforated grid mask, designed and designed such that for the right eye of the observer 5 visible pixels of the virtual depth image T (= partial image TB1) for the left eye of the observer 5 and for the viewer's left eye 5 visible pixels of the virtual depth image T (= partial image TB2) are shaded for the right eye or vice versa.
Die Barrieren-Optik 6 kann alternativ als eine Flüssigkristallanzeige, insbesondere ein transparentes LCD-Display, ausgebildet sein und somit elektrisch, insbesondere pixelweise, steuerbar sein.The barrier optics 6 may alternatively be formed as a liquid crystal display, in particular a transparent LCD display, and thus be electrically, in particular pixel-wise, controllable.
Alternativ kann die Optik als eine Lentikular-Optik ausgebildet sein. Beispielsweise ist die Lentikular-Optik als ein Lentikularraster (Linsenraster) ausgebildet und derart gestaltet, dass der Blick des rechten Auge des Betrachters 5 auf eine bestimmte Pixelgruppe des erzeugten virtuellen Tiefenbildes T (= Teilbild TB1) und der Blick des linken Auges des Betrachters 5 auf eine dazu komplementäre Pixelgruppe des virtuellen Tiefenbildes T (= Teilbild TB2) gelenkt wird.Alternatively, the optics may be formed as a lenticular optic. For example, the lenticular optic is designed as a lenticular grid (lenticular grid) and designed such that the view of the right eye of the observer 5 to a specific pixel group of the generated virtual depth image T (= partial image TB1) and the view of the left eye of the observer 5 is directed to a complementary pixel group of the virtual depth image T (= field TB2).
Bei Verwendung der bildgebenden Ausgabeeinheit 3 im Fahrzeug 2 ist die bildgebende Ausgabeeinheit 3 an einem geeigneten Ort im Fahrzeug 2, insbesondere am unteren Ende der Scheibe 4, insbesondere einer Front- oder Windschutzscheibe, derart angeordnet, dass das von der Ausgabeeinheit 3 generierte Bild des darzustellenden virtuellen Bildobjekts O mittels der im Strahlengang ausgangsseitig angeordneten Barrieren-Optik 6 als zwei Teilbilder TB1, TB2 derart an der Scheibe 4 gespiegelt wird, dass die gespiegelten Teilbilder TB1 und TB2 vom Betrachter 5 (z. B. einem Fahrer oder einem Beifahrer) mit beiden Augen als das virtuelle Tiefenbild T des virtuellen Bildobjekts O in der Entfernung r vor dem Fahrzeug 2 wahrgenommen werden. Wie bei einem konventionellen Head-Up-Display erscheint das virtuelle Tiefenbild T der Anzeigevorrichtung 1 daher in der Realität hinter der Scheibe 4 und somit in der realen Umgebung U überlagert. Die Scheibe 4 fungiert in diesem Fall als halbdurchlässiger Spiegel.When using the imaging output unit 3 in the vehicle 2 is the imaging output unit 3 at a suitable location in the vehicle 2 , especially at the lower end of the disc 4 , in particular a front or windshield, arranged such that of the output unit 3 generated image of the displayed virtual image object O by means of the output beam arranged in the beam path optics 6 as two partial images TB1, TB2 on the disc in this way 4 is mirrored that the mirrored fields TB1 and TB2 from the viewer 5 (eg, a driver or a passenger) with both eyes as the virtual depth image T of the virtual image object O at the distance r in front of the vehicle 2 be perceived. As with a conventional head-up display, the virtual depth image T of the display device appears 1 therefore in reality behind the disc 4 and thus superimposed in the real environment U. The disc 4 in this case acts as a semipermeable mirror.
Die Schärfeebene E dieses virtuellen Tiefenbildes T erscheint für den Betrachter 5 wenige Dezimeter hinter der Scheibe 4, so dass ohne weitere Maßnahmen der Betrachter 5 zur Ansicht des virtuellen Tiefenbildes T auf eine Entfernung wenige Dezimeter hinter der Scheibe 4 scharf stellen muss.The focal plane E of this virtual depth image T appears to the viewer 5 a few decimeters behind the glass 4 , so without further action the viewer 5 to view the virtual depth image T at a distance a few decimeters behind the disc 4 must focus.
Für eine kontaktanaloge Augmentierung der Szenerie vor dem Fahrzeug 2 können sich folgende Probleme ergeben:
- – Scharfstellung der Augen stets nur auf ein Objekt möglich (Akkommodation: Nah- oder Fernakkommodation), eine Scharfstellung auf Objekte in unterschiedlichen Entfernungen ist nicht möglich; die anderen Objekte erscheinen dem Betrachter 5 unscharf;
- – Konvergenzbewegungen der Augen, bei welcher die Augen aus der Parallelstellung heraus in Überschneidung gebracht werden, so dass es zu Doppelbildwahrnehmungen kommen kann (Augenkonvergenz).
For contact-analogous augmentation of the scenery in front of the vehicle 2 The following problems may arise: - - Focusing of the eyes is always only possible on one object (accommodation: local or remote accommodation), focusing on objects at different distances is not possible; the other objects appear to the viewer 5 blurred;
- - Convergence movements of the eyes, in which the eyes are brought out of the parallel position in overlap, so that it can lead to double vision (eye convergence).
Erfindungsgemäß werden diese Probleme gelöst durch den Einsatz der autostereoskopischen Anzeigevorrichtung 1 mit der bildgebenden Ausgabeeinheit 3 und der dazu beabstandeten Barrieren-Optik 6. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer autostereoskopischen Anzeigevorrichtung 1 ist es möglich, dem Betrachter 5 subjektiv einen räumlichen Eindruck für das von der bildgebenden Ausgabeeinheit 3 in Kombination mit der Barrieren-Optik 6 und der Reflexionsfläche 4.1 der Scheibe 4 generierte virtuelle Tiefenbild T zu vermitteln. Dies gilt zumindest für den räumlichen Eindruck, der aufgrund der Augenkonvergenz entsteht. Bezüglich der Akkommodation gilt die Schärfenebene E in einem Abstand von wenigen Dezimetern hinter der Scheibe 4.According to the invention, these problems are solved by the use of the autostereoscopic display device 1 with the imaging output unit 3 and the spaced-apart barrier optics 6 , By the use according to the invention of an autostereoscopic display device 1 is it possible for the viewer 5 subjectively a spatial impression for that of the imaging output unit 3 in combination with the barrier optics 6 and the reflection surface 4.1 the disc 4 to convey generated virtual depth image T. This applies at least to the spatial impression that arises due to eye convergence. Regarding the Accommodation is the focal plane E at a distance of a few decimeters behind the disc 4 ,
2 zeigt die als Head-Up-Display ausgebildete Anzeigevorrichtung 1 in Draufsicht. Die Größe der dargestellten bildgebenden Ausgabeeinheit 3 ist lediglich als Illustration und Beispiel zu verstehen. Mit anderen Worten: Die Größe der bildgebenden Ausgabeeinheit 3 kann variieren, wobei symmetrische und asymmetrische Anordnungen und Ausgestaltungen/Größen der bildgebenden Ausgabeeinheit 3 in Bezug auf die Scheibe 4 denkbar sind. Dies hängt mitunter auch von den baulichen Gegebenheiten im Fahrzeug 2 ab. 2 shows the designed as a head-up display display device 1 in plan view. The size of the illustrated imaging output unit 3 is to be understood only as an illustration and example. In other words, the size of the imaging output unit 3 may vary, with symmetrical and asymmetrical arrangements and configurations / sizes of the imaging output unit 3 in relation to the disc 4 are conceivable. This depends sometimes on the structural conditions in the vehicle 2 from.
2 zeigt den Verlauf der Augenkonvergenz bei der Betrachtung eines realen Objekts F vor dem eigenen Fahrzeug 2. In 2 ist beispielhaft der Fahrer eines linksgelenkten Fahrzeugs 2 als Betrachter 5 der vorausliegenden Umgebung U eingezeichnet. Dies ist jedoch in keiner Weise einschränkend. Es ist offensichtlich, dass sämtliche beschriebene Konzepte auch für einen Beifahrer auf der rechten Seite oder den Fahrer eines rechtsgelenkten Fahrzeuges anwendbar sind. Ebenso ist die beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung 1 nicht auf die Anwendung in Kombination mit einer Front- oder Windschutzscheibe beschränkt. Vielmehr ist jede entsprechend geneigte Scheibe im Kraftfahrzeug als Reflexionsfläche verwendbar, beispielsweise auch eine Heckscheibe des Fahrzeugs 2. 2 shows the course of the eye convergence when looking at a real object F in front of the own vehicle 2 , In 2 is an example of the driver of a left-hand drive vehicle 2 as a viewer 5 the preceding environment U drawn. However, this is in no way limiting. It is obvious that all described concepts are also applicable to a passenger on the right side or the driver of a right-hand drive vehicle. Likewise, the described device according to the invention 1 not limited to use in combination with a front or windscreen. Rather, each correspondingly inclined disc in the motor vehicle can be used as a reflection surface, for example, a rear window of the vehicle 2 ,
Hinsichtlich der im Strahlengang der bildgebenden Ausgabeeinheit 3 angeordneten Barrieren-Optik 6 gibt es zumindest die bereits oben beschriebenen zwei Möglichkeiten, so dass die Anzeigevorrichtung 1 als eine autostereoskopische HUD-Anzeigeeinheit ausgeführt ist.With respect to the in the beam path of the imaging output unit 3 arranged barrier optics 6 There are at least the two possibilities already described above, so that the display device 1 is designed as an autostereoscopic HUD display unit.
Bei der Ausführung der Barrieren-Optik 6 als Parallaxenbarrieren wird strahlenausgangsseitig in dem vorgegebenen Barrierenabstand a vor der bildgebenden Ausgabeeinheit 3 eine Parallaxenbarriere angeordnet. Diese Parallaxenbarriere besteht insbesondere aus einem optimierten Raster, welches einzelne Pixel für das linke Auge des Betrachters 5 abschattet. Die anderen, für das linke Auge sichtbaren Pixel werden von der Parallaxenbarriere dagegen für das rechte Auge abgeschattet. Auf diese Art und Weise ist es möglich, dem linken und dem rechten Auge zwei unterschiedliche Bilder (= Teilbilder TB1, TB2) zu präsentieren, wodurch der gewünschte stereoskopische Effekt erzielt werden kann.In the execution of the barrier optics 6 as parallax barriers, the radiation output side is at the predetermined barrier distance a in front of the imaging output unit 3 arranged a parallax barrier. This parallax barrier consists in particular of an optimized grid, which individual pixels for the left eye of the observer 5 shades. The other pixels visible to the left eye are shadowed by the parallax barrier for the right eye. In this way, it is possible to present two different images (= partial images TB1, TB2) to the left and right eyes, whereby the desired stereoscopic effect can be achieved.
Darüber hinaus kann die Anzeigevorrichtung 1 derart ausgestaltet sein, dass zusätzlich zu dem für den Betrachter 5 wahrnehmbaren stereoskopischen Effekt weitere Funktionen und Wahrnehmungen erzeugt werden.In addition, the display device 1 be designed in such a way that in addition to that for the viewer 5 Perceptible stereoscopic effect further functions and perceptions are generated.
So kann eine Aufnahmeeinheit 7, beispielsweise eine Kamera, vorgesehen sein, die beispielsweise derart ausgebildet ist, dass diese den Kopf, die Pupillen und/oder die Augen des Betrachters 5 des virtuellen Tiefenbildes T und der realen Umgebung U erfasst und eine Kopf-, Pupillen- und/oder Augenbewegung und/oder eine Kopf- und/oder Augenposition und/oder die Blickrichtung R des Betrachters 5 bestimmt und überwacht und insbesondere deren Verlauf verfolgt.So can a recording unit 7 , For example, a camera, be provided, which is for example designed such that these the head, the pupils and / or the eyes of the beholder 5 the virtual depth image T and the real environment U detected and a head, pupil and / or eye movement and / or a head and / or eye position and / or the viewing direction R of the viewer 5 determined and monitored and in particular their course tracked.
Insbesondere wird im Betrieb der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 die ausgangsseitig in dem vorgegebenen Barrierenabstand a zu der Ausgabeeinheit 3 vorgeschaltete Barrieren-Optik 6 derart in Abhängigkeit von einer Augenposition des Betrachters 5 pixelweise angesteuert, dass Teilbereiche des ausgegebenen Bildobjektes O für den Betrachter 5 sichtbar oder unsichtbar sind, insbesondere das ausgegebene Bildobjekt O für ein rechtes Auge des Betrachters 5 dargestellt wird und dieses Bildobjekt O für das linke Auge des Betrachters 5 unsichtbar ist oder umgekehrt.In particular, during operation of the display device according to the invention 1 the output side in the predetermined barrier distance a to the output unit 3 upstream barrier optics 6 such as a function of an eye position of the viewer 5 pixel-wise controlled that portions of the output image object O for the viewer 5 are visible or invisible, in particular the output image object O for a right eye of the observer 5 is displayed and this image object O for the left eye of the observer 5 is invisible or vice versa.
Hierzu werden in einem nachfolgenden Schritt diejenigen Anzeigebereiche SB, insbesondere Pixel oder Stellen, der Ausgabeeinheit 3 dunkel geschaltet oder gesperrt, welche durch die in einem vorhergehenden Schritt transparent geschalteten Pixelbereiche PB der Barrieren-Optik 6 für das jeweilige Auge sichtbar sind.For this purpose, in a subsequent step, those display areas SB, in particular pixels or locations, of the output unit 3 dark switched or disabled, which by the transparent in a previous step pixel areas PB of the barrier optics 6 are visible to the respective eye.
Hierzu ist die bildgebende Ausgabeeinheit 3 und/oder die Barrieren-Optik 6 derart ausgestaltet, dass zumindest eine dieser Komponenten die Teilbilder TB1 und TB2 in Abhängigkeit von der ermittelten Kopf-, Pupillen- und/oder Augenbewegung und/oder der ermittelten Kopf- und/oder Augenposition und/oder der ermittelten Blickrichtung R des Betrachters 5 erzeugt werden, so dass daraus resultierend das virtuelle Tiefenbild T vom Betrachter 5 entsprechend, beispielsweise in der ermittelten Blickrichtung R in der realen Umgebung U, wahrgenommen wird.For this purpose, the imaging output unit 3 and / or the barrier optics 6 configured such that at least one of these components the partial images TB1 and TB2 depending on the determined head, pupil and / or eye movement and / or the determined head and / or eye position and / or the determined viewing direction R of the viewer 5 are generated, resulting in the virtual depth image T from the viewer 5 Accordingly, for example, in the determined viewing direction R in the real environment U, is perceived.
Dabei hat insbesondere die horizontale Position der Augen des Betrachters 5 einen Einfluss. Mit Hilfe der beobachteten Kopf-, Pupillen- und/oder Augenposition kann die autostereoskopische Anzeigenvorrichtung 1 entsprechend angepasst werden, um den autostereoskopischen Effekt möglichst optimal herbeizuführen.It has in particular the horizontal position of the eyes of the beholder 5 an influence. With the help of the observed head, pupil and / or eye position, the autostereoscopic display device can 1 be adapted accordingly to bring about the autostereoscopic effect as optimally as possible.
Dabei sind verschiedene Anpassungen denkbar. So kann die Anzeigevorrichtung 1 zusätzlich zumindest eine Stelleinheit 8 umfassen, mittels der zumindest eine Position oder Stellung einer der Komponenten der Anzeigevorrichtung 1, wie der bildgebenden Ausgabeeinheit 3 und/oder der Barrieren-Optik 6, angepasst, beispielsweise verschoben oder verstellt wird. Insbesondere können die einzelnen Komponenten der Anzeigevorrichtung 1, wie z. B. das Linsenraster und/oder die bildgebende Ausgabeeinheit 3 oder eine Kombination hiervon, in ihrer Position derart verändert werden, dass sich für den Betrachter 5 der gewünschte stereoskopische Effekt ergibt.Various adjustments are conceivable. So can the display device 1 additionally at least one actuator 8th comprise, by means of at least one position or position of the Components of the display device 1 like the imaging output unit 3 and / or the barrier optics 6 , adapted, for example, moved or displaced. In particular, the individual components of the display device 1 , such as B. the lenticular grid and / or the imaging output unit 3 or a combination thereof, being changed in their position in such a way that is obvious to the viewer 5 the desired stereoscopic effect results.
In einer Ausprägung der Erfindung erfolgt diese Verschiebung nicht mechanisch, sondern elektronisch gesteuert. So kann beispielsweise eine Parallaxenbarriere auch durch eine transparente LCD-Anzeigeeinheit realisiert werden, welche an den gewünschten Stellen mittels einer elektronischen Ansteuerung transparent oder undurchsichtig geschaltet wird. Dabei wird die transparente LCD-Anzeigeeinheit pixelgenau angesteuert und dynamisch verändert. In diesem Fall kann die Stelleinheit entfallen.In one embodiment of the invention, this shift is not mechanically, but electronically controlled. Thus, for example, a parallax barrier can also be realized by a transparent LCD display unit, which is switched to transparent or opaque at the desired locations by means of an electronic control. In this case, the transparent LCD display unit is controlled pixel-accurate and changed dynamically. In this case, the actuator can be omitted.
Im erfindungsgemäßen Anwendungsfall ist die autostereoskopische Anzeigevorrichtung 1 derart ausgestaltet, dass das virtuelle Tiefenbild T derart erzeugt wird, dass der Betrachter 5 das virtuelle Tiefenbild T weit außen hinter der Scheibe 4 in der Entfernung r in der realen Umgebung U wahrnimmt.In the application according to the invention, the autostereoscopic display device 1 configured such that the virtual depth image T is generated such that the viewer 5 the virtual depth image T far out from behind the glass 4 in the distance r in the real environment perceives U.
Üblicherweise ist eine als Windschutzscheibe ausgebildete Scheibe 4 nicht eben oder plan. Vielmehr weist die Windschutzscheibe eine Krümmung auf. Hierdurch kann es sein, dass eine herkömmliche Parallaxenbarriere oder ein herkömmliches Linsenraster nicht mehr den gewünschten Effekt erzielt.Usually, a windscreen designed as a disc 4 not flat or plan. Rather, the windshield has a curvature. This may mean that a conventional parallax barrier or a conventional lenticular grid no longer achieves the desired effect.
In einer möglichen Ausprägung der Erfindung wird daher die Barrieren-Optik 6, insbesondere die Parallaxenbarriere oder das Linsenraster der Anzeigevorrichtung 1, entsprechend auf die Krümmung der Scheibe 4, insbesondere einer Windschutzscheibe, ausgestaltet oder angepasst und optimiert, so dass sich unter Berücksichtigung der Reflexion an der gekrümmten Scheibe 4 und unter Berücksichtigung der angepassten/optimierten Parallaxenbarriere oder des angepassten/optimierten Linsenrasters ein für die stereoskopische Darstellung vorteilhafter Strahlengang ergibt.In one possible embodiment of the invention, therefore, the barrier optics 6 , in particular the parallax barrier or the lenticular grid of the display device 1 , according to the curvature of the disc 4 , in particular a windshield, designed or adapted and optimized so that, taking into account the reflection at the curved disc 4 and, taking into account the adapted / optimized parallax barrier or the adapted / optimized lens raster, results in a beam path which is advantageous for stereoscopic imaging.
Wie oben beschrieben, erzeugt die autostereoskopische Anzeigevorrichtung 1 als Head-Up-Display für das linke und das rechten Auge des Betrachters 5 zwei unterschiedliche Teilbilder TB1, TB2. In der grundsätzlichen Ausprägung der Erfindung wird das von der bildgebenden Ausgabeeinheit 3 erzeugte stereoskopische virtuelle Tiefenbild T so aufgebaut, dass sich bezüglich der Augenkonvergenz eine ausreichend große wahrnehmbare Entfernung r des virtuellen Tiefenbildes T hinter der Scheibe 4 ergibt.As described above, the autostereoscopic display device generates 1 as a head-up display for the viewer's left and right eyes 5 two different partial images TB1, TB2. In the basic embodiment of the invention, that of the imaging output unit 3 generated stereoscopic virtual depth image T constructed so that, with respect to the eye convergence, a sufficiently large perceptible distance r of the virtual depth image T behind the disc 4 results.
Typischerweise könnte eine solche wahrnehmbare Entfernung r des virtuellen Tiefenbilds T sieben bis fünfzehn Meter in Blickrichtung R betragen. In einem solchen Fall ergibt sich für den Betrachter 5 der Eindruck, dass das von der bildgebenden Ausgabeeinheit 3 erzeugte virtuelle Tiefenbild T und somit das darzustellende virtuelle Bildobjekt O tatsächlich in diesem Abstand hinter der Scheibe 4 liegt. Dies betrifft zumindest den räumlichen Eindruck bezüglich der Augenkonvergenz. Wenn der Betrachter 5 in diesem Fall seine Augen auf das reale Objekt F vor seinem eigenen Fahrzeug 2 richtet und fokussiert (z. B. auf ein vor ihm fahrendes anderes Fahrzeug), so werden sich aufgrund der erfindungsgemäßen Ausführung der Anzeigevorrichtung 1 und der Erzeugung des stereoskopischen virtuellen Tiefenbilds T in der Entfernung r für den Betrachter 5 keine Doppelbilder ergeben. Der Betrachter 5 ist also in der Lage, sowohl das reale Objekt F als auch das virtuelle Tiefenbild T ohne Doppelbilder wahrzunehmen. Damit ist es möglich, eine kontaktanaloge Augmentierung der Realität vorzunehmen.Typically, such a perceivable distance r of the virtual depth image T could be seven to fifteen meters in the viewing direction R. In such a case arises for the viewer 5 the impression that that of the imaging output unit 3 generated virtual depth image T and thus the virtual image object O to be displayed actually at this distance behind the disc 4 lies. This concerns at least the spatial impression regarding the eye convergence. When the viewer 5 in this case his eyes on the real object F in front of his own vehicle 2 directed and focused (eg on a different vehicle driving in front of him), so are due to the inventive design of the display device 1 and the generation of the stereoscopic virtual depth image T at the distance r for the viewer 5 no double images result. The viewer 5 is thus able to perceive both the real object F and the virtual depth image T without double images. This makes it possible to make a contact-analogous augmentation of reality.
Hierzu werden zwei gleiche oder identische Teilbilder TB1, TB2 des darzustellenden virtuellen Bildobjekts O mittels der Anzeigevorrichtung 1 erzeugt, so dass der Betrachter 5 das virtuelle Tiefenbild T weit entfernt, insbesondere mehr als 5 m oder 10 m voraus in Blickrichtung R, in der realen Umgebung U wahrnimmt und seine Augen weitgehend parallel ausgerichtet sind.For this purpose, two identical or identical partial images TB1, TB2 of the virtual image object O to be displayed are displayed by means of the display device 1 generated so that the viewer 5 the virtual depth image T far away, in particular more than 5 m or 10 m ahead in the direction R, perceives in the real environment U and its eyes are aligned substantially parallel.
Es kann aber auch bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 zu einer Differenz zwischen der Schärfenebene E des virtuellen Tiefenbilds T und den Schärfenebenen des realen Objektes F kommen. Die Akkommodation des Auges des Betrachters 5 kann also entweder auf das virtuelle Tiefenbild T der bildgebenden Ausgabeeinheit 3 oder auf das reale Objekt F in der Umgebung U erfolgen, aber nicht auf beides gleichzeitig. In einer typischen Fahrsituation wird der Betrachter 5 jedoch das vorausliegende oder vorausfahrende reale Objekt F in der Ferne fixieren, so dass er ein virtuelles Tiefenbild T der bildgebenden Ausgabeeinheit 3 in einer anderen, insbesondere nah an der Scheibe 4 liegenden Schärfenebene E leicht unscharf wahrnehmen wird. Jedoch wird dieses virtuelle Tiefenbild T bezüglich der Augenkonvergenz räumlich in der Ferne, z. B. in der Entfernung r vor dem eigenen Fahrzeug 2, wahrgenommen. Der Betrachter 5 wird also das virtuelle Tiefenbild T in der Ferne wahrnehmen, was leicht unscharf ist. Für viele Anwendungen ist dies akzeptabel, z. B. wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug farbig markiert werden soll.But it can also in the display device according to the invention 1 come to a difference between the sharpness level E of the virtual depth image T and the sharpness levels of the real object F. The accommodation of the eye of the beholder 5 can therefore either on the virtual depth image T of the imaging output unit 3 or to the real object F in environment U, but not both at the same time. In a typical driving situation, the viewer becomes 5 however, remotely fix the preceding or preceding real object F so as to be a virtual depth image T of the imaging output unit 3 in another, especially close to the disc 4 lying sharpness level E slightly blurred perceive. However, with respect to eye convergence, this virtual depth image T becomes spatially distant, e.g. B. at the distance r in front of your own vehicle 2 , perceived. The viewer 5 will perceive the virtual depth image T in the distance, which is slightly blurred. For many applications, this is acceptable, for. B. if a preceding vehicle should be marked in color.
Alternativ können derartige Akkommodationsprobleme wie nachfolgend beschrieben mittels einer angepassten Anzeigevorrichtung 1 verbessert werden:
Durch die Verortung des virtuellen Bildobjektes O vor das Fahrzeug 2 ergeben sich eine Reihe von Vorteilen:
- – Die Augenkonvergenz kann sich sowohl auf das reale Objekt F vor dem Fahrzeug 2 als auch auf das virtuelle Bildobjekt O des Head-Up-Displays einstellen, so dass sich für den Betrachter 5 keine Doppelbilder ergeben.
Alternatively, such accommodation problems may be as described below by means of a customized display 1 be improved:
By locating the virtual image object O in front of the vehicle 2 There are a number of advantages: - - The eye convergence can affect both the real object F in front of the vehicle 2 as well as to adjust the virtual image object O of the head-up display, so that to the viewer 5 no double images result.
Im Betrieb der Anzeigevorrichtung 1 werden die virtuellen Bildobjekte O als sogenannte Augmented Reality Bildinhalte mit Eigenschaften dargestellt, welche sie von allgemeinen Bildinhalten unterscheiden. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die virtuellen Bildobjekte O in einem Head-Up-Display angezeigt werden. Dabei enthält ein großer Teil des erzeugten Bildes (Tiefenbild T mit den Teilbildern TB1, TB2) keine Bildinformation. Daher sieht die Erfindung vor, diese betreffenden Teile des virtuellen Tiefenbildes T schwarz oder transparent zu erzeugen.During operation of the display device 1 For example, the virtual image objects O are displayed as so-called augmented reality image contents with properties which distinguish them from general image contents. This is especially true when the virtual image objects O are displayed in a head-up display. In this case, a large part of the generated image (depth image T with the partial images TB1, TB2) contains no image information. Therefore, the invention provides to produce these relevant parts of the virtual depth image T black or transparent.
Die eigentlichen Informationen und somit die darzustellenden virtuellen Bildobjekte O bestehen im Allgemeinen aus einfachen grafischen Formen und/oder Zeichen, z. B. Linien zur Markierung von Fahrspuren, Rechtecke zur Markierung von Fahrzeugen, Hinweise, Beschreibungen, Ortsnamen, Bezeichnungen, etc.The actual information and thus the displayed virtual image objects O generally consist of simple graphic forms and / or characters, eg. As lines for marking lanes, rectangles for marking vehicles, notes, descriptions, place names, names, etc.
Das darzustellende virtuelle Bildobjekt O wird darüber hinaus mit wenigstens einer Farbe oder mit wenigen Farben erzeugt und ausgegeben. Beispielsweise wird eine darzustellende Linie häufig einfarbig und gegebenenfalls mit Schattierungen und Ausblendeffekten erzeugt und ausgegeben.Moreover, the virtual image object O to be displayed is generated and output with at least one color or colors. For example, a line to be displayed is often generated in monochrome and possibly with shades and blanking effects and output.
Bei der Verwendung in einem Fahrzeug 2 wird sich das darzustellende virtuelle Bildobjekt O für eine kontaktanaloge Markierung mit Augmented Reality in großer Entfernung vor dem Fahrzeug 2 befinden, typischerweise in einer Entfernung von 5 bis 15 Metern oder mehr. Insbesondere kann es ausreichend sein, die Bildinhalte in einer einzigen Tiefenebene anzuzeigen.When used in a vehicle 2 For example, the virtual image object O to be displayed becomes a contact-distant mark with augmented reality at a great distance in front of the vehicle 2 typically at a distance of 5 to 15 meters or more. In particular, it may be sufficient to display the image contents in a single depth plane.
3 zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen autostereoskopischen Anzeigevorrichtung 1 mit der Ausgabeeinheit 3 und der vorgeschalteten Barrieren-Optik 6. 3 shows the principle of the autostereoscopic display device according to the invention 1 with the output unit 3 and the upstream barrier optics 6 ,
Die Ausgabeeinheit 3 ist aus einem konventionellen Display, beispielsweise ein konventionelles LCD oder OLED, gebildet. Es sind farbige und schwarzweiße Displays möglich. Auf dieser Ausgabeeinheit 3 werden die virtuellen Bildobjekte O als Inhalte erzeugt und ausgegeben, sowohl für das rechte als auch für das linke Auge.The output unit 3 is formed from a conventional display, such as a conventional LCD or OLED. There are colored and black and white displays possible. On this output unit 3 For example, the virtual image objects O are generated as contents and output for both the right and left eyes.
Die Barrieren-Optik 6, welche in einem definierten Barriereabstand a vor der Ausgabeeinheit 3 angebracht ist, ist aus einer Matrix von Pixeln gebildet, welche dynamisch und elektronisch entweder transparent oder undurchsichtig geschaltet werden können. Die Barrieren-Optik 6 kann beispielsweise als transparentes LCD ausgeführt sein. Vorteilhaft sind die Auflösungen der Barrieren-Optik 6 und der Ausgabeeinheit 3 aufeinander abgestimmt.The barrier optics 6 , which in a defined barrier distance a in front of the output unit 3 is made up of a matrix of pixels which can be dynamically and electronically switched either transparent or opaque. The barrier optics 6 may for example be designed as a transparent LCD. The resolutions of the barrier optics are advantageous 6 and the output unit 3 coordinated.
Eine wesentliche Eigenschaft der Erfindung ist, dass die Barrieren-Optik 6 in einem großen Barriereabstand a vor der Ausgabeeinheit 3 angebracht ist, wobei der Barriereabstand a ein bis mehrere Zentimeter oder Dezimeter beträgt im Gegensatz zu konventionellen autostereoskopischen Displays mit Lochrastermaske, bei welchen die Barriere unmittelbar vor der Ausgabeeinheit bzw. in geringem Abstand zu dieser angebracht ist.An essential feature of the invention is that the barrier optics 6 in a large barrier distance a in front of the output unit 3 is mounted, wherein the barrier distance a is one to several centimeters or decimeters, in contrast to conventional autostereoscopic displays with perforated grid mask, in which the barrier is mounted immediately in front of the output unit or at a small distance to this.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 ist hingegen der Barriereabstand a erfindungsgemäß deutlich größer und abhängig vom Abstand der Augen des Betrachters 5. In einer möglichen Ausführungsform wird ein Barriereabstand a zwischen einer Barrieren-Optik 6 und einer Ausgabeeinheit 3 gewählt werden, welcher mindestens 0,1% des Betrachtungsabstandes b beträgt. Alternativ kann der Barriereabstand a mindestens 1% des Betrachtungsabstandes b betragen.In the display device according to the invention 1 on the other hand, the barrier distance a is significantly larger according to the invention and depends on the distance of the eyes of the observer 5 , In one possible embodiment, a barrier spacing a between a barrier optics 6 and an output unit 3 which is at least 0.1% of the viewing distance b. Alternatively, the barrier distance a can amount to at least 1% of the viewing distance b.
Durch eine intelligente pixelgenaue Ansteuerung von Ausgabeeinheit 3 und Barrieren-Optik 6 ergibt sich der gewünschte dreidimensionale Effekt.Through an intelligent pixel-precise control of output unit 3 and barrier optics 6 results in the desired three-dimensional effect.
4 zeigt exemplarisch ein Beispiel für eine Ansteuerung einer Zeile der Barrieren-Optik 6. Die Zeile umfasst ein oder mehrere Pixel in der Höhe. Im gezeigten Beispiel soll ein Inhalt so angezeigt werden, dass die Augenkonvergenz unendlich beträgt. Dabei schauen das linke Auge und das rechte Auge des Betrachters 5 parallel nach vorne. Erfindungsgemäß wird durch entsprechende Ansteuerung der Barrieren-Optik 6 der Inhalt für das linke Auge mittels des Teilbildes TB1 und für das rechte Auge mittels des Teilbildes TB2 auf der Ausgabeeinheit 3 in der direkten Sichtlinie zwischen dem jeweiligen Auge und unendlich ausgegeben. 4 shows an example of an example of a control of a line of the barrier optics 6 , The line includes one or more pixels in height. In the example shown, a content should be displayed so that the eye convergence is infinite. The viewer's left eye and right eye are watching 5 parallel to the front. According to the invention by appropriate control of the barrier optics 6 the content for the left eye by means of the partial image TB1 and for the right eye by means of the partial image TB2 on the output unit 3 in the direct line of sight between the respective eye and infinite output.
Zur Vermeidung von Geisterbildern für das jeweils andere Auge werden zwei Maßnahmen getroffen:
- – Die Barrieren-Optik 6 wird auf der Sichtlinie (als Volllinie dargestellt) für die Teilbilder TB1, TB2 sowohl des rechten als auch des linken Auges pixelweise in entsprechenden Pixelbereichen PB1, PB2 transparent geschaltet. An allen anderen Stellen ist die Barrieren-Optik 6 auf undurchlässig, beispielsweise opak, geschaltet. Es ist sowohl für das linke als auch für das rechte Auge jeweils der Pixelbereich PB1, PB2 in der Barrieren-Optik 6 so transparent geschaltet, dass der Inhalt und damit das Teilbild TB1 für das linke Auge auf der Ausgabeeinheit 3 für das linke Auge sichtbar wird, und der Inhalt und damit das Teilbild TB2 für das rechte Auge auf der Ausgabeeinheit 3 für das rechte Auge sichtbar wird.
To avoid ghost images for the other eye, two measures are taken: - - The barrier optics 6 is switched on the line of sight (shown as a solid line) for the partial images TB1, TB2 both the right and the left eye pixel-by-pixel in corresponding pixel areas PB1, PB2 transparent. In all other places is the barrier optics 6 opaque, for example, opaque, switched. It is the pixel area PB1, PB2 in the barrier optics for both the left and the right eye 6 switched so transparent that the content and thus the partial image TB1 for the left eye up the output unit 3 is visible to the left eye, and the content and thus the partial image TB2 for the right eye on the output unit 3 becomes visible to the right eye.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass ein Anzeigebereich SB1 der Ausgabeeinheit 3, welcher vom linken Auge auf einer Sichtlinie (als gestrichelte Linie dargestellt) durch den eigentlich für das rechte Auge transparenten Bereich sichtbar wird, für weitere Anzeigen gesperrt wird. Hierzu wird dieser zu sperrende Anzeigebereich SB1 der Ausgabeeinheit 3 derart korrespondierend pixelweise angesteuert, dass dieser schwarz bzw. nicht leuchtend erscheint. Hierdurch wird verhindert, dass das linke Auge ein Geisterbild sieht. Analog wird der vom rechten Auge durch den eigentlich für das linke Auge transparenten Bereich sichtbare Anzeigebereich SB2 der Ausgabeeinheit 3 für weitere Anzeigen gesperrt.Furthermore, it is provided that a display area SB1 of the output unit 3 which is visible from the left eye on a line of sight (shown as a dashed line) through the actually transparent to the right eye area is blocked for further displays. For this purpose, this is to be blocked display area SB1 of the output unit 3 so correspondingly pixel-by-pixel controlled that this appears black or not luminous. This prevents the left eye from seeing a ghost image. Analogously, the display area SB2 of the output unit that is visible from the right eye through the area that is actually transparent to the left eye becomes visible 3 blocked for further ads.
Diese pixelweise Ansteuerung der Barrieren-Optik 6 mit transparenten Pixelbereichen PB1, PB2 und der Ausgabeeinheit 3 mit gesperrten Anzeigebereichen SB1, SB2 wird zeilen- und/oder spaltenweise angewendet. D. h. für jede Zeile der Barrieren-Optik 6 und/oder der Ausgabeeinheit 3 der autostereoskopischen Anzeigevorrichtung 1 wird festgelegt, an welcher Pixelstelle in der Zeile Inhalte für das linke und an welcher Pixelstelle Inhalte für das rechte Auge erzeugt und ausgegeben werden. Entsprechend werden/wird die Barrieren-Optik 6 und/oder die Ausgabeeinheit 3 in der jeweiligen Zeile in den betreffenden Pixelbereichen PB1, PB2 bzw. Anzeigebereichen SB1, SB2 transparent bzw. undurchsichtig geschaltet.This pixel-by-pixel control of the barrier optics 6 with transparent pixel areas PB1, PB2 and the output unit 3 with locked display areas SB1, SB2 is applied in rows and / or columns. Ie. for every line of barrier optics 6 and / or the output unit 3 the autostereoscopic display device 1 It is determined at which pixel location in the line contents for the left and at which pixel location contents for the right eye are generated and output. Accordingly, the barrier optics will / will 6 and / or the output unit 3 in the respective row in the respective pixel areas PB1, PB2 or display areas SB1, SB2 switched transparent or opaque.
Ein weiteres Beispiel für eine erfindungsgemäße Ansteuerung ist in 5 gezeigt. Das gezeigte Beispiel erweitert die im Beispiel von 4 gezeigten Inhalte um einen weiteren Inhalt für das linke Auge (= Teilbild TB1 für ein weiteres darzustellendes Bildobjekt O2) und einen weiteren Inhalt für das rechte Auge (= Teilbild TB1 für ein weiteres darzustellendes Bildobjekt O2).Another example of an inventive control is in 5 shown. The example shown extends the example of 4 shown content to another content for the left eye (= partial image TB1 for another image to be displayed object O2) and another content for the right eye (= partial image TB1 for another image to be displayed object O2).
Erfindungsgemäß werden zur Anzeige der weiteren Inhalte zwei weitere Pixelbereiche PB1(O2), PB2(O2) zusätzlich zu den bereits transparent geschalteten Pixelbereichen PB1(O1), PB2(O1) in der Barrieren-Optik 6 transparent geschaltet. Ebenso werden zur Vermeidung von Geisterbildern zwei weitere Anzeigebereiche SB1(O2), SB2(O2) der Ausgabeeinheit 3 für die Anzeige weiterer Inhalte gesperrt.According to the invention, two further pixel areas PB1 (O2), PB2 (O2) are shown in addition to the already transparent switched pixel areas PB1 (O1), PB2 (O1) in the barrier optics to display the further contents 6 switched transparent. Likewise, to avoid ghost images, two further display areas SB1 (O2), SB2 (O2) of the output unit 3 blocked for viewing additional content.
Aus dem Beispiel wird klar, dass mehrere Inhalte und somit mehrere Bildobjekte O1, O2 für das linke und das rechte Auge getrennt in einer Zeile darstellbar sind. Es ist auch offensichtlich, dass jeder einzelne Inhalt eine maximale Breite aufweist und nicht in den gesperrten Anzeigebereich SB1(O1, O2), SB2(O1, O2) reichen darf. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass hier ein gewisser Sicherheitspuffer oder Toleranzbereich für die jeweiligen Bereiche, wie transparente Pixelbereiche PB1, PB2 und gesperrte Anzeigebereiche SB1, SB2, zu wahren ist und eventuell ein größerer gesperrter Anzeigebereich SB1, SB2 der Ausgabeeinheit 3 gesperrt werden muss oder ein größerer Pixelbereich PB1, PB2 der Barrieren-Optik 6 transparent geschaltet werden muss als theoretisch basierend auf den strahlentheoretischen Überlegungen idealerweise notwendig ist. Dies resultiert aus Ungenauigkeiten und der Bewegung der Augen.From the example it becomes clear that several contents and thus several image objects O1, O2 for the left and the right eye can be displayed separately in one line. It is also obvious that each individual content has a maximum width and is not allowed to reach the locked display area SB1 (O1, O2), SB2 (O1, O2). It is obvious to a person skilled in the art that here a certain safety buffer or tolerance range must be maintained for the respective areas, such as transparent pixel areas PB1, PB2 and blocked display areas SB1, SB2, and possibly a larger blocked display area SB1, SB2 of the output unit 3 must be locked or a larger pixel area PB1, PB2 of the barrier optics 6 must be switched transparent than theoretically based on the beam theoretical considerations ideally is necessary. This results from inaccuracies and the movement of the eyes.
Eine weitere Ausführungsform ist in 6 dargestellt. Dabei kann es in bestimmten Anwendungsfällen gewünscht sein, dass eine Anzeige in gesperrten Anzeigebereichen SB1, SB2 der Ausgabeeinheit 3 möglich ist.Another embodiment is in 6 shown. In certain applications, it may be desirable for a display in blocked display areas SB1, SB2 of the output unit 3 is possible.
Dabei werden Inhalte und somit ein weiteres Bildobjekt O3 in einem Anzeigebereich TB(O3), der einem gesperrten Anzeigebereich SB(O1) des Bildobjektes O1 entspricht, ausgegeben. Es können in einer Zeile nicht beliebige Inhalte angezeigt werden, sondern es ergeben sich Einschränkungen durch die auf der Ausgabeeinheit 3 gesperrten Anzeigebereiche SB. Die Anzeigen jeder Zeile sind jedoch unabhängig voneinander. Eine Zeile ergibt sich dabei durch die gemeinsam, insbesondere synchron, angesteuerten Pixel oder Bereiche von Pixeln in der Ausgabeeinheit 3 und der Barrieren-Optik 6, wobei sichergestellt sein muss, dass die Pixelbereiche PB der Barrieren-Optik 6 die angezeigten Inhalte in der Zeile und somit die Bereiche der Ausgabeeinheit 3 zur Anzeige der Teilbilder TB vollständig freigeben oder abdecken. Vorteilhaft besteht eine Zeile aus einer Pixelreihe.At this time, contents and thus another image object O3 are output in a display area TB (O3) corresponding to a locked display area SB (O1) of the image object O1. It is not possible to display any contents in a line, but there are restrictions on the output unit 3 locked display areas SB. However, the ads of each row are independent of each other. One line results from the common, in particular synchronously, driven pixels or areas of pixels in the output unit 3 and the barrier optics 6 , wherein it must be ensured that the pixel areas PB of the barrier optics 6 the displayed contents in the line and thus the areas of the output unit 3 completely open or cover TB for displaying the partial images. Advantageously, a row consists of a row of pixels.
Zu berücksichtigen ist darüber hinaus die variable Position der Augen des Betrachters 5 und die damit einhergehende Parallaxe. Um eine vollständige Freigabe oder Abdeckung durch die Barrieren-Optik 6 zu erreichen, kann es notwendig sein, in benachbarten Zeilen zusätzliche Pixelbereiche PB transparent zu schalten oder abzudecken. Ebenso kann es notwendig sein, zusätzliche Anzeigebereiche SB in benachbarten Zeilen der Ausgabeeinheit 3 zu sperren, so dass Geisterbilder ausreichend vermieden werden.In addition, the variable position of the observer's eyes must be considered 5 and the accompanying parallax. To get a complete release or cover through the barrier optics 6 It may be necessary to transparently switch or cover additional pixel areas PB in adjacent rows. It may also be necessary to have additional display areas SB in adjacent lines of the output unit 3 to lock so that ghost images are sufficiently avoided.
Bis auf diese Einschränkungen sind die Anzeigen in benachbarten Zeilen von Barrieren-Optik 6 und Ausgabeeinheit 3 unabhängig voneinander. Um eine größere Flexibilität bei der Anzeige von Inhalten zu erzielen, ist es daher möglich, in allen ungeraden Zeilen einen Bildinhalt anzuzeigen sowie in allen geraden Zeilen einen anderen Bildinhalt anzuzeigen. Dieses Konzept des sogenannten Interlacing (Verflechtung zweier Bildinhalte) ist nicht nur auf zwei Bildinhalte beschränkt, sondern es wäre auch denkbar, dass drei Bildinhalte in jeder ersten, jeder zweiten und jeder dritten Zeile dargestellt werden.Except for these limitations, the ads in adjacent lines are of barrier optics 6 and output unit 3 independently of each other. In order to achieve greater flexibility in the display of content, it is therefore possible to display a picture content in all odd lines and to display a different image content in all even lines. This concept of so-called interlacing is not just about two It is also conceivable that three image contents are displayed in each first, every second and every third row.
Der Abstand zwischen Barrieren-Optik 6 und Ausgabeeinheit 3 stellt einen wichtigen Parameter bei der Auslegung des erfindungsgemäßen autostereoskopischen Anzeigevorrichtung 1 dar. Während der Betrachtungsabstand b zwischen Betrachter 5 und Barrieren-Optik 6 insbesondere durch äußere Einflüsse vorgegeben ist, so hat der Barrierenabstand a zwischen Barrieren-Optik 6 und Ausgabeeinheit 3 einen wesentlichen Einfluss auf die zu sperrenden Anzeigebereiche SB der Ausgabeeinheit 3 zur Vermeidung von Geisterbildern.The distance between barrier optics 6 and output unit 3 provides an important parameter in the design of the autostereoscopic display device according to the invention 1 During viewing distance b between viewers 5 and barrier optics 6 is predetermined in particular by external influences, so has the barrier distance a between barrier optics 6 and output unit 3 a significant influence on the display areas SB of the output unit to be blocked 3 to avoid ghosting.
Je nach den Eigenschaften der anzuzeigenden Inhalte kann also ein größerer oder ein kleinerer Abstand vorteilhaft sein. In einer Ausprägung der Erfindung ist der Barrierenabstand a zwischen der Barrieren-Optik 6 und der Ausgabeeinheit 3 daher variabel gestaltet, so dass mit Hilfe einer geeigneten Stelleinheit 8 der Barrierenabstand a variiert werden kann. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass anstatt einer einzelnen Barrieren-Optik 6 mit einer Stelleinheit 8 auch mehrere Barrieren-Optiken 6 hintereinander angeordnet werden können, welche pixelweise transparent oder opak geschaltet werden und wobei insbesondere jene der Barrieren-Optiken 6, die im vorgegebenen Barrierenabstand a zur Ausgabeeinheit 3 angeordnet ist, teilweise, insbesondere pixelweise, undurchlässig geschaltet wird.Depending on the properties of the contents to be displayed, therefore, a greater or a smaller distance may be advantageous. In one embodiment of the invention, the barrier spacing a is between the barrier optics 6 and the output unit 3 Therefore, designed variable, so that with the help of a suitable actuator 8th the barrier distance a can be varied. It will be apparent to those skilled in the art that instead of a single barrier optic 6 with an actuator 8th also several barrier optics 6 can be arranged one behind the other, which are switched pixel by pixel transparent or opaque and in particular those of the barrier optics 6 , which in the given barrier distance a to the output unit 3 is arranged, partially, in particular pixel-wise, impermeable switched.
Aus den genannten Einschränkungen bei der Anzeige von Inhalten ergibt sich für die Ansteuerung der erfindungsgemäßen autostereoskopischen Anzeigevorrichtung 1 ein kombinatorisches Optimierungsproblem. Neben der Ansteuerung der Ausgabeeinheit 3 und der Barrieren-Optik 6 ist auch der Barrierenabstand a zwischen Barrieren-Optik 6 und Ausgabeeinheit 3 ein Parameter des Optimierungsproblems. Dieses Optimierungsproblem ist über geeignete optimale oder sub-optimale Verfahren zu lösen, beispielsweise über eine geeignete Heuristik. Die Qualität dieses Verfahrens ist maßgeblich für die Qualität der Anzeige verantwortlich.From the mentioned limitations in the display of contents results for the activation of the autostereoscopic display device according to the invention 1 a combinatorial optimization problem. In addition to the control of the output unit 3 and the barrier optics 6 is also the barrier distance a between barrier optics 6 and output unit 3 a parameter of the optimization problem. This optimization problem must be solved by means of suitable optimal or sub-optimal methods, for example via a suitable heuristic. The quality of this process is largely responsible for the quality of the ad.
Durch die Verwendung der autostereoskopischen Anzeigevorrichtung 1 ist es möglich, für das linke und das rechte Auge getrennte Bilder, insbesondere Teilbilder TB1, TB2 zu erzeugen und auszugeben. Damit ist es möglich, bezüglich der Augenkonvergenz ein virtuelles Bild mit der Realität zu überlagern, das scheinbar weit vom Fahrer oder dem Betrachter 5 entfernt ist, obwohl der Strahlengang von den Augen des Betrachters 5 über die Scheibe 4 bis zum Head-Up-Display deutlich kürzer ist. Es ist also möglich, ein virtuelles Bild eines darzustellenden Bildobjektes O, O1 bis O3 zu erzeugen und es so mit realen und insbesondere weit entfernten Objekten F zu überlagern, dass für den Betrachter 5 der Eindruck entsteht, als sei das virtuelle Bild und somit das virtuelle Bildobjekt O, O1 bis O3 ähnlich weit entfernt wie das reale Objekt F. Es ist damit beispielsweise möglich, ein vorausfahrendes Fahrzeug (= reales Objekt F) kontaktanalog zu markieren. Beispielsweise wird ein Rahmen um das vorausfahrende Fahrzeug (= reales Objekt F) gezeichnet, so dass für den Betrachter 5 der Eindruck entsteht, als wäre der Rahmen in der Entfernung des vorausfahrenden Fahrzeugs (= reales Objekt F).By using the autostereoscopic display device 1 For example, it is possible to generate and output separate images for the left and right eyes, in particular partial images TB1, TB2. This makes it possible, with regard to the eye convergence, to superimpose a virtual image with the reality that seems to be far from the driver or the observer 5 is removed, although the beam path from the eyes of the beholder 5 over the glass 4 is significantly shorter up to the head-up display. It is thus possible to generate a virtual image of an image object O, O1 to O3 to be displayed and to superimpose it with real and, in particular, far-away objects F in such a way that the viewer 5 the impression arises that the virtual image and thus the virtual image object O, O1 to O3 are similarly far away as the real object F. For example, it is possible to mark a preceding vehicle (= real object F) in a contact-analog way. For example, a frame is drawn around the preceding vehicle (= real object F), allowing for the viewer 5 the impression arises that the frame is at the distance of the vehicle in front (= real object F).
Wie bereits weiter oben erwähnt, bringt die erfindungsgemäße, als Head-Up-Display ausgebildete Anzeigevorrichtung 1 Einschränkungen bezüglich der angezeigten Inhalte mit sich. Das darstellbare Bild des virtuellen Bildobjektes O ist also nicht beliebig. Bei der Anzeige von Augmented Reality Inhalten in einem Head-Up-Display ergeben sich jedoch diesbezüglich eine Reihe von Vorteilen. Diese Vorteile bestehen darin, dass Augmented Reality in der Regel aus einfachen geometrischen Formen bestehen. Beispiele hierfür sind Linien, welche Fahrbahnbegrenzungen hervorheben, und Markierungen von anderen Fahrzeugen durch Umrahmung oder Unterstreichungen. Des Weiteren ist offensichtlich, dass in einem Head-Up-Display für Augmented Reality in größeren Bereichen des Displays keine Anzeige erfolgt. Dies resultiert daraus, dass der Fahrer nicht mit zu vielen Inhalten im Sichtfeld irritiert oder abgelenkt werden soll. Es erfolgt also eine selektive Auswahl der anzuzeigenden Inhalte.As already mentioned above brings the invention, designed as a head-up display display device 1 Restrictions on the content displayed. The displayable image of the virtual image object O is therefore not arbitrary. However, there are a number of benefits to viewing augmented reality content in a head-up display. These advantages are that augmented reality usually consists of simple geometric shapes. Examples include lines that highlight lane boundaries and markings from other vehicles by framing or underlining. Furthermore, it is apparent that in a head-up display for augmented reality in larger areas of the display is not displayed. This results from the fact that the driver should not be irritated or distracted with too much content in the field of vision. There is thus a selective selection of the contents to be displayed.
Diese Kombination von größeren Flächen ohne anzuzeigende Inhalte und einfachen geometrischen Formen ermöglichen einen vorteilhaften Einsatz der erfindungsgemäßen autostereoskopischen Anzeigevorrichtung 1 mit den pixelweise steuerbaren Komponenten, wie der pixelweise steuerbaren Barrieren-Optik 6 mit den steuerbaren, insbesondere transparenten, Pixelbereichen PB und die pixelweise steuerbare Ausgabeeinheit 3 mit den steuerbaren, insbesondere sperrbaren, Anzeigebereichen SB.This combination of larger areas without content to be displayed and simple geometric shapes allow advantageous use of the autostereoscopic display device according to the invention 1 with the pixel-wise controllable components, such as the pixel-by-pixel controllable barrier optics 6 with the controllable, in particular transparent, pixel areas PB and the pixel-wise controllable output unit 3 with the controllable, in particular lockable, display areas SB.
Durch eine intelligentes Bedien- und Anzeigekonzept kann die Anzeige auf dem Head-Up-Display und somit der Anzeigevorrichtung 1 weiter optimiert werden. Mit Hilfe eines intelligenten Bedien- und Anzeigekonzeptes können die Augmented Reality Inhalte im Bild und somit in der realen Umgebung U derart verschoben und angepasst werden, dass eine besonders vorteilhafte Darstellung mit Hilfe der hierzu pixelweise gesteuerten Anzeigevorrichtung 1 möglich ist. Ein Beispiel hierfür zeigt 7. In der 7 sind zwei virtuelle Inhalte und Bildobjekte O1, O2 dargestellt. Das erste virtuelle Bildobjekt O1 ist ein Rechteck, das ein entgegenkommendes Fahrzeug (= reales Objekt F) markiert. Das zweite Bildobjekt O2 oder O2' ist ein Navigationspfeil, der scheinbar vor dem eigenen Fahrzeug 2 auf der Straße liegt. Dabei sind zwei mögliche Platzierungen des Navigationspfeils dargestellt. Die obere Platzierung des zweiten Bildobjekts O2' ist auf der gleichen Hohe wie die Markierung und somit das erste virtuelle Bildobjekt O1 des entgegenkommenden Fahrzeuges (= reales Objekt F). Dies vergrößert die Gefahr von Geisterbildern. Die untere Platzierung des zweiten Bildobjekts O2 ist bezüglich möglicher Geisterbilder optimiert. Da die Platzierung nicht auf der gleichen Höhe wie die Fahrzeugmarkierung des entgegenkommenden Fahrzeugs ist, lassen sich Geisterbilder besonders effizient vermeiden.By an intelligent control and display concept, the display on the head-up display and thus the display device 1 be further optimized. With the aid of an intelligent operating and display concept, the augmented reality contents in the image and thus in the real environment U can be shifted and adapted in such a way that a particularly advantageous representation with the aid of the pixel-controlled display device 1 is possible. An example of this shows 7 , In the 7 Two virtual contents and picture objects O1, O2 are shown. The first virtual image object O1 is a rectangle that marks an oncoming vehicle (= real object F). The second image object O2 or O2 'is a navigation arrow that appears to be in front of your own vehicle 2 is on the road. Two possible placements of the navigation arrow are shown. The upper placement of the second image object O2 'is at the same height as the marker and thus the first virtual image object O1 of the oncoming vehicle (= real object F). This increases the danger of ghosting. The lower placement of the second image object O2 is optimized for possible ghost images. Since the placement is not at the same height as the vehicle mark of the oncoming vehicle, ghost images can be avoided particularly efficiently.
Die Anzeigevorrichtung 1 eignet sich zur Verwendung in einem sogenannten HMI-Konzept. Zusätzlich kann Anzeigevorrichtung 1 derart ausgebildet sein, dass eine Vorverzerrung bei der Ansteuerung der Ausgabeeinheit 3 und der Barrieren-Optik 6 durchgeführt wird, um die Verzerrung durch die Windschutzscheibe (= Scheibe 4) bei der Spiegelung in der Windschutzscheibe zu kompensieren.The display device 1 is suitable for use in a so-called HMI concept. In addition, display device 1 be formed such that a predistortion in the control of the output unit 3 and the barrier optics 6 performed to the distortion through the windshield (= disc 4 ) to compensate for the reflection in the windshield.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Anzeigevorrichtungdisplay device
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22
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Fahrzeugvehicle
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33
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Ausgabeeinheitoutput unit
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44
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Scheibedisc
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4.14.1
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Reflexionsflächereflecting surface
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55
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Betrachterobserver
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66
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Barrieren-OptikBarriers optics
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77
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Aufnahmeeinheitrecording unit
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88th
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Stelleinheitactuator
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O, O1 bis O3O, O1 to O3
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virtuelles Bildobjektvirtual image object
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Ee
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Schärfenebenefocal plane
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FF
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reales Objektreal object
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PBPB
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Pixelbereichpixel area
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RR
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Blickrichtungline of sight
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SBSB
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Anzeigebereichdisplay area
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TT
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Tiefenbilddepth image
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TB1, TB2TB1, TB2
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Teilbilderfields
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UU
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reale Umgebungreal environment
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aa
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Barriereabstandbarrier distance
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bb
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Betrachtungsabstandviewing distance
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rr
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Entfernungdistance
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 202013101078 U1 [0002] DE 202013101078 U1 [0002]
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DE 102011082985 A1 [0002] DE 102011082985 A1 [0002]
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DE 102009045169 A1 [0002] DE 102009045169 A1 [0002]
