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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung augmentierter Navigationselemente durch ein Head-Up-Display (HUD) System eines Fahrzeugs, ein Head-Up-Display System für ein Fahrzeug, sowie ein Fahrzeug mit einem ebensolchen Head-Up-Display System.
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Head-Up-Display Systeme für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer augmentierten Darstellung von Navigationselementen sind bekannt. Einige solcher Systeme sind in der Lage erzeugte Navigationselemente in Überlagerung mit einer meist durch die Front-Windschutzscheibe des Fahrzeugs wahrnehmbaren Umgebung darzustellen bzw. zu projizieren. Die Navigationselemente werden dabei vorzugsweise positions- und lagerichtig in der wahrnehmbaren Umgebung dargestellt.
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Aus der
DE 10 2013 016 251 A1 ist hierzu ein Verfahren zur augmentierten Darstellung mindestens einer Zusatzinformation in mindestens einem Bild einer Umgebung, insbesondere einer Fahrzeugumgebung bekannt, wobei das Bild einen Hintergrund einer Anzeige bildet, und die Zusatzinformation in Abhängigkeit von mindestens einer momentanen Fahr- und/oder Umgebungssituation farblich geändert und/oder animiert im Hintergrund ausgegeben wird. Dadurch soll eine situationsbedingte Veränderung der Anzeige der augmentierten Zusatzinformation relativ zum Hintergrund in einfacher Art und Weise eine Hervorhebung und somit bessere Erkennbarkeit der augmentierten Zusatzinformationen und demzufolge der auslösenden Situation ermöglicht werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur augmentierten Darstellung von Navigationselementen anzugeben.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe gelöst durch das Head-Up-Display System durch die Merkmale des Anspruchs 8. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Darstellung augmentierter Navigationselemente durch ein Head-Up-Display System eines Fahrzeugs, wobei das Head-Up-Display System einen gegebenen Projektionsbereich auf einer Projektionsfläche aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass ein richtungsanaloges Navigationselement in dem Projektionsbereich eine Richtung zu einem auf einer Fahrstecke nächstliegenden Manöverpunkt zeigt, der durch ein im Projektionsbereich dargestelltes, kontaktanaloges Navigationselement beschriebenen wird, und wobei das kontaktanaloge Navigationselement durch das richtungsanaloge Navigationselement ersetzt wird, sobald ein auf der Fahrstrecke nächstfolgender Manöverpunkt außerhalb des Projektionsbereiches liegt und nicht durch ein kontaktanaloges Navigationselement augmentierbar ist.
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Unter dem Begriff „Navigationselement” wird vorliegend insbesondere jedwedes projizierbare graphische, numerische Element und/oder Textelement verstanden, das zur Angabe bzw. Darstellung einer Richtung geeignet ist, wie bspw. ein Pfeil oder ein Dreieck.
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Augmentierung wird vorliegend im Sinne als eine Überlagerung einer Zusatzinformation auf eine reale Fahrzeugumgebung verstanden. In vorliegendem Anwendungsfall sieht ein Fahrzeugnutzer die Fahrzeugumgebung durch eine Windschutzscheibe, wobei auf die Windschutzscheibe Zusatzinformationen zu Objekten der Umgebung oder auch Hinweise in Bezug zur Umgebung projiziert werden.
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„Kontaktanaloge Navigationselemente” sind vorliegend insbesondere graphische, numerische und/oder textliche Elemente, die einem Objekt oder allgemein einer Position in der wahrnehmbaren Umgebung zugeordnet sind. Kontaktanaloge Navigationselemente werden auf der Projektionsfläche insbesondere derart eingeblendet/dargestellt, dass der Fahrer die Navigationselemente als ortsfest projizierten Bestandteil der Umwelt wahrnimmt. Das kontaktanaloge Navigationselement ist vorzugsweise ein Manöverpunkt auf einer dem Fahrzeug voraus liegenden Fahrstrecke. Der Manöverpunkt ermittelt sich bspw. aus einer aktiven Routenführung des Fahrzeugs und gibt bspw. eine voraus liegende Kreuzung/Ausfahrt an, bei der das Fahrzeug abbiegen oder ausfahren muss. Der Manöverpunkt wird beispielsweise auf der Projektionsfläche derart dargestellt, als läge er für den auf die Projektionsfläche schauenden Fahrer direkt auf dem voraus liegenden Straßenabschnitt. Der Manöverpunkt bzw. das entsprechend augmentierte kontaktanaloge Navigationselement kann bei Bewegungen des Fahrzeugs, bspw. bei einer Kurvenfahrt, aus dem begrenzten Projektionsbereich herauswandern und kann so mit dem HUD System nicht mehr dargestellt werden. Auch dann ist ein Manöverpunkt außerhalb des Projektionsbereiches, wenn zwischen dem Fahrzeug und dem Manöverpunkt Objekte liegen und der Manöverpunkt nicht sichtbar und damit auch nicht augmentierbar ist.
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„Richtungsanaloge Navigationselemente” sind vorliegend insbesondere graphische, numerische und/oder textliche Elemente, die vorliegend eine Richtung zu einem auf der Fahrstrecke nächstfolgenden Manöverpunkt angeben. Richtungsanaloge Navigationselemente sind keiner Position in der wahrnehmbaren Umgebung zugeordnet, sondern werden vorliegend vorzugsweise an einer vorgegebenen Position im Projektionsbereich des HUD angezeigt.
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In dem Sonderfall, in dem das kontaktanaloge Navigationselement einer Position in der Fahrzeugumgebung zugeordnet ist, die quasi in unmittelbarer Umgebung des Fahrzeugs liegt bspw. in einem Abstand vom Fahrzeug von weniger als 20 m, 10 m oder 5 m, zeigt das richtungsanaloge Navigationselement vorteilhaft nicht mehr die Richtung zu dem nächstfolgenden Manöverpunkt an, sondern ändert die Richtung auf ein im Fahrtverlauf dem nächstfolgenden nachfolgenden Manöverpunkt an. Dadurch wird ein fließender Übergang zu einem nächsten Manöverpunkt geschaffen. Das heißt sobald ein kontaktanaloges Navigationselement von dem richtungsanalogen Navigationselement überstrichen wird erfolgt ein fließender Übergang, bei dem das richtungsanaloge Navigationselement nunmehr eine Richtung zu dem in Fahrtrichtung nächsten Manöverpunkt anzeigt.
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Die vom richtungsanalogen Navigationselement angezeigte Richtung kann einerseits die Richtung direkt auf den nächstfolgenden Manöverpunkt anzeigen oder vorteilhaft eine Richtung auf das zugeordnete kontaktanaloge Navigationselement unter Berücksichtigung einer Straßenführung. Bei letzterer Version wird also die Fahrtrichtung angezeigt, die entsprechend der Straßenführung zur Position des nächstliegenden Manöverpunktes liegt. Vorteilhaft werden das richtungsanaloge Navigationselement und/oder das kontaktanaloge Navigationselement als Pfeilspitzen oder Dreiecke in dem Projektionsbereich dargestellt.
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Bewegt sich das Fahrzeug auf einen mit einem kontaktanalogen Navigationselement gekennzeichneten Manöverpunkt (eine Position in der Umgebung des Fahrzeugs an der ein Manöver ausgeführt werden soll, bspw. Abbiegen, Ausfahren, Einparken, Abbremsen etc.) zu, und liegt die Position des Manöverpunktes in dem Bereich der Umgebung des Fahrzeugs, der durch den Projektionsbereich hindurch wahrgenommen werden kann, dann wird in einer Ausführungsform des Verfahrens das den Manöverpunkt kennzeichnende kontaktanaloge Navigationselement im Projektionsbereich dargestellt. Liegt der Manöverpunkt außerhalb des Projektionsbereiches, so ist keine kontaktanaloge Darstellung des Manöverpunktes möglich, gleichwohl zeigt das richtungsanaloge Navigationselement in Richtung des Manöverpunktes. Die Richtung ist dabei gegebenenfalls einem Straßenverlauf angepasst, d. h. eine auf der Straße zu fahrende Richtung, die zu dem Manöverpunkt führt, wird angezeigt.
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Der begrenzte Projektionsbereich des Head-Up-Display Systems auf der Projektionsfläche, typischerweise der Front-Windschutzscheibe des Fahrzeugs, wird durch die jeweilige Auslegung der bildgebenden Einheit, dem Optikmodul und der Projektionsfläche des Head-Up-Display Systems definiert. Die Projektionsfläche auf einer Front-Windschutzscheibe des Fahrzeugs ist typischerweise deutlich kleiner als die Fläche der Front-Windschutzscheibe.
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Die bildgebende Einheit erzeugt die darzustellenden Navigationselemente als Bild. Das Optikmodul, bspw. mit Kollimator und Umlenkung, lenkt eine Projektion der Navigationselemente auf die Projektionsfläche. Die Projektionsfläche ist vorzugsweise eine teiltransparente und teilreflektierende Scheibe. Ein Fahrer sieht also auf der Projektionsfläche die eingespiegelten Navigationselemente und gleichzeitig in Durchsicht die dahinter liegende reale Umgebung des Fahrzeugs.
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Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht, dass der Fahrer auch in Situationen, in denen ein ein Manöverpunkt darstellendes kontaktanaloges Navigationselement aus dem Projektionsbereich der HUD wandern würde, durch Darstellung eines dem Manöverpunkt zugeordneten richtungsanalogen Navigationselements eine Richtungsinformation dargestellt wird, die die Fahrtrichtung auf den Manöverpunkt angibt.
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In vorteilhafter Weise wird das kontaktanaloge Navigationselement von dem richtungsanalogen Navigationselement ersetzt, sobald das richtungsanaloge Navigationselement das auf der Fahrstrecke augmentierte kontaktanaloge Navigationselement überstreicht und gleichzeitig der auf der Fahrstrecke nächstfolgenden Manöverpunkt außerhalb des Projektionsbereiches liegt und nicht durch ein kontaktanaloges Navigationselement augmentierbar ist. Das richtungsanaloge Navigationselement sammelt das kontaktanaloge gewissermaßen von der Straße auf, indem das kontaktanaloge Navigationselement mit dem richtungsanalogen Navigationselement verschmilzt. Das Verfahren ermöglicht einen kontinuierlichen Übergang einer Darstellung mit einem kontaktanalogen und einem richtungsanalogen Navigationselement zu einer Darstellung nur mit einem richtungsanalogen Navigationselement.
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Eine Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass sich zumindest eine Eigenschaft des dargestellten richtungsanalogen Navigationselements ändert, sobald der auf der Fahrstrecke nächstliegende Manöverpunkt außerhalb des Projektionsbereiches liegt. In dieser Weiterbildung werden also grundsätzlich sowohl ein voraus liegendes kontaktanaloges Navigationselement (Manöverpunkt) und ein in Richtung auf den Manöverpunkt zu zeigendes richtungsanaloges Navigationselement dargestellt. Das richtungsanaloge Navigationselement wird dabei fortlaufend im Projektionsbereich bspw. an einer vorgegebenen Position dargestellt. Das kontaktanaloge Navigationselement kann nur dann dargestellt werden, wenn der Manöverpunkt in der in Durchsicht durch den Projektionsbereich wahrnehmbaren Umgebung zu liegen kommt. Sobald ein nächstliegender Manöverpunkt außerhalb des Projektionsbereiches liegt und nicht durch ein kontaktanaloges Navigationselement augmentierbar ist wird zumindest eine Eigenschaft des dargestellten richtungsanalogen Navigationselements geändert.
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Vorteilhaft ist die dabei geänderte Eigenschaft des richtungsanalogen Navigationselements seine Farbe, seine Form und/oder seine Helligkeit. Dadurch erhält der Fahrer die Information, dass das zugeordnete Navigationselement nicht im Projektionsbereich dargestellt ist und er sich vornehmlich auf das richtungsanaloge Navigationselement zu konzentrieren hat.
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Wandert ein im Projektionsbereich zunächst nicht darstellbares kontaktanaloges Navigationselement durch entsprechende Bewegungen des Fahrzeugs in den Projektionsbereich, dann wird vorteilhaft zumindest eine Eigenschaft des dem kontaktanalogen Navigationselement zugeordneten und im Projektionsbereich dargestellten richtungsanalogen Navigationselements geändert. Die veränderbaren Eigenschaften des richtungsanalogen Navigationselements sind wiederum Farbe, Form und/oder Helligkeit.
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Vorteilhaft werden die Manöverpunkte abhängig von einer Position des Fahrzeugs und einer aktiven Routenführung des Fahrzeugs ermittelt. Die aktive Routenführung und die aktuelle Position des Fahrzeugs in einem Straßenverkehrsnetz ergeben sich in an sich bekannter Art und Weise durch ein Navigationssystem des Fahrzeugs. Die aktive Routenführung basiert bspw. auf einer Vorgabe eines Zielorts in dem Straßenverkehrsnetz oder auf einem Routenschätzer, der basierend auf gelernten Fahrtrouten die wahrscheinlichste Fahrtroute von der aktuellen Position aus schätzt. Die Manöverpunkte sind dabei Punkte an denen das Fahrzeug die Fahrtrichtung auf der Route ändert, beispielsweise Abzweigstellen, Abfahrten, Wendestellen. Sofern sich die Manöverpunkte im Projektionsbereich des Head-Up Displays befinden, sind diese mit entsprechenden kontaktanalogen Navigationshinweisen darstellbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das richtungsanaloge Navigationselement in einem Kurvenbereich der Fahrstrecke frei schwebend dargestellt. Der freischwebende über der Fahrbahnoberfläche dargestellte richtungsanaloge Navigationshinweis ist damit im Kurvenbereich stets gut sichtbar. Darüber hinaus können beispielsweise durch den Grad der Verschwenkung eines flächigen Pfeilelementes um eine in Fahrtrichtung gerichtete Achse unterschiedliche Kurvenradien dargestellt und von einem Fahrer erkannt werden.
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Ein weitere Aspekt der Erfindung betrifft ein Head-Up-Display System für ein Fahrzeug, ausgeführt und eingerichtet zur Darstellung augmentierter Navigationselemente, wobei das Head-Up-Display System eine Projektionseinheit mit einem vorgegebenen Projektionsbereich auf einer Projektionsfläche aufweist, und das Head-Up-Display System derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass ein richtungsanaloges Navigationselement im Projektionsbereich eine Richtung zu einem auf der Fahrstrecke nächstliegenden, durch ein im Projektionsbereich mittels einem kontaktanalogem Navigationselement dargestellten Manöverpunkt zeigt.
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Die Projektionseinheit umfasst vorteilhaft eine bildgebende Einheit, ein Optikmodul und eine Projektionsfläche. Die Projektionseinheit wird von einer Steuereinheit bspw. einem Bilddatenrechner, gesteuert.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Head-Up-Display Systems zeichnet sich dadurch aus, dass sich zumindest eine Eigenschaft des dargestellten richtungsanalogen Navigationselements ändert, sobald der auf der Fahrstrecke nächstliegende Manöverpunkt außerhalb des Projektionsbereiches liegt. Die Eigenschaft des richtungsanalogen Navigationselements umfassen seine Farbe, seine Form und/oder seine Helligkeit.
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Vorteile und weitere Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Head-Up-Display Systems ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der zum vorgeschlagenen Verfahren gemachten Ausführungen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem Head-Up-Display System wie vorstehend beschrieben.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigt:
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1 eine Abbildung einer durch eine Frontscheibe eines Fahrzeugs wahrnehmbaren Umgebung eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein erfindungsgemäßes HUD-System aufweist,
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2 Abbildung der Umgebung nach 1 in einer weiteren Fahrsituation,
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3 Abbildung der Umgebung nach 1 in einer weiteren Fahrsituation und
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4 Abbildung der Umgebung nach 1 in einer weiteren Fahrsituation.
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1 zeigt eine Abbildung einer durch eine Frontscheibe eines Fahrzeugs wahrnehmbaren Umgebung 101 eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein erfindungsgemäßes HUD-System aufweist. Das HUD-System kann dabei Navigationselemente nur auf einen begrenzten Projektionsbereich 102 der Frontscheibe des Fahrzeugs projizieren. Im vorliegenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug eine aktive Routenführung aufweist, die einen nächsten Manöverpunkt vorsieht, an dem das Fahrzeug in einen Kreisverkehr einfahren soll. Dem Manöverpunkt auf der Fahrbahn ist ein kontaktanaloges Navigationselement 103 zugewiesen, das dann im Projektionsbereich 102 angezeigt wird, wenn der Manöverpunkt in Durchsicht im Projektionsbereich 102 zu liegen kommt.
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Weiter wird ein richtungsanaloges Navigationselement 104 in dem Projektionsbereich 102 angezeigt, das eine Richtung zu dem zugeordneten kontaktanalogen Navigationselement 103 anzeigt. Das richtungsanaloge Navigationselement 104 ist vorliegend ein Dreieck dessen Spitze in Richtung auf den Manöverpunkt zeigt, wobei die aktuelle Straßenführung berücksichtigt wird, das heißt das richtungsanaloge Navigationselement 104 zeigt die Fahrtrichtung an die auf den durch das kontaktanaloge Navigationselement 103 augmentierten Manöverpunkt zuführt. Der Fahrer erhält somit durch das richtungsanaloge Navigationselement 104 eine Indikation, in welche Fahrtrichtung das Fahrzeug zu lenken ist, um zum augmentierten Manöverpunkt zu gelangen.
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2 zeigt ein durch die Frontscheibe wahrgenommene Umgebung 101, nachdem sich das Fahrzeug weiter auf den durch das kontaktanaloge Navigationselement 103 augmentierten Manöverpunkt zubewegt hat. Das richtungsanaloge Navigationselement 104 hat sich auf Höhe des kontaktanalogen Navigationselementes 103 zubewegt und beginnt dieses zu überstreichen. Gleichzeitig ist ein auf der Fahrstrecke nächstfolgender Manöverpunkt, nämlich eine Ausfahrt aus dem Kreisverkehr, nicht in dem Projektionsbereiche 102 darstellbar.
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Gemäß der Darstellung in 3 hat sich das Fahrzeug weiter auf der Fahrstrecke fortbewegt und das richtungsanaloge Navigationselement 104 hat das in 2 dargestellte kontaktanaloge Navigationselement 103 vollständig überstrichen, wobei sich inzwischen das in 2 dargestellte kontaktanaloge Navigationselement 103 aufgrund des nicht augmentierbaren nächstfolgenden Manöverpunktes mit dem richtungsanalogen Navigationselement vereint hat.
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4 zeigt die in der Frontscheibe wahrgenommene Umgebung 101 nachdem das Fahrzeug in den Kreisverkehr eingefahren ist. Das richtungsanaloge Navigationselement 104 zeigt die Fahrtrichtung in Richtung des nächstfolgenden, nicht im Projektionsbereich 102 darstellbaren Manöverpunktes. Der nächstfolgende Manöverpunkt ist in vorliegendem Fall ein auf der Fahrstrecke in den Figuren nicht dargestellte Abfahrt aus dem Kreisverkehr. Das richtungsanaloge Navigationselement 103 ist ein flächiges, freischwebendes Dreieckelement. Entsprechend dem zu fahrenden Kurvenradius im Kreisverkehr ist das richtungsanaloge Navigationselement 103 um dessen, die Fahrtrichtung angebende Längsachse 105 verschwenkt. Mit kleiner werdendem Kurvenradius nimmt die Verschwenkung um die Längsachse 105 zu, mit größer werdendem Kurvenradius nimmt die Verschwenkung ab und wird bei Geradausfahrt aufgehoben.
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Sobald der nächste Manöverpunkt in dem Projektionsbereich 102 darstellbar ist wird dieser durch ein entsprechendes kontaktanaloges Navigationselement 103 augmentiert und das richtungsanaloge Navigationselement 104 darauf gerichtet.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- durch eine Frontscheibe eines Fahrzeugs wahrnehmbare Umgebung eines Fahrzeugs,
- 102
- begrenzter Projektionsbereich des HUD Systems,
- 103
- kontaktanaloges Navigationselements definiert durch einen Manöverpunkt, und
- 104
- richtungsanaloges Navigationselement
- 105
- Längsachse des richtungsanalogen Navigationselementes
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013016251 A1 [0003]
