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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption von Bildinhalten eines Head-up-Displays auf einer Windschutzscheibe eines Fahrzeuges, bei welchem eine Wahrnehmungsbedingung der Bildinhalte ausgewertet wird, in deren Abhängigkeit eine optimale Sichtbarkeit des Bildinhaltes eingestellt wird.
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Aus der
DE 695 03 955 C2 ist ein Head-up-Display für ein Fahrzeug bekannt, welches eine Bildprojektionseinrichtung aufweist, die einen sichtbaren Lichtstrahl ausgibt, welcher von der Windschutzscheibe reflektiert wird. Darüber hinaus ist ein optischer Sensor vorhanden, welcher ein Signal als Reaktion auf das Umgebungslichtniveau in der Nähe des angezeigten Bildes und einen Helligkeitsreglerknopf umfasst. Der Helligkeitsreglerknopf erzeugt ein Signal für eine Regeleinheit, um den Kontrast oder die Helligkeit des Anzeigebildes zu verändern. Die Helligkeitsregelung kann auch als Reaktion auf die, vom Sensor bestimmten Umgebungslichtbedingungen automatisch verändert werden und gewährleistet somit immer eine optimale Sichtbarkeit des Bildes.
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Bei der Reflexion des von dem Head-up-Display ausgesandten Strahlenbündels an der Windschutzscheibe entsteht eine Teilpolarisation des Lichtes. Verwendet der Fahrer beim Fahren eine Sonnenbrille mit orthogonaler Polarisation, so werden die von der Windschutzscheibe reflektierten und teilpolarisierten Strahlenbündel durch die senkrecht dazu orientierte Polarisationsebene der Brillengläser mehr oder weniger stark gedämpft, wodurch der Fahrer die dargestellten Bildinhalte des Head-up-Displays nur sehr eingeschränkt oder gar nicht wahrnehmen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, bei welchen der Fahrer auch bei auftretenden Polarisationseffekten immer eine zuverlässige Sichtbarkeit des Bildinhaltes des Head-up-Displays wahrnehmen kann.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe ist mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass als Wahrnehmungsbedingung eine Existenz einer Sonnenbrille vor den Augen eines Betrachters der Bildinhalte detektiert wird und beim Vorhandensein einer Sonnenbrille die optimale Sichtbarkeit durch eine Änderung eines Kontrastes und/oder einer Helligkeit und/oder der Farbe der Bildinhalte eingestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass immer dann, wenn ein teilpolarisiertes Strahlenbündel des Head-up-Displays von einer orthogonalen polarisierten Sonnenbrille des Fahrers betrachtet wird, eine automatische Anpassung des Kontrastes und/oder der Helligkeit des Bildinhaltes, der von dem Head-up-Display ausgegeben wird, erreicht wird. Wird die Sonnenbrille nicht detektiert, so werden die Parameter des Head-up-Displays wieder auf den Anfangszustand zurückgesetzt oder dieser wird beibehalten.
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In einer Ausgestaltung werden der Kontrast und/oder die Helligkeit des Bildinhaltes nach Erkennung der Sonnenbrille um einen vorgegebenen Betrag erhöht, welcher demjenigen Wert entspricht, der durch eine Polarisationsdämpfung der Sonnenbrille aufgetreten ist. Dieser Betrag kann beispielsweise fest im System verankert sein, aber auch durch den Anwender parametrierbar sein. Weiterhin kann auch die Farbsättigung der dargestellten Inhalte und/oder die Farbgebung selbst variiert werden, um eine optimale Wahrnehmung durch den Fahrer zu gewährleisten.
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Vorteilhafterweise wird zur Bestimmung der Existenz einer Sonnenbrille ein Bilderkennungsverfahren verwendet. Solche Bilderkennungsverfahren sind ausreichend bekannt und stellen somit ein kostensparendes Mittel zur Detektion der Sonnenbrille dar.
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In einer Ausgestaltung werden bei dem Bilderkennungsverfahren Kontrastverhältnisse innerhalb einer erkannten Gesichtsfläche des Betrachters der Bildinhalte ausgewertet. Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit, dass bei den Bilderkennungsverfahren eine auf Kantenerkennung basierende Merkmalsextraktion verwendet wird, wodurch eine zuverlässige Erkennung der Sonnenbrille gewährleistet ist.
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In einer Ausführungsform werden zur Bestimmung der Sonnenbrille korrelierende Reflexionsmuster beider Brillengläser der Sonnenbrille ausgewertet. Bei der Auswertung dieser korrelierenden Reflexionsmuster handelt es sich um ein besonders einfaches optisches Verfahren, um einen Rückschluss auf das Vorhandensein einer Sonnenbrille zu ziehen.
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In einer Variante wird ein Hilfslichtstrahl ausgesendet, welcher von den Brillengläsern reflektiert wird, wobei ein flächenbezogener Reflexionsgrad des Hilfslichtstrahles ermittelt wird und in Abhängigkeit von dem flächenbezogenen Reflexionsgrad auf das Vorhandensein der Sonnenbrille geschlossen wird. Der Hilfslichtstrahl kann dabei insbesondere als Infrarotstrahl ausgebildet sein, so dass er für den Fahrer nicht sichtbar ist und keinerlei Ablenkung während des Fahrvorganges nach sich zieht.
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Bei einer besonders einfachen Ausführungsform wird zur Erkennung der Sonnenbrille ein auf mindestens einem Brillenglas angeordnetes optisch wirksames Target abgetastet.
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Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Adaption von Bildinhalten eines Head-up-Displays auf einer Windschutzscheibe eines Fahrzeuges, umfassend
- – das Head-up-Display mit einer Bildquelle zur Aussendung eines sichtbaren Lichtstrahles und einer optischen Einheit zur Umlenkung des sichtbaren Lichtstrahles auf die Windschutzscheibe,
- – eine Fahrerbeobachtungseinrichtung zur Erzeugung eines Bildes des Fahrers, die im oberen Bereich der Fahrzeugscheibe angeordnet ist,
- – eine Bildauswerteeinheit zur Detektion einer Sonnenbrille des Fahrers aus dem von der Fahrerbeobachtungseinrichtung bereitgestellten Bild und zur Aussendung eines elektrischen Signales an das Head-up-Display zur Veränderung des Kontrastes und/oder der Helligkeit und/oder einer Farbe des Bildinhaltes bei Vorhandensein einer Sonnenbrille.
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Dies hat den Vorteil, dass mit einem sehr einfachen System eine Anpassung der Bildinhalte, die durch den Strahl des Head-up-Displays ausgegeben werden, in Abhängigkeit davon, ob der Fahrer eine Sonnenbrille trägt oder nicht, erfolgen kann.
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In einer besonders günstigen Ausführungsform ist die Bildbeobachtungseinrichtung als Kamera ausgebildet.
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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. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
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2 ein Ausführungsbeispiel zur Änderung der Lage einer Sonnenbrille während der Fahrt des Fahrzeuges,
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3 eine Darstellung zur Kompensation der verkippungsabhängigen Polarisationsdämpfung mittels Erhöhung der Helligkeit der Beleuchtungsquelle des Head-up-Displays.
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In 1 ist ein Ausschnitt eines Fahrzeuges 1 dargestellt, welches eine Windschutzscheibe 3 umfasst. Im Fahrzeuginnenraum des Fahrzeuges 1 ist ein Head-up-Display angeordnet, welches eine, einen optisch sichtbaren Strahl aussendende Bildquelle 5 aufweist. Der optisch sichtbare Strahl wird dabei von einem ersten Spiegel 7 und einem Hohlspiegel 9, welcher als Fangspiegel bezeichnet wird, auf die Windschutzscheibe 3 umgelenkt. Dabei entsteht in der Windschutzscheibe 3 ein virtuelles Bild 11, welches vom Fahrer 13 wahrgenommen wird.
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Im oberen Bereich der Windschutzscheibe 3 ist eine Bilderfassungskamera 15 angeordnet, die mit einer Bildauswerteeinheit 17 verbunden ist, die wiederum an das Head-up-Display führt. Trägt der Fahrer bei der Fahrt eine Sonnenbrille 19, wie sie in 2 dargestellt ist, so werden die von der Windschutzscheibe 3 reflektierten und teilpolarisierten Strahlenbündel des Head-up-Displays durch die senkrecht dazu orientierten Polarisationsebenen der Brillengläser der Sonnenbrille 19 gedämpft. Diese Dämpfung hängt ab vom Verkippungswinkel α der Polarisationsebenen der Sonnenbrille 19 und der Windschutzscheibe 3 und besitzt ein Maximum bei Orthogonalität, d. h. die gedachte Linie, die durch den Verkippungswinkel α gebildet wird, geht durch beide Augen des Fahrers waagerecht hindurch. Ein Minimum der Dämpfung tritt bei Parallelität auf, d. h. der Fahrer dreht seinen Kopf um die Blickachsen, so dass die dazu genannte Achse durch die Augen des Fahrers 13 senkrecht steht. Dies führt dazu, dass die Bildinhalte, die von dem Head-up-Display ausgesendet werden, für den Fahrer im Normalfall wenig bis gar nicht wahrnehmbar sind und bei Schrägstellung des Kopfes etwas besser sichtbar werden.
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Mittels der Bilderfassungskamera 15 wird nun festgestellt, ob der Fahrer eine Sonnenbrille 19 trägt oder nicht, da diese Bilderfassungskamera 15 auf den Kopf des Fahrers 13 gerichtet ist und im Idealfall die gesamte Gesichtsfläche des Fahrers 13 überblickt. In der Bildauswerteeinheit 17 werden die von der Bilderfassungskamera 15 aufgenommenen Bilder ausgewertet. Hierzu können z. B. Kontrastverhältnisse innerhalb der erkannten Gesichtsfläche ausgewertet werden oder eine auf Kantenerkennung basierende Merkmalsextraktion zur Detektion der Sonnenbrille 19 verwendet werden. Alternativ dazu können korrelierende Reflexionsmuster beider Brillengläser ausgewertet werden.
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In einer weiteren Ausprägung verfügt das System beispielsweise über ein nicht weiter dargestelltes aktives Teilsystem zur Aussendung eines Infrarot-Hilfsstrahles, um das Vorhandensein der Sonnenbrille 19 mittels Ermittlung des flächenbezogenen Reflexionsgrades des ausgesendeten Hilfslichtstrahles zu detektieren. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Sonnenbrille 19 mit einem Infrarottarget versehen ist, z. B. in Form eines Aufklebers oder einer sonstigen Markierung, welche die optische Erkennung der Sonnenbrille 19 vereinfacht. Hat die Bildauswerteeinheit 17 das Vorhandensein einer Sonnenbrille 19 detektiert, sendet diese ein Signal an das Head-up-Display, damit dieses die Helligkeit und/oder Kontraste des dargestellten Bildinhaltes und/oder die Helligkeit der Bildquelle 5 des Head-up-Displays automatisch um einen bestimmten Betrag erhöht. Dieser Betrag entspricht dabei idealerweise demjenigen Wert, der durch die Polarisationsdämpfung der Sonnenbrille entstanden ist. Dieser Betrag ist vorzugsweise im System fest verankert. Er kann aber auch durch den Anwender parametrierbar sein. Weiterhin kann auch die Farbsättigung der dargestellten Inhalte und/oder die Farbgebung selbst variiert werden, um eine optimale Wahrnehmung durch den Fahrer zu gewährleisten.
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Stellt die Bildauswerteeinheit 17 fest, dass der Fahrer 13 keine Sonnenbrille 19 mehr trägt, werden die Parameter des Head-up-Displays wieder auf den ursprünglichen Zustand zurückgestellt. Zu diesem Zweck erfolgt eine stufenlose bzw. möglichst fein aufgelöste diskrete Nachführung der Head-up-Parameter je nach erkannter Verkippung α einer gedachten Achse durch beide Augen des Fahrers (Augenebene) relativ zur Waagerechten, die mit 0° angesehen wird, um die winkelabhängige Polarisationsdämpfung zu kompensieren (2).
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Die Verkippung α selbst kann mittels eines Eyetraking-Systems ermittelt werden, während die Kompensation der winkelabhängigen Polarisationsdämpfung z. B. auf fest eingestellte Werte, aus einer Tabelle entnommen werden.
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In 3 ist ein Diagramm gezeigt, welches die verkippungsabhängige Polarisationsdämpfung mittels Erhöhung der Helligkeit der Bildquelle 5 des Head-up-Displays zeigt. So ist bei einer Verkippung α von 0° die Beleuchtungshelligkeit der Bildquelle 5 100%, während bei einer Verkippung α von –5° bzw. +5° die Beleuchtungshelligkeit 75% beträgt und bei einer Verkippung α von –10° bzw. +10° die Beleuchtungshelligkeit der Bildquelle 5 50% beträgt.
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In einer weiteren Ausprägung kann ein Infrarotlichtstrahl mit definierter Polarisation ausgesendet werden, um mittels Auswertung von Intensität und Polarisation der von den Brillengläsern der Sonnenbrille 19 und von der durch die Sonnenbrille 19 verdeckten Gesichtsoberfläche reflektierten Strahlenbündel Rückschlüsse auf Polarisationsdämpfung und Transmissionsgrad der Brillengläser zu ziehen und diese durch entsprechende Nachführung der oben genannten Head-up-Parameter wie Helligkeit, Kontrast und/oder Farbe auszugleichen. Durch die entsprechende Adaption des Head-up-Displays wird der Polarisationseffekt automatisch kompensiert.
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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 Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 3
- Windschutzscheibe
- 5
- Bildquelle
- 7
- Spiegel
- 9
- Hohlspiegel
- 11
- virtuelles Bild
- 13
- Fahrer
- 15
- Bilderfassungskamera
- 17
- Bildauswerteeinheit
- 19
- Sonnenbrille
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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