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QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Anmeldung Nr. 10-2015-0033834 vom 11. März 2015 und der
koreanischen Anmeldung Nr. 10-2015-0176696 vom 11. Dezember 2015, die hier vollständig unter Bezugnahme eingeschlossen sind.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Head-Up-Display (HUD) und ein Steuerverfahren dafür sowie insbesondere ein HUD, das eine Vielzahl von Bildzonen bilden kann, und ein Steuerverfahren dafür.
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Mit der Weiterentwicklung von elektronischen Einrichtungen werden die Funktionen für die Performanz und Sicherheit von Fahrzeugen verbessert und werden verschiedenste Einrichtungen für den Komfort von Fahrern entwickelt. Insbesondere hat ein HUD für ein Fahrzeug große Aufmerksamkeit erfahren.
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Unter einem HUD ist eine Vorrichtung zu verstehen, die ausgebildet ist, um Betriebsinformationen auf der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs oder Flugzeugs anzuzeigen. Ursprünglich wurde das HUD eingeführt, um das Sichtfeld eines Piloten nach vorne sicherzustellen. Später wurde das HUD aber auch in einem Fahrzeug eingeführt, um Unfälle zu reduzieren.
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Ein HUD für ein Fahrzeug zeigt verschiedene Informationen zum Fahrzeugbetrieb wie etwa Pfeilinformationen für das Führen entlang einer Strecke in Verbindung mit einem Navigationssystem und Textinformationen zum Angeben der Geschwindigkeit oder ähnlichem auf der Windschutzscheibe oder in der Form einer erweiterten Realität jenseits der Windschutzscheibe an, um dem Fahrer dabei zu helfen, seine Augen auf die Windschutzscheibe gerichtet zu halten.
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Wenn also der Fahrer Fahrzeuginformationen prüft, muss er seine Augen nicht zu einem Armaturenbrett richten, um dort die entsprechenden Informationen abzulesen. Der Fahrer kann fahren und nach vorne blicken, wo ein HUD-Bild ausgegeben wird. Das HUD trägt also zur Sicherheit des Fahrers bei.
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Als das HUD eingeführt wurde, projizierte das HUD ein Bild zu einer zuvor festgelegten spezifischen Position. Dabei konnte das Bild unter Umständen nicht sichtbar sein, wenn sich der Sichtpunkt des Fahrers änderte, oder konnte unter Umständen der Sichtwinkel des Fahrers durch das Bild beschränkt werden.
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Neuerdings wird vor allem ein in 1 gezeigtes HUD verwendet, das die Höhe eines projizierten Bilds in Übereinstimmung mit einer Änderung des Sichtpunkts des Fahrers oder dem Wunsch des Fahrers steuern kann. In 1 gibt die gepunktete Linie eine Bildzone wieder. Die Bildzone gibt einen Bereich an, in dem ein durch das HUD projiziertes Bild deutlich gehalten werden kann. Wenn also die Position des projizierten Bilds von der Bildzone abweicht, erscheint das Bild verzerrt. Deshalb bewegt das HUD die Position des projizierten Bilds nur innerhalb der Bildzone.
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Allgemein werden die Größe, die Form und die Position der Bildzone durch einen asphärischen Spiegel bestimmt, der in einem optischen System des HUD enthalten ist. Die Größe, die Form und die Position der Bildzone werden in Übereinstimmung mit der Größe, der Installationsposition, der Krümmung und dem Drehwinkel des asphärischen Spiegels bestimmt. Weiterhin werden in Übereinstimmung mit den Eigenschaften des asphärischen Spiegels die Installationspositionen der anderen Komponenten des optischen Systems bestimmt. Die Projektionsdistanz eines auf die Bildzone projizierten Bilds kann also durch den asphärischen Spiegel bestimmt werden.
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Stand der Technik zu der vorliegenden Erfindung wird in dem koreanischen Patent Nr.
10-1361095 vom 4. Februar 2014 angegeben.
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Weil das herkömmliche HUD jedoch nur eine Bildzone bilden kann, kann die Projektionsdistanz eines projizierten Bilds nicht innerhalb der Bildzone geändert werden, obwohl die Position des projizierten Bilds geändert werden kann.
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Der Fahrer ändert also die Fokusposition und die Position des Blicks, während er das Fahrzeug fährt, wobei das herkömmliche HUD jedoch ein Bild mit einer fixen Fokusdistanz (fixen Projektionsdistanz) projiziert. Deshalb kann das Bild das Sichtfeld des Fahrers stören.
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Wenn also mit anderen Worten der Fahrer in die Distanz blickt, wird die Position des Blicks des Fahrers höher als wenn der Fahrer auf ein nahes Objekt blickt. Weiterhin wird die Fokusdistanz größer als wenn der Fahrer auf ein nahes Objekt blickt. Das herkömmliche HUD kann jedoch nur die Position des projizierten Bilds nach oben bewegen, aber kann die Fokusdistanz des projizierten Bilds nicht ändern. Deshalb kann eine Differenz zwischen der Fokusdistanz des Fahrers und der Fokusdistanz des projizierten Bilds auftreten und kann das Sichtfeld des Fahrers gestört werden.
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Um dieses Problem zu lösen, können zwei HUDs mit verschiedenen Fokusdistanzen in einem Fahrzeug montiert werden. Dadurch werden jedoch die Installationskosten erhöht und werden auch das Volumen und das Gewicht des HUD-Moduls vergrößert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein HUD, das eine Vielzahl von Bildzonen mit verschiedenen Fokusdistanzen bilden kann, und ein Steuerverfahren dafür.
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In einer Ausführungsform kann ein HUD umfassen: eine Steuereinheit, die konfiguriert ist zum Bestimmen von Inhalten, die zu dem Sichtbereich eines Fahrers projiziert werden sollen, und einer Projektionsposition der Inhalte; eine Bilderzeugungseinheit (PGU), die konfiguriert ist zum Ausgeben eines Bilds gemäß der Steuerung der Steuereinheit; und ein optisches System, das konfiguriert ist zum Ändern des optischen Pfads des von der PGU ausgegebenen Bilds, um das Bild zu dem Sichtbereich des Fahrers zu projizieren. Das optische System kann das ausgegebene Bild in zwei oder mehr Bilder mit jeweils verschiedenen Projektionsdistanzen teilen und die Bilder projizieren.
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Das optische System kann einen asphärischen Spiegel zum Bestimmen der Projektionsdistanzen und Vergrößerungen der projizierten Bilder enthalten, wobei der asphärische Spiegel in zwei oder mehr aktive Bereiche mit verschiedenen asphärischen Koeffizienten geteilt sein kann.
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Das optische System kann Raster in Entsprechung zu zwei oder mehr aktiven Bereichen umfassen.
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Der aktive Bereich kann einen ersten aktiven Bereich zum Bilden einer Bildzone im unteren Teil des Sichtbereichs des Fahrers und einen zweiten aktiven Bereich zum Bilden einer Bildzone oben in der durch den ersten aktiven Bereich gebildeten Bildzone umfassen.
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Die Projektionsdistanz des ersten aktiven Bereichs kann kleiner sein als die Projektionsdistanz des zweiten aktiven Bereichs.
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Die Vergrößerung des ersten aktiven Bereichs kann größer sein als die Vergrößerung des zweiten aktiven Bereichs.
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Die Vergrößerung des ersten aktiven Bereichs und die Vergrößerung des zweiten aktiven Bereichs können verschiedene Werte aufweisen, sodass die Größen der durch den Fahrer gesehenen Bilder zu einer gleichen Größe angepasst werden.
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Die PGU kann ein Bild mittels einer Projektionsmethode ausgeben, die eine digitale Mikrospiegeleinrichtung oder eine Flüssigkristalleinrichtung verwendet.
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Die PGU kann eine Blendenzahl in Entsprechung zu dem Bereich der Asphärizitäten des asphärischen Spiegels aufweisen.
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Die PGU kann eine Blendenzahl in Entsprechung zu dem Bereich einer geänderten Projektionsdistanz aufweisen.
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Das optische System kann ein kippbares Raster umfassen.
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Die Steuereinheit kann ein von der PGU ausgegebenes Bild in Übereinstimmung mit dem Winkel des Rasters korrigieren.
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Das HUD kann weiterhin einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor enthalten, der für das Messen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs konfiguriert ist. Die Steuereinheit kann die Projektionsposition der Inhalte basierend auf der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor gemessenen Geschwindigkeit bestimmen.
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Wenn die gemessene Geschwindigkeit gleich oder größer als eine Bezugsgeschwindigkeit ist, kann die Steuereinheit die PGU steuern, um zusätzliche Informationen durch den ersten aktiven Bereich zu projizieren und Fahrinformationen durch den zweiten aktiven Bereich zu projizieren. Und wenn die gemessene Geschwindigkeit kleiner als die Bezugsgeschwindigkeit ist, kann die Steuereinheit die PGU steuern, um die Fahrinformationen durch den ersten aktiven Bereich zu projizieren und die zusätzlichen Informationen durch den zweiten aktiven Bereich zu projizieren.
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Die PGU kann ein Bild mittels einer Laserabtastmethode ausgeben.
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In einer anderen Ausführungsform kann ein Steuerverfahren für ein HUD umfassen: Messen, durch eine Steuereinheit, der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs; Bestimmen, durch die Steuereinheit, von Inhalten, die zu dem Sichtbereich eines Fahrers projiziert werden sollen, und der Projektionsposition der Inhalte basierend auf der gemessenen Geschwindigkeit; und Ausgeben, durch die Steuereinheit, eines Bilds gemäß dem Ergebnis des Bestimmens der Inhalte und der Projektionsposition der Inhalte.
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Wenn beim Bestimmen der Inhalte und der Projektionsposition der Inhalte die gemessene Geschwindigkeit gleich oder größer als eine Bezugsgeschwindigkeit ist, kann die Steuereinheit bestimmen, zusätzliche Informationen im unteren Teil des Sichtbereichs des Fahrers zu projizieren und Fahrinformationen oben im unteren Teil des Sichtbaren Bereichs des Fahrers zu projizieren. Und wenn die gemessene Geschwindigkeit kleiner als die Bezugsgeschwindigkeit ist, kann die Steuereinheit bestimmen, die Fahrinformationen im unteren Teil des Sichtbereichs des Fahrers zu projizieren und die zusätzlichen Informationen oben im unteren Teil des Sichtbereichs des Fahrers zu projizieren.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Foto, das einen Zustand zeigt, in dem ein herkömmliches HUD ein Bild projiziert.
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2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines HUD gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist eine schematische Ansicht, die einen asphärischen Spiegel des herkömmlichen HUD erläutert.
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4 ist eine schematische Ansicht, die einen asphärischen Spiegel des HUD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
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5 ist ein Foto, das einen Zustand zeigt, in dem das HUD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Bild projiziert.
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6 ist eine schematische Ansicht, die die Konfiguration und den Betrieb des HUD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
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7 ist eine weitere schematische Ansicht, die die Konfiguration und den Betrieb des HUD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
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8 ist eine schematische Ansicht, die eine Bildkorrekturoperation in dem HUD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
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9 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren eines HUD gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
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BESCHREIBUNG SPEZIFISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und die Dicken von Linien und die Größen von Komponenten der Deutlichkeit halber übertrieben groß dargestellt sein können. Weiterhin ist die hier verwendete Terminologie hinsichtlich der Funktionen der Erfindung definiert und kann den Gewohnheiten von Benutzern oder Bedienern entsprechend ausgetauscht werden. Die Terminologie ist also im Zusammenhang der vorliegenden Beschreibung zu interpretieren.
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2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Head-Up-Displays (HUD) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 3 ist eine schematische Ansicht, die einen asphärischen Spiegel eines herkömmlichen HUD zeigt. 4 ist eine schematische Ansicht, die einen asphärischen Spiegel des HUD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 5 ist ein Foto, das einen Zustand zeigt, in dem das HUD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Bild projiziert. 6 ist eine schematische Ansicht, die die Konfiguration und den Betrieb des HUD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. 7 ist eine weitere schematische Ansicht, die die Konfiguration und den Betrieb des HUD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. 8 ist eine schematische Ansicht, die eine Bildkorrekturoperation in dem HUD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Mit Bezug auf 2 bis 8 wird im Folgenden die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie in 2 gezeigt, kann das HUD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Steuereinheit 100, eine Bilderzeugungseinheit (PGU) 110, ein optisches System 120 und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130 enthalten. Außerdem kann das HUD eine Verzerrungskorrektureinheit 101 enthalten.
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Die PGU 110 kann ein Bild gemäß der Steuerung der Steuereinheit 100 ausgeben. Die Steuereinheit 100 kann also ein Bild über die PGU 110 ausgeben, damit das Bild zu dem Sichtbereich eines Fahrers projiziert wird.
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Das optische System 120 kann den optischen Pfad des von der PGU 110 ausgegebenen Bilds ändern, um das Bild zu dem Sichtbereich des Fahrers zu projizieren. Zum Beispiel kann das optische System 120 eine Vielzahl von Spiegeln umfassen, um das von der PGU 110 ausgegebene Bild auf die Windschutzscheibe des Fahrzeugs zu reflektieren.
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Weiterhin kann das optische System 120 das von der PGU 110 ausgegebene Bild in zwei oder mehr Bilder mit verschiedenen Projektionsdistanzen teilen. Das von der PGU 110 ausgegebene und ein Raster aufweisende Bild kann also durch das optische System 120 in zwei oder mehr Bilder mit verschiedenen Projektionsdistanzen geteilt und dann auf die Windschutzscheibe projiziert werden. Das HUD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zwei oder mehr Bilder mit verschiedenen Fokusdistanzen projizieren.
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Weil ein von der PGU 110 ausgegebenes Bild in zwei oder mehr Bilder mit verschiedenen Projektionsdistanzen geteilt werden kann, muss die PGU 110 einen Fokus des Bilds bilden, obwohl die Projektionsdistanz geändert wird.
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Zum Beispiel kann die PGU 110 ein Bild unter Verwendung einer Laserabtastmethode ausgeben. Das heißt, dass die PGU 110 eine Bildausgabemethode verwenden kann, die einen Fokus unabhängig von der Projektionsdistanz bilden kann.
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In einem anderen Beispiel kann die PGU 110 eine Projektionsmethode verwenden, die eine digitale Mikrospiegeleinrichtung oder eine Flüssigkristalleinrichtung verwendet. In diesem Fall kann die PGU 110 konfiguriert sein, um eine Blendenzahl in Entsprechung zu dem Bereich einer geänderten Projektionsdistanz aufzuweisen.
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Wenn also ein DLP(Digital Light Processing)-Projektor oder ein LCOS (Liquid Crystal On Silicon)-Projektor als die PGU 110 verwendet wird, kann die PGU 110 (oder können die PGU 110 und das optische System 120) mit einer Blendenzahl in Entsprechung zu dem Bereich der geänderten Projektionsdistanz konfiguriert sein. Obwohl also die Projektionsdistanz geändert wird, kann der Fokus des Bilds gebildet werden.
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Mit anderen Worten kann die Fokustiefe des optischen Systems in Übereinstimmung mit der Gleichung t = 2NC (1 + M) bestimmt werden, wobei t die Tiefe des Fokus wiedergibt, N eine Blendenzahl wiedergibt, C die Bildpunktgröße wiedergibt und M die Vergrößerung eines optischen Projektionssystems wiedergibt. Wie durch die Gleichung angegeben, kann die Tiefe des Fokus vergrößert werden, wenn die Blendenzahl erhöht wird. Obwohl also die Projektionsdistanz geändert wird, kann das Bild nicht unscharf werden, ohne den Fokus zu verlieren. Die PGU kann also mit einer Blendenzahl konfiguriert sein, die auf eine ausreichende Größe gesetzt ist, um der geänderten Projektionsdistanz zu entsprechen.
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Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130 kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs messen. Zum Beispiel kann der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch das Erfassen der Drehung einer Sendeausgangswelle messen.
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Das optische System 120 kann einen asphärischen Spiegel 121 zum Bestimmen der Projektionsdistanz und der Vergrößerung eines projizierten Bilds enthalten, wobei der asphärische Spiegel 121 in zwei oder mehr aktive Bereiche mit verschiedenen asphärischen Koeffizienten geteilt sein kann. Der aktive Bereich kann einen Bereich für das Bilden einer Bildzone angeben. Mit Bezug auf 3 bis 5 wird der aktive Bereich im Folgenden im größeren Detail gezeigt.
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Wie in 3 gezeigt, bildet der asphärische Spiegel des herkömmlichen HUD nur eine Bildzone wie in 1 gezeigt, weil der asphärische Spiegel nur einen aktiven Bereich aufweist. Wie in 4 gezeigt, kann der asphärische Spiegel 121 des HUD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Bildzonen wie in 5 gezeigt bilden, weil der asphärische Spiegel 121 in eine Vielzahl von aktiven Bereichen geteilt ist.
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Die Teilung der aktiven Bereiche kann durch die Form des asphärischen Spiegels 121 vorgesehen werden und bewerkstelligt werden, indem der asphärische Spiegel 121 mit verschiedenen asphärischen Koeffizienten (Krümmungen) für die entsprechenden aktiven Bereiche hergestellt wird. Weiterhin können in Übereinstimmung mit den asphärischen Koeffizienten die Projektionsdistanzen oder Vergrößerungen von Bildern, die zu den durch die entsprechenden aktiven Bereiche gebildeten Bildzonen projiziert werden, geändert werden.
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Zum Beispiel kann der aktive Bereich des asphärischen Spiegels 121 in erste und zweite aktive Bereiche geteilt werden. Der erste aktive Bereich bildet eine Bildzone unten im Sichtbereich des Fahrers (zum Beispiel einen mit durchgezogenen Linien dargestellten Kasten des linken Fotos und einen mit gepunkteten Linien dargestellten Kasten des rechten Fotos in 5). Und der zweite aktive Bereich bildet eine Bildzone oben in der durch den ersten aktiven Bereich gebildeten Bildzone (zum Beispiel einen durch gepunktete Linien dargestellten Kasten des linken Fotos und einen durch durchgezogene Linien dargestellten Kasten des rechten Fotos in 5).
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Dabei kann die Projektionsdistanz des ersten aktiven Bereichs kleiner sein als die Projektionsdistanz des zweiten aktiven Bereichs. Das heißt, dass die Projektionsdistanz des auf die durch den zweiten aktiven Bereich gebildete Bildzone projizierten Bilds größer sein kann als die Projektionsdistanz des auf die durch den ersten aktiven Bereich gebildete Bildzone projizierten Bilds. Mit anderen Worten kann die durch den zweiten aktiven Bereich gebildete Bildzone in Übereinstimmung mit der Fokusdistanz und dem Sichtfeld des in die Ferne blickenden Fahrers entworfen sein und kann die durch den ersten aktiven Bereich gebildete Bildzone in Übereinstimmung mit der Fokusdistanz und dem Sichtfeld des auf ein nahes Objekt blickenden Fahrers entworfen sein.
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Die Vergrößerung des ersten aktiven Bereichs kann größer sein als die Vergrößerung des zweiten aktiven Bereichs. Das heißt, dass das auf die durch den zweiten aktiven Bereich gebildete Bildzone projizierte Bild eine längere Projektionsdistanz aufweisen kann als das auf die durch den ersten aktiven Bereich gebildete Bildzone projizierte Bild. Obwohl also Bilder mit gleicher Größe ausgegeben und projiziert werden, kann das auf die durch den zweiten aktiven Bereich gebildete Bildzone projizierte Bild aus der Sicht des Fahrers größer aussehen als das auf die durch den ersten aktiven Bereich gebildete Bildzone projizierte Bild. Deshalb kann die Vergrößerung des zweiten aktiven Bereichs kleiner gesetzt werden als die Vergrößerung des ersten aktiven Bereichs, sodass die Größen der durch den Fahrer gesehenen Bilder zu einer gleichen Größe angepasst werden, wodurch verhindert wird, dass der Fahrer den Eindruck gewinnt, dass sich eine Größendifferenz zwischen den Inhalten verändert, wenn der Fahrer seinen Blick variiert.
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Mit Bezug auf 6 bis 8 wird im Folgenden ein Bildprojektionsprozess im größeren Detail beschrieben.
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Wie in 6 gezeigt, kann zuerst das von der PGU 110 ausgegebene Bild zu dem asphärischen Spiegel 121 über ein Raster 122 und einen Spiegel übertragen werden. Dann kann das Bild durch den asphärischen Spiegel 121 erweitert und zu dem Sichtbereich des Fahrers projiziert werden.
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Weil in dieser Ausführungsform der asphärische Spiegel 121 in zwei oder mehr aktive Bereiche mit verschiedenen Projektionsdistanzen geteilt sein kann, kann das durch die PGU 110 ausgegebene Bild in zwei oder mehr Bilder mit verschiedenen optischen Pfaden geteilt und dann zu dem asphärischen Spiegel 121 übertragen werden.
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Wie in 6 gezeigt, kann das optische System 120 die Raster 122 in Entsprechung zu den entsprechenden aktiven Bereichen enthalten, wobei ein beliebiges reflexives oder transparentes Raster als ein Raster 122 verwendet werden kann.
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Das von der PGU 110 ausgegebene Bild kann also in Bilder mit verschiedenen optischen Pfaden durch verschiedene Raster 122 getrennt werden, wobei die getrennten Bilder durch die Spiegel zu den entsprechenden aktiven Bereichen des asphärischen Spiegels 121 reflektiert werden können. Die reflektierten Bilder können durch den asphärischen Spiegel 121 erweitert, reflektiert und auf die Windschutzscheibe projiziert werden. Wie oben beschrieben, können die Positionen und die Größen der auf die entsprechenden aktiven Bereiche projizierten Bilder voneinander verschieden sein.
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Wie in 7 gezeigt, kann das Raster 122 gekippt werden. Das heißt, dass der Winkel des Rasters 122 eingestellt werden kann, um den optischen Pfad des von der PGU 110 ausgegebenen Bilds zu ändern. Wenn ein kippbares Raster verwendet wird, kann der asphärische Spiegel 121 derart ausgebildet sein, das er eine Asphärizität aufweist, die sich nach und nach ändert. Der asphärische Spiegel 121 kann also eine Vielzahl von Asphärizitäten aufweisen, die sich geringfügig voneinander unterscheiden.
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Das von der PGU 110 ausgegebene Bild kann also durch das Raster 122 und den Spiegel auf den aktiven Bereich des asphärischen Spiegels 121 reflektiert werden. In Übereinstimmung mit dem Winkel des Rasters 122 kann die Position des auf den asphärischen Spiegel 121 reflektierten Bilds geändert werden. Mit anderen Worten kann der aktive Bereich, auf den das Bild reflektiert wird, in Übereinstimmung mit dem Winkel des Rasters 122 geändert werden. Das reflektierte Bild kann durch den asphärischen Spiegel 121 erweitert, reflektiert und auf die Windschutzscheibe projiziert werden. Wie oben beschrieben, können die Position und die Größe des projizierten Bilds in jedem der aktiven Bereiche geändert werden.
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Dabei kann der Winkel des Rasters 122 durch die Steuereinheit 100 oder eine andere Steuereinrichtung geändert werden. Wie in 7 gezeigt, kann ein reflexives oder transparentes Raster als das Raster 122 verwendet werden.
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Wenn dabei das Raster 122 gekippt werden kann, kann ein tatsächlich projiziertes Bild wie in 8 gezeigt verzerrt werden (zum Beispiel mit einer Trapezverzerrung). Die Verzerrungskorrektureinheit 101 der Steuereinheit 100 kann das von der PGU 110 ausgegebene Bild in Übereinstimmung mit dem Winkel des Rasters 122 korrigieren und die Verzerrung des projizierten Bilds entfernen.
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Das kippbare Raster 122 kann nicht nur dann, wenn die PGU 110 einen DLP-Projektor oder LCOS-Projektor verwendet, sondern auch dann, wenn die PGU eine Laserabtastmethode verwendet, angewendet werden.
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Wie in 6 bis 8 gezeigt, können die optischen Pfade der projizierten Bilder in den entsprechenden aktiven Bereichen verschieden sein. Deshalb können auch die Fokusdistanzen der durch die entsprechenden aktiven Bereiche gebildeten Bildzonen verschieden sein. Das HUD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann also aufgrund der Konfiguration des optischen Systems 120 eine Vielzahl von Bildzonen unter Verwendung einer einzelnen PGU bilden.
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Die Steuereinheit 100 kann die PGU 110 in Entsprechung zu dem optischen System 120 steuern, sodass das HUD glatt betrieben werden kann. Die Steuereinheit 100 kann die Form eines Bilds berechnen und erzeugen, sodass das Bild in eine Vielzahl von Rastern in Übereinstimmung mit den getrennten optischen Pfaden geteilt werden kann, und kann die erzeugte Form über die PGU 110 ausgeben.
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Weiterhin kann die Steuereinheit 100 zu dem Sichtbereich des Fahrers zu projizierende Inhalte und die Projektionsposition der Inhalte bestimmen. Die Steuereinheit 100 kann also die durch das HUD anzuzeigenden Inhalte wie etwa Streckeninformationen, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl und den Kraftstoffstand in Verbindung mit verschiedenen Systemen des Fahrzeugs wie etwa einem Navigationssystem und einem Tempomatsystem bestimmen. Dann kann die Steuereinheit 100 die Position, zu welcher die Inhalte zu projizieren sind (die Bildzone, zu welcher die Inhalte zu projizieren sind, und die Position der Inhalte in der entsprechenden Bildzone) bestimmen.
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Zum Beispiel kann die Steuereinheit 100 die Projektionsposition der Inhalte basierend auf der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130 gemessenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmen. Insbesondere wenn die gemessene Geschwindigkeit gleich oder größer als eine Bezugsgeschwindigkeit ist, kann die Steuereinheit 100 bestimmen, zusätzliche Informationen im unteren Teil des Sichtbereichs des Fahrers zu projizieren und Fahrinformationen oben im unteren Teil des Sichtbereichs des Fahrers zu projizieren. Wenn die gemessene Geschwindigkeit kleiner als die Bezugsgeschwindigkeit ist, kann die Steuereinheit 100 bestimmen, Fahrinformationen in dem unteren Teil des Sichtbereichs des Fahrers zu projizieren und zusätzliche Informationen oben in dem unteren Teil des Sichtbereichs des Fahrers zu projizieren.
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Weil also der Fahrer bei einer größeren Geschwindigkeit des Fahrzeugs in die Ferne blickt, kann die Steuereinheit 100 die Fahrinformationen auf den Bereich, zu dem der Fahrer blickt, projizieren und die zusätzlichen Informationen auf den Bereich, zu dem der Fahrer nicht blickt, projizieren. Die Fahrinformationen können auf den Betrieb des Fahrzeugs bezogene Informationen wie etwa die Fahrzeuggeschwindigkeit oder Symbole (wie etwa eine Kühlwasserwarnung) angeben, während die zusätzlichen Informationen auf eine zusätzliche Funktion bezogene Inhalte wie etwa Wetterinformationen angeben können.
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Und weil das HUD gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Vielzahl von Bildzonen mit verschiedenen Fokusdistanzen bilden kann, kann die Steuereinheit 100 die Projektionsposition der Inhalte mit Hinsicht auf die Fokusdistanz und die Blickposition des Fahrers bestimmen.
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Wenn also die gemessene Geschwindigkeit gleich oder größer als die Bezugsgeschwindigkeit ist, kann die Steuereinheit 100 die PGU 110 steuern, um die Fahrinformationen durch den aktiven Bereich mit der längsten Projektionsfläche zu projizieren. Dagegen kann während einer Fahrt mit geringer Geschwindigkeit (oder wenn die gemessene Geschwindigkeit kleiner als die Bezugsgeschwindigkeit ist) der Sichtwinkel des Fahrers verbreitert sein und kann der Fokus des Fahrers nahe dem Fahrzeug sein. Die Steuereinheit 100 kann deshalb verschiedene Informationen durch die Vielzahl von aktiven Bereichen anzeigen.
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Mit anderen Worten kann die Steuereinheit 100 die Fokusdistanz und die Blickposition des Fahrers basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmen. Über die Fokusdistanz und die Blickposition des Fahrers kann die Steuereinheit 100 die Anzeigeposition von hauptsächlichen Informationen derart setzen, dass der Fahrer die hauptsächlichen Informationen des Fahrzeugs rasch erkennen kann.
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Weil in dieser Ausführungsform die PGU 110 ein Bild mittels der Laserabtastmethode ausgeben kann, kann die Steuereinheit 100 es einem Fahrer ermöglichen, anhand des durch das Ausschalten von Laserdioden gebildeten Zwischenraums zwischen den Bildzonen die entsprechenden aktiven Zonen zu unterscheiden. Und auf ähnliche Weise kann die Steuereinheit 100 in dem aktiven Bereich, in dem die zusätzlichen Informationen angezeigt werden sollen, die Laserdioden derart ausschalten, dass das Bild nicht auf die entsprechende Bildzone projiziert wird.
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9 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren für ein HUD gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Mit Bezug auf 9 wird im Folgenden das Steuerverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie in 9 gezeigt, kann die Steuereinheit 100 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Schritt S200 messen. Weil also ein Fahrer seinen Blick ändert, wenn sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht, kann die Steuereinheit 100 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs messen, um die Anzeigepositionen der Inhalte zu messen.
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Dann kann die Steuereinheit 100 in Schritt S210 bestimmen, ob die in Schritt S200 gemessene Geschwindigkeit hoch ist. Wenn zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer als die Bezugsgeschwindigkeit ist, kann die Steuereinheit 100 bestimmen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist.
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Wenn in Schritt S210 bestimmt wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, kann die Steuereinheit 100 ein Bild in Schritt S220 derart ausgeben, dass zusätzliche Informationen in dem ersten aktiven Bereich angezeigt werden und Fahrinformationen in dem zweiten aktiven Bereich angezeigt werden. Weil also der Fahrer bei einer höheren Geschwindigkeit des Fahrzeugs in die Ferne blickt, kann die Steuereinheit 100 die PGU 110 steuern, um die Fahrinformationen auf den Bereich, zu dem der Fahrer blickt, zu projizieren, und die PGU 110 weiterhin steuern, um die zusätzlichen Informationen auf den Bereich, zu dem der Fahrer nicht blickt, zu projizieren.
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Wenn dagegen in Schritt S210 bestimmt wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht hoch ist, kann die Steuereinheit 100 das Bild in Schritt S230 derart ausgeben, dass die Fahrinformationen in dem ersten aktiven Bereich angezeigt werden und die zusätzlichen Informationen in dem zweiten Bereich angezeigt werden.
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Das HUD und das Steuerverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können also die Vielzahl von Bildzonen bilden und die Projektionsdistanzen der Inhalte an den Positionen der entsprechenden Bildzonen einstellen, sodass der Fahrer die Informationen zu dem Fahrzeug mit nur einer minimalen Bewegung seines Blicks erkennen kann. Und weil das HUD und das Steuerverfahren dafür die Vielzahl von Bildzonen unter Verwendung einer einzelnen PGU und des optischen Systems bilden können, können die Kosten im Vergleich dazu, dass eine Vielzahl von PGUs verwendet werden, reduziert werden. Weiterhin können das HUD und das Steuerverfahren dafür die Projektionspositionen der entsprechenden Inhalte in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ändern, sodass der Fahrer die Informationen zu dem Fahrzeug rasch erkennen kann.
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Vorstehend wurden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft beschrieben, wobei dem Fachmann jedoch deutlich sein sollte, dass verschiedene Modifikationen, Ergänzungen und Ersetzungen an denselben vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der durch die folgenden Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2015-0033834 [0001]
- KR 10-2015-0176696 [0001]
- KR 10-1361095 [0010]
