DE102017000877A1

DE102017000877A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Justieren eines Head-up Displays

Info

Publication number: DE102017000877A1
Application number: DE102017000877.9A
Authority: DE
Inventors: Rene Wirtz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2017-11-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren eines Head-up Displays (2) in einem Fahrzeug (1), bei welchem – ein Messmuster (5) in einen Bereich vor dem Fahrzeug (1) projiziert wird, – das Messmuster (5) mittels einer fahrzeugeigenen Frontkamera (4) erfasst wird, – ein virtuelles Bild mittels des Head-up Displays (2) erzeugt wird, welches formgleich mit dem Messmuster (5) oder komplementär zu diesem ist. Erfindungsgemäß wird eine Position des virtuellen Bilds relativ zu einer Augenposition eines auf einem Fahrersitz befindlichen Nutzers manuell derart angepasst, dass das virtuelle Bild vom Nutzer deckungsgleich mit dem Messmuster (5) optisch wahrgenommen wird, wobei – die angepasste Position des virtuellen Bilds, in welcher bei entsprechender Augenposition des Nutzers die optische Wahrnehmung des Nutzers deckungsgleich mit dem Messmuster (5) ist, vom Nutzer bestätigt wird, – die Augenposition des Nutzers zum Zeitpunkt der Bestätigung der angepassten Position des virtuellen Bilds erfasst und in einer Steuereinheit (9), mittels welcher das Head-up Displays (2) geregelt und/oder gesteuert wird, gespeichert wird und – eine Position des Messmusters (5) relativ zum Fahrzeug (1) zum Zeitpunkt der Bestätigung der angepassten Position des virtuellen Bilds mittels der fahrzeugeigenen Frontkamera (4) ermittelt und in der Steuereinheit (9) gespeichert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung (3) zum Justieren eines Head-up Displays (2) eines Fahrzeugs (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren eines Head-up Displays in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Justieren eines Head-up Displays eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
Verfahren und Vorrichtungen zum Justieren eines Head-up Displays in einem Fahrzeug sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise wird in DE 10 2015 008 887 A1 ein Verfahren zur Kalibrierung eines Headup-Displays in einem Fahrzeug beschrieben, bei welchem ein von dem Headup-Display ausgegebenes virtuelles Bild mit einer möglichen Augenposition eines Fahrers abgeglichen wird. Dabei wird eine, mit einer Markierung versehene Messeinheit an einer möglichen Kopfposition des Fahrers positioniert und ein vor dem Fahrzeug befindliches Messtarget detektiert, wobei eine Bildaufnahmeeinrichtung zur Ermittlung der möglichen Augenposition des Fahrers gleichzeitig die Markierung der Messeinheit aufnimmt und wobei aus einem ermittelten Versatz der Messeinheit und der Bildaufnahmeeinheit eine elektronische Korrektur zur Kalibrierung des virtuellen Bildes des Headup-Displays bestimmt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Justieren eines Head-up Displays in einem Fahrzeug sowie eine verbesserte Vorrichtung zum Justieren eines Head-up Displays eines Fahrzeugs anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 3 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Verfahren zum Justieren eines Head-up Displays in einem Fahrzeug wird ein Messmuster in einen Bereich vor dem Fahrzeug projiziert, wobei das Messmuster mittels einer fahrzeugeigenen Frontkamera erfasst wird, und wobei ein virtuelles Bild mittels des Head-up Displays erzeugt wird, welches identisch mit dem Messmuster oder komplementär zu diesem ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Position des virtuellen Bilds relativ zu einer Augenposition eines auf einem Fahrersitz befindlichen Nutzers manuell, z. B. mittels des Nutzers, derart angepasst wird, dass das virtuelle Bild vom Nutzer deckungsgleich mit dem Messmuster optisch wahrgenommen wird, wobei die angepasste Position des virtuellen Bilds, in welcher bei entsprechender Augenposition des Nutzers die optische Wahrnehmung des Nutzers deckungsgleich mit dem Messmuster ist, vom Nutzer bestätigt wird, wobei die Augenposition des Nutzers zum Zeitpunkt der Bestätigung der angepassten Position des virtuellen Bilds erfasst und in einer Steuereinheit, mittels welcher das Head-up Display geregelt und/oder gesteuert wird, gespeichert wird und wobei eine Position des Messmusters relativ zum Fahrzeug zum Zeitpunkt der Bestätigung der angepassten Position des virtuellen Bilds mittels der fahrzeugeigenen Frontkamera ermittelt und in der Steuereinheit gespeichert wird.
Mittels des Verfahrens kann das Head-up Display auf einfache Art und Weise manuell mittels des Nutzers nachjustiert werden, falls eine vorhergehende Werksjustierung des Head-up Displays nicht optimal an den Nutzer angepasst ist. Für die manuelle Justierung sind weder ein Werkstattbesuch noch andere externe Hilfsmittel erforderlich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch ein Fahrzeug mit einem Head-up Display und einer Vorrichtung zum Justieren des Head-up Displays.
Die einzige 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit einem Head-up Display 2 und einer Vorrichtung 3 zum Justieren des Head-up Displays 2 in Form eines Blockschaltbildes.
Das Head-up Display 2 ist im Fahrzeug 1 angeordnet und weist eine nicht dargestellte Bildquelle auf, mittels der ein optisch sichtbarer Strahl erzeugt wird, wobei dieser Strahl von mindestens einem Spiegel auf eine Windschutzscheibe umgelenkt wird. Dabei wird von einem auf einem Fahrersitz des Fahrzeugs 1 befindlicher Nutzer im Bereich der Windschutzscheibe ein virtuelles Bild optisch wahrgenommen. Beispielsweise werden im Head-up-Display 2 bei der Darstellung von erweiterter Realität (”augmented reality”) virtuelle Objekte, wie Pfeile oder farbliche Markierungen von anderen Fahrzeugen, kontaktanalog mit der Realität überlagert, so dass der Fahrer den Eindruck hat, dass die virtuellen Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs 1 tatsächlich vorhanden sind.
Um diese Darstellung so präzise wie möglich zu gestalten, ist eine Kalibrierung und Justierung des Head-up Displays 2 erforderlich. Dabei ist die Berücksichtigung einer Augenposition eines Nutzers, insbesondere des Fahrers, erforderlich, so dass bei einer Positionsänderung der Augen des Nutzers die Darstellung des Head-up-Displays 2 entsprechend der Bewegung der Augen aktiv nachgeregelt wird und sich das virtuelle Bild für den Nutzer nicht verschiebt. Eine Verschiebung des virtuellen Bildes wird auch als Parallaxen-Fehler bezeichnet. Eine solche Kalibrierung und nachfolgende Justierung kann einmalig als Werkskalibrierung und -justierung vorgenommen werden. Jedoch kann aus verschiedenen Gründen die Werksjustierung für den Nutzer nicht optimal sein. Um dem Nutzer die Möglichkeit zu geben, das Head-up Display 2 außerhalb einer Werkstatt und ohne weitere externe Hilfsmittels manuell zu justieren und somit individuell an seine eigenen Bedürfnisse anzupassen, ist die Vorrichtung 3 vorgesehen.
Die Vorrichtung 3 umfasst das Head-up Display 2 zur Ausgabe des virtuellen Bildes, eine fahrzeugeigene Frontkamera 4 zur Erfassung eines Messmusters 5, eine Projektionseinheit 6 zur Projizierung des Messmusters 5 in einen Bereich vor dem Fahrzeug 1, eine fahrzeugeigene Fahrerkamera 8 zur Erfassung einer Augenposition des Nutzers und mindestens ein Betätigungselement 7, mittels dem eine Position des virtuellen Bilds relativ zum Messmuster 5 manuell verstellbar ist.
Die fahrzeugeigene Frontkamera 4 ist im oder am Fahrzeug 1 angeordnet. Beispielsweise ist die Frontkamera 4 eine Stereokamera und hinter der Windschutzscheibe montiert, so dass diese ein Fahrgeschehen vor dem Fahrzeug 1 erfassen kann. Die fahrzeugeigene Frontkamera 4 ist weiterhin zur Erfassung eines Messmusters 5 vorgesehen, welches mittels der Projektionseinheit 6 in einen Bereich vor dem Fahrzeug 1 projiziert wird.
Eine Position des Messmusters 5 relativ zum Fahrzeug 1 ist eindeutig und exakt festgelegt. Dies ermöglicht die manuelle Justierung des Head-up-Displays 2 mittels der Vorrichtung 3 in optimaler Art und Weise. Zur Erzeugung des Messmusters 5 umfasst die Projektionseinheit 6 mindestens einen hochauflösenden Pixelscheinwerfer, z. B. einen Frontscheinwerfer. Der mindestens eine Frontscheinwerfer projiziert hierbei das Messmuster 5 in den Bereich vor dem Fahrzeug 1, z. B. auf eine vor dem Fahrzeug 1 befindliche Fahrbahn. Das Messmuster 5 kann zum Beispiel kreisförmig oder kreuzförmig projiziert werden. Eine Form des Messmusters 5 ist dabei frei wählbar und kann an die Eigenschaften der Frontkamera 4 und der Projektionseinheit 6 angepasst werden. Mit Hilfe dieser Darstellung eines Messmusters 5 vor dem Fahrzeug 1 ist nun eine manuelle Justierung des Head-up Displays 2 durchführbar, wie es nachfolgend näher beschrieben wird.
Zur Justierung wird mittels des Head-up Displays 2 ein virtuelles Bild im Bereich der Windschutzscheibe dargestellt, welches mit dem Messmuster 5 identisch oder zu diesem komplementär ist. Anschließend verschiebt der Nutzer das virtuelle Bild entsprechend, bis er dieses deckungsgleich mit dem Messmuster 5 optisch wahrnimmt. Die Verschiebung des virtuellen Bildes erfolgt mittels des mindestens einen Betätigungselements 7, welches Bestandteil des Head-up Displays 2 ist oder mit diesem gekoppelt ist. Beispielsweise umfasst das Betätigungselement 7 eine Anzahl von Bedienelementen, z. B -Tasten, Knöpfe oder Hebel, im Bereich eines Lenkrads oder eine berührungssensitive Anzeige.
Bei einer für den Nutzer optimal wahrgenommenen Überlagerung des virtuellen Bildes und des Messmusters 5 erfolgt eine Bestätigung mittels des Nutzers. Dazu bedient der Nutzer beispielsweise ein gut erreichbares Bedienelement oder die Bestätigung erfolgt mittels eines Sprachbefehls. Eine Augenposition des Nutzers wird während der Bestätigung nicht verändert, da zu diesem Zeitpunkt die Augenposition des Nutzers von einer fahrzeugeigenen Fahrerkamera 8 erfasst und in einer Steuereinheit 9 des Head-up-Displays 2 gespeichert wird. Die Position des durch die Scheinwerfer projizierten Messmusters 5 wird mittels der Frontkamera 4 erfasst und ebenfalls in der Steuereinheit 9 gespeichert. Anhand dieser in der Steuereinheit 9 gespeicherten Informationen erfolgt eine aktive Regelung und Steuerung des Head-up Displays 2 im Betrieb des Fahrzeugs 1.
Alternativ ist es auch möglich, eine einfache Justierung durchzuführen, bei welcher nur das mittels des Head-up Displays 2 dargestellte virtuelle Bild vom Nutzer mit dem projizierten Messmuster 5 mittels des mindestens einen Betätigungselements 7 deckungsgleich überlagert wird und eine Position einer optimalen Übereinstimmung mittels Betätigung eines Bedienelements oder mittels einer Sprachanweisung bestätigt wird. Dieses manuelle Offset wird einer bisherigen Kalibrierung und Justierung hinzugefügt.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Head-up Display
3: Vorrichtung
4: Frontkamera
5: Messmuster
6: Projektionseinheit
7: Betätigungselement
8: Fahrerkamera
9: Steuereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015008887 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Justieren eines Head-up Displays (2) in einem Fahrzeug (1), bei welchem – ein Messmuster (5) in einen Bereich vor dem Fahrzeug (1) projiziert wird, – das Messmuster (5) mittels einer fahrzeugeigenen Frontkamera (4) erfasst wird, – ein virtuelles Bild mittels des Head-up Displays (2) erzeugt wird, welches formgleich mit dem Messmuster (5) oder komplementär zu diesem ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position des virtuellen Bilds relativ zu einer Augenposition eines auf einem Fahrersitz befindlichen Nutzers manuell derart angepasst wird, dass das virtuelle Bild vom Nutzer deckungsgleich mit dem Messmuster (5) optisch wahrgenommen wird, wobei – die angepasste Position des virtuellen Bilds, in welcher bei entsprechender Augenposition des Nutzers die optische Wahrnehmung des Nutzers deckungsgleich mit dem Messmuster (5) ist, vom Nutzer bestätigt wird, – die Augenposition des Nutzers zum Zeitpunkt der Bestätigung der angepassten Position des virtuellen Bilds erfasst und in einer Steuereinheit (9), mittels welcher das Head-up Display (2) geregelt und/oder gesteuert wird, gespeichert wird und – eine Position des Messmusters (5) relativ zum Fahrzeug (1) zum Zeitpunkt der Bestätigung der angepassten Position des virtuellen Bilds mittels der fahrzeugeigenen Frontkamera (4) ermittelt und in der Steuereinheit (9) gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die angepasste Position des virtuellen Bilds vom Nutzer mittels eines Sprachbefehls bestätigt wird.
Vorrichtung (3) zum Justieren eines Head-up Displays (2) eines Fahrzeugs (1), umfassend – das Head-up Display (2) zur Ausgabe eines virtuellen Bildes, – eine fahrzeugeigene Frontkamera (4) zur Erfassung eines Messmusters (5), – eine Projektionseinheit (6) zur Projizierung des Messmusters (5) in einen Bereich vor dem Fahrzeug (1), – eine fahrzeugeigene Fahrerkamera (8) zur Erfassung einer Augenposition eines auf einem Fahrersitz des Fahrzeugs (1) befindlichen Nutzers, dadurch gekennzeichnet, dass das Head-up Display (2) mindestens ein Betätigungselement (7) umfasst oder mit diesem gekoppelt ist, wobei mittels des mindestens einen Betätigungselements (7) eine Position des virtuellen Bilds relativ zur Augenposition des Nutzers manuell verstellbar ist.
Vorrichtung (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinheit (6) mindestens einen fahrzeugeigenen Frontscheinwerfer umfasst.