DE102017214627A1 - Head-up display system for vehicles - Google Patents

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Abstract

Offenbart wird ein Head-up System, umfassend: Mittel zur Erkennung der Kopfpose des Nutzers des Head-up Systems; Einen Combinerspiegel; Eine Anzeige; Eine Haltevorrichtung, die den Combinerspiegel und die Anzeige hält; Wobei die Haltevorrichtung beweglich ist und Bewegungen entsprechend einer Ansteuerung ausführt; wobei das Head-up System dazu eingerichtet ist, Folgendes fortlaufend auszuführen: Erfassen der Kopfpose des Nutzers; Bestimmen der Head-up Pose, nämlich der Pose des Combinerspiegels und der Anzeige, so dass dem Nutzer ein das Umfeld überlagerndes Bild angezeigt wird; Verbringen des Combinerspiegels und der Anzeige mittels Ansteuerung der Haltevorrichtung in die bestimmte Head-up Pose.

Figure DE102017214627A1_0000
Disclosed is a head-up system, comprising: means for detecting the head pose of the user of the head-up system; A combinatorial level; An ad; A holding device that holds the combiner mirror and the display; Wherein the holding device is movable and performs movements according to a drive; wherein the head-up system is adapted to continuously execute: detecting the head pose of the user; Determining the head-up pose, namely the pose of the combiner mirror and the display, such that an image superimposed on the environment is displayed to the user; Spend the combiner mirror and the display by controlling the holding device in the particular head-up pose.
Figure DE102017214627A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Head-up System für Fahrzeuge, umfassend eine Anzeige und einen Combinerspiegel, wobei sowohl Anzeige als auch Combinerspiegel entsprechend der Kopfpose des Fahrers nachgeführt werden.The invention relates to a head-up system for vehicles, comprising a display and a combiner mirror, wherein both display and combiner mirror are tracked according to the head pose of the driver.

Es gibt in Cockpits, beispielsweise von Fahrzeugen oder Flugzeugen, sogenannte Head-Up-Displays (HUD), welche Informationen freischwebend in der Luft anzeigen. Head-up Displays umfassen eine Anzeige und einen Combinerspiegel. Die auf der Anzeige dargestellten Bilder reflektieren im Combinerspiegel und können so vom Nutzer wahrgenommen werden. Gleichzeitig kann bei Betrachtung des Combinerspiegels die dahinter liegende Umwelt wahrgenommen werden, so dass sich im Combinerspiegel die Bilder der Anzeige und die Umwelt für den Nutzer überlagert erscheinen, manchmal auch Augmented Reality genannt. In manchen Implementierungen in Fahrzeugen wird der Combinerspiegel durch die Frontscheibe des Fahrzeugs realisiert. Der Combinerspiegel kann jedoch auch eine eigenständiges Bauteil sein.There are so-called head-up displays (HUD) in cockpits, for example of vehicles or airplanes, which display information in the air in a free-floating manner. Head-up displays include a display and a combinatorial mirror. The images shown on the display reflect in the Combinerspiegel and can be perceived by the user. At the same time, when looking at the combiner mirror, the environment behind it can be perceived, so that in the combinatorial mirror the images of the advertisement and the environment appear superimposed on the user, sometimes called augmented reality. In some implementations in vehicles, the combiner mirror is implemented by the windshield of the vehicle. However, the combiner mirror can also be an independent component.

Derzeitige Head-up Displays benötigen signifikante Mengen an Bauraum und erzeugen eine relativ kleine „Eyebox“, also den Bereich, in dem die Augen des Nutzers verbleiben können, um das angezeigte Bild wahrzunehmen, und erzeugen eine relativ kleine Bildgröße (manchmal auch „Field of View“ genannt). Außerhalb der Eyebox ist es nicht möglich, das angezeigte Bild wahrzunehmen. Im Fall, dass der Combinerspiegel durch die Frontscheibe eines Fahrzeugs gebildet wird, muss auch die Frontscheibe spezielle Anforderungen erfüllen.Current head-up displays require significant amounts of space and create a relatively small "eyebox," the area in which the user's eyes can remain to perceive the displayed image, and produce a relatively small image size (sometimes called "Field of Called "view"). Outside the eyebox, it is not possible to perceive the displayed image. In the case that the Combinerspiegel is formed by the windscreen of a vehicle, the windscreen must meet special requirements.

Eine größere „Eyebox“ lässt sich mit Datenbrillen (Head-mounted Displays) erreichen. Allerdings haben diese den Nachteil, dass eine Vorrichtung auf dem Kopf getragen werden muss, was für manche Nutzer unkomfortabel sein kann.A larger "eyebox" can be achieved with data glasses (head-mounted displays). However, these have the disadvantage that a device must be worn on the head, which may be uncomfortable for some users.

Dem Fachmann stellt sich somit die Aufgabe, für den Nutzer ein die Umwelt überlagerndes Bild mit großer Eyebox anzuzeigen, das wenig Bauraum einnimmt und den Nutzer nicht zwingt eine Vorrichtung auf dem Kopf zu tragen.The skilled person thus has the task to display for the user an image superimposed on the environment with a large eyebox that occupies little space and does not force the user to carry a device on his head.

Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is solved by the independent claim. Advantageous developments are defined in the dependent claims.

Die Erfindung betrifft ein Head-up System, umfassend: Mittel zur Erkennung der Kopfpose des Nutzers des Head-up Systems; Einen Combinerspiegel; Eine Anzeige; Eine Haltevorrichtung, die den Combinerspiegel und die Anzeige hält; Wobei die Haltevorrichtung beweglich ist und Bewegungen entsprechend einer Ansteuerung ausführt; wobei das Head-up System dazu eingerichtet ist, Folgendes fortlaufend auszuführen: Erfassen der Kopfpose des Nutzers; Bestimmen der Head-up Pose, nämlich der Pose des Combinerspiegels und der Anzeige, so dass dem Nutzer ein das Umfeld überlagerndes Bild angezeigt wird; Verbringen des Combinerspiegels und der Anzeige mittels Ansteuerung der Haltevorrichtung in die bestimmte Head-up Pose. Die Mittel zur Erkennung der Kopfpose des Nutzers können beispielsweise Kameras mit entsprechender Auswertelogik sein, die im Innenraum eines Fahrzeugs montiert sind und den Fahrer des Fahrzeugs aufnehmen. Eine Pose bezeichnet eine Position im Raum (3 Raumkoordinaten) und eine Ausrichtung im Raum (3 Raumrichtungen)The invention relates to a head-up system, comprising: means for detecting the head pose of the user of the head-up system; A combinatorial level; An ad; A holding device that holds the combiner mirror and the display; Wherein the holding device is movable and performs movements according to a drive; wherein the head-up system is adapted to continuously execute: detecting the head pose of the user; Determining the head-up pose, namely the pose of the combiner mirror and the display, such that an image superimposed on the environment is displayed to the user; Spend the combiner mirror and the display by controlling the holding device in the particular head-up pose. The means for detecting the head pose of the user may be, for example, cameras with corresponding evaluation logic, which are mounted in the interior of a vehicle and record the driver of the vehicle. A pose denotes a position in space ( 3 Spatial coordinates) and an orientation in space ( 3 Spatial directions)

Hierin wird also vorgeschlagen, dass das Head-up System als mobile Vorrichtung ausgebildet wird. Der Combinerspiegel wird immer in eine Pose zu verbringen, die den Combinerspiegel in die Blickrichtung des Nutzers bringt. Auf diese Weise kann der Nutzer seinen Kopf frei bewegen und trotzdem in praktisch jeder Kopfpose die Anzeige wahrnehmen. Damit entsteht eine große Eyebox für Augmented Reality und es wird auch ein großer „Field of View“ ermöglicht. Gleichzeitig muss der Nutzer keine Datenbrille tragen und der Bauraum für das im Stand der Technik bekannte fest installierte Head-up Display entfällt. Ebenfalls entfallen die speziellen Anforderungen an die Combinerspiegel-Fähigkeit der Frontscheibe.It is therefore suggested here that the head-up system is designed as a mobile device. The Combinerspiegel will always spend in a pose that brings the Combinerspiegel in the line of sight of the user. In this way, the user can move his head freely and still perceive the display in virtually every head pose. This creates a big eyebox for augmented reality and also allows for a large "field of view". At the same time, the user does not need to wear data glasses and the installation space for the permanently installed head-up display known in the prior art is eliminated. Also eliminates the special requirements for the Combinerspiegel ability of the windscreen.

Die Haltevorrichtung umfasst vorteilhafterweise ein Gestell, an dem der Combinerspiegel und die Anzeige befestigt sind. Combinerspiegel und Anzeige befinden sich damit immer in derselben Konstellation zueinander und sind sozusagen „starr“ aneinander gekoppelt. Dies vereinfacht die Mechanik der Haltevorrichtung und sorgt gleichzeitig für eine schnelle Nachführbarkeit.The holding device advantageously comprises a frame to which the combination mirror and the display are attached. Combinerspiegel and display are thus always in the same constellation to each other and are, so to speak, "rigidly" coupled to each other. This simplifies the mechanics of the holding device and at the same time ensures fast tracking.

Die Haltevorrichtung umfasst vorteilhafterweise Mittel, die eine aktive Bewegung des Gestells ermöglichen. Dies ist typischerweise eine von Elektromotoren angetriebene Mechanik, die die Nachführbewegungen innerhalb kurzer Zeit ausführen kann. Dementsprechend muss das Gesamtgewicht aus Combinerspiegel, Anzeige und Gestell möglichst gering sein und die Elektromotorik ausreichend leistungsstark dimensioniert sein.The holding device advantageously comprises means which allow an active movement of the frame. This is typically a mechanism driven by electric motors that can perform the tracking movements in a short time. Accordingly, the total weight of the combiner mirror, display and frame must be as low as possible and the electromotive must be sufficiently powerful.

Beim Einsatz in der Umwelt können Situationen eintreten, in denen der Kontrast der Anzeige nicht ausreicht, um die gute Wahrnehmbarkeit des Bildes sicherzustellen. Für diese Fälle kann der Combinerspiegel dazu eingerichtet sein, abgedunkelt zu werden. Auf diese Weise wird die ausreichende Sichtbarkeit des Bildes der Anzeige für den Nutzer sichergestellt. Gleichzeitig kann der Combinerspiegel die Funktion einer Sonnenbrille übernehmen.When used in the environment, situations may occur in which the contrast of the display is insufficient to ensure good visibility of the image. For these cases, the combinatorial level may be set to be dimmed. In this way, the sufficient visibility of the image of the display for the user is ensured. At the same time, the Combinerspiegel can take over the function of a pair of sunglasses.

Figurenlistelist of figures

  • 1 zeigt ein Head-up System gemäß einem Ausführungsbeispiel. 1 shows a head-up system according to an embodiment.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELSDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENT

1 zeigt ein Head-up System gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Head-up System umfasst eine Anzeige 1, die an einem Combinerspiegel 2 befestigt ist. Der Combinerspiegel kann entlang seiner ganzen Ausdehnung die Eigenschaft aufweisen, dass er das Bild der Anzeige 1 reflektieren könnte und gleichzeitig die Umwelt wahrnehmbar ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Eigenschaft, das Bild der Anzeige zu reflektieren, nur im Bereich 3, also im vorderen Abschnitt des Combinerspiegels 2 vorhanden ist. 1 shows a head-up system according to an embodiment. The head-up system includes a display 1 at a combinatorial level 2 is attached. The combinatorial mirror may have the property along its entire extent that it matches the image of the display 1 could reflect and at the same time the environment is perceptible. But it can also be provided that the property to reflect the image of the display, only in the area 3 that is, in the front section of the combiner mirror 2 is available.

Weiterhin umfasst das Head-up System die Haltevorrichtung 4, die aus Armen mit darin integrierten Elektromotoren (nicht dargestellt) und einer Grundplatte mit darin integrierten Elektromotoren (nicht dargestellt) besteht.Furthermore, the head-up system comprises the holding device 4 consisting of arms with integrated electric motors (not shown) and a base plate with integrated therein electric motors (not shown).

Die Haltevorrichtung 4 wird von einer Ansteuerung mit Befehlen beaufschlagt, in welche Position der Combinerspiegel und dementsprechend die Anzeige verbracht Im Betrieb erfasst eine Kamera, die im Cockpit bzw. Innenraum des Fahrzeugs angebracht ist, die Kopfpose des Nutzers. Diese wird ausgewertet, und es wird bestimmt, in welche Pose das Head-up System verbracht werden muss, damit der Nutzer das angezeigte Bild erkennen kann. Dieser Prozess wird fortlaufend ausgeführt, so dass dem Nutzer zu jeder Zeit eine Augmented Reality Darstellung angezeigt werden kann.The holding device 4 is commanded by a control with commands, in which position the combiner mirror and accordingly spent the display In operation detects a camera that is mounted in the cockpit or interior of the vehicle, the head pose of the user. This is evaluated, and it is determined in which pose the head-up system must be spent so that the user can recognize the displayed image. This process is carried out continuously, so that the user can be displayed an augmented reality display at any time.

Als Augmented Reality Darstellungen bieten sich Fahrthinweise oder Gefahrenwarnungen an. Vorteilhafterweise werden diese Darstellungen auch kontaktanalog angezeigt, also an der Position von Objekten im Umfeld orientiert, was dem Nutzer eine leichte Zuordnung der dargestellten Information und dem Objekt im Umfeld ermöglicht.As augmented reality representations, driving notices or danger warnings are available. Advantageously, these representations are also displayed contact analogous, that is oriented to the position of objects in the environment, which allows the user easy assignment of the information displayed and the object in the environment.

Claims (5)

Head-up System, umfassend: Mittel zur Erkennung der Kopfpose des Nutzers des Head-up Systems; Einen Combinerspiegel; Eine Anzeige; Eine Haltevorrichtung, die den Combinerspiegel und die Anzeige hält; Wobei die Haltevorrichtung beweglich ist und Bewegungen entsprechend einer Ansteuerung ausführt; wobei das Head-up System dazu eingerichtet ist, Folgendes fortlaufend auszuführen: Erfassen der Kopfpose des Nutzers; Bestimmen der Head-up Pose, nämlich der Pose des Combinerspiegels und der Anzeige, so dass dem Nutzer ein das Umfeld überlagerndes Bild angezeigt wird; Verbringen des Combinerspiegels und der Anzeige mittels Ansteuerung der Haltevorrichtung in die bestimmte Head-up Pose.Head-up system comprising: Means for detecting the head pose of the user of the head-up system; A combinatorial level; An ad; A holding device that holds the combiner mirror and the display; Wherein the holding device is movable and performs movements according to a drive; wherein the head-up system is adapted to carry out the following: Detecting the head pose of the user; Determining the head-up pose, namely the pose of the combiner mirror and the display, such that an image superimposed on the environment is displayed to the user; Spend the combiner mirror and the display by controlling the holding device in the particular head-up pose. Head-up System nach Anspruch 1, wobei die Haltevorrichtung ein Gestell umfasst, an dem der Combinerspiegel und die Anzeige befestigt sind.Head-up system after Claim 1 wherein the holding device comprises a frame to which the combination mirror and the display are attached. Head-up System nach Anspruch 2, wobei die Haltevorrichtung ferner Mittel umfasst, die eine aktive Bewegung des Gestells ermöglichen.Head-up system after Claim 2 wherein the holding device further comprises means for enabling active movement of the rack. Head-up System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Combinerspiegel dazu eingerichtet ist, abgedunkelt zu werden.Head-up system according to one of the preceding claims, wherein the combiner mirror is adapted to be darkened. Head-up System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mittel zur Erkennung der Kopfpose des Nutzers eine Kamera umfassen, die den Kopf des Nutzers aufnimmt.Head-up system according to one of the preceding claims, wherein the means for detecting the head pose of the user comprise a camera which receives the head of the user.
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