DE102017218785A1

DE102017218785A1 - Nutzung von Head-up Display in Fahrzeugen zur Markerprojektion

Info

Publication number: DE102017218785A1
Application number: DE102017218785.9A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Haberl; Jörg Preißinger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2019-04-25

Abstract

Offenbart wird ein Head-up Display, umfassend: Einen Projektor, der dazu eingerichtet ist, ein Muster auf eine zumindest teilweise reflektierende Scheibe, insbesondere eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, zu projizieren; Wobei das Muster im sichtbaren oder nicht-sichtbaren Bereich des Lichts projiziert wird; Die zumindest teilweise reflektierende Scheibe.

Description

Die Erfindung betrifft insbesondere Head-up Display Systeme, die zur Projektion von Markern in die Windschutzscheibe von Fahrzeugen verwendet werden. Mithilfe der projizierten Marker kann eine Datenbrille ihre Pose bestimmen.
Heutzutage sind Datenbrillen bekannt, mit deren Hilfe dem Träger der Datenbrille Informationen angezeigt werden können. Die Datenbrille wird dabei wie eine gewöhnliche Brille, die als Sehhilfe verwendet wird, auf dem Kopf getragen. Gegenüber einer gewöhnlichen Brille umfasst die Datenbrille jedoch eine Anzeige, die beim Tragen der Datenbrille nahe dem oder den Augen des Benutzers angeordnet ist. Die Anzeige kann dabei zwei Teilanzeigen umfassen, eine für jedes Auge. Auf der Anzeige können dem Benutzer Informationen in Form von Text, graphischen Darstellungen oder Mischungen davon angezeigt werden. Die Anzeige kann insbesondere teildurchlässig sein, also so ausgestaltet sein, dass der Träger auch die Umgebung hinter der Anzeige erkennen kann. Besonders bevorzugt werden dem Träger die Informationen kontaktanalog angezeigt, was manchmal auch als augmented reality bezeichnet wird. Dabei wird dem Träger der Datenbrille die Information an einem Ort angezeigt, der an dem Ort eines Objektes in der Umgebung orientiert ist, also beispielsweise an das Objekt angrenzend oder dieses überlagernd. Zur Realisierung der Kontaktanalogie, muss typischerweise die Position des Objektes in der Umgebung und die Pose der Datenbrille in Relation zum Objekt bekannt sein, also die Position der Datenbrille und die Ausrichtung der Datenbrille. Die fortlaufende Bestimmung der Pose wird manchmal auch als Tracking bezeichnet.
Es sind Datenbrillen bekannt geworden, die ebenfalls jeweils eine Kamera umfassen, die Aufnahmen in Blickrichtung des Trägers der Datenbrille macht, siehe beispielsweise WO 2013/012914 .
Datenbrillen können auch in Fahrzeugen genutzt werden, um kontaktanaloge Informationen anzuzeigen. Diese Informationen können andere Verkehrsteilnehmer oder Objekte im Fahrzeug betreffen. Um kontaktanaloge Informationen anzeigen zu können, muss in den meisten Fällen auch hier die Pose der Datenbrille bekannt sein.
Ebenfalls bekannt ist die Verwendung von sogenannten Head-up Displays in Fahrzeugen. Diese umfassen einen Projektor, der für einen Fahrer relevante Darstellungen wie Geschwindigkeit, Navigationshinweise, Symbole von Verkehrsschildern, etc. als Darstellungen projiziert, also einblendet. Diese Darstellungen werden in die Windschutzscheibe des Fahrzeugs projiziert, wo sie dem Fahrer als vor der Windschutzscheibe „schwebend“ erscheinen. Die Windschutzscheibe ist für den Strahlengang der Darstellung teilweise reflektierend. Der Fahrer nimmt Umwelt und Darstellung überlagert wahr.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Head-up Display bereitzustellen, mit dem die Pose der Datenbrille bestimmt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Head-up Display, umfassend: Einen Projektor, der dazu eingerichtet ist, ein Muster auf eine zumindest teilweise reflektierende Scheibe, insbesondere eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, zu projizieren; Wobei das Muster im sichtbaren oder nicht-sichtbaren Bereich des Lichts projiziert wird; Die zumindest teilweise reflektierende Scheibe. Der nicht-sichtbare Bereich des Lichts umfasst insbesondere den Infrarot-Bereich des Lichts.
Hierin wird also vorgeschlagen, für den Fahrer eines Fahrzeugs insbesondere „unsichtbare“ Muster, manchmal auch Marker genannt, in die Windschutzscheibe des Fahrzeugs zu projizieren, die von der Datenbrille verwendet werden können, um die Pose der Datenbrille zu bestimmen. Die Datenbrille nimmt mithilfe einer in ihr vorhandenen Kamera, die auch Aufnahmen im nicht-sichtbaren Bereich des Lichts macht, das Muster auf und kann somit die eigene Pose bestimmen, was manchmal auch als kamerabasiertes „inside-out tracking“ bezeichnet wird.
In einer beispielhaften Ausprägung ist der Projektor auch dazu eingerichtet ist, Darstellungen im sichtbaren Bereich des Lichts auf die Scheibe zu projizieren. Typischerweise werden dem Fahrer dann die „typischen“ Informationsdarstellungen wie Geschwindigkeit angezeigt, die der Fahrer wahrnehmen kann. Zusätzlich und gleichzeitig dazu wird das für den Fahrer „unsichtbare“ Muster angezeigt.
In einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Head-up Display: Einen Projektor, der dazu eingerichtet ist, ein Muster auf eine zumindest teilweise reflektierende Scheibe, insbesondere eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, zu projizieren; Wobei das Muster im sichtbaren Bereich des Lichts projiziert wird; wobei das Muster in eine Darstellung von Informationen für den Fahrer eines Fahrzeugs eingebettet ist; Die zumindest teilweise reflektierende Scheibe.
In diesem Aspekt wird also vorgeschlagen, das Head-up Display dazu zu nutzen, ein Muster im sichtbaren Bereich des Lichts in die Windschutzscheibe zu projizieren, das in der normalen Anzeige mit den Informationsdarstellungen eingebettet, also „versteckt“, ist. Die Datenbrille mit Kamera erkennt nun diese Informationsdarstellungen und die Muster und bestimmt hierauf aufbauend ihre Pose.
Die Einbettung kann dadurch erfolgen, dass der Marker eine Umrandung der Projektion der Darstellung von Informationen ist. Es kann sich also um eine Umrandung der verschiedenen Darstellungen (Geschwindigkeit, Navigationshinweise, ...) handeln.
In einer alternativen Einbettung werden die sich zeitlich am wenigsten ändernden Anteile der Darstellung der Informationen als Marker verwendet werden; Wobei das Head-up Display ferner zu folgendem eingerichtet ist: Übertragen der verwendeten Anteile an eine Datenbrille. Hierin werden also die sich wenig ändernden Anteile der Informationsdarstellung verwendet, um die Posenbestimmung zu ermöglichen. Es kann sich um die Einblendung der Einheit „km/h“, der Umrandung von symbolisch dargestellten Verkehrszeichen, etc. handeln. Da in der Datenbrille die verwendeten Anteile nicht von vornherein bekannt sind, müssen Informationen (Gestalt der Anteile, Position der Anteile) hierzu an die Datenbrille übertragen werden.
Durch die vorgeschlagenen Head-up Displays und deren Projektionen wird es ermöglicht, zwar in das Sichtfeld des Fahrers Muster zur projizieren, aber gleichzeitig die gesetzlichen Anforderungen an die Windschutzscheibe und das Sichtfeld des Fahrers zu erfüllen.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft eine Datenbrille, umfassend ein Anzeige und eine Kamera; wobei die Datenbrille dazu eingerichtet ist, in den Aufnahmen der Kamera Muster zu erkennen und darauf basierend ihre Pose zu bestimmen. Die Kamera kann dazu eingerichtet sein, Aufnahmen in einem nicht-sichtbaren Bereich des Lichts zu machen. Die Kamera kann ferner dazu eingerichtet sein ein Übertragungsmodul zu umfassen und dazu eingerichtet sein, Informationen zu Mustern zu empfangen, wie deren Gestalt und Position. Die Datenbrille ist dafür eingerichtet mit den oben vorgestellten Head-up Displays und deren Projektionen zusammen zu arbeiten, um ihre Pose zu bestimmen.
Figurenliste

1 zeigt schematisch ein Head-up Display gemäß einem Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
1 zeigt schematisch ein Head-up Display gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Head-up Display besteht aus dem Projektor 1, der ebenfalls die notwendige Steuerungselektronik umfasst, um die Anzeige der Muster und die Muster selbst zu bestimmen. Der Projektor 1 umfasst eine Lichtquelle für Infrarotstrahlen und eine Möglichkeit zur Erzeugung von Mustern mithilfe dieser Lichtquelle. Darüber hinaus umfasst der Projektor auch eine Lichtquelle für sichtbares Licht mit der Möglichkeit zur Erzeugung von Informationsdarstellungen für den Fahrer. Typischerweise sind die beiden Lichtquellen in einem Bauteil integriert.
Mit dem Bezugszeichen 3 wird der Strahlengang der Projektion dargestellt. Das Muster wird an der Windschutzscheibe 2 eines Fahrzeugs reflektiert und gelangt damit in den Aufnahmebereich der Kamera der Datenbrille des Benutzers. Da die Datenbrille des Benutzers auf dem Kopf getragen wird, ist die Kamera der Datenbrille im Sichtbereich der Projektion (manchmal auch Eye-Box genannt).
Die Datenbrille errechnet basierend auf den Aufnahmen der Muster die eigene Pose. Typischerweise ist vorgesehen, dass die Datenbrille auch mit dem Head-up Display kommunizieren kann, ggf. indirekt. Diese Kommunikationsmöglichkeit wird dafür verwendet, Informationen zu Einstellungen des Systems auszutauschen. Im Fall, dass das Muster veränderlich ist, wie bei der Verwendung von sichtbaren sich wenig ändernden Darstellungen im sichtbaren Bereich, wird über diese Kommunikationsmöglichkeit der als Muster verwendete Darstellungsteil und dessen Position über die Schnittstelle ausgetauscht.
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

WO 2013/012914 [0003]

Claims

Head-up Display, umfassend: Einen Projektor, der dazu eingerichtet ist, ein Muster auf eine zumindest teilweise reflektierende Scheibe, insbesondere eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, zu projizieren; Wobei das Muster im sichtbaren oder nicht-sichtbaren Bereich des Lichts projiziert wird; Die zumindest teilweise reflektierende Scheibe.
Head-up Display nach Anspruch 1, wobei der Projektor auch dazu eingerichtet ist, Darstellungen im sichtbaren Bereich des Lichts auf die Scheibe zu projizieren.
Head-up Display nach Anspruch 2, wobei der Projektor dazu eingerichtet ist, die Darstellungen im sichtbaren Bereich des Lichts und das Muster im nicht-sichtbaren Bereich des Lichts gleichzeitig zu projizieren.
Head-up Display, umfassend: Einen Projektor, der dazu eingerichtet ist, ein Muster auf eine zumindest teilweise reflektierende Scheibe, insbesondere eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, zu projizieren; Wobei das Muster im sichtbaren Bereich des Lichts projiziert wird; wobei das Muster in eine Darstellung von Informationen für den Fahrer eines Fahrzeugs eingebettet ist; Die zumindest teilweise reflektierende Scheibe.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Einbettung dadurch erfolgt, dass der Marker eine Umrandung der Projektion der Darstellung von Informationen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Einbettung dadurch erfolgt, dass die sich zeitlich am wenigsten ändernden Anteile der Darstellung der Informationen als Marker verwendet werden; Wobei das Head-up Display ferner zu folgendem eingerichtet ist: Übertragen der verwendeten Anteile an eine Datenbrille.
Datenbrille, umfassend ein Anzeige und eine Kamera; wobei die Datenbrille dazu eingerichtet ist, in den Aufnahmen der Kamera Muster zu erkennen und darauf basierend ihre Pose zu bestimmen.
Datenbrille nach Anspruch 7, wobei die Kamera dazu eingerichtet ist, Aufnahmen in einem nicht-sichtbaren Bereich des Lichts zu machen.
Datenbrille nach Anspruch 7, wobei die Kamera ferner ein Übertragungsmodul umfasst und dazu eingerichtet ist, Informationen zu Mustern zu empfangen, wie deren Gestalt und Position.