DE102019005891B4

DE102019005891B4 - Projektionsvorrichtung als projektierendes Anzeigesystem mit variabler Projektionstiefe, Verfahren und Kraftfahrzeug mit einer derartigen Projektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019005891B4
Application number: DE102019005891.7A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-11-10
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2022-08-04
Anticipated expiration: 2039-08-22
Also published as: DE102019003269A1; DE102019005891A1

Abstract

Projektionsvorrichtung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (2), mit einer Bilderzeugungseinheit (10.1) zur Erzeugung einer Bilddarstellung als virtuelles Bild (10.6), wobei die Projektionsvorrichtung (1) mindestens eine Abbildungsoptik (6, 10.2, 10.3, 10.7) aufweist zur Ausrichtung der Bilddarstellung, wobei die Bilddarstellung in einen angegebenen Raumbereich projizierbar ist, wobeia) die Projektionsvorrichtung (1) ausgebildet ist,b) im Falle einer möglichen Kollision und/oder einer möglichen Gefahr,c) mittels der mindestens einen Abbildungsoptik (6, 10.2, 10.3, 10.7) eine dynamische abstandsveränderliche Projektion zu ermöglichen,d) um während des aktiven Betriebs, der darzustellenden Information eine Dynamik zur besseren Wahrnehmbarkeit zu verleihen, dadurch gekennzeichnet, dassdie dynamische abstandsveränderliche Projektion zur Projektion der virtuellen Bilder (10.6), für den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter (12), mit unterschiedlichen erscheinenden Entfernungen derart realisierbar ist, indeme) die Wölbung einer Abbildungsoptik (10.3) veränderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Bilderzeugungseinheit zur Erzeugung einer Bilddarstellung als virtuelles Bild.
Allgemein:
Projektierende Anzeigesysteme, wie beispielsweise sogenannte Head-up-Displays sind in immer mehr Fahrzeugen vorzufinden und stellen für den Fahrzeugnutzer eine nutzvolle Assistenzfunktion dar, wie z.B. die Darstellung des in Fahrtrichtung voranliegenden Fahrkorridors mit der Einblendung

a) von etwaigen Hindernissen (aufgenommen mit einer Kamera oder Nachtsichtkamera), und/oder
b) von Warnmeldungen / Warnhinweisen / Informationen.

Aufgrund des wachsenden Verkehrsaufkommens auf den Straßen gewinnen Fahrerassistenzsysteme beziehungsweise Fahrerassistenzfunktionen für Fahrzeuge zunehmend an Bedeutung. Solche Fahrerassistenzsysteme unterstützen den Fahrer während der Fahrt auf vielfältige Art und Weise. Beispiele hierfür sind Einparkhilfen, Spurhalteassistenten oder Scheibenwischerautomatiken. Vielfach werden in Fahrzeugen heutzutage Head-up-Displays verwendet, die für den Fahrzeugnutzer eine nützliche Assistenzfunktion darstellen können. Beispielsweise kann durch Head-up-Displays ein in Fahrtrichtung vorausliegender Fahrkorridor des Fahrzeugs eingeblendet werden und damit auch etwaige Hindernisse, welchen sich das Fahrzeug während der Fahrt nähert. Zur Informationsbereitstellung für solche Fahrerassistenzsysteme dienen beispielsweise Kameras beziehungsweise Nachtsichtkameras, die am Fahrzeug angebracht sind. Ferner kann durch solche Fahrerassistenzsysteme der Fahrzeugnutzer in seinen Handlungen unterstützt werden, was unter anderem das Stressrisiko während der Fahrt vermindert.
Da die Entwicklung nicht stehen bleibt, bzw. der Markt permanent eine Weiterentwicklung erwartet, werden die projektierenden Anzeigesysteme von der Industrie ständig optimiert, beispielsweise zur Erlangung einer Bauraum-Volumen-Reduktion, und/oder von neuen Funktionsmerkmalen, wobei die Weiterentwicklungen der projektierenden Anzeigesysteme unter anderem auch unter technik-spezifischen Bezeichnungen bzw. Bezeichnungen mit Attributen bekannt sind, wie beispielsweise als Combiner-HUD, bei diesem laut Hersteller-Presseveröffentlichung (https://www.continental.com/de/presse/pressemitteilungen/201 4-07-22-combiner-hud-104990) vom 22.07.2014, im Vergleich mit einem Frontscheiben-HUD nur noch etwas mehr als der halbe Bauraum benötigt wird, da bei dieser Applikation nicht die Frontscheibe in den optischen Pfad integriert werden muss, sondern stattdessen der in seinen optischen Eigenschaften optimierte Combiner platziert wird, wobei unter günstigen Bedingungen ein Combiner-HUD sogar mit nur einem einzigen Spiegel im Inneren auskommt.
Laut Hersteller-Angaben dient beim Combiner-HUD nicht die Frontschreibe als Spiegel für die dargestellten Informationen, sondern eine kleine transparente Kunststoffscheibe davor (im Fahrgastraum vor der Frontscheibe), der sogenannte „Combiner“.
Ein weiteres Beispiel dieser Weiterentwicklung ist unter der Bezeichnungen „Waveguide HUD“ bekannt, bei dieser Technologie laut Presseveröffentlichung (https://www.next-mobility.news/augmented-reality-head-up-dis play-flache-wellenleiter-statt-spiegeltechnologie-a-764795/) vom 10.10.2018, flache mehrschichtige Wellenleiter die Spiegeltechnologie ersetzen.
Wie aus der genannten Presseveröffentlichung weiter hervorgeht, werden die Lichtstrahlen des Beamers von einer Seite (von unten) in den mehrschichtigen Wellenleiter eingekoppelt, innerhalb des Wellenleiters umgelenkt und schließlich auf der anderen Seite des mehrschichtigen Wellenleiters (nach oben hin) ausgekoppelt, um resultierend über die Windschutzscheibe reflektiert das virtuelle Bild zu bilden.
Wie aus jüngeren Pressemitteilungen weiter bekannt ist, geht ein weiterer Trend der Entwicklung hierbei in Richtung 3D-Displays, mittels diesen real empfundene dreidimensionale Effekt, insbesondere auch im Fahrgastraum als angegebenen Raumbereich, erzeugbar sind, bzw. dem Fahrzeugführer 3D-Ansichten ohne Nutzung von Spezialbrillen ermöglicht werden, bzw. auch kein sogenanntes Eyetracking mehr erforderlich ist.
Wie aus einer nachveröffentlichten Hersteller-Pressemitteilung (https://www.continental.com/de/presse/pressemitteilungen/201 9-06-11-3d-instrument-cluster-174806) der Firma Continental vom 11.06.2019 hierzu bekannt ist, werden zukünftig neu entwickelte Lichtleiter mit Nanostrukturen zum Einsatz gebracht, wobei laut Herstellerangaben, dass Licht nicht gebrochen wird, sondern gebeugt wird, um das Licht (die Lichtstrahlen) so exakt dahin zu lenken, wo es für den optimalen 3D-Effekt benötigt wird. Laut Herstellerangaben handelt es sich hierbei um eine neu entwickelte Technologie, bei der ein Lichtleiter mit Beugungsgittern und Nanostrukturen unter dem Display-Panel für eine präzise Beugung des Lichtes sorgt, wobei dieses Lichtleitermodul einfach in viele handelsübliche Displays integriert werden kann, sodass das Licht durch den Bildschirm gebeugt wird und als Ergebnis ein 3D-Effekt entsteht (laut Pressemitteilung werden derartige Technikprinzipen „Lightfield- oder Lichtfeld-Displays“ genannt).
Wie aus einer nachveröffentlichten Hersteller-Pressemitteilung (https://www.automobil-industrie.vogel.de/bosch-bringt-3d-dis play-ins-fahrzeug-a-855757/) der Firma Bosch vom 14.08.2019 weiter bekannt ist, arbeitet auch der Automobilzulieferer Bosch an neuen 3D-Display-Applikationen, welche mittels Hilfe von passiver 3D-Technik einen real empfundenen dreidimensionalen Effekt erzeugen, wobei laut Herstellerangaben sich somit Informationen durch die Tiefenwirkung schneller erfassen lassen, als gegenüber herkömmlichen Bildschirmen.
Weiterer Stand der Technik:
Aus der Schrift DE 10 2005 033 641 A1 ist eine Anzeigevorrichtung mit einer Fahrspurerfassung bekannt, bei dieser die Spurmarkierungen der erfassten Fahrspur derart in einer Anzeige dargestellt werden, dass eine Qualität der Fahrspurerkennung erkennbar ist. Wie aus der Schrift weiter hervorgeht, ist in vorteilhafterweise eine Head-Up Anzeige vorhanden, in der die Spurmarkierung derart projiziert wird, dass sie für den Fahrer in dem Fahrraum vor dem Fahrzeug erscheint.
Aus der Schrift DE 10 2015 215 979 B3 ist ein funktionsgesteuertes Head-up-Display mit erweiterter Informationsdarstellung für ein Fahrzeug bekannt, wobei sich das Projektionsvorrichtung dadurch auszeichnet, dass es dem Fahrer auch bei eingeschränkten Sichtverhältnissen zusätzliche Informationen bezüglich der in Fahrtrichtung auf dem eigenen Fahrstreifen und/oder parallel dazu verlaufenden Fahrstreifen liegenden aktuellen Verkehrssituation mittels einem Head-up-Display anzeigt, wobei die Anzeige der aktuellen Verkehrssituation, bei eingeschränkter Sicht nach vorne, mit Straßenverlaufsinformationen und/oder mit Straßenbelegungsinformationen ergänzt wird. Die Umfelddatenerfassungseinheit erfasst ferner eine Fahrzeuggeschwindigkeit; wobei das Head-up-Display die Verkehrssituation als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt, wobei mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit ein Darstellungsbereich des Head-up-Displays hinsichtlich einer Entfernung zum vorrausfahrenden Fahrzeug vergrößert wird.
Ein Nachteil bei den genannten Systemen gemäß dem Stand der Technik ist darin zu sehen, dass die Projektion ca. 1 bis 3 Meter vor der Motorhaube erfolgt, und dieser Abstand durch konstruktive Vorgaben festgelegt wird / ist, und im laufenden / aktivem Betriebsmodus nicht veränderbar ist, und sich somit auch keine dynamischen abstandsveränderlichen Projektionen (variable „Projektionstiefen“) realisieren lassen.
Aus der Schrift DE 10 2014 226 360 A1 ist ein Verfahren zum Verändern eines Bildabstands (VID) zwischen einem von einem Head-up-Display projizierten virtuellen Bild und einem Betrachter des virtuellen Bilds bekannt, wobei das Head-up-Display zumindest eine verstellbare Streufläche, einen Projektor mit einem verstellbaren Objektiv zum Projizieren eines das virtuelle Bild repräsentierenden Lichtstrahls auf die Streufläche und eine Verstelleinrichtung zum Verstellen der Streufläche und des Objektivs umfasst.
Aus der Schrift DE 10 2014 226 354 A1 ist ein Verfahren zum Verändern eines Bildabstands zwischen einem virtuellen Bild auf einem Head-up-Display und einem Betrachter des virtuellen Bilds bekannt, wobei das Head-up-Display zumindest eine Bilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines das virtuelle Bild repräsentierenden Lichtstrahls, einen in einem Strahlengang des Lichtstrahls in zumindest eine Richtung bewegbar angeordneten Spiegel zum Umlenken des Lichtstrahls sowie eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Spiegels umfasst.
Aus der nachveröffentlichten Schrift DE 10 2017 222 621 A1 ist eine Projektionsvorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einer Bilderzeugungseinheit zur Erzeugung von Lichtstrahlen zur Erzeugung einer Bilddarstellung als virtuelles Bild bekannt, wobei die Projektionsvorrichtung mindestens eine Abbildungsoptik aufweist zur Ausrichtung der Bilddarstellung, wobei die Bilddarstellung in einen angegebenen Raumbereich projizierbar ist. Wie aus dieser Schrift weiter offenbart wird, ist die Abbildungsoptik definiert bewegbar zur vertikalen und/oder horizontalen Anpassung der Projektion der Bilddarstellung, wobei die Projektionsvorrichtung ein Hologramm zur Beugung der Bilddarstellung aufweist, wobei ferner die Lichtstrahlen der Bilddarstellung von der Bilderzeugungseinheit über die Abbildungsoptik auf das Hologramm proj iziert werden und wobei jeder Position der Abbildungsoptik eine definierte Beugungsfunktion indem Hologramm zugeordnet ist.
Aus der nachveröffentlichten Schrift DE 10 2017 215 378 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Anzeigevorrichtung bekannt, die wenigstens ein Mehrfachdisplay aufweist, auf dem für wenigstens zwei unterschiedliche Blickwinkelbereiche auf das Mehrfachdisplay unterschiedliche Informationen anzeigbar sind, wobei die Anzeigevorrichtung derart im Sichtfeld eines Fahrers des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, das sein erster Blickwinkelbereich dem eines Fahrers auf die Anzeigevorrichtung entspricht und ein zweiter Blickwinkelbereich auf einen in Richtung des Fahrers spiegelnd ausgebildeten, einer Scheibenwurzel der Windschutzscheibe benachbarten Spiegelungsabschnitt gerichtet ist.
Aus der Schrift DE 10 2014 219 575 A1 ist eine verbesserte 3-Dimensionale (3-D) Navigation bekannt, wobei die HUD-Komponente Grafikelemente dazu veranlassen kann, volumetrisch oder dreidimensional zu erscheinen, indem ein Abstand zwischen einer Brennebene und dem Fahrzeug bewegt oder angepasst wird. Ferner ist aus der Schrift DE 10 2014 219 575 A1 zu entnehmen / offenbart, dass Objekte innerhalb der Umgebung verfolgt werden, identifiziert, und entsprechende Grafikelemente auf, in die Nähe von oder um jeweilige Objekte herum projiziert werden können. Beispielsweise kann die HUD-Komponente Grafikelemente oder Zeiger auf Fußgänger derart projizieren, dass die den Fahrer oder Bediener des Fahrzeugs über ihre Anwesenheit alarmiert.
Aus der Schrift DE 10 2016 215 519 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Head-up Displays eines Fahrzeugs bekannt, das eine verstellbare Optik aufweist, welche ein von einer bildgebenden Einheit erzeugtes Bild auf eine virtuelle Projektionsfläche in einer vorgebbaren Entfernung im Sichtfeld eines Fahrers des Fahrzeugs projiziert, wobei die Optik in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrsituation verstellt wird, um zumindest die Entfernung zu verändern. Es ist vorgesehen, dass die Optik in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrsituation derart verstellt wird, dass die virtuelle Projektionsfläche um zumindest eine virtuelle Achse gekippt wird.
Aus der Schrift US 2018 / 0 292 647 A1 ist eine auf mehrstrahligem Beugungsgitter basierende Head-Up-Anzeige bekannt, um die unterschiedlichen Ansichten und einen optischen Kombinierer bereitzustellen, der konfiguriert ist, um die unterschiedlichen Ansichten in das Blickfeld zusammen mit der physischen Umgebungsansicht weiterzuleiten. Die unterschiedlichen Ansichten des 3D-Head-Up-Anzeigesystems stellen unterschiedliche perspektivische Ansichten eines 3D-Bildes dar.
Aufgabe der Erfindung:
Die Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Projektionsvorrichtung, bzw. insbesondere bekannte Projektionsvorrichtung mit einer Bilderzeugungseinheit zur Erzeugung einer Bilddarstellung als virtuelles Bild gemäß dem Stand der Technik, weiter zu optimieren (z.B. konstruktiv zu vereinfachen und die Erfassbarkeit zu verbessern), bzw. projektierende Anzeigesysteme derart zu ergänzen (mit Funktionen bzw. Merkmalen versehen), damit mittels diesem eine dynamische abstandsveränderliche Projektion ermöglicht wird, um beispielsweise - während des aktiven Betriebs - der darzustellenden Information eine Dynamik - zur besseren Wahrnehmbarkeit - zu verleihen.
Lösung der Aufgabe:
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Projektionsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Anspruch 1, mit einer Bilderzeugungseinheit zur Erzeugung einer Bilddarstellung als virtuelles Bild, wobei die Projektionsvorrichtung mindestens eine Abbildungsoptik aufweist zur Ausrichtung der Bilddarstellung, wobei die Bilddarstellung in einen angegebenen Raumbereich projizierbar ist, sowie einem Verfahren für ein derartiges Projektionsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 9 und einem Kraftfahrzeug mit einer derartigen Projektionsvorrichtung gemäß dem unabhängigem Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, wobei auch nicht näher beschriebene Kombinationen, bzw. sich ergebende logische / für den Fachmann naheliegende Weiterentwicklung mit einbegriffen sind.
Mit anderen Worten:
Gelöst wird die Aufgabe in der Art, dass die bilderzeugende Einheit (Bilderzeugungseinheit) technisch derart realisiert / ausgestattet wird, dass mittels dieser das darzustellende / projektierende virtuelle Bild mit unterschiedlichen Entfernungen („Projektionstiefen“) dargestellt werden kann (der Abstand variabel verändert werden kann), indem die Wölbung einer Abbildungsoptik veränderbar ist.
Abweichend zur Lösung der gattungsgemäßen Schrift DE 10 2015 215 979 B3 , bei dieser sich einzig die darzustellende Entfernung ändert (jedoch aber nicht der Abstand / die Projektionstiefe der Projektion), wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass unter anderem auch der Abstand der Projektion, bzw. die Projektionstiefe adaptiv mit verändert wird, wobei die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptik derart erfolgt, dass diese für auf den Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter, in einem Raumbereich außerhalb und/oder innerhalb des Fahrgastraumes erscheinend ist.
Kurze Darstellung zwischen Brechung und Beugung:
(https://elearning.physik.uni-frankfurt.de/data/FB13-PhysikOn line/lm data/lm 282/auto/kapl3/cd372.htm) Wie aus der Literatur bekannt ist, tritt eine Brechung dann auf, wenn eine Welle (Lichtstrahl) von einem Medium in ein anderes Medium wechselt und dabei unter einem schrägen Winkel auf die Grenzfläche auftrifft, welches im Ergebnis eine Änderung des Austrittswinkel gegenüber dem Eintrittswinkel bewirkt. Als Beugung wird bezeichnet, wenn eine Ablenkung einer Welle (Lichtstrahl) an einem Hindernis oder einer Kante eines Mediums erfolgt, wobei das Auftreten einer Beugung von der Größe der Struktur des Hindernisses zur Wellenlänge abhängig ist.
Durch die ausführliche Würdigung des Standes der Technik, gilt dieser vollumfänglich als Bestandteil der vorliegenden Erfindung (incl. der einzelnen offenbarten Techniken), bzw. die vorliegenden Erfindung baut auf dem genannten Stand der Technik auf.
Selbstverständlich können zur Erlangung einer Projektion mit variablen Abstand (variabler „Projektionstiefe“) die später (nachfolgend) gezeigten Lösungsbeispiele in sinngemäßer Art auch derart im Systemaufbau abgeändert werden um ein gleichwirkendes Ergebnis zu erlangen, indem die gezeigten Lösungen im „Systemkonzept“ / „Systemaufbau“ an anderer Stelle zur Anwendung gebracht werden, um ein analoges Ergebnis (eine Projektion mit variablen Abstand) zu erlangen.
Erfindungsgemäß ist eine Projektionsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Bilderzeugungseinheit zur Erzeugung einer Bilddarstellung als virtuelles Bild vorgesehen,

- wobei die Projektionsvorrichtung mindestens eine Abbildungsoptik aufweist zur Ausrichtung der Bilddarstellung,
- wobei die Bilddarstellung in einen angegebenen Raumbereich projizierbar ist,

a) die Projektionsvorrichtung ausgebildet ist,
b) im Falle einer möglichen Kollision und/oder einer möglichen Gefahr,
c) mittels der mindestens einen Abbildungsoptik eine dynamische abstandsveränderliche Projektion zu ermöglichen,
d) um während des aktiven Betriebs, der darzustellenden Information eine Dynamik zur besseren Wahrnehmbarkeit zu verleihen,

e) die Wölbung einer Abbildungsoptik (10.3) veränderbar ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich die Projektionsvorrichtung dadurch aus, dass die Abbildungsoptik (10.3) mit veränderbarer Wölbung ausgebildet ist als Konkavspiegel (10.3), welcher als optisches Funktionsteil im Head-up-Display zur Lenkung der Lichtstahlen dient, wobei der Konkavspiegel (10.3) mit einer Anordnung von veränderlichen Mikrospiegeln (10.3.1) zur Veränderung der Wölbung ausgebildet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich die Projektionsvorrichtung dadurch aus, dass die dynamische abstandsveränderliche Projektion zur Projektion der virtuellen Bilder, für den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter, mit unterschiedlichen erscheinenden Entfernungen („Projektionstiefen“) derart realisierbar ist, indem

a) der Abstand zwischen der Bilderzeugungseinheit gegenüber der mindestens einen Abbildungsoptik relativ veränderbar ist, und/oder
b) die mindestens eine Abbildungsoptik einen mehrschichten Wellenleiter mit Beugungsfunktion für hindurchtretende Lichtstrahlen aufweist.

Die Projektionsvorrichtung ist - in Verbindung stehend mit mindestens einer Umfeldsensoreinheit und mit einer Recheneinheit ausgebildet zur Gefahrenanalyse - dazu ausgeführt, im Falle einer möglichen Kollision und/oder einer möglichen Gefahr, automatisch eine räumliche Projektion eines Gefahrenhinweis anzuzeigen, wobei bei der räumlichen Projektion die Projektionstiefe variabel und/oder adaptierbar ist, bzw. variabel und/oder adaptiv dargestellt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich die Projektionsvorrichtung dadurch aus, dass die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptik, auf den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter, näherkommend erscheinend ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich die Projektionsvorrichtung dadurch aus, dass die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptik auf den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter, näherkommend und größer werdend erscheinend ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich die Projektionsvorrichtung dadurch aus, dass die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptik derart erfolgt, dass diese für auf den Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter, in einem Raumbereich außerhalb des Fahrgastraumes erscheinend ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich die Projektionsvorrichtung dadurch aus, dass die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptik derart erfolgt, dass diese für den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter, in einem Raumbereich innerhalb des Fahrgastraumes erscheinend ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich die Projektionsvorrichtung dadurch aus, dass die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptiken derart erfolgt, dass diese für den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter, in einem Raumbereich außerhalb des Fahrgastraumes beginnend erscheinend ist und in einem Raumbereich innerhalb des Fahrgastraumes endend erscheinend ist.
Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren für eine Projektionsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug (2), mit einer Bilderzeugungseinheit zur Erzeugung einer Bilddarstellung als virtuelles Bild,

a) die Projektionsvorrichtung ausgebildet ist,
b) mittels der mindestens einen Abbildungsoptik eine dynamische abstandsveränderliche Projektion zu ermöglichen,
c) um während des aktiven Betriebs, der darzustellenden Information eine Dynamik zur besseren Wahrnehmbarkeit zu verleihen,
d) wobei die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptik, auf den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter, näherkommend erscheinend ist, und/oder als näherkommende visuelle Projektion angezeigt wird,
e) die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptik derart erfolgt, dass diese für den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter, in einem Raumbereich
1. a. außerhalb des Fahrgastraumes erscheinend ist und als näherkommende visuelle Projektion angezeigt wird, und/oder
2. b. innerhalb des Fahrgastraumes erscheinend ist und als näherkommende visuelle Projektion angezeigt wird,

f) die Wölbung einer Abbildungsoptik (10.3) veränderbar ist.

Ferner umfasst die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Projektionsvorrichtung nach einem und/oder mehreren der oben beschriebenen Merkmale.
Unter der Formulierung „abstandsveränderliche Projektion“ bzw. „näherkommende visuelle Projektion“ ist im Lichte der Erfindung eine dynamische Projektion zu verstehen, bei dieser die Bilddarstellung im angegebenen Raumbereich über die Zeit hinsichtlich des Abstandes verändert wird, bzw. für den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter, mit unterschiedlichen erscheinenden Entfernungen („Projektionstiefen“) wahrnehmbar ist, wobei es sich bei der „Projektion“ als solches (beim Gegenstand der visuellen Projektion), primär bzw. vorzugsweise um eine graphische Warnmeldung, beispielsweise in Form eines Warnschildes handelt, jedoch darauf aber nicht begrenzt ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der 1 bis 14 beispielhaft näher erläutert. Die Figuren und die darin genannten / zu entnehmenden Werteangaben (soweit vorhanden) sind nur beispielhaft und dienen zum leichteren Verständnis.
Alle Figuren sind nur Prinzip-Darstellungen (nicht maßstabsgetreu).
Ferner ist anzumerken, dass auch wenn die Erfindung vorwiegend am Beispiel einer Head-up-Display-Applikation erläutert wird, dass die erfindungsgemäße Lösung, bzw. der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht darauf begrenzt ist, sondern dass die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung auch auf andere projektierende Display-Applikationen (z.B. wie bei der Würdigung des Standes der Technik beispielhaft aufgezeigt) anzuwenden sind, und somit diese projektierende Display-Applikationen im Wortlaut bzw. im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung mit enthalten sind. Ebenso ist es möglich, bzw. ist im Schutzumfang enthalten, dass bei der Realisierung der erfindungsgemäßen projektierenden Display-Applikation, mehrere (insbesondere zwei) unterschiedliche projektierende Display-Applikationen kombiniert zur Anwendung gebracht werden, welche - jeweils, oder zumindest eine Applikation davon - eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale der erfindungsgemäßen Lösung aufweisen.
Figurenliste

1: eine Darstellung eines Verkehrsszenarios;
2: eine Darstellung mit den wesentlichen Elementen einer Head-up-Display-Einheit, gemäß dem Stand der Technik;
3: eine schematische Darstellung einer nicht zur Erfindung gehörigen Ausführungsform;
4: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;
5: eine weitere schematische Darstellung einer nicht zur Erfindung gehörigen Ausführungsform;
6: eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;
7: eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;
8: eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;
9: eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;
10: eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;
11: eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;
12: eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;
13: eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;
14: eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung;

Die 1 zeigt eine Darstellung eines Verkehrsszenarios mit drei Fahrzeugen. Das Fahrzeug (2) mit einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung (1) fährt einer Fahrbahn entlang, in dessen weiteren Fahrbahnverlauf (9) / Fahrtrajektorie (9) eine „enge“ Kurve folgt. Wie aus der 1 weiter hervorgeht, kommen dem Fahrzeug (2), zwei weitere Fahrzeuge (3, 4) entgegen, wobei wie weiter ersichtlich ist, dass entgegenkommende Fahrzeug (3) eine potentielle Gefahr für Fahrzeug (2) darstellen könnte.
Wie aus der 1 weiter ersichtlich ist, wird mittels der Umfeldsensoreinheit (5) der in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (2) befindliche Fahrbahnverlauf (9) / Fahrtrajektorie (9) überwacht, und demzufolge auch das entgegenkommende Fahrzeug (3) erkannt und in dessen zeitlichen Bewegung erfasst.
In der nicht näher gezeigten zum System mitwirkenden Recheneinheit (8) der Projektionsvorrichtung (1), wird basierend auf der Bewegungsinformation des entgegenkommenden Fahrzeugs (3) und der Bewegung des Fahrzeugs (2) eine mögliche Kollision des Fahrzeugs (2) mit dem Fahrzeug (3) analysiert, um eine mögliche Kollision des Fahrzeugs (2) mit dem Fahrzeug (3) vorherzusagen.
Wie aus der 1 weiter ersichtlich ist, befindet sich in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (2) befindlichen Fahrbahnverlauf (9) / Fahrtrajektorie (9) ein Hindernis (16), welches gegebenenfalls mit der Umfeldsensoreinheit (5) zeitig erfasst werden kann, und/oder via Telemetrie als Hinweis auf eine streckenrelevante Gefahr empfangen und von der Recheneinheit (8) bei der Gefährdungsanalyse entsprechend berücksichtigt werden kann, um gegebenenfalls eine Warnmeldung mit einer Display-Einheit (10) als Gefahrenhinweis (11) anzuzeigen.
Die 2 zeigt eine Darstellung mit den wesentlichen Elementen einer Head-up-Display-Einheit (10) / -Applikation (10) gemäß dem Stand der Technik, bestehend aus

- einer Schnittstelle (10.4) um Informationen von weiteren Funktionseinheiten / Steuergeräten / Applikationen zu erhalten,
- einer bilderzeugenden Einheit (10.1), um die Informationen von der Schnittstelle (10.4) stammend, entsprechend in eine optische Abbildung umzuformen / einfließen zu lassen,
- einer Abbildungsoptik (6) ausgeführt als Faltspiegel (10.2),
- einer Abbildungsoptik (6) ausgeführt als Konkavspiegel (10.3),
- einer Windschutzscheibe (10.5), zur „Projektion“ der virtuellen Darstellung (10.6) in einem Abstand von ca. 1 bis 3 Meter vor der Motorhabe, damit der Fahrzeugführer (12) die virtuelle Abbildung (10.6) entsprechend in seinem Sichtfeld sichtbar wahrnehmen kann.

Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer nicht zur Erfindung gehörigen Ausführungsform. Abweichend zur 2, ist bei dieser Ausführungsform die bilderzeugende Einheit (10.1) derart ausgeführt, dass der relative Abstand (ae) gegenüber Abbildungsoptik (6) ausgeführt als Faltspiegel (10.2) veränderbar ist, um mit einer Veränderung des Abstandes (ae) zwischen der bilderzeugenden Einheit (10.1) und der Abbildungsoptik (6) ausgeführt als Faltspiegel (10.2), als resultierendes Ergebnis hieraus einen variablen Projektions-Abstand (at) bei der Projektion der virtuellen Darstellung (10.6) zu erlangen.
Wie aus der 3 hierzu weiter ersichtlich ist, ist die bilderzeugende Einheit (10.1) wirktechnisch mit einem translatorischen Getriebe (14) verbunden, welches einer Rotationsbewegung (drehende Bewegung) in eine lineare Lateralbewegung (geradlinige Bewegung) transformiert. Das translatorische Getriebe (14) wird über einer Welle mittels eines Schrittmotors (13) und/oder einem Gleichstrommotor (15) angetrieben, wobei der Gleichstrommotor auch als Linearmotor mit integriertem translatorischem Getriebe ausgeführt sein kann. Eine Ausführung mittels Schrittmotor (13) hat den Vorteil, dass die zu erzeugenden Abstands-Veränderungen / Relativbewegungen sehr präzise ausgeführt werden können, da mittels Vorgabe einer bestimmten Ansteuertakt-Zahl, der Schrittmotor sehr exakt eine Drehbewegung um eine gewünschte Gradzahl ausführen kann.
Die 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung. Abweichend zur 2, ist bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform die Wölbung des Konkavspiegels (10.3) derart ausgeführt, dass die Wölbung variabel in bestimmten Grenzen verstellbar ist, um mit einer Veränderung der Wölbung des Konkavspiegels (10.3), als resultierendes Ergebnis hieraus einen variablen Projektions-Abstand (at) bei der Projektion der virtuellen Darstellung (10.6) zu erlangen. Eine Änderung der Wölbung des Konkavspiegels (10.3), kann beispielsweise mittels sogenannten Silizium-Mikrospiegeln (10.3.1) / Mikrospiegel-Array erwirkt werden, wobei die Ablenkung der Strahlen in der Art erfolgt, wie dies beispielsweise in der Schrift DE 103 23 317 A1 oder EP 1 553 437 B1 offenbart ist, bzw. mittels einer nicht näher gezeigten Ansteuerlogik, die vorzugsweise von der Recheneinheit (8) angesteuert wird.
In der unteren Darstellung der 4 ist hierzu schematisch das Prinzip einer Veränderung der Wölbung eines Konkavspiegels (10.3) mittels einer Anordnung von veränderlichen Mikrospiegeln (10.3.1) (in vergrößerter Form) dargestellt. Wie die Gegenüberstellung zwischen der Position I und der Position II zeigt, werden die Silizium-Mikro-Spiegel (10.3.1) unterschiedlich ausgelenkt (positioniert). Durch diese Änderung der Auslenkung / Positionierung der Silizium-Mikro-Spiegel (10.3.1) wird bewirkt, dass eine eintretende Strahlung „E“ unterschiedlich abgelenkt wird, und somit sich der Winkel (α), der austretenden Strahlung „A“ gegenüber der eintretenden Strahlung „E“ ändert.
Die Lösungen der 3 und 4 können auch als kombinierte Lösung, bzw. bevorzugt als kombinierte Lösung angewendet werden, um als Endresultat eine Projektion einer virtuellen Darstellung (10.6) mit variablem Projektionsabstand (at) mit variabler „Objektgröße“ der virtuellen Darstellung (10.6) zu erlangen.
Die 5 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer nicht zur Erfindung gehörigen Ausführungsform. Abweichend zur 2, ist bei dieser Ausführungsform die Abbildungsoptik (6) als flacher mehrschichtiger Wellenleiter (10.7) ausgeführt, um ein sogenanntes „Waveguide HUD“ zu realisieren.
Wie aus der 5 ersichtlich ist, bzw. der beim Stand der Technik genannten Presseveröffentlichung beschrieben ist, werden die Lichtstrahlen des Beamers / der bilderzeugenden Einheit (10.1) von einer Seite (von unten) in die Abbildungsoptik (6) - ausgeführt als mehrschichtiger Wellenleiter (10.7) - eingekoppelt, innerhalb des Wellenleiters (10.7) umgelenkt und schließlich auf der anderen Seite der Abbildungsoptik (6) - ausgeführt als mehrschichtiger Wellenleiter (10.7) - (nach oben hin) ausgekoppelt, um resultierend über die Windschutzscheibe reflektiert das virtuelle Bild zu bilden.
Wie nicht näher gezeigt, lässt sich mit einer Abbildungsoptik (6) , realisiert als flacher mehrschichtiger Wellenleiter (10.7), auch eine 3D-Effekt-Projektion in Fahrgastinnenraum erzielen, indem wie bei der Würdigung des Standes der Technik beschrieben, ein Lichtleiter (mehrschichtiger Wellenleiter (10.7)) mit Beugungsgittern und Nanostrukturen unter einem Display-Panel für eine präzise Beugung des Lichtes sorgt, sodass das Licht durch den Bildschirm gebeugt wird und als Ergebnis ein 3D-Effekt entsteht (laut Pressemitteilung werden derartige Technikprinzipen „Lightfield- oder Lichtfeld-Displays“ genannt).
Der Clou besteht insbesondere darin, dass die Möglichkeiten einer 3D-Effekt-Darstellung, bzw. dass die Techniken einer 3D-Effekt-Darstellung im Fahrgastinnenraum dafür verwendet wird, um einen Warnhinweis (11) bzw. Gefahrenhinweis (11), insbesondere in Form einer graphischen Darstellung (z.B. als Warnhinweisschild) mit unterschiedlichen Entfernungen - gegenüber der Person auf dem Fahrersitz sitzend - zu Projektieren, bzw. als abstandsveränderliche (gegenüber der Person auf dem Fahrersitz sitzend) näherkommende Projektion sichtbar werden zu lassen, sowie gegebenenfalls einhergehend mit unterschiedlichen Größendarstellungen zu versehen, um der Projektion eine gewisse Dynamik zu verleihen, damit während des aktiven Fahrzeug-Betriebs und bei Erkennen einer potentiellen Gefahr, der darzustellenden (Warn-)Information eine Dynamik zur besseren Wahrnehmbarkeit verliehen wird, bzw. der darzustellenden Information, insbesondere in Form einer graphischen Darstellung (z.B. als Warnhinweisschild), eine Dynamik zur besseren Wahrnehmbarkeit zu verleihen.
Bei dieser Applikation werden die Lichtstrahlen des Beamers / der bilderzeugenden Einheit (10.1) von einer Seite (von hinten) in die Abbildungsoptik (6) - ausgeführt als mehrschichtiger Wellenleiter (10.7) - eingekoppelt, innerhalb des Wellenleiters (10.7) umgelenkt und schließlich auf der anderen Seite der Abbildungsoptik (6) - ausgeführt als mehrschichtiger Wellenleiter (10.7) - nach vorne hin ausgekoppelt, um resultierend im Fahrgastinnenraum das virtuelle Bild - mit 3D-Effekt - zu bilden.
Die 6 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, aus der Sicht des Fahrzeugführers im Fahrzeug (2). Wie aus der 6 hierzu ersichtlich ist, wird eine allgemeine Information (17) in Form einer Geschwindigkeitsanzeige (50 km/h bzw. 100 km/h) als virtuelle Darstellung (10.6) mit Zuhilfenahme der Windschutzscheibe (10.5) angezeigt. Wie aus der 6 hierzu weiter ersichtlich ist, erfolgt die Darstellung der virtuellen Anzeige (17) adaptiv, indem die Größe der Information (17) bei der virtuellen Darstellung (10.6) fahrzeug-geschwindigkeitsabhängig erfolgt, wobei bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit sich die Größe der Informationsdarstellung (17) bei der virtuellen Darstellung (10.6) verringert.
Mit anderen Worten:
Mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit wird die Projektion kleiner, und/oder wird die Projektion entfernungsmäßig weiter vom Fahrzeug entfernt projektiert. Mittels dieser dynamischen Darstellung wird dem Fahrzeugführer visuell vermittelt (simuliert), dass mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit, die Kontrolle über das Fahrzeug (Fahrzeugbeherrschung) rückläufig ist, da kleinere Projektionen zur Erfassung einer höheren Aufmerksamkeit erfordern, analog wie dies bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit der Fall ist, bzw. mit der weiter entfernten Projektion signalisiert wird, dass für die Fahrsicherheit bei höheren Geschwindigkeiten ein in Fahrtrichtung weiter nach vorne reichender Verkehrsraum zu berücksichtigen ist.
Wie dieses Beispiel zeigt, kann dieses Verfahren auch zur Anzeige von allgemeinen Informationen angewendet werden kann, auch dann, wenn keine mögliche Kollision vorhergesagt wurde und/oder keine mögliche Gefahr analysiert wurde.
Die 7 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, ergänzend zur 6. Wie aus der 7 hierzu ersichtlich ist, wird eine allgemeine Information (17) in Form einer Geschwindigkeitsanzeige (50 km/h bzw. 100 km/h) als virtuelle Darstellung (10.6) angezeigt. Wie aus der 7 hierzu weiter ersichtlich ist, erfolgt die Darstellung der virtuellen Anzeige (17) adaptiv, indem die Größe der Information (17) bei der virtuellen Darstellung (10.6) fahrzeug-geschwindigkeitsabhängig erfolgt, wobei bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit sich die Größe der Informationsdarstellung (17) bei der virtuellen Darstellung (10.6) verringert, sowie bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit sich der Projektionsabstand (at) der Informationsdarstellung (17) bei der virtuellen Darstellung (10.6) vergrößert.
Die 8 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, aus dieser eine funktionale Abhängigkeit zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) in km/h und der Projektionstiefe (at) in m gezeigt wird. Wie aus der 8 hierzu ersichtlich ist, erfolgt die Projektion mit einem Projektionsabstand (at) bzw. mit einer Projektionstiefe (at) der virtuellen Abbildung in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit (v), wobei unterhalb einer gewissen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder oberhalb einer gewissen Fahrzeuggeschwindigkeit die Adaption mit einem gleichbleibenden Projektionsabstand (at) bzw. mit einer gleichbleibenden Projektionstiefe (at) erfolgt, wohingegen dazwischenliegend die Adaption mit einer linearen Zunahme in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) folgt. Die gezeigt funktionale Abhängigkeit (Kurve), sowie die Werteangaben ist/sind hierbei nur beispielhaft, um die Adaption zu erläutern, wobei anstatt dem linearen Anstieg, bzw. den gleichbleibenden Verläufen unterhalb bzw. oberhalb einer gewissen Fahrzeuggeschwindigkeit andersverlaufende Abhängigkeiten ebenso möglich sind.
Die 9 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, aus der Sicht des Fahrzeugführers im Fahrzeug (2) . Wie aus der 9 hierzu ersichtlich ist, wird ein Gefahrenhinweis (11) in Form eines entsprechenden Verkehrsschildes als virtuelle Darstellung (10.6) mit Zuhilfenahme der Windschutzscheibe (10.5) angezeigt. Wie aus der 9 hierzu weiter ersichtlich ist, erfolgt die Darstellung der virtuellen Anzeige (11) adaptiv, indem die Größe der Information (17) bei der virtuellen Darstellung (10.6) zeitabhängig als zeitliche Sequenz (t1, t2, t3) erfolgt, wobei in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung (nicht näher gezeigt), die zeitliche Sequenz (t1, t2, t3) aus einer Vielzahl von zeitlichen Teilschritten besteht, sodass die Darstellung für den Betrachter als eine auf den Betrachter zukommendes (näherkommendes) dynamische kontinuierlich sich vergrößernde Darstellung erscheint. Die gezeigten drei zeitlichen Sequenzen (t1, t2, t3) bilden hierbei beispielsweise einen Zyklus, welcher wiederholend (t1, t2, t3, t1, t2, t3, t1, t2, t3, ...) als dynamische Darstellung zur Anzeige gebracht werden kann, um eine entsprechende Aufmerksamkeit beim Fahrzeugführer zu erzielen.
Bei großer Gefahr, erfolgt zur besseren Erfassung eine dynamische Darstellung (t₁, t₂ t₃), bzgl. der Größendarstellung und/oder der Entfernungsdarstellung, welche sich zyklisch wiederholt, damit mittels der dynamischen Darstellungen eine viel größere Aufmerksamkeit erzeugt werden kann.
Die 10 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, ergänzend zur 9. Wie aus der 10 hierzu ersichtlich ist, wird ein Gefahrenhinweis (11) in Form eines entsprechenden Verkehrsschildes als virtuelle Darstellung (10.6) angezeigt. Wie aus der 10 hierzu weiter ersichtlich ist, erfolgt die Darstellung der virtuellen Anzeige (11) adaptiv, indem die Größe des Gefahrenhinweises (11) bei der virtuellen Darstellung (10.6) zeitlich nacheinander erfolgt, wobei innerhalb einer Zeitsequenz (t1, t2, t3) sich die Größe des Gefahrenhinweises (11) bei der virtuellen Darstellung (10.6) vergrößert, sowie sich der Projektionsabstand (at) des Gefahrenhinweises (11) bei der virtuellen Darstellung (10.6) verringert.
Die 11 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, aus dieser ein weiteres Beispiel für eine Adaption (funktionale Abhängigkeit) in der Art gezeigt wird, dass die zeitlichen Sequenzen (t1, t2, t3), bzw. Anzahl / Zyklen (z) an zeitlichen Sequenzen (t1, t2, t3) pro Zeiteinheit in Abhängigkeit der Höhe des Gefahrenpotentials erfolgt, um somit beim Fahrzeugführer eine entsprechende Aufmerksamkeit zu erlangen. Analog zur 8, sind die Werteangaben und Funktionsverläufe nur beispielhaft.
Die 12 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, angelehnt an die 10. Abweichend zur 10, bei dieser der Raumbereich zur Projektion des virtuellen Bildes außerhalb des Fahrgastraumes ist, ist bei der 12 der Raumbereich zur Projektion des virtuellen Bildes innerhalb des Fahrgastraumes.
Analog zu den 9 und 10, wird ein Gefahrenhinweis (11) in Form eines entsprechenden Verkehrsschildes als virtuelle Darstellung (10.6) angezeigt. Wie aus der 12 hierzu weiter ersichtlich ist, erfolgt die Darstellung der virtuellen Anzeige (11) adaptiv, indem die Größe des Gefahrenhinweises (11) bei der virtuellen Darstellung (10.6) zeitlich nacheinander erfolgt, wobei innerhalb einer Zeitsequenz (t1, t2, t3) sich die Größe des Gefahrenhinweises (11) bei der virtuellen Darstellung (10.6) vergrößert, sowie sich der Projektionsabstand (at) des Gefahrenhinweises (11) bei der virtuellen Darstellung (10.6), gegenüber der Position der Person (12) auf dem Fahrersitz sitzend, verringert.
Die Darstellung des Gefahrenhinweises (11) kann mittels einer einzigen zeitlichen Sequenzen (t1, t2, t3) erfolgen, oder wie bei der 9 und 11 bereits erörtert, auch mehrere Zyklen umfassen, indem die drei zeitlichen Sequenzen (t1, t2, t3) die einen Zyklus, wiederholend (t1, t2, t3, t1, t2, t3, t1, t2, t3, ...) als dynamische Darstellung zur Anzeige gebracht werden kann, um eine entsprechende Aufmerksamkeit beim Fahrzeugführer (12) zu erzielen.
Die 13 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, angelehnt an die 9. Abweichend zur 9, bei dieser der Raumbereich zur Projektion des virtuellen Bildes außerhalb des Fahrgastraumes ist, ist bei der 13 der Raumbereich zur Projektion des virtuellen Bildes innerhalb des Fahrgastraumes. Wie aus der zeitlichen Nummerierung symbolisch ersichtlich ist, setzt sich der Zyklus mit den drei zeitlichen Sequenzen (t1, t2, t3) aus der 9, bei der 13 mit den drei zeitlichen Sequenzen (t4, t5, t6) fort, sodass ein Zyklus insgesamt aus sechs zeitlichen Sequenzen (t1, t2, t3, t4, t5, t6) bestehend ist, bzw. sich zusammensetzt.
Die Darstellung des Gefahrenhinweises (11) kann mittels einer einzigen zeitlichen Sequenzen (t1, t2, t3, t4, t5, t6) erfolgen, oder wie oben bereits erörtert, auch mehrere Zyklen umfassen, indem die sechs zeitlichen Sequenzen (t1, t2, t3, t4, t5, t6) die einen Zyklus, wiederholend (t1, t2, t3, t4, t5, t6, t1, t2, t3, t4, t5, t6, ...) als dynamische Darstellung zur Anzeige gebracht werden kann, um eine entsprechende Aufmerksamkeit beim Fahrzeugführer (12) zu erzielen.
Die Darstellung des Gefahrenhinweises (11) mittels den zeitlichen Sequenzen (t1, t2, t3, t4, t5, t6) ist insbesondere ein Beispiel für den Anspruch 8, und zeigt die abstandsveränderliche Projektion, welche für den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter, in einem Raumbereich außerhalb des Fahrgastraumes beginnend erscheinend ist und in einem Raumbereich innerhalb des Fahrgastraumes endend erscheinend ist. Zur Erlangung dieser zeitlichen Abfolge, bzw. Darstellung der Projektion des virtuellen Bildes in zwei Raumbereichen (außerhalb & innerhalb des Fahrgastraumes) werden vorzugsweise zwei unterschiedliche Projektionsverfahren gemäß dem Stand der Technik kombiniert bzw. zeitlich zusammenwirkend zum Einsatz gebracht.
Die 14 zeigt in Ergänzung zur 13 eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, angelehnt an die 12. Aus der 12 in der Zusammenschau mit der 10, ist die zeitliche Abfolge eines Zyklus mit den zeitlichen Sequenzen (t1, t2, t3, t4, t5, t6) ersichtlich.
Die in den Figuren gezeigte Schnittstelle (10.4) dient jeweils dazu, um Informationen von weiteren Funktionseinheiten / Steuergeräten / Applikationen zu erhalten, um die Informationen von der Schnittstelle (10.4) stammend, entsprechend in eine optische Abbildung mittels einer bilderzeugenden Einheit (10.1), umzuformen / einfließen zu lassen.
Bezugszeichenliste

1: Projektionsvorrichtung
2: Fahrzeug
3: Weiteres Fahrzeug
4: Weiteres Fahrzeug
5: Umfeldsensoreinheit
6: Abbildungsoptik
7: Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit
8: Recheneinheit
9: Fahrbahnverlauf / Fahrtrajektorie
10: Head-up-Display-Einheit / Display-Einheit
10.1: Bilderzeugende Einheit
10.2: Faltspiegel
10.3: Konkavspiegel
10.3.1: Silizium-Mikro-Spiegel / Silizium-Mikro-Spiegelarray
10.4: Schnittstelle/n
10.5: Windschutzscheibe
10.6: Virtuelle Darstellung / virtuelle Abbildung
10.7: Mehrschichtiger Wellenleiter
11: Gefahrenhinweis
12: Auge / Fahrzeugführer
13: Schrittmotor
14: Translatorisches Getriebe
15: Gleichstrommotor
16: Hindernis
17: Allgemeine Information
at: Projektionsabstand / Projektionstiefe
ae: Abstand zwischen bilderzeugender Einheit (10.1) gegenüber bzw. zum dem Faltspiegel (10.2)
t1: Zeitpunkt 1
t2: Zeitpunkt 2
t3: Zeitpunkt 3
t4: Zeitpunkt 4
t5: Zeitpunkt 5
t6: Zeitpunkt 6
v: Fahrzeuggeschwindigkeit
z: Zyklen pro Zeiteinheit

Claims

Projektionsvorrichtung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (2), mit einer Bilderzeugungseinheit (10.1) zur Erzeugung einer Bilddarstellung als virtuelles Bild (10.6), wobei die Projektionsvorrichtung (1) mindestens eine Abbildungsoptik (6, 10.2, 10.3, 10.7) aufweist zur Ausrichtung der Bilddarstellung, wobei die Bilddarstellung in einen angegebenen Raumbereich projizierbar ist, wobei a) die Projektionsvorrichtung (1) ausgebildet ist, b) im Falle einer möglichen Kollision und/oder einer möglichen Gefahr, c) mittels der mindestens einen Abbildungsoptik (6, 10.2, 10.3, 10.7) eine dynamische abstandsveränderliche Projektion zu ermöglichen, d) um während des aktiven Betriebs, der darzustellenden Information eine Dynamik zur besseren Wahrnehmbarkeit zu verleihen, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische abstandsveränderliche Projektion zur Projektion der virtuellen Bilder (10.6), für den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter (12), mit unterschiedlichen erscheinenden Entfernungen derart realisierbar ist, indem e) die Wölbung einer Abbildungsoptik (10.3) veränderbar ist.
Projektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsoptik (10.3) mit veränderbarer Wölbung ausgebildet ist als Konkavspiegel (10.3), welcher als optisches Funktionsteil im Head-up-Display zur Lenkung der Lichtstahlen dient, wobei der Konkavspiegel (10.3) mit einer Anordnung von veränderlichen Mikrospiegeln (10.3.1) zur Veränderung der Wölbung ausgebildet ist.
Projektionsvorrichtung (1) einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische abstandsveränderliche Projektion zur Projektion der virtuellen Bilder (10.6), für den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter (12), mit unterschiedlichen erscheinenden Entfernungen derart realisierbar ist, indem ferner a) der Abstand zwischen der Bilderzeugungseinheit (10.1) gegenüber der mindestens einen Abbildungsoptik (6, 10.2) relativ veränderbar ist, und/oder b) die mindestens eine Abbildungsoptik (6) einen mehrschichten Wellenleiter (10.7) mit Beugungsfunktion für hindurchtretende Lichtstrahlen aufweist.
Projektionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptik (6, 10.2, 10.3, 10.7), auf den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter (12), näherkommend erscheinend ist.
Projektionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptik (6, 10.2, 10.3, 10.7) auf den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter (12), näherkommend und größer werdend erscheinend ist.
Projektionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptik (6, 10.2, 10.3, 10.7) derart erfolgt, dass diese für auf den Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter (12), in einem Raumbereich außerhalb des Fahrgastraumes erscheinend ist.
Projektionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptik (6, 10.2, 10.3, 10.7) derart erfolgt, dass diese für den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter, in einem Raumbereich innerhalb des Fahrgastraumes erscheinend ist.
Projektionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptiken (6, 10.2, 10.3, 10.7) derart erfolgt, dass diese für den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter (12), in einem Raumbereich außerhalb des Fahrgastraumes beginnend erscheinend ist und in einem Raumbereich innerhalb des Fahrgastraumes endend erscheinend ist.
Verfahren für eine Projektionsvorrichtung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (2), mit einer Bilderzeugungseinheit (10.1) zur Erzeugung einer Bilddarstellung als virtuelles Bild (10.6), wobei die Projektionsvorrichtung (1) mindestens eine Abbildungsoptik (6, 10.2, 10.3, 10.7) aufweist zur Ausrichtung der Bilddarstellung, wobei die Bilddarstellung in einen angegebenen Raumbereich projizierbar ist, wobei a) die Projektionsvorrichtung (1) ausgebildet ist, b) im Falle einer möglichen Kollision und/oder einer möglichen Gefahr, c) mittels der mindestens einen Abbildungsoptik (6, 10.2, 10.3, 10.7) eine dynamische abstandsveränderliche Projektion zu ermöglichen, d) um während des aktiven Betriebs, der darzustellenden Information eine Dynamik zur besseren Wahrnehmbarkeit zu verleihen, e) wobei die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptik (6, 10.2, 10.3, 10.7), auf den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter (12), näherkommend erscheinend ist, und/oder als näherkommende visuelle Projektion angezeigt wird, f) die abstandsveränderliche Projektion mittels Zuhilfenahme der Abbildungsoptik (6, 10.2, 10.3, 10.7) derart erfolgt, dass diese für den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter (12), in einem Raumbereich a. außerhalb des Fahrgastraumes erscheinend ist und als näherkommende visuelle Projektion (10.6) angezeigt wird, und/oder b. innerhalb des Fahrgastraumes erscheinend ist und als näherkommende visuelle Projektion (10.6) angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische abstandsveränderliche Projektion zur Projektion der virtuellen Bilder (10.6), für den auf dem Fahrzeugführersitz sitzenden Betrachter (12), mit unterschiedlichen erscheinenden Entfernungen derart realisierbar ist, indem g) die Wölbung einer Abbildungsoptik (10.3) veränderbar ist.
Kraftfahrzeug mit einer Projektionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.