DE102019206565A1

DE102019206565A1 - Konzept zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche

Info

Publication number: DE102019206565A1
Application number: DE102019206565.1A
Authority: DE
Inventors: Thoralf Klingner; Frank Tkacz
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2020-11-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm mit Instruktionen und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Anzeigevorrichtung (1) mit einer gewölbten Oberfläche, die ein solches Verfahren oder eine solche Vorrichtung nutzt. In einem ersten Schritt wird ein Blickwinkel eines Betrachters auf die Anzeigevorrichtung bestimmt (S1). Auf Basis des Blinkwinkels des Betrachters und der Geometrie der Oberfläche werden dann Bildinhalte für die Anzeigevorrichtung derart berechnet (S2), dass Blickwinkelfehler ausgeglichen werden. Die berechneten Bildinhalte werden schließlich an die Anzeigevorrichtung ausgegeben (S3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm mit Instruktionen und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche, die ein solches Verfahren oder eine solche Vorrichtung nutzt.
Displays werden heute mit konstantem Pixelabstand hergestellt. Sie sind optimiert für Anwendungen mit begrenzten Blickwinkeln und einer senkrechten Blickrichtung auf das Display. Werden diese Displays gekrümmt, entstehen Abbildungsfehler, weil der Pixelabstand und somit der Bildpunktabstand abhängig vom Blickwinkel des Betrachters auf das Displaysegment unterschiedlich wahrgenommen werden. Beispielsweise wird ein Kreis so für den Betrachter als Oval sichtbar.
Insbesondere Kunden im Automobilbereich fordern heute große, mehrfach gebogene Displays, die der geschwungenen Form des Fahrzeugcockpits folgen. Aus Sicht des Fahrers entstehen dadurch blickwinkelabhängige Verzerrungen der Bildinhalte.
Vor diesem Hintergrund beschreibt US 2009/0189917 A1 ein Verfahren zum Anzeigen von Bildern auf einer gekrümmten Anzeigeoberfläche. Bei dem Verfahren wird ein darzustellendes Grafikobjekt zur Laufzeit so verzerrt, dass das Erscheinungsbild des Grafikobjekts auf der gekrümmten Anzeigefläche unabhängig von der Position des Grafikobjekts auf der gekrümmten Anzeigefläche im Wesentlichen unverzerrt aussieht, wenn es entlang einer Betrachtungsachse betrachtet wird, die ungefähr orthogonal zu einer Ebene ist, die tangential zu der gekrümmten Anzeigefläche in der Mitte des Grafikobjekts liegt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Lösungen für das Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche bereitzustellen, die eine verbesserte Reduzierung von Fehlern der Bilddarstellung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Computerprogramm mit Instruktionen gemäß Anspruch 6, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie durch eine Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche die Schritte:

- Bestimmen eines Blickwinkels eines Betrachters auf die Anzeigevorrichtung;
- Berechnen von Bildinhalten für die Anzeigevorrichtung auf Basis des Blinkwinkels des Betrachters und der Geometrie der Oberfläche derart, dass Blickwinkelfehler ausgeglichen werden; und
- Ausgeben der berechneten Bildinhalte an die Anzeigevorrichtung.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der folgenden Schritte zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche veranlassen:

Der Begriff Computer ist dabei breit zu verstehen. Insbesondere umfasst er auch SoCs (SoC: System-on-a-Chip; Ein-Chip-System), Steuergeräte und andere prozessorbasierte Datenverarbeitungsvorrichtungen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche auf:

- einen Eingang zum Empfangen von Informationen zu einem Blickwinkel eines Betrachters auf die Anzeigevorrichtung;
- eine Recheneinheit zum Berechnen von Bildinhalten für die Anzeigevorrichtung auf Basis des Blinkwinkels des Betrachters und der Geometrie der Oberfläche derart, dass Blickwinkelfehler ausgeglichen werden; und
- einen Ausgang zum Ausgeben der berechneten Bildinhalte an die Anzeigevorrichtung.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden die darzustellenden Bildinhalte in Abhängigkeit eines tatsächlichen Blickwinkels des Betrachters angepasst, d.h. es wird die Position des Betrachters relativ zur Anzeigevorrichtung berücksichtigt. Auf diese Weise wird auch bei wechselnden Blickwinkeln eine möglichst geringe sichtbare Verzerrung erreicht. Abbildungsfehler aus Sicht des Betrachters bei gekrümmten Displays werden so vermieden. Die Berechnung der Bildinhalte kann durch Software-Algorithmen realisiert werden, die in einer Ansteuerelektronik ablaufen. Eine Möglichkeit zur Berechnung der angepassten Bildinhalte ist im Artikel „A Viewpoint Mapping Geometrie Correction Technique for Image Display of Curved Screen“ von T. Wang [1] beschrieben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Oberfläche der Anzeigevorrichtung entlang zweier Achsen gewölbt, wobei Blickwinkelfehler für beide Achsen ausgeglichen werden. Es ist davon auszugehen, dass zukünftig zunehmend Displays verbaut werden, die für einen nahtlosen Einbau angepasst an die jeweilige Einbausituation mehrfach gebogen sind, d.h. entlang zweier Achsen gewölbt sind. In diesem Fall ist es sinnvoll, für eine geometrisch korrekte Darstellung Blickwinkelfehler für beide Achsen auszugleichen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung erfolgt das Berechnen von Bildinhalten für die Anzeigevorrichtung derart, dass Bildpunktabstände der Bildinhalte aus Sicht des Betrachters gleichmäßig sind. Durch die gleichmäßigen Bildpunktabstände wird auf einfache Weise die gewünschte geometrisch korrekte Darstellung erzielt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Anzeigevorrichtung in einem Kraftfahrzeug verbaut, wobei der Blickwinkel des Betrachters auf die Anzeigevorrichtung durch zumindest eine Komponente für eine Überwachung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs erfasst wird. Beispielsweise kann die Anzeigevorrichtung in das Armaturenbrett, den Dachhimmel oder die A-Säule integriert sein. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Lösung stellt dabei sicher, dass Bildschirminhalte, wie zum Beispiel Navigationskarten oder Bilder elektronischer Spiegel, durch den Fahrer geometrisch korrekt wahrgenommen werden können. Dies erhöht die Sicherheit im Fahrbetrieb und gewährleistet, dass beim Fahrer kein negativer Eindruck in Bezug auf die verbaute Anzeigevorrichtung aufgrund von Darstellungsfehlern entsteht.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Komponente für die Überwachung des Innenraums des Kraftfahrzeugs eine Kamera, Radarsensoren oder Ultraschallsensoren. Fahrerbeobachtungskameras werden in zunehmendem Maße für unterschiedliche Anwendungen in Kraftfahrzeugen verbaut. Diese auch für die Blickwinkelbestimmung zu nutzen hat daher den Vorteil, dass keine zusätzlichen Kosten anfallen. Aber auch aus den Daten von Radarsensoren oder Ultraschallsensoren kann die Kopfposition des Fahrers und somit der Blickwinkel bestimmt werden.
Vorteilhafterweise nutzt eine Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
Figurenliste

1 zeigt schematisch ein Verfahren zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche;
2 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche;
3 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche;
4 veranschaulicht die Darstellung eines Bildes durch eine Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche ohne Bildkorrektur;
5 veranschaulicht die Darstellung eines Bildes durch eine Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche mit Bildkorrektur; und
6 illustriert schematisch die Nutzung der erfindungsgemäßen Lösung in einem Kraftfahrzeug.

Figurenbeschreibung
Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Gleiche Bezugszeichen werden in den Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet und nicht notwendigerweise zu jeder Figur erneut beschrieben. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
1 zeigt schematisch ein Verfahren zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche. In einem ersten Schritt wird ein Blickwinkel eines Betrachters auf die Anzeigevorrichtung bestimmt S1. Auf Basis des Blinkwinkels des Betrachters und der Geometrie der Oberfläche werden dann Bildinhalte für die Anzeigevorrichtung derart berechnet S2, dass Blickwinkelfehler ausgeglichen werden. Sofern die Oberfläche der Anzeigevorrichtung entlang zweier Achsen gewölbt ist, werden dabei Blickwinkelfehler für beide Achsen ausgeglichen. Das Berechnen S2 von Bildinhalten für die Anzeigevorrichtung erfolgt dabei derart, dass Bildpunktabstände der aus Sicht des Betrachters gleichmäßig sind. Die berechneten Bildinhalte werden schließlich an die Anzeigevorrichtung ausgegeben S3.
2 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 20 zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche. Die Vorrichtung 20 hat einen Eingang 21, über den Informationen zu einem Blickwinkel eines Betrachters auf die Anzeigevorrichtung empfangen werden können. Bei diesen Informationen kann es sich beispielsweise direkt um den Blickwinkel handeln oder lediglich um Sensordaten, aus denen eine Auswerteeinheit 22 den Blickwinkel ermittelt, z.B. Bildern einer Kamera oder Daten von Radarsensoren oder Ultraschallsensoren. Die Vorrichtung 20 hat zudem eine Recheneinheit 23 zum Berechnen von Bildinhalten für die Anzeigevorrichtung auf Basis des Blinkwinkels des Betrachters und der Geometrie der Oberfläche. Die Recheneinheit 23 ist eingerichtet, die Bildinhalte derart zu berechnen, dass Blickwinkelfehler ausgeglichen werden. Sofern die Oberfläche der Anzeigevorrichtung entlang zweier Achsen gewölbt ist, werden dabei Blickwinkelfehler für beide Achsen ausgeglichen. Das Berechnen von Bildinhalten für die Anzeigevorrichtung erfolgt dabei derart, dass Bildpunktabstände der aus Sicht des Betrachters gleichmäßig sind. Über einen Ausgang 26 der Vorrichtung werden die berechneten Bildinhalte an die Anzeigevorrichtung ausgegeben.
Die Auswerteeinheit 22 und die Recheneinheit 23 können von einer Kontrolleinheit 24 gesteuert werden. Über eine Benutzerschnittstelle 27 können gegebenenfalls Einstellungen der Auswerteeinheit 22, der Recheneinheit 23 oder der Kontrolleinheit 24 geändert werden. Die in der Vorrichtung 20 anfallenden Daten können bei Bedarf in einem Speicher 25 abgelegt werden, beispielsweise für eine spätere Auswertung oder für eine Nutzung durch die Komponenten der Vorrichtung 20. Die Auswerteeinheit 22, die Recheneinheit 23 sowie die Kontrolleinheit 24 können als dedizierte Hardware realisiert sein, beispielsweise als integrierte Schaltungen. Natürlich können sie aber auch teilweise oder vollständig kombiniert oder als Software implementiert werden, die auf einem geeigneten Prozessor läuft, beispielsweise auf einer GPU oder einer CPU. Der Eingang 21 und der Ausgang 26 können als getrennte Schnittstellen oder als eine kombinierte bidirektionale Schnittstelle implementiert sein.
3 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung 30 zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung mit einer gewölbten Oberfläche. Die Vorrichtung 30 weist einen Prozessor 32 und einen Speicher 31 auf. Beispielsweise handelt es sich bei der Vorrichtung 30 um ein SoC. Im Speicher 31 sind Instruktionen abgelegt, die die Vorrichtung 30 bei Ausführung durch den Prozessor 32 veranlassen, die Schritte gemäß einem der beschriebenen Verfahren auszuführen. Die im Speicher 31 abgelegten Instruktionen verkörpern somit ein durch den Prozessor 32 ausführbares Programm, welches das erfindungsgemäße Verfahren realisiert. Die Vorrichtung 30 hat einen Eingang 33 zum Empfangen von Informationen, insbesondere von Informationen zu einem Blickwinkel eines Betrachters auf die Anzeigevorrichtung. Vom Prozessor 32 generierte Daten werden über einen Ausgang 34 bereitgestellt. Darüber hinaus können sie im Speicher 31 abgelegt werden. Der Eingang 33 und der Ausgang 34 können zu einer bidirektionalen Schnittstelle zusammengefasst sein.
Der Prozessor 32 kann eine oder mehrere Prozessoreinheiten umfassen, beispielsweise Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder Kombinationen daraus.
Die Speicher 25, 31 der beschriebenen Vorrichtungen können sowohl volatile als auch nichtvolatile Speicherbereiche aufweisen und unterschiedlichste Speichergeräte und Speichermedien umfassen, beispielsweise Festplatten, optische Speichermedien oder Halbleiterspeicher.
4 veranschaulicht die Darstellung eines Bildes durch eine Anzeigevorrichtung 1 mit einer gewölbten Oberfläche ohne Bildkorrektur. In diesem Beispiel ist die Oberfläche entlang zweier Achsen gewölbt. Für den Betrachter erscheint das dargestellte Gesicht aufgrund der relativ ausgeprägten Wölbung entlang der y-Achse in der Höhe deutlich gestaucht. Die Wölbung entlang der x-Achse ist hingegen deutlich weniger ausgeprägt und verursacht daher nur eine geringe Verzerrung. 5 veranschaulicht die Darstellung des Bildes durch die Anzeigevorrichtung 1 mit Bildkorrektur. Die Stauchung in der Höhe sowie die Verzerrung entlang der x-Achse wurde durch eine entsprechende Vorverzerrung der Bildinhalte ausgeglichen. Für den Betrachter erscheint das dargestellte Gesicht unverzerrt.
6 illustriert schematisch die Nutzung der erfindungsgemäßen Lösung in einem Kraftfahrzeug 40. Im dargestellten Beispiel sind im Kraftfahrzeug eine Vielzahl von Anzeigevorrichtungen 1 verbaut. Neben einer zentralen Anzeigevorrichtung 1 im Bereich des Übergangs der Mittelkonsole zum Armaturenbrett ist links im Armaturenbrett eine Anzeigevorrichtung 1 für den Fahrer angeordnet. Rechts im Armaturenbrett ist zudem eine Anzeigevorrichtung 1 für den Beifahrer angeordnet. Eine weitere Anzeigevorrichtung 1 oberhalb der Windschutzscheibe dient als elektronischer Rückspiegel. Schließlich sind auch in den A-Säulen Anzeigevorrichtungen 1 angeordnet, mit denen zur Vermeidung des toten Winkels transparente A-Säulen realisiert werden. Im Armaturenbrett sind zwei Komponenten 42 für die Überwachung des Innenraums verbaut. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um Kameras für die Fahrer- und Beifahrerüberwachung. Aus den Kamerabildern kann die Position des Betrachters 41 bzw. der Augen des Betrachters 41 und somit die jeweilige Blickrichtung 43 ermittelt werden. Diese wird genutzt, um die in den Anzeigevorrichtungen 1 dargestellten Bildinhalte für den Betrachter 41 korrekt wiederzugeben.
Referenzen
[1] T. Wang et al.: „A Viewpoint Mapping Geometrie Correction Technique for Image Display of Curved Screen“, 2017 2nd International Seminar on Applied Physics, Optoelectronics and Photonics (APOP 2017)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2009/0189917 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung (1) mit einer gewölbten Oberfläche, mit den Schritten: - Bestimmen (S1) eines Blickwinkels eines Betrachters (41) auf die Anzeigevorrichtung (1); - Berechnen (S2) von Bildinhalten für die Anzeigevorrichtung (1) auf Basis des Blinkwinkels des Betrachters (41) und der Geometrie der Oberfläche derart, dass Blickwinkelfehler ausgeglichen werden; und - Ausgeben (S3) der berechneten Bildinhalte an die Anzeigevorrichtung (1).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Oberfläche der Anzeigevorrichtung (1) entlang zweier Achsen gewölbt ist und Blickwinkelfehler für beide Achsen ausgeglichen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Berechnen (S2) von Bildinhalten für die Anzeigevorrichtung (1) derart erfolgt, dass Bildpunktabstände der Bildinhalte aus Sicht des Betrachters (41) gleichmäßig sind.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Anzeigevorrichtung (1) in einem Kraftfahrzeug (40) verbaut ist und der Blickwinkel des Betrachters (41) auf die Anzeigevorrichtung (1) durch zumindest eine Komponente (42) für eine Überwachung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs (40) erfasst wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Komponente (42) für die Überwachung des Innenraums des Kraftfahrzeugs (40) eine Kamera, Radarsensoren oder Ultraschallsensoren umfasst.
Computerprogramm mit Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung (1) mit einer gewölbten Oberfläche veranlassen.
Vorrichtung (20) zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung (1) mit einer gewölbten Oberfläche, mit: - einem Eingang (21) zum Empfangen von Informationen zu einem Blickwinkel eines Betrachters (41) auf die Anzeigevorrichtung (1); - einer Recheneinheit (23) zum Berechnen (S2) von Bildinhalten für die Anzeigevorrichtung (1) auf Basis des Blinkwinkels des Betrachters (41) und der Geometrie der Oberfläche derart, dass Blickwinkelfehler ausgeglichen werden; und - einem Ausgang (26) zum Ausgeben (S3) der berechneten Bildinhalte an die Anzeigevorrichtung (1).
Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 7, wobei die Recheneinheit (23) eingerichtet ist, die Bildinhalte für die Anzeigevorrichtung (1) derart zu berechnen (S2), dass Bildpunktabstände der aus Sicht des Betrachters (41) gleichmäßig sind.
Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Anzeigevorrichtung (1) in einem Kraftfahrzeug (40) verbaut ist und der Blickwinkel des Betrachters (41) auf die Anzeigevorrichtung (1) durch zumindest eine Komponente (42) für eine Überwachung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs (40) erfasst wird.
Anzeigevorrichtung (2) mit einer gewölbten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung (2) eine Vorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9 aufweist oder eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Betreiben der Anzeigevorrichtung (1) auszuführen.