DE102020124649A1

DE102020124649A1 - Verfahren und vorrichtung zum erzeugen einer volumengrafik

Info

Publication number: DE102020124649A1
Application number: DE102020124649.8A
Authority: DE
Inventors: Jasper Christiansen; Patrick Dumm; Tobias Gamm; Thomas Graetzl; Hanno Pfitzer; Robert Ramakrishnan; Rudolf Schilling; Manuel Schurz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2022-03-24

Abstract

Bereitgestellt werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Volumengrafik über einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Laseranordnung eine Materie über dem Kraftfahrzeug so angeregt wird, dass die Materie Licht in einem für einen Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich emittiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Volumengrafik außerhalb, insbesondere über, einem Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, die Projektoren aufweisen, die ausgestaltet sind, um Volumengrafiken zu erzeugen.
So betrifft die DE 10 2014 204 535 A1 eine Rückleuchte für ein Fahrzeug mit einer ersten Lichtquelle und einer in Lichtemissionsrichtung der ersten Lichtquelle angeordneten Lichtscheibe. Die Rückleuchte umfasst ein Hologramm, welches die Gestalt eines Objekts speichert, und die Rückleuchte umfasst eine zweite Lichtquelle, die so angeordnet und ausgebildet ist, dass deren Lichtemission auf das Hologramm trifft und außerhalb des Fahrzeugs ein holographisches Abbild des von dem Hologramm gespeicherten Objekts erzeugt. Außerdem betrifft die DE 10 2014 204 535 A1 ein Verfahren zum Erzeugen eines Warnhinweises mittels des Fahrzeugs, welches die Rückleuchte umfasst.
Ein Nachteil dieses Stands der Technik ist, dass dieser keinen veränderlichen Inhalt des holographischen Abbildes bereitstellen kann.
Die DE 10 2006 050 548 A1 zeigt ein Kraftfahrzeug, das für Verkehrsteilnehmer, die sich dem Kraftfahrzeug auf einer Straße nähern könnten, einen als dreidimensionales Projektionsobjekt ausgebildeten Warnhinweis erzeugt. Das Kraftfahrzeug verfügt hierzu über einen zur holographischen Projektion geeigneten Laserprojektor. Der Laserprojektor ist so steuerbar, dass er ein durch ein 3D-Grafikmodell vorgegebenes Projektionsobjekt an eine jeweils vorgegebene Projektionsstelle in der Umgebung des Kraftfahrzeugs projizieren kann. Die Projektionsstelle ist dabei in gewissen Grenzen frei wählbar. Die Projektionsobjekte sind so gestaltet, dass sie für in etwa ebenerdig angeordnete Betrachter nahezu richtungsunabhängig als Warnhinweis erkennbar sind.
Ein Nachteil dieses Stands der Technik ist, dass dieser darauf limitiert ist, dass die Projektionsobjekte im Wesentlichen auf einer Höhe dargestellt werden, auf der sich auch der Betrachter befindet; hier auf Fahrbahnhöhe bzw. ebenerdig.
Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche jeweils geeignet sind, zumindest die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Danach wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen einer Volumengrafik außerhalb, insbesondere über, einem Kraftfahrzeug. Mittels einer Laseranordnung wird eine Materie über dem Kraftfahrzeug so angeregt, dass die Materie Licht in einem für einen Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich emittiert.
Damit wird es im Unterschied zum Stand der Technik möglich, die Volumengrafik im Wesentlichen unabhängig von einer Position eines Betrachters anzuzeigen, d.h. beispielsweise auch über dem Kraftfahrzeug, selbst wenn der Betrachter ein Passant oder ein Verkehrsteilnehmer ist, der sich wie das Kraftfahrzeug auf Fahrbahnhöhe befindet.
Die Volumengrafik kann auch als dreidimensionales Projektionsobjekt bezeichnet werden. Die Laseranordnung kann so steuerbar sein, dass sie die Volumengrafik basierend auf einem 3D-Grafikmodell erzeugt und an eine jeweils vorgegebene Projektionsstelle in der Umgebung des Kraftfahrzeugs projiziert.
Das emittierte sichtbare Licht kann Licht mit Wellenlängen zwischen 400 nm und 780 nm umfassen.
„Über dem Kraftfahrzeug“ kann bedeuten, dass die Volumengrafik in einem Raum bzw. an einer Stelle vertikal über dem Kraftfahrzeug, insbesondere über dessen Dach, erzeugt bzw. dorthin projiziert wird.
Das Anregen der Materie mittels der Laseranordnung kann so erfolgen, dass dadurch ein Plasma erzeugt wird. Die angeregt Materie kann so ionisiert werden, dass sie das sichtbare Licht abgibt bzw. emittiert.
Die Laseranordnung kann einen Nano- und/oder Femtosekundenlaser umfassen.
Der Nanosekundenlaser kann auch als Kurzpulslaser mit einer Pulsdauer im Nanosekundenbereich bezeichnet werden. Der Femtosekundenlaser kann auch als Pulslaser mit einer Pulsdauer im Femtosekundenbereich bezeichnet werden.
Das Vorsehen des Femtosekundenlasers bietet den Vorteil, dass die damit erzeugte Volumengrafik von einem Menschen, insbesondere mit einem Finger, berührbar ist, ohne Hautschädigungen hervorzurufen.
Denkbar ist, dass eine Nutzerinteraktion implementiert ist, welche es einem Nutzer erlaubt, durch Berühren der Volumengrafik Eingaben zu tätigen.
Denkbar ist insbesondere, dass bei der Nutzereingabe ein visuelles und/oder haptisches Feedback erzeugt wird. Beispielsweise kann das Plasma bei Berührung durch den Nutzer seine Farbe verändern, z.B. heller werden, und/oder es kann eine Plasma-Druckwelle ausgesandt werden.
Denkbar ist ferner, dass die mittels der Laseranordnung erzeugte Volumengrafik eine für eine sich in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs befindliche Person sichtbare dreidimensionale Grafik ist.
Zur Erzeugung bzw. zum Rendern der Grafik kann ein Hologramm durch räumliche Lichtmodulation erzeugt werden und/oder von der Laseranordnung emittierte Laserstrahlen können durch einen Galvanometer-Scanner abgelenkt werden.
Eine dem Erzeugen der Grafik zugrundeliegende Technik ist dem Fachmann im Übrigen bekannt und kann beispielsweise Ochiai, Y., Kumagai, K., Hoshi, T., Rekimoto, J., Hasegawa, S., & Hayasaki, Y. (2016). Fairy lights in femtoseconds: aerial and volumetric graphics rendered by focused femtosecond laser combined with computational holographic fields, ACM Transactions on Graphics (TOG), 35(2), 1-14, entnommen werden.
Ein Inhalt der erzeugten Grafik kann in Abhängigkeit eines aktuellen und/oder zukünftigen Zustands des Kraftfahrzeugs gewählt werden.
Denkbar ist, dass mittels der veränderbaren Grafik signalisiert wird, ob das Kraftfahrzeug bzw. ein Sitzplatz im Kraftfahrzeug verfügbar oder nicht verfügbar ist. Dies ist beispielsweise bei Carsharing, bei dem eine organisierte gemeinschaftliche Nutzung eines oder mehrerer Automobile auf der Grundlage einer Rahmenvereinbarung stattfindet, vorteilhaft. Zusätzlich oder alternativ können Warnsignale ausgegeben werden. Denkbar ist auch eine Ausgabe von Werbung.
Ferner wird eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Volumengrafik über einem Kraftfahrzeug bereitgestellt. Die Vorrichtung weist eine Laseranordnung auf, die ausgestaltet ist, eine Materie über dem Kraftfahrzeug so anzuregen, dass die Materie Licht in einem für einen Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich emittiert.
Die Laseranordnung kann einen Nano- und/oder Femtosekundenlaser umfassen.
Die Laseranordnung kann so angeordnet und ausgestaltet sein, dass die mittels der Laseranordnung erzeugte Volumengrafik eine für eine sich in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs befindliche Person sichtbare dreidimensionale Grafik ist.
Die Laseranordnung kann in einer Kopfstütze eines Sitzes des Kraftfahrzeugs und/oder in einer Dachreling des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.
Unter anderem dann, wenn die Laseranordnung in der Kopfstütze verbaut ist, kann ein Dach des Kraftfahrzeugs eine transparente Fläche, wie z.B. ein Fenster, aufweisen, die/das so angeordnet ist, dass die von der Laseranordnung emittierten Laserstrahlen durch die Fläche hindurchdringen können.
Die Laseranordnung kann ausgestaltet sein, um zur Erzeugung der Grafik ein Hologramm durch räumliche Lichtmodulation zu erzeugen, und/oder einen Galvanometer-Scanner umfassen, der ausgestaltet ist, um zur Erzeugung der Grafik von der Laseranordnung emittierte Laserstrahlen abzulenken.
Die Vorrichtung kann ferner eine zu der Laseranordnung verbundene Steuervorrichtung umfassen, die ausgestaltet ist, die Laseranordnung so anzusteuern, dass ein Inhalt der erzeugten Grafik in Abhängigkeit eines aktuellen und/oder zukünftigen Zustands des Kraftfahrzeugs gewählt wird.
Weiterhin kann die Vorrichtung ausgestaltet sein, das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Das oben mit Bezug zum Verfahren Beschriebene gilt daher analog auch für die Vorrichtung und vice versa.
Ferner kann ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen bereitgestellt werden, der die Vorrichtung umfasst.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform mit Bezug zu 1 bis 3 beschrieben.

1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen einer Volumengrafik außerhalb, insbesondere über, einem Kraftfahrzeug.
2 zeigt eine Laseranordnung in einer Kopfstütze des Kraftfahrzeugs, die im Verfahren zum Erzeugen der Volumengrafik verwendet wird.
3 zeigt eine Laseranordnung in einer Dachreling des Kraftfahrzeugs, die im Verfahren zum Erzeugen der Volumengrafik verwendet wird.

Wie 1 zu entnehmen ist, weist das Verfahren zum Erzeugen der Volumengrafik über dem Kraftfahrzeug im Wesentlichen zwei Schritte S1, S2 auf.
Das Verfahren wird unter Verwendung der in 2 und 3 dargestellten Laseranordnung 1 durchgeführt.
Die Laseranordnung 1 weist mehrere Laser 11 auf, bei denen es sich um Nano- und/oder Femtosekundenlaser handeln kann.
Die Laseranordnung 1 ist ausgestaltet, eine Materie über dem Kraftfahrzeug so anzuregen, dass die Materie Licht in einem für einen Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich emittiert.
Die Laseranordnung 1 ist vorliegend so angeordnet und ausgestaltet, dass das von der Materie emittierte sichtbare Licht für eine sich in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs befindliche Person sichtbar ist, d.h. dass diese Person die erzeugte dreidimensionale Grafik sehen bzw. wahrnehmen kann.
Die Laseranordnung 1 ist ausgestaltet, zur Erzeugung der Grafik ein Hologramm durch räumliche Lichtmodulation zu erzeugen und/oder von der Laseranordnung 1 emittierte Laserstrahlen durch einen Galvanometer-Scanner abzulenken.
Bei der in 2 dargestellten Variante ist die Laseranordnung 1 in bzw. an den Kopfstützen 2 der Sitze 3 verbaut und emittiert Laserstrahlen in Richtung und durch ein über den Kopfstützen 2 verbautes, für die Laserstrahlen transparentes Fenster 5, welches gemeinsam mit einem Dachrahmen 6 das Fahrzeugdach 7 bildet.
Die Volumengrafik wird damit an einer Stelle über dem Fenster 5 erzeugt, an der sich die von den in der rechten und der linken Kopfstütze 2 angeordneten Lasern 11 emittierten Laserstrahlen treffen.
Bei der in 3 dargestellten Variante sind die Laser 11 der Laseranordnung 1 jeweils in einer linken und einer rechten Dachreling 4 verbaut und emittieren Laserstrahlen in Richtung einer über dem Fahrzeugdach 7 und zwischen der rechten und linken Dachreling 4 angeordneten Stelle.
Die Volumengrafik wird damit an der Stelle über dem Fahrzeugdach 7 erzeugt, an der sich die von den in der rechten und der linken Dachreling 4 angeordneten Lasern 11 emittierten Laserstrahlen treffen.
Dazu wird zunächst in einem ersten Schritt S1 gemäß dem in 1 dargestellten Verfahrensablauf ein Inhalt der zu erzeugenden Grafik in Abhängigkeit eines aktuellen und/oder zukünftigen Zustands des Kraftfahrzeugs bestimmt.
Ferner wird gemäß dem in 1 dargestellte Verfahrensablauf in einem zweiten Schritt S2 zum Erzeugen der Volumengrafik über dem Kraftfahrzeug mittels der Laseranordnung 1 eine Materie über dem Kraftfahrzeug so angeregt, dass die Materie Licht in einem für einen Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich emittiert.
Hierfür ist eine mit der Laseranordnung 1 verbundene (nicht dargestellte) Steuervorrichtung vorgesehen, die ausgestaltet ist, zunächst den anzuzeigenden Inhalt in oben beschriebener Weise zu bestimmen und die Laseranordnung 1 dann so anzusteuern, dass der so bestimmte Inhalt der erzeugten Grafik mittels der Laseranordnung 1 ausgegeben wird.
Bezugszeichenliste

1: Laseranordnung
11: Laser
2: Kopfstütze
3: Fahrzeugsitz
4: Dachreling
5: Fenster
6: Dachrahmen
7: Fahrzeugdach
S1, S2: Schritte des Verfahrens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014204535 A1 [0003]
DE 102006050548 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Erzeugen einer Volumengrafik außerhalb, insbesondere über, einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass - mittels einer Laseranordnung (1) eine Materie über dem Kraftfahrzeug so angeregt wird, dass die Materie Licht in einem für einen Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich emittiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Laseranordnung (1) einen Nano- und/oder Femtosekundenlaser (11) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die mittels der Laseranordnung (1) erzeugte Volumengrafik eine für eine sich in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs befindliche Person sichtbare dreidimensionale Grafik ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass - zur Erzeugung der Grafik ein Hologramm durch räumliche Lichtmodulation erzeugt wird, und/oder - von der Laseranordnung emittierte Laserstrahlen durch einen Galvanometer-Scanner abgelenkt werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Inhalt der erzeugten Grafik in Abhängigkeit eines aktuellen und/oder zukünftigen Zustands des Kraftfahrzeugs gewählt wird.
Vorrichtung zum Erzeugen zum Erzeugen einer Volumengrafik außerhalb, insbesondere über, einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass - die Vorrichtung eine Laseranordnung (1) aufweist, die ausgestaltet ist, eine Materie über dem Kraftfahrzeug so anzuregen, dass die Materie Licht in einem für einen Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich emittiert.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass - die Laseranordnung (1) einen Nano- und/oder Femtosekundenlaser (11) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass - die Laseranordnung (1) so angeordnet und ausgestaltet ist, dass die mittels der Laseranordnung (1) erzeugte Volumengrafik eine für eine sich in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs befindliche Person sichtbare dreidimensionale Grafik ist, - wobei die Laseranordnung (1) insbesondere in einer Kopfstütze (2) eines Sitzes (3) des Kraftfahrzeugs und/oder in einer Dachreling (4) des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - die Laseranordnung (1) ausgestaltet ist, um zur Erzeugung der Grafik ein Hologramm durch räumliche Lichtmodulation zu erzeugen, und/oder - einen Galvanometer-Scanner umfasst, der ausgestaltet ist, um zur Erzeugung der Grafik von der Laseranordnung (1) emittierte Laserstrahlen abzulenken.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass - die Vorrichtung ferner eine zu der Laseranordnung (1) verbundene Steuervorrichtung umfasst, die ausgestaltet ist, die Laseranordnung (1) so anzusteuern, dass ein Inhalt der erzeugten Grafik in Abhängigkeit eines aktuellen und/oder zukünftigen Zustands des Kraftfahrzeugs gewählt wird.