DE102020202762A1

DE102020202762A1 - Projektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020202762A1
Application number: DE102020202762.5A
Authority: DE
Inventors: Jörg Voltmer; Klaus Zander; Mike Diedrichs
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2021-09-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung zur Erzeugung von Projektionen, insbesondere zur Erzeugung von Projektionen innerhalb einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs. Um eine Projektionsvorrichtung zu schaffen, die vielseitig anwendbar ist, eine gute Bildqualität liefert und die Montagekosten reduziert, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Projektionsvorrichtung ein Modul aufweist, das eine Vielzahl von Projektoren zur Projektion von Bildern aufweist, wobei die Projektoren derart positioniert und ausgerichtet sind, dass zeitgleich unterschiedliche Bilder an unterschiedlichen Positionen projizierbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung zur Erzeugung von Projektionen, insbesondere zur Erzeugung von Projektionen innerhalb einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs.
Fahrzeuge mit gattungsgemäßen Projektionsvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise sind Prototypen von Fahrzeugen vorgestellt worden, bei denen sich die Projektionen auf monofunktionale Lösungen beschränken, wie beispielsweise Einzelscheibenprojektionen für Informationen und Medien. Es wurde dabei auch vorgeschlagen, insbesondere die Windschutzscheibe als Display für Werbung, Warnmeldungen und sonstige Informationen zu nutzen. Ferner sind Innenraumbeleuchtungen vorgestellt worden, bei denen beispielsweise der Fahrzeughimmel in Form einer Ambientebeleuchtung illuminiert wird.
Neben den wenigen bekannten Prototypen offenbart insbesondere EP 2 441 635 eine Fahrzeugbenutzerschnittstelle mit einem einzigen Projektor, der ausgebildet ist, um Projektionsbilddaten auf Projektionsflächen im Fahrgastraum zu projizieren.
Aus US 8,277,055 ist ebenfalls eine Projektionsvorrichtung bekannt, die darüber hinaus zur Projektion von unterschiedlichen Bildern innerhalb von Kraftfahrzeugen ausgebildet ist. Hierzu wird eine Projektionsvorrichtung mit einem einzigen Projektor dahingehend weiterentwickelt, dass dem einzigen Projektor optisch umlenkende Komponenten zugeordnet werden, die ausgebildet sind, um verschiedene von dem Projektor erzeugte Bilder an verschiedene Positionen zu projizieren. Hierdurch wird zwar die Möglichkeit geschaffen, auf zueinander beabstandeten Projektionsflächen innerhalb eines Fahrzeugs unterschiedliche Bilder wiederzugeben, allerdings ist die erreichbare Bildqualität vergleichsweise gering, weil der Projektor unterschiedliche Bilder erzeugen muss. Ferner ist der Rechenaufwand zur Steuerung der Projektionsvorrichtung vergleichsweise hoch.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Projektionsvorrichtung zu schaffen, die vielseitig anwendbar ist, eine gute Bildqualität liefert und die Montagekosten reduziert.
Diese Aufgabe wird durch die Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Projektionsvorrichtung ein Modul aufweist, das eine Vielzahl von Projektoren zur Projektion von Bildern aufweist, wobei die Projektoren derart positioniert und ausgerichtet sind, dass zeitgleich unterschiedliche Bilder an unterschiedlichen Positionen projizierbar sind. Im Gegensatz zu Projektionsvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung mehrere Projektoren vorgesehen, die jeweils unterschiedliche Bilder erzeugen, wobei die Projektoren einem gemeinsamen Modul zugeordnet sind. Hierdurch ergibt sich ein geringer Aufwand bei der Montage, ein geringer Bauraumbedarf und durch den Einsatz mehrerer Projektoren wird die Bildqualität jeder einzelnen Projektion deutlich verbessert. Darüber hinaus wird die Ansteuerung jedes Projektors vereinfacht und die Kosten im Verhältnis zur Anzahl der Projektoren gesenkt, weil der modulare Aufbau eine einfache Montage und einen einfachen Anschluss ans fahrzeuginterne Bordnetz ermöglicht. Bei mehreren Projektoren, die nicht modular zusammengefasst sind, sondern einzeln innerhalb der Fahrgastzelle angeordnet sind, wie es nach dem Stand der Technik bekannt ist, müssen jeweils einzelne Versorgungskabel und Abschirmungen verlegt und separate Gehäuse verbaut werden, was den Montageaufwand und auch die Montagekosten im Verhältnis zur Anzahl der Projektoren in nachteiliger Weise erhöht.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend und in den Unteransprüchen angegeben.
Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Projektoren derart innerhalb der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, dass zeitgleich unterschiedliche Bilder an unterschiedlichen Positionen auf Projektionsflächen innerhalb der Fahrgastzelle projizierbar sind. Hierdurch können verschiedene Informationen an vorbestimmten Projektionsflächen dargestellt werden, die auch an unterschiedliche Insassen adressiert werden können. Dem Fahrer des Fahrzeugs können beispielsweise Warnmeldungen zur vorausliegenden Verkehrssituation angezeigt werden, während den Beifahrern Filme oder dergleichen gezeigt werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Modul ein Gehäuse besitzt, in dem mehrere, vorzugsweise alle Projektoren der Projektionsvorrichtung angeordnet sind. Insbesondere hierdurch ergibt sich ein kompakter Aufbau der Projektionsvorrichtung, so dass diese einfach und mit einem geringen Aufwand innerhalb der Fahrgastzelle montiert werden kann.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Projektionsvorrichtung Teil einer Benutzerschnittstelle (HMI) zur Steuerung eines fahrzeugeigenen Peripheriegerätes ist, wozu die Projektionsvorrichtung mindestens eine Sensoreinrichtung, insbesondere eine Kamera, zur Erfassung von Bewegungen der Fahrzeuginsassen und eine Auswerteeinheit aufweist, die eingerichtet ist, um die erfassten Bewegungen der Fahrzeuginsassen eindeutigen Steuerbefehlen zuzuordnen. Dabei besitzt die Sensoreinrichtung mindestens einen oder mehrere Sensoren, insbesondere mindestens eine oder mehrere Kameras, die jeweils mindestens einem oder mehreren Projektoren zugeordnet sind.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Modul im Überkopfbereich des Fahrzeugs, insbesondere am Dachhimmel des Fahrzeugs, angeordnet ist, weil von dort aus die Projektion auf verschiedene zueinander beabstandete Projektionsflächen innerhalb der Fahrgastzelle ungestört erfolgen kann. Der modulare Aufbau der Projektionsvorrichtung ermöglicht es in diesem Zusammenhang zudem, die Projektionsvorrichtung mit weiteren Modulen zu verknüpfen, die üblicherweise im Überkopfbereich des Fahrzeugs angeordnet sind, wie beispielsweise der Insassensensorik, einem Connectivity Modul, dem zentralen Rückspiegel und/oder dem Dachmodul.
Vorzugsweise weist das Modul mehrere Anschlüsse für eine Versorgungsspannung für alle Komponenten der Projektionsvorrichtung auf, insbesondere für alle Projektoren. Hierdurch reduziert sich der Montageaufwand und die Montagekosten, denn die Versorgungsleitungen können einmalig zum Verbauort der Projektionsvorrichtung verlegt werden und eine umfangreiche Vernetzung unterschiedlicher Positionen innerhalb der Fahrgastzelle ist entbehrlich und kann daher vermieden werden. Die Anschlüsse können auch für weitere nicht explizit angegebene Komponenten verwendet werden, die im Rahmen einer Hochintegration im Modul aufgenommen werde, wodurch sich der Montage- und Wartungsaufwand auch für die zusätzlichen Komponenten reduziert, die anderenfalls separat montiert, versorgt und ggf. gewartet werden müssten.
Schließlich ist nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Projektoren innerhalb eines teil- oder halbkugelförmigen transparenten Gehäuses gelagert sind, wobei die Projektoren vorzugsweise schwenkbeweglich gelagert sind, wozu vorzugsweise Mikromotoren eingesetzt werden. Alternativ zur Verwendung von Mikromotoren können auch Mikrospiegel oder andere Systeme zur Ausrichtung der Projektoren eingesetzt werden. Hierdurch ergibt sich eine flexible Möglichkeit, die Projektionen an unterschiedlichen Orten innerhalb der Fahrgastzelle durchzuführen, weil sie durch die schwenkbewegliche Lagerung ausrichtbar und nicht starr innerhalb der Fahrgastzelle angeordnet sind.
Konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer Projektionsvorrichtung und
2 eine Projektionsvorrichtung.

1 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und mithin eine Projektionsvorrichtung 1, die als Modul 2 mit einem Gehäuse 3 ausgebildet ist, wobei innerhalb des Gehäuses 3 mehrere Projektoren 4, 4', 4'' zur Projektion von Bildern angeordnet sind. Das Modul 2 bzw. das Gehäuse 3 ist im Überkopfbereich des Fahrzeugs, angeordnet, weshalb die Projektionsflächen nahezu beliebig innerhalb der Fahrgastzelle 7 festgelegt werden können. Im dargestellten konkreten Ausführungsbeispiel ist das Modul 2 am Dachhimmel 5 des Fahrzeugs 6 befestigt. Während die Projektoren 4, 4' auf schematisch dargestellte Projektionsflächen 14 abbilden, nutzt der Projektor 4'' die Heckscheibe 8 als Projektionsfläche.
2 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel eines unverbauten Moduls 2 einer Projektionsvorrichtung 1. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt das Gehäuse 3 eine halbkugelförmige transparente Außenwand 9, wobei innerhalb des Gehäuses 3 mehrere, bei der dargestellten Ausführungsform vier Projektoren 4, 4', 4'', 4''' und eine Kamera 10 als Sensoreinrichtung angeordnet sind. Die Anzahl der Projektoren und Sensoren der Sensoreinheit innerhalb des Moduls ist jedoch beliebig und nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt. Alle Projektoren 4, 4', 4'', 4''' und die Kamera 10 sind über geeignete Kabelverbindungen 15 mit einer gemeinsamen Stromversorgung 11, einem Modul zum Datenaustausch 12 und einer Auswerteeinheit 13 verbunden, wobei die Kabelverbindungen 15 nur für die Projektoren 4, 4' gezeigt sind. Für die Projektoren 4', 4" und die Kamera 10 sind die Kabelverbindungen in 2 der Übersichtlichkeit halber nur durch strichlinierte Linien angedeutet. Die Kamera 10 ist zudem ausgebildet, um etwaige Bewegungen der Insassen (nicht dargestellt) zu registrieren bzw. zu erfassen. Mittels der Auswerteeinheit 13 können erfasste Bewegungen bestimmten Steuerbefehlen zugeordnet werden, womit die Kamera 10 in Verbindung mit der Auswerteeinheit 13 einen Rückkanal zur Informationsaufnahme bildet. Hierdurch ist die dargestellte Projektionsvorrichtung 1 als Benutzerschnittstelle (HMI) zur Bedienung fahrzeuginterner Peripheriegeräte (nicht dargestellt) ausgebildet. Wie in 2 gezeigt, besitzen die Projektoren 4, 4', 4'', 4''' jeweils eine Bilderzeugungseinheit 16 und ein Okular 17 (beides nur bei Projektor 4 beziffert).
Bezugszeichenliste

1: Projektionsvorrichtung
2: Modul
3: Gehäuse
4, 4', 4'', 4''': Projektoren
5: Dachhimmel
6: Kraftfahrzeug
7: Fahrgastzelle
8: Heckscheibe
9: Außenwand
10: Kamera
11: Stromversorgung
12: Modul zum Datenaustausch
13: Auswerteeinheit
14: Projektionsflächen
15: Kabelverbindung
16: Bilderzeugungseinheit
17: Okular

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2441635 [0003]
US 8277055 [0004]

Claims

Projektionsvorrichtung zur Erzeugung von Projektionen, insbesondere zur Erzeugung von Projektionen innerhalb einer Fahrgastzelle (7) eines Kraftfahrzeugs (6), gekennzeichnet durch ein Modul (2), das eine Vielzahl von Projektoren (4, 4', 4'', 4''') zur Projektion von Bildern aufweist, wobei die Projektoren (4, 4', 4'', 4''') derart positioniert und ausgerichtet sind, dass zeitgleich unterschiedliche Bilder an unterschiedlichen Positionen projizierbar sind.
Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektoren (4, 4', 4'', 4''') derart innerhalb der Fahrgastzelle (7) des Kraftfahrzeugs (6) angeordnet sind, dass zeitgleich unterschiedliche Bilder an unterschiedlichen Positionen auf Projektionsflächen (14) innerhalb der Fahrgastzelle (7) projizierbar sind.
Projektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) ein Gehäuse (3) besitzt, in dem mehrere, vorzugsweise alle Projektoren (4, 4', 4'', 4''') angeordnet sind.
Projektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung (1) Teil einer Benutzerschnittstelle (HMI) zur Steuerung eines fahrzeugeigenen Peripheriegerätes ist, wozu die Projektionsvorrichtung (1) mindestens eine Sensoreinrichtung, insbesondere eine Kamera (10), zur Erfassung von Bewegungen der Fahrzeuginsassen und mindestens eine Auswerteeinheit (13) aufweist, die eingerichtet ist, um die erfassten Bewegungen der Fahrzeuginsassen eindeutigen Steuerbefehlen zuzuordnen.
Projektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) im Überkopfbereich des Fahrzeugs, insbesondere am Dachhimmel (5) des Fahrzeugs (6) angeordnet ist.
Projektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (2) mehrere Anschlüsse für eine Versorgungsspannung für alle Komponenten der Projektionsvorrichtung (1), insbesondere für alle Projektoren (4, 4', 4'', 4''') aufweist.
Projektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektoren (4, 4', 4'', 4''') innerhalb eines halbkugelförmigen transparenten Gehäuses (3) gelagert sind, wobei die Projektoren (4, 4', 4'', 4''') zumindest teilweise vorzugsweise schwenkbeweglich gelagert sind.