DE102020203428A1

DE102020203428A1 - Anzeigevorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE102020203428A1
Application number: DE102020203428.1A
Authority: DE
Inventors: Robert Jan Wyszka; Daniel Morales FERNÁNDEZ; Adrian Haar; Jonas Konrad
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2021-09-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, wobei die Anzeigevorrichtung in unterschiedlichen Darstellungsmodi betreibbar, mit einer Datenverarbeitungseinrichtung (17), wenigstens einem Display (16), das mit der Datenverarbeitungseinrichtung gekoppelt und ausgelegt ist, von der Datenverarbeitungseinrichtung (17) generierte Daten im Blickfeld eines Nutzers (11) der Anzeigevorrichtung anzuzeigen, und wenigstens einem Trennelement (15), das zwischen dem Display und einer äußern Umgebung angeordnet ist, wobei das Trennelement wenigstens einen, zumindest teilweise transparenten Bereich (13, 14) aufweist und die Transparenz des zumindest teilweise transparenten Bereichs in Abhängigkeit von den Darstellungsmodi der Anzeigevorrichtung steuerbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einer derartigen Anzeigevorrichtung ausgerüstetes Fahrzeug, sowie ein Verfahren zum Betreiben der Anzeigevorrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anzeigevorrichtung.
In unterschiedlichsten Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, gewinnt der teilautonome oder autonome Fahrbetrieb zunehmend an Bedeutung. Je weiter sich Fahrassistenzsysteme in Richtung eines autonomen Fahrens entwickeln, desto weniger Zeit ist ein Nutzer/Fahrer während einer Fahrt mit den eigentlichen Fahraufgaben beschäftigt. Gleichzeitig stehen dem Nutzer auch während einer Fahrt immer umfangreichere Informations- und Unterhaltungsquellen zur Verfügung, beispielsweise über Navigations -und Infotainmentsysteme des Fahrzeugs selbst, oder über Mobilgeräte des Nutzers. Diese Datenquellen sind üblicherweise über drahtlose Datenverbindungen, wie beispielsweise das Mobilfunknetz, mit speziellen zentralen Servern oder dem Internet verbunden. Die Daten aus diesen Informations- und Unterhaltungsquellen können auf unterschiedlichen Anzeigevorrichtungen, beispielsweise im Fahrzeug verbauten Displays, wie LCD-, LED- oder OLED-Bildschirmen oder auch Head-up-Displays, oder auf den Displays der Mobilgeräte oder auch auf Datenbrillen, den sogenannten Head-Mounted-Displays (HMDs), angezeigt werden.
Anzeigevorrichtungen, wie sie beispielsweise im Fahrzeugumfeld eingesetzt werden, insbesondere Head-up-Displays oder Datenbrillen, können in unterschiedlichen Anzeigemodi verwendet werden, beispielsweise in einem Augmented Reality (AR) Modus, bei dem die reale Umgebung mit Elementen einer computergenerierten Realität kombiniert wird, oder einem Virtual Reality (VR) Modus, in dem eine vollständig computergenerierte Realität dargestellt wird.
Generell ist die Erkennbarkeit von Informationen auf selbst leuchtenden Anzeigevorrichtungen in einer dunkleren Umgebung besser als in einer helleren Umgebung. Insbesondere kann massive Sonneneinstrahlung zu einer Beeinträchtigung der Erkennbarkeit von Informationen auf Anzeigevorrichtungen führen. Datenbrillen, die im AR-Modus verwendet weisen, weisen typischerweise eine teildurchlässige (transparente) Anzeigevorrichtung (Brillengläser) auf. Im Fall einer für den Benutzer transparenten Anzeigevorrichtung wird also die Darstellung der Anzeigevorrichtung von dem Licht der Umgebung hinter der Anzeigevorrichtung (aus Blickrichtung des Nutzers) überlagert. Wenn die Helligkeit der Umgebung im Vergleich zur Helligkeit der Anzeigevorrichtung vergleichsweise groß ist, kann es dazu kommen, dass die Darstellung auf der Anzeigevorrichtung für den Benutzer kaum oder gar nicht erkennbar ist. Umgekehrt kann die Helligkeit der Anzeigevorrichtung bei einer ansonsten relativ dunklen Umgebung zu groß sein und blenden. Bei der Benutzung einer Datenbrille im Straßenverkehr kann dies die Verkehrssicherheit gefährden. In der deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 208 981 A1 wird eine automatisch tönende Datenbrille zur Verwendung in einem Fahrzeug beschrieben, deren Tönung sich möglichst schnell an ein sich ändern das Umgebungslicht anpassen soll. Dazu wird vorgeschlagen, die Umgebungshelligkeit nicht nur mittels Helligkeitssensoren zu ermitteln, sondern vielmehr mithilfe einer digitalen Landkarte vorherzusagen, wie sich die Umgebungshelligkeit in unmittelbarer Zukunft ändern wird. Wenn beispielsweise eine unmittelbar bevorstehende Einfahrt in einen Tunnel erkannt wird, kann die Transparenz der Brille bereits erhöht werden, bevor sich das Fahrzeug im dunkleren Tunnel befindet. Die in DE 10 2014 208 981 A1 beschriebene Brille ist darauf ausgelegt, die gleichzeitige Erkennbarkeit sowohl der Anzeigevorrichtung als auch der Umgebung zu optimieren, so dass für einen das Fahrzeug steuernden Nutzer stets eine hohe Verkehrssicherheit gewährleistet ist.
In der deutschen Patentanmeldung DE 10 2013 017 837 A1 wird eine Datenbrille beschrieben, die im Bereich des Sichtfeldes des Fahrers abgedunkelten werden kann. Die Lichtdurchlässigkeit der elektronischen Datenbrille kann selektiv in einem Bereich der Brillengläser verändert werden, der in Abhängigkeit von der Kopfneigung des Fahrers bestimmt wird.
Die DE 10 2016 222 911 A1 beschreibt eine am Kopf tragbare Anzeigevorrichtung mit zumindest einem teiltransparenten Display, dessen Lichtdurchlässigkeit in Abhängigkeit von der Position einer Lichtquelle, wie beispielsweise der Sonne, veränderbar ist.
In der DE 10 2017 2008 028 A1 wird ein Anzeigesystem für ein Kraftfahrzeug beschrieben, bei dem eine Anzeigeeinrichtung beweglich an einem Fahrzeug Sitz bzw. einer Kopfstütze angebracht ist, so dass diese zwischen einer Parkstellung und einer Gebrauchsstellung bewegt werden kann. Die Anzeigeeinrichtung weist eine transparente Anzeigefläche auf, die mithilfe einer Steuereinrichtung verdunkelt werden kann, so dass durch die Anzeigefläche die reale Umgebung wahlweise wahrnehmbar, nicht wahrnehmbar oder verdunkelt wahrnehmbar ist.
Mit zunehmender Verbreitung von ganz oder teilweise selbstfahrenden Fahrzeugen können Anzeigevorrichtungen, wie Datenbrillen, aber auch in einem VR-Modus genutzt werden, da dann häufig über längere Zeiträume kein unmittelbarer Eingriff des Nutzers in die Steuerung des Fahrzeugs erforderlich sein wird. Insbesondere in einem teilautonomen Fahrzeug wird es aber häufig zu einem Wechsel zwischen autonomem Fahrbetrieb, der keinen Nutzereingriff auffordert, und nicht-autonomem Fahrbetrieb, bei dem der Nutzer ganz oder teilweise Steuerungs- und Kontrollaufgaben übernimmt, kommen. Übliche VR-Brillen sind jedoch häufig vollständig mittels eines lichtundurchlässigen Gesichtsfelds, auf dessen Innenseite sich das Display befindet, gegenüber Umgebungslicht abgeschirmt, um einen möglichst immersiven Charakter der Darstellung zu gewährleisten. Bei einem Wechsel zwischen autonomem und nicht-autonomem Fahrbetrieb müsste in einem solchen Fall die VR-Brille abgenommen oder zumindest durch eine transparente AR--Brille ersetzt werden, wenn auf die überlagerte Darstellung von Umgebung und computergenerierten Zusatzdaten, wie Informationsdaten oder Mediendaten, nicht verzichtet werden soll. Lösungen wie das in DE 10 2017 2008 028 A1 beschriebene Anzeigesystem mit beweglichen Anzeigeeinrichtungen sind mechanisch aufwendig und dementsprechend kostspielig.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zu Grunde, eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug, die in unterschiedlichen Darstellungsmodi betreibbar ist und Verfahren zum Betreiben einer solche Anzeigevorrichtung bereitzustellen, bei der die Erkennbarkeit der von der Anzeigevorrichtung dargestellten Daten in den unterschiedlichen Darstellungsmodi optimiert ist. Die unterschiedlichen Darstellungsmodi sollen dabei insbesondere einen AR-Modus und einen VR-Modus umfassen.
Gelöst wird dieses technische Problem durch die Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des vorliegenden Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung betrifft demnach eine Anzeigevorrichtung, wobei die Anzeigevorrichtung in unterschiedlichen Darstellungsmodi betreibbar, mit einer Datenverarbeitungseinrichtung, wenigstens einem Display, das mit der Datenverarbeitungseinrichtung gekoppelt und ausgelegt ist, von der Datenverarbeitungseinrichtung generierte Daten, insbesondere Medien- oder Informationsdaten, im Blickfeld eines Nutzers der Anzeigevorrichtung anzuzeigen, und wenigstens einem Trennelement, das zwischen dem Display und einer äußeren Umgebung angeordnet ist, wobei das Trennelement wenigstens einen, zumindest teilweise transparenten Bereich aufweist und die Transparenz des zumindest teilweise transparenten Bereichs in Abhängigkeit von den Darstellungsmodi der Anzeigevorrichtung steuerbar ist.
Unter einem „Trennelement“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Trennelement zu verstehen, das zumindest das Display der Anzeigevorrichtung und einen das Display betrachtenden Nutzer von einer äußeren Umgebung trennt, insbesondere ein Trennelement, das allein oder mit anderen Konstruktionselementen einen geschlossenen oder teilweise geschlossenen Raum definiert, der das Display und den Nutzer zumindest teilweise von der äußeren Umgebung abgrenzt. Typische Trennelemente sind beispielsweise Trennscheiben, Wände, Dächer, oder Teilelemente eines Fahrgastraums oder einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs. Der geschlossene oder teilweise geschlossene Innenraum kann beispielsweise ein Zimmer, eine geschlossene oder halboffene Box in einem Raum oder einer Halle, beispielsweise als Teil eines Messestandes, ein Fahrgastraum oder eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, usw. sein. Der Begriff „teilweise geschlossener Raum“ ist dabei breit auszulegen und erfordert nicht, dass das Display und der Nutzer von diesem Raum „umgeben“ werden. Ein Trennelement im Sinne der vorliegenden Erfindung kann daher beispielsweise auch ein Windschild eines Motorrades sein, so dass der teilweise geschlossene Raum lediglich dem Bereich unmittelbar hinter dem Windschild umfasst.
Der Begriff „teilweise transparenter Bereich“ beschreibt einen lichtdurchlässigen Bereich des Trennelementes, der für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Bereich durchlässig sein oder unter bestimmten Betriebsbedingungen werden kann. Die Lichtdurchlässigkeit des lichtdurchlässigen Bereichs wird durch den typischerweise prozentual definierten Transmissionsgrad 7 beschrieben, der durch den Quotienten aus der von dem transparenten Bereich durchgelassene Lichtintensität / und der auf den Bereich auftreffenden Lichtintensität I₀ definiert wird: $T = \frac{I}{I_{0}} \cdot 100 %$
Der Begriff „teilweise transparent“ bedeutet dabei zum einen, dass die Transparenz T zeitlich variieren kann, also beispielsweise zwischen einer hohen Transparenz und einer niedrigen Transparenz wechseln kann. „Teilweise transparent“ bedeutet aber auch, dass nicht nur ein engeres Verständnis von Transparenz/Lichtdurchlässigkeit im Sinne von Blickdurchlässigkeit (Objekte sind klar erkennbar), sondern auch im Sinne von Transluzenz gemeint ist, bei der zwar Licht durchgelassen, aber beispielsweise aufgrund von Streuung keine Blickdurchlässigkeit mehr gewährleistet ist (Objekte sind nicht mehr oder nur schemenhaft erkennbar).
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Transparenz des teilweise transparenten Bereichs, also der Transmissionsgrad für sichtbares Licht, in Abhängigkeit von den Darstellungsmodi der Anzeigevorrichtung steuerbar ist. Über die Steuerbarkeit der Transparenz des teilweise transparenten Bereichs können die Blickdurchlässigkeit des transparenten Bereichs, die Helligkeit des durch das Trennelement von der äußeren Umgebung getrennten Raums und/oder Reflexionen von äußeren Lichtquellen, wie der Sonne, auf dem Display der Anzeigevorrichtung kontrolliert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist also gewährleistet, dass die Erkennbarkeit der auf dem Display der Anzeigevorrichtung angezeigten Daten stets optimal an die Erfordernisse des jeweiligen Betriebsmodus der Anzeigevorrichtung angepasst werden kann.
Derartige optische Trennelemente mit veränderbarer Transparenz sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise als „intelligentes Glas“ (Smart Glass), „intelligentes Fenster“ oder, wenn die optisch aktiven Elemente als Folien auf herkömmliche transparente Glas- oder Kunststoffelemente aufgebracht werden, als „schaltbare Folien“ bezeichnet. Derartige optisch aktive Elemente basieren meist auf Materialien, deren Lichtdurchlässigkeit (Transmissionsgrad) durch das Anlegen einer elektrischen Spannung (elektrochrome Materialien) oder durch Erwärmung (thermochrome Materialien) verändert werden kann. Je nach Materialeigenschaften der Elemente kann zusätzlich zur Änderung des Transmissionsgrades auch die Transluzenz verändert werden, so dass die Elemente beispielsweise auch bei relativ hohem Transmissionsgrad bereits blickdicht werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die unterschiedlichen Darstellungsmodi der Anzeigevorrichtung zumindest einen Augmented Reality-Modus (AR-Modus) und einen Virtual Reality-Modus (VR-Modus). In dem AR-Modus werden einer realen Umgebung Zusatzinformationen, wie beispielsweise Abbiegeinformationen eines Navigationssystems, Zusatzinformationen zu im Blickfeld des Nutzers liegenden Points-Of-Interest (POIs) und Ähnlichem überlagert oder die reale Umgebung wird mit Elementen einer computergenerierten virtuellen Realität kombiniert. Die reale Umgebung kann dabei direkt vom Nutzer betrachtet werden und die computergenerierten Daten werden auf geeignete Weise in das Blickfeld des Nutzers eingeblendet. Alternativ kann die reale Umgebung mit einer Kamera erfasst und zusammen mit den computergenerierten AR-Daten auf dem Display dargestellt werden. Im Gegensatz dazu sind die im VR-Modus auf dem Display angezeigten Daten ausschließlich computergeneriert. Daher bestehen unterschiedliche Anforderungen an die Sichtbarkeit der äußeren Umgebung je nachdem, ob die Anzeigevorrichtung im AR-Modus bzw. im VR-Modus betrieben wird.
Im AR-Modus der Anzeigevorrichtung müssen optische Eindrücke aus der äußeren Umgebung mit den von der Datenverarbeitungseinrichtung auf dem Display erzeugten Daten überlagert werden. Die Erfassung der optischen Eindrücke aus der äußeren Umgebung kann dabei vom Nutzer selbst visuell oder mittels einer Kamera, beispielsweise der Kamera eines Mobilgerätes, z.B. eines Mobiltelefons, erfolgen. Der Transmissionsgrad des wenigstens einen, zumindest teilweise transparenten Bereichs, über den optische Eindrücke aus der äußeren Umgebung erfasst werden, sollte daher im AR-Modus nicht zu gering sein und liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 100%, insbesondere im Bereich von 50% bis 100%. Demgegenüber ist im VR-Modus der Anzeigevorrichtung kein optischer Informationsaustausch mit der äußeren Umgebung erforderlich, so dass die Transparenz des teilweise transparenten Bereichs in erster Linie im Hinblick auf die gute Erkennbarkeit der auf dem Display dargestellten Daten ausgerichtet sein kann. Der Transmissionsgrad des wenigstens einen zumindest teilweise transparenten Bereichs kann im VR-Modus daher die gesamte Bandbreite im Bereich von 0% bis 100% überspannen, wird aber tendenziell eher im Bereich niedrigerer Transmissionsgrad der von weniger als 50% liegen.
Innerhalb der oben genannten Bereiche kann der tatsächliche Transmissionsgrad abgesehen vom jeweiligen Darstellungsmodus der Anzeigevorrichtung auch von anderen Parametern, insbesondere der Helligkeit der äußeren Umgebung, dem Einstrahlwinkel, äußeren Lichtquellen, insbesondere der Sonne, abhängen. Zur Messung derartiger Parameter können Sensoren vorgesehen sein, die mit der Datenverarbeitungseinrichtung der Anzeigevorrichtung kommunizieren. So kann bei heller äußerer Umgebung der Transmissionsgrad im AR-Modus eher niedriger sein, da die äußere Umgebung dann auch bei einem niedrigeren Transmissionsgrad noch gut visuell erkennbar ist. Der zumindest teilweise transparente Bereich des Trennelementes erfüllt daher außerdem die Funktion eines Lichtschutzes, insbesondere eines Sonnenschutzes. Entsprechend kann bei dunkler äußerer Umgebung, beispielsweise in der Nacht, der Transmissionsgrad des zumindest teilweise transparenten Bereichs auch im VR-Modus relativ hoch sein. Vorzugsweise ist die Transparenz des zumindest teilweise transparenten Bereichs des Trennelementes im AR-Modus höher als im VR-Modus, insbesondere im Fall von gleichen oder vergleichbaren äußeren Bedingungen.
Wie bereits oben erläutert, kann die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung in unterschiedlichster Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Anzeigevorrichtung auf einem Mobilgerät implementiert sein, wobei eine Kamera des Mobilgerätes die äußere Umgebung für den AR-Modus erfasst und auf dem Display des Mobilgerätes darstellt, während das Mobilgerät drahtlos mit einem Trennelement in der Nähe kommuniziert um den zumindest teilweise transparenten Bereich des Trennelementes in Abhängigkeit von dem Darstellungsmodus der Anzeigevorrichtung zu steuern.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Display der Anzeigevorrichtung jedoch ein Head-up-Display oder eine Datenbrille (auch als „Headmounted-Displays“ oder „Smartglasses“ bezeichnet) , die jeweils zumindest ein transparentes oder semitransparentes Fenster zur Darstellung der von der Datenverarbeitungseinrichtung generierten Daten aufweisen. Zur Übertragung der Daten ist das Display drahtgebunden oder drahtlos mit der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden. Das transparente oder semitransparente Fenster des Head-up-Displays oder der Datenbrille ermöglicht es dem Nutzer, die äußere Umgebung und die von der Datenverarbeitungseinrichtung generierten Daten, die über das semitransparente Fenster in das Blickfeld des Nutzers eingeblendet und überlagert werden, gleichzeitig visuell zu erfassen. Das transparente oder semitransparente Fenster kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Das semitransparente Fenster kann beispielsweise eine semitransparente Platte oder Scheibe sein, die im Blickfeld des Nutzers angeordnet ist, und auf welche die von der Datenverarbeitungseinrichtung generierten Daten projiziert werden. Mit derartigen Projektionsmethoden lassen sich sowohl Head-up-Displays als auch Head-mounted-Displays realisieren. Bei Head-mounted-Displays sorgt üblicherweise eine geeignete Optik dafür, dass das Auge sowohl die reale Umgebung als auch die eingeblendeten Dateninhalte trotz der stark unterschiedlichen Gegenstandsweiten gleichzeitig scharf sehen kann. Beispielsweise können unterschiedliche Lichtleiter-Technologien, wie holographische Lichtleiter, diffraktive Lichtleiter oder Projektionsverfahren, welche die computergenerierten Daten direkt auf die menschliche Retina projizieren, verwendet werden. Als semitransparente Fenster kann aber auch der zumindest teilweise transparente Bereich des Trennelementes dienen, insbesondere die zum Nutzer gerichtete Innenfläche des teilweise transparenten Bereichs. Alternativ kann das semitransparente Fenster als transparenter oder semitransparenter Bildschirm, beispielsweise als transparenter LCD- oder LED-, insbesondere OLED-Bildschirm, ausgebildet sein.
Zusätzlich zu der Steuerung der Transparenz des zumindest teilweise transparenten Bereichs des Trennelementes in Abhängigkeit von den Darstellungsmodi der Anzeigevorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Transparenz des zumindest teilweise transparenten Bereichs auch in Abhängigkeit von der Helligkeit der äußeren Umgebung gesteuert wird. Dazu kann die Anzeigevorrichtung optische Sensoren zur Messung der Helligkeit der äußeren Umgebung umfassen, die mit der Datenverarbeitungseinrichtung kommunizieren. Mit dem Begriff „optische Sensoren“ können einfache Halbleiter-Fotosensoren aber auch komplexere Systeme, wie Sensor-Arrays oder ganze Kamerasysteme bezeichnet werden. Komplexere optische Sensoren können nicht nur die Helligkeit der äußeren Umgebung erfassen, sondern beispielsweise auch den ein Strahlwinkel heller Lichtquellen, wie beispielsweise der Sonne, so dass in Fällen, in denen mehrere zumindest teilweise transparente Bereiche vorhanden sind, spezifisch diejenigen Bereiche abgedunkelten werden können, die den Lichteinfall auf das Display der Anzeigevorrichtung besonders effektiv reduzieren.
Generell können in Fällen, in denen die Anzeigevorrichtung mehr als einen zumindest teilweise transparenten Bereich umfasst, die Transparenz der zumindest teilweise transparenten Bereiche vorzugsweise unterschiedlich eingestellt werden.
Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung wird vorzugsweise in einem Fahrzeug eingesetzt. Das Trennelement, dass zwischen dem Display und einer äußeren Umgebung angeordnet ist, wird in diesem Fall im Wesentlichen durch die Fahrgastzelle des Fahrzeugs definiert wird. Der Fahrgastraum oder die Fahrgastzelle eines Fahrzeugs bildet einen klar definierten Innenraum, in welchem sich sowohl das Display der Anzeigevorrichtung als auch der das Display betrachtenden Nutzer, beispielsweise der Fahrer des Fahrzeugs, befinden. Der wenigstens eine, zumindest teilweise transparente Bereich des Trennelementes umfasst dann bevorzugt eine Fahrzeugscheibe des Fahrzeugs, insbesondere die Frontscheibe des Fahrzeugs. Seitenscheiben und Heckscheibe des Fahrzeugs können weitere zumindest teilweise transparente Bereiche sein. Die unterschiedlichen zumindest teilweise transparenten Bereiche können dann getrennt voneinander gesteuert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieser Variante ist das Fahrzeug ein zumindest teilweise autonom (teilautonom) fahrendes Fahrzeug, insbesondere ein autonom fahrendes Fahrzeug. Die Klassifizierung des autonomen Fahrens wird nach der Norm SAE J3016 üblicherweise in sechs Stufen vorgenommen, die von einer Autonomiestufe 0 (Level 0), in der ausschließlich der Fahrer selbst fährt, also lenkt, beschleunigt, bremst usw., bis zu einer Autonomiestufe 5 (Level 5) reicht, die einem vollautomatisierten Fahren entspricht, wo außer dem Festlegen eines Ziels und dem Starten des Fahrsystems kein menschliches Eingreifen, also insbesondere kein menschlicher Fahrer, mehr erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kommt insbesondere bei Fahrzeugen ab Autonomiestufe 3 und höher zum Einsatz. In Autonomiestufe 3 fährt das System bereits weitgehend selbst und der Fahrer dient lediglich als Rückfallebene, d. h. der Fahrer muss lediglich nach Aufforderung des Systems eingreifen und reagieren.
Bei einer in zumindest teilweise autonom fahrenden Fahrzeugen eingesetzten erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung ist die Transparenz des wenigstens einen, zumindest teilweise transparenten Bereichs einer Fahrzeugscheibe vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Fahrmodus des zumindest teilautonom fahrenden Fahrzeugs steuerbar. Besonders bevorzugt umfasst der wenigstens eine, zumindest teilweise transparente Bereich in diesem Fall die Frontscheibe des Fahrzeugs.
Das Display der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung ist in diesem Szenario bevorzugt eine Datenbrille, die von einem in der Fahrgastzelle befindlichen Nutzer, beispielsweise dem Fahrer des Fahrzeugs, getragen wird. Damit können unterschiedliche Darstellungsmodi der Anzeigevorrichtung besonders effektiv realisiert werden. Je nach Fahrmodus des Fahrzeugs kann die Transparenz beispielsweise der Frontscheibe an den Anzeigemodus der Datenbrille angepasst werden. Befindet sich das Fahrzeug beispielsweise im Fahrbetrieb auf der Autonomiestufe 4 oder 5 ist kein Eingriff des Nutzers erforderlich und dementsprechend kann der Transmissionsgrad der Fahrzeugscheiben sehr gering eingestellt werden, beispielsweise auf einen Bereich von 0% bis 10%. Diese Einstellung ist optimal für eine Nutzung der Datenbrille im VR-Modus, da die angezeigten Medieninhalte mit bestmöglichen Kontrast zur Umgebung dargestellt werden. In diesem Anzeigemodus der Datenbrille kann auch vorgesehen sein, dass die Innenbeleuchtung der Fahrgastzelle automatisch angepasst, insbesondere abgedunkelt oder ausgeschaltet wird. Sollte beispielsweise in Autonomiestufe 4 eine Nutzerkontrolle oder gar ein Nutzereingriff erforderlich sein, geht die Anzeigevorrichtung in einen AR-Modus über und kann den Transmissionsgrad zumindest der relevanten Fahrzeugscheiben, typischerweise der Frontscheibe, erhöhen, beispielsweise auf ein Transmissionsgrad von 50%, so dass der Nutzer die Umgebung wahrnehmen und Fahrzeugsysteme kontrollieren und gegebenenfalls übernehmen kann. Gleichzeitig können relevante Informationen und Hinweise des Fahrassistenzsystems über die Datenbrille in das Blickfeld des Nutzers eingeblendet werden. In einem Fahrbetrieb in Autonomiestufe 3 oder weniger befindet sich die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung bevorzugt immer in dem AR-Modus, wobei der Transmissionsgrad der relevanten Fahrzeugscheiben auf einen Wert von typischerweise 50% und mehr eingestellt wird. Je nach Relevanz der einzelnen Fahrzeugscheiben für die Überwachung oder Führung des Fahrzeugs können auch niedrigere Transmissionsgrade eingestellt werden, insbesondere, wenn beispielsweise Sonneneinstrahlung die Erkennbarkeit der in der Datenbrille dargestellten Medieninhalte beeinträchtigt.
Mit der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung können autonome oder teilautonom fahrende Fahrzeuge besonders effizient und sicher betrieben werden. Ein besonders auf Autonomiestufen unterhalb von Level 5 zu erwartender häufiger Wechsel zwischen selbstfahrendem Betrieb und Eingriffen des Nutzers geht hier mit einer vorteilhaften Nutzung einer Datenbrille einher. Die Datenbrille der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann einfach zwischen einem AR-Modus und einem VR-Modus hin und her wechseln und aufgrund der entsprechenden Anpassung der Tönung der Fahrzeugscheiben an den jeweiligen Modus ist stets ein optimaler Konsum von Medieninhalten im VR-Modus bzw. eine gute Ablesbarkeit von, gegebenenfalls sicherheitsrelevanten, Zusatzinformationen bei gleichzeitiger guter Erkennbarkeit der Umgebung im AR-Modus gewährleistet. Die entsprechenden Nutzungsmodi passen sich an die Fahrmodi des Fahrzeugs an und erfordern insbesondere keinen ständigen Wechsel zwischen einer speziellen AR-Datenbrille und einer speziellen VR-Datenbrille.
Vorteilhafterweise können automatisch gewählte Einstellungen für die Transparenz vom Nutzer in jeder Phase manuell geändert werden. Der Nutzer kann also beispielsweise auch in einem Fahrzeug, das auf Autonomiestufe 5 fährt, selbst im VR-Modus die Transparenz der Fahrzeugscheiben nach seinen Präferenzen einstellen und die automatische Einstellung aufheben.
Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, das mit einer, wie oben definierten Anzeigevorrichtung ausgerüstet ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben der oben beschriebenen Anzeigevorrichtung. In dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt die Datenverarbeitungseinrichtung der Anzeigevorrichtung zunächst den aktuellen Anzeigemodus der Anzeigevorrichtung. Dieser Anzeigemodus kann automatisch von der Datenverarbeitungseinrichtung in Abhängigkeit von äußeren Parametern vorgegeben werden. In diesem Fall braucht die Datenverarbeitungseinrichtung den Anzeigemodus natürlich nicht mehr „ermitteln“, so dass „ermittelt“ hier im Sinne von Auslesen zu verstehen ist. Der aktuelle Anzeigemodus der Anzeigevorrichtung kann aber auch vom Nutzer selbst manuell eingestellt werden, beispielsweise um einen vom System voreingestellten Wert zu überschreiben. Abhängig von dem ermittelten oder ausgelesenen Wert wird dann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Transparenz des zumindest teilweise transparenten Bereichs eines Trennelementes der Anzeigevorrichtung auf einen Wert eingestellt, der innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegt. So können für die unterschiedlichen Anzeigemodi der Anzeigevorrichtung unterschiedliche, gegebenenfalls auch überlappende Wertebereiche vorgegeben werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung außerdem Sensoren, um die Helligkeit einer äußeren Umgebung der Anzeigevorrichtung, beispielsweise die Helligkeit außerhalb der Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, zu erfassen. Die Datenverarbeitungseinrichtung der Anzeigevorrichtung liegt dann den tatsächlich einzustellenden Wert der Transparenz, also den Transmissionsgrad, des zumindest teilweise transparenten Bereichs der Trenneinrichtung im Rahmen des für den jeweiligen Anzeigemodus geltenden Wertebereichs fest.
Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem autonomen oder Teil autonom fahrenden Fahrzeug eingesetzt, das in einem Fahrmodus gemäß einer der Autonomiestufen 1 - 5 betrieben wird. In diesem Fall kann die Datenverarbeitungseinrichtung einen Fahrmodus des Fahrzeugs, in welchem die Anzeigevorrichtung angeordnet ist, erfassen und den Anzeigemodus der Anzeigevorrichtung, und damit auch die Transparenz des wenigstens einen, zumindest teilweise transparenten Bereichs des Trennelementes, in Abhängigkeit von dem ermittelten Fahrmodus auswählen.
Vorteilhafterweise wird bei einem Wechsel des Fahrmodus auch der Anzeigemodus der Anzeigevorrichtung, und damit wieder die Transparenz des zumindest teilweise transparenten Bereichs des Trennelementes, geändert.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf in der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausführungsformen näher beschrieben.
In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines mit einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung ausgerüsteten Fahrzeugs in der Seitenansicht;
2 einen Blick in die Fahrgastzelle des Fahrzeugs der 1;
3 eine Datenbrille der Anzeigevorrichtung aus den 1 und 2;
4 eine schematische Darstellung des AR-Modus der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;
5 eine Variante des AR-Modus mit abgedunkelter Frontscheibe; und
6 eine schematische Darstellung des VR-Modus der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung.

In 1 ist schematisch ein mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung ausgerüstetes Fahrzeug 10 in der Seitenansicht dargestellt. Man erkennt einen Fahrer 11, der in einer durch die Karosserie 12 und die Fahrzeugscheiben 13,14 des Fahrzeugs definierten Fahrgastzelle 15 sitzt, die den Innenraum des Fahrzeugs 10 bildet. Der Fahrer 11 trägt eine als Display der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung dienende Datenbrille 16. Die Fahrgastzelle 15 bildet das Trennelement der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, welche den Fahrer 11 und die Datenbrille 16 von einer äußeren Umgebung trennt. Die Fahrzeugscheiben, von denen im Ausriss der 1 die Frontscheibe 13 und eine Seitenscheibe 14 dargestellt sind, bilden in der dargestellten Ausführungsform die zumindest teilweise transparenten Bereiche der Trenneinrichtung. Die Anzeigevorrichtung umfasst außerdem eine Datenverarbeitungseinrichtung 17, welche mit einem Datenbus 18 des Fahrzeugs verbunden ist. Die Datenverarbeitungseinrichtung 17 empfängt über den Datenbus 18 beispielsweise Informationen über den Fahrmodus des Fahrzeugs 10, der von einer Steuereinrichtung 19 gesteuert wird. Über einen schematisch dargestellten Fotosensor 20, der ebenfalls mit dem Datenbus gekoppelt ist, empfängt die Datenverarbeitungseinrichtung 17 Informationen über die Helligkeit der äußeren Umgebung des Fahrzeugs. Aus den von der Steuereinrichtung 19 und von dem Fotosensor 20 empfangenen Daten ermittelt die Datenverarbeitungseinrichtung 17 einen geeigneten Anzeigemodus für die Datenbrille 16, sowie einen geeigneten Transmissionsgrad für die Fahrzeugscheiben 13,14, der so gewählt wird, dass die Datenbrille 16 in Ihrem jeweiligen Anzeigemodus optimal betrieben werden kann. Zur drahtlosen Kommunikation zwischen Datenbrille 16 und Datenverarbeitungseinrichtung 17 ist im dargestellten Beispiel ein Sendeempfänger 21 vorgesehen, der beispielsweise auch Draht gebunden mit dem Datenbus 18 verbunden sein kann. Zur Einstellung des Transmissionsgrad es der Fahrzeugscheiben 13,14 können diese als elektrochromes Smartglas ausgeführt sein, das ebenfalls mit dem Datenbus 18 verbunden sein kann.
2 zeigt einen Blick ins Innere der Fahrgastzelle 15 des Fahrzeugs der 1. Man erkennt wiederum den Fahrer 11 mit seiner Datenbrille 16, der durch die Frontscheibe 13 und gegebenenfalls durch die Seitenscheiben 14 das Verkehrsgeschehen und die Umgebung überwachen kann. Über die Datenbrille 16 werden von der Datenverarbeitungseinrichtung 17 generierte Daten, beispielsweise Navigationsinformationen, Medieninhalte usw. in das Blickfeld des Fahrers 11 eingeblendet. Ferner ist wieder der Sendeempfänger 21 dargestellt, der die drahtlose Kommunikation der Datenverarbeitungseinrichtung 17 mit der Datenbrille 16 gewährleistet. Wie man insbesondere der 2 entnimmt, ist auch die Datenbrille 16 mit einem Sendeempfänger 22 ausgerüstet, der mit dem in der Fahrgastzelle 15 angebrachten Sendeempfänger 21, der über den Datenbus 18 mit der Datenverarbeitungseinrichtung 17 verbunden ist, kommuniziert.
In 3 ist eine mögliche Ausführungsform der Datenbrille 16 schematisch dargestellt. Die Datenbrille 16 weist den bereits erwähnten Sendeempfänger 22 zur drahtlosen Kommunikation mit dem Sendeempfänger 21 der Datenverarbeitungseinrichtung 17 auf, wobei in 2 diese drahtlose Datenverbindung zwischen den beiden Sendeempfängern 21,22 schematisch durch einen Pfeil 23 dargestellt ist. Man erkennt außerdem eine Projektionseinrichtung 24, welche die von der Datenverarbeitungseinrichtung 17 erzeugten Information-und Mediendaten auf das rechte Brillenglas 25 der Datenbrille 16 projiziert. Im dargestellten Beispiel ist das linke Brillenglas 26 ein normales Brillenglas, auf das keine Daten eingeblendet werden. Die Datenbrille 16 umfasst außerdem ein Bedienfeld 27, über das beispielsweise der Anzeigemodus der Datenbrille geändert werden kann. Es können unterschiedliche Varianten von Datenbrillen verwendet werden, wobei insbesondere für die Darstellung von VR-Inhalten bevorzugt ist, dass in das Blickfeld von beiden Augen, d. h. im dargestellten Beispiel sowohl auf das rechte, wie auch auf das linke Brillenglas Medieninhalte projiziert werden.
In den 4 bis 6 sind unterschiedliche Anzeigemodi der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung bei einem stilisiert dargestellten Blick durch die Frontscheibe 13 des Fahrzeugs der 1 und 2 dargestellt.
In 4 befindet sich die Anzeigevorrichtung in einem AR-Modus. Über die Datenbrille 16 werden Zusatzinformationen, beispielsweise Geschwindigkeitsinformationen 28 oder Navigationshinweise 29, in das Blickfeld des Nutzers eingeblendet. Die Frontscheibe 13 ist hier auf einen Transmissionsgrad von 100% eingestellt, so dass die äußere Umgebung, hier dargestellt durch eine abknickende Straße 30, ohne Probleme wahrgenommen werden können.
In der Variante der 5 befindet sich die Anzeigevorrichtung ebenfalls im AR-Modus. Hier ist jedoch, beispielsweise aufgrund von starker Sonneneinstrahlung, die Frontscheibe abgedunkelten, beispielsweise auf einen Transmissionsgrad von 50 %. Bei einer ersten Variante des AR-Modus wäre dann auch das Blickfeld des Nutzers durch die Brille entsprechend abgedunkelt, wie dies schematisch für den Blick durch das linke Brillenglas 26 angedeutet ist. Bei einer zweiten Variante des AR-Modus wäre es jedoch auch möglich, trotz Abdunkelung der Frontscheibe 13 den klaren Blick auf die Umgebung aufrechtzuerhalten, indem beispielsweise, wie im rechten Brillenglas 25 angedeutet, nicht nur die Zusatzinformationen eingeblendet werden, sondern beispielsweise auch eine computergenerierte Rekonstruktion der Umgebung oder eine von einer Fahrzeugkamera aufgezeichnete Darstellung der Umgebung.
In 6 ist schließlich ein Blick durch die Frontscheibe im VR-Modus dargestellt. Die Frontscheibe ist in diesem Fall vollständig abgedunkelt, so dass Medieninhalte 31 mit besten Kontrast wahrgenommen werden können. Für die Darstellung von Medieninhalten werden vorzugsweise die von der Datenverarbeitungseinrichtung 17 generierten Daten auf beiden Brillengläsern 25,26 dargestellt, bzw. es wird eine Datenbrille verwendet, deren transparentes oder semitransparentes Fenster eine einheitliche Fläche ist.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
11: Fahrer
12: Karosserie
13: Frontscheibe
14: Seitenscheibe
15: Fahrgastzelle
16: Datenbrille
17: Datenverarbeitungseinrichtung
18: Datenbus
19: Steuereinrichtung
20: Fotosensor
21: Sendeempfänger der Datenverarbeitungseinrichtung
22: Sendeempfänger der Datenbrille
23: Pfeil
24: Projektionseinrichtung
25: rechtes Brillenglas
26: linkes Brillenglas
27: Bedienfeld der Datenbrille
28: Geschwindigkeitsinformationen
29: Navigationshinweise
30: Straße
31: Mediendaten

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 102014208981 A1 [0004]
DE 102013017837 A1 [0005]
DE 102016222911 A1 [0006]
DE 1020172008028 A1 [0007, 0008]

Claims

Anzeigevorrichtung, wobei die Anzeigevorrichtung in unterschiedlichen Darstellungsmodi betreibbar, mit einer Datenverarbeitungseinrichtung (17), wenigstens einem Display (16), das mit der Datenverarbeitungseinrichtung gekoppelt und ausgelegt ist, von der Datenverarbeitungseinrichtung (17) generierte Daten im Blickfeld eines Nutzers (11) der Anzeigevorrichtung anzuzeigen, und wenigstens einem Trennelement (15), das zwischen dem Display und einer äußern Umgebung angeordnet ist, wobei das Trennelement wenigstens einen, zumindest teilweise transparenten Bereich (13, 14) aufweist und die Transparenz des zumindest teilweise transparenten Bereichs in Abhängigkeit von den Darstellungsmodi der Anzeigevorrichtung steuerbar ist.
Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Darstellungsmodi der Anzeigevorrichtung zumindest einen Augmented Reality-Modus (AR-Modus) und einen Virtual Reality-Modus (VR-Modus) umfassen.
Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine, zumindest teilweise transparente Bereich (13, 14) einen Transmissionsgrad aufweist, der im AR-Modus Bereich von 20 bis 100% und im VR-Modus im Bereich von 0 bis 100% liegt.
Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Transmissionsgrad des wenigstens einen, zumindest teilweise transparenten Bereichs des Trennelementes im AR-Modus höher als im VR-Modus ist.
Anzeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Display (16) ein Head-up-Display oder eine Datenbrille umfasst, die jeweils zumindest ein transparentes oder semitransparentes Fenster (25, 26) zur Darstellung der von der Datenverarbeitungseinrichtung (17) generierten Daten aufweisen.
Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente oder semitransparente Fenster (25, 26) ein Bildschirm ist, auf dem die von der Datenverarbeitungseinrichtung generierten Daten im Blickfeld des Nutzers anzeigbar sind.
Anzeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung optische Sensoren (20) zur Messung der Helligkeit der äußeren Umgebung umfasst, und dass die Transparenz des wenigsten einen, zumindest teilweise transparenten Bereichs (13, 14) in Abhängigkeit von der Helligkeit der äußeren Umgebung steuerbar ist.
Anzeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Trennelement (15) durch eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs definiert ist, wobei der wenigstens eine, zumindest teilweise transparente Bereich (13, 14) des Trennelementes eine Fahrzeugscheibe umfasst.
Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein zumindest teilautonom fahrendes Fahrzeug (10) ist.
Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Transparenz des wenigstens einen, zumindest teilweise transparenten Bereichs (13, 14) in Abhängigkeit von einem Fahrmodus des zumindest teilautonom fahrenden Fahrzeugs steuerbar ist.
Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) mit einer Anzeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-10 ausgerüstet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-11, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung der Anzeigevorrichtung einen automatisch oder vom Nutzer eingestellten Anzeigemodus der Anzeigevorrichtung ermittelt und die Transparenz des zumindest teilweise transparenten Bereichs eines Trennelementes der Anzeigevorrichtung auf einen vorgegebenen Wertebereich einstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung der Anzeigevorrichtung die Helligkeit in einer äußeren Umgebung der Anzeigevorrichtung erfasst und der einzustellende Wert der Transparenz des zumindest teilweise transparenten Bereichs innerhalb des vorgegebenen Wertebereichs unter Berücksichtigung der Helligkeit der äußeren Umgebung festgelegt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung einen Fahrmodus eines Fahrzeugs, in welchem die Anzeigevorrichtung angeordnet ist, erfasst und der Anzeigemodus der Anzeigevorrichtung in Abhängigkeit von dem Fahrmodus auswählt.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei beim Wechsel des Fahrmodus der Anzeigemodus der Anzeigevorrichtung geändert wird.