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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen visueller Informationen für einen Fahrzeugfahrer, ein Fahrzeug umfassend eine solche Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen visueller Informationen für einen Fahrzeugfahrer. Dabei richtet sich die Erfindung insbesondere auf das Gebiet von Kraftfahrzeugen, beispielsweise Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, und ferner insbesondere auf Anzeigevorrichtungen für Kraftfahrzeuge.
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Es ist bekannt, in Fahrzeugen unterschiedlichste Anzeigevorrichtungen für einen Fahrzeugfahrer vorzusehen. Insbesondere sind sogenannte Head-up-Displays bekannt, bei denen Informationen unmittelbar in ein Sichtfeld des Fahrers einblendbar sind, wenn dieser die vorausliegende Fahrzeugumgebung betrachtet. Ein Vorteil hierbei ist, dass der Fahrer nicht den Blick von der Fahrzeugumgebung nehmen muss, wenn er die dargestellten Informationen erfassen möchte. Weiter existieren auch Lösungen, um Informationen betreffend die Fahrzeugumgebung auf Anzeigeflächen in einem Türbereich anzuzeigen. Bei diesen Informationen kann es sich um Kamerabilder handeln, wobei die Kamera einen Erfassungsbereich analog zu derzeitigen Seitenspiegeln aufweisen. Anders ausgedrückt ist es bekannt, bisherige mechanische Seitenspiegel durch ein Kamerasystem samt Anzeigefläche im Fahrzeuginnenraum zu ersetzen.
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Weiter ist es bekannt, z.B. bei Einparkvorgängen Bilder der Fahrzeugumgebung mittels einer Anzeigevorrichtung (z.B. einem zentralen Infotainment-System) einzublenden, um dem Fahrer den Einparkvorgang zu erleichtern.
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Sämtlichen dieser Lösungen ist gemein, dass der Fahrer bei einem Wechsel zwischen dem Blick in die reale Fahrzeugumgebung und einem Blick auf die Anzeigefläche umfokussieren muss. Auch wenn die erforderlichen Umfokussierungen bei Head-up-Displays bereits reduziert sind, können sie vor allem bei Dunkelheit aus Sicht des Fahrers nach wie vor eine Komforteinbuße darstellen. Weiter begründen sie ein allgemeines Sicherheitsrisiko, da der Fahrer eine gewisse Zeit benötigt, um angezeigte Inhalte zu erfassen und seinen Blick entsprechend lange von der Straße nehmen muss.
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Die
US 2013/0286188 A1 schlägt eine Anzeigevorrichtung mit 3D-Darstellungsfähigkeit vor, um entsprechende Umfokussierungen zu begrenzen. Genauer gesagt sollen die Informationen derart dargestellt werden, dass sie in Fokusebenen liegen, die voraussichtlich den Fokusebenen von Umgebungsbereichen entsprechen, die der Fahrer aktuell betrachtet. Weiterer technologischer Hintergrund findet sich in der
DE 10 2018 211 747 A1 .
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Derartige vorbekannte Ansätze zeichnen sich jedoch durch eine hohe Komplexität aus, insbesondere aufgrund einer Vielzahl mechanisch bewegter Teile, sowie auch durch eine erhöhte Baugröße. Auch lässt sich hiermit nicht immer zuverlässig eine gewünschte 3D-Darstellungsfähigkeit erzielen.
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Weiterer Stand der Technik existiert wie folgt:
- Die US 2007/0013624 A1 offenbart eine Anzeige mit einem Weitwinkelsichtmodus und einem Mehrfachsichtmodus.
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Die
DE 11 2015 001 685 T5 offenbart das Kalibrieren der Ausrichtung eines dreidimensionalen Displays innerhalb eines Fahrzeugs, wobei die Ausrichtungskalibrierung basierend auf der Position eines Kopfes eines Fahrzeuginsassen durchgeführt wird.
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Die
US 2009/0040426 A1 offenbart eine Mehrfach-Richtungsanzeige, wobei für verschiedene Blickrichtungen unterschiedliche Anzeigeinhalte erzeugbar sind.
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Die
DE 11 2016 003 384 T5 offenbart eine optische Vorrichtung, bei der Licht innerhalb einer Lichtführungsplatte geführt und mittels Lichtführungsabschnitten an Konvergenzpunkten zusammengeführt wird.
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Die
DE 696 24 035 T2 offenbart ein stereoskopisches Bildanzeigeverfahren und -gerät.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Erzeugen visueller Informationen in einem Fahrzeug zu verbessern, insbesondere hinsichtlich einer erleichterten Erfassung durch den Fahrzeugfahrer sowie mit einer begrenzten Komplexität hierfür verwendeter Vorrichtungen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der beigefügten unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den beigefügten abhängigen Ansprüchen. Die vorstehenden Erläuterungen und Merkmale können bei der vorliegenden Lösung ebenso vorgesehen sein bzw. auf diese zutreffen, sofern nicht anders angegeben oder ersichtlich.
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Es wird vorgeschlagen, eine 3D-Darstellungsfähigkeit von Informationen mittels einer Parallaxbarriere zu erreichen. Parallaxbarrieren sind bekannt und ermöglichen, dass das linke und das rechte Auge eines Betrachters unterschiedliche Bildinhalte erfassen. Hierdurch entsteht eine dreidimensionale Wahrnehmung des angezeigten Inhalts. Dabei sieht die Erfindung ferner vor, die darzustellenden Inhalte mittels einer optischen Anordnung bevorzugt vor dem Durchlaufen der Parallaxbarriere optisch aufzuweiten, sodass eine vergleichsweise große Fläche mit anzeigbaren Inhalten entsteht. Die ursprünglich erzeugten bzw. projizierten visuellen Informationen müssen aber nicht unmittelbar derart aufgeweitet sein bzw. erzeugt werden, was z.B. die Baugröße einer etwaigen verwendeten Projektoreinheit erheblich reduziert.
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Bereitgestellt wird also eine Lösung, mit der mittels einer (insbesondere nach Verlassen einer Projektoreinheit) aufweitenden optischen Anordnung und einer Parallaxbarriere eine 3D-Darstellung visueller Inhalte bei kompakter Baugröße und allgemein geringer Systemkomplexität gelingt.
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Insbesondere wird eine Vorrichtung zum Erzeugen visueller Informationen für einen Fahrzeugfahrer vorgeschlagen, mit den Merkmalen des beigefügten unabhängigen Vorrichtungsanspruchs und u.a. mit:
- - einer bildgebenden Einheit (z.B. einem Projektor), mit der optische Strahlung zum Erzeugen der visuellen Informationen erzeugbar ist;
- - einer optischen Anordnung, in die die erzeugte Strahlung einkoppelbar ist und die dazu eingerichtet ist, die Strahlung (optisch) aufzuweiten (d.h. eine Querschnittsfläche hiervon aufzuweiten) und in die Umgebung einzustrahlen;
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner wenigstens eine im Strahlungsverlauf angeordnete Parallaxbarriere umfasst.
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Das Einstrahlen in die Umgebung kann derart erfolgen, dass die Strahlung nicht gezielt auf eine gesonderte Projektionsfläche gerichtet wird. Stattdessen kann sie allgemein in die Umgebung gerichtet werden. Ein Betrachter kann zum Beispiel durch einen Blick auf einen Auskoppelbereich der Strahlung aus der optischen Anordnung (bzw. eine davor positionierte Parallaxbarriere) die Strahlung visuell erfassen. Er muss aber nicht notwendiger Weise eine gesonderte Projektionsfläche betrachten.
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Alternativ kann aber vorgesehen sein, dass die Strahlung nach dem Auskoppeln aus der optischen Anordnung auf eine Projektionsfläche projiziert wird (bevorzugt auf eine nichttransparente Projektionsfläche im Sichtfeld des Fahrers, wobei eine transparente Projektionsfläche aber prinzipiell ebenso möglich ist).
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Die Vorrichtung kann an einer Türinnenseite montiert sein, insbesondere von einer Vordertür. Sie kann Bilder von Kameras erhalten und darstellen, wobei die Kameras seitlich am Fahrzeug montiert sind und einen entgegen einer Vorwärtsfahrrichtung orientierten Erfassungsbereich aufweisen. Die Kameras können also nach Art von Seitenspiegeln die Umgebung erfassen.
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Bei der optischen Strahlung kann es sich um elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich und allgemein um sichtbares Licht handeln. Insbesondere kann es sich um Lichtstrahlung handeln. Die bildgebende Einheit kann visuelle Informationen z.B. in Form von Einzelbildern oder einer Abfolge von Einzelbildern auf die optische Anordnung einstrahlen. Hierfür kann sie optische Strahlung aussenden und/oder auskoppeln, die dann entlang einer Strahlungsachse zu der optischen Anordnung verläuft.
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Die optische Anordnung kann dazu eingerichtet sein, die erzeugte Strahlung der bildgebenden Einheit einzukoppeln und derart durch optische Komponenten innerhalb der Anordnung zu führen, dass diese Strahlung aufgeweitet wird. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass eine Querschnittsfläche der optischen Strahlung aufgeweitet wird. Insbesondere kann also die Strahlung mit einem geringeren Querschnitt bzw. einer geringeren Querschnittsfläche eingekoppelt werden, im Vergleich zu der Querschnittsfläche bei einem Auskoppeln aus der optischen Anordnung. Die optische Anordnung kann eine Mirko-Optik sein.
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Die optionale Projektionsfläche kann von der Vorrichtung umfasst sein. Es kann sich aber auch um eine vorrichtungsexterne Projektionsfläche handeln, wie z.B. eine Windschutzscheibe im Fall eines Head-up-Displays. Gemäß einer Variante ist die Projektionsfläche eine Display-Oberfläche und/oder Bestandteil der Parallaxbarriere.
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Die Parallaxbarriere kann in der vorstehend geschilderten Weise dazu eingerichtet sein, die dargestellten visuellen Informationen derart aus Sicht des Betrachters abzuschirmen, dass ein linkes und ein rechtes Auge des Betrachters unterschiedliche Bildinhalte wahrnehmen. Hierfür kann die Parallaxbarriere ein Linienraster aufweisen. Das linke und das rechte Auge können dann nur die aus ihrer Sicht jeweils freibleibenden Bereiche einer von der Parallaxbarriere teils verdeckten Anzeige- bzw. Projektionsfläche bzw. einem Auskoppelbereich oder der Umgebung erfassen, wobei diese Bereiche vorzugsweise je Auge unterschiedlich sind.
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Beispielsweise kann es sich bei den Bereichen um eine geringe Anzahl von benachbarten Pixelreihen oder allgemein streifenförmigen Bereichen handeln. In diesen Bereichen können dann jeweils spezifische Bildinhalte dargestellt werden, die von den Augen erfassbar sein sollen. Durch eine ausreichend dünne Ausgestaltung der Linien bzw. des Linienrasters der Parallaxbarriere können sich die je Auge dargestellten Inhalte aus Sicht des Betrachters zu einem zusammenhängenden Bild zusammensetzen, wobei die Bilder aber je Auge vorzugsweise unterschiedlich voneinander sind.
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Prinzipiell kann es sich um eine Parallaxbarriere mit unveränderlichem Linienraster handeln. Bevorzugt wird aber die nachstehend geschilderte sogenannte aktive Parallaxbarriere, die ansteuerbar ist, um das Linienraster variabel festzulegen und/oder zeitsequenziell einen Blick auf die angezeigten Inhalte nur für eines der Augen freizugeben (also das linke und rechte Auge abwechselnd blind zu schalten). Bei einem invariablen Raster kann die Parallaxbarriere als eine transparente Scheibe mit entsprechend eingebrachtem (und/oder aufgedrucktem) Raster ausgebildet sein. Bei einem veränderlichen Raster kann die Parallaxbarriere z.B. eine transparente und bevorzugt pixelweise ansteuerbare Anzeigefläche sein, beispielsweise eine LCD-Anzeigefläche (Liquid Crystal Display).
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Vorteile ergeben sich bei der vorgestellten Vorrichtung durch die Kombination der bildgebenden Einheit und der optischen Anordnung, welche die eingekoppelte Strahlung optisch aufweitet. Auf diese Weise können bei kompakter Baugröße in vergleichsweise große Anzeigeflächen optische Inhalte eingeblendet bzw. projiziert werden. Durch das Verwenden der Parallaxbarriere ist ferner eine 3D-Darstellungsfähigkeit der Vorrichtung gewährleistet. Die eingeblendeten visuellen Informationen können dann entsprechend nicht in nur einer vorrichtungsbedingt festgelegten Fokusebene eingeblendet werden, die erwartungsgemäß selten mit einer von dem Fahrzeugfahrer in der Fahrzeugumgebung betrachteten Fokusebene übereinstimmt. Stattdessen kann die Fokusebene variabel sein oder zumindest derart eingestellt werden, dass sie einer vom Fahrer erwartungsgemäß betrachteten Fokusebene in der Umgebung im Wesentlichen entspricht.
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Mit geringer Baugröße und Komplexität werden somit die einleitend geschilderten Nachteile gemindert, wobei die Aufweitung auch im Vergleich zum Stand der Technik sehr große Fläche zum Anzeigen der Inhalte ermöglicht.
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Die optische Anordnung kann bevorzugt mehrere optische Komponenten umfassen, die z.B. reflektiv, brechend und/oder diffraktiv mit der eingekoppelten Strahlung zusammenwirken bzw. auf diese einwirken können. Insbesondere kann es sich um eine Diffraktivoptik handeln, bei der die eingekoppelte Strahlung mit einer Mehrzahl von diffraktiven Elementen derart zusammenwirkt, dass sie in einem entsprechend aufgeweiteten Zustand wieder ausgekoppelt wird. Allgemein kann die optische Anordnung ein Strahlaufweiter sein oder einen solchen bereitstellen. Es kann sich um eine bevorzugt planare und/oder flache Anordnung handeln, um die Baugröße zu reduzieren. Die Strahlung kann im Wesentlichen innerhalb nur einer Ebene oder innerhalb eines flachen langgestreckten Volumens durch die optische Anordnung geführt werden, dort aber beliebige 3D-Strahlungsverläufe aufweisen, z.B. eine Arte Zick-Zack-Verlauf.
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Durch die Aufweitung des optischen Strahls können Eigenschaften eines sogenannten „Infinity Displays“ bereitgestellt werden, bei der die ursprünglich erzeugte optische Strahlung um ein Vielfaches aufgeweitet. Somit wird eine Bildfläche oder Querschnittsfläche enthaltend die von der Strahlung umfassten Informationen um ein Vielfaches gegenüber der ursprünglichen Querschnittsfläche der erzeugten optischen Strahlung vergrößert. Beispielsweise ist die Lichtaustrittsfläche nach Aufweitung um wenigstens den Faktor 10 größer als die Querschnittsfläche der ursprünglich erzeugten nicht-aufgeweiteten Strahlung.
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Allgemein kann die optische Anordnungen einen Lichtleiter bilden oder lichtleiterbasiert sein. Innerhalb des Lichtleiters können die erwähnten diffraktiven und/oder reflektiven Elemente vorgesehen sein. Wie erwähnt, kann der Lichtleiter planar bzw. eben sein.
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Die optische Anordnung kann auch auf einem holografischen Ansatz beruhen und insbesondere als eine sogenannte holografische Lichtleitanzeige (Holographie Waveguide Display, HWD) ausgebildet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die optische Anordnung zur Strahlaufweitung eine Fresnel-Optik. Alternativ können teiltransparente Gradientenspiegel oder Metastrukturen verwendet werden.
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Gemäß einer Variante ist die Vorrichtung ein Head-up-Display. Dann kann eine Projektionsfläche vorgesehen und als eine gesondert im Fahrzeuginnenraum bereitgestellte transparente Scheibe ausgebildet sein oder aber kann die Projektionsfläche durch die Windschutzscheibe bereitgestellt sein. Die visuellen Informationen können dann in einem Sichtfeld des Fahrzeugfahrers eingeblendet werden, wenn dieser die vorausliegende Fahrzeugumgebung betrachtet.
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Bevorzugt stellt die Vorrichtung eine Anzeigefläche im Fahrzeuginnenraum bereit, insbesondere an der Innenseite einer Fahrzeugtür, um nach Art eines Seitenspiegels aufgenommene Kamerabilder anzuzeigen. Dann kann keine gesonderte Projektionsfläche erforderlich sein, sondern vom Betrachter unmittelbar ein Auskoppelbereich der optischen Anordnung (bzw. eine davor positionierte Parallaxbarriere) optisch erfasst werden.
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Als ein allgemeiner Aspekt ist darauf hinzuweisen, dass die Parallaxbarriere vorzugsweise zwischen dem Fahrer und einem Auskoppelbereich der optischen Anordnung angeordnet sein kann, insbesondere zwischen dem Auskoppelbereich und der Projektionsfläche. Es ist aber auch möglich, dass die Parallaxbarriere vor der Projektionsfläche oder einem Auskoppelbereich angeordnet ist (also aus Sicht des Fahrers vor der Projektionsfläche / dem Auskoppelbereich bzw. zwischen Fahrer und Projektionsfläche / Auskoppelbereich, welche wiederum vor der optischen Anordnung positioniert sind). Prinzipiell ist es aber auch möglich, die Parallaxbarriere vor einem Einkoppelbereich in die optische Anordnung zu positionieren.
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Wie erwähnt, kann die Parallaxbarriere als eine aktive Parallaxbarriere ausgebildet sein, bei der z.B. durch Ansteuern einzelner Anzeigepixel ein Linienraster variierbar ist. Insbesondere kann es sich um eine eindimensionale LCD-Anzeige handeln, wobei als eindimensionale Strukturen Linien anzeigbar bzw. einblendbar sein können.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Parallaxbarriere ansteuerbar, damit die visuellen Informationen abwechselnd mit einem ersten Auge und mit einem zweiten Auge des Fahrzeugfahrers erfassbar sind. Dies kann auch als zeitsequenzielles Ansteuern bzw. zeitsequenzielles Anzeigen bezeichnet werden. Das Ansteuern kann umfassen, dass Pixelwerte eingestellt und insbesondere variiert werden, um ein Linienraster zur entsprechend unterschiedlichen Erfassung durch ein rechtes Auge und ein linkes Auge zu definieren. Dieses Linienraster kann auch über längere Zeitintervalle unveränderlich oder auch grundsätzlich unveränderlich sein, ist aber bevorzugt im Fahrzeugbetrieb variabel anpassbar.
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Genauer gesagt kann die Parallaxbarriere allgemein derart ansteuerbar sein, dass ausgewählte Bereiche der Parallaxbarriere (z.B. ausgewählte Pixelreihen oder allgemein Pixelstreifen hiervon) intransparent oder, mit anderen Worten, opak geschaltet werden. Dies kann z.B. durch Verdunkeln der entsprechenden Pixel erzielt werden. Hierdurch können Linienraster nach Art herkömmlicher Parallaxbarrieren ausgebildet werden. Durch die Ansteuerbarkeit der Parallaxbarriere wird allgemein die Flexibilität erhöht, insbesondere um diese an eine nachstehend geschilderte erfasste Blickrichtung anpassen zu können. Vorteilhafterweise kann die Parallaxbarriere dabei stillstehend sein und können lediglich das hiervon abgebildete bzw. dargestellte Linienraster angepasst werden. Dies mindert die Anzahl mechanisch bewegter Komponenten der Vorrichtung, was die Zuverlässigkeit erhöht und die Komplexität verringert.
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Insbesondere kann die Vorrichtung ferner eine Blickrichtungsermittlungseinrichtung umfassen, mit der eine Blickrichtung des Fahrers (z.B. relativ zur Projektionsfläche oder dem Auskoppelbereich) ermittelbar ist. Hierfür kann eine Innenraumkamera im Fahrzeug als Bestandteil der Blickrichtungsermittlungseinrichtung vorgesehen sein und die Kamerabilder können mittels an sich bekannter Augenverfolgungsalgorithmen und/oder allgemein per Bilderkennung analysiert werden. Je nach der erfassten Blickrichtung können die vom ersten und zweiten Auge erfassbaren Bereiche ermittelt werden (d.h. die Relativausrichtung zwischen der Projektionsfläche oder dem Auskoppelbereich und den einzelnen Augen des Fahrers) und kann daraufhin die Parallaxbarriere angesteuert werden, um ein hieran angepasstes Linienraster zu erzeugen.
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Auf diese Weise können die dargestellten visuellen Informationen an die Blickrichtung des Fahrers geeignet angepasst werden, wodurch die Zuverlässigkeit einer 3D-Wahrnehmbarkeit dieser Informationen erhöht wird.
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Erfindungsgemäß umfasst die optische Anordnung einen Einkoppelbereich und einen Auskoppelbereich für die Strahlung. Der Einkoppelbereich kann der bildgebenden Einheit gegenüberliegen und/oder sich zumindest in deren Nähe befinden, wohingegen der Auskoppelbereich von der bildgebenden Einheit entfernt sein kann. Der Auskoppelbereich kann die über den Einkoppelbereich eingekoppelte Strahlung wieder in die Umgebung auskoppeln und insbesondere auf die Projektionsfläche richten oder allgemein in die Umgebung einstrahlen. Insbesondere kann der Auskoppelbereich der Projektionsfläche oder einer Optik gegenüberliegen, mittels derer die ausgekoppelte Strahlung dann zu der Projektionsfläche führbar ist.
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Eine Projektionsfläche ist aber nicht zwingend erforderlich. Der Fahrer kann stattdessen zum Beispiel direkt auf den Auskoppelbereich blicken (ggf. aber durch eine Parallaxbarriere hindurch). Die Strahlung kann also ausgehend von der Projektionseinheit die Strahlaufweitung und die Parallaxbarriere durchlaufen und dann auf das Fahrerauge treffen, ohne vorher gezielt auf eine vom Fahrer betrachtete Projektionsfläche gerichtet zu werden.
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Erfindungsgemäß liegen der Einkoppelbereich und der Auskoppelbereich in derselben Ebene oder in zueinander parallelen Ebenen. Auf diese Weise kann die optische Anordnung im Wesentlichen planar und/oder flach ausgebildet werden, was Bauraum spart.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Strahlung vor einem Einkoppeln in die optische Anordnung entlang einer Achse verläuft, die in einem Winkel und insbesondere orthogonal zu der Ebene oder den Ebenen verläuft. Die Strahlung kann also durch die optische Anordnung sozusagen ums Eck geleitet oder, anders ausgedrückt, abknickend geführt werden. Die bildgebende Einheit und die optische Anordnung können einander teilweise überlappen.
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Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Strahlung nach einem Auskoppeln aus der optischen Anordnung entlang einer Achse in die Umgebung und z.B. zu der optionalen Projektionsfläche verläuft, die in einem Winkel und insbesondere orthogonal zu der Ebene oder den Ebenen (der optischen Anordnung) verläuft. Auch dies ermöglicht, dass die optische Anordnung und die optionale Projektionsfläche zumindest teilweise gegenüberliegend und/oder einander überlappend angeordnet werden können und ermöglicht auch ohne Projektionsfläche eine kompakte Baugröße.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug und ferner insbesondere einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, mit einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden Aspekte.
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Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen visueller Informationen für einen Fahrzeugfahrer, mit den Merkmalen des beigefügten unabhängigen Verfahrensanspruchs und u.a. mit:
- - Erzeugen optischer Strahlung zum Erzeugen der visuellen Informationen;
- - Einkoppeln der Strahlung in eine optische Anordnung;
- - Aufweiten dieser Strahlung mittels der optischen Anordnung und (insbesondere Auskoppeln und dadurch) Einstrahlen der Strahlung in die Umgebung;---
gekennzeichnet durch ein Führen der Strahlung durch eine Parallaxbarriere, insbesondere bevor diese vom Fahrzeugfahrer erfassbar ist. Dies kann dadurch erreicht werde, dass die Strahlung durch die Barriere geführt wird, bevor diese auf eine Projektionsfläche trifft oder allgemein in die Umgebung eingestrahlt wird, oder dass sie nach dem Auftreffen auf die Projektionsfläche oder Verlassen des Auskoppelbereichs die Barriere durchläuft, bevor sie auf die Augen des Fahrers trifft.
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Das Verfahren kann auch das Erfassen einer Pupillenposition und/oder Blickrichtung umfassen, z.B. mittels einer Blickrichtungsermittlungseinrichtung (Eye-Tracker) jeglicher hierin geschilderter Art.
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Das Verfahren kann sämtliche weiteren Maßnahmen und Merkmale umfassen, um sämtliche der hierin geschilderten Betriebszustände, Wechselwirkungen und Effekte bereitzustellen. Insbesondere können sämtliche Weiterbildungen und Erläuterungen betreffend die Vorrichtungsmerkmale auch auf die gleichlautenden Verfahrensmerkmale zutreffen bzw. bei diesen vorgesehen sein. Insbesondere kann das Verfahren mittels einer Vorrichtung gemäß jeglichem hierin geschilderten Aspekt ausführbar sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten schematischen Figuren erläutert. Figurenübergreifend können dabei gleichartige oder gleichwirkende Merkmale mit denselben Bezugszeichen versehen sein.
- 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, das eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst.
- 2A-2B zeigen weitere Teilansichten der Vorrichtung aus 1.
- 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, das eine Vorrichtung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs 10, das eine Vorrichtung 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst. Die Vorrichtung 12 führt ein Verfahren gemäß einem erfindungsgemäßen Beispiel aus.
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Die Vorrichtung 12 ist allgemein fahrzeuggebunden. Es handelt sich nicht um eine vom Fahrer tragbare und insbesondere nicht um eine am Kopf tragbare Vorrichtung. Insbesondere eine nachstehend geschilderte Projektionsfläche kann feststehend im Fahrzeug montiert sein.
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Das Fahrzeug 10 ist derart dargestellt, dass man einen Einblick in dessen Innenraum erhält. Türen, Fenster und anderweitige Karosseriebauteile sind entsprechend weggelassen. Gezeigt ist zur Orientierung eine Lenkhandhabe 14, die eine Position des Fahrers andeutet. Weiter gezeigt ist eine Windschutzscheibe 16.
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Im Fahrzeuginnenraum befindet sich die Vorrichtung 12. Diese projiziert von ihr ausgekoppelte Strahlung S auf eine Innenseite der Windschutzscheibe 16. Dort wird diese nach innen reflektiert und so durch den Fahrer visuell erfassbar. In dem gezeigten Beispiel bildet die Innenseite der Windschutzscheibe 16, auf die die Strahlung S trifft, folglich eine Projektionsfläche 22. Dies entspricht der gewöhnlichen Anordnung und Funktionsweise eines Head-up-Displays.
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Gezeigt ist auch eine Kamera 18 im Fahrzeuginnenraum. Diese ist im Bereich eines Daches angeordnet, z.B. nahe eines nicht gesondert dargestellten Rückspiegels. Die Kamera 18 ist Bestandteil einer ansonsten nicht gesondert dargestellten Blickrichtungsermittlungseinrichtung 20. Letztere kann auch ein Steuergerät umfassen, um die Kamerabilder auszuwerten und beispielsweise mittels bekannter Augenverfolgungsalgorithmen die Blickrichtung des Fahrers z.B. relativ zur Windschutzscheibe 16 zu ermitteln, wobei die Blickrichtung insbesondere durch eine Pupillenposition repräsentiert bzw. als eine solche erfasst werden kann.
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In 2A ist die Vorrichtung 12 detaillierter gezeigt. Genauer gesagt ist eine Seitenansicht auf die Vorrichtung 12 gezeigt, bei der ausgewählte Komponenten, wie die nachstehend geschilderte Parallaxbarriere und die optische Anordnung, geschnitten dargestellt sind.
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Man erkennt eine bildgebende Einheit 30. Diese umfasst einen Projektor 32 oder alternativ ein LCD-Display. Ferner umfasst sie eine optische Linse 34, um die von dem Projektor 32 erzeugte und ausgestrahlte optische Strahlung zu bündeln. Die Strahlung tritt dann, wie mittels entsprechender Pfeile gezeigt, in einen Einkoppelbereich 36 einer optischen Anordnung 38 ein. Die optische Anordnung 38 ist in dem gezeigten Fall als ein diffraktiver Lichtleiter ausgebildet. Mittels einer ersten mikrooptischen Komponente 40, die bevorzugt diffraktiv wirkt, werden die eingestrahlten Strahlen eingekoppelt und dann, wie mittels gezeigter Pfeile in Zickzackform gezeigt, innerhalb des Lichtleiters in Richtung einer zweiten mikrooptischen Komponente 42 geleitet. Auch diese wirkt bevorzugt diffraktiv und weist eine deutlich größere Fläche auf als die erste Komponente 40.
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Aufgrund der diffraktiven Wirkung und der vergleichsweise großen Fläche der optischen Komponente 42 wird eine vergleichsweise kleine Querschnittsfläche Q1 der Strahlung S, die vor dem Einkoppeln in die optische Anordnung 36 vorliegt, zu einer vergleichsweise großen Querschnittsfläche Q2 aufgeweitet. Genauer gesagt weist die aus einem Auskoppelbereich 44 der optischen Anordnung 36 ausgekoppelte Strahlung eine entsprechend vergrößerte Querschnittsfläche Q2 auf. Die optische Anordnung 36 wirkt somit als ein Strahlaufweiter.
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Gezeigt ist auch, dass die Strahlung entlang einer Achse E eingekoppelt und entlang einer Achse A ausgekoppelt wird, die jeweils senkrecht zur Ebene der optischen Anordnung 36 verlaufen.
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Nach dem Auskoppeln aus der optischen Anordnung 36 durchläuft die optische Strahlung, wie durch entsprechende Pfeile angedeutet, eine Parallaxbarriere 50. Auch die Parallaxbarriere 50 ist in einer Seitenansicht dargestellt und bevorzugt als ein zweidimensionales planares Bauteil ausgebildet, das in der gezeigten Ansicht senkrecht auf der Blattebene steht. Mittels dunkler Bereiche ist ein Linienraster angedeutet, das die Parallaxbarriere 50 aufweist. Die Linien (d.h. die dunklen Bereiche) verlaufen ebenfalls senkrecht zur Blattebene. Die Größenverhältnisse sind lediglich grob schematisch. Die tatsächlichen Linien des Linienrasters sind deutlich feiner bzw. dünner.
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Prinzipiell könnte eine Parallaxbarriere 50 mit einem dauerhaft eingebrachten Linienraster verwendet werden. Gezeigt ist jedoch die Möglichkeit, mittels einer Steuereinrichtung 52 eine Parallaxbarriere 50, die ein LCD-Display mit einer Vielzahl einzeln ansteuerbarer Pixel ist, zum Erzeugen variabler Linienraster anzusteuern. Je nach den Blickrichtungsinformationen, die von der Blickrichtungsermittlungseinrichtung 20 ermittelt werden, können dann die Abstände, Breiten und/oder allgemeine Positionierung der einzelnen Linien geeignet angepasst werden. Das Ermitteln der Blickrichtung kann gelichbedeutend mit dem Erfassen einer Pupillenposition sein. Anders ausgedrückt kann eine Blickrichtung durch die Pupillenposition repräsentiert und/oder als eine Pupillenposition erfasst werden.
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Insbesondere ist aber vorgesehen, dass die Parallaxbarriere 50 derart mit der erzeugten optischen Strahlung koordiniert wird, dass zeitsequenziell von der bildgebenden Einheit 30 Bilder für das linke und Bilder für das rechte Auge angezeigt werden. Je nachdem, welches Bild bzw. welche dazugehörige Strahlung aktuell von der bildgebenden Einheit 30 erzeugt wird, wird dann das Linienraster der Parallaxbarriere 50 geeignet angepasst (sh. gestreichelt angedeutet Kommunikationsverbindung zwischen der Steuereinrichtung 52 und der bildgebenden Einheit 30). Somit wird stets eines der Augen des Betrachters sozusagen blind geschaltet, da er den dargestellten Inhalt nur mit dem anderen Auge erfassen kann. Die Wechselfrequenz zwischen den Bildern ist dabei ausreichend hoch gewählt, sodass aus Sicht des Betrachters keine optischen Verzögerungen auftreten.
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Schließlich ist in 2A auch die Projektionsfläche 22 angedeutet, deren Verlauf lediglich beispielhaft ist. Im Fall der Windschutzscheibe 16 als Projektionsfläche 22 würde ein entsprechend schräger Verlauf vorliegen.
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In 2B ist eine Draufsicht auf die optische Anordnung 36 aus 2A gezeigt. Die Blickachse entspricht dabei dem Pfeil B aus 2A. Man erkennt erneut den im Vergleich zum Auskoppelbereich 44 deutlich kleineren Einkoppelbereich 36. Beide Bereiche 36, 44 sind flächig bzw. zweidimensional. Der Auskoppelbereich 44 stellt für sich genommen auch bereits eine Anzeigefläche dar, der aber die angezeigten Inhalte noch weiter in die entfernte Projektionsfläche 22 projiziert.
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Zum Ausbilden einer Anzeigefläche, z.B. für das Anzeigen von Seitenspiegel-Kamerabildern, kann die Projektionsfläche 22 alternativ nahe der Parallaxbarriere 50 positioniert oder unmittelbar mit dieser verbunden werden. Die Projektionsfläche 22 bildet dann also eine Art von hinten beleuchteten Bildschirm, den der Fahrer von außen bzw. vorne betrachtet. Alternativ kann der Fahrer auch direkt auf den Auskoppelbereich und/oder die Parallaxbarriere blicken, ohne das eine gesonderte Projektionsfläche vorgesehen ist.
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Eine solche Variante ist in 3 schematisch gezeigt. Abgebildet ist ein Fahrzeug 10 in Draufsicht, wobei der Innenraum teils einsehbar dargestellt ist. Ein Fahrzeugdach ist demnach nicht abgebildet. Zur Orientierung ist wiederum ein Lenkrad 14 gezeigt. Auch gezeigt sind Vordertüren 60. Im Bereich der Vordertüren 60 sind an der Fahrzeugaußenseite jeweils Kameras 62 montiert. Deren beispielhaft trichterförmig angedeuteter Erfassungsbereich 64 ist entgegen der Fahrtrichtung orientiert, also nach hinten gerichtet. Er entspricht dem Erfassungsbereich herkömmlicher Seitenspiegel.
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Von den Kameras 62 erfasste Bilder (insbesondere ein kontinuierlicher Bilddatenstrom) wird / werden an eine Vorrichtung 12 an einer Innenseite der zu einer Kamera 62 jeweils nächstgelegenen Vodertür 60 übertragen. Die Vorrichtung 12 ist analog zur Variante aus 2A ausgebildet, wobei die bildgebende Einheit 30 die Kamerabilder erhält und in eine optische Anordnung 36 einkoppelt. Im vorliegenden Beispiel umfasst die Vorrichtung 12 aber keine Projektionsfläche. Stattdessen strahlt die Anordnung 36 die aufgeweitete Strahlung in die Umgebung ein. Der Blick des Fahrers richtet sich also primär auf den Auskoppelbereich 44 der Anordnung 36. Aus Sicht des Fahrers vor dem Auskoppelbereich 44 befindet sich dabei die Parallaxbarriere 50. Die vom Fahrer erfasste Strahlung durchläuft also nach dem Auskoppeln aus dem Auskoppelbereich 44 zunächst die Parallaxbarriere 50, um in der vorstehend geschilderten Weise räumlich wahrnehmbar zu sein.
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Nicht gesondert gezeigt sind wiederum optionale Mittel zur Blickrichtungserfassung, die analog zur Variante aus 1 ausgebildet sein können. Die Parallaxbarriere 50 kann ebenfalls analog zur Variante aus 2A betrieben und angesteuert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug
- 12
- Vorrichtung
- 14
- Lenkrad
- 16
- Windschutzscheibe
- 18
- Kamera
- 20
- Blickrichtungsermittlungseinrichtung
- 22
- Projektionsfläche
- 30
- bildgebende Einheit
- 32
- Projektor
- 34
- Linse
- 36
- Einkoppelbereich
- 38
- optische Anordnung
- 40, 42
- optische Komponente
- 44
- Auskoppelbereich
- 50
- Parallaxbarriere
- 52
- Steuereinrichtung
- 60
- Vordertür
- 62
- Kamera
- 64
- Erfassungsbereich
- E, A
- Achse
- B
- Blickrichtung
- Q1, Q2
- Querschnittsfläche
- S
- optische Strahlung
