DE202012000559U1

DE202012000559U1 - Device for inserting information

Info

Publication number: DE202012000559U1
Application number: DE201220000559
Authority: DE
Original assignee: SOLECTRIX GmbH
Current assignee: SOLECTRIX GmbH
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2012-04-03
Anticipated expiration: 2022-01-21

Abstract

Vorrichtung zur Einblendung von Informationen dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe auf der die Informationen eingeblendet werden, keine besonderen optischen Eigenschaften aufweisen muss, dass zur Anzeige der Informationen ein üblicher Monitor verwendet werden kann und dass an den Oberflächen der Scheibe auftretende Doppelbilder vor der Darstellung auf der Anzeigeeinheit rechnerisch kompensiert werden, so dass auf der Scheibe die Informationen ohne störendes Doppelbild sichtbar sind.Device for overlaying information, characterized in that the disk on which the information is overlaid does not have to have any special optical properties, that a conventional monitor can be used to display the information and that double images occurring on the surfaces of the disk before the display on the Display unit can be computationally compensated so that the information is visible on the pane without an annoying double image.

Description

Anwendungsgebietfield of use

Zunehmend werden moderne Kraftfahrzeuge mit so genannten Head-Up-Displays versehen, welche optische Informationen in die Windschutzscheibe einblenden (s. EP 0 391 231 B1 ).Increasingly, modern motor vehicles are provided with so-called head-up displays, which fade optical information into the windshield (s. EP 0 391 231 B1 ).

Stand der TechnikState of the art

Zur Erzeugung der Informationen wird meistens eine Anzeigeeinheit wie bspw. TFT-Display oder LCD-Segmentanzeige genutzt welche unterhalb der Windschutzscheibe geeignet angeordnet ist.To generate the information, a display unit such as, for example, TFT display or LCD segment display is usually used, which is arranged below the windshield suitable.

Man macht sich bei Head-Up-Displays zunutze, dass eine Glasscheibe bei niedrigem Einfallswinkel Licht nicht nur durchlässt (Transmission) sondern Licht auch am Übergang von Luft zu Glas – der Scheibenoberfläche – spiegelt (Reflexion). Diese Reflexion tritt aber auch am anderen Übergang, d. h. auf der zweiten Oberfläche der Scheibe auf. Bedingt durch die Dicke der Scheibe kommt es zu zwei überlagernden Bildern (Doppelbild), was die Betrachtung stört.Head-up displays make use of the fact that a pane of glass not only transmits light at a low angle of incidence (transmission) but also reflects light at the transition from air to glass - the pane surface - (reflection). But this reflection also occurs at the other transition, i. H. on the second surface of the disc. Due to the thickness of the disc, there are two overlapping images (double image), which disturbs the viewing.

Bei hochwertigen Head-Up-Displays wird die Überlagerung der Doppelbilder vermieden, indem die Scheibe keilförmig ausgeführt ist (s. DE 690 17 572 T2 ). Der Keilwinkel ist so berechnet, dass die Doppelbilder im Auge des Betrachters zusammenfallen und muss für jeden Anwendungsfall individuell bestimmt werden. Diese Lösung ist aber sowohl in der Entwicklung als auch in der Fertigung kostenintensiv und eignet sich nicht für die Anwendung auf bereits vorhandene Scheiben, bei denen aus Kosten- oder Stückzahlgründen eine keilförmige Ausführung nicht wirtschaftlich ist.In high-quality head-up displays, the superimposition of the double images is avoided by making the disk wedge-shaped (s. DE 690 17 572 T2 ). The wedge angle is calculated so that the double images coincide in the eye of the beholder and must be determined individually for each application. However, this solution is cost-intensive both in development and in production and is not suitable for use on existing disks, in which a wedge-shaped design is not economical for reasons of cost or quantity.

Desweiteren wird bei hochwertigen Head-Up-Displays die relativ kleine Fläche der Anzeigeeinheit mit optischen Elementen (bspw. Linsen, angepasst gekrümmte Spiegel) so vergrößert, dass das erzeugte virtuelle Bild in gut ablesbarer Größe vor der Windschutzscheibe zu liegen scheint. Bedingt durch den optischen Weg ist dieses Bild nur in einem relativ engem Winkelbereich für den Fahrer sichtbar. Diese Lösung führt ebenfalls zu einer kostenintensiven, anwendungsspezifischen Entwicklung der optischen Elemente, sowie Komplikationen bei der Fertigung, da enge Toleranzen beim Einbau der Anzeigeeinheit und der optischen Elemente in Verbindung mit der Windschutzscheibe eingehalten werden müssen.Furthermore, in high-quality head-up displays, the relatively small area of the display unit with optical elements (for example, lenses, adapted curved mirrors) is increased so that the generated virtual image seems to lie in an easily readable size in front of the windshield. Due to the optical path, this image is visible to the driver only in a relatively narrow angular range. This solution also leads to a costly, application-specific development of the optical elements, as well as manufacturing complications, since tight tolerances must be maintained in the installation of the display unit and the optical elements in connection with the windshield.

Es sind auch kostengünstige Head-Up-Displays bekannt, die auf die Modifikation der Windschutzscheibe oder optische Elemente verzichten. Stattdessen wird der Bereich der Windschutzscheibe auf welchen die Information eingespiegelt werden soll mit einer verdunkelnden Folie abgeklebt. Damit werden die Doppelbilder reduziert, da die Reflexionen der zweiten Oberfläche optisch abgeschwächt werden. Diese Lösung ist nachteilig, da dieser Bereich der Windschutzscheibe nicht mehr die Transparenz gewährleistet, welche für ein freies Blickfeld erforderlich ist; ggf. wird gegen gesetzliche Auflagen verstoßen. Somit können meist nur kleinere Bereiche von einigen wenigen Quadratzentimetern am Rand der Windschutzscheibe genutzt werden. Eine störungsfreie Anzeige von großflächigen Informationen im Blickfeld des Fahrers ist somit nicht möglich.There are also cost-effective head-up displays are known to dispense with the modification of the windshield or optical elements. Instead, the area of the windshield on which the information is to be mirrored is masked with a darkening film. Thus, the double images are reduced because the reflections of the second surface are optically attenuated. This solution is disadvantageous because this area of the windshield no longer ensures the transparency required for a clear field of view; if necessary, legal requirements will be violated. Thus, usually only smaller areas of a few square centimeters can be used at the edge of the windshield. A trouble-free display of large-area information in the driver's field of vision is therefore not possible.

Problem, Lösung und MerkmaleProblem, solution and features

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, großflächige optische Informationen wie bei einem Head-Up-Display auf vorhandene, beliebig geformte Scheiben einzublenden, ohne dass diese für den Anwendungsfall modifiziert werden müssen, ohne dass mit optischen Elemente auf den Anwendungsfall angepasst werden müssen und ohne dass Bereiche der Scheibe verdunkelt. The specified in the protection claim 1 invention is based on the problem large-scale optical information such as a head-up display on existing, arbitrarily shaped panes without these need to be modified for the application without being adapted to the application with optical elements need and without darkening areas of the disc.

Dieses Problem wird mit den in den Schutzansprüchen aufgeführten Merkmalen gelöst. Diese umfassen:

– Nutzung einer vorhanden Scheibe ohne spezielle optische Eigenschaften zur Einblendung von großflächigen optischen Informationen
– Nutzung eines handelsüblichen großflächigen Monitors oder eines Projektors mit Mattscheibe als Anzeigeeinheit unter Verzicht auf weitere optische Elemente.
– Kompensation von Doppelbildern, in dem der Abstand und das Ausmaß der Überlagerung bei einem Kalibriervorgang einmalig bestimmt werden, und mit diesen Kalibrierdaten das darzustellende Bild im Betrieb so verändert wird, dass ein störendes Überlagerungsbild vor der Darstellung auf der Anzeigeeinheit rechnerisch abgezogen wird. Zu diesem Zweck wird auf das Bildsignal ein geeignet geformter Helligkeitsverlauf aufgerechnet, und von diesem Summensignal das Störsignal wiederum abgezogen.

This problem is solved with the features listed in the claims. These include:

- Using an existing disc without special optical properties for the display of large-scale optical information
- Use of a commercially available large-area monitor or a projector with a screen as a display unit waiving other optical elements.
- Compensation of double images, in which the distance and the extent of the overlay are determined once during a calibration process, and with this calibration data the image to be displayed is changed in operation so that a disturbing overlay image is mathematically subtracted before displaying on the display unit. For this purpose, a suitably shaped brightness curve is added to the image signal, and the interference signal is subtracted from this sum signal.

Mit der Erfindung wird erreicht, dass die störungsfreie Einspiegelung von großflächigen optischen Informationen in das Blickfeld einer Person auch für Anwendungen möglich wird, bei denen die Verwendung herkömmlicher Head-up-Displays wirtschaftlich nicht in Frage kämmt. Durch das ungerichtete, diffuse Licht der Anzeigeeinheit ist das in der Windschutzscheibe gespiegelte Bild in einem relativ großen Aufenthaltsbereich sichtbar.With the invention it is achieved that the interference-free reflection of large-area optical information in the field of vision of a person is also possible for applications in which the use of conventional head-up displays is not economically combinable. Due to the non-directional, diffuse light of the display unit, the mirrored image in the windshield is visible in a relatively large residence area.

Bevorzugte aber nicht ausschließliche Anwendungsbeispiele dieser Erfindung sind Sondernutzfahrzeuge (z. B. Mähdrescher, Traktoren), selbstfahrende Arbeitsmaschinen (z. B. Bagger, Kräne, Pistenraupen) aber auch Leitstände mit Fensterflächen bspw. von Maschinenanlagen.Preferred but non-exclusive examples of applications of this invention are special-purpose vehicles (eg, combine harvesters, tractors), self-propelled machines (eg, excavators, Cranes, snow groomers) but also control stations with window surfaces, for example. Of machinery.

Ausführungsbeispielembodiment

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der 1 bis 2 am Beispiel eines Sondernutzfahrzeugs erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention will be described with reference to 1 to 2 explained using the example of a special purpose vehicle. Show it:

1 die Fahrerkabine des Sondernutzfahrzeugs mit beispielhaftem Einbauort der Anzeigeeinheit 1 the driver's cab of the special purpose vehicle with exemplary installation location of the display unit

2 die rechnerische Erzeugung des doppelbildfreien Bildsignals 2 the computational generation of the double-frame-free image signal

In 1 ist 1 die Fahrerkabine des Sondernutzfahrzeuges, 2 der Fahrer, 3 die Windschutzscheibe, 4 die Anzeigeeinheit, 5 der Bereich in dem die eingeblendeten Informationen sichtbar sind, 6 das Blickfeld des Fahrers.In 1 is 1 the driver's cab of the special purpose vehicle, 2 the driver, 3 the windshield, 4 the display unit, 5 the area in which the displayed information is visible, 6 the field of vision of the driver.

In 2 ist 7 ein Bild mit den darzustellenden Informationen, 8 ein Bild mit geeignetem Helligkeitsverlauf, 9 ein Datensatz mit Kalibrierdaten, 10 eine Bildverrechnungseinheit, 11 das von 10 erzeugte Bild welches auf der Anzeigeeinheit dargestellt wird, 12 das sichtbare Bild in der Windschutzscheibe.In 2 is 7 an image with the information to be displayed, 8th an image with a suitable brightness progression, 9 a data record with calibration data, 10 an image processing unit, 11 that from 10 generated image which is displayed on the display unit, 12 the visible image in the windshield.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0391231 B1 [0001]
DE 69017572 T2 [0004]

Claims

Device for the insertion of information, characterized in that the disc on which the information is displayed, does not have to have special optical properties, that for displaying the information, a conventional monitor can be used and that occurring on the surfaces of the disc double images before being displayed on the Display unit can be computationally compensated, so that the information on the disc without annoying double image are visible.

Device for inserting information according to claim 1, characterized in that instead of a monitor, a projector with ground glass is used as a display unit.

Device for the insertion of information according to one of the preceding claims, characterized in that the computational compensation of the double images is performed with a programmable processor.

Information insertion device according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the computational compensation of the double-images with programmable logic (FPGA) is carried out.

Device for inserting information according to one of the preceding claims, characterized in that in the compensation of the double images an image is summed up with a suitable brightness curve and a predetermined interference signal is subtracted from this summation signal.

Device for inserting information according to one of the preceding claims, characterized in that for the compensation of the double images, a calibration process is carried out once prior to operation for determining the optical properties of the disc and these calibration data are available in a suitable form during operation.