EP4701891A1 - FAHRTREGIME-ABHÄNGIG SCHALTBARE HUD-ANZEIGE MIT EINEM REALEN ODER VIRTUELLEN SCHWEBEBILD INNERHALB ODER AUßERHALB EINES FAHRZEUGS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Blickfeldanzeigevorrichtung (2) in einem Fahrzeug (1), die zur Erzeugung eines Schwebebilds im Blickfeld eines Fahrers über Reflexion an einer Frontscheibe (3) oder Combinerscheibe ausgebildet ist, wobei - eine zum Ausgeben eines Lichtstrahlenbündels mit gewünschtem Anzeigeinhalt ausgebildete Projektionseinheit (5) zwischen einem Normal- und einem Relaxed-Positionsmodus umschaltbar ist; - im Normal-Positionsmodus, der für ein manuell gesteuertes Fahrtregime mit einer zugehörigen Normalposition (NP) des Fahrers ausgelegt ist, ein virtuelles Schwebebild (V1) außerhalb des Fahrzeugs (1) in einer vorbestimmten ersten Entfernung von den Fahreraugen erzeugt wird; und - im Relaxed-Positionsmodus, der für ein (teil-)autonomes Fahrtregime mit einer zugehörigen Relaxed-Position (RP) des Fahrers ausgelegt ist, ein reales oder virtuelles Schwebebild (V2) innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs (1) in einer zweiten, deutlich kleineren Entfernung erzeugt wird.

Description

Beschreibung

Fahrtreqime-abhänqiq schaltbare HUD-Anzeiqe mit einem realen oder virtuellen Schwebebild innerhalb oder außerhalb eines Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben von Blickfeldanzeigevorrichtungen in Kraftfahrzeugen oder anderen Land-, Luftoder Wasserfahrzeugen, die auch unter der Bezeichnung Head-up-Display (HUD) bekannt sind. Derartige Vorrichtungen sind ausgebildet zur Erzeugung eines ins Blickfeld eines Fahrers eingeblendeten virtuellen Bilds über Reflexion an einer zumindest teilweise transparenten Reflexionsscheibe, die als ein Frontscheibenabschnitt oder als eine eigens hierzu vorgesehene Combinerscheibe im Blickfeld des Fahrers ausgebildet ist. Die Erfindung richtet sich auch auf eine entsprechend eingerichtete Steuereinheit, eine Projektionseinheit, die zum Ausgeben eines geeigneten Lichtstrahlenbündels ausgebildet ist, eine diese enthaltende Blickfeldanzeigevorrichtung sowie auf ein damit ausgestattetes Fahrzeug.

Aktuell für Kraftfahrzeuge verfügbare Head-Up-Displays (HUD) haben in der Regel eine virtuelle Bildebene in einer geeigneten Entfernung vor dem Fahrzeug, in der beispielsweise Fahrerinformationen wie eine Geschwindigkeitsbegrenzung und aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit oder Warn- und Navigationshinweise oder auch Entertainment als ein virtuelles Bild angezeigt werden, das dem vom Fahrer beobachteten realen Umgebungsbild vor dem Fahrzeug überlagert wird. Die virtuelle Bildposition und -Entfernung wird dabei meist so gewählt, dass die Fahrer beim Ausführen ihrer Fahraufgabe möglichst wenig Ablenkung und Anstrengung durch das Fokussieren Ihrer Augen auf das virtuelle Bild haben und den Blick dabei nicht von der Straße abwenden müssen. Hierzu umfasst eine Blickfeldanzeigevorrichtung eine typischerweise in der Instrumententafel untergebrachte Projektionseinheit, die ein Lichtstrahlenbündel mit gewünschtem Anzeigeinhalt erzeugt und es in einer geeigneten Form und Richtung an die Frontscheibe des Fahrzeugs oder an eine im Blickfeld des Fahrers angeordnete Combinerscheibe wirft, von der es zu seinen Augen reflektiert wird.

Dabei ergibt sich die räumliche Lage der virtuellen Bildebene aus dem optischen Zusammenspiel der Reflexionsscheibe (wie der Frontscheibe oder Combinerscheibe) und der zur Strahlerzeugung, -Formung und -Lenkung vorgesehenen Bestandteile der Projektionseinheit wie beispielsweise eines bilderzeugenden Displays und einer strahlumlenkenden, abbildenden und/oder korrigierenden Optik in Form eines oder mehrerer Spiegel etc. Für zukünftige HUD-Technologien für Straßenfahrzeuge ist dabei unter anderem ein Ansatz bekannt, bei dem die virtuelle Bildebene nicht wie üblich vertikal, sondern nahezu parallel zur Straße liegen soll. Damit kann man einen Tiefen- oder 3D- Effekt beim Betrachter erzeugen. Wie beispielsweise in DE 11 2019 003 420 T5 beschrieben, kann damit bei einer Fahrt eines Fahrzeugs beständig ein virtuelles Bild angezeigt werden, das als an der Straßenoberfläche haftend wahrgenommen wird.

Ferner schlägt beispielsweise DE 10 2019 206 956 A1 für zukünftige Fahrzeuge eine als Head-up-Display ausgebildete Anzeigevorrichtung vor, die zusätzlich eine bewegbare Projektionsfläche umfasst, die zwischen einer ersten, eingefahrenen Stellung und einer zweiten, ausgefahrenen Stellung bewegbar ist und mit ihrer Oberfläche in der zweiten, ausgefahrenen Stellung auf einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs aufliegt. Es wird vorgeschlagen, diese Projektionsfläche nur in einem autonomen Fahrmodus des Fahrzeugs in ihrer zweiten, ausgefahrenen Stellung zur Unterhaltung des Fahrers durch das Anzeigen von Informationen eines Entertainmentsystems, wie beispielsweise von Filmen und/oder Bildern, direkt in der Projektionsfläche zu nutzen, die zu diesem Zweck insbesondere intransparent sein kann. In einem manuellen Fahrmodus des Fahrzeugs befindet sich diese Projektionsfläche in ihrer ersten, eingefahrenen Stellung, um das HUD in seiner herkömmlichen Funktion zur Darstellung eines für den Fahrer sichtbaren Bilds mit nützlichen Informationen über den Fahrzeugzustand etc. auf einer virtuellen Leinwand in seinem Sichtbereich zu nutzen, wobei die virtuelle Leinwand in der Umwelt zu schweben scheint. Diese Informationen werden also mit der Umwelt überlagert dargestellt, damit der Fahrer die Umwelt weiterhin im Blick hat bzw. sich schnell wieder auf den Straßenverkehr fokussieren kann. Beim Übergang aus dem autonomen in den manuellen Fahrmodus muss die intransparente Projektionsfläche also aus dem Sichtbereich des Fahrers herausbewegt werden, was gerade bei einer dringenden Übernahme durch den Fahrer zu einer zusätzlichen Ablenkung führen kann. Zudem ist die Darstellung im autonomen Fahrmodus auf diese auf der Windschutzscheibe aufliegende Projektionsfläche beschränkt, die für den manuellen Fahrmodus mit ihrer gesamten Größe im Inneren der Instrumententafel versenkt werden muss.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives und/oder im Hinblick auf den Bauraum, die Darstellungsmöglichkeiten und/oder andere Gesichtspunkte verbessertes Verfahren und eine entsprechend ausgebildete Projektionseinheit und Blickfeldanzeigevorrichtung für ein Fahrzeug anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zum Betreiben einer Blickfeldanzeigevorrichtung in einem Fahrzeug sowie durch eine entsprechende Steuereinheit, Projektionseinheit, eine diese enthaltende Blickfeldanzeigevorrichtung und ein damit ausgestattetes Fahrzeug gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Alle in den Ansprüchen und in der nachfolgen Beschreibung für das Verfahren genannten weiterführenden Merkmale und Wirkungen gelten auch in Bezug auf die Steuereinheit, die Projektionseinheit, die Blickfeldanzeigevorrichtung und das Fahrzeug, wie auch jeweils umgekehrt.

Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer Blickfeldanzeigevorrichtung in einem Fahrzeug vorgesehen, die insbesondere als ein Head-up-Display (HUD) ausgebildet sein kann. Beim Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, aber auch um ein beliebiges anderes Land-, Luftoder Wasserfahrzeug handeln. Dabei beziehen sich die hierin verwendeten räumlichen Orientierungsbegriffe wie "vertikal“, „horizontal“, „höher/tiefer“, „Absenkung“, „vor/hinter“, „darunter/darüber“ etc. stets auf das übliche fahrzeugfeste kartesische Koordinatensystem mit zueinander senkrechten Längs-, Quer- und Höhenrichtungen des Fahrzeugs.

Dabei ist die Blickfeldanzeigevorrichtung zur Erzeugung eines in der Luft schwebenden realen oder virtuellen Bilds (nachfolgend kurz jeweils „Schwebebild“ genannt) im Blickfeld eines Fahrers über Reflexion an einer Frontscheibe oder einer extra vorgesehenen Combinerscheibe ausgebildet. Hierzu weist die Blickfeldanzeigevorrichtung eine Projektionseinheit auf, die zum Erzeugen und Ausgeben eines Lichtstrahlenbündels in erforderlicher Form und Richtung und mit gewünschtem Anzeigeinhalt zur Frontscheibe hin ausgebildet und dabei zwischen einem Normal-Positionsmodus und mindestens einem Relaxed-Positionsmodus umschaltbar ist. Hierzu kann im Fahrzeug eine zumindest teilweise in der Projektionseinheit integrierte Umschalteinrichtung in Form eines elektrisch ansteuerbaren Aktors etc. vorgesehen sein.

Im Normal-Positionsmodus, der für ein vom Fahrer manuell gesteuertes Fahrtregime mit einer zugehörigen vorbestimmten Normalposition des Fahrers ausgelegt ist, wird ein virtuelles Schwebebilds außerhalb des Fahrzeugs in einer vorbestimmten ersten Entfernung von den Fahreraugen erzeugt, die zum gleichzeitigen Beobachten der Straße oder einer vor dem Fahrzeug liegenden Umgebung ausgelegt ist. Insbesondere kann dieses virtuelle Schwebebild beim vorliegenden Verfahren in einer zur Horizontalen geneigten oder sogar daran ausgerichteten („liegenden“) virtuellen Bildebene erzeugt werden, um eine Tiefenwirkung oder einen kontaktanalogen Effekt, das heißt an realen Umfeldobjekten ausgerichtete Darstellung, zu erzeugen. Hierzu kann in an sich bekannter Weise ein in der Projektionseinheit enthaltener Bildgeber, beispielsweise ein Display, mit einem entsprechenden Neigungswinkel zur Strahlausbreitungsrichtung orientiert sein. Im Fall einer geneigten, liegenden oder gekrümmten virtuellen Bildebene kann die genannte erste Entfernung des Schwebebilds von den Fahreraugen beispielsweise für einen vorbestimmten Punkt der virtuellen Bildebene oder für deren oberen oder unteren Bildrand etc. festgelegt sein. Es kann aber auch eine vertikale virtuelle Bildebene sein.

Wenn hierin von den „Fahreraugen“ die Rede ist, kann auch ein in üblicher Weise für eine Blickfeldanzeigevorrichtung vorbestimmter zwei- oder dreidimensionaler Raumbereich (Eyebox) innerhalb des Fahrzeugs verstanden werden, aus welchem das Schwebebild für den Fahrer in vorgesehener Qualität sichtbar ist.

In einem oder mehreren verschiedenen Relaxed-Positionsmodi, die jeweils für ein eindeutig zugehöriges autonomes oder teil-autonomes Fahrtregime mit einer zugehörigen vorbestimmten Relaxed-Position des Fahrers ausgelegt sind, wird ein reales oder virtuelles Schwebebild innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs in einer jeweils zugehörigen vorbestimmten zweiten Entfernung von den Fahreraugen erzeugt. Auch dieses Schwebebild kann in einer nahezu vertikalen oder in einer zur Horizontalen geneigten oder sogar liegenden Darstellungsebene erzeugt werden, wie oben für den Normal-Positionsmodus ausgeführt. Dabei ist jede dieser vorbestimmten zweiten Entfernungen deutlich kleiner als die obige erste Entfernung, sodass der Fahrer seine Augen entsprechend deutlich stärker auf dieses Schwebebild fokussiert, um beispielsweise ohne Anstrengung zu anderen Displays oder Gegenständen im Insassenraum des Fahrzeugs wechseln zu können.

Eine Idee dieses Verfahrens besteht in einer Kombination von einem Fokuswechsel eines virtuellen oder realen Schwebebilds, das durch eine Blickfeldanzeigevorrichtung wie ein Head-up-Display im Blickfeld eines Fahrers des Fahrzeugs erzeugt wird, und einem Positionswechsel des Fahrers, der durch einen Übergang aus dem manuellen zum autonomen und/oder teilautonomen Fahren oder zurück bedingt wird. Da der Fahrer beim (teil)- autonomen Fahrtregime nicht mehr die Straße und die vorausliegende Umgebung vor dem Fahrzeug im Blick behalten muss, kann ihm durch den vorgeschlagenen Fokuswechsel des Schwebebilds beispielsweise in Raumbereichen direkt am oder im Fahrzeug eine komfortablere gleichzeitige Nutzung anderer Unterhaltungs- und Zeitvertreib-Angebote an Bord, wie anderer Displays und Verpflegungsangebote im Fahrzeuginnenraum, während des (teil)-autonomen Fahrens ermöglicht werden. So kann der Fahrer nach einem Übergang zum (teil-)autonomen Fahren beispielsweise weiterhin das HUD-System nutzen, ohne jedoch beim Blick auf das Zentraldisplay oder die Mittelkonsole seine Augen stark umfokussieren zu müssen.

Durch das Darstellen eines realen oder virtuellen Schwebebilds im Relaxed- Positionsmodus wird zum einen im Gegensatz zum Stand der Technik die Frontscheibe nicht physisch verdeckt, sodass er zur Not stets durchsehen kann und ein rasches Übernehmen durch den Fahrer möglich bleibt. Zudem ist kein zusätzlicher Projektionsschirm erforderlich, stattdessen bleibt die volle Flexibilität der HUD-Technologie, wie beispielsweise auch eine auf Eye- Tracking basierte Nachführung der Projektionsrichtung, beibehalten. Ferner sind dadurch Abstufungen zwischen mehreren verschiedenen Relaxed- Positionsmodi möglich, um beispielsweise das Schwebebild je nach Automatisierungslevel stufenweise in die Nähe des Fahrzeuginnenraums und eines Raumbereichs um den Fahrer herum zu bringen.

Durch das Vorsehen mehrerer verschiedener Relaxed-Positionen des Fahrers und zugehöriger Relaxed-Positionsmodi der Projektionseinheit können unterschiedliche Stufen des autonomen Fahrens bzw. der Wahrscheinlichkeit, dass der Fahrer zur Übernahme der Fahrzeugsteuerung aufgefordert werden oder sich von selbst entschließen kann, berücksichtigt werden. Die verschiedenen Stufen können von einer fast aufrechten Sitzposition mit ständiger Bereitschaft, manuell zu übernehmen, bis zu einer völlig entspannten („relaxed“) Liegeposition, die unter anderem zum Schlafen vorgesehen ist, reichen. Hierin werden nachfolgend sowohl der Normal-Positionsmodus und als auch der eine oder die mehreren verschiedenen Relaxed-Positionsmodi der Projektionseinheit zusammenfassend kurz „Modi“ genannt. Insbesondere kann ein automatisches Umschalten der Projektionseinheit zwischen deren Normal-Positionsmodus und deren einem oder mehreren Relaxed-Positionsmodi durch ein automatisches Erkennen eines Wechsels zwischen den genannten, den verschiedenen Modi jeweils eindeutig zugeordneten Fahrerpositionen und/oder zwischen den genannten, den verschiedenen Modi jeweils eindeutig zugeordneten Fahrtregimes getriggert werden. Hierzu kann sich beispielsweise eine im nachfolgenden Absatz angegebene Sensorik eignen. Alternativ oder zusätzlich ist auch ein manuelles Umschalten durch den Fahrer möglich, wodurch beispielsweise diese und auch weitere, von der Umschaltautomatik nicht abgedeckte Positions- oder Situationsvananten berücksichtigt und vom Fahrer selbst an seine individuellen Bedürfnisse durch eine manuelle Wahl des passenden Modus angepasst werden können.

Gemäß einer Ausführungsform geht der Wechsel aus der Normalposition des Fahrers in jede seiner Relaxed-Positionen mit einer jeweils zugehörigen vorbestimmten Absenkung seines Rumpfs oder seiner Kopf- oder Augen-Höhe einher, die beispielsweise durch eine Verstellung des Neigungswinkels der Rückenlehne und/oder eine Absenkung des gesamten Fahrersitzes bewirkt werden kann. Dabei wird auch das Schwebebild beim Wechseln zwischen den zugehörigen Modi in entsprechend unterschiedlichen Höhen dargestellt, die insbesondere jeweils einer vorbestimmten typischen Blickrichtung oder Blickhöhe des Fahrers in dem jeweiligen Modus oder seiner per Eye-Tracking ermittelten aktuellen Blickrichtung entsprechen können. Hierzu kann im Fahrzeug beispielsweise mindestens ein Fahrerpositionssensor und/oder eine Eye-Tracking-Einheit vorgesehen sein, der/die zum Erfassen und Erkennen einer aktuellen Sitzposition und/oder Blickrichtung des Fahrers und zum Ausgeben eines entsprechenden Fahrerpositionssensor- und/oder Eye- Tracking-Signals an die Projektionseinheit ausgebildet und eingerichtet ist. Der Sensor kann beispielsweise eine oder mehrere geeignete Kameras, insbesondere Infrarotkameras zur Vermeidung jeglicher Ablenkung des Fahrers, oder auch Sitzbelegungssensoren umfassen. Geeignete Sensoren und/oder Eye-Tracking-Einheiten müssen dabei nicht unbedingt Bestandteil der Blickfeldanzeigevorrichtung sein, sondern können auch ohnehin zur Fahrerüberwachung im Fahrzeug verbaut sein.

Gemäß einer Ausführungsform sind innerhalb der Projektionseinheit zwei oder mehr verschiedene Strahlengänge für das Lichtstrahlenbündel vorgesehen, zwischen denen zum Umschalten zwischen dem Normal- und dem mindestens einen Relaxed-Positionsmodus gewechselt (umgeschaltet) wird. Das Umschalten zwischen diesen Strahlengängen kann beispielsweise durch mindestens ein elektrisch schaltbares und/oder mechanisch bewegbares Polarisations-Schaltelement bewirkt werden, das Polarisationseigenschaften des Lichtstrahlenbündels ändert. Das Polarisations-Schaltelement kann beispielsweise als ein X/2- oder X/4-Retarder oder alternativ auch auf Flüssigkristallbasis (LC) ausgebildet sein. Die einzelnen Strahlengänge sind dann entsprechend polarisationsabhängig ausgebildet, sodass das Lichtstrahlenbündel jeweils nur durch einen für den jeweiligen Modus bestimmten Strahlengang propagieren kann.

Dabei kann ein für den Normal-Positionsmodus vorgesehener Strahlengang und mindestens ein für den mindestens einen Relaxed-Positionsmodus vorgesehener Strahlengang beispielsweise jeweils ein optisches Abbildungselement (etwa einen Konkavspiegel und/oder ein Linsensystem) mit einer voneinander verschiedenen vorbestimmten Stärke der Fokussierung des Lichtstrahlenbündels umfassen, wodurch in dem mindestens einen Relaxed- Positionsmodus die genannte deutlich kleinere zweite Entfernung des Schwebebilds von den Fahreraugen im Vergleich zu dem Normal- Positionsmodus bewirkt wird. So kann beispielsweise im Normal-Strahlengang ein herkömmlicher strahlformender und bildvergrößernder Konkavspiegel und in einem der Relaxed-Strahlengänge ein deutlich stärker gekrümmter Konkavspiegel zum Einsatz kommen, der zur Entstehung eines realen (Zwischen-)Schwebebilds auf dem Weg des Lichtstrahlenbündels von der Projektionseinheit zur Frontscheibe/Combinerscheibe oder zwischen der Frontscheibe/Combinerscheibe und der Eyebox führt. Entsteht dabei ein reales Zwischen-Schwebebild auf dem Weg des Lichtstrahlenbündels von der Projektionseinheit zur Frontscheibe/Combinerscheibe, so wird es durch die anschließende Reflexion an der Frontscheibe/Combinerscheibe in ein sehr nah jenseits der Frontscheibe/Combinerscheibe schwebendes virtuelles Bild umgewandelt. Bei der Entstehung eines realen Schwebebilds zwischen der Frontscheibe/Combinerscheibe und der Eyebox sieht der Fahrer nur dieses reale Schwebebild in einer entsprechend noch kürzeren Entfernung vor seinen Augen. Alternativ kann die Fokussierungsstärke auch durch eine geeignete Manipulation eines optisches Abbildungselements mit einer variierbaren Fokussierungsstärke in einem einzigen Strahlengang bewirkt werden.

Insbesondere kann in dem mindestens einen Relaxed-Positionsmodus ein reales oder virtuelles Schwebebild in einem Raumbereich erzeugt werden, der sich innerhalb des Fahrzeugs an oder über einer Instrumententafel und/oder zwischen der Frontscheibe und einem Fahrersitz oder außerhalb des Fahrzeugs über einer Motorhaube erstreckt.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Steuereinheit vorgesehen, die zu einem automatischen Ausführen des hierin vorgestellten Verfahrens ausgebildet und eingerichtet ist. Hierzu kann beispielsweise in einem Prozessor der Steuereinheit ein entsprechendes Computerprogramm (Software) geladen sein und beim Betrieb der Blickfeldanzeigevorrichtung ablaufen.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Projektionseinheit für eine Blickfeldanzeigevorrichtung zum Einsatz in einem Fahrzeug vorgesehen. Die Projektionseinheit kann beispielsweise von einem schützenden Gehäuse mit einer transparenten Deckscheibe umgeben sein. Sie umfasst einen zum Erzeugen eines Lichtstrahlenbündels mit gewünschtem Anzeigeinhalt ausgebildeten Bildgeber sowie zumindest teilweise die oben genannte Umschalteinrichtung, die zum Umschalten der Projektionseinheit zwischen deren Normal-Positionsmodus und deren mindestens einem Relaxed- Positionsmodus ausgebildet ist. Dabei ist die Projektionseinheit zum Ausgeben des Lichtstrahlenbündels in einer derart vorbestimmten Form und Richtung ausgebildet, dass es anschließend von einer Frontscheibe oder einer im Blickfeld eines Fahrers angeordneten Combinerscheibe des Fahrzeugs zu seinen Augen reflektiert wird und ihm dadurch der Anzeigeinhalt als ein in der Luft schwebendes Bild (Schwebebild) ins Blickfeld eingeblendet wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Blickfeldanzeigevorrichtung für ein Fahrzeug vorgesehen, die die obige Projektionseinheit sowie eine im Strahlengang des von ihr ausgegebenen Lichtstrahlenbündels angeordnete, insbesondere zumindest teilweise transparente, Reflexionsscheibe umfasst. Dabei ist die Reflexionsscheibe derart im Blickfeld des Fahrers angeordnet und ausgebildet, dass sie das Lichtstrahlenbündel zu seinen Augen reflektiert, wodurch ihm der Anzeigeinhalt als ein virtuelles oder reales Schwebebild in seinem Blickfeld darstellbar ist. Ferner umfasst die Blickfeldanzeigevorrichtung die obige Steuereinheit.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist das obige Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit zueinander senkrechten Längs-, Quer- und Höhenrichtungen eines fahrzeugfesten kartesischen Koordinatensystems vorgesehen. Das Fahrzeug umfasst eine Frontscheibe, die einen Insassenraum zumindest teilweise begrenzt, sowie die obige Blickfeldanzeigevorrichtung, deren Projektionseinheit im Insassenraum, insbesondere im Inneren einer unter der Frontscheibe angeordneten Instrumententafel, angeordnet ist und deren Reflexionsscheibe als ein Abschnitt der Frontscheibe oder als eine im Insassenraum angeordnete Combinerscheibe ausgebildet ist.

Die obigen Aspekte der Erfindung und deren Ausführungsformen und spezifische Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert. Die Zeichnungen sind als eine rein schematische Illustration des grundsätzlichen optischen Funktionsprinzips, d. h. nicht als maßstabsgetreu, zu verstehen. Es zeigen:

Figur 1 eine Längsschnittdarstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, deren Projektionseinheit in einem Normal- Positionsmodus betrieben wird;

Figur 2 das Fahrzeug der Fig. 1 in der gleichen Längsschnittdarstellung, wobei nur der Übergang von einer Normal-Position des Fahrers gemäß Fig. 1 in eine Relaxed-Position gezeigt ist; und

Figur 3 das Fahrzeug der Fig. 1 und 2 in der gleichen Längsschnittdarstellung, wobei die Projektionseinheit in einem Relaxed-Positionsmodus betrieben wird.

Alle weiter oben in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen erwähnten verschiedenen Ausführungsformen, Varianten und spezifischen Ausgestaltungsmerkmale des Verfahrens, der Steuereinheit, der Projektionseinheit, der Blickfeldanzeigevorrichtung und des Fahrzeugs gemäß den obigen Aspekten der Erfindung können bei den in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Beispielen, insbesondere auch alternativ oder zusätzlich zu den darin gezeigten Merkmalen, implementiert sein. Sie werden daher nachfolgend nicht alle nochmals wiederholt. Das Gleiche gilt entsprechend für die weiter oben bereits angegebenen Begriffsdefinitionen und Wirkungen in Bezug auf einzelne Merkmale, die in Fig. 1-3 gezeigt sind.

Fig. 1 bis Fig. 3 zeigen jeweils in der gleichen stark vereinfachten schematischen Längsschnittdarstellung einen Ausschnitt eines Fahrzeugs 1 mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die zur Erzeugung eines virtuellen oder realen Schwebebilds V1 bzw. V2 im Blickfeld eines Fahrers über Reflexion an einer Frontscheibe 3 ausgebildet ist. Das Fahrzeug 1 ist in diesem Beispiel ein Kraftfahrzeug, das in Fig. 1 nur durch seine Frontscheibe 3, eine darunter liegende Instrumententafel 4 und ein Lenkrad 5 angedeutet ist. Die Frontscheibe 3 dient als oben erwähnte Reflexionsscheibe der Blickfeldanzeigevorrichtung 2, bei der es sich rein beispielhaft um ein Head-up-Display (HUD) handelt.

Im Inneren der Instrumententafel ist eine wiederum nur schematisch angedeutete Projektionseinheit 6 der Blickfeldanzeigevorrichtung 2 untergebracht, die zum Erzeugen und Ausgeben eines Lichtstrahlenbündels (nicht dargestellt) mit gewünschtem Anzeigeinhalt zur Frontscheibe 3 hin ausgebildet ist. Im Inneren der Projektionseinheit 6 sind in diesem Beispiel zwei verschiedene Strahlengänge für das auszugebende Lichtstrahlenbündel vorgesehen, die unterschiedlich stark gekrümmte Konkavspiegel (nicht gezeigt) enthalten, sodass die Projektionseinheit 6 durch das Umschalten zwischen diesen zwei Strahlengängen zwischen einem in Fig. 1 gezeigten Normal- Positionsmodus und einem in Fig. 2 gezeigten Relaxed-Positionsmodus umschaltbar ist.

Der Normal-Positionsmodus gemäß der Fig. 1 ist für ein vom Fahrer aktiv und manuell gesteuertes Fahrtregime mit einer zugehörigen vorbestimmten Normalposition NP des Fahrers in seinem Fahrersitz (nicht gezeigt) ausgelegt, die in Fig. 1 durch eine entsprechende Position seiner Augen veranschaulicht ist. In diesem Normal-Positionsmodus wird ein virtuelles Schwebebild V1 außerhalb des Fahrzeugs 1 in einer vorbestimmten ersten Entfernung von den Fahreraugen erzeugt, die sich gut zum gleichzeitigen Beobachten der Straße und einer vor dem Fahrzeug 1 liegenden Umgebung eignet. In diesem Beispiel wird das virtuelle Schwebebild V1 in einer stark zur Horizontalen geneigten Bildebene dargestellt, deren unterer Bildrand in einer Entfernung von etwa 3 m von den Fahreraugen und deren oberer Bildrand in einer Entfernung von etwa 6 m von den Fahreraugen liegt.

Wie in Fig. 2 durch einen Drehpfeil angedeutet, geht der Fahrer beim Wechsel in einen autonomen Fahrtregime, bei dem er an der Fahrzeugsteuerung nicht mehr teilnimmt, beispielsweise durch eine automatische Verstellung seiner Rückenlehne (nicht gezeigt) in eine komfortablere Relaxed-Position RP über, die in diesem Beispiel eine (Halb-)Liegeposition ist und in Fig. 2 durch eine entsprechend deutlich tiefer liegende Position seiner Augen erkennbar ist.

Fig. 3 zeigt den zugehörigen Relaxed-Positionsmodus, der für dieses autonome Fahrtregime ausgelegt ist und bei dem in diesem Beispiel ein reales Schwebebild V2 innerhalb des Fahrzeugs in einer zugehörigen vorbestimmten zweiten, deutlich kleineren Entfernung von etwa 0,8 m vor den Fahreraugen erzeugt wird. Das reale Schwebebild V2 schwebt in einem Raumbereich etwas oberhalb der Instrumententafel 4 zwischen der Frontscheibe 3 und dem Lenkrad 5, sodass der Fahrer es beim Blick zu einem unteren Frontscheibenabschnitt betrachtet. Insbesondere kann dabei durch Verwendung einer Eye-Tracking-Einrichtung das reale Schwebebild V2 einer jeweils aktuellen Blickrichtung des Fahrers nachgeführt werden, damit er das reale Schwebebild V2 auch bei Bewegungen seines Körpers oder Kopfs stets im Blick hat, die gerade in einer Relaxed-Position oft vorkommen können.

Der Positions- bzw. Fokuswechsel vom virtuellen Schwebebild V1 zum realen Schwebebild V2 kann hierbei durch eine Änderung der Polarisation eines in der Projektionseinheit 6 integrierten Bildgebers (nicht gezeigt) und eine entsprechende Polarisationsabhängigkeit der beiden

Sichtstrahlpfade/Strahlengänge implementiert sein. Alternativ kann dies über unabhängige Sichtstrahlpfade erfolgen. Der Wechsel zwischen dem Normal- Positionsmodus der Fig. 1 und dem Relaxed-Positionsmodus der Fig. 3 wird in diesem Beispiel automatisch von einer Steuereinheit 8 durchgeführt, die zum Ausführen des hierin vorgestellten Verfahrens ausgebildet und eingerichtet ist. Beispielsweise kann die Steuereinheit 8 hierzu Positionswechsel wie in Fig. 2 basierend auf Signalen von geeigneten Sensoren im Fahrzeug 1 , wie zum Beispiel Kamerasystemen, Sitzpositions- oder Sitzbelegungssensoren etc., erkennen.

Bezugszeichenliste

1 Fahrzeug

2 Blickfeldanzeigevorrichtung

3 Frontscheibe

4 Instrumententafel

5 Lenkrad

6 Projektionseinheit

8 Steuereinheit

V1 virtuelles Schwebebild

V2 reales Schwebebild

NP Normal-Position des Fahrers

RP Relaxed-Position des Fahrers

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Blickfeldanzeigevorrichtung (2) in einem Fahrzeug (1 ), die zur Erzeugung eines in der Luft schwebenden Bilds im Blickfeld eines Fahrers über Reflexion an einer Frontscheibe (3) oder einer Combinerscheibe ausgebildet ist, wobei eine zum Erzeugen und Ausgeben eines Lichtstrahlenbündels mit gewünschtem Anzeigeinhalt zur Frontscheibe (3) hin ausgebildete Projektionseinheit (6) zwischen einem Normal- Positionsmodus und mindestens einem Relaxed- Positionsmodus umschaltbar ist; im Normal-Positionsmodus, der für ein manuell gesteuertes Fahrtregime mit einer zugehörigen vorbestimmten Normalposition (NP) des Fahrers ausgelegt ist, ein virtuelles Schwebebild (V1 ) außerhalb des Fahrzeugs (1 ) in einer vorbestimmten ersten Entfernung von den Fahreraugen erzeugt wird, die zum gleichzeitigen Beobachten der Straße oder einer vor dem Fahrzeug (1 ) liegenden Umgebung ausgelegt ist; und in dem mindestens einen Relaxed-Positionsmodus, der für mindestens ein autonomes oder teil-autonomes Fahrtregime mit einer jeweils zugehörigen vorbestimmten Relaxed-Position (RP) des Fahrers ausgelegt ist, ein reales oder virtuelles Schwebebild (V2) innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs (1 ) in einer jeweils zugehörigen vorbestimmten zweiten, deutlich kleineren Entfernung von den Fahreraugen erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei ein automatisches Umschalten der Projektionseinheit (6) zwischen deren Normal-Positionsmodus und deren einem oder mehreren verschiedenen Relaxed-Positionsmodi durch ein automatisches Erkennen eines Wechsels zwischen den genannten, den verschiedenen Modi jeweils eindeutig zugeordneten Fahrerpositionen (NP, RP) und/oder zwischen den genannten, den verschiedenen Modi jeweils eindeutig zugeordneten Fahrtregimes getriggert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Übergang aus der Normalposition (NP) des Fahrers in jede seiner Relaxed-Positionen (RP) mit einer jeweils zugehörigen vorbestimmten Absenkung seines Rumpfs oder seiner Kopf- oder Augen-Höhe einhergeht; und beim Wechsel zwischen den zugehörigen Modi das Schwebebild (V1 , V2) in entsprechend unterschiedlichen Höhen dargestellt wird, die insbesondere jeweils einer vorbestimmten typischen Blickrichtung oder Blickhöhe des Fahrers in dem jeweiligen Modus oder seiner per Eye- Tracking ermittelten aktuellen Blickrichtung entsprechen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei innerhalb der Projektionseinheit (6) zwei oder mehr verschiedene Strahlengänge für das Lichtstrahlenbündel vorgesehen sind, zwischen denen zum Umschalten zwischen dem Normal- und dem mindestens einen Relaxed- Positionsmodus umgeschaltet wird; wobei das Umschalten zwischen diesen Strahlengängen vorzugsweise durch mindestens ein elektrisch schaltbares und/oder mechanisch bewegbares Polarisations- Schaltelement bewirkt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein für den Normal-Positionsmodus vorgesehener Strahlengang und mindestens ein für den mindestens einen Relaxed-Positionsmodus vorgesehener Strahlengang jeweils ein optisches Abbildungselement mit einer voneinander verschiedenen vorbestimmten Stärke der Fokussierung des Lichtstrahlenbündels umfassen, wodurch in dem mindestens einen Relaxed-Positionsmodus die genannte deutlich kleinere zweite Entfernung des Schwebebilds (V2) von den Fahreraugen im Vergleich zu dem Normal-Positionsmodus bewirkt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem mindestens einen Relaxed-Positionsmodus ein reales oder virtuelles Schwebebild (V2) in einem Raumbereich erzeugt wird, der sich innerhalb des Fahrzeugs (1 ) an oder über seiner Instrumententafel (4) und/oder zwischen der Frontscheibe (3) und einem Fahrersitz oder außerhalb des Fahrzeugs (1 ) über seiner Motorhaube erstreckt.

7. Steuereinheit (8), die zu einem automatischen Ausführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet und eingerichtet ist.

8. Projektionseinheit (6) für eine Blickfeldanzeigevorrichtung (2) zum Einsatz in einem Fahrzeug (1 ), umfassend: einen zum Erzeugen eines Lichtstrahlenbündels mit gewünschtem Anzeigeinhalt ausgebildeten Bildgeber; und eine Umschalteinrichtung, die zum Umschalten der Projektionseinheit (6) zwischen deren Normal-Positionsmodus und deren mindestens einem Relaxed-Positionsmodus ausgebildet ist; wobei die Projektionseinheit (6) zum Ausgeben des Lichtstrahlenbündels in einer derart vorbestimmten Form und Richtung ausgebildet ist, dass es anschließend von einer Frontscheibe (3) oder einer im Blickfeld eines Fahrers angeordneten Combinerscheibe zu seinen Augen reflektiert wird und ihm dadurch der Anzeigeinhalt als ein in der Luft schwebendes Bild (V1 , V2) ins Blickfeld eingeblendet wird.

9. Blickfeldanzeigevorrichtung (2) für ein Fahrzeug (1 ), umfassend: eine Projektionseinheit (6) nach Anspruch 8; eine Steuereinheit (8) nach Anspruch 7, die zum Ansteuern der Umschalteinrichtung ausgebildet ist, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen; sowie eine im Strahlengang des von der Projektionseinheit (6) ausgegebenen Lichtstrahlenbündels angeordnete, insbesondere zumindest teilweise transparente, Reflexionsscheibe, die derart im Blickfeld des Fahrers angeordnet und ausgebildet ist, dass sie das Lichtstrahlenbündel zu seinen Augen reflektiert, wodurch ihm der Anzeigeinhalt als ein virtuelles oder reales Schwebebild (V1 , V2) in seinem Blickfeld darstellbar ist.

10. Fahrzeug (1 ), insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit zueinander senkrechten Längs-, Quer- und Höhenrichtungen eines fahrzeugfesten kartesischen Koordinatensystems, umfassend: eine Frontscheibe (3), die einen Insassenraum zumindest teilweise begrenzt; sowie eine Blickfeldanzeigevorrichtung (2) nach Anspruch 9, deren Projektionseinheit (6) im Insassenraum, insbesondere im Inneren einer unter der Frontscheibe (3) angeordneten Instrumententafel (4), angeordnet ist und deren Reflexionsscheibe als ein Abschnitt der Frontscheibe (1 ) oder als eine im Insassenraum angeordnete Combinerscheibe ausgebildet ist.